راه‌های بهبود راندمان انرژی پنجره عبارتند از: افزودن لایه‌های اضافی شیشه (چند‌لایه‌سازی پنجره)، افزایش ضخامت فاصلة هوایی میان دو لایة شیشه، افزودن پوشش‌هایی با قابلیت انتشار پایین و جایگزین‌سازی هوای میان دو لایه شیشه با گازی که هدایت آن پایین باشد. تمامی راهکارهای فوق به کاهش جریان حرارتی عبوری از واحد شیشة عایق (IGU) کمک کرده و درصورتی‌که ما بتوانیم راهکارهای فوق را عملی سازیم، می‌توانیم به R مرکزی (مرکز شیشه) 5 یا بیشتر دست یابیم (توضیح: منظور از R، اندازة مقاومت حرارتی است که رابطة معکوس با فاکتور U دارد).
اما این اقدامات در بهبود عملکرد حرارتی پنجره در گوشههای IGU (واحد شیشة عایق) تأثیر خاصی ندارد.
در زمان‌های قدیم، هنگامی‌که پنجره‌ها تک‌شیشه بوده و قاب آن‌ها چوبی بودند، ساش (Sash) پنجره‌ها عایق‌تر از شیشه بود. با توجه به لایة هوایی که در هر دو طرف قرار گرفته، پنجره با ساش چوبی 1 اینچ مقاومت حرارتی (R) معادل 2 ایجاد می‌کند حال آنکه تنها یک لایة شیشه‌ای نصف مقاومت حرارتی فوق یعنی 1=R ایجاد می‌کند. هنگامی‌که سیستم پنجره را به دوجداره تغییر می‌دهیم، شیشه (مجموع شیشه‌ها) و ساش چوبی معادل هم عایقیت ایجاد می‌کنند.
با ورود پوشش‌هایی با قابلیت نشر پایین و گازهای پرکننده‌ای با میزان هدایت پایین، خود شیشه به عایق‌بندی بهتری نسبت به قاب‌ها و گوشههای شیشه‌ها دست یافت و به‌جای آنکه شیشه از جهت تلفات حرارتی نقطه ضعف محسوب شود، به عایق بهتری نسبت به گوشة پنجره‌ها تبدیل می‌گردد. می‌توان گفت که علت اصلی تلفات حرارتی گوشة پنجره، اسپیسر هادی حرارتی است که بین دو شیشه قرار گرفته و دو قطعة شیشه را با فاصله از هم نگه می‌دارد.
 |
 |
اسپیسرهای مناسب برای کاربرد بین دو شیشه:
تا چندی پیش، اسپیسرهای شیشه از کانال‌های آلومینیوم توخالی ساخته می‌شدند. آلومینیوم، فلزی آسان برای تولیدکنندگان محسوب می‌شود و فضاهای خالی ایجاد‌شده توسط کانال‌ها اجازه می‌دهد رطوبت‌گیر گرانولی به این مجموعه افزوده شده تا هرگونه بخار آبی را که وارد واحد شیشه عایق (IGU) طی فرآیند تولید می‌شود، جذب نماید.
مشکلی که درمورد آلومینیوم وجود دارد آن است که بسیار هادی است و باعث انتقال حرارت از قطعة شیشة داخلی گرم به قطعة شیشة خارجی سرد پنجره می‌شود. به‌علت تلفات حرارتی، قطعة داخلی شیشه آن‌قدر سرد می‌شود که بخار آب ناشی از هوای داخلی (طی فرآیند میعان) برروی آن جمع شده و قطرات آب در داخل پنجره تشکیل می‌شود. اگر پنجره‌های چوبی داشته باشیم، قطرات آب جمع شده، چوب را خیس کرده و باعث لک یا پوسیدگی می‌شود.
ما خطر تشکیل قطرات آب برروی پنجره را با توجه به مقیاس استانداردی که شورای ملی اندازه‌گیری در و پنجره نشان داده و با معیار مقاومت دربرابر میعان بیان می‌کنیم. این معیار دارای رقمی بین 1 تا 100 بوده به‌طوری‌که رقم بالاتر نشان‌دهندة مقاومت بیشتر دربرابر تجمع آب یا میعان است.
تولیدکنندگان طی چند ده سال اخیر به سختی کوشیده‌اند تا مشکل تأثیر میعان را حل کنند. در ذیل چند راه‌حل اولیه ذکر شده است:
- فولاد ضد‌زنگ
فولاد ضد‌زنگ یک پنجم هدایت آلومینیوم را دارد. علاوه بر آن، فولاد ضد‌زنگ بسیار محکم‌تر بوده، لذا اسپیسرهای بین دو شیشة تولیدی از فولاد ضد‌زنگ، می‌توانند دیواره‌های نازک‌تری داشته باشند. هدایت متناسب با سطح مقطع ماده‌ای است که حرارت از آن جریان دارد لذا اسپیسرهای تولید‌شده از جنس فولاد ضد‌زنگ به دو دلیل بهترند: هدایت کمتر و دیواره‌های نازک‌تر. درواقع، فولاد ضد‌زنگ سریعاً درحال جایگزینی آلومینیوم به‌عنوان اسپیسر برتر بین دو شیشه است.
- بوتیل رابر:
چسب بوتیل درزگیر بسیار عالی است چراکه خوب به شیشه و سایر مواد چسبیده و عایق مناسبی است. هدایت مواد بوتیل رابر، 120 برابر کمتر از فولاد ضد‌زنگ بوده و هدایتی 1900 برابر کمتر از آلومینیوم دارند. برای آنکه این مواد به‌عنوان اسپیسر بین دو شیشه استفاده شوند، باریکه‌ای از یک فلز به‌عنوان پایة تقویتی استفاده می‌شود تا ضخامت لازم حاصل شود. این باریکة فلزی (علیرغم آنکه فلز هیچ‌گاه با شیشه تماس ندارد)، هدایت را افزایش می‌دهد. هدایت اسپیسر در این حالت بسیار کمتر از اسپیسر تمام فلزی خواهد بود و رطوبت‌گیر درون بوتیل رابر گنجانده می‌شود.
محصول "سویگل سیل" (Swiggle Seal) نخستین اسپیسر (warm Edge) بوده که در سال 1979 به بازار معرفی شد. این نام به باریکة فلز تقویتی باز می‌گردد که به شکل موج درآورده شده است. درحالی‌که مقاومت دربرابر تراکم آب (میعان) گوشههای واحد شیشه IGU با نشر پایینی در حد 2 و اسپیسر آلومینیومی استاندارد، برابر 3/19 است، براساس آزمایش‌های صورت‌گرفته توسط انرمورال انحبینیرینگ (Enermodal Engineering)، با استفاده از بوتیل رابر و نوار فلزی، این مقاومت دربرابر تراکم آب به 38 افزایش می‌یابد.
محصول سویگل سیل (Swiggle Seal) توسط شرکت تروسیل (Truseal) تولید می‌شود که هم‌اکنون زیرمجموعة شرکت محصولات ساختمانی کوآنکس (Quanex Building Products Corporation) قرار دارد.
درحالی‌که اسپیسرهایی از جنس فولاد ضد‌زنگ هنوز در برخی از محصولات یافت می‌شوند، طی سال‌های اخیر موفقیت این اسپیسرها، بازار را برای اسپیسرهای بوتیل رابر راکد ساخته است.
- سیلیکون فوم (Silicone Foam)
اسپیسرهایی با کمترین میزان هدایت، از جنس سیلیکون فوم ساخته می‌شوند. این فوم‌های معدنی به نرمی بوتیل رابر نبوده و شکل خود را از دست نمی‌دهند، لذا آن‌ها به نوار فلزی به‌عنوان مادة تقویتی نیاز ندارند. همانند اسپیسر بوتیل رابر، یک رطوبت‌گیر در درون سیلیکون فوم فرموله‌شده و قرار می‌گیرد.
محصول غالبی که در بازار از این تکنولوژی استفاده می‌کند، سوپراسپیسر (Super Spacer) بوده که توسط اج‌تک (Edgetech) در کمبریج واقع در ایالات اوهایو تولید می‌شود (درحال‌حاضر این شرکت نیز زیرمجموعة کوانکس است). سوپر اسپیسر از جنس سیلیکون فوم بوده که هیچگونه پایه فلزی برای تقویت در آن به‌کار نرفته است. چندین لایه به این مجموعه اضافه شده تا آن‌را غیر قابل نفوذ دربرابر بخار آب کند. این لایه‌ها از ورود بخار آب به داخل و همچنین از فرار هرگونه گاز پر‌شده با هدایت پایین مانند آرگون، جلوگیری می‌نمایند.
مقاومت دربرابر تراکم (میعان) واحد شیشة عایق (IGU) به‌همراه اسپیسر بین دو شیشه که در بالا توضیح آن داده شده است، 9/44 می‌باشد.
حرف آخر:
همراه با کاهش خطر میعان در گوشههای پنجره، اسپیسرهای Warm-edge باعث بهبود فاکتور U کلی یک پنجرة دوجداره مسکونی به (Btu/hr.ft2.F°) 02/0–u خواهند شد (توضیح آنکه معیار برای پنجره بهتر، کاهش فاکتور U به کمترین مقدار است).
برای مثال، درصورتی‌که فاکتور U واحد شیشه عایق (IGU) با اسپیسر آلومینیومی استاندارد 3/0 باشد، استفاده از اسپیسر Warm-edge آن‌را به 28/0 کاهش می‌دهد. ممکن است این پیشرفت (کاهش جریان حرارتی) نسبتاً کم به‌نظر آید، اما این اختلاف تأثیرگذار است!
