پنجره‌های دو جداره و کاهش اتلاف انرژی

در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره بافاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها از دو لایه شیشه تشکیلمی‌شوند که توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین از هم جدا شده‌اند.

پنجره‌ها روشنایی، گرما، هوای تازه و زیبایی‌ها را به خانه آورده وارتباطی با محیط خارج برقرار می‌کنند. به رغم این محاسن پنجره‌ها یکی از عوامل مهمدر اتلاف حرارتی ساختمانها است.

به طوری که حدود یک چهارم حرارت خارج شدهساختمانها در زمستان و یا حرارت وارد شده به آنها در تابستان از طریق پنجره‌ها صورتمی‌گیرد. به همین دلیل از دیر باز کاهش این تلفات مد نظر طراحان ساختمان‌ها بودهاست.

در گذشته نه چندان دور برای کاهش اتلاف حرارتی ساختمانها به جایاستفاده از پنجره‌های با یک لایه شیشه از پنجره‌های با دو یا چند لایه شیشه کمکگرفته می‌شد. حتی در پاره‌ای از موارد، لایه‌های پلاستیکی در بین شیشه‌ها نیز بهکار می‌رفت.

ولی در دهه‌های اخیر تکنولوژی ساخت پنجره‌های دو جداره بافاصله هوایی روز به روز پیشرفت کرده است. این پنجره‌ها به طور کلی از دو لایه شیشه،که توسط فاصله‌ای از هم جدا شده‌اند، تشکیل می‌شوند.

فاصله بین دو لایهشیشه توسط هوا و یا گاز دیگری با ضریب هدایت پایین همچون آرگون، دی‌اکسید‌کربن وکریپتون پر می‌شود بدین ترتیب با توجه به اینکه پنجره‌های یک ساختمان دارای مقاومتحرارتی کمتری نسبت به سایر اجزای آن است، به کارگیری این پنجره‌ها می‌تواند نقش بهسزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد.

به گفته «هزاد قاسمی»، استادیارمهندسی مکانیک برای مطالعه دقیق میزان تلفات حرارتی از پنجره‌ای دو جداره و مقایسهعملکرد آنها نسبت به پنجره‌ای ساده تک شیشه‌ی نیاز به بررسی مکانیزمهای مختلفانتقال حرارت است.

جابه جایی و تشعشع روی سطوح خارجی، هدایت در داخلشیشه‌ها، جابه جایی و تشعشع در فاصله هوایی دو پنجره و حتی نفوذ تشعشع خورشید ازشیشه‌ها به داخل از جمله مکانیزم‌های دخیل در انتقال حرارت است.

به همیندلیل برای مطالعه عملکرد این سیستمها عموماً از فرضیات ساده کننده‌ای استفادهمی‌شود. شاید ساده‌ترین تقریب استفاده از فرض انتقال حرارت هدایت یک بعدی در داخلشیشه‌ها و لایه هوا است.

در این شرایط می‌توان نرخ انتقال گرما را به راحتیبا کمک مقاومت‌های حرارتی محاسبه کرد. اما باید توجه داشت که سیال بین دو جدارهشیشه‌ای با دماهای مختلف ساکن باقی نمی‌ماند.

در واقع ایجاد گرادیان‌هایدما در سیال باعث برقراری حرکت در آن می‌شود. سیال مجاور سطح گرم در اثر گرم شدنسبک شده و به سمت بالا حرکت کرده و سیال سرد از دور دست جایگزین آن می‌شود.

بدین ترتیب حرکتهای چرخشی در داخل لایه هوایی محبوس بین دو شیشه ایجادمی‌شود. این حرکتها بر نرخ اتلاف گرما از پنجره تاثیر دارند.

البته بایدتوجه داشت که تنها اضافه کردن حرکتهای جابه‌جایی آزاد در گاز هنوز مدل کاملی ازمسئله نیست. بر همین پایه آثار تشعشعی گازها و جداره‌ها با توجه به پایین بودننرخهای تبادل حرارت می‌توانند تاثیر قابل توجهی بر رفتار سیستم پنجره دو جداره وجلوگیری از اتلاف انرژی داشته باشند.

پنجره‌های دو جداره، عایق صدا

پنجره‌های دو جداره علاوه بر نقشی کهدر بحث حرارت ساختمان و جلوگیری از اتلاف انرژی دارند عایقی مناسب برای جلوگیری ازصداست.

استفاده از پنجره‌های دو جداره برای بناهایی که در محیط پر سر و صداقرار گرفته‌اند راهکار موثری است که می‌تواند آرامش را به محیط خانه‌ها بازگرداند.

در ایران تجربه استفاده از این پنجره‌ها به ویژه در سال‌های اخیر افزایشچشمگیری یافته است اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که در شهرهایی مانند تهران بسیاری ازشهروندان برای گریز از آلودگی صوتی است که از شیشه‌های دو جداره استفاده می‌کنند ودر واقع هدف آنها بهینه‌سازی مصرف انرژی نیست.

«علیرضا ساداتی»، کارشناسمحیط زیست در این باره می‌گوید: « پنجره‌ها دو جداره هزینه زیادی به خانواده‌هاتحمیل نمی‌کند در نتیجه بسیاری از خانواده‌ها استفاده از این قابلیت را انتخابکرده‌اند.»

به گفته ساداتی، پنجره‌های دو جداره کارکردی دو جانبه دارند وکاملا از نظر زیست محیطی مقرون به صرفه است.

از دیدگاه او تهران بیش ازسایر شهرها استفاده از شیشه‌های دو جداره را تجربه کرده است و به رغم تاثیر اینشیشه‌ها در اتلاف انرژی، هدف اغلب شهروندان از استفاده از این شیشه‌ها کاهش صدابوده است .

استفاده از شیشه‌های دو جداره در بیمارستان‌ها و مراکز آموزشیکه در نقاط پر رفت و آمد شهری قرار دارند به گفته ساداتی از الزامات شهرسازی است کهاغلب نادیده گرفته می‌شود.

چنانکه «ساداتی» می‌گوید فرهنگ استفاده ازپنجره‌های دو جداره در شهرهایی که اغلب ماه‌های سال در معرض هوای سرد هستند هنوزنهادینه نشده است و این در حالی است که با توجه به استفاده وافر شهرهایی چون همدانیا تبریز از انرژی و وسایل گرمایی برنامه‌ریزی برای فرهنگ‌سازی در این مناطق ضرورتیانکار ناپذیر است.

به خاطر اثرات زيانبار اسراف و تبذير، اين خصلت ناپسند در كلام الهي شديداً محكوم شده، در رديف گناهان قرار گرفته و مسرفان برحسب مورد به درجات مختلفي از عقاب وعده داده شده اند.
آنگاه كه سخن از اسراف در كارهاي نيكي همچون استفاده از زينت و لباس نيكو به هنگام حضور در مسجد و اداي حقوق فقرا يا اعمال مباحي مثل خوردن و آشاميدن در ميان است مجازات مسرفان محروميت از دوستي خدا است (اِنَهُ لا يُحِبُ المسرِفينَ. اعراف-31، انعام-141). اگر اسراف دليل ناديده گرفتن آيات الهي باشد، مسرفان از هدايت الهي محروم (غافر-28) و در گمراهي خواهند بود (غافر- 33)، در آخرت نابينا محشور ميشوند (طه-127) و از اصحاب دوزخ محسوب ميگردند. نفي اسراف در احكام فقهي نيز تسري پيدا كرده است. طبق نظر علماي شيعه و سني اسراف در آب وضو موجب بطلان آن است و اسراف در اموال ديگران و اموال عمومي موجب ضمان مي گردد.
در قرآن مجيد اسراف در نقطة مقابل قوام بكار برده شده است (وَالذين اِذا اَنفِقوا لَم يُسرِفوا و لَم يَقتُرُوا وَ كانَ بَينَ ذلكَ قَواماً – سورة فرقان آية 67)، قوام به معني عدالت، استقامت، حد وسط و چيزي است كه هم معتدل است و هم بايد استقرار داشته باشد. لذا ميتوان گفت اين تعبير زيبا اشاره به اثر زيانبار اسراف در بهم زدن استقرار و تداوم سيستم ها است. اين همان نتيجه اي است كه امروزه در اثر استفاده بي رويه و اسراف گونه از منابع طبيعي شاهد آن هستيم.
اسراف منشاء شومي و بدبختي است (يس-19)، موجب هلاكت مسرفان ميگردد (انبياء-9)و اسراف كاران در زندگي دنيا دچار سختي معيشت ميگردند (طه-123).
بدون شك همانگونه كه تداوم حيات در كره زمين طي مليونها سال نشان داده است نعمتها و مواهب موجود در اين كره براي ساكنانش كافي است، البته به شرطي كه بيهوده به هدر داده نشود و ميزان و اعتدال رعايت گردد. قرآن مجيد در آيات فراواني اسراف و تبذير را محكوم كرده مسرفان را از اصحاب دوزخ و تبذير كنندگان را همراه و همكار شيطان معرفي نموده و راه رسيدن به فلاح و رستگاري را رعايت اعتدال و ميزان دانسته است. حتي در زمانيكه هنوز اثري از كمبود مواد اوليه و تخريب محيط زيست مشهود نبوده است، مكرراً هشدار داده شده است كه در بهره برداري از مواهب و نعمتهاي خداوند اسراف و تبذير روا مداريد.
از ديدگاه قرآن طبيعت اسراف با ساير گناهان تفاوتهاي زيادي دارد و همين تفاوتهاست كه اثرات زيانبار مادي و معنوي آنرا تشديد مينمايد.
اسراف برخلاف ساير گناهان در نظر مسرفان زيبا جلوه مينمايد (زُيِنَ لِلمُسرِفينَ مَا كَانُوا يَعمَلوُنَ. يونس - 12). حتي مؤمنين و خدا پرستان و آنانكه از شدت ايمان بدون احساس ضعف در كنار پيامبران ميجنگند نيز از آن در امان نيستند و از خداوند طلب بخشش ذنوب و اسراف خود را دارند. (آل عمران-147). در بهترين كارها همچون زينت مساجد (اعراف-31) و اجراي احكام الهي مثل قصاص (اسراء 33) و حتي انفاق در راه خدا ( فرقان 67) نيز خطر اسراف موجود است.
چنانچه اسراف به اتلاف و تضييع منابع و نعمتهاي خداداد بيانجامد تبذير محسوب ميشود. به تعبير قرآن تبذير كنندگان همچون برادران شيطانند چرا كه آنان نيز همچون شيطان كفران نعمت پروردگار را نموده اند (ان المبذرين كانوا اخوان الشياطين و كان الشيطان لربه كفورا. اسراء-26و27).

 

1- آبياري حجمي مزارع
براساس روابط آب و خاك و گياه ميزان آب مورد نياز در هر آبياري محاسبه شده و با در نظر گرفتن بازده مناسب براي روش هاي مختلف آبياري حجم آب لازم محاسبه مي‌شود. با به كارگيري وسايل اندازه گيري براي دبي ورودي به مزرعه مدت زمان آبياري محاسبه و به كار برده مي شود. با اعمال اين روش صرفه جويي قابل توجهي براي آب آبياري حاصل مي شود. به عنوان نمونه داده هاي جدول 5 نشان مي دهد كه براي آبياري جويچه اي مدير مزرعه توانست مدت زمان آبياري را به حدود يك دوم تا يك سوم تقليل دهد و با اين روش بازده آبياري را تا 3 برابر افزايش دهد.
2- طولاني كردن طول جويچه ها
يكي از موارد هدر رفت آب آبياري نكردن شبانه و رها كردن آب در مزرعه مي باشد. در اين گونه موارد آبياري سطحي (طول جويچه ها) به گونه اي طراحي مي‌شود تا مدت زمان آبياري طولاني شود به نحوي كه آبياري از غروب شروع شده و تا صبح ادامه يابد. در اين طرح ها طول جويچه ها بيشتر از معمولي طراحي مي‌شود. به عنوان مثال طول جويچه آبياري ذرت (باجگاه استان فارس) كه معمولاً 200-100 متر است به نحوي طراحي شده كه به 500-400 متر مي‌رسد و مدت زمان آبياري هم به 360 الي 550 دقيقه افزايش      مي يابد (جدول 8). با طول جويچه 500 متري مدت زمان آبياري تقريباً برابر طول شب خواهد شد ضمن اين كه بازده كاربرد نيز خيلي كم نمي باشد (حدود 64%).
جدول 8- رابطه بين بازده و مدت زمان آبياري و طول جويچه
بازده و مدت زمان آبياري طول جويچه، متر
 400 500
مدت زمان آبياري (دقيقه) 360 550
بازده كاربرد (درصد) 7/84 6/63
بازده كمبود/مازاد (درصد) 2/80 1/59

3- اعمال كم آبياري در برنامه ريزي پروژه هاي آبياري
معمولاً بازده كاربرد آب در پروژه هاي آبياري كم در نظر گرفته مي شود بنابراين بخشي از آب در مزرعه به صورت نفوذ عمقي تلف مي شود. با اعمال كم آبياري در       برنامه ريزي پروژه هاي آبياري مي توان از آب نفوذ عمقي براي مصرف گياه استفاده كرد. نمونه اي از اين برنامه ريزي و اعمال كم آبياري در جدول 9 ارائه شده است.
جدول 9- رابطه بين مقادير كم آبياري و بازده هاي مختلف كاربرد آب براي گياهان مختلف با محصول نسبي 99%
گياه مقادير كم آبياري - اعشار
 بازده كاربرد آب آبياري - اعشار
 8/0 7/0 6/0
گندم 075/0 149/0 336/0
جو 100/0 182/0 362/0
ذرت 098/0 181/0 355/0
سورگم 145/0 228/0 404/0

4- استفاده از روش هاي آبياري تحت فشار متناسب با نوع گياه، آب، هوا، خاك و سطح آگاهي زارعين.

نتيجه گيري
بررسي داده هاي ارائه شده نشان مي دهد كه:
الف- بازده پروژه هاي آبياري در چند جاي كشور بيش از 33% مي باشد.
ب- به نظر مي رسد كه بازده كاربرد آب در مزرعه براحتي در حد 70% بدست آيد. حتي با طراحي خوب آبياري سطحي و مديريت صحيح آن در مزرعه مي توان بازده كاربرد آب در مزرعه را به حد 85% نيز رسانيد.
ج- با در نظر گرفتن بازده توزيع بين 95-75 درصد (ميانگين 85%) بازده آبياري در واحدهاي زراعي را مي توان در حد 60 درصد به كار برد. در صورتي كه  طراحي آبياري درست و مديريت صحيح براي آن اعمال شود مي توان بازده واحدهاي زراعي را تا حد 70% نيز افزايش داد.
د- در صورتي كه  بخواهيم «كم آبياري» اعمال نماييم مي توان 80-70 درصد آب مورد نياز تبخير تعرق بالقوه گياه زراعي را مصرف كرد. در اين صورت مي توان بازده واحدهاي زراعي را به جاي 60 درصد 85-75 درصد (به طور ميانگين 80 درصد) در نظر گرفت.
ه - حتي در شرايط كم آبياري نيز بازده واحدهاي زراعي به گونه اي است كه مقداري از آب براي كنترل املاح آب آبياري به كار برده مي شود. لذا براي كاربرد آب آبياري با كيفيت نه چندان خوب نيز آب اضافي براي كنترل املاح آب آبياري به كار برده مي شود. گرچه در شرايطي كه باران هاي زمستاني كافي براي شستشوي املاح خاك وجود داشته باشد شستشوي املاح خاك در زمستان بهتر انجام مي شود.
و- بازده كاربرد آب در مزرعه براي آبياري سطحي خوب طراحي و اجرا شده با آبياري باراني خصوصاً در مناطق گرم و خشك ممكن است كه برابري داشته باشد.
ز- با روش‌هايي از قبيل تحويل حجمي آب آبياري به مزرعه، آبياري شبانه با طولاني كردن طول جويچه هاي آبياري، اعمال كم آبياري در برنامه ريزي پروژه هاي آبياري و استفاده از روش هاي آبياري تحت فشار متناسب با نوع گياه، آب و هوا، خاك و سطح آگاهي زارعين مي توان از تلفات آب جلوگيري نمود. اين روش ها فقط به عنوان نمونه ذكر شده است.
منابع
1- ابراهيمي، اسماعيل.، علي اكبر كامگار حقيقي و سيد علي اكبر موسوي. 1375. بررسي بازده آبياري مزرعه ذرت با در نظر گرفتن تغييرات مكاني خاك و بهره وري بيولوژيك. مجموعه مقالات هشتمين سمينار كميته ملي آبياري و زهكشي ايران. صفحات 219-193.
2- اسدي، اسماعيل و همكاران 1375. بررسي عملكرد روش هاي آبياري سطحي تحت مديريت زارعين در كشور. مجموعه مقالات دومين كنگره ملي مسائل آب و خاك كشور. صفحه هاي 40-30.
3- بحراني، بزرگ و جلال مؤيدي. 1351. اثر رژيم‌هاي مختلف آبياري و تراكم        بوته روي ميزان آب مصرفي و عملكرد نخود و لوبيا. دومين سمينار كميته ملي آبياري و زهكشي دانشكده كشاورزي دانشگاه شيراز. صفحات 188-182.
4- بي نام 1375. مطالعات جامع احياء و توسعه كشاورزي و منابع طبيعي حوزه هاي آبخيز زاينده رود اصفهان، توسعه آبياري در حوزه اردستان. مركز مطالعات       برنامه ريزي و اقتصاد كشاورزي. مهندسين مشاور يكم.
5- صادقي، منصور و همكاران، 1375. بازده كل آبياري شبكه دز در سال زارعي 73-1372. مجموعه مقالات دهمين همايش كميته ملي آبياري و زهكشي ايران.
6- دادگر، محمد علي.، منوچهر قريشي زاده و كيخسر و فرجودي. 1353. گزارش بررسي احتياج آبي چغندرقند در كرج بهدو طريق آبياري نشتي و باران مصنوعي. سومين سمينار آبياري و زهكشي. نشريه شماره 13، صفحه هاي 382-366.
7- سنايي جهرمي، صمد، 1374. مديريت انتقال و توزيع آب در شبكه آبياري و زهكشي درودزن. پايان نامه كارشناي ارشد. بخش آبياري، دانشگاه شيراز،       صفحه 198.
8- سهرابي، تيمور و رضا اسماعيل منش. 1375. مقايسه فني روش آبياري باراني (سنتر پيوت) با آبياري شياري. مجموعه مقالات دومين كنگره ملي مسائل آب و خاك كشور. صفحه 159-131.
9- عباسي سبوكي، امين. 1373. ارزيابي بازده هاي آبياري در مزارع گندم شبكه آبياري دشت سياخ. پايان نامه كارشناسي ارشد. بخش آبياري دانشگاه شيراز.   صفحه 150.
10-  فرشي و همكاران. 1376. برآورد آب مورد نياز گياهان عمده زراعي و باغي كشور. جلد اول گياهان زراعي. مؤسسه تحقيقات خاك و آب، 90 صفحه.
11-  کاوه، ف. 1378. نقدي بر ميزان بادهي آبياري در ايران. آب و توسعه. سال هفتم، شماره‌هاي 2 و 3. ص ص: 32-12.
12-  مبين، مهدي. 1349. نتايج حاصل بررسي و مطالعات آبياري در مزارع پنبه و يونجه طرح آبياري دز. سمينار آبياري و زهكشي. نشريه شماره 1. صفحه هاي    30-28.
13- Sepaskhah, A. R., B. Ghahraman. 2004. The effects of irrigation efficiency and uniformity coefficient on relative yield and profit for deficit irrigation. Biosystems Engineering (accepted).