همراه با ساخت اولین سرپناه‌ها و خانه‌های مسکونی و یا خدماتی در دنیا و تمدن‌های گذشته احساس نیاز به محلی جهت استفاده از نور طبیعی روز، تهویه و ورود و خروج هوا احساس شده است. در حال حاظر نیز گروه‌های مطالعه اجتماعی و پژوهشگران بر این باور هستند که بهره‌مندی از نور طبیعی خورشید و هوای تازه به افزایش آسایش و بهره‌وری در محیط‌های داخلی ساختمان کمک شایان می‌نماید.
نمونه‌ای از اولین دریچه‌های ساخته شده توسط انسان بعنوان پنجره:
پس از گذشت سال‌ها و استفاده مستمر‌تر نسل‌های بشر از پنجره به اشکال مختلف و با توجه به وجود روحیه هنری در افراد، استفاده از انواع درب و پنجره به عنوان ابزار زیبایی و دکور رونق گرفت. البته اطلاعات کاملی از اشکال مختلف درب و پنجره چوبی و یا هر متریال دیگر در دسترس نیست.
نسل بعدی درب و پنجره برای بشر به جهت محدود کردن برخی از عناصر طبیعی و یا غیر طبیعی می‌بایست توسط متریال خاصی پوشیده می‌شد.
اما با روی کار آمدن انواع تکنولوژی ساخت شیشه، ورود نور به داخل بنا با کیفیت بهتری صورت گرفت، ضخامت شیشه‌های ساختمانی به حداقل اندازه خود رسید و طراحان و استفاده‌کنندگان توانستند طول و عرض بیشتری را برای پنجره‌های خود در نظر گرفته و سفارش دهند.
از ابتدای همان دوره اعمال سلیقه‌های مختلف جهت زیبایی بخشی و دکوریتیو بودن شیشه‌های ساختمانی روی کار آمد. بنابراین علاوه بر کار آمدی پنجره‌ها در ساختمان‌سازی، زیبایی، قابلیت بازشو بودن جهت استفاده در فصول مختلف، شفافیت جهت امکان دیدن محیط خارجی در شرایط خاص و … نیز در طراحی پنجره‌ها موثر بودند.
همچنین پس از گذشت این عصر، فاکتور امنیت و ایجاد انواع حفاظ پنجره نیز به پروسه تولید و ساخت انواع درب و پنجره افزوده شد. حفاظ‌هایی از جنس سنگ، چوب و انواع آهن و فلز در عصرهای مختلف مورد استفاده قرار گرفتند.
کاربرد پنجره در ساختمان
پنجره ها یکی از پرکاربرد ترین اجزای پوسته خارجی ساختمان هستند که به عنوان یک جدار نور گذر عموما بازشو ، به منظور تامین نور طبیعی و ایجاد امکان تهویه طبیعی مناسب برای فضاهای داخلی ساختمان استفاده می شوند. بسته به طرح معماری و اقلیمی که ساختمان در آن قرار گرفته است تعداد، ارتفاع و جنس پنجره های ساختمان می تواند متفاوت باشد. به طور مثال در مناطق گرم و مرطوب باید سطح بازشو ها برابر با حدود ۱۵ تا ۲۰ درصد از مساحت فضا باشد و همچنین برای تهویه و گردش هوا بهتر است پنجره ها در دیوارهای مختلفی قرار گیرند. در اقلیم گرم و مرطوب بهتر است با تمهیداتی مانند ایجاد سایه، دمای هوا پیش از ورود به فضاهای داخلی ساختمان کاهش یابد. ایجاد تهویه طبیعی به خصوص در اقلیم های مرطوب اهمیت زیادی دارد. در طراحی ساختمان در اقلیم های مرطوب ، توصیه می شود که تعبیه بازشوهای رو به رو و مسدود نکردن مسیر جریان هوا با عناصر داخلی، امکان ایجاد کوران در فضاها فراهم شود. در اقلیم گرم و خشک، در اوقات گرم تهویه طبیعی شبانه ساختمان موجب خنک سازی مصالح می شود. در طول روز نیز تهویه فضاهای داخلی با هوای خنک شده از طریق سیستم های ساده تبخیری بخش قابل توجهی از نیازهای سرمایی ساختمان را تامین می کند.
پارامتر های عملکردی پنجره در جداره خارجی ساختمان شامل موارد زیر می باشد:
ضریب انتقال حرارت پنجره
ضریب انتقال حرارت پنجره برابر است با توان حرارتی منتقل شده از سطح پنجره با مساحت یک متر مربع ، در صورتی که اختلاف دمای فضای داخل و خارج برابر یک درجه کلوین باشد. واحد مورد استفاده برای ضریب انتقال حرارت ( W/m2.K ) است. مقدار این ضریب متاثر از جنس و ضخامت شیشه ، جنس متریال پروفیل تشکیل دهنده پنجره ، یراق آلات و نوع درزبندی پروفیل پنجره ، دو یا سه جداره بودن شیشه و پروفیل پنجره می باشد .
شاخص خورشیدی پنجره
شاخص خورشیدی پنجره ساختمان ضریبی است که بر اساس آن مقدار بهره گیری ساختمان از انرژی تابشی خورشید تعیین می شود.
ضریب عبور خورشیدی جدار نورگذر
ضریب عبور خورشیدی جدار نورگذر با نسبت انرژی خورشیدی عبور کرده از سطح نور گذر به انرژی خورشیدی تابیده شده به آن تعریف می گردد.
تهویه طبیعی هوا از طریق پنجره
فراهم ساختن امکان تهویه طبیعی در ساختمان ها موجب تامین بهتر آسایش حرارتی و کاهش مصرف انرژی سیستم های مکانیکی می شود. تامین هوای تازه در داخل ساختمان از طریق بازشو ها امکان ایجاد تهویه طبیعی را در مواقع لزوم برای ساکنان فراهم می سازد. از طرفی وجود درزهایی در اطراف بازشوهای پنجره باعث نفوذ و تبادل هوای داخل و خارج گردیده که عدم کنترل آن ممکن است منجر به افزایش نیاز انرژی برای تامین سرمایش و گرمایش فضاهای داخلی ساختمان می شود.
انواع پنجره در ساختمان، از قاب های چوبی تا upvc
پنجره‌ها مهم‌ترین عناصر نورگیری و تهویه برای فضاهای داخلی ساختمان هستند و در کنار آن نباید فراموش کنیم که تاثیر بسیار زیادی در آرامش روحی ساکنان نیز دارند. توجه به ویژگی‌ها، انواع فرم‌ها و مصالح ساخت و ساز پنجره‌ها می‌تواند در شیوه کاربرد آن بسیار موثر باشد. در این بخش انواع پنجره‌ها از نظر جنس مصالح قاب مورد بررسی قرار خواهند گرفت. قبل از هر چیزی یادآوری می‌شود که همه مصالحی که معرفی خواهند شدن قابلیت ساخت پنجره به صورت دو جداره و یا چند جداره را دارند.
انواع پنجره از نظر مصالح قاب
- پنجره‌های چوبی
- پنجره‌های فلزی (آهنی و آلومینیومی)
- پنجره‌های کامپوزیت ( فایبرگلاس و UPVC)
پنجره‌های چوبی
چوب به عنوان نخستین ماده اولیه‌ای که بشر برای ساخت درب و پنجره مورد استفاده قرار داده است به سبب زیبایی و اصالت منحصر به فرد خود، همواره جایگاه خود را در این صنعت حفظ کرده است. از زمان تولید پنجره‌های اولیه تا کنون تکنولوژی فرآوری و کاربرد چوب همیشه در حال رشد بوده است. ویژگی‌های پنجره‌های تمام چوب فرآوری شده، تا به حدی پیشرفت داشته که می‌توان موارد زیر را در این باره نام برد:
قابلیت ساخت به صورت دو جداره، زیبایی، طول عمر بالا، عایق حرارت – جلوگیری از اتلاف انرژی، عایق صوت، عایق در برابر عبور ذرات گرد و غبار و آلودگی هوا، عایق در برابر نفوذ آب، بی نیاز از رنگ، قابل شستشو، مقاوم در برابر نور آفتاب و حرارت، نصب و تعویض آسان، قابل استفاده در انواع شرایط آب و هوایی.
پنجره‌های فلزی
در میان انواع فلزهای موجود عناصر آلومینیوم و آهن برای ساخت و ساز پنجره‌ها در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پنجره‌های آلومینیمی
پنجره‌ی آلومینیمی دارای عمر بیشتری نسبت به چوب بوده و همچنین سبک‌تر و نازک‌تر است. حمل و نصب ساده‌تری نیز دارد. هرچند می‌توان شیشه این پنجره‌ها را دوجداره ساخت، اما از آنجا که بدنه قاب این نوع پنجره‌ها عایق نبوده و در نتیجه گرما را هدر می‌دهد و سرما را به فضای داخلی راه داده و عرق می‌کند، عملا خواص کامل پنجره‌های دوجداره را ندارند. آلومینیم یک فلز بوده و در مقابل خوردگی و زنگ‌زدگی آسیب‌پذیر است. تورفتگی و خراش‌خوردگی آلومینیم قابل تعمیر نبوده و باید کلا تعویض گردد. گوشه‌های درب‌ها و پنجره‌های آلومینیمی به صورت مکانیکی به یکدیگر متصل می‌شوند که باعث آسیب‌پذیری آن در برابر تغییر شکل خواهد بود.
پنجره‌های آهنی
پنجره‌های آهنی نیز به صورت دوجداره قابل ساخت می‌باشند. حسن آن‌ها قیمت مناسب‌تر، قابل ترمیم بودن (مثلا در صورت شکستگی لولاها) و رنگ‌پذیری مناسب می‌باشد. اما همان مشکلات عایقی پنجره‌های آلومینیومی را داراست. به علاوه درزگیری آن نیز معمولا به درستی قابل انجام نبوده و در هنگام بارندگی باعث نفوذ آب از اطراف به داخل پنجره می‌شود. زنگ زدگی به مرور زمان از دیگر مشکلات این نوع پنجره‌ها می‌باشد.
پنجره‌های کامپوزیت ( ترکیبی)
در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی، کامپوزیت‌ها که محصول فرآیندهای شیمیایی هستند، انتخاب‌های نو و تازه‌ای خواهند بود. ساخت قاب‌های پنجره‌ها نیز از پیشرفت تکنولوژی در این عرصه بی بهره نمانده است. در اینجا به نمونه‌ای از این مصالح ترکیبی شیمیایی اشاره خواهیم کرد. امروزه این کامپوزیت‌ها با روکش چوب نیز در بازار ارائه می‌شوند.
پنجره‌های فایبر گلاس
کامپوزیت‌های پلیمری یا فایبرگلاس یکی از انواع مصالحی است که برای ساخت پنجره‌ها نیز از آن استفاده می‌شود. فایبر گلاس، کامپوزیتی از الیاف شیشه با مواد پلیمری است که از پشم شیشه به عنوان ماده تقویت‌کننده و از مواد پلیمری به عنوان مواد زمینه استفاده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی‌های و پنجره فایبر گلاس عبارت اند از:
- وزن بسیار سبک
- عدم نیاز به تقویت فلزی به علت استحکام و مقاومت بالا
- عایق صوتی بسیار عالی
- طول عمر و مقاومت زیاد
- مقاوم در برابر خوردگی
- مقاوم در برابر آتش
- مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید
- مقاوم در برابر فشار ناشی از زلزله
- عایق حرارتی بسیار عالی
- عدم ایجاد صدا به هنگام وزش باد و طوفان
- ضریب ایمنی بالا در برابر سرقت
- قابل تولید در رنگ‌های متنوع و زیبا
- باز و بسته شدن آسان به علت انبساط بسیار کم.
پنجره‌های UPVC
در صنعت پنجره‌سازی از این پلیمرها برای ساخت قاب پنجره‌ها استفاده می شود. از جمله ویژگی‌های پنجره‌های UPVC می‌توان موارد زیر را نام برد:
- به آسانی قابل شستشو هستند
- صرفه جویی در مصرف انرژی:پروفیل های یو پی وی سی از هدر رفتن 30 درصد انرژی در درون ساختمان از طریق پنجره ها جلوگیری می شود.
- تنوع رنگ و عدم نیاز بهرنگ آمیزی
- عایق صدا (همراه شیشه های دو جداره یا چند جداره)
- عایق دما
- عایق در مقابل الکتریسیته
- ضد اشتعال و حریق بوده و باعث تشدید آتش سوزی نمی شود.
اطلاعات بیشتر در زمینه پنجره را می توانید از فایل زیر دریافت نمایید.