Puertas y Ventanas

Construyendo una ventana más inteligente y eficiente

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Los propietarios adoran las ventanas: la luz que traen, las vistas que enmarcan, la sensación que dan a los hogares. 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 por desarrollar la tecnología que permitirá a los propietarios colocar ventanas donde quieran sin temor a que se disparen los costos de energía.

Recubrimientos Low-e
Las ventanas han seguido mejorando a lo largo de los años, primero con unidades de vidrio aislante que proporcionaron una zona de amortiguación de aire 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 la llegada de recubrimientos de baja emisividad o baja emisividad. Estos revestimientos metálicos de microthin reflejan el calor y lo envían de regreso de donde vino. Los recubrimientos de baja emisividad mejoran significativamente la calidad térmica de las unidades de vidrio aislante, lo que ayuda a los hogares a mantenerse más cálidos en invierno y más frescos en verano. Agregar argón o relleno de gas criptón entre estos paneles recubiertos se suma a las propiedades aislantes de la unidad de ventana.

En el extremo superior de la tecnología de ventana disponible están los recubrimientos espectralmente selectivos. Los recubrimientos se aplican a los paneles de vidrio para reducir la ganancia de calor al bloquear la entrada de rayos seleccionados al hogar. Esta mejora del vidrio con recubrimiento de baja emisividad ayuda a reducir aún más la pérdida de calor desde el interior y la ganancia de calor desde el exterior. También sirve para proteger los muebles y telas del blanqueador solar. Con vidrio revestido espectralmente lleno de gas en una unidad de vidrio aislante bien construida, el valor R de una ventana puede aproximarse al de una pared bien aislada. Aún así, a menos que se dibujen las cortinas o toldos, los rayos solares desafían todas las ventanas y provocan un aumento de calor solar que puede comprometer cualquier presupuesto de energía.

Nueva tecnología de ventanas
Las compañías ahora están investigando tecnologías que permitirán que la máxima luz visible ingrese al hogar mientras bloquean los rayos que causan la acumulación de calor dentro del hogar. Ingrese a las ventanas intercambiables que responden con solo pulsar el interruptor para oscurecer, aclarar o bloquear casi por completo la entrada del sol en el espacio habitable. La tecnología ya existe para llevar vidrio de privacidad conmutable (SPG) a los hogares, pero estas ventanas no bloquean la ganancia de calor o la penetración de la luz ultravioleta (UV). El 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 el exterior. 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 polarizada conmutable que responda a la ganancia de luz y calor mediante la absorción de rayos mientras permite que penetre la luz. El único problema es que dicha tecnología debe superar una serie de obstáculos antes de llegar al mercado. Muchas compañías están compitiendo para desarrollar una solución de ventana electrocrómica o química que pueda oscurecer y aligerar ventanas con solo presionar un interruptor o mediante un sensor automático.

Construyendo una mejor ventana
Los principales obstáculos son tres: durabilidad, estabilidad térmica y fiabilidad con respecto a la conmutación. Gentex Corporation, una compañía de Zeeland, Michigan, conocida por sus espejos electrocrómicos para automóviles que se oscurecen y aligeran automáticamente para eliminar el deslumbramiento, se somete a sus propias pruebas de ventanas electrocrómicas.

"Hemos hecho aumentos en la durabilidad, bastante significativos", 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 duro", dice Guar sobre las tensiones que debe soportar una ventana diseñada para absorber el calor. "Si piensa que su panel de vidrio absorbe grandes cantidades de luz y calor, se calentará mucho, tal vez incluso rompa el vidrio", dice.

Agregue a eso la susceptibilidad a la penetración de agua, que es un problema para todas las unidades de vidrio aislado (IGU) y la penetración de oxígeno, y hay mucho que superar. Marvin luchó para asegurarse de que la película se adhiriera al vidrio y que el sello permaneciera intacto. Cualquier producto futuro deberá abordar los mismos problemas.

Sage Electrochromics, Faribault, Minn., Fabricantes de SageGlass, ha desarrollado una tecnología de ventana electrocrómica que ha superado los cuatro niveles de pruebas del Departamento de Energía. Los recubrimientos electrocrómicos son muy parecidos a los recubrimientos de baja emisividad, ya que están compuestos por una serie de capas inorgánicas aplicadas al vidrio. Una capa de almacenamiento contiene litio para impulsar la transición, mientras que la capa electrocrómica cambia de transparente a tintada a oscura. La reacción completa se activa mediante una señal electrónica recibida de un interruptor. Sage ahora busca asociarse con fabricantes de vidrio y ventanas para crear un producto que estará disponible para los consumidores para uso doméstico.

Hacer que la eficiencia de las ventanas sea asequible
"Creo que su tecnología es muy buena", admite Guar. Aún así, como él lo ve, la clave será producir una ventana que sea asequible, confiable y duradera. Las implicaciones de fabricación son enormes, dice. "Manejar grandes láminas 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 correcta pondría el vidrio a disposición de 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 da un gran impulso a su producto.

Por supuesto, hay tecnologías disponibles que utilizan soluciones químicas avanzadas para abordar la eficiencia energética. Heat Mirror, de Southwall Technologies en Palo Alto, California, es un excelente producto desarrollado para aislar el vidrio de la pérdida de calor y la ganancia de calor. Las ventanas Heat Mirror tienen una barrera reflectante aislante que se suspende entre los paneles de vidrio. Es espectralmente selectivo y permite la entrada de luz visible mientras bloquea los rayos infrarrojos cercanos que causan la acumulación de calor. Funciona como una tercera capa de aislamiento y aumenta considerablemente el valor R de las paredes con ventanas. Pero, aunque el valor R con las ventanas Heat Mirror es excepcional, el costo de las ventanas aislantes de este calibre es muy alto. Y no son conmutables.

La clave para ganar la carrera de la ventana de alta eficiencia, según la mayoría de los expertos, es el desarrollo de una tecnología asequible que se pueda producir en masa y que dure toda la vida útil de una garantía de ventana estándar.

Para los consumidores, la tecnología electrocrómica puede revolucionar la ubicación de las ventanas y el diseño del hogar, permitiendo a los diseñadores colocar ventanas en fachadas orientadas al oeste sin soportar la increíble carga que un sol poniente del oeste pone 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 puede programarse para oscurecerse o aligerarse automáticamente para que los climas interiores puedan controlarse de manera efectiva incluso cuando el propietario está ausente.