Ventana estándar de cuádruple acristalamiento - que se puede abrirEl acristalamiento cuádruple, Q-Air, en el edificio Deg 8 en Oslo, Noruega (2020). La renovación aporta un valor U g de 0,29 W/(m 2 K) [valor R 20
El acristalamiento cuádruple ( acristalamiento aislante de cuatro paneles ) es un tipo de acristalamiento aislante que comprende cuatro paneles de vidrio, comúnmente equipados con un revestimiento de baja emisividad y gases aislantes en las cavidades entre los paneles de vidrio. El acristalamiento cuádruple es un subconjunto de sistemas de acristalamiento de múltiples paneles (multicapa). Se encuentran disponibles comercialmente acristalamientos multipanel con hasta seis paneles. [1]
El acristalamiento de paneles múltiples mejora el confort térmico (al reducir las corrientes de convección descendentes adyacentes al cristal de la ventana) y puede reducir las emisiones de gases de efecto invernadero al minimizar la demanda de calefacción y refrigeración. Es posible que se requiera un acristalamiento cuádruple para lograr los niveles deseados de eficiencia energética en las regiones árticas , [2] o para permitir proporciones de acristalamiento más altas en los muros cortina sin aumentar la pérdida de calor en invierno. El acristalamiento cuádruple permite diseñar elementos de acristalamiento de edificios sin protección solar exterior modulada, dado que la baja transmitancia térmica de tener cuatro o más capas de acristalamiento permite que la ganancia solar sea gestionada adecuadamente directamente por el propio acristalamiento de la ventana. [3] En los países nórdicos, algunos edificios existentes con triple acristalamiento se están actualizando a acristalamientos de cuatro o más capas. [4]
Características
Dependencia estacional medida y calculada a cielo despejado de la transmitancia directa de energía solar en acristalamientos multipanel. [1]Análisis de corriente descendente en frío en acristalamientos multipaneles. [1]
Con acristalamiento cuádruple, el valor U del centro del panel (U g ) de 0,33 W/(m 2 K) [valor R 17] se puede alcanzar fácilmente. [5] Con acristalamientos de seis paneles, se informó un valor de U g tan bajo como 0,24 W/(m 2 K) [valor R 24]. [1] Esto trae varias ventajas, tales como:
Edificios energéticamente eficientes sin protección solar modulada
El valor deseado de transmitancia térmica general de la ventana inferior a aproximadamente 0,4 W/(m 2 K) es posible sin tener que depender de sombreado externo modulado. Un estudio de Svendsen et al. demostraron que con valores U de ventana tan bajos, los acristalamientos con ganancia solar moderada funcionan de manera comparable a los acristalamientos con valores U comparables con sombreado externo variable y alta ganancia solar. [3] Esto se debe a que con valores U generales mejorados, la demanda de calefacción de un edificio disminuye, hasta el punto de que la ganancia de calor solar durante el invierno por sí sola puede ser suficiente para calentar el edificio.
Dependencia estacional pronunciada de la ganancia solar.
Debido a las reflexiones de Fresnel que dependen del ángulo de incidencia, las características ópticas de los acristalamientos multilaminares también varían notablemente según las estaciones. Como la elevación promedio del sol varía a lo largo del año, la ganancia solar efectiva tiende a ser significativamente menor en el verano. [1] El efecto también es visible hasta cierto punto a simple vista.
Comodidad para los ocupantes
En comparación con las ventanas tradicionales de doble o triple panel con disposiciones de protección mecánica o estructural, el acristalamiento de múltiples paneles permite una visualización más fácil entre ambientes interiores y exteriores. Un valor U bajo mantiene la temperatura interior del vidrio a un nivel más uniforme durante todo el año. Durante el invierno, las corrientes de convección descendentes (corrientes descendentes) son muy pequeñas, lo que permite que las personas sentadas cerca de una ventana de paneles múltiples se sientan tan cómodas junto a la ventana como se sentirían si estuvieran sentadas junto a una pared sólida. [1] Sin embargo, es posible que aún se desee la oclusión o el sombreado por motivos de privacidad.
En 1995, se predijo que con un valor U de acristalamiento de 0,3 W/(m 2 K) se podría lograr un edificio con calefacción cero. [6] También se ha demostrado [3] que la demanda de calefacción podría reducirse hasta casi cero en edificios acristalados con valores U del sistema tan bajos como 0,3 W/(m 2 K). En teoría, en verano, la demanda de refrigeración restante podría satisfacerse únicamente con la generación fotovoltaica, y la mayor necesidad de refrigeración casi coincide con la mayor incidencia de luz solar en los paneles solares. [1] Sin embargo, en la práctica, podrían producirse desfases temporales entre la demanda de refrigeración y la producción de los paneles solares debido a factores como la humedad ambiental y la necesidad de deshumidificación, así como a la inercia térmica del edificio y su contenido.
Ingeniería
Perfil de temperatura inducido por el calentamiento por radiación solar máxima del acristalamiento de paneles triples y cuádruples que comprenden revestimientos de baja emisividad y relleno de gas argón. [1]
El acristalamiento multipanel suele diseñarse con paneles de vidrio intermedios más delgados para ahorrar peso. [7] Para evitar que los paneles intermedios se agrieten por tensión térmica , a veces es necesario utilizar vidrio termoendurecido. [7] [5] Con más de tres paneles de vidrio, se debe tener especial cuidado con las temperaturas del espaciador y del sellador [8], ya que los paneles de vidrio intermedios en contacto con estos elementos de acristalamiento pueden exceder fácilmente los límites de temperatura de diseño de los respectivos materiales debido a la radiación solar. ( irradiancia ) calentamiento.
Vista en función del ángulo a través del acristalamiento cuádruple desde el interior del edificio Deg 8 en Oslo.
El calentamiento por irradiación solar de paneles de vidrio intermedios aumenta sustancialmente con un mayor número de paneles de vidrio. [1] [9] El acristalamiento de paneles múltiples debe diseñarse cuidadosamente para tener en cuenta la expansión de los gases aislantes que se colocan entre las capas de vidrio, porque dicha expansión gaseosa se convierte en una consideración cada vez más importante a medida que aumenta el número de paneles de vidrio. Se pueden incorporar respiraderos especiales, así como pequeños respiraderos que se comunican entre los espacios de las capas, para gestionar este efecto de abultamiento del vidrio. [10] [1] El análisis de elementos finitos se utiliza a menudo para calcular la resistencia de las láminas de vidrio apropiadas. Calcular el equilibrio estático con paneles de vidrio delgados utilizados en acristalamientos de múltiples paneles puede implicar una mecánica de placas no lineal. [11]
Actuación
Las ventanas de doble panel han sido el estándar de la industria durante décadas. Representan una gran mejora con respecto a las ventanas de un solo panel, pero el potencial de lograr un ahorro de energía aún mayor con ventanas con mayor aislamiento ha sido difícil de alcanzar. Sin embargo, las recientes reducciones de precios en el vidrio fino utilizado tanto en los teléfonos inteligentes como en los televisores de pantalla plana, así como en el gas kriptón utilizado en las luces halógenas, han hecho posible construir ventanas de cuatro paneles más ligeras y de alta eficiencia a un costo menor. . Investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables evaluaron dos configuraciones de ventanas de cuatro paneles de Alpen High Performance (un fabricante estadounidense) en un edificio de oficinas en el Centro Federal de Denver. Ambas configuraciones tienen el mismo grosor y un peso comparable al de una ventana comercial estándar de doble panel: un modelo utiliza dos capas de película suspendidas entre dos paneles de vidrio estándar, el otro reemplaza la película con dos paneles de vidrio ultrafino. Los investigadores descubrieron que, en promedio, las ventanas de cuatro paneles ahorraban un 24 % de energía de calefacción y refrigeración en comparación con una ventana de doble panel de alto rendimiento. Para construcciones nuevas y reemplazos de ventanas, las ventanas de cuatro paneles tienen un retorno de inversión de entre uno y seis años, dependiendo de la zona climática y las tarifas de servicios públicos. [12]
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