نماهای دو جداره Double skin façades

امروزه استفاده از نماهای كاملاً شیشه ای در بین معماران و طراحان اروپایی بسیار رایج شده است. در اقلیم های مختلف ساختمان های كاملاً شیشه ای نیاز به ابزاری (پرده) جهت سایه اندازی دارند.
ابزارهای سایه انداز بیرونی بسیار مؤثرتر از ابزار سایه انداز درونی هستند. اگرچه ابزارهای سایه انداز بیرونی به خاطر هزینه و مسائل مكانیكی و دلایل اكوستیكی زیاد مرسوم نیستند به همین دلیل از ابزار سایه اندازی كه در داخل پوسته در یك كاواك تهویه شده قرار می گیرد، استفاده می شود. در دهه هفتاد ایده پنجره های اقلیمی توسعه پیدا كرد. بیشترین پیشرفت اخیر مربوط به ایده façade Double skin می باشد كه در شكل زیر نشان داده شده است.

پیش بینی عملكرد Double skin façade كار ساده ای نیست. درجه حرارت و جریان هوا نتیجه فرآیند تغییرات آنی دما و جریان سیال و روان هوا می باشد. این فرآیندها به هندسه، فیزیك حرارتی، تركیب گوناگون انواع آیروینامیكی ساختار Double skin façade و نیز درجه حرارت فضای داخل، دمای محیط، سرعت باد، مسیر باد، جذب و عبور اشعه تابشی خورشید و زاویه آن بستگی دارد. بطور عموم پوسته هوشمند بعنوان یك ضد گرمایی در جلوی ساختمان عمل می كند و این موضوع سه تأثیر گرمایی برای ساختمان دارد:
1- در اكثر اوقات روز درجه حرارت هوا در داخل پوسته هوشمند از دمای محیط بیشتر خواهد شد. رسانش پایین گرمای از دست رفته و رسانش بالای گرمای بدست آمده در تابستان بستگی به دمای محیط و سطوح تابش اشعه خورشید دارد.
2- لایه شیشه ای اضافی پوسته هوشمند مقدار تابش اشعه آفتاب به پوسته داخلی را كاهش می دهد. بنابراین بازتابش اشعه خورشید به ساختمان به خاطر عبور از شیشه كاهش می یابد.
3- پوسته هوشمند امكان قرار گرفتن پرده در داخل پوسته را فرآهم می آورد. بنابراین بار اشعه تابشی از پنجره كاهش می یابد. اینكه كدامیك از این سه مورد در یك زمان مخصوص مهم تر است بستگی به خصوصیات و عملكرد سازه و دینامیك پیچیده گرمایی بین نما، دماها، جریان هوا در پوسته هوشمند و فضای بیرونی دارد.

طراحی معماری
برای اشخاص شاغل در ساختمان سازی بررسی توانایی كنترل موقعیت خود از لحاظ ( روشنایی، درجه حرارت و شرایط آب و هوایی ) بسیار ضروری و مهم است. صاحبان ساختمان ها اهدافی مثل خدمات و سرویس بلندمدت برای زندگی، مزایای تكنیكی و علمی، ارزش های مازاد خوب و توسعه فضاهایی را برای كار در شرایط محیطی مورد نظر ترجیح می دهند. مالكین، سرمایه گذاری در نماهای دو جداره را با ارزش می دانند. نمای دو جدار ( پوسته هوشمند) قسمتی از انتخاب ها و تصمیمات پیچیده و مؤثر در یك طراحی عمومی است كه نیازهای عملی را برآورده می كند.

نمای هوشمند یك روند حركتی معماری اروپایی است برای:
* اهداف اكوستیكی برای یك نمای شیشه ای كه منجر به افزایش شفافیت می شود.
* یك نیاز عملی برای فضای درونی
* توسعه اكوستیك در ساختمانهایی كه در محل های شلوغ و آلوده واقع شده اند.
* كاهش مصرف انرژی در ساعات كاری ساختمان

اگرچه پوسته هوشمند ایده جدیدی است. با این وجود تمایل زیادی از طرف معماران و مهندسان برای استفاده از آن نشان داده شده است.
تحقیقات کلی بر روی این مسائل متمركز است:
- طراحی و معماری پوسته
- نمای كاملاً شیشه ای
- استفاده بهتر از محیط پیرامون
- توسعه نیمرخ اطراف ساختمان (توسعه نمای بیرونی ساختمان)
- آرامش گرمایی (آسایش گرمایی)
- امكان استفاده از انرژی خورشیدی در تمام مدت سال
- جلوگیری از گرم شدن ساختمان
- تنظیم دمای داخل ساختمان در طول زمستان و تابستان
- آسایش مصرفی:
- توسعه آسایش بصری مانند اجتناب از روشنایی خیره كننده و زننده

تهویـــه
- استفاده از تهویه طبیعی به جای تهویه مكانیكی

مصارف انرژی
- كاهش نیاز به گرما در طول زمستان
- كاهش نیاز به سرما در طول تابستان
- حداكثر كاهش وسایل گرمازا و سرمازا
- استفاده از نور طبیعی به جای نور مصنوعی تا آنجا كه ممكن باشد.
- تنظیم دمای داخلی ساختمان در طول تابستان و زمستان (دمای مطلوب داخلی در طول تابستان و زمستان)

مفهوم Double skin façade
Double skin façade سیستمی است كه از دو لایه شیشه كه هوا در بین حفره میان دو شیشه در جریان است تشكیل شده است. تهویه كاواك (حفره) می تواند بطور طبیعی یا بطور مكانیكی باشد. جدا از نوع تهویه در داخل كاواك، مبدأ و مقصد هوا نیز می تواند فرق داشته باشد كه بستگی به شرایط آب و هوایی، نوع استفاده، موقعیت ساختمان و ساعت های اداری ساختمان و استراتژی (HVAC ) دارد. شیشه façade می تواند 1 تایی، 2 تایی. در داخل كاواك (حفره) درپوش هایی قرار دارد. خواص خورشیدی façade دولا با façade یك لایه تفاوتی ندارد در هر حال در façade دولا به خاطر یك پوسته اضافی سپر گرمایی تشكیل می شود كه تلفات گرما را كاهش می دهد و امكان بهره برداری از انرژی خورشیدی بصورت ذخیره شده ممكن می شود.

لایه های façade عبارتند از
شیشه بیرونی: معمولاً شیشه منفرد سخت شده است. façade بیرونی می تواند كاملاً شیشه ای باشد.
شیشه درونی: شیشه دو لایه عایق شده ( شیشه های خورشیدی، می تواند مورد استفاده قرار گیرد ) می باشد ممكن است این لایه كاملاً شیشه ای نباشد.
حفره هوای بین دو شیشه: می تواند كاملاً طبیعی یا مكانیكی تهویه شود. پهنای كاواك ( حفره ) بین cm‌ 20 تا m‌m 2 متغیر است. پهنای كاواك زمانی كه façade بعنوان نگه دارنده است اثرگذار می باشد. پنجره های داخلی توسط كاربر می تواند باز شود این روش ممكن است اجازه تهویه طبیعی بدهد. تنظیم اتوماتیك سایه خورشید می تواند بطور یكپارچه در داخل كاواك انجام گیرد. در مفهوم عملكرد façade و نوع شیشه رادیاتورهای گرما می تواند در كنار façade نصب شود.

طبقه بندی Double skin façade
رایج ترین روش طبقه بندی بر اساس نوع هندسه كاواك می باشد:
Multi storey D.s.f : در این روش ستون های عمودی یا افقی بین لایه ها وجود ندارد. در تهویه كاواك جریان هوا از طریق سوراخ های نزدیك زمین و پشت بام ساختمان انجام می گیرد.
Corridor façade : بخش های افقی برای اكوستیک، حفاظت در مقابل آتش یا برای تهویه ساخته شده است.
Box window type: در این مورد قسمت های افقی و عمودی façade را به Boxهای كوچكتر و مستقل تقسیم می كند.
Shaft Box type: یك سری عناصر در façade قرار می گیرند. این عناصر از طریق رشته های عمودی كه در façade قرار دارند به هم وصل شده تاثیر یك طیف گسترده را حتمی می كنند.

مزایا
1- هزینه های پائین ساخت كه بوسیله مقایسه با سایر پروژه ها می توان دریافت.
2- عایق صوتی: به نظر بعضی از محققان عایق صدا یكی از دلایل مهم برای استفاده از Double skin façade میباشد.
3- كاهش سطح صدای داخلی (نوع Double skin façade و تعداد بازشوها برای عایق صوتی بودن با توجه به آلودگی داخلی و خارجی دارای اهمیت است.)
4- عایق گرمایی
5- یستم تهویه در طول شب
6- ذخیره انرژی:
7- كاهش تأثیر فشار باد
8- طراحی شفاف
9- تهویه طبیعی
10- گریز از آتش
معایب طرح Double skin façade
1- هزینه های ساخت بالا در مقایسه با façade های معمولی ( متداول )
2- كاهش فضای مفید قابل استفاده
3- هزینه های مازاد نگهداری
4- مشكلات جوش
5- افزایش گرمای سازه
نمونه های ساخته شده با Double skin facades در کشور سوئد