گذر زمان کسب پیشرفت های جدیدی در علم را فراهم آورده. در گذشته انسان ها تنها از طریق ساختن ابزار هایی ابتدایی نیاز خود را برای زنده ماندن برآورده می کردند، یکی از آنها پنجره ها بود که برای محفوظ نگهداشتن فضای داخلی خانه از آن استفاده می شد، و پنجره به عنوان تامین تهویه هوا و تامین نور بکار گرفته می شد. این نوع پنجره ها نسبت به امروز از نظر کارآمدی در سطح پایین تری قرار داشتند و در مقابل شدت آفتاب، گرما و سرما و غیره کارآیی زیادی نداشتند . بنابراین متخصصان صنعت ساختمان در سراسر جهان با چالش جدیدی در ارتباط با ایجاد راه حلی نوین برای جلوگیری از اتلاف آن در طراحی قرارگرفته اند و منجر به بکارگیری عناصری کارآمد برای ابداع انواع مختلف جدیدی از پنجره گردید

1. جداره شفاف

کلیات در طراحی پنجره را می توان به دو بخش ساختار و اقلیم دسته بندی کرد. مهم ترین عوامل در بخش ساختار عبارتست از: متریال مناسب، سازگاری با محیط زیست و سلامت، ضخامت و جنس در اجزا و ساختار پنجره، اثر سرعت جریان هوا بر روی پنجره، پوشش لایه کم گسیل بر روی شیشه، ارتفاع پنجره، عمق فضای تهویه شونده، وضعیت و شکل سایبان ها و ملحقات پنجره ها، مانند )پرده ، کرکره ، پرسین ، لوور، و غیره ...(. مهم ترین عوامل در بخش اقلیم عبارتند از: میزان دریافت تابش خورشید بر سطح پنجره، فرم و هندسه ساختمان، جهت گیری ساختمان و موقعیت پنجره در نما، وضعیت بازشوی پنجره ها و نسبت سطح پنجره به دیوار در جبهه های مختلف ساختمان، در نظر گرفتن شرایط تابستان و شرایط زمستان درانتخاب پنجره مد نظر قرار دارد.

2. پنجره کارآمد

در این سیستم های پنجره، در واقع انتظار عملکردی بودن آن، به مراتب بالاتر از پنجره های معمول در نما می باشد. بنابراین توجه به مصرف انرژی و جلوگیری از اتلاف آن نیز به میزان نوع استفاده از شیشه در آن بنا دارای اهمیت است. از نمونه پنجره های کارآمد می توان به نمای کرتین وال، پنجره های سیستم هوا جریان، پنجره های سیستم نانو هوشمند و اخیرا پنجره های سیستم سیال اشاره کرد. -2-1 عوامل مهم درعملکرد پنجره کارآمد وجود دارد که شامل موارد ذیل می باشد. • نور را به محیط داخلی ساختمان می آورند.

 میتواند نقش یک سیستم تهویه را ایفا کند. قارچ، کپک، پوسیدگی و جوندگان. ،UV • محافظت در برابر رطوبت، اشعه بنابر این پنجره ها می توانند در مصرف انرژی تاثیر گذار باشند، به این معنی که آنها به طور کلی می توانند یک نوع عایق باشند ولی بخاطر اینکه شفاف هستند می توانند از گرمای خورشید استفاده کنند و باعث شوند که محیط داخل ساختمان را مجانی گرم نمایند به همین دلیل کار آمد ترین پنجره برای یک ساختمان بستگی به عوامل، منطقه جغرافیایی، آب و هوای منطقه، نیاز های خاص مصرف کننده از آن محیط می باشد.

3. شیشه

 شیشه چیست؟ به طور کلی یک جامد آمورف است، ولی جامد بلوری نمی باشد و از سرد شدن ماده ای معدنی که بدون تبلور به حالت صلب درآمده است حاصل می گردد. معروفترین شیشه هایی که در مقیاس صنعتی تولید می شوند، عبارتند از شیشه های سودالایم (شیشه جام)، شیشه های بورو سلیکاتی و شیشه های کریستال. شیشه های سودالایم بیش از 95 درصد از میزان کل شیشه های تولیدی در جهان را شامل می شوند. شیشه های در و پنجر ه ها، نماها، و غیره ... از این نوع هستند. ترکیب اصلی این شیشه ها، اکسید سیلیسیوم، اکسید کلسیم و اکسید سدیم می باشد. شکنندگی شیشه باعث شده است تا آن در هنگام زلزله و بحران یکی از پر اهمیت ترین فاکتورها باشد، لذا استفاده از شیشه ها در بناها هم از نظر محاسبه و استفاده از ضخامت شیشه و هم از بُعد مقاوم سازی شیشه ها جهت استفاده در نماها وسازه های کرتین وال وهمچنین در و پنجره ها بسیار با اهمیت می باشد. در مبحث استفاده از ضخامت مناسب شیشه در سازه های کرتین وال و در و پنجره ها، محاسبات و استانداردهای متعددی توسط محققان و شرکتهای تخصصی تولید پروفیلها واتصالات در دنیا ارائه شده است.

ديتیل اجزای شیشه

در مبحث مقاوم سازی شیشه ها می توان به موارد زیر اشاره کرد.

 شیشه های ایمنی : این نوع شیشه ها پس از فرایند سختی سازی حداقل 5 برابر نسبت به شیشه های معمولی مقاو م تر می شوند. این شیشه ها به سختی می شکنند و در مقابل نیروهای ناشی از زلزله، باد، ضربه و انفجار مقاومت کرده و در صورت شکست به تکه های کوچک تبدیل شده و خاصیت برندگی شیشه های عادی را نداشته و به این ترتیب کمترین خسارت جانی و مالی را در پی خواهند داشت. : )laminated glass( شیشه های چند لایه تشکیل می شوند. این شیشه ها در برابر ضربه )pvb( این نوع شیشه ها از دو یا چند لایه شیشه و یک یا چند لایه طلق و حریق بسیار مقاوم هستند و در هنگام زلزله شکسته و از سازه اصلی جدا نمی شوند

 بین شیشه ها گاز وجود دارد که معمولا گاز آرگن می باشد. البته این شیشه ها در تولید درهای شیشه ای، آسانسورها، کف و سقفهای شیشه ای، استخرها و ویترینهای فروشگا هها و نرده های شیشه ای و در نماهای شیشه ای خاص و سقفهای شیشه ای وساختمان های اداری و تجاری و ... مورد استفاده قرار می گیرند . safety glass در اکثر ساختمان های ساخته شده در کشورهای توسعه یافته در نماهای شیشه ایی ازشیشه های استفاده شده و در موارد خاص بسته به ارتفاع بنا یا موقعیت ساختمان و متعاقبا نمای آن از شیشه های لمینیت استفاده گردیده است. البته لازم به ذکر است که توجه به ضوابط استفاده از نماهای شیشه ای نیز بسیار با اهمیت بوده و رعایت ) الزامات آن ضروری می باشد.

4. فريم

 در این فریم پنجره چیست؟ پروفیل با متریال مختلف هستند که به شکل قاب می باشند و نقش نگهدارنده شیشه را دارد، فریم ها باید رسانای الکتریکی نباشند، در آتش سوزی قابل اشتعال نباشند، عایق صوتی و حرارتی باشند، جلوگیری از ورود آلاینده ها به داخل محیط شنود و نیاز به رنگ آمیزی نداشته باشند. پروفیل های آلومینیوم ترمال بریک، پروفیل های خود تمیز شونده و غیره... ،UPVC مانند، پروفیل های در ساخت پروفیل موارد زیر بسیار با اهمیت می باشد. -1 پروفیل شکنندگی نداشته باشد و در مقابل ضربه مقاوم باشد. -2 در مقابل نور خورشید تغییر رنگ ندهد. -3 استفاده از پلی مرهای مناسب می تواند عایق بندی خوبی در برابر آلودگی های صوتی باشد. در این میان تحقیقات در زمینه نانو ذرات نیز در این صنعت به کار گرفته شده است که توانسته 300 تا 350 نیوتن افرایش مقاومت ببخشند. UV یافته یعنی حدود 30 % استحکام را در این صنعت بالا ببرند و همچنین در برابر اشعه

 سیستم کرتین وال:

 ضخامت شیشه های مورد نیاز در ساز ه های نمای شیشه ای و در و پنجره ها قابل محاسبه می باشد که پس از محاسبه transom نیز محاسبه شده و به این طریق پروفیل (G) ضخامت شیشه های مورد نیاز، وزن حاصل از شیشه ها (افقی) مورد نیاز در نمای شیشه کرتین وال محاسبه می گردد.

 پنجره های هوا جریان )پنجره دو لایه تهویه شونده(: پنجره های هوا جریان، پنجره و ساماندهی تهویه را به وسیله ی کشاندن مسیر ورود هوای تازه از فاصله ی بین شیشه ها، قبل از ورود به فضای اتاق، با هم تلفیق می کنند. واژه پنجره ی هواجریان یا پنجره ی دولایه ی تهویه شونده برای معرفی پنجره های چند جداره ای استفاده می شود که 11.)Raffnsoe, یک یا بیشتر از یکی از فضاهای خالی بین شیشه ها، تهویه می شوند. ) 2007 -3-2-2-1 وابسته به مسیر حرکت هوا، چهار حالت مختلف برای این سیستم به وجود می آید. 1 .پنجره ی دمنده ی هوا یا پنجره ی تأمین کننده ی هوا، پنجره ی مکنده ی هوا یا پنجره ی خارج کننده ی هوا، 3 .پنجره با پرده ی هوای داخلی 12.)Gosselin and Chen, 4 .پنجره با پرد ه ی هوای خارجی ) 2008 -3-2-2-2 پنجره ی دمنده ی هوا، از سه لایه شیشه تشکیل شد ه است. یک واحد متشکل از دو شیشه با لا یه ی هوایی محبوس مثل پنجره ی دوجداره، به همراه یک لایه ی سوم شیشه که از بیرون به آن اضافه شده است. بر خلاف شیشه های چندجداره ی مرسوم، فاصله ی هوای بین واحد دوجداره و شیشه ی سوم محبوس نیست. یک منفذ ورود هوا در انتهای پنجره ی بیرونی و منفذ دیگر در بالای واحد دوجداره ی داخلی وجود دارد. هوای تازه از دریچه ی پایینی وارد شده و قبل از ورود به اتاق از فاصله ی هوای تعبیه شده بالارفته و سپس وارد ساختمان می شود. در طول دوره گرمایش، هوای سرد بیرون هنگام عبور از فضای بین دو پنجره، گرمایی که بوسیله ی شیشه از داخل به بیرون هدایت می شود و نیز گرمای حاصل از تابش را دریافت کرده و به داخل اتاق باز می گرداند. به این ترتیب، هوای تاز ه ی در حال ورود به اتاق، ضمن جلوگیری از هدر رفت گرمای شیشه، خود نیز پیش گرم شده و از انرژی مورد نیاز برای گرمایش این هوای تازه کاسته می شود. در نتیجه بار کل گرمایشی ساختمان کاهش می یابد. طبق مطالعاتی که تا کنون انجام گرفته است، استفاده از این پنجره درحیطه ی ساختما ن های اقامتی کوچک، ساختما نهای مسکونی و اقامتی کم مساحت، همچون آپارتما نها، خوابگا ههای دانشجویی و اتا قهای اقامتی هتلها قرار می گیرد.

پنجره های سیستم سیال:

 در این پنجره ها مایع خاصی وجود دارد به طوری که سطح خارجی آن قادر است نور خورشید را جذب و تبدیل به انرژی گرمایی نماید. سطح داخلی پنجره نیز قادر است دمای فضای داخل را بالا یا پایین ببرد. درون پنجره ها سیالی در جریان است که می توان آن ها را رنگ کرد، این پنجره ها به صورت فعال به تامین نیاز حرارتی ساختمان کمک می کند. رنگ شیشه پنجره ها را می توان تیره کرد تا از فضای داخل در مقابل نور خورشید حفاظت کند و در مقابل نور حفاظ پنجره باشد. بنابراین شیشه پنجره به گرمایش و سرمایش ساختمان کمک می کند. همچنین در این شیشه موادی وجود دارد که قادر است انرژی خورشیدی را گرد آوری و ذخیره کند و در شرایط ایده ال هر پنجره می تواند یک کیلو وات ساعت انرژی تولید کند. مایع درون شیشه در این نوع سیستم از مخلوط آب ، ضد یخ ، و ذرات مغناطیسی می باشد. در این نوع سیستم سیال به شکلی همگن و با باز دهی مناسب درون پنجره ها تزریق شده است. توزیع ذزات در شیشه باید به شکل مرتب باشد و باید محلول باقی بماند. کاربرد عمده این نوع پنجره در ساختمان های بزرگ مانند اداری و چند طبقه ای است که نسبت مساحت شیشه به نمای ساختمان زیاد است

 مقايسه مجموع روزانه ی بار حرارتی مصرفی در هر بخش برای سه نوع پنجره برحسب وات بر ساعت

7. اقلیم

در واقع هر کجایی که شما زندگی می کنید یک سیستم پنجره خاص وجود دارد که مناسب با آن موقعیت و شرایط آب و هوایی می باشد. بنابراین بهترین ویژگی برای انتخاب پنجره آن است که معقول ترین ویژگی های عایقی را برای مان داشته باشد.

 اقلیم شهری با ویژگی آب و هوای سرد : عامل مهمی که در این اقلیم باید بیشترین تمرکز را روی آن داشت سرما می باشد.

 در این نوع اقلیم مصرف کننده ساختمان بیشتر ترجیح می دهد که از پنجره ای با امکان گرم نگه داشتن در زمانی که هوای بیرون خیلی سرد است را دارا باشد .

اقلیم شهری با ویژگی آب و هوای گرم و خشک: عامل مهمی که در این اقلیم باید بیشترین تمرکز را روی آن داشت گرما می باشد. همچنین اختلاف زیاد درجه حرارت بین شب و روز و پوشش گیاهی بسیار کم را شاهد هستیم. در این نوع اقلیم مصرف کننده ساختمان بیشتر ترجیح می دهد که از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم است و کاهش تابش شدید خورشید را دارا باشد .

اقلیم شهری با ویژگی آب و هوای گرم و معتدل: عامل غالب در این اقلیم ، رطوبت می باشد. در این اقلیم ، بارندگی زیاد در تمام فصول سال ،خصوصا در فصول پاییز و زمستان، رطوبت نسبتا زیاد در تمام فصول سال، و پوشش وسیع نباتی را شاهد هستیم. در این نوع اقلیم مصرف کننده ساختمان بیشتر ترجیح می دهد که از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم است را دارا باشد.

 اقلیم شهری با ویژگی آب و هوای گرم و مرطوب : عامل غالب در این اقلیم گرما و رطوبت می باشد. رطوبت نسبتا زیاد در تمام فصول سال و پوشش گیاهی کم را شاهد هستیم. در این نوع اقلیم مصرف کننده ساختمان بیشتر ترجیح می دهد که از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم است را دارا باشد.

مقايسه شرايط روز و شب تابستان و زمستان در ذخیره انرژی و آسايش

 این ویژگی ها می توانند گرمای خورشید را عبور نداده و محیط داخل را در دمای ملایم نگه دارد و مصرف کننده از این نوع سیستم از تهویه و حرارتی کمتر مجبور می شود استفاده کند و این باعث می شود کمتراز انرژی های تجدید پذیر استفاده نماید.

پنجره کارآمد

پنجره اگر درست انتخاب شود به مصرف درست انرژی هم از لحاظ گرمایشی و هم سرمایشی کمک می کند و همچنین به شما اجازه می دهد که در مصرف برق برای روشنایی صرفه جویی کنید.

کاربرد پنجره های کارامد در اقلیم های مختلف:

در اقلیم سرد:باعث می گردد که گرما از محیط داخلی ساختمان خارج نشود ، همچنین اگر آفتاب باشد اجازه می دهد که گرمای خورشید عبور کند و وارد محیط داخل گردد

نوع عایق پیشنهادی جهت آسایش و صرفه جویی در انرژی:عایق حرارتی با Low ( ویژگی یا ) ) Emissivity بهترین ) Low e گزینه می باشد.

در اقلیم گرم و خشک:عایق پیشنهادی جهت آسایش و صرفه جویی در انرژی ،استفاده از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم است را دارا باشدگرمای خورشید را عبور نداده و محیط داخل را در دمای ملایم نگه دارد و مصرف کننده از این نوع سیستم از تهویه و حرارتی کمتر مجبور می شود استفاده کند و این باعث می شود کمتراز انرژی های تجدید پذیر استفاده نماید.

در  آب و هوای معتدل:عایق پیشنهادی جهت آسایش و صرفه جویی در انرژی ،استفاده از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم و مرطوب است را دارا باشد .در فصل تابستان امکان دمایی ملایم را فراهم می آورد و در فصل زمستان گرما از محیط داخلی ساختمان خارج نشود ، همچنین اگر آفتاب باشد اجازه می دهد که گرمای خورشید عبور کند و وارد محیط داخل گردد.

در اقلیم گرم و مرطوب:عایق پیشنهادی جهت آسایش و صرفه جویی در انرژی ، از پنجره ای با امکان دمای ملایم در زمانی که هوای بیرون خیلی گرم و مرطوب است را دارا باشد .گرمای خورشید را عبور نداده و محیط داخل را در دمای ملایم نگه دارد و مصرف کننده از این نوع سیستم از تهویه کمتری مجبور می شود استفاده کند و این باعث می شود کمتراز انرژی های تجدید پذیر استفاده نماید.

کشور عزیزمان ایران به سبب قرارگیری در موقعیت جغرافیایی مناسب دارای منابع فراوانی از انرژی های تجدیدپذیر میباشد. بدیهی است هر چقدر شاخص مصرف انرژی پایینتر باشد، بهره وری انرژی ساختمان بالاتر خواهد بود.