مقدمة: منذ طرح وحدة الزجاج العازل (IGU)، تم تطوير مكونات النوافذ بشكل مطرد لتحسين الأداء الحراري للمنزل.قدم المحرر الخاص سكوت جيبسون (سكوت جيبسون) التقدم الذي أحرزه تصميم IGU، بدءًا من اختراع وتطبيق الطلاءات منخفضة الانبعاثات وحتى تطوير النوافذ الزجاجية بخلاف الزجاج المزدوج، والأغشية المعلقة وأنواع مختلفة من الغازات العازلة، والفهم المستقبلي لـ تكنولوجيا.
قدمت شركة Andersen Windows ألواح زجاجية ملحومة معزولة في عام 1952، وهو أمر مهم للغاية.يمكن للمستهلكين شراء مكونات تجمع بين قطعتين من الزجاج وطبقة عازلة في منتج واحد.بالنسبة لعدد لا يحصى من أصحاب المنازل، كان الإصدار التجاري لأندرسن يعني نهاية العمل الشاق لنوافذ مكافحة الشغب.والأهم من ذلك، أنه خلال السبعين عامًا الماضية، أدت بداية الصناعة إلى تحسين الأداء الحراري للنوافذ بشكل متكرر.
تجمع النافذة الزجاجية العازلة متعددة الأجزاء (IGU) بين الطلاء المعدني ومكونات تعبئة الغاز الخامل لجعل المنزل أكثر راحة وتقليل تكاليف التدفئة والتبريد.من خلال ضبط خصائص الطلاءات منخفضة الانبعاثات (منخفضة الانبعاث) وتطبيقها بشكل انتقائي، يمكن لمصنعي الزجاج تخصيص وحدات IGU لتلبية الاحتياجات والمناخات المحددة.ولكن حتى مع وجود أفضل أنواع الطلاء والغاز، لا يزال مصنعو الزجاج يكافحون بشدة.
بالمقارنة مع الجدران الخارجية للمنازل عالية الأداء، فإن الزجاج الأفضل سيجعل العوازل أقل جودة.على سبيل المثال، يتم تصنيف الجدار في منزل موفر للطاقة بـ R-40، في حين أن عامل U لنافذة عالية الجودة مكونة من ثلاثة أجزاء قد يكون 0.15، وهو ما يعادل فقط R-6.6.يتطلب القانون الدولي للحفاظ على الطاقة لعام 2018 أنه حتى في أبرد المناطق في البلاد، فإن الحد الأدنى لمعامل U للنوافذ هو 0.32 فقط، وهو ما يعادل تقريبًا R-3.
وفي الوقت نفسه، يستمر العمل على التكنولوجيات الجديدة، ويمكن لهذه التكنولوجيات الجديدة أن تمكن من استخدام نوافذ أفضل على نطاق أوسع.تشتمل التقنيات المبتكرة على تصميم ثلاثي الأجزاء مع لوح مركزي رفيع للغاية، ووحدة أفلام معلقة مع ما يصل إلى ثماني طبقات داخلية، ووحدة عزل فراغي ذات قدرة عزل مركزية زجاجية تتجاوز R-19، وعزل فراغ يعادل تقريبًا رقيقة مثل كوب وحدة جزء واحد.
على الرغم من جميع مزايا الزجاج العازل لحام Andersen، إلا أن له بعض القيود.كان إدخال الطلاءات منخفضة الانبعاثات في عام 1982 بمثابة خطوة رئيسية أخرى إلى الأمام.وقال ستيف يوريش، مدير برنامج المجلس الوطني لتصنيف ديكورات النوافذ، إن التركيبات الدقيقة لهذه الطلاءات تختلف من مصنع لآخر، ولكنها كلها عبارة عن طبقات رقيقة مجهرية من المعدن تعكس الطاقة المشعة إلى مصدرها.- داخل أو خارج النافذة.
هناك طريقتان للطلاء، تسمى الطلاء الصلب والطلاء الناعم.يعود تاريخ تطبيقات الطلاء الصلب (المعروفة أيضًا باسم الطلاءات الحرارية) إلى أواخر التسعينيات وما زالت قيد الاستخدام.في صناعة الزجاج، يتم تطبيق الطلاء على سطح الزجاج - بشكل أساسي مخبوز في السطح.لا يمكن كشطها.يتم استخدام طلاء ناعم (يُسمى أيضًا طلاء الرش) في غرفة الترسيب الفراغي.إنها ليست قوية مثل الطلاءات الصلبة ولا يمكن تعريضها للهواء، لذلك يقوم المصنعون بتطبيقها فقط على السطح المراد إغلاقه.عندما يتم تطبيق طلاء منخفض الانبعاثية على سطح مواجه للغرفة، فإنه سيكون طلاءًا صلبًا.تعتبر الطبقة الناعمة أكثر فعالية في التحكم في حرارة الشمس.قال جيم لارسن، مدير التسويق الفني لشركة كاردينال جلاس (جيم لارسن)، إن معامل الانبعاثية قد ينخفض ​​إلى 0.015، مما يعني أن أكثر من 98% من الطاقة المشعة تنعكس.
على الرغم من الصعوبات الكامنة في تطبيق طبقة معدنية موحدة بسمك 2500 نانومتر فقط، فقد أصبح المصنعون ماهرين بشكل متزايد في التعامل مع الطلاءات منخفضة الانبعاثات للتحكم في كمية الحرارة والضوء التي تمر عبر الزجاج.وقال لارسون إنه في الطلاء متعدد الطبقات منخفض الانبعاث، تحد الطبقة المضادة للانعكاس والطبقة الفضية من امتصاص حرارة الشمس (الأشعة تحت الحمراء) مع الحفاظ على أكبر قدر ممكن من الضوء المرئي.
وقال لارسون: "نحن ندرس فيزياء الضوء"."هذه مرشحات بصرية دقيقة، وسمك كل طبقة أمر بالغ الأهمية للحفاظ على توازن لون الطلاء."
إن مكونات الطلاء المنخفض الإلكترونية هي مجرد عامل واحد.والآخر هو حيث يتم تطبيقها.يعكس طلاء Low-e الطاقة الإشعاعية إلى مصدرها.وبهذه الطريقة، إذا تم طلاء السطح الخارجي للزجاج، فإن الطاقة المشعة من الشمس سوف تنعكس مرة أخرى إلى الخارج، وبالتالي تقليل امتصاص الحرارة داخل النوافذ وداخل المنزل.وبالمثل، فإن الطلاء منخفض الإشعاع المطبق على جانب الوحدة متعددة الأجزاء المواجهة للغرفة سيعكس الطاقة الإشعاعية المتولدة داخل المنزل وإعادتها إلى الغرفة.في فصل الشتاء، ستساعد هذه الميزة المنزل على الاحتفاظ بالحرارة.
أدت الطلاءات المتقدمة منخفضة الانبعاث إلى تقليل عامل U في IGU بشكل مطرد، من 0.6 أو 0.65 للوحة Andersen الأصلية إلى 0.35 في أوائل الثمانينيات.ولم تتم إضافة غاز الأرجون الخامل إلا في أواخر الثمانينيات، مما وفر أداة أخرى يمكن لمصنعي الزجاج استخدامها وخفض عامل U إلى حوالي 0.3.الأرجون أثقل من الهواء ويمكنه مقاومة الحمل الحراري في وسط ختم النافذة بشكل أفضل.وقال لارسون إن موصلية الأرجون أقل أيضًا من موصلية الهواء، مما يمكن أن يقلل التوصيل ويزيد الأداء الحراري للمركز الزجاجي بحوالي 20%.
ومن خلاله، تدفع الشركة المصنعة النافذة ذات الزجاج المزدوج إلى أقصى إمكاناتها.يتكون من لوحين مقاس 1⁄8 بوصة.زجاج، مساحة نصف بوصة مملوءة بغاز الأرجون، وطبقة طلاء منخفضة الانبعاث تضاف إلى جانب الغرفة الزجاجية.ينخفض ​​​​عامل U إلى حوالي 0.25 أو أقل.
النافذة ذات الزجاج الثلاثي هي نقطة القفز التالية.المكونات التقليدية عبارة عن ثلاث قطع مقاس 1⁄8 بوصة.زجاج ومساحة ½ بوصة، كل تجويف به طلاء منخفض الانبعاث.يعمل الغاز الإضافي والقدرة على استخدام الطلاءات منخفضة الانبعاثات على المزيد من الأسطح على تحسين الأداء بشكل كبير.الجانب السلبي هو أن النوافذ عادة ما تكون ثقيلة جدًا بحيث لا يمكن تعليقها بشكل مزدوج والتي تنزلق عادةً لأعلى ولأسفل.الزجاج أثقل بنسبة 50% من الزجاج المزدوج و1-3⁄8 بوصة.سميك.لا يمكن أن تتناسب وحدات IGU هذه مع 3⁄4 بوصة.أكياس زجاجية مع إطارات النوافذ القياسية.
يدفع هذا الواقع المؤسف الشركات المصنعة إلى النوافذ التي تستبدل الطبقة الزجاجية الداخلية (نوافذ الأفلام المعلقة) بألواح بوليمر رقيقة.أصبحت شركة Southwall Technologies ممثلة للصناعة من خلال فيلم المرآة الساخنة، مما يجعل من الممكن إنتاج زجاج ثلاثي الطبقات أو حتى أربع طبقات بنفس وزن وحدة الزجاج المزدوج.ومع ذلك، من السهل على وحدة النافذة سد التسربات حول النافذة الزجاجية، مما يسمح للغاز العازل بالهروب والسماح للرطوبة بالدخول إلى الداخل.أصبح فشل ختم النافذة الذي أحدثه هيرد كابوسًا تم نشره على نطاق واسع في الصناعة.ومع ذلك، فإن فيلم المرآة الساخنة المملوك الآن لشركة Eastman Chemical Company لا يزال خيارًا قابلاً للتطبيق في النوافذ متعددة الأجزاء ولا يزال يستخدم من قبل الشركات المصنعة مثل Alpen High Performance Products.
قال براد بيجن، الرئيس التنفيذي لشركة Alpen، عن مأساة هيرد: "إن الصناعة بأكملها تقع بالفعل تحت دوائر مظلمة، مما تسبب في انفصال بعض الشركات المصنعة عن فيلم التعليق.""العملية ليست بهذه الصعوبة، ولكن إذا لم تقم بعمل جيد أو لم تهتم بالجودة، مثل أي نافذة أو أي نوع من IG، فمن المقدر لك أن تعاني من الكثير من الفشل المبكر في الموقع .
اليوم، يتم إنتاج فيلم المرآة الساخنة من خلال مشروع مشترك بين DuPont وTeijin، ثم يتم شحنه إلى Eastman، حيث يتم الحصول على الطلاء منخفض الانبعاث في غرفة ترسيب البخار، ثم يتم إرساله إلى الشركة المصنعة لتحويله إلى IGU.يقول بيغن أنه بمجرد تجميع طبقات الفيلم والزجاج، يتم وضعها في الفرن وتخبز على حرارة 205 درجة فهرنهايت لمدة 45 دقيقة.ينكمش الفيلم ويشد نفسه حول الحشية الموجودة في نهاية الوحدة، مما يجعلها غير مرئية إلى حد كبير.
وطالما تم إبقاؤها مغلقة، فلن تكون هناك مشكلة في وحدة النافذة.على الرغم من الشكوك حول الفيلم الموقوف IGU، قال بيغن إن شركة Alpen قدمت 13000 وحدة لمشروع مبنى إمباير ستيت في مدينة نيويورك قبل تسع سنوات، لكنها لم تتلق أي تقارير عن الفشل.
كما يسمح أحدث تصميم للزجاج للمصنعين بالبدء في استخدام k، وهو غاز خامل يتمتع بخصائص عزل أفضل من الأرجون.وفقا للدكتور تشارلي كورسيجا، الباحث في مختبر لورانس بيركلي الوطني، فإن الفجوة المثالية هي 7 ملم (حوالي 1⁄4 بوصة)، وهي نصف الفجوة الموجودة في الأرجون.rypto ليس مناسبًا جدًا لـ IGU مقاس 1⁄2 بوصة.الفجوة بين ألواح الزجاج، ولكن تبين أن هذه الطريقة مفيدة جداً في النوافذ الزجاجية حيث تكون المسافة الداخلية بين ألواح الزجاج أو الفيلم المعلق أصغر من هذه المسافة.
تعد شركة Kensington (Kensington) إحدى الشركات التي تبيع نوافذ الأفلام المعلقة.توفر الشركة وحدات مرآة ساخنة مملوءة بقيم R تصل إلى R-10 في وسط الزجاج.ومع ذلك، لا تقبل أي شركة تكنولوجيا الأغشية المعلقة بشكل كامل مثل شركة LiteZone Glass Inc. الكندية.LiteZoneGlass Inc. هي شركة تبيع IGU بمركز زجاجي بقيمة R تبلغ 19.6.كيف هذا؟بجعل سمك الوحدة 7.6 بوصة.
قال الرئيس التنفيذي للشركة، جريج كلاراهان، إن خمس سنوات مرت منذ تطوير IGU، ودخل حيز الإنتاج في نوفمبر 2019. وقال إن أهداف الشركة تتلخص في هدفين: جعل IGU ذات قيم عزل "عالية للغاية"، و وجعلها قوية بما يكفي للحفاظ على عمر المبنى.وافق المصمم على الحاجة إلى وحدات زجاجية أكثر سمكًا لتحسين الأداء الحراري للحواف الضعيفة لوحدة IGU.
"إن سُمك الوحدة الزجاجية ضروري لتحسين الأداء الحراري للنافذة بشكل عام، وجعل درجة الحرارة داخل الزجاج أكثر تجانسًا ونقل الحرارة في المجموعة بأكملها (بما في ذلك الحواف والإطار) أكثر اتساقًا."قال.
ومع ذلك، يعرض IGU أكثر سمكًا مشاكل.تحتوي الوحدة السميكة التي تنتجها شركة LiteZone على ثمانية أفلام معلقة بين قطعتين من الزجاج.إذا تم إغلاق كل هذه الفراغات، فستكون هناك مشكلة في فرق الضغط، لذلك صممت LiteZone الوحدة باستخدام ما يسميه كلاراهان "قناة توازن الضغط".وهو عبارة عن أنبوب تنفيس صغير يمكنه موازنة ضغط الهواء في جميع الغرف مع الهواء الموجود خارج الجهاز.وقال كلاراهان إن غرفة التجفيف المدمجة في الأنبوب تمنع تراكم بخار الماء داخل المعدات ويمكن استخدامها بفعالية لمدة 60 عامًا على الأقل.
وأضافت الشركة ميزة أخرى.وبدلاً من استخدام الحرارة لتقليص الفيلم داخل الجهاز، قاموا بتصميم حشية لحافة الجهاز تحافظ على الفيلم معلقًا تحت تأثير النوابض الصغيرة.قال كلاراهان إنه نظرًا لعدم تسخين الفيلم، فإن الضغط أقل.أظهرت النوافذ أيضًا توهينًا ممتازًا للصوت.
الفيلم المعلق هو وسيلة لتقليل وزن وحدات IGU متعددة الأجزاء.ووصف كورسيجا منتجًا آخر يسمى "Thin Triple"، والذي اجتذب اهتمامًا واسع النطاق في الصناعة.وتتكون من طبقة زجاجية رفيعة للغاية تتراوح من 0.7 مم إلى 1.1 مم (0.027 بوصة و0.04 بوصة) بين طبقتين خارجيتين من زجاج 3 مم (0.118 بوصة).باستخدام حشوة k، يمكن تعبئة الجهاز في كيس زجاجي بعرض 3⁄4 بوصة، مثل الجهاز التقليدي المزدوج.
وقال كورسيجا إن الثلاثي النحيف قد بدأ للتو في الحصول على مكان في الولايات المتحدة، وتبلغ حصته في السوق الآن أقل من 1٪.عندما تم تسويقها لأول مرة منذ أكثر من عقد من الزمن، واجهت هذه الأجهزة معركة شاقة من أجل قبولها في السوق بسبب أسعار تصنيعها المرتفعة.تنتج شركة كورنينج فقط الزجاج فائق الرقة الذي يعتمد عليه التصميم، بسعر يتراوح بين 8 إلى 10 دولارات للقدم المربع.بالإضافة إلى ذلك، فإن سعر k باهظ الثمن، حوالي 100 ضعف سعر الأرجون.
وفقا لكوريسيا، في السنوات الخمس الماضية، حدث شيئان.أولاً، بدأت شركات الزجاج الأخرى في تعويم الزجاج الرقيق باستخدام عملية تقليدية، والتي كانت تتمثل في تصنيع زجاج النوافذ القياسي على طبقة من القصدير المنصهر.وهذا يمكن أن يقلل التكلفة إلى حوالي 50 سنتا للقدم المربع، وهو ما يعادل الزجاج العادي.أدى الاهتمام المتزايد بإضاءة LED إلى زيادة إنتاج الزينون، واتضح أن k هو منتج ثانوي لهذه العملية.يبلغ السعر الحالي حوالي ربع ما كان عليه من قبل، ويبلغ إجمالي القسط للطبقة الثلاثية الرقيقة حوالي 2 دولار للقدم المربع من وحدة IGU التقليدية ذات الزجاج المزدوج.
قال كورسيجا: "مع حامل رفيع ثلاثي الطبقات، يمكنك الزيادة إلى R-10، لذلك إذا كنت تفكر في علاوة قدرها 2 دولار للقدم المربع، فهذا سعر جيد جدًا مقارنة بـ R-4 بسعر معقول.قفزة كبيرة."ولذلك، تتوقع كورسيجا أن يزداد الاهتمام التجاري بشركة Mie IGU.وقد استخدمته شركة Andersen في خط التجديد التجاري لنظام التشغيل Windows.ويبدو أن شركة Ply Gem، أكبر شركة مصنعة للنوافذ في الولايات المتحدة، مهتمة أيضًا.حتى شركة Alpen تواصل الترويج لمزايا نوافذ الأفلام المعلقة واكتشفت المزايا المحتملة لأجهزة الأفلام الثلاثية.
وقال مارك مونتغمري، نائب الرئيس الأول لتسويق النوافذ الأمريكية في Ply Gem، إن الشركة تنتج حاليًا منتجات 1 في 1.وثلاثة توائم 7⁄8 بوصة."نحن نقوم بتجربة 3⁄4 بوصة.لقد كتب في رسالة بالبريد الإلكتروني."لكن (نحن) يمكننا حاليًا تحقيق مستويات أعلى من الأداء."
لا تسعى إلى تحويل الدفعة إلى ثلاثية رفيعة على الفور.لكن بيغن قال إن معالجة الطبقة المركزية الزجاجية الرقيقة أسهل من معالجة الطبقة المعلقة، ولديها القدرة على تسريع الإنتاج، وتسمح باستخدام حشوات الحافة الدافئة لتحل محل حشوات الفولاذ المقاوم للصدأ الأقوى التي تتطلبها بعض وحدات IGU للأغشية المعلقة.
النقطة الأخيرة حاسمة.ستؤدي الطبقة المعلقة التي تنكمش في الفرن إلى ممارسة ضغط كبير على الحشية الطرفية، مما سيؤدي إلى كسر الختم، ولكن لا يلزم تمديد الزجاج الرقيق، وبالتالي تقليل المشكلة.
وقال كورسيجا: "في التحليل النهائي، توفر كلتا التقنيتين نفس الأشياء، ولكن من حيث المتانة والجودة، فإن الزجاج أفضل من الفيلم."
ومع ذلك، فإن الورقة المكونة من ثلاث طبقات التي رسمها لارسن ليست متفائلة.تقوم شركة Cardinals بتصنيع بعض وحدات IGU هذه، لكن تكلفتها تبلغ حوالي ضعف تكلفة الزجاج التقليدي ثلاثة في واحد، كما أن الزجاج الرقيق للغاية الموجود في وسط الوحدة يتميز بمعدل كسر مرتفع.أجبر هذا الكاردينال على استخدام طبقة مركزية مقاس 1.6 مم بدلاً من ذلك.
وقال لارسن: "إن مفهوم هذا الزجاج الرقيق يمثل نصف القوة"."هل ستشتري زجاجًا نصف القوة وتتوقع استخدامه بنفس حجم الزجاج ثنائي القوة؟لا، الأمر فقط هو أن معدل الكسر في التعامل لدينا أعلى بكثير. "
وأضاف أن ثلاثة توائم لإنقاص الوزن يواجهون أيضًا عقبات أخرى.السبب الرئيسي هو أن الزجاج الرقيق رقيق جدًا بحيث لا يمكن تلطيفه، وهو عبارة عن معالجة حرارية لزيادة القوة.يعد الزجاج المقسى جزءًا مهمًا من السوق، حيث يمثل 40% من إجمالي مبيعات IGU لشركة Cardinal.
وأخيرًا، هناك مشكلة تعبئة غاز الريبتو.وقال لارسون إن تقديرات تكلفة مختبرات لورانس بيركلي منخفضة للغاية، وأن الصناعة قامت بعمل سيئ في توفير ما يكفي من الغاز الطبيعي لوحدة الغاز الطبيعي.لكي تكون فعالة، يجب ملء 90% من المساحة الداخلية المغلقة بالغاز، ولكن الممارسة القياسية للصناعة تركز على سرعة الإنتاج بدلاً من النتائج الفعلية، وقد يصل معدل تعبئة الغاز في المنتجات الموجودة في السوق إلى 20%.
وقال لارسون عن ثلاثي إنقاص الوزن: "هناك اهتمام كبير بهذا الأمر"."ماذا يحدث إذا حصلت على مستوى تعبئة بنسبة 20% فقط في هذه النوافذ؟إنه ليس زجاج R-8، بل زجاج R-4.هذا هو نفسه عند استخدام الجزء المزدوج low-e.لديك كل شيء لم أحصل عليه."
يعد كل من غاز الأرجون وغاز k عوازل أفضل من الهواء، ولكن لا يوجد غاز تعبئة (فراغ) سيحسن الكفاءة الحرارية بشكل كبير، وتتراوح قيمة R المحتملة بين 10 و14 (معامل U من 0.1 إلى 0.07).وقال كورسيجا إن سمك الوحدة رقيق مثل الزجاج المفرد.
تقوم شركة يابانية تدعى Nippon Sheet Glass (NSG) بإنتاج أجهزة زجاجية عازلة للفراغ (VIG).وفقًا لكورسيجا، بدأت الشركات المصنعة الصينية وشركة Guardian Glass الأمريكية أيضًا في تصنيع أجهزة R-10 VIG.(حاولنا الاتصال بصحيفة الجارديان لكننا لم نتلق ردًا).
هناك تحديات فنية.أولاً، يقوم القلب المفرغ تمامًا بسحب الطبقتين الخارجيتين من الزجاج معًا.ولمنع ذلك، قامت الشركة المصنعة بإدخال فواصل صغيرة بين الزجاج لمنع الطبقات من الانهيار.يتم فصل هذه الأعمدة الصغيرة عن بعضها البعض بمسافة تتراوح من 1 بوصة إلى 2 بوصة، لتشكل مساحة تبلغ حوالي 50 ميكرون.إذا نظرت عن كثب، يمكنك أن ترى أنها مصفوفة ضعيفة.
يواجه المصنعون أيضًا صعوبة في كيفية إنشاء ختم حافة موثوق به تمامًا.إذا فشلت، يفشل التنظيف بالمكنسة الكهربائية، وتصبح النافذة في الأساس قمامة.يقول كورسيجا إن هذه الأجهزة يمكن إغلاقها حول الحواف بالزجاج المنصهر بدلاً من الشريط أو المادة اللاصقة على وحدات IGU القابلة للنفخ.تكمن الحيلة في تطوير مركب ناعم بدرجة كافية ليذوب عند درجة حرارة لا تلحق الضرر بالطبقة المنخفضة الانبعاث على الزجاج.وبما أن نقل الحرارة للجهاز بأكمله يقتصر على العمود الذي يفصل بين اللوحين الزجاجيين، فيجب أن تكون قيمة R القصوى 20.
وقال كورسيجا إن المعدات اللازمة لتصنيع جهاز VIG باهظة الثمن والعملية ليست بنفس سرعة إنتاج الزجاج العادي.وعلى الرغم من المزايا المحتملة لمثل هذه التكنولوجيات الجديدة، فإن المقاومة الأساسية التي تبديها صناعة البناء والتشييد لقوانين الطاقة والبناء الأكثر صرامة سوف تؤدي إلى إبطاء التقدم.
قال لارسون إنه فيما يتعلق بعامل U، فإن أجهزة VIG قد تغير قواعد اللعبة، ولكن إحدى المشكلات التي يجب على مصنعي النوافذ التغلب عليها هي فقدان الحرارة عند حافة النافذة.سيكون من التحسن أن يتم دمج VIG في إطار أقوى مع أداء حراري أفضل، لكنها لن تحل محل جهاز Low-e القابل للنفخ القياسي في الصناعة.
قال كايل سورد، مدير تطوير الأعمال في أمريكا الشمالية في بيلكنجتون، إن بيلكنجتون، باعتبارها شركة تابعة لشركة NSG، أنتجت سلسلة من وحدات VIG تسمى Spacia، والتي تم استخدامها في التطبيقات السكنية والتجارية في الولايات المتحدة.ويأتي الجهاز في مجموعة متنوعة من التكوينات، بما في ذلك الأجهزة التي يبلغ سمكها ربع بوصة فقط.وهي تتكون من طبقة خارجية من الزجاج منخفض الانبعاث، ومساحة مفرغة 0.2 مم، وطبقة داخلية من الزجاج المصقول الشفاف.هناك فاصل بقطر 0.5 مم يفصل بين قطعتي الزجاج.ويبلغ سمك نسخة Super Spacia 10.2 ملم (حوالي 0.40 بوصة)، ومعامل U للمركز الزجاجي 0.11 (R-9).
كتب سورد في رسالة بالبريد الإلكتروني: "معظم مبيعات قسم VIG لدينا ذهبت إلى المباني القائمة"."معظمها مخصص للاستخدام التجاري، لكننا أكملنا أيضًا مجموعة متنوعة من المباني السكنية.هذا المنتج يمكن شراؤه من السوق وطلبه بأحجام مخصصة.وقال سورد إن شركة تدعى Heirloom Windows تستخدم وحدات فراغ في نوافذها، والتي تم تصميمها لتبدو مثل النوافذ الأصلية في المباني التاريخية.كتب سورد: "لقد تحدثت مع العديد من شركات النوافذ السكنية التي يمكنها استخدام منتجاتنا"."ومع ذلك، يبلغ سمك وحدة IGU المستخدمة حاليًا من قبل معظم شركات النوافذ السكنية حوالي 1 بوصة، لذا فإن تصميم النافذة وقوالب البثق يمكن أن تستوعب النوافذ الأكثر سمكًا."
قال Sword أن تكلفة VIG تبلغ حوالي 14 دولارًا إلى 15 دولارًا للقدم المربع، مقارنة بـ 8 إلى 10 دولارات للقدم المربع لوحدة IGU القياسية بسمك 1 بوصة.
والاحتمال الآخر هو استخدام الإيروجيل لصنع النوافذ.الهلام الهوائي هو مادة تم اختراعها في عام 1931. ويتم تصنيعها عن طريق استخلاص السائل من الهلام واستبداله بالغاز.والنتيجة هي مادة صلبة عديمة الوزن تقريبًا ذات قيمة R عالية جدًا.وقال لارسن إن آفاق تطبيقه على الزجاج واسعة، مع إمكانية الحصول على أداء حراري أفضل من وحدة IGU ثلاثية الطبقات أو الفراغية.المشكلة هي جودتها البصرية، فهي ليست شفافة تمامًا.
وهناك المزيد من التكنولوجيات الواعدة على وشك الظهور، ولكن جميعها تواجه حجر عثرة: ألا وهو ارتفاع التكاليف.وبدون لوائح الطاقة الأكثر صرامة التي تتطلب أداءً أفضل، ستكون بعض التقنيات غير متاحة مؤقتًا.وقال مونتغمري: "لقد عملنا بشكل وثيق مع العديد من الشركات التي تتبنى تكنولوجيا الزجاج الجديدة،" - "الدهانات والطلاءات الحرارية / الضوئية / الكهربائية الكثيفة و [الزجاج العازل الفراغي".وعلى الرغم من أن كل هذه الأمور تعزز أداء النافذة، إلا أن هيكل التكلفة الحالي سيحد من اعتمادها في السوق السكنية.
يختلف الأداء الحراري لـ IGU عن الأداء الحراري للنافذة بأكملها.تركز هذه المقالة على IGU، ولكن عادةً عند مقارنة مستويات أداء النوافذ، خاصة على ملصقات المجلس الوطني لتقييم إطارات النوافذ والموقع الإلكتروني للشركة المصنعة، ستجد تصنيف "النافذة الكاملة"، والذي يأخذ في الاعتبار IGU والنافذة. أداء الإطار.كوحدة.يكون أداء النافذة بأكملها دائمًا أقل من درجة الزجاج المركزي لـ IGU.لفهم أداء IGU والنافذة الكاملة له، عليك فهم المصطلحات الثلاثة التالية:
يقيس عامل U معدل انتقال الحرارة عبر المادة.عامل U هو مقلوب قيمة R.للحصول على قيمة R المكافئة، قم بتقسيم عامل U على 1. ويعني انخفاض عامل U مقاومة أعلى لتدفق الحرارة وأداء حراري أفضل.من المرغوب دائمًا أن يكون لديك معامل U منخفض.
يمر معامل اكتساب الحرارة الشمسية (SHGC) عبر جزء الإشعاع الشمسي من الزجاج.SHGC هو رقم يقع بين 0 (لا يوجد إرسال) و1 (إرسال غير محدود).يوصى باستخدام نوافذ منخفضة SHGC في المناطق المشمسة والأكثر سخونة في البلاد لإخراج الحرارة من المنزل وتقليل تكاليف التبريد.
نفاذية الضوء المرئي (VT) إن نسبة الضوء المرئي الذي يمر عبر الزجاج هي أيضًا رقم يتراوح بين 0 و1. وكلما زاد الرقم، زادت نفاذية الضوء.عادة ما يكون هذا المستوى منخفضًا بشكل مدهش، ولكن هذا لأن مستوى النافذة بأكمله يتضمن الإطار.
عندما تشرق الشمس من خلال النافذة، سيدفئ الضوء السطح داخل المنزل، وسترتفع درجة الحرارة الداخلية.لقد كان أمرًا جيدًا في فصل الشتاء البارد في ولاية ماين.وفي أحد أيام الصيف الحارة في تكساس، لا يوجد الكثير منهم.تساعد النوافذ ذات معامل اكتساب الحرارة الشمسية المنخفضة (SHGC) على تقليل انتقال الحرارة عبر وحدة IGU.إحدى الطرق التي يمكن للمصنعين من خلالها إنتاج SHGC منخفض هي استخدام الطلاءات منخفضة الانبعاثات.تم تصميم هذه الطلاءات المعدنية الشفافة لحجب الأشعة فوق البنفسجية، والسماح للضوء المرئي بالمرور والتحكم في الأشعة تحت الحمراء بما يتناسب مع المنزل ومناخه.لا يقتصر الأمر على استخدام النوع الصحيح من الطلاء منخفض الانبعاثية فحسب، بل يتعلق أيضًا بموقع التطبيق.على الرغم من عدم وجود معلومات حول معايير التطبيق للطلاءات منخفضة الانبعاثات، واختلاف المعايير بين الشركات المصنعة وأنواع الطلاء، فيما يلي أمثلة شائعة.
أفضل طريقة لتقليل حرارة الشمس المكتسبة من خلال النوافذ هي تغطيتها بالأجزاء المتدلية وأجهزة التظليل الأخرى.في المناخات الحارة، من الجيد أيضًا اختيار نوافذ SHGC منخفضة مع طبقات منخفضة الانبعاث.عادةً ما تحتوي النوافذ المخصصة للمناخات الباردة على طبقة منخفضة الانبعاث على السطح الداخلي للزجاج الخارجي - سطحان في نافذة مزدوجة الجزء، وسطحان وأربعة أسطح في نافذة ثلاثية الأجزاء.
إذا كان منزلك يقع في منطقة أكثر برودة من البلاد وترغب في توفير بعض التدفئة في فصل الشتاء من خلال الحصاد السلبي للحرارة الشمسية، فأنت تريد استخدام طلاء منخفض الانبعاثات على السطح الخارجي للزجاج الداخلي (سطح الطبقة الثالثة) للنافذة ، وعرض ثلاثة وخمسة أسطح على نافذة ثلاثية الأجزاء).لن يؤدي اختيار نافذة مغلفة في هذا الموقع إلى الحصول على المزيد من الحرارة الشمسية فحسب، بل ستساعد النافذة أيضًا في منع الحرارة المشعة من داخل المنزل.
يوجد ضعف كمية الغاز العازل.يحتوي IGU القياسي ذو الجزء المزدوج على جزأين مقاس 1⁄8 بوصة.زجاج مملوء بالأرجون بقياس نصف بوصة.مساحة هوائية وطلاء منخفض الانبعاثات على سطح واحد على الأقل.ومن أجل تحسين أداء الزجاج المزدوج، أضافت الشركة المصنعة قطعة أخرى من الزجاج، مما أدى إلى إنشاء تجويف إضافي للغاز العازل.تحتوي النافذة القياسية المكونة من ثلاثة أجزاء على ثلاث نوافذ مقاس 1⁄8 بوصة.زجاج، ومساحات مملوءة بالغاز بمساحة 2 ½ بوصة، وطلاء منخفض الانبعاث في كل تجويف.هذه ثلاثة أمثلة للنوافذ ثلاثية الأجزاء من الشركات المصنعة المحلية.عامل U وSHGC هما مستويات النافذة بأكملها.
تحتوي نافذة ecoSmart الخاصة بشركة Great Lakes Window (Ply Gem Company) على عزل رغوة البولي يوريثان في إطار PVC.يمكنك طلب نوافذ ذات زجاج مزدوج أو ثلاثي الأجزاء وغاز الأرجون أو غاز K.وتشمل الخيارات الأخرى الطلاءات منخفضة الانبعاثات والطلاءات ذات الأغشية الرقيقة التي تسمى Easy-Clean.ويتراوح عامل U من 0.14 إلى 0.20، ويتراوح عامل SHGC من 0.14 إلى 0.25.
تعد شركة Sierra Pacific Windows شركة متكاملة رأسياً.وفقًا للشركة، فإن الجزء الخارجي من الألومنيوم المبثوق مغطى بهيكل خشبي من صنوبر بونديروسا أو صنوبر دوجلاس، والذي يأتي من مبادرة الغابات المستدامة الخاصة بها.تحتوي وحدة Aspen الموضحة هنا على أغطية نافذة بسمك 2-1⁄4 بوصة وتدعم IGU بثلاث طبقات بسمك 1-3⁄8 بوصة.تتراوح قيمة U من 0.13 إلى 0.18، وتتراوح قيمة SHGC من 0.16 إلى 0.36.
تتميز نافذة Martin's Ultimate Double Hung G2 بجدار خارجي من الألومنيوم المبثوق وداخلية غير مكتملة من خشب الصنوبر.اللمسة النهائية الخارجية للنافذة عبارة عن طلاء فلوروبوليمر PVDF عالي الأداء، كما هو موضح هنا باللون الأزرق Cascade Blue.يتم تعبئة وشاح النافذة الثلاثي الزجاج بالأرجون أو الهواء، وعامل U الخاص به منخفض يصل إلى 0.25، ونطاق SHGC من 0.25 إلى 0.28.
إذا كانت النافذة المكونة من ثلاثة أجزاء لها عيب، فهو وزن IGU.قامت بعض الشركات المصنعة بجعل النوافذ ذات التعليق المزدوج المكونة من ثلاثة أجزاء تعمل، ولكن في كثير من الأحيان، تقتصر وحدات IGU المكونة من ثلاثة أجزاء على عمليات النوافذ الثابتة والمفتوحة من الجانب والإمالة/الانعطاف.يعد الفيلم المعلق إحدى الطرق المستخدمة من قبل الشركات المصنعة لإنتاج IGU بأداء زجاجي ثلاثي الطبقات ووزن أخف.
اجعل إدارة الثالوث سهلة.تقدم Alpen فيلم مرآة ساخن IGU، والذي تم تكوينه بغرفتين مملوءتين بالغاز بعامل 0.16 U و0.24 إلى 0.51 SHGC، وهيكل يحتوي على أربع غرف مملوءة بالغاز، والتي تحتوي على عامل 0.05 U، ويتراوح نطاقها من SHGC إلى 0.22 إلى 0.38.إن استخدام الأغشية الرقيقة بدلاً من الزجاج الآخر يمكن أن يقلل الوزن والحجم.
كسر LiteZone Glass الحد الأقصى، مما يجعل سمك IGU يصل إلى 7-1⁄2 بوصة، ويمكنه تعليق ما يصل إلى ثماني طبقات من الأفلام.لن تجد هذا النوع من الزجاج في ألواح النوافذ القياسية المزدوجة، ولكن في النوافذ الثابتة، ستؤدي السُمك الإضافي إلى زيادة قيمة R في مركز الزجاج إلى 19.6.تمتلئ المساحة بين طبقات الفيلم بالهواء ويتم توصيلها بأنبوب معادلة الضغط.
يمكن العثور على أنحف ملف تعريف IGU في وحدة VIG أو وحدة زجاجية معزولة بالفراغ.إن تأثير العزل للفراغ على IGU أفضل من تأثير الهواء أو نوعين من الغازات المستخدمة عادة للعزل، ويمكن أن تكون المسافة بين النوافذ صغيرة مثل بضعة ملليمترات.يحاول الفراغ أيضًا تحطيم المعدات، لذلك يجب تصميم معدات VIG هذه لمقاومة هذه القوة.
جهاز Pilkington's Spacia هو جهاز VIG يبلغ سمكه 6 مم فقط، ولهذا السبب اختارته الشركة كخيار لمشاريع الحفاظ على التراث التاريخي.وفقًا لأدبيات الشركة، توفر VIG "الأداء الحراري للزجاج المزدوج التقليدي بنفس سمك الزجاج المزدوج".يتراوح عامل U الخاص بـ Spacia من 0.12 إلى 0.25، ويتراوح عامل SHGC من 0.46 إلى 0.66.
يحتوي جهاز Pilkington VIG على لوح زجاجي خارجي مطلي بطبقة منخفضة الانبعاث، ولوحة زجاجية داخلية عبارة عن زجاج عائم شفاف.من أجل منع مساحة الفراغ 0.2 مم من الانهيار، يتم فصل الزجاج الداخلي والزجاج الخارجي بفاصل 1/2 مم.يغطي الغطاء الواقي الفتحات التي تسحب الهواء من الجهاز ويبقى في مكانه طوال عمر النافذة.
إرشادات موثوقة وشاملة مقدمة من متخصصين تهدف إلى إنشاء منزل صحي ومريح وموفر للطاقة
عندما تصبح عضوًا، يمكنك الوصول فورًا إلى آلاف مقاطع الفيديو وطرق الاستخدام وتعليقات الأدوات وميزات التصميم.
احصل على إمكانية الوصول الكامل إلى الموقع للحصول على مشورة الخبراء وتشغيل مقاطع الفيديو وفحص الكود وما إلى ذلك، بالإضافة إلى المجلات المطبوعة.