معرفی نسل جدید پوشش سقف های سبک ای تی اف ای (ETFE)

سقف باغ ماهان ایران مال بزرگترین پروژه‌ی ETFE اجرا شده در ایران است که توسط شرکت سازه های پارچه ای دیبا طراحی، مهندسی، ساخت و اجرا شده است. این سقف عرضی معادل ۵۰ متر و طول ۱۸۰ متر دارد. برای پوشش این سقف از متریال نوین ETFE استفاده شده است. مزیت عمده ETFE، سبکی و شفاف بودن و عمر بالای این پوشش غشایی است.

پانل‌های ورق Ethylene Tetra Fluoro Ethylene) ETFE)، بالشتک‌های پرشده از هوایی است که از 2 تا 5 لایه پلیمر  ترکیبی اتیلن، به نام تترا فلورواتیلین تشکیل شده‌اند. ورق ETFE که از طریق فرآیند اکستروژن (دمیدن مذاب پلیمری درون قالبی به شکل دلخواه با فشار زیاد)، به شکل فیلم‌های نازکی درآمده، توسط یک قاب آلومینیومی که به اسکلت ساختمان متصل است نگه داشته می‌شود. این سازه غشایی مشبک، سبک و شفاف، تنها تنش کششی را تحمل می‌کند و وزن پوسته خارجی و سیستم باربر سازه را به حداقل ممکن می‌رساند.

بالشتک‌ها با فشارکمی، تقریبا 222 Pa باد می‌شوند که به ورق ETFE مقاومت سازه‌ای بخشیده و سقف را به میزان بالایی عایق می‌کند.

 مزایای ای‌تی‌اف‌ای

بار مرده‌ی بسیار کم

عبور نور و امواج UV زیاد

مقاومت شیمیایی بالا در برابر اسید و باز

سایه اندازی فعال

عایق حرارتی فوق العاده

تسهیل کننده‌ی تهویه‌ی طبیعی

دوست‌دار محیط زیست و بازدهی انرژی بالا

قابلیت پوشش دهانه‌های بزرگ در شکل‌های مختلف

تهویه‌ی خودکار در هنگام آتش سوزی

دوام فوق العاده

عدم تاثیر پذیری از آلودگی جوی

طول عمر بیش از 30 سال

رنگ، شفافیت و کنترل نور خورشید

به علت قابلیت بالای عبور نور سقف‌‌های ETFE، وضوح رنگ‌‌ها در زیر این سقف بسیار مطلوب است به‌گونه‌‌ای که در طیف امواج مرئی، انگار همواره رنگ‌‌ها در زیر نور روز مشاهده می‌‌شوند. ورق‌های رنگی به عنوان جایگزین ورق‌های بی‌رنگ قابل استفاده است. ورق ETFE  در محدوده‌ نور مرئی ( 780-380 nm) بسیار شفاف است به طوریکه %97-94 از کل نور را عبور می­‌دهد. میزان انتقال امواج فرابنفش (320-380 nm) نیز بسیار خوب است (%88-83). شایان ذکر است که ورق ETFE  قابلیت بالایی در جذب امواج مادون قرمز دارد که این ویژگی به کاهش مصرف انرژی در ساختمان کمک خواهد کرد.

با وجود این‌که ورق ETFE اولیه، بسیار شفاف است، به چندین روش می‌‌توان شفافیت و عبور نور آن را به دلخواه تغییر داد. ورق‌‌های ETFE می‌‌تواند با پوشش‌های مختلفی به منظور تغییر میزان شفافیت، چاپ شود. هم‌چنین می‌‌توان طرح‌‌های مختلفی بر روی آن چاپ کرد تا میزان جذب نور با حفظ شفافیت کاهش یابد و یا اینکه ورق‌‌ها با رنگ سفید چاپ شوند تا شفافیت آن تغییر کند. میزان شفافیت با اضافه کردن لایه‌‌های دیگر به سیستم قابل تغییر است. با تغییر جزئی فشار در لایه‌‌های مختلف بالشتک‌‌ها می‌‌توان ویژگی سایه ‌اندازی و انعکاس متفاوت ایجاد کرد تا در لایه‌‌های  میانی تصاویر مات به وجود آورد که متناوباً با یکدیگر هم‌‌پوشانی دارند.

ابعاد پانل و بالشتک ها

توان بارگذاری محدود ورق‌‌ها به این معنی است که حداکثر دهانه قابل باد شدن، بسته به هندسه قطعات و سقف در حدود 4/5 متر برای قطعات طولی و 7/5 متر برای قطعات مدور یا مربعی است. دهانه‌‌های بزرگ‌تر معمولاً باید توسط کابل‌‌ها و یا شبکه‌‌های کابلی تقویت شود.

به علت توان تحمل نیروی محدود در ورقه‌ها در مقایسه با سازه‌‌های غشایی پارچه‌ای، کاربری آن‌ها به سازه‌های کوچک و یا برای  فضاهای بزرگ، به سازه‌های با تکیه‌‌گاه‌های فراوان (حداکثر با فاصله‌های 1/5 متر) محدود شده است.

برپایی و مونتاژ

پوشش‌‌های نازک برای این ‌که بتوانند بارهای خارجی را  بدون تغییر شکل (تا شدن) تحمل کنند (بار را در جهات مختلف بر روی سطح پراکنده کنند) باید پیش‌‌تنیده شوند. دو روش ساخت در این جا بیان می‌شوند:

پیش‌‌تنیدگی بادی یا سازه‌‌های پشتیبان

سازه‌‌های پیش‌‌تنیده‌ی مکانیکی

در سازه‌‌های پیش‌‌تنیده بادی، باد شدن، فشاری اضافی در فضای خالی ایجاد می‌‌کند که ورق را به صورت بالشتک درآورده و آن را پیش‌تنیده و پایدار می‌کند. فشار لازم برای پایدار کردن، بسته به نیروی سطح (KN/m² 2-0/1) معمولاً حدود Pa    1000- 200  است.

تولیدکنندگان همیشه خود ورق‌‌ها را نصب می‌‌کنند و یا برنصب آن نظارت می‌‌کنند. نصب قطعات، نیازمند ابزارهای ویژه‌‌ای است تا بالشتک‌‌ها و لبه‌ی آن‌ها (که به شکل نوار است) به درستی در زبانه‌‌ی قاب نگه‌دارنده‌‌ی خود که به سازه متصل است، جای گیرند. هر تولید کننده از قطعات و اتصالات لبه خاصی متشکل از اجزای مختلف استفاده می‌‌کند که شامل پروفیل‌های آلومینیوم است. قطعات مجزا به هم پیچ می‌شوند تا بالشتک و لبه‌های آن نلغزد و از قاب خارج نشود. به این روش اتصالات مناسبی ایجاد می‌شود.

ساخت و فرآوری

فرآیند ساخت و پردازش ETFE به عنوان یک پوسته‌ی معماری می‌تواند به 4 مرحله اساسی تولید تقسیم شود:

بسپارش (پلیمرازاسیون)

دانه‌ سازی (گرانولاسیون)

 فرم‌ دهی  (Extrusion)

 آماده سازی  (Preparation)

بسپارش به معنی قرار دادن مولکول‌های کوچک (مونومرها) کنار هم و ساخت یک مولکول بزرگ است. پلیمر تنها از یک نوع مونومر ساخته شده است و مونومرهای متفاوت پلیمرترکیبی تولید می‌‌کنند. پلیمر ETFE از حدود %25 مونومر اتیلن و %75 تترا فلورواتیلن تشکیل شده است .

بـاد کردن

انرژی مصرفی توسط تلمبه‌ها بسیار ناچیز است، زیرا دمنده‌‌ها فقط فشار ایجاد کرده و نیاز به ایجاد جریان هوا ندارند. یک سقف یا یک دیواره  عموماً توسط یک یا چندین تلمبه تقویت می­‌شود که هر واحد فشار مورد نیاز برای حدود m² 1000 از سقف را تأمین می­‌کند. یک تلمبه، از دو دمنده‌ی ایرودینامیک پشتی که از موتورهای الکتریکی برای تأمین نیرو استفاده می‌کنند تشکیل شده است. یک تلمبه در حدود %50 زمان برای یک سقف متوسط در حال کار کردن است و برق مصرفی آن معادل برق لازم برای یک لامپ است.

نگـهداری

برخلاف سازه های پارچه ای، ورق ETFE یک ماده ‌ی اکسترود شده است، بدین معنی که سطح آن بسیار صاف است. نتیجه‌ ی این صافی به همراه ویژگی ضد چسبندگی ETFE، عدم جذب گرد و غبار و هرگونه آلودگی مانند فضله‌ی پرندگان توسط سطح است و هر بار بارندگی سطح را می‌‌شوید.  سطح خارجی سقف‌‌های ورق ETFE هیچ گاه نیاز به تمیز کردن ندارند و سطح داخلی هر 5 تا10 سال، بسته به میزان آلودگی در فضای داخلی ، تمیز می­‌شود، در نتیجه دسترسی به سقف (که ساخت آن هزینه ‌بر است) نیاز نیست و در زمان تمیز کردن می‌‌توان از طناب که راه حلی اقتصادی است، استفاده کرد.

علی رغم اینکه ورق‌‌های ETFE بسیار محکم هستند با این حال ممکن است آسیب ببینند. آسیب‌های جزئی وارده، درجا قابل تعمیر هستند. قطعه بدون نیاز به دسترسی داخلی، به راحتی از بیرون قابل تعویض است. هرگونه آسیب بزرگ می‌‌تواند به طور موقت تعمیر شده و در زمانی مناسب و قطعات آسیب دیده تعویض شوند.

ویژگی‌های زیست محیطی

ورق‌های ETFE مصرف انرژی بسیار پایینی در فرآیند تولید خود دارند و با ویژگی های قابل قیاس وزن سیستم کامل آن 50 تا 90 درصد کمتر از سیستم های مشابه ساخته شده با مصالح دیگر با ویژگی‌های قابل قیاس است. البته سیستم سازه‌ای به محافظت بیشتری برای نگه‌ داشتن پوشش نیاز دارد. بخشی از سازه از مصالح بازیافتی ساخته می‌­شود و در پایان عمر هر پروژه، کل سیستم می‌تواند برای بازیافت به محل ساخت برگردانده شده تا بازیافت گردد. طول عمر زیاد و هزینه‌های کم ساخت، تعمیر و نگهداری، ETFE  را به راهکاری مناسب در معماری پایدار تبدیل می­‌کند.

رطوبت گیرها 

تلمبه‌‌های باد می‌‌توانند به راحتی به رطوبت‌ گیرهایی برای جذب رطوبت هوایی که به داخل بالشت‌ها دمیده می­‌شوند، مجهز شوند. تعبیه‌ی این رطوبت ‌گیرها برای محیط ‌های با رطوبت بالا توصیه می­‌شود.

آتش

ورق ETFE قابلیت احتراق پائینی دارد و خود خاموش‌شونده است. بالشتک‌ها در مواقع آتش سوزی به طور خودکار آتش را تخلیه می­کنند چرا که توده هوای داغ ناشی از منبع باعث منقبض شدن ورق ETFE شده و از منبع آتش فاصله می‌گیرد و این به آتش اجازه داده می­شود که وارد هوای آزاد شود. میزان مصالح تولید شده در حالت آتش‌سوزی در سقف ناچیز است و به همین دلیل چکه‌های مذاب ورق در آتش‌سوزی بر سر افراد نمی ریزد.

آکوستیک

یک سقف ورقه‌ا‌ی از نظر عایق ‌بندی صوتی نسبتاً گذرا است، به این معنی که ورق به عنوان یک جاذب صوت برای اتاق عمل می­‌کند و درک اصوات در محیط داخلی را افزایش می­‌دهد.

عایق حرارتی

ضریب U یک بالشتک استاندارد سه لایه، معادل Kw/m² 1/96 است که این میزان از 3 لایه شیشه هنگامی که به صورت افقی استفاده شود بسیار بیشتر است (تولید کنندگان شیشه ارقام را برای شیشه عمودی ارائه می­‌دهند که ارقام را به میزان قابل توجه‌ی افزایش می‌­دهد). ویژگی‌‌های عایق‌‌بندی بالشتک‌‌ها، می­‌تواند با اضافه کردن لایه‌‌هایی، که خود روکش دارند، بهبود یابد.

دوام

ورق ETFE از امواج UV، آلودگی‌‌های زیست‌‌ محیطی و شرایط جوی تأثیر نمی‌‌پذیرد. این ماده چه در آزمایشگاه و چه در محیط بیرون مورد آزمایش قرار گرفته است و هیچ فرسایش و یا کاهش مقاومتی مشاهده نشده است.ETFE  درطول زمان شکننده نمی‌‌شود و رنگ خود را از دست نمی‌‌دهد. پیش‌بینی می­‌شود که این ماده عمری بیش از 40 سال داشته باشد.

سازه

ETFE  به وسیله‌‌ی سازه‌ای از قاب‌‌های فولادی بنا می‌‌شود و به هیچ سازه پشتیبانی نیاز نیست. برای دستیابی به دهانه‌های وسیع‌‌تر می‌‌توان غشا را با اضافه کردن کابل‌‌هایی  تقویت کرد .

عایق آب، هوا و بخار آب

ماده‌‌ی بالشتک‌‌ها به تنهایی (ورق‌‌های فلوروپلیمر) به عنوان عایق آب، هوا و بخار آب، عمل می‌‌کند.