پروفیل های ترمال بریک (در فارسی گرمابند هم گفته می شود) برای پروژه هایی مطرح هستند که در آنها عملکرد حرارتی قاب اهمیت ویژه ای دارد. این محصولات در بازار ایران نیز تولید می شوند و سیستم های ترمال بریک لولایی و کشویی قابل عرضه وجود دارد. البته سری های مختلف این محصول از نظر ابعاد مقطع، مشخصات حرارتی و نوع بازشو تفاوت دارند و انتخاب آنها بر عملکرد و هزینه نهایی پنجره اثر می گذارد. در ادامه، ویژگی های این پروفیل آلومینیومی و تفاوت های آن با نمونه معمولی را از نظر عملکرد و هزینه بررسی می کنیم.
پروفیل آلومینیوم ترمال بریک چیست؟
پروفیل آلومینیوم ترمال بریک نوعی پروفیل مورد استفاده در ساخت در و پنجره است. اگر مقطع آن را از عرض برش بزنیم، به جای یک بدنه یکپارچه آلومینیومی، دو قسمت فلزی جدا از هم می بینیم: یکی در سمت داخل ساختمان و دیگری در سمت بیرون. این دو قسمت با نوارهای باریک و محکم پلی آمیدی که معمولا با الیاف شیشه تقویت شده اند، به یکدیگر متصل می شوند. نوارهای پلی آمیدی میان دو قسمت آلومینیومی قرار می گیرند و مانع از انتقال آسان گرما از طریق بدنه فلزی قاب می شوند.
آلومینیوم گرما را به خوبی منتقل می کند. در پروفیل های معمولی، قسمت داخلی و بیرونی قاب از طریق بدنه فلزی پیوسته به یکدیگر راه دارند و گرما می تواند از همین مسیر عبور کند. در مدل ترمال بریک، نوار پلی آمیدی میان دو قسمت فلزی قرار گرفته و انتقال گرما را کاهش می دهد. در فصل زمستان، این ساختار کمک می کند سطح داخلی قاب کمتر سرد شود و احتمال تشکیل قطرات آب روی آن کاهش یابد. در تابستان نیز ورود گرمای بیرون از طریق قاب محدودتر می شود.
عملکرد حرارتی قاب را با ضریب انتقال حرارت آن (Uf) ارزیابی می کنند که واحد آن وات بر مترمربع کلوین (W/m²·K) است. هرچه این عدد کمتر باشد، گرمای کمتری از سطح قاب عبور می کند. برای مثال، در یک بررسی پژوهشی، مقادیر Uf برای قاب های آلومینیومی ترمال بریک حدود ۱٫۴ تا ۲٫۸ گزارش شده است؛ البته مقدار دقیق به طراحی مقطع، عرض نوار عایق و ساختار هر سیستم بستگی دارد. این شاخص فقط عملکرد حرارتی قاب را نشان می دهد و برای ارزیابی کل پنجره، شامل قاب و شیشه، از ضریب دیگری با عنوان Uw استفاده می شود. نوع شیشه، فاصله میان جداره های آن، درزبندی و کیفیت نصب نیز در عملکرد حرارتی نهایی پنجره نقش دارند.
روش تولید پروفیل آلومینیوم ترمال بریک
تولید پروفیل آلومینیوم ترمال بریک در روش رایج پلی آمیدی، از ساخت دو بخش آلومینیومی جداگانه آغاز می شود. ابتدا بیلت آلومینیوم، یعنی شمش استوانه ای آلیاژ آلومینیوم که ماده اولیه تولید پروفیل است، گرم می شود و تحت فشار از قالب مخصوص عبور می کند تا مقطع موردنظر شکل بگیرد. در طراحی این مقاطع، شیارهایی در محل اتصال به نوار عایق در نظر گرفته می شود. نوار پلی آمیدی نیز به صورت جداگانه و با روش اکستروژن تولید می شود. پلی آمید (PA) نام خانواده ای از مواد پلیمری مهندسی است که نایلون ها در آن قرار می گیرند.
این مواد به دلیل استحکام مکانیکی و مقاومت مناسب در برابر حرارت، در ساخت قطعات صنعتی کاربرد دارند. در تولید نوارهای ترمال بریک، پلی آمید معمولا با الیاف شیشه تقویت می شود تا استحکام و پایداری ابعادی لازم برای حفظ اتصال دو بخش آلومینیومی را داشته باشد. یکی از ترکیبات رایج برای ساخت این نوارها، پلی آمید ۶۶ تقویت شده با ۲۵ درصد الیاف شیشه (PA66 GF25) است؛ البته نوع ماده و ابعاد نوار با توجه به طراحی سیستم تغییر می کند.
پس از آماده شدن قطعات، نوبت به آماده سازی محل اتصال می رسد. در این مرحله، دستگاه مخصوص روی لبه های داخلی شیارهای آلومینیومی دندانه های ظریفی ایجاد می کند. این دندانه ها هنگام اتصال در سطح نوار پلی آمیدی فرو می روند و به درگیری محکم تر دو قطعه کمک می کنند. سپس نوارهای پلی آمید با دستگاه مخصوص داخل شیارهای بخش های آلومینیومی قرار می گیرند تا دو قسمت فلزی در محل تعیین شده به نوار عایق متصل شوند.
در مرحله بعد، مجموعه از میان غلتک های دستگاه دوخت ترمال بریک عبور می کند. غلتک ها با فشار کنترل شده، لبه های آلومینیومی را روی قسمت های اتصال نوار پلی آمید محکم می کنند و یک اتصال مکانیکی پایدار به وجود می آورند. به این ترتیب، دو بخش آلومینیومی و نوار عایق به صورت یک مقطع مرکب در کنار هم قرار می گیرند. در این روش، اتصال از طریق درگیری مکانیکی اجزا ایجاد می شود، نه جوشکاری آلومینیوم به پلی آمید.
کیفیت این اتصال در عملکرد نهایی پروفیل اهمیت زیادی دارد؛ زیرا دو بخش آلومینیومی باید در برابر نیروهای واردشده هنگام ساخت، نصب و استفاده از پنجره در جای خود باقی بمانند. به همین دلیل، پس از مونتاژ، ابعاد و کیفیت اتصال بررسی می شود و مقاومت مکانیکی آن نیز با آزمون هایی مانند کشش و برش ارزیابی می شود. استاندارد EN 14024 الزامات و روش های آزمون این نوع مقاطع را مشخص می کند و اثر عواملی مانند رطوبت و شرایط پیرسازی بر استحکام اتصال را نیز در نظر می گیرد.
مزایای استفاده از پروفیل آلومینیوم ترمال بریک چیست؟
میزان تأثیر پروفیل ترمال بریک بر عملکرد حرارتی ساختمان به شرایط اقلیمی و مشخصات پنجره بستگی دارد. در مناطق سردسیر، محدود کردن انتقال حرارت از قاب برای کاهش اتلاف گرمای داخل اهمیت بیشتری دارد؛ در حالی که در مناطق گرم و پنجره های در معرض تابش مستقیم خورشید، نوع شیشه و میزان عبور انرژی خورشیدی از آن نیز نقش تعیین کننده ای در بار سرمایشی ساختمان دارند. به همین دلیل، استفاده از پروفیل ترمال بریک زمانی بهترین نتیجه را به همراه دارد که در کنار انتخاب شیشه مناسب و طراحی درست سایه بان و جهت پنجره قرار بگیرد. مهم ترین مزایای این پروفیل عبارتند از:
- کاهش انتقال حرارت و مصرف انرژی: در پنجره های آلومینیومی معمولی، بدنه فلزی پیوسته میان داخل و خارج ساختمان، مسیر مناسبی برای انتقال گرما فراهم می کند. نوار پلی آمیدی در پروفیل ترمال بریک این مسیر را محدود می کند؛ در نتیجه، در زمستان بخشی از گرمای داخل که از طریق قاب به بیرون منتقل می شود کاهش می یابد و در تابستان نیز ورود گرمای محیط بیرون از همین مسیر محدودتر خواهد بود. کاهش تبادل حرارت از قاب می تواند بار سیستم های گرمایشی و سرمایشی را کمتر کند و به مدیریت مصرف انرژی ساختمان کمک کند.
- کاهش احتمال تشکیل رطوبت روی سطح داخلی قاب: یکی از مشکلات قاب های آلومینیومی معمولی در هوای سرد، پایین آمدن دمای سطح داخلی آن ها و تشکیل قطرات آب بر اثر تماس هوای مرطوب داخل ساختمان با سطح سرد فریم است. نوار عایق ترمال بریک با محدود کردن انتقال سرما، کمک می کند سطح داخلی قاب گرم تر باقی بماند و احتمال رسیدن دمای آن به نقطه شبنم کاهش پیدا کند. به همین دلیل، احتمال تعریق و تجمع رطوبت روی فریم کمتر می شود؛ موضوعی که در ساختمان های دارای اختلاف دمای زیاد میان داخل و خارج اهمیت بیشتری دارد.
- بهبود آسایش حرارتی در فضای نزدیک پنجره: سرد شدن سطح داخلی قاب در زمستان می تواند باعث شود فضای مجاور پنجره نسبت به سایر قسمت های اتاق احساس سردتری داشته باشد. در ساختار ترمال بریک، دمای سطح داخلی قاب به دلیل محدود شدن انتقال حرارت، به دمای محیط داخل نزدیک تر می ماند. این وضعیت به متعادل تر شدن شرایط حرارتی در اطراف پنجره کمک می کند. در فصل گرم نیز محدود شدن انتقال گرما از قاب، یکی از عواملی است که به حفظ شرایط مطلوب فضای داخلی کمک می کند.
- حفظ مزایای ساختاری آلومینیوم و آزادی بیشتر در طراحی: آلومینیوم نسبت استحکام به وزن مناسبی دارد و به دلیل قابلیت شکل دهی با روش اکستروژن، می توان آن را در مقاطع متنوع و با جزئیات طراحی پیچیده تولید کرد. این ویژگی امکان ساخت قاب های نسبتا باریک با سطح دید بیشتر را فراهم می کند؛ قاب هایی که در طراحی پنجره های قدی و نماهای شیشه ای اهمیت دارند. همچنین در برخی سیستم ها، مقاطع ترمال بریک برای استفاده از شیشه های ضخیم تر و چندجداره طراحی شده اند. قابلیت ساخت پنجره های لولایی و کشویی نیز با توجه به تنوع سری های تولیدی وجود دارد؛ البته ابعاد بازشو و نوع شیشه قابل استفاده به مشخصات فنی هر سیستم وابسته است.
- دوام و مقاومت در برابر خوردگی و شرایط محیطی: آلومینیوم در تماس با هوا لایه ای طبیعی از اکسید روی سطح خود تشکیل می دهد که از فلز در برابر ادامه خوردگی محافظت می کند. پوشش هایی مانند آنادایز و رنگ پودری نیز می توانند مقاومت سطح را افزایش دهند و از تغییر ظاهر آن در اثر شرایط جوی بکاهند. این ویژگی در کنار دوام مناسب آلومینیوم باعث می شود قاب های ساخته شده از این فلز در صورت انتخاب پوشش مناسب و نگهداری اصولی، عمر مفید بالایی داشته باشند. نظافت دوره ای سطح قاب نیز معمولا با آب و شوینده ملایم انجام می شود؛ هرچند در محیط های ساحلی و صنعتی، شرایط محیطی به مراقبت بیشتری نیاز دارد.
- تنوع رنگ و امکان اجرای دو رنگ متفاوت در داخل و خارج: پروفیل های آلومینیومی با پوشش های مختلف، از جمله رنگ پودری و آنادایز، در طیف گسترده ای از رنگ ها و پرداخت های سطحی تولید می شوند. در برخی سیستم های ترمال بریک، به دلیل جدا بودن دو قسمت آلومینیومی تا پیش از مونتاژ نهایی، امکان انتخاب رنگ متفاوت برای سمت داخلی و خارجی قاب نیز وجود دارد. برای مثال، می توان رنگ بخش بیرونی را متناسب با نمای ساختمان و رنگ بخش داخلی را هماهنگ با دکوراسیون انتخاب کرد. این قابلیت برای پروژه هایی که هماهنگی نمای خارجی و طراحی داخلی اهمیت دارد، انعطاف بیشتری ایجاد می کند.
قیمت پروفیل ترمال بریک با پروفیل معمولی چقدر تفاوت دارد؟
پروفیل آلومینیوم ترمال بریک معمولا قیمت بالاتری از نوع نرمال دارد؛ زیرا تولید آن علاوه بر قطعات آلومینیومی، به نوار عایق پلی آمیدی و تجهیزات مخصوص اتصال این اجزا نیاز دارد. دو بخش آلومینیومی باید پس از اکستروژن، دندانه کاری و آماده سازی شوند، نوار عایق در محل اتصال قرار بگیرد و مجموعه با دستگاه های غلتکی به یکدیگر متصل شود. هزینه تامین نوار پلی آمید تقویت شده، عملیات مونتاژ و کنترل کیفیت اتصال نیز به هزینه تولید اضافه می شود. در برخی سیستم ها، طراحی مقطع و میزان آلومینیوم مصرفی نیز باعث افزایش وزن و قیمت تمام شده خواهد شد.
میزان اختلاف قیمت این دو نوع پروفیل به مشخصات فنی آنها بستگی دارد و نمی توان یک درصد ثابت برای تمام محصولات بازار اعلام کرد. وزن هر متر پروفیل، ابعاد و ضخامت دیواره، سری سیستم، نوع آلیاژ، کیفیت بیلت، پوشش سطحی و مشخصات نوار پلی آمید از عوامل تعیین کننده هستند. برای مثال، نوارهای عایق از نظر عرض، هندسه مقطع و ترکیب مواد یکسان نیستند و استفاده از نوارهای تقویت شده با الیاف شیشه نیز در هزینه تولید اثر دارد. برای مثال، اگر دو پروفیل از نظر ابعاد، ضخامت دیواره یا وزن با هم تفاوت داشته باشند، بخشی از اختلاف قیمت ممکن است به همین مشخصات مربوط باشد، نه صرفا ترمال بریک بودن یکی از آنها.
اینجا ممکن است این پرسش مطرح شود که آیا پرداخت هزینه بیشتر برای پروفیل ترمال بریک صرفه اقتصادی دارد؟ پاسخ به شرایط ساختمان و میزان استفاده از سیستم های گرمایشی و سرمایشی بستگی دارد. ترمال بریک با کاهش انتقال حرارت از قاب، بار حرارتی واردشده به ساختمان را کمتر می کند و در نتیجه می تواند مصرف انرژی برای گرمایش در زمستان و سرمایش در تابستان را کاهش دهد. هرچه سطح پنجره ها بیشتر باشد، اختلاف دمای داخل و خارج ساختمان بالاتر باشد و سیستم های تهویه مدت بیشتری فعالیت کنند، اهمیت این بهبود حرارتی بیشتر خواهد بود. در ساختمان هایی که هزینه انرژی بالایی دارند یا کنترل دمای فضای داخلی اهمیت زیادی دارد، پرداخت هزینه اولیه بیشتر می تواند در طول دوره بهره برداری توجیه اقتصادی پیدا کند.
البته میزان صرفه جویی فقط به نوع پروفیل بستگی ندارد. شیشه بخش عمده سطح پنجره را تشکیل می دهد و کیفیت آن، نوع جداره ها و پوشش های کنترل کننده تابش خورشید در عملکرد حرارتی مجموعه نقش مهمی دارند. همچنین درزبندی و کیفیت نصب تعیین می کنند که هوای گرم یا سرد از اطراف قاب و بازشوها به داخل یا خارج نفوذ نکند. در نتیجه، اگر پروفیل ترمال بریک در کنار شیشه نامناسب یا پنجره ای با هوابندی ضعیف استفاده شود، تمام ظرفیت آن برای کاهش مصرف انرژی به دست نمی آید.
اما آیا ترمال بریک هزینه های دیگری را نیز کاهش می دهد؟ یکی از پیامدهای کاهش انتقال سرما از قاب، کمتر شدن احتمال تشکیل رطوبت روی سطح داخلی فریم است. در ساختمان هایی که به دلیل سرد شدن قاب با مشکل تعریق پنجره مواجه اند، این ویژگی می تواند از خیس شدن مکرر سطح قاب و بخش های مجاور آن جلوگیری کند و خطر آسیب های ناشی از رطوبت و کپک زدگی را کاهش دهد. با این حال، کنترل رطوبت هوای داخل و تهویه مناسب همچنان ضروری است و نمی توان تمام مشکلات رطوبتی ساختمان را با تعویض پروفیل برطرف کرد. همچنین ترمال بریک به خودی خود هزینه تعمیر یراق آلات، تعویض لاستیک های آب بندی یا نگهداری پوشش سطحی را حذف نمی کند.
برای ارزیابی صرفه اقتصادی، باید هزینه اضافی خرید و نصب پنجره ترمال بریک را با مبلغی که در طول سال از محل کاهش مصرف انرژی صرفه جویی می شود مقایسه کرد. هرچه این صرفه جویی سالانه بیشتر باشد، هزینه اولیه در مدت کوتاه تری جبران می شود. بنابراین، در پروژه هایی با سطح شیشه زیاد، اختلاف دمای قابل توجه و مصرف بالای انرژی، انتخاب این سیستم می تواند توجیه اقتصادی بیشتری داشته باشد؛ در حالی که برای ساختمان هایی با سطح پنجره محدود یا مصرف پایین انرژی، بازگشت هزینه اضافه ممکن است زمان بیشتری نیاز داشته باشد. برای راهنمایی بیشتر و دریافت مشاوره خرید می توانید با شماره 02154103 تماس بگیرید.