Popularne produkty

By Bruce Lang
Klimat Kanady jest jednym z bardziej zróżnicowanych na naszej planecie. Waha się w zależności od położenia geograficznego, począwszy od długich, mroźnych zim i bezsłonecznych dni na dalekiej północy, poprzez cztery wyraźne pory roku wzdłuż granicy z USA, a skończywszy na łagodnych zimach w regionie B.C. Lower Mainland. Temperatury mogą wzrosnąć do ponad 40 C (104 F) w lecie i spaść poniżej -50 C (-58 F) w zimie. Ten zróżnicowany i ekstremalny klimat może mieć znaczące konsekwencje dla projektu budynku komercyjnego, zwłaszcza jeśli chodzi o wydajność energetyczną oraz dobre samopoczucie i wydajność użytkowników.

Obudowa budynku – dach, ściany i okna – jest interfejsem między budynkiem a jego otoczeniem oraz pierwszą linią obrony konstrukcji przed żywiołami. Projekt przegród zewnętrznych i wybór produktów mają znaczący wpływ na efektywność energetyczną i dobre samopoczucie użytkowników. Dobrze izolowane „pełne” ściany są zazwyczaj priorytetem dla projektanta podczas projektowania w zimnym klimacie, ale nie oferują one takich korzyści estetycznych i naturalnego światła dziennego, jak szkło. Co by się stało, gdyby szkło mogło zaoferować podobną izolację i efektywność energetyczną wymaganą od ścian?

Niżej o szkle wysokowydajnym
Najlepiej strzeżonym sekretem w kwestii poprawy efektywności energetycznej budynków komercyjnych jest wysokowydajne szkło okienne. W rzeczywistości procentowy udział szkła w przegrodach zewnętrznych budynku rośnie, ponieważ architekci starają się wykorzystać jego walory estetyczne i korzyści związane z dostępem światła dziennego. Znaczna część tego wzrostu została umożliwiona przez postęp w technologii powłok niskoemisyjnych (low-e) w ciągu ostatnich dwóch dekad.

Jednakże, w porównaniu do izolowanych ścian i sufitów, typowe okna są poważnym przegranym energetycznym. Izolacja jest mierzona w kategoriach oporu dla przepływu ciepła lub wartości R – im wyższa wartość R, tym lepsza wydajność izolacyjna. Ściany z izolacyjnością R-30 (tj. RSI-5.3) są uważane za normalne dla większości kanadyjskich budynków dzisiaj, podczas gdy izolacyjność okien zazwyczaj osiąga tylko R-4 (tj. RSI-0.7). Dlaczego zadowalać się oknami R-4 w domach i budynkach z izolacją ścian R-30? Ten podwójny standard oszczędzania energii istnieje, ponieważ łatwiej jest być ścianą niż oknem. Ściany muszą tylko dobrze izolować, podczas gdy okna muszą zrobić o wiele więcej.

Windows (specifically window glass) must:

• być przezroczyste i bezbarwne;
• przepuszczać naturalne światło dzienne;
• odbijać niechcianą energię słoneczną;
• zmniejszać promieniowanie ultrafioletowe (UV), które powoduje blaknięcie materiałów i wyposażenia wnętrz;
• redukować przenoszenie dźwięku; oraz
• izolować przed utratą ciepła – zwłaszcza w zimnych, zimowych miesiącach.

Dodatkowo, wiele okien musi się również otwierać, aby zapewnić wentylację i wyjście w nagłych wypadkach. Biorąc pod uwagę, że okna odpowiadają nawet za 30% strat ciepła w konwencjonalnych budynkach i domach, stanowią one nisko wiszący owoc, który może mieć dramatyczny – i natychmiastowy – wpływ na efektywność energetyczną.

Jednym z radykalnych rozwiązań może być zabicie deskami wielu istniejących okien. Może to przynieść pewne oszczędności energii, ale utrudni dopływ naturalnego światła do budynku. Coraz częściej uznawane korzyści z wprowadzenia światła dziennego obejmują:

• zmniejszone wykorzystanie sztucznego oświetlenia;
• podwyższone zdrowie i dobre samopoczucie osób przebywających w budynku;
• wzmocnione pasywne ogrzewanie słoneczne dzięki szybom skierowanym na południe w zimie; oraz
• poprawioną wartość odsprzedaży nieruchomości.

Najwyraźniej istnieje zachęta do poprawy parametrów okien. Zmniejszenie ich rozmiaru i liczby nie jest wykonalne, szczególnie w zimnym klimacie kanadyjskim, gdzie „gorączka kabinowa” może być rzeczywistością.

Opcje szkła o wysokich parametrach
Ponieważ szkło jest sercem okna, specjaliści powinni wiedzieć o opcjach o wysokich parametrach. Szkło jednoszybowe może chronić przed warunkami atmosferycznymi, ale w niewielkim stopniu izoluje przed utratą ciepła lub odbija ciepło słoneczne – jego wydajność wynosi około R-1 (tj. RSI-0,18). Przestrzeń powietrzna wewnątrz dwuszybowego szkła izolacyjnego (tj. dwie tafle szkła z powłoką niskoemisyjną oddzielone szczelną przestrzenią powietrzną), zwłaszcza gdy jest wypełniona gazem obojętnym, takim jak argon, poprawia izolację, a powłoka odbija ciepło słoneczne – maksymalna wydajność do około R-4.

Niestety, ponieważ technologia powlekania osiągnęła obecnie praktyczne granice z emisyjnością tak niską jak 0,003, ludzie nie mogą już polegać na lepszych powłokach niskoemisyjnych w celu poprawy wydajności szkła, jak to miało miejsce przez ostatnie dwie dekady. Aby przebić się przez barierę wydajności szkła, należy teraz przejść od powłok do „wnęk”, czyli przestrzeni powietrznych ograniczających ciepło wewnątrz szyby zespolonej. W przeciwieństwie do szkła dwuszybowego (które jest ograniczone do jednej wnęki), szkło wieloszybowe wykorzystuje wiele izolacyjnych przestrzeni powietrznych, aby osiągnąć nowy poziom efektywności energetycznej.

Szkło izolacyjne trzyszybowe
Szkło izolacyjne trzyszybowe składa się z trzech tafli szkła i dwóch powłok niskoemisyjnych oddzielonych dwiema przestrzeniami powietrznymi. Przy wypełnieniu gazem kryptonowym poprawia ono izolacyjność do R-10 (tj. RSI-1,8). Zła wiadomość jest taka, że szkło trzyszybowe jest o 50% cięższe niż szkło dwuszybowe, co wymaga mocniejszych ram okiennych i znacznie zwiększa obciążenie konstrukcyjne budynku. Jest ono również trudniejsze w obsłudze i montażu.

Szkło izolacyjne z zawieszoną folią
Szkło izolacyjne z zawieszoną folią składa się z powlekanej folii zawieszonej pomiędzy dwiema taflami szkła. Poprawia ono izolacyjność do R-20 (tj. RSI-3,5) – przy zastosowaniu gazu kryptonowego i trzech folii podwieszanych – przy tej samej wadze co szkło dwuszybowe. Wewnątrz urządzenia można zawiesić do trzech folii powlekanych, tworząc do czterech pustych przestrzeni izolacyjnych. Dodanie do wewnętrznych pustych przestrzeni gazu tłumiącego ciepło pozwala osiągnąć izolacyjność środka szkła do R-10 (z argonem) i R-20 (z kryptonem), jak pokazano na rysunku 1.

Szkło izolacyjne przewyższa
Szkło izolacyjne z podwieszonymi foliami wykorzystuje wiele folii, aby osiągnąć izolacyjność co najmniej R-8 (tj. RSI-1,4) i umiarkowane zyski ciepła słonecznego. Okna wyposażone w szkło izolacyjne z zawieszonymi foliami mogą być w rzeczywistości bardziej energooszczędne niż izolowane ściany, jeśli oprócz właściwości izolacyjnych szkła uwzględni się również pasywne zyski ciepła słonecznego w świetle dziennym. W odróżnieniu od ścian, szkło izolacyjne z folią podwieszaną może osiągnąć zysk energetyczny netto poprzez przyjęcie większej ilości ciepła słonecznego niż traconego przez przewodzenie. To właśnie w tym momencie system szklany jest w stanie przewyższyć otaczającą go ścianę.

Na przykład, jak stwierdzono powyżej, szkło izolacyjne z zawieszoną folią może osiągnąć wydajność do R-20. W tym momencie szkło zatrzymuje 95 procent potencjalnych strat ciepła (współczynnik U 0,05). Oznacza to, że różnica w stratach ciepła pomiędzy szkłem R-20 a otaczającą je ścianą R-30 jest mniejsza niż dwa procent. Biorąc pod uwagę, że w cyklu 24-godzinnym i 365-dniowym występują również zyski słoneczne, pasywne zyski systemu oszklenia mogą ostatecznie zrównoważyć jego straty ciepła. Oznacza to, że pomimo niższej wartości współczynnika R, szyba o współczynniku R-20 może w rzeczywistości przewyższać ścianę o współczynniku R-30.

Dodatkowe zalety szkła izolacyjnego z podwieszaną folią
Wielowarstwowe szkło izolacyjne z podwieszaną folią wykorzystuje zalety technologii opartej na folii i szkle, tworząc lekką szybę zespoloną. Szkło z powłoką niskoemisyjną jest stosowane w celu zminimalizowania zysków ciepła z promieniowania słonecznego, natomiast podwieszana folia powlekana jest stosowana w celu zmaksymalizowania wydajności izolacyjnej, zablokowania promieniowania UV, zmniejszenia hałasu i zwiększenia komfortu użytkowników w sposób bardziej efektywny niż samo szkło powlekane.

Jednakże dodatkowe korzyści można osiągnąć, gdy wyższe parametry szkła izolacyjnego z folią podwieszaną są traktowane jako część całościowego podejścia mającego na celu optymalizację ogólnych parametrów i kosztów budynku. Na przykład, budynek zaprojektowany ze szkłem o niskich parametrach będzie prawdopodobnie wymagał dodatkowych systemów, takich jak ogrzewanie obwodowe i większy system HVAC. Jednak „szczelny” projekt przegród zewnętrznych budynku może wyeliminować ogrzewanie obwodowe i zmniejszyć rozmiar systemu HVAC. Nie tylko obniża to cenę początkową budynku, ale także obniża roczne koszty operacyjne.

Szkło, które izoluje jak ściana
W erze ścian o współczynniku R-30, szkło było „słabym ogniwem” efektywności energetycznej w przegrodach zewnętrznych budynku. Nie jest to już jednak prawdą. Ważne jest, aby projektanci wiedzieli, że ograniczenia wydajności szkła dwuszybowego lub ograniczenia ciężaru szkła trzyszybowego nie muszą być już akceptowane.

Najlepsze rozwiązania wieloszybowe, które zawierają podwieszaną folię powlekaną, zmieniły zasady i mogą osiągnąć wydajność szkła do R-20 bez dodatkowego ciężaru konstrukcyjnego. Projektanci mają wspaniałą okazję do wykorzystania tych wielogniazdowych rozwiązań, aby nie tylko radykalnie zwiększyć oszczędności energii, ale również obniżyć koszty całkowite poprzez wykorzystanie wyższych parametrów szkła do wyeliminowania lub zmniejszenia innych systemów budowlanych. Innymi słowy, projektanci nie muszą już myśleć o ścianach izolacyjnych – mogą myśleć o oknach.

Bruce Lang jest wiceprezesem ds. marketingu i rozwoju biznesu w firmie Southwall Technologies, dostawcy wysokowydajnych folii i produktów szklanych. Jest również prezesem Southwall Insulating Glass, firmy produkującej energooszczędne szkło izolacyjne z folii podwieszanych. Lang uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii elektrycznej na Uniwersytecie Stanforda oraz tytuł magistra administracji biznesowej na Uniwersytecie Santa Clara w Kalifornii. Można się z nim skontaktować poprzez e-mail: [email protected].