الزجاج المزدوج مقابل الزجاج الثلاثي للجدران الستائرية: أيهما يجب أن تختار؟
إن إضافة لوح زجاجي ثالث يقلل قيمة معامل انتقال الحرارة في مركز الزجاج إلى النصف تقريبًا ويضاعف وزن الوحدة تقريبًا.
كلا جزئي هذه الجملة مهمان. فالزيادة الحرارية حقيقية وكبيرة. وكذلك كل ما يترتب على وضع 45 كيلوغرامًا لكل متر مربع في الواجهة بدلًا من 30، وتتجاوز العواقب ما تتوقعه معظم المواصفات.
إطارات أعمق. مثبتات أثقل. رافعات أكبر. عملية تركيب أبطأ. حمل هيكلي أعلى. وفي العديد من المناخات، انخفاض ملحوظ في الطاقة الشمسية المفيدة، مما يتعارض مع طاقة التدفئة التي كان من المفترض أن توفرها اللوحة الزجاجية الثالثة.
يُعدّ الزجاج الثلاثي حلاً مناسباً في بعض الأماكن، وخطأً مكلفاً في أماكن أخرى. تتناول هذه المقالة حدود هذا الحل. شركة برانس للتصنيع أنظمة الجدران الستائرية الزجاجية في كلا التكوينين.
الأداء الحراري للزجاج المزدوج مقابل الزجاج الثلاثي
مقارنة العناوين الرئيسية، باستخدام عمليات الترويج التجاري النموذجية.
| إعدادات | قيمة معامل انتقال الحرارة (U-value) في مركز الزجاج | الوزن النموذجي | سُمك الوحدة التقريبي |
|---|---|---|---|
| مزدوج، شفاف، مملوء بالهواء | من 2.7 إلى 2.9 واط/م²ك | حوالي 30 كجم/م² | 24 مم |
| مزدوج، منخفض E، أرجون | من 1.1 إلى 1.4 واط/م²ك | حوالي 30 كجم/م² | من 24 إلى 28 ملم |
| فضي مزدوج، منخفض E مزدوج، أرجون | من 1.0 إلى 1.3 واط/م²ك | حوالي 30 كجم/م² | 28 مم |
| ثلاث طبقات، طبقتان منخفضتا الانبعاثية، أرجون | من 0.6 إلى 0.8 واط/م²ك | حوالي 45 كجم/م² | من 36 إلى 44 ملم |
| ثلاثي، اثنان منخفض E، كريبتون | من 0.5 إلى 0.7 واط/م²ك | حوالي 45 كجم/م² | من 30 إلى 36 ملم |
هذه قيم إرشادية للمقارنة. تعتمد الأرقام الفعلية على الطلاء، وعرض التجويف، وحشو الغاز، والفاصل، ويجب الحصول عليها من مورد الزجاج.
هناك شيئان بارزان.
يُعدّ التحديث الأول، من الزجاج الشفاف إلى الزجاج منخفض الانبعاثية مع غاز الأرجون، أكبر تحسين منفرد متاح، وتكلفته زهيدة نسبيًا. فهو يُخفّض قيمة معامل انتقال الحرارة إلى النصف تقريبًا دون أي زيادة في الوزن.
الخطوة الثانية، من وتر E المنخفض المزدوج إلى الثلاثي، تحقق تحسناً ذا مغزى إضافياً وتجلب معها كل النتائج المذكورة أعلاه. عرض تجميعي لانتقال الحرارة الأمر مهم هنا، لأن أداء الإطار والجسور الحرارية غالباً ما يحدان مما يمكن أن يقدمه الزجاج عملياً.
كم تبلغ تكلفة الزجاجة الثالثة فعلياً؟
ست نتائج، وعادةً ما تكون النتيجة الأولى فقط مدرجة في الميزانية.
تكلفة الزجاج. عادة ما تكون أعلى بنسبة 30% إلى 50% من وحدة الزجاج المزدوج المكافئة، وتختلف باختلاف مواصفات الطلاء وكمية الغاز المستخدم.
عمق الإطار وتكلفته. تحتاج الوحدة التي يتراوح سمكها بين 36 و 44 مم إلى تجويف زجاجي أعمق من الوحدة التي يبلغ سمكها 28 مم، مما يعني شكلاً مختلفاً، وكمية أكبر من الألومنيوم، وتكلفة أعلى للمتر الواحد.
الحمل الهيكلي. يؤدي الحمل الإضافي البالغ 15 كجم/م² عبر واجهة كبيرة إلى تراكم الأحمال، مما يؤثر على تصميم حافة البلاطة، واختيار المرساة، وفي بعض الحالات على الهيكل الأساسي.
المناولة والتركيب. الوحدات الأثقل تبطئ عملية التركيب، وقد تتطلب معدات رفع أكبر، وتزيد من خطر التلف أثناء المناولة.
المكونات. يجب أن تكون جميع فتحات التهوية القابلة للتشغيل مزودة بمكونات مصممة لتحمل الوزن الإضافي.
تكلفة الاستبدال. وحدة ثلاثية تالفة تكلف أكثر للاستبدال ويصعب التعامل معها أثناء أعمال الإصلاح على ارتفاعات عالية.
لذلك ينبغي تقييم تكلفة الزجاج المزدوج مقابل الزجاج الثلاثي على أنها تكلفة واجهة وليس تكلفة زجاج، لأن ثلاثة من تلك العناصر الستة تقع خارج خط الزجاج.
مشكلة اكتساب الطاقة الشمسية في المناخات الدافئة
هذا هو الجزء غير البديهي، وهو المكان الذي تعمل فيه الزجاجات الثلاثية أحيانًا ضد نفسها.
يقلل كل طلاء منخفض الانبعاثية من نفاذية الطاقة الشمسية وفقدان الحرارة. تحتوي الوحدة الزجاجية الثلاثية عادةً على طبقتين، لذا فإن معامل اكتساب الحرارة الشمسية فيها أقل من معامل اكتساب الحرارة الشمسية في وحدة زجاجية مزدوجة مماثلة.
في المناخات التي يغلب عليها استخدام التدفئة، يُعوض اكتساب الطاقة الشمسية عبر الزجاج المواجه للجنوب الحمل الحراري. ويؤدي تقليله بطبقة ثانية إلى إزالة الحرارة المجانية المفيدة في الوقت الذي يحتاجه المبنى تحديدًا من السنة.
يعتمد التأثير النهائي على التوازن بين الفقد الحراري الناتج عن التوصيل الحراري واكتساب الطاقة الشمسية، وذلك بحسب اتجاه المبنى والمناخ. في الواجهات الشمالية في المناخات الباردة، يُعدّ استخدام الزجاج الثلاثي خيارًا مثاليًا. أما في الواجهات الجنوبية، فالأمر أكثر تعقيدًا، ويُفضّل الاعتماد على نماذج الطاقة بدلًا من الحدس لحسم النتيجة.
المعالجة الحرارية على كل لوح إضافي ويُعد هذا اعتبارًا إضافيًا، حيث يزداد خطر الإجهاد الحراري مع زيادة عدد طبقات الطلاء وزيادة الطاقة الممتصة في التراكم.
متى يكون استخدام الزجاج الثلاثي مبرراً؟
المناخات شديدة البرودة. حيث تنخفض درجات حرارة التصميم الشتوية إلى ما دون الصفر بكثير، يكون فقدان التوصيل الحراري من خلال الزجاج المزدوج كبيرًا، وتصبح مقاومة التكثيف شرطًا أساسيًا بدلاً من كونها شرطًا للراحة.
نسب التزجيج العالية جداً. الواجهة التي تتكون من 80% من الزجاج تنقل حرارة أكثر بكثير من تلك التي تتكون من 40%، وبالتالي يتضاعف التحسن لكل وحدة.
أهداف المنزل السلبي واستهلاك الطاقة شبه الصفري. لا يمكن عادةً تحقيق هذه المعايير باستخدام الزجاج المزدوج على واجهة زجاجية كثيفة.
حيث يكون التحكم في التكثيف هو العامل الحاسم. تعمل الألواح الزجاجية الثالثة على رفع درجة حرارة السطح الداخلي، وهو أمر أكثر أهمية من رقم الطاقة في المباني ذات الرطوبة الداخلية العالية.
عندما تتوافق المتطلبات الصوتية، يمكن أن يساعد الزجاج الثلاثي في تحسين الصوت، على الرغم من أن هذا الأمر يتطلب عناية خاصة وسيتم تناوله لاحقًا.
أين زجاج مزدوج هل هو الخيار الأفضل؟
في المناخات الحارة، يُعدّ معامل اكتساب الحرارة الشمسية المتغيرَ الحاسم في المناطق التي يغلب عليها التبريد، ويتمّ ضبطه من خلال اختيار الطلاء المناسب بدلاً من عدد الألواح الزجاجية. تتفوق الوحدة الزجاجية المزدوجة ذات الطلاء الفضي الثلاثي على الوحدة الزجاجية الثلاثية ذات التحكم الشمسي الأضعف، وذلك بوزن وتكلفة أقل.
المناخات المعتدلة ذات نسب الزجاج المتوسطة. غالباً ما تكون فترة استرداد التكلفة الإضافية أطول من الأفق الزمني لمالك المبنى.
حيث تكون القدرة الهيكلية محدودة. قد لا تتمتع مشاريع التجديد على وجه الخصوص بقدرة حافة البلاطة على تحمل واجهة أثقل.
عندما تكون الميزانية هي القيد الحاسم، يكون من الأفضل عادةً إنفاق المال على فاصل حراري أعمق، وفواصل عازلة للحرارة، وطلاءات أفضل في وحدة مزدوجة بدلاً من إنفاقه على لوح زجاجي ثالث في وحدة غير محسّنة.
تستحق هذه النقطة الأخيرة التأكيد. فالوحدة الزجاجية الثلاثية في إطار بفاصل حراري 18 مم وفواصل ألومنيوم ستكون أقل كفاءة من الوحدة الزجاجية المزدوجة في إطار بفاصل حراري 34 مم وفواصل ذات حواف دافئة، وبتكلفة أعلى.
الصوتيات: لا يعني وجود ثلاثة أنظمة صوتية بالضرورة أنها أفضل
افتراض شائع، ولكنه خاطئ في كثير من الأحيان.
يعتمد الأداء الصوتي على عدم التناظر والكتلة وعرض التجويف والتخميد بين الطبقات، وليس على عدد الألواح. وحدة زجاجية ثلاثية يمكن أن يكون أداء الوحدة ذات الألواح الثلاثة المتطابقة والتجويفين المتطابقين أسوأ من أداء الوحدة المزدوجة غير المتماثلة المصممة جيدًا، لأن الألواح المتطابقة تشترك في ترددات الرنين.
عندما يكون الأداء الحراري والصوتي مطلوبًا، يجب تصميم التركيب بما يتناسب مع كليهما. وتُعدّ سماكات الألواح غير المتماثلة، والطبقة الصوتية المصفحة، وعرض التجويف المناسب، عوامل أكثر أهمية من عدد الألواح.
نقاط المواصفات العملية
خمسة أمور يجب التأكد منها عند التفكير في استخدام الزجاج الثلاثي.
توافق الإطار. لا تقبل جميع أنظمة الجدران الستائرية وحدة بقياس 36 إلى 44 مم، وعادةً ما يكون تركيب تجويف أعمق غير ممكن.
فحص هيكلي. تأكد من قدرة حافة البلاطة والمثبت على تحمل الحمل الميت الإضافي قبل البدء في التنفيذ.
تعبئة الغاز. يؤدي الكريبتون أداءً أفضل في التجاويف الضيقة ويكلف أكثر بكثير، مما يجعله مناسبًا فقط عندما يكون عمق الإطار محدودًا.
مواقع الطلاء. السطحان 2 و5 في وحدة ثلاثية، ويحدد المناخ أيهما يحمل وظيفة التحكم الشمسي الأساسية.
التَّوَسُّط. يستجيب تجويفان بشكل مستقل للضغط ودرجة الحرارة، مما قد يزيد من التشوه المرئي، و كيف تُقرأ الأشرطة المعتمة مقابل وحدة رؤية أعمق يحتاج إلى التحقق في مرحلة النموذج الأولي
متطلبات التقسيم التي تؤثر على التراكم ينبغي التحقق من ذلك بالتوازي، حيث تتفاعل متطلبات مقاومة الحريق ومتطلبات منع انتشار الحريق عند حافة البلاطة مع عمق الواجهة.
ملكنا أنظمة النوافذ والإطارات المصنوعة من الألومنيوم تتوفر بملفات تعريفية مناسبة لكلا التكوينين.
الأسئلة الشائعة
1. هل الزجاج الثلاثي أفضل دائماً من الزجاج المزدوج؟
لا، بل إنها توفر نصف قيمة معامل انتقال الحرارة (U-value) تقريبًا في مركز الزجاج، وهو تحسن ملحوظ في المناخات الباردة. أما في المناخات الحارة، فإن العامل الحاسم هو اكتساب الحرارة الشمسية وليس التوصيل الحراري، وغالبًا ما تتفوق وحدة الزجاج المزدوج ذات الطلاء عالي الأداء على الزجاج الثلاثي بوزن وتكلفة أقل.
2. ما مقدار زيادة وزن الجدار الستائري ثلاثي الطبقات؟
يبلغ الحمل حوالي 45 كجم/م² مقابل حوالي 30 كجم/م² للوحدة ذات الزجاج المزدوج، أي بزيادة تقارب 50%. يؤثر هذا الحمل الإضافي على عمق الإطار، واختيار نقاط التثبيت، والتصميم الإنشائي، ومعدات الرفع، وسرعة التركيب.
3. هل يؤدي استخدام الزجاج الثلاثي إلى تحسين الأداء الصوتي؟
ليس تلقائيًا. يعتمد الأداء الصوتي على سماكة الألواح غير المتماثلة، والكتلة، وعرض التجويف، والتخميد بين الطبقات، وليس على عدد الألواح. قد يكون أداء وحدة ثلاثية متماثلة أسوأ من وحدة ثنائية غير متماثلة مصممة جيدًا بطبقة صوتية مصفحة.
4. لماذا قد يؤدي استخدام الزجاج الثلاثي إلى زيادة الطلب على التدفئة في بعض الحالات؟
لأن كل طبقة طلاء منخفضة الانبعاثية تقلل من نفاذية الطاقة الشمسية وفقدان الحرارة. عادةً ما تحتوي الوحدة الثلاثية على طبقتين، مما يقلل من اكتساب الحرارة الشمسية، وفي المناخات التي يغلب عليها التدفئة، يؤدي ذلك إلى إزالة الحرارة المجانية المفيدة من الزجاج المواجه للجنوب. ينبغي أن تحدد نماذج الطاقة التأثير الصافي حسب الاتجاه.
5. ما هو الاستثمار الأفضل إذا كانت الميزانية محدودة؟
عادةً ما تتطلب وحدة الزجاج المزدوج فاصلاً حرارياً أعمق، وفواصل عازلة للحرارة، وطلاءً أفضل. أما وحدة الزجاج الثلاثي في إطار مع فاصل حراري ضحل وفواصل ألومنيوم، فسيكون أداؤها أقل من وحدة الزجاج المزدوج ذات المواصفات الجيدة، مع تكلفة أعلى.
اتخاذ القرار
حدد ما إذا كان المبنى يعتمد بشكل أساسي على التدفئة أم التبريد، لأن ذلك يحدد ما إذا كانت قيمة معامل انتقال الحرارة (U-value) أو اكتساب الحرارة الشمسية هو العامل الحاسم. تأكد من قدرة الإطار على تحمل عمق الوحدة وقدرة الهيكل على تحمل الوزن. ثم قارن خيار الزجاج الثلاثي مع نظام زجاج مزدوج مُطوّر بالكامل بدلاً من مقارنته بنظام أساسي.
في المناطق شديدة البرودة ذات الواجهات الزجاجية السميكة، تبرز أهمية الزجاج الثلاثي. أما في المناطق الأخرى، فإن نفس الميزانية المخصصة للعازل الحراري والفاصل والطلاء عادةً ما تحقق نتائج أفضل.
تُصنّع شركة برانس أنظمة الجدران الستائرية بتكوينات زجاجية مزدوجة وثلاثية، مع نمذجة حرارية، وملامح عزل حراري عميقة، وتحقق هيكلي. أرسل بياناتك المناخية، ونسبة الزجاج، وأهدافك المتعلقة بالطاقة. اطلب تقييمًا مقارنًا .