نمای دو پوسته چیست؟

اولین بار مفهوم اساسی نمای دوپوسته توسط معمار سوییسی-فرانسوی لوکوربوزیه در اوایل قرن 20 میلادی کشف و آزمایش شد؛ ایده ای که او نامش را دیوار خنثی گذاشته بود. این ایده شامل نصب یک پمپ گرمایش / سرمایش مابین لایه های بزرگ شیشه است؛ چنین سیستمی اولین بار با طراحی لوکوربوزیه در ویلایی واقع در سوییس (کارفرما: لا چاوس سوییس 1916) به کارگرفته شد و پس از آن در تعداد زیادی از پروژه ها از جمله شرکت کنندگان در مسابقه ملی 1927 اجرا گردید (ساختمان مرکزی مسکو 1928-1933) و سیته دو (پاریس 1930).مطالعه مهندسین امریکایی در رابطه با سیستم های تهویه نمای دو پوسته در سال 1930 لوکوربوزیه را از این مسئله آگاه ساخت که سیستم پیشنهادی او انرژی بیش از حدی را به کار می گیرد و نسبت به سیستم های سیرکولیشن هوای همرفتی هزینه بالایی دارد. اما بعد ها هاروی برایان ثابت کرد که اگر به جای پمپ های مکانیکی از دستگاه های گرمایشی خورشیدی استفاده گردد نظریه لوکوربوزیه سودمندی و بهره وری بیشتری دارد. یکی دیگر از نمونه های اولیه نمای دو پوسته پروژه خانه آلفرد لومیس ساخته شده در سال 1937 توسط معمار ویلیام لسکازی در پارک تکسیدو در نیویورک بود. این خانه شامل یک نمای دو پوسته متحرک بالا رونده بود که فاصله این پوسته دوم از ساختمان حدود 60 سانتی متر بود که در آن سیرکولیشن هوا جریان داشت و این باعث می شد تا بهترین شرایط رطوبتی و آسایشی در داخل خانه فراهم آید. یکی از نمونه های مدرن نماهای دو پوسته، ساختمان غربی شیمی آمریکا در نیویورک بود که توسط گروه کانون طراحی گردید که در آن ساختمان در واقع یک مکعب شیشه ای بود که حدود 120 سانتی متر فاصله شیشه ها از بدنه اصلی ساختمان برای مقابله با سرمای زمستان پیش بینی گردیده بود.

نحوه ی ارتباط هوایی بین طبقات

محققان معمولاً نماهای دو پوسته را به نماهای پنجره‌ای (Box window facade)، نماهای شفت جعبه‌ای (Shaft-box facade)، نماهای کریدوری (Corridor facade) و نماهای چند طبقه (Multi-story facade) تقسیم می‌کنند.

انواع مختلف نماهای دو پوسته

یک اصل مهم در طراحی نماهای دوپوسته، جریان هوا (Airflow) است. یکی از مهم‌ترین معضلاتی که این گونه نماها با آن روبرو هستند، افزایش بارسرمایی تابستان است که می‌تواند از مقدار صرفه‌جویی که در زمستان ایجاد می گردد نیز بیشتر گردد. تنها به وسیله‌ی عناصر سایه‌انداز و تهویه مناسب بین دو پوسته می‌توان از این مشکل جلوگیری نمود. تهویه بین دوپوسته می‌تواند مکانیکی و یا طبیعی باشد. در تهویه مکانیکی حجم هوای تهویه شده مشخص بوده در حالی که تهویه طبیعی به وزش باد و رفتار حرارتی نما بستگی دارد. در تهویه طبیعی جریان هوایی بسته به تغییرات دمایی و محیطی کاملا رفتاری دینامیک (Dynamic) داشته و از معادلات خطی پیروی نمی کند. تأمین بازشوی کافی در لایه‌های داخلی و خارجی برای اطمینان از انجام تهویه طبیعی کافی ضروری است.
فاصله هوایی بین دو پوسته بین 80 تا 100 سانتی‌متر پیشنهاد می‌گردد، اما ذکر این نکته ضروری است که بر اساس نگهداری، نوع تهویه و اثر گلخانه‌ای و مصرف انرژی این فاصله می‌تواند تغییر کند. در تعیین فاصله‌ی بین دو پوسته نما اقلیم ساختمان مورد نظر نیز بسیار مهم است. طبق آزمایشاتی که در فاصله 8 تا 148 سانتی متری پوسته انجام گرفته است، مشاهده گردید که مصرف نهایی انرژی، وابستگی کمتری به عمق پوسته بستگی داشته و بیشتر به نوع پنجره ها وابسته است. در شکل 3 تأثیر انواع پنجره بر کاهش مصرف انرژی در نماهای دوپوسته آمده است. عملکرد نماهای دو پوسته در اقلیم های مختلف تفاوت دارد. در اقلیم‌های سرد عملکرد آن همانند یک مبدل حرارتی (Heat exchanger) که دمای هوای لایه‌ی داخلی را نزدیک به دمای هوای داخلی نگه می‌دارد. در اقلیم‌های گرم نماهای دوپوسته باعث کاهش ضریب سایه اندازی می گردند. استفاده از گیاهان در نماهای دوپوسته باعث افزایش عایق حرارتی(Thermal insulation) ، کاهش سروصدا (Noise reduction)، افزایش کیفیت هوا (Air quality) و جلوه های بصری طرح است. معمولاً عناصر سایه‌انداز در لایه‌ی هوایی برای کاهش بار سرمایی فضاهای داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرند. در پژوهش دیگری که برای بررسی چرخه زندگی نماهای دوپوسته در انگلستان انجام گرفت، این نتیجه به دست آمد که نماهای دوپوسته در طول چرخه زندگی نیز مصرف انرژی کمتری دارند.

تأثیر انواع مختلف شیشه بر کاهش مصرف انرژی در نماهای دوپوسته

از بعد اقتصادی معمولاً نماهای دوپوسته نیاز به سرمایه گذاری اولیه بیشتری داشته و با خطر گرم شدن بیش از حد (Overheating) در تابستان و یا آتش سوزی روبرو هستند. علاوه بر هزینه های اولیه برای ساخت، هزینه‌های نگهداری و عملکرد سیستم‌های مورد استفاده در آن‌ها نیز باید در نظر گرفته‌شود. آنالیزهای چرخه زندگی(Life cycle analysis) نشان می‌دهد که نماهای دو پوسته در بلند مدت اقتصادی هستند. پیش‌بینی می‌گردد که منافع اقتصادی یک نمای دو پوسته در یک مدت زمان 35 ساله قابل ملاحظه باشد.
یک ساختمان با نمای دو پوسته در کره جنوبی که محل قرارگیری سنسورها و ونت های تهویه در آن مشخص شده است.