درس واره شماره 17- نمای دو پوسته

امروزه به سبب افزایش جمعیت در کلان شهرها و تقاضا برای ساخت و ساز که محدودیت عرضه زمین و گرانی آن را در پی داشته، سیاست های شهرسازی در بعد کلان به سمت بلندمرتبه سازی گرایش یافته است.

با توجه به طرح و ساخت برج ها، تأمین نورگیری به یک مسئله اساسی تبدیل شده و توجه به این امر، ساختمان های بلند را به سمت استفاده از نماهای شیشه ای Glass facades سوق داده است. از آنجا که شیشه به عنوان پوسته خارجی، از لحاظ اتلاف انرژی، ضعیف ترین بخش ساختمان محسوب می شود، علاوه بر هدر رفتن انرژی در ساختمان به دلیل گرم  شدن سریع محیط داخلی در تابستان و سرد شدن سریع فضا در زمستان، آسایش ساکنان را به طور کامل تأمین نمی کند و از سویی دیگر سبب افزایش انتشار آلودگی صوتی به داخل ساختمان می شود.

بررسی ها نشان می دهد عملکرد این ساختمان ها با سیاست های صنعت ساختمان در بخش کاهش انرژی سازگاری ندارد. بنابراین باید راه حلی یافت که ضمن تأمین نور طبیعی، اتلاف انرژی را در برج ها به حداقل برساند. در سال های اخیر در کشورهای اروپایی به خصوص آلمان Germany، هلند Netherlands و انگلستان England راه حلی به نام نمای دو پوسته ای Double Skin Facade ابداع شده است که این روش می تواند با تطبیق با شرایط ایران مورد استفاده قرار گیرد. این سیستم نما با کاهش 30 درصدی مصرف انرژی، ایجاد تهویه طبیعی حتی در برج ها، کاهش قابل توجه سر و صدا و معماری بسیار شفاف، آسایش و راحتی ساکنان را فراهم کرده و طرفداران بسیاری نیز یافته است.

نمای دو پوسته Double Skin Facade با دارا بودن حداقل دو غشا، بین فضای زندگی و محیط بیرون از سایر نماها متمایز می شود. در حد فاصل این دو غشا مسیری برای حرکت هوا تعبیه شده است. حرکت هوا از میان نما، تمایز عمده آن از پنجره هایی با شیشه دوجداره است. همچنین در فاصله دو غشای نما، غالباً از وسایل سایه انداز استفاده می شود.

تغییر فصول در عملکرد این نما موثر است. در فصول گرم، هوای دمیده شده در شکاف نما، حرارت ذخیره شده در آن را خارج می سازد و بنابراین از نظر تئوری، دمای غشای میانی، پایین نگه داشته می شود و این امر رسانش، همرفت و تابش گرما را از سطح شیشه داخلی به فضای زندگی کاهش می دهد و به دلیل آنکه دمای تشعشع فضا کاهش می یابد، ساکنان احساس آسایش بیشتری خواهند داشت.

به بیانی دیگر، با گرم شدن هوای داخلی شکاف، اثر مکش قوی تر شده و هوای خنک با سرعت بیشتری به فضای داخلی نما کشیده می شود و به شیوه ای پارادوکسی گرمای خورشیدی به خنک کردن نما کمک می کند. در ضمن وسایل سایه انداز اغلب به شکل کرکره های افقی و قابل تنظیم به عنوان وسیله خنک کننده غیر فعال عمل کرده و انرژی خورشید را جذب یا منعکس می کنند. گرمای جذب شده توسط آن ها نیز با حرکت  هوا عمدتاً از طریق همرفت دفع می گردد و بدین ترتیب با کاهش بار وسایل خنک کننده، سبب ذخیره انرژی می شود.

 در طی فصول سرد نیز می توان دو حالت برای عملکرد این نما در نظر گرفت: در حالت اول، نما به شکل سیستم بسته ای است که هوا در آن جریان ندارد، بنابراین هوای میان شکاف، گرم شده و دمای سطح شیشه داخلی را افزایش می دهد و در نتیجه رسانش همرفت و اتلاف تابش، کاهش می یابد. با توجه به آن که در طی فصول سرد، اغلب تابش مستقیم آفتاب مطلوب است، با استفاده از قابلیت تنظیم کرکره ها می توان از پرتوهای خورشیدی برای گرم کردن ناحیه نزدیک پنجره استفاده کرد. 

در طبقه بندی نماهای دو پوسته ای می توان از گستره وسیعی از خصوصیات متفاوت آن بهره گرفت که مهم ترین آنها شامل:

 طرح مسیر حرکت هوا: سه نوع تهویه برای این نوع نما پیشنهاد شده است؛ تهویه  به داخل ساختمان، تهویه به خارج ساختمان، تهویه مرکب.

در نما با تهویه به داخل ساختمان، هوا از فضای داخل ساختمان به شکاف وارد می شود و هوای خروجی از آن به تأسیسات بر می گردد. در نما با تهویه به خارج ساختمان، هوا از فضای بیرون به شکاف وارد می شود و به بیرون نیز تخلیه می گردد. در نمای سیستم مرکب، هوا از داخل ساختمان یا خارج آن وارد شکاف نما می شود و به سمت مخالفش خارج می گردد.

  ترکیب لایه های نما: در انتخاب مصالح این نوع نما، تنوع بسیار زیادی وجود دارد. می توان از شیشه های دودی یا کم گسیل و یا انواع شیشه های مقاوم شده به روش های گوناگون استفاده کرد. سایبان ها می توانند از فلز یا پلاستیک به صورت رنگ شده یا براق، مشبک یا توپر باشند. سازماندهی این لایه ها به طرح مسیر هوا بستگی دارد. چنانچه هوا به سمت خارج ساختمان تهویه شود، جام شیشه داخلی عایق بندی می شود و شیشه ای هم در سمت خارج قرار می گیرد و بر عکس در صورتی که تهویه به داخل ساختمان باشد از شیشه عایق بندی شده در پوسته خارجی استفاده می شود.

 عمق نما: عمق نما در گستره متفاوتی قرار می گیرد. در ساختمان های موجود این گستره، اغلب بین 200 تا 1400 میلی متر به صورت رخ به رخ پوسته داخلی و خارجی است. سه سبک غالب برای این عمق وجود دارد. در سبک فشرده، فاصله بین دو پوسته در گستره ای بین 200 تا 500 میلی متر منظور می شود. در سبک دوم، اغلب فاصله چنان تنظیم می شود که امکان تمیز کردن سطوح میان شکاف نما وجود داشته باشد. سبک سوم یا سبک عریض حدود 1 متر یا بیشتر پهنا دارد. در این سبک امکان استفاده از فضای شکاف به عنوان کریدور خروج از آتش وجود دارد. در واقع سبک سوم، سبک گسترده ای است که فضایی آتریوم Atrium مانند به وجود می آورد.

وسعت افقی شکاف: وسعت افقی شکاف به میان اجزای نما اطلاق می شود. شکاف میان نما بر حسب تیغه های درونی آن تقسیم بندی می شود. به طور مثال چنانچه تیغه ای اضافه برای کاهش صدا در بخش خارجی اضافه می شود، این فاصله افزایش می یابد.

امکان گشودگی در نما: در نماهای دو پوسته، غالباً سطح داخلی شیشه قابلیت حرکت دارد و می تواند توسط ساکنان یا وسایل اتوماتیک گشوده شود. در بعضی موارد شیشه داخلی، باز شده و دسترسی کامل به جام شیشه ثابتِ بیرونی و فضای میان نما فراهم می شود. شکل و قابلیت حرکت نمای داخلی متنوع است. در بعضی موارد بازشوها به شکل پنجره هایی لولایی هستند که به طور تمام قد و یا در قطعی کوچکتر طراحی می شوند و یا اینکه به صورت کشویی حرکت می کنند. در پنجره های تمام قد کشویی، با ایجاد بازشویی به اندازه تمام ارتفاع اتاق به علت ورود و خروج حجم مساوی هوا در نزدیکی کف و سقف، احساس بسیار قوی تری از تهویه طبیعی ایجاد می شود.

 مصالح به کار رفته: مواد سازنده قاب شیشه در این نما مانند سایر پنجره ها بسیار متنوع است. نکته قابل توجه آن است که مواردی که برای پوسته داخلی نما استفاده می شود چون توسط پوسته خارجی محافظت می شود، از نظر نوع و چگونگی تا حدی قابل چشم پوشی است. ولی این انتخاب در پوسته خارجی به دلیل تماس با اقلیم بیرون باید با دقت بیشتری صورت گیرد.

از جمله مزایا و دلایل جذابیت نمای دو پوسته که رشد سریع استفاده  از آن را در پی داشته، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- ساختمان هایی با این نما، میزان مصرف انرژی کمتری دارند، برای مثال بررسی ها نشان می دهد کامرز بانک COMMERZBANK در فرانکفورت Frankfurt حدود 30 درصد انرژی کمتری نسبت به ساختمان های مشابه مصرف می کند. همین امر می تواند بهترین مشوق طراحان و کاربران در استفاده از این نوع نما باشد. صرفه جویی در هزینه ها در نتیجه کاهش حجم تأسیسات مکانیکی و کاهش وابستگی به نور مصنوعی از دیگر فواید کاربرد این سیستم است.

2- یکی از مهمترین دلایل جذابیت این نما که سبب اقبال عمومی نسبت به آن شده را می توان قابلیت گشودن پنجره در پوسته داخلی نما دانست. این امر حتی در ساختمان های بلند که در آن بدنه ها در معرض فشار زیاد قرار دارند، به راحتی امکان پذیر است. این نوع نما همچنین برای کاهش آلودگی به کار می رود و امکان تنظیم توسط کاربر، آسایش ساکنان را تا حد زیادی تأمین می کند. دوری از آلودگی و تأمین امنیت شبانه برای پنجره های متحرک در این نوع نما از دیگر مزایای آن محسوب می شود.

3- در این سیستم، امکان استفاده از سایبان در نما حتی در شرایط نامساعد جوی (باد و باران و هوای آلوده) وجود دارد.

4- از نظر زیبایی شناسی، استفاده از این فناوری سبب افزایش کیفیات معمارانه می شود. در بعضی از ساختمان ها از جمله ساختمان ماکس پلانک Max Planck و استادتور Stadttor Building در آلمان Germany با استفاده از این نوع نما، تصویری از فناوری بسیار پیشرفته ( استفاده از شیشه و آلومینیوم ) به نمایش گذاشته شده است.

دیگر جنبه زیبایی شناسی در استفاده از این نما را می توان دستیابی به معماری بسیار شفاف تر نسبت به روش های متداول دانست که ساختمان های ذکر شده به طور چشمگیری به این هدف دست یافته اند. در کنار تمام مزایای بیان شده، این گونه نماها از لحاظ فیزیکی و حرارتی به سیستم مکانیکی وابسته اند. بنابراین برای درک بهتر برهم کنش این دو سیستم و تأثیری که این نما بر کاهش حجم تأسیسات مکانیکی دارد، باید به طور همه جانبه ای، طراحی آنها به طور مشترک مورد بررسی قرار گیرد.