الواجهة ذات الطبقتين: التصميم والفوائد والأداء

ما هي الواجهة ذات الطبقتين؟

أ واجهة مزدوجة الطبقة (DSF) هو نظام غلاف مبنى مصنوع من طبقتان من الزجاج أو ألواح الواجهة, يفصل بينهما تجويف هوائي. وبدلاً من جدار خارجي واحد، يحتوي المبنى على "طبقتين" مع مساحة تهوية بينهما.

يتضمن النظام عادةً ما يلي:

• طبقة زجاجية خارجية

• واجهة داخلية معزولة

• فجوة (فجوة هوائية) بينهما

• أجهزة التظليل داخل التجويف

هذا المجال الجوي بمثابة منطقة عازلة حرارية. يساعد ذلك على تقليل فقدان الحرارة في الشتاء والحد من اكتسابها في الصيف. ولهذا السبب، تُحسّن الواجهات ذات الطبقتين من كفاءة الطاقة. كفاءة الطاقة، والراحة الداخلية، والأداء الصوتي.

غالباً ما ترى واجهات ذات طبقتين في:

• أبراج المكاتب

• المباني التجارية الشاهقة

• مشاريع مستدامة أو حاصلة على شهادة خضراء

بعبارات بسيطة، فإن الواجهة ذات الطبقتين تخلق غلافًا خارجيًا أكثر ذكاءً يتحكم في الحرارة والضوء وتدفق الهواء بشكل أكثر فعالية من نظام الطبقة الواحدة.

كيف تعمل الواجهات ذات الطبقتين

يعتمد أداء الواجهة ذات الطبقتين على تجويف هوائي بين الطبقتين. تسمح هذه المساحة بتدفق هواء متحكم فيه، مما يساعد على إدارة الحرارة والتهوية.

إليك كيفية عملها:

1. التحكم في الحرارة الشمسية

عندما تسقط أشعة الشمس على الزجاج الخارجي، يُحتبس جزء من الحرارة في التجويف. وتسمح فتحات التهوية للهواء الدافئ بالصعود والخروج، مما يقلل من انتقال الحرارة إلى داخل المبنى.

2. التهوية الطبيعية

تعتمد العديد من الأنظمة على تدفق الهواء الطبيعي. يرتفع الهواء الدافئ داخل التجويف (تأثير المدخنة)، ساحباً معه الهواء البارد من الأسفل. هذا يحسن التبريد السلبي ويقلل الاعتماد على أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.

3. العزل الشتوي

في الأشهر الباردة، يعمل التجويف كعازل حراري. فهو يقلل من فقدان الحرارة ويحسن الأداء الحراري العام.

4. الحماية من التظليل

تُوفر الستائر أو أجهزة التظليل الموضوعة داخل التجويف حماية من الرياح والطقس، مما يُحسّن من متانتها وكفاءة التحكم في الطاقة الشمسية.

وبسبب هذه التأثيرات مجتمعة، تساعد الواجهات ذات الطبقة المزدوجة على خفض استهلاك الطاقة، وتثبيت درجات الحرارة الداخلية، وتعزيز راحة شاغلي المبنى.

أنواع الواجهات ذات الطبقتين

لا تعمل جميع الواجهات ذات الطبقتين بنفس الطريقة. الفرق الرئيسي هو كيف يتحرك الهواء داخل التجويف ومدى سيطرة النظام.

واجهات مزدوجة الطبقة ذات تهوية طبيعية

يستخدم نظام DSF ذو التهوية الطبيعية تدفق الهواء السلبي. تسمح الفتحات الموجودة في الأعلى والأسفل بمرور الهواء عبر التجويف دون الحاجة إلى مراوح.

يرتفع الهواء الدافئ ويخرج عبر فتحات التهوية العلوية، بينما يدخل الهواء البارد من الأسفل. يساعد هذا التأثير الناتج عن المدخنة على تقليل اكتساب الحرارة الشمسية في الصيف، ويدعم التهوية الطبيعية.

الأفضل لـ:

• المناخ المعتدل أو المعتدل

• مبانٍ تركز على التصميم السلبي

• مشاريع تهدف إلى خفض تكاليف التشغيل

يقلل هذا النوع من استخدام الطاقة الميكانيكية ويدعم استراتيجيات البناء المستدام.

واجهات مزدوجة الطبقة ذات تهوية ميكانيكية

يستخدم نظام التهوية الميكانيكية DSF المراوح أو أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء للتحكم في تدفق الهواء داخل التجويف.

وهذا يمنح المهندسين المعماريين والمهندسين تحكمًا أكثر دقة في:

• إزالة الحرارة

• جودة الهواء

• توازن الضغط

إنه يعمل بشكل جيد في:

• أبراج المكاتب الشاهقة

• المناخات القاسية

• مبانٍ ذات أهداف أداء صارمة

على الرغم من أنها تستهلك طاقة أكثر من الأنظمة السلبية، إلا أنها توفر تحكمًا أقوى في الأداء ونتائج يمكن التنبؤ بها.

الأنظمة الهجينة أو المركبة

تجمع الواجهات الهجينة ذات الطبقتين بين التهوية الطبيعية والميكانيكية. قد يعمل النظام بشكل سلبي خلال الطقس المعتدل ويتحول إلى الدعم الميكانيكي خلال ذروة الحرارة أو البرودة.

يوفر هذا النهج المرن ما يلي:

• توفير الطاقة في الظروف العادية

• استقرار الأداء في الظروف الجوية القاسية

تُعد الأنظمة الهجينة شائعة في المباني الخضراء المتقدمة حيث تعتبر الكفاءة والتحكم على حد سواء أمراً مهماً.

تكوينات الواجهات الشائعة

يمكن أن تختلف الواجهات ذات الطبقتين أيضًا في تصميمها:

• نظام النوافذ الصندوقية: يحتوي كل قسم من أقسام النافذة على تجويف صغير خاص به.

• واجهة الممر: يوجد تجويف أفقي يمتد على طول كل طابق.

• نظام عمود الصندوق: تعمل الفتحات الرأسية على تحسين تهوية المدخنة.

• واجهة متعددة الطوابق: يمتد تجويف كبير واحد على عدة طوابق.

كل تصميم يناسب ارتفاعات المباني المختلفة، واحتياجات التهوية، وأهداف التصميم.