اتلاف انرژی از طریق درب و پنجره

بررسی اثرات اقتصادی و زیست محیطی 
یکی از موضوعات مهم در ارتباط با در و پنجره، مبحث ضریب انتقال حرارت و تاثیر آن بر راحتی استفاده کننده و اثرات زیست محیطی آن می باشد. در این نوشته درب و پنجره ها از منظر محیط زیست مورد بررسی قرار گرفته است.

چرا آلومینیوم؟
وقتی صحبت از منابع تجدیدپذیر و پایداری در ساختمان به میان می آید، استفاده از در و پنجره با کارآیی بالا ضروری است. نه تنها رعایت استانداردهای موجود مهم است بلکه دوام، کیفیت و هزینه نگهداری پایین و استفاده کمتر از مواد شوینده شیمیایی نیز قابل توجه می باشند. همچنین سازگاری با محیط زیست از اولویت های روز مصالح ساختمانی می باشد. بنابر تحقیقات و برآوردهای انجام شده به میزان صرفه جویی انرژی از طریق پنجره‌های آلومینیومی ترمال بریک در طول عمر یک ساختمان، حدود صد برابر انرژی لازم برای تولید این پنجره ها می‌باشد و اگر به این موضوع قابلیت بازیافت این پنجره ها و کاهش اثر CO2 در محیط زیست را نیز اضافه کنید آن وقت دلیل انتخاب بسیار محکم خواهد بود.
علاوه بر این ها، استفاده از پنجره های آلومینیومی مزایای دیگری نیز دارد که قابل توجه است:
•    دوام و استحکام بالا 
•    هزینه نگهداری کم و قابلیت بازیافت 
•    مقاومت در برابر خوردگی ناشی از عوامل جوی 
•    مقاومت در برابر شکست و پیچش ناشی از اختلاف درجه حرارت ساعات مختلف روز و فصول متفاوت 
•    قابلیت داشتن عملکرد حرارتی بالا و کاهش هدر رفت گرما یا سرما تا ۶۰%
•    آلومینیوم تنها با صرف ۵٪ از انرژی اولیه برای تولید بازیافت می شود 
•    شکل پذیری بسیار ارزانتر نسبت به مواد مشابه و در نتیجه تنوع بسیار بالاتر نسبت به سایر مصالح ساخت فریم های در و پنجره 
•    قابلیت رنگ پذیری بالا و همسویی با دکوراسیون داخلی و خارجی ساختمان
•    امکان داشتن رنگ داخلی و بیرونی متفاوت جهت برآورد کردن نیاز معماران 
•    قابلیت استفاده در اندازه های بزرگ برای ساخت فریم در و پنجره با توجه به استحکام بالا

٢. دسته بندی پنجره ها 
پنجره های با فریم آلومینیومی ترمال بریک را به لحاظ عملکرد حرارتی می توان به چند دسته تقسیم کرد:
•    نسل اول: پنجره های ترمال بریک با پلی آمید تا ۱۶ میلیمتر با شیشه دو جداره ساده4+10+6 
•    نسل دوم: پنجره های ترمال بریک با پلی آمید تا۲۵ میلیمتر با شیشه دو جداره ساده 6+12+6
•    نسل سوم: پنجره های ترمال بریک با پلی آمید ۳۴ میلیمتری و با شیشه دو جداره Low-e) 6+12+6)
در جداولی که در ادامه مطلب خواهید دید، میزان اتلاف انرژی از طریق هر یک از این تیپ بندی ها بررسی شده است:

٣. اثرات اقتصادی
با مراجعه به جداول فوق مشخص خواهد شد که در صورت انتخاب پنجره های نسل دوم سالیانه ۴۰ کیلو وات به نسبت هر متر مربع و در صورت انتخاب پنجره های نسل سوم ۱۱۱ کیلو وات بازای هر متر مربع پنجره در سال صرفه جویی خواهد شد. با توجه به متوسط قیمت هر کیلو وات برق مصرفی که در حال حاضر حدود ۶۰۰۰ ریال می باشد و با در نظر گرفتن افزایش قیمت سالیانه حامل های انرژی، و با این توضیح که سایر هزینه ها در ساخت یک پنجره مانند یراق آلات، ساخت و نصب، هزینه های بالاسری سازنده، بسته بندی و حمل و نقل در هر سه مورد ثابت می باشند و با یک حساب ساده مشخص خواهد شد که هزینه اولیه مازاد برای پنجره های نسل دوم بین ۳ تا ۴ سال و برای پنجره های نسل سوم حدود ۴ تا ۶ سال جبران خواهد شد و پس از آن به نسبت انتخاب صرفه جویی بیشتری خواهیم داشت.

۴. اثرات زیست محیطی
بر اساس مطالعات، برای تولید هر وات انرژی در بهترین راندمان حدود ۵۰۰ گرم Co2 تولید می شود که با در نظر گرفتن میزان اتلاف انرژی برای اختلاف پنجره های نسل اول و نسل دوم سالانه حدود ۲۰ کیلوگرم بازای هر متر مربع یعنی برای ساختمانی با ۱۰۰ متر مربع پنجره حدود ۲۰۰۰ کیلوگرم در سال و برای اختلاف نسل اول و سوم پنجره ها حدود ۵۵۵۰ کیلوگرم در سال برای همان ساختمان خواهد بود.

انتخاب درب و پنجره و شیشه با توجه به شرایط آب و هوایی

ایران کشوری است که در مجموعه کشورهای گرم و خشک دسته بندی می شود. ولی در بعضی از مناطق ایران آب و هوای سرد و معتدل نیز وجود دارند. 
در بیشتر کشورها، بر اساس شرایط اقلیمی مناطق مختلف دسته بندی های ضریب انتقال حرارت U Value، ضریب جذب گرمای نور خورشید SHGC و میزان عبور نور VT یا Light Transmission برای پنجره و شیشه و مجموع آنها تعریف شده ولی متاسفانه در ایران چنین تعریفی وجود ندارد. 
این مقاله سعی دارد با توجه به ضرورت تبعیین این مبانی و بر اساس برداشت از استانداردهای روز نسبت به ارایه این دسته بندی انجام وظیفه نماید.

١. مناطق سردسیری (گروه یک)
در این گروه بدلیل لزوم حفظ انرژی داخل ساختمان و جلوگیری از هدر رفت آن در زمستان و همجنین جذب حداکثر انرژی تابشی خورشید، ضریب انتقال حرارت مجموع پنجره و شیشه باید بین 1/9 تا 2/3 W/m2.K باشد. همچنین ضریب جذب گرمای نور خورشید SHGC شیشه می بایست حدود 0/2 تا 0/5 در نظر گرفته شود. برای انتخاب شیشه مناسب به جدول یک رجوع شود.
٢. مناطق معتدل (گروه دو)
در این گروه بدلیل اینکه اختلاف درجه حرارت داخل و بیرون ساختمان در بسیاری از روزهای سال زیاد نیست، ضریب انتقال حرارت مجموع پنجره و شیشه باید بین W/m2.K 2/8-2/4 باشد. در این مناطق استفاده از نور طبیعی روز در اولویت بیشتری قرار دارد و میزان عبور نور از شیشه، VT یا Light Transmission می بایست حدود 0/2 تا 0/5 در نظر گرفته شود. برای انتخاب شیشه مناسب به جدول یک رجوع شود.
٣. مناطق گرمسیری و خشک (گروه سه)
در این گروه بدلیل تابش نور شدید خورشید و گرمای حاصله از آن، در سایه قرار گرفتن پنجره ها و استفاده از کناپی(سایه بان) در بالا و یا کنار پنجره ها از اهمیت بیشتری نسبت به متغیرهای دیگر برخوردار خواهد بود. در این اقلیم ها، ضریب انتقال حرارت مجموع پنجره و شیشه بین 2/3 تا 2/9 W/m2.K مناسب می باشد. در این مناطق جلوگیری از تابش مستقیم نور خورشید به داخل ساختمان در اولویت بیشتری قرار دارد و استفاده از شیشه های اندکی رنگی با میزان عبور نور از شیشه، VT یا Light Transmission حدود 0/50 تا 0/60 مناسب می باشد. برای انتخاب شیشه مناسب به جدول یک رجوع شود.

•    LSG ضریبی است برابر با VT/SHGC که ترکیب قابل قبول این دو فاکتور را نشان می دهد. 
•    انتخاب شیشه با LSG پایین تر از یک انتخاب درست نخواهد بود.