پایان نامه عوامل مؤثر بر عایق حرارتی شدن پرده

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی

مقدمه

کاهش ذخایر انرژی و نگرانی مشتری به خاطر هزینه‌های انرژی به افزایش نیاز برای تحقیق در حوزه حفظ انرژی منجر شده است. حفظ انرژی در ساختمان‌ها، حفظ انرژی گرمایی همراه با استفاده کم از انرژی را شامل می‌شود و تا حدودی با حداقل کردن جریان گرمایی بین محیط‌های بیرون و داخل بدست می‌آید. مطالعات کمی در مورد نقش وسایل نساجی خانگی در حفظ انرژی خانه وجود داشته است. اگرچه پنجره‌های دارای عایق بندی خوب پیدا شده‌اند که انتقال گرما بین محیط بیرون و داخل را کاهش می‌دهند، اما نقش پرده‌های ضخیم در عایق‌بندی پنجره به طور مفصل بررسی نشده‌اند، مخصوصاً مواردی که به تعدیل رطوبت نسبی داخل مربوط می‌شوند.

پنج درصد از مصرف کلی انرژی ملی ما، از طریق پنجره‌های ساختمانی به هدر می‌رود. اخیراً تکنیک‌های حفظ انرژی خانه، در کاهش اتلاف انرژی از طریق پنجره‌ها دارای کارایی کمتری نسبت به تکنیک‌های حفظ انرژی از طریق دیوارها، سقف‌ها و کف‌ها بوده‌اند.

اگرچه اتلاف کلی انرژی از یک خانه کاهش می‌یابد زمانی که به خوبی عایق‌بندی شود ولی با این حال درصد واقعی اتلاف انرژی از طریق پنجره‌ها افزایش می‌یابد. انواع خاصی از طرح‌های پنجره در کاهش اتلاف انرژی مؤثر هستند. با این وجود، این کاهش هنوز با کاهش اتلاف انرژی از طریق دیوارهای دارای عایق مناسب برابر نیست.

اگر به خوبی سامان‌دهی شود، پرده‌های پنجره می‌توانند به کاهش اتلاف انرژی از طریق پنجره‌ها کمک کنند. همچنین آنها مزیت انعطاف‌پذیری را نیز دارد که به سادگی می‌توان آنها را باز کرد تا از انرژی خورشیدی استفاده حداکثر را برده یا اینکه بسته شوند تا اتلاف انرژی را کاهش دهند.

پرده‌ها می‌توانند بر حفظ انرژی به وسیله کاهش اتلاف حرارتی زمستان و بدست آوردن حرارت تابستان تأثیر گذارند. بررسی‌ها نشان داده‌اند که توانایی وسایل سایبان پنجره برای مسدود کردن جریان هوا، تنها ویژگی مهم در تأثیر بر مقدار کلی عایق بندی می‌باشد. با این وجود اگر پرده‌ها با مدل درزبندی کاربردی و کارایی طراحی شوند.

تا اتلاف حرارت همرفتی را کنترل کنند، اهمیت بافت دیگر، ویژگی‌های ساختاری و تاروپود به میان می‌آید. در حالی که چنین مطالعه مجزا بر ویژگی‌های عایق بندی مختلف پرده‌ها و دیگر وسایل سایبان متمرکز شده‌اند، اهمیت نسبی هر یک از این فاکتورها مشخص نشده‌اند.

رطوبت‌های نسبی داخل به طور فصلی فرق می‌کنند. براساس نوع سیستم گرمایی مورد استفاده، رطوبت‌های نسبی بسیار پایین در زمستان متحمل می‌شوند. با این وجود، پیشرفت‌ها در تکنولوژی ساخت و ساز که از تأکید اخیر بر راندمان گرمایی نشات گرفته، به مقادیر کم نشت و هواکشی در ساختمان‌ها منجر شده است. علاوه بر تأثیر نامطلوب کیفیت هوای داخل  وضعیت دیگری که از ترکیب نشت کم و دماهای پایین داخل نشات می‌گیرد افزایشی در رطوبت نسبی داخل اغلب تا نقطه تقطیر در ساختمان می‌باشد. پیچیدگی بیشتر مسئله، رطوبت نسبی داخل را از طریق استفاده از دستگاه‌های مرطوب کن مکانیکی افزایش می‌دهد و به عنوان محافظتی در مقابل سرمای زمستان توصیه می‌شود.

خواه به خاطر نشت کم، دمای پایین داخل یا استفاده از دستگاه‌های مرطوب‌کن فنی، تغییرات رطوبت نسبی بر ویژگی‌های عایق بندی پارچه‌های پرده تأثیر خواهد گذاشت.

رابطه بین خصوصیات جذب رطوبت از یک بافت و ویژگی‌های عایقی آن در سطوح مختلف رطوبت نسبی توضیح داده نشده است. در حالی که انتظار می‌رود که پرده‌های دارای بافت‌های هیدرولیک واکنش بیشتری به تغییر در رطوبت نسبی نسبت به بافت‌هایی نشان خواهند داد از بافت‌ های هیدروفوبیک تشکیل شده‌اند، اما تأثیر این واکنش روی ویژگی‌های عایق پرده در این مقاله گزارش نشده است.

تعیین انرژی بهینه که خصوصیات پرده‌ ها را حفظ می‌کند ضروری است تا پرده‌ها را توسعه دهند تا زمانی که در ترکیب با پنجره‌های خوب عایق‌بندی شده استفاده می‌شوند، اتلاف انرژی پنجره را به اندازه اتلاف انرژی از طریق دیوارها کاهش خواهد داد، در حالی که مزایای مطلوب پرده‌ها و پنجره‌ها شامل انعطاف‌پذیری، قابل مشاهده بودن و حرارت خورشیدی را موقع نیاز و وجود حس زیباشناسی را افزایش می‌دهد.

این پروژه بر روابط میان انتقال حرارت، رطوبت نسبی و چند بافت و پارچه و ویژگی‌های ساختاری پرده‌ها متمرکز است. متغیرهای مستقل نوع بافت (هیدروفیلیک یا هیدروفوبیک)، رنگ، ساختار پارچه (باز بودن بافت) فشردگی بافت پارچه رویی، و پارچه آستری و فاصله بین روی پارچه پرده و آستر را شامل می‌شوند. متغیر وابسته مقدار انتقال گرمایی از پرده به اضافه پنجره می‌باشد. مقادیر انتقال از مدل‌های پرده که ترکیبات سطوح مختلف هر یک از متغیرها را دارا می‌باشد، به دو روش رطوبت نسبی مختلف اندازه‌گیری می‌شود.

- اهداف

اهداف کلی این تحقیق عبارت بودند از:

1. تعیین نقش رطوبت و هیدروفیلیسیتی بافت در جریان گرمایی از طریق دستگاه‌های پارچه آستری و پرده منسوج.

2. مطالعه تأثیر هندسه دستگاه پرده (صاف و برعکس بودن پارچه‌های پرده و آستری کاملاً پلیسه‌دار و تمایز سه بعدی بین پارچه‌ های پرده و آستری) روی جریان حرارتی.

که نتیجه این کار بررسی تأثیر هندسه پارچه (بافت باز) و ویژگی‌های مختلف فیزیکی روی جریان حرارتی بود.

3. تعیین تأثیر سیستم پرده و پنجره روی جریان حرارتی.

2- فرضیه‌ها

فرضیه‌های زیر در این تحقیق بررسی شدند:

1. تفاوت اساسی بین ده نمونه پارچه موجود از نظر مقادیر انتقال تا زمانی که با وضعیت صاف و یک لایه شده آزمایش می‌شود.

2. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پارچه‌های هیدروفیلیک و مقادیر انتقال پارچه‌های هیدروفوبیک وجود خواهد داشت.

3. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پارچه‌های رنگی روشن و پارچه‌های رنگی تاریک وجود خواهد داشت.

4. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پارچه‌های دارای بافت باز و پارچه‌های دارای بافت متراکم وجود خواهد داشت.

5. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پرده‌های آزمایش شده با رطوبت نسبی پایین و موارد آزمایش شده با رطوبت نسبی بالا وجود خواهد داشت.

6. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال چهار پارچه رنگی روشن موجود تا زمانی که با وضعیت لایه قرار داده شده با پارچه آستری آزمایش شود.

7. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پرده‌ها موجود که سطوح متفاوتی از فشردگی پرده را نشان می‌دهد.

8. تفاوت اساس بین مقادیر انتقال پرده‌ها موجود که سطوح متفاوتی از فشردگی آستر را نشان می‌دهد.

9. تفاوت اساسی بین مقادیر انتقال پرده‌ها موجود که سطوح مختلفی از فاصله سه بعدی بین پارچه آستری و پارچه پرده را نشان می‌دهند.

3- پنداشت‌ها (گمان‌ها)

در انجام این تحقیق، گمان‌های زیر ایجاد شده‌اند:

1. پارچه‌های انتخاب شده برای مطالعه، نمایانگر حداکثر ویژگی‌های موجود در  جذب رطوبت، رنگ و گشادی پارچه منسوج هستند.

2. تست پنجره، طرح پرده مصنوعی و دما و رطوبت‌های نسبی مورد استفاده برای تست،که نمادی از مواد دریافت شده در محل‌های مسکونی هستند.

3. تمام تکنیک‌های مورد استفاده معتبر و قابل تولید مجدد هستند.

4 محدودیت‌ها

محدودیت‌های زیر برای این مطالعه بکار می‌روند:

1. پارچه‌های منتخب برای مطالعه فقط 100 درصد محتوای یک بافت مجزا را نشان می‌دهند. از هیچ بافت یک دستی استفاده نمی‌شود.

2. مدل‌های پرده فقط در دو سطح رطوبت نسبی داخلی، یک سطح دمای داخلی و یک متغیر دمای بیرونی داخلی ارزیابی می‌شوند.

3. اشکال سه بعدی برای فاصله بین سه سطح پارچه‌های آستری و پرده و فقط یک سطح بین آستری و شیشه پنجره محدود می‌شوند.

4. فقط دو سطح از فشردگی پرده در برگرفته می‌شوند و فقط دو سطح از فشردگی آستر با هر سطح از فشردگی پرده ارزیابی می‌شوند.

5. فقط یک نوع از پارچه آستری به شکل لایه دوگانه مطالعه شد.

6. در زمان آزمایش پرده‌ها کاملاً به پنجره در قسمت بالا، پایین و دو طرف درزبندی می‌شوند. یافته‌های این مطالعه مستقیماً برای سیستم‌های پنجره پرده قابل کاربرد نیستند که با یک درزبند پرده به دیوار محکم ساخته نشده‌اند.

7. فقط دو تکرار از هر آزمایش وجود داشت.

5- تعاریف

به منظور به دست آوردن اندازه‌های شمارشی هر متغیر مستقل، از چندین تعریف متفاوت در این تحقیق از کلی و معمولی مورد استفاده قرار می گیرند . این اصطلاحات خاص عبارتند از: هیدروفیلیسیتی، رنگ، گشادی پارچه، وزن پارچه، ضخامت پارچه، رطوبت نسبی، شرایط جوی استاندارد، اتاق دارای شرایط آزمایشگاهی، نشت گرمایی، انتقال گرمایی و فشردگی.

ماهیت هیدروفیلیک یا هیدروفوبیک یک بافت معمولاً به ظرفیت بافت برای جذب آب اشاره می‌کند. برای این مطالعه، هیدروفیلیسیتی تعریف مشابهی مثل بدست آوردن رطوبت دارد که توسط ASTM اینگونه تعریف می‌شود: «مقدار آب داخل یک پارچه که تحت شرایط مشخص تعیین شده و به عنوان درصدی از کل نمونه بدون آب بیان می‌شود.»

رنگ به روشنی یا تیرگی اشاره می‌کند که به وسیله میانگین برداشت از مقدار L در تفاوت‌سنج رنگ‌ها نترلب (مدل 2D25D) مشخص شده که یک برداشت L از 100 کاملاً سفید و یک برداشت L از صفر کاملاً سیاه می‌باشد.

بازی (گشادی) پارچه معمولاً قضاوتی ذهنی است که به قابلیت پارچه مربوط می‌شود که اجازه دهد روشنی از میان سوراخ پارچه یا نفوذپذیری هوا عبور کند. با این وجود، در محتوای این تحقیق، گشادی (بازی) پارچه تعریف مشابهی مثل نفوذپذیری هوا دارد که توسط ASTM اینگونه تعریف می‌شود: نسبت جریان هوا از میان یک پارچه تحت یک فشار متغیر بین دو سطح پارچه.

وزن پارچه جرم در هر واحد سطح است که اینگونه نوشته می‌شود:

ضخامت پارچه فاصله بین سطوح پایینی و بالایی پارچه که تحت فشار خاصی اندازه‌گیری می‌شود.

رطوبت نسبی نسبت فشار واقعی بخار آب موجود به ماکزیمم فشار ممکن (توازن اشباع) بخار آب در فضا در دمای مشابه که با درصد بیان می‌شود.

شرایط جوی استاندارد که از رطوبت نسبی 2%±65 و دمای °F2±70 (°C1±21) تشکیل می‌شود.

اتاق دارای شرایط آزمایشگاهی اتاقی است که تجهیز می‌شود تا شرایط جوی استاندارد را با تحمل استاندارد حفظ کند.

انتقال گرمایی اندازه‌گیری مستقیم جریان گرمایی از یک پارچه است که اینگونه نوشته می‌شود: Btx/hr/ft2/°F. انتقال گرمایی اغلب به «مقدار x» اشاره می‌شود.

نشت گرمایی یک پارچه اندازه مقاومت آن به جریان گرمایی است که به عنوان مقدار R بیان می‌شود. مقدار R عکس مقدار x است.

فشردگی عرض پارچه مورد استفاده می‌باشد تا عرض پنجره را پر کند که به عنوان درصد بیان می‌شود.برای 100% فشردگی دو برابر عرض پارچه مورد نیاز برای پر کردن فاصله‌ای می‌باشد که توسط پرده بسته پوشیده می‌شود در حالی که 50% فشردگی یک و نیم برابر عرض پارچه مورد نیاز برای پر کردن فاصله‌ای می‌باشد که توسط پرده بسته پوشیده می‌شود. در فشردگی صفر درصد، عرض پارچه‌ای که پنجره را می‌پوشاند، برابر عرض پنجره می‌باشد بنابراین پارچه صاف است.

فصل دوم

مرور مقاله

 1- حفظ انرژی

افزایش هزینه‌های انرژی به علاقه شدید مشتری در توزیع انرژی منجر شده است. حفظ انرژی می‌تواند انرژی بیشتری را در هر دلار سرمایه‌گذاری شده ذخیره کند در مقایسه با منابع انرژی جدید که می‌توان تولید کرد. اینکه ترموستات‌ها در سطح دمای توصیه شده برای حفظ انرژی نگهداری می‌شوند به رفاه گرمایی افراد در خانه‌هایشان بستگی دارد.    آشرا رفاه گرمایی را اینگونه تعریف کرده است: « آن وضعیت حافظه که رضایت محیط گرمایی را نشان می‌دهد.»

تقریباً 40 درصد انرژی مسکونی برای فاصله حرارتی استفاده می‌شود. به این منظور، تلاش برای حفظ انرژی به قصد کاهش مقدار سوخت مورد استفاده برای فاصله حرارتی و سرد کردن می کند .

حفظ انرژی در ساختمان‌ها، نگهداری رفاه گرمایی در سطوح کم از کاربرد انرژی را دربرمی‌گیرد و تا حدودی با کاهش جریان حرارتی بین محیط‌های بیرونی و خارجی بدست می‌آید. حرارت به عنوان انرژی به شکل ناپایدار تعریف می‌شود. شیب دمای بین دو محیط باعث حرارت می‌شود تا از محیط دمای بالاتر به محیط دمای پایین‌تر انتقال یابد. به منظور حفظ رفاه گرمایی در سطوح محافظتی از کاربرد انرژی، اتلاف حرارت زمستان و بدست آوردن حرارت تابستان باید کاهش داده شود.

بر طبق گزارش وزارت انرژی، کاهش تنظیم ترموستات برای گرما به صرفه‌جویی تقریباً 3 درصد برای هر درجه منجر می‌شود: افزایش تنظیم برای سرد کردن به صرفه‌جویی تقریباً 5 درصد برای هر درجه منجر می‌شود.

حفظ انرژی به صورت داوطلبانه مستقیماً به دانش در مورد چگونگی حفظ کردن و نگهداشتن رفاه در سطوح کم مصرف انرژی مربوط می‌شود. اگر تلاش‌های حفظ انرژی مؤثر باشند، تلاش برای حفظ انرژی باید با اطلاعات خاصی در مورد چگونگی حفظ انرژی بدون از دست دادن رفاه گرمایی همراه باشد.

2- تئوری انتقال حرارت

حفظ انرژی در ساختمان‌ها به انتقال حرارت به داخل یا خارج از ساختمان بستگی دارد. روش‌های کلی انتقال حرارت همراه با جزئیات انتقال حرارت با پنجره‌ها، پارچه‌های منسوج و پرده‌ها ارائه می‌شوند.