Construir una ventana más inteligente y más eficiente

Foto: Cascadiawindows.comunicarse

A los propietarios les encantan las ventanas: la luz que traen, las vistas que enmarcan, la sensación que dan a las casas. Los expertos en energía odian las ventanas: el calor que traen, el calor que drenan, el consumo de energía adicional que causan. La carrera está en marcha para desarrollar la tecnología que permitirá a los propietarios colocar ventanas donde quieran sin temor a disparar costos de energía.

Recubrimientos bajos en E
Las ventanas han seguido mejorando a lo largo de los años, primero con unidades de vidrio aisladas que proporcionaron una zona de aire de amortiguación entre dos paneles de vidrio para reducir la pérdida de calor incurrida por las unidades de un solo panel durante el clima frío. Las mejoras continuaron con el advenimiento de recubrimientos de emisividad bajo o baja. Estos recubrimientos metálicos de microtina reflejan el calor, enviándolo hacia atrás de donde vino. Los recubrimientos bajos en E mejoran significativamente la calidad térmica de las unidades de vidrio aisladas, ayudando a las casas a mantenerse más calentadas en el invierno y más fresco en verano. Agregar argón o relleno de gas Krypton entre estos paneles recubiertos se suma a las propiedades aisladas de la unidad de la ventana.

En el extremo superior de la tecnología de ventana disponible es espectralmente recubrimientos selectivos. Los recubrimientos se aplican a los paneles de vidrio para reducir la ganancia de calor al bloquear los rayos seleccionados para ingresar a la casa. Esta mejora de los vidrio recubierto de baja E ayuda a reducir aún más la pérdida de calor desde el interior y la ganancia de calor desde el exterior. También sirve para proteger muebles y telas dentro del blanqueo del sol. Con un vidrio recubierto de gas con gas y un unidad de vidrio aislada bien construida, el valor R de una ventana puede acercarse al de una pared bien aislada. Aún así, antes de dibujar los tonos o toldos, superar al sol desafía todas las ventanas y causa ganancia de calor solar que puede comprometer cualquier presupuesto de energía.

Nueva tecnología de ventanas
Las empresas ahora están investigando tecnologías que permitirán que la máxima luz visible ingrese a la casa mientras bloquea los rayos que causan acumulación de calor dentro del hogar. Ingrese ventanas conmutables que respondan con un movimiento del interruptor para oscurecer, aligerar o bloquear casi completamente el sol para entrar en el espacio vital. La tecnología ya existe para llevar el vidrio de privacidad conmutable (SPG) a las casas, pero estas ventanas no bloquean la ganancia de calor o la penetración de luz ultravioleta (UV). SPG cambia de claro a blanco lechoso cuando se cambia, lo que permite que la luz ingrese al espacio interior mientras la vista está bloqueada desde afuera. Marvin Windows trajo esta tecnología al mercado residencial, pero se vio obligado a abandonarla debido a problemas de calidad.

El premio será descubrir una ventana teñida conmutable que responda a la luz y la ganancia de calor al absorber los rayos mientras permite que la luz penetre. El único problema es que cualquier tecnología de este tipo debe eliminar una serie de obstáculos antes de llegar al mercado. Muchas empresas compiten para desarrollar una solución de ventana electrocrómica o química que pueda oscurecer y aligerar las ventanas en el movimiento de un interruptor o por sensor automático.

Construyendo una mejor ventana
Los bloqueos clave son triple: durabilidad, estabilidad térmica y confiabilidad con respecto al cambio. Gentex Corporation, A Zeeland, Mich., La compañía, conocida por sus espejos de automóvil electrocrómicos que se oscurecen e iluminan automáticamente para eliminar el resplandor, está experimentando sus propias pruebas para ventanas electrocrómicas.

"Hemos aumentado en la durabilidad, bastante significativas", dice Tom Guar, vicepresidente de investigación química de Gentex. Aún así, el objetivo debe ser producir una ventana que pueda resistir durante 20 años. "Cuando lo piensas, es un ambiente bastante difícil", dice Guar sobre el estrés que una ventana diseñada para absorber el calor debe soportar. "Si piensas en tu panel de vidrio que absorbe grandes cantidades de luz y calor, se calentará mucho, tal vez incluso agrieta el vidrio", dice.

Agregue a esa susceptibilidad a la penetración de agua, que es un problema para todas las unidades de vidrio aisladas (IGU) y la penetración de oxígeno, y hay mucho que superar. Marvin tuvo problemas para asegurarse de que la película se adhiriera al vidrio y el sello permaneció sin molestias. Cualquier producto futuro deberá abordar los mismos problemas.

Sage Electrochromics, The Faribault, Minn., Makers of Saglass, ha desarrollado una tecnología de ventana electrocrómica que ha pasado los cuatro niveles de pruebas por parte del Departamento de Energía. Los recubrimientos electrocrómicos son muy parecidos a los recubrimientos bajos en E, ya que están compuestos por una serie de capas inorgánicas aplicadas al vidrio. Una capa de almacenamiento contiene litio para alimentar la transición, mientras que la capa electrocrómica cambia de transparente, a teñida a oscuro. Toda la reacción se ajusta por una señal electrónica recibida de un interruptor. Sage ahora busca asociarse con los fabricantes de vidrio y ventanas para crear un producto que estará disponible para los consumidores para uso en el hogar.

Hacer que la eficiencia de la ventana sea asequible
"Creo que su tecnología es muy buena", admite guar. Aún así, como lo ve, la clave será producir una ventana que sea asequible, confiable y duradera. Las implicaciones de fabricación son enormes, dice. "El manejo de grandes hojas de vidrio no es trivial", dice Guar. Cubrir ese vidrio con una película química es aún más difícil. "No es algo fácil de lograr", dice Guar. Aún así, la asociación adecuada pondría el vidrio disponible para las compañías de ventanas que sienten que podrían proporcionar un sello confiable para esta tecnología. El hecho de que Sage se asocie con Honeywell para proporcionar la capacidad de conmutación le da un gran impulso a su producto.

De acuerdo, hay tecnologías disponibles que utilizan soluciones químicas avanzadas para abordar la eficiencia energética. Mirador de calor, de Southwall Technologies en Palo Alto, California., es un excelente producto que se desarrolló para aislar el vidrio de la pérdida de calor y la ganancia de calor. Las ventanas del espejo de calor tienen una barrera reflectante aislada que se suspende entre los paneles de vidrio. Es espectralmente selectivo y permite que la luz visible ingrese mientras bloquea los rayos infrarrojos que causan acumulación de calor. Funciona como una tercera capa de aislamiento y aumenta en gran medida el valor R de las paredes con ventanas. Pero, si bien el valor R con ventanas de espejo de calor es excepcional, el costo para aislar ventanas de este calibre es muy alto. Y no son conmutables.

La clave para ganar la carrera de ventana de alta eficiencia, la mayoría de los expertos están de acuerdo, es el desarrollo de una tecnología asequible que puede producirse en masa y durar la vida útil de una garantía de ventana estándar.

Para los consumidores, la tecnología electrocrómica puede revolucionar la colocación de ventanas y el diseño del hogar, permitiendo a los diseñadores colocar ventanas en fachadas orientadas al oeste sin mantener la increíble carga que una paliza de Sun Western se encuentra en el sistema de aire acondicionado. También puede significar diseñar para el glorioso sol de la mañana que tantas casas evitan actualmente. Mejor aún, dado que esta tecnología está controlada por el dispositivo, incluso se puede programar para oscurecerse o aligerarse automáticamente para que los climas interiores puedan controlarse efectivamente incluso cuando el propietario está ausente.