Cómo funciona el vidrio Low-e

El vidrio es uno de los materiales de construcción más populares y versátiles que se utilizan hoy en día, debido en parte a su rendimiento solar y térmico en constante mejora. Una forma de lograr este rendimiento es mediante el uso de recubrimientos de baja emisividad de control pasivo y solar. Entonces, ¿qué es el vidrio de baja emisividad? En esta sección, le ofrecemos una descripción detallada de los recubrimientos.

Para entender los recubrimientos, es importante entender el espectro de energía solar o la energía del sol. La luz ultravioleta (UV), la luz visible y la luz infrarroja (IR) ocupan diferentes partes del espectro solar; las diferencias entre los tres están determinadas por sus longitudes de onda.

• La luz ultravioleta, que es lo que hace que los materiales interiores, como las telas y los revestimientos de paredes, se desvanezcan, tiene longitudes de onda de 310 a 380 nanómetros al informar sobre el rendimiento del vidrio.
• La luz visible ocupa la parte del espectro entre longitudes de onda de aproximadamente 380-780 nanómetros.
• La luz infrarroja (o energía térmica) se transmite como calor a un edificio, y comienza a longitudes de onda de 780 nanómetros. El infrarrojo solar se conoce comúnmente como energía infrarroja de onda corta, mientras que el calor que irradia de objetos cálidos tiene longitudes de onda más altas que el sol y se conoce como infrarrojo de onda larga.

Los recubrimientos de baja emisividad se han desarrollado para minimizar la cantidad de luz ultravioleta e infrarroja que puede pasar a través del vidrio sin comprometer la cantidad de luz visible que se transmite.

Cuando el calor o la energía de la luz es absorbida por el vidrio, se aleja moviendo el aire o se vuelve a irradiar por la superficie del vidrio. La capacidad de un material para irradiar energía se conoce como emisividad. En general, los materiales altamente reflectantes tienen una baja emisividad y los materiales de colores oscuros opacos tienen una alta emisividad. Todos los materiales, incluidas las ventanas, irradian calor en forma de energía infrarroja de onda larga en función de la emisividad y la temperatura de sus superficies. La energía radiante es una de las formas importantes en que se produce la transferencia de calor con las ventanas. La reducción de la emisividad de una o más de las superficies de vidrio de la ventana mejora las propiedades aislantes de la ventana. Por ejemplo, el vidrio sin recubrimiento tiene una emisividad de .84, mientras que el vidrio de control solar Solarban® 70XL de Vitro Architectural Glass (anteriormente PPG glass) tiene una emisividad de .02.

Aquí es donde entran en juego los recubrimientos de baja emisividad (o vidrio de baja emisividad). El vidrio de baja emisividad tiene un recubrimiento transparente microscópicamente delgado-es mucho más delgado que un cabello humano—que refleja la energía infrarroja de onda larga (o calor). Algunas e bajas también reflejan cantidades significativas de energía infrarroja solar de onda corta. Cuando la energía térmica interior intenta escapar al exterior más frío durante el invierno, el revestimiento de baja emisividad refleja el calor hacia el interior, reduciendo la pérdida de calor radiante a través del vidrio. Lo contrario sucede durante el verano. Para usar una analogía simple, el vidrio de baja emisividad funciona de la misma manera que un termo. Un termo tiene un lado positivo, que refleja la temperatura de la bebida que contiene. La temperatura se mantiene debido a la reflexión constante que se produce, así como a los beneficios aislantes que proporciona el espacio de aire entre las capas internas y externas del termo, similar a una unidad de vidrio aislante. Dado que el vidrio de baja emisividad se compone de capas extremadamente delgadas de plata u otros materiales de baja emisividad, se aplica la misma teoría. El revestimiento plateado de baja emisividad refleja las temperaturas interiores de vuelta al interior, manteniendo la habitación caliente o fría.

Tipos de recubrimientos Low-e & Procesos de fabricación

En realidad, hay dos tipos diferentes de recubrimientos low-e: recubrimientos pasivos de baja emisividad y recubrimientos de baja emisividad de control solar. Los recubrimientos pasivos de baja emisividad están diseñados para maximizar la ganancia de calor solar en una casa o edificio para crear el efecto de la calefacción “pasiva” y reducir la dependencia de la calefacción artificial. Los recubrimientos de baja emisividad de control solar están diseñados para limitar la cantidad de calor solar que pasa a una casa o edificio con el fin de mantener los edificios más frescos y reducir el consumo de energía relacionado con el aire acondicionado.

Ambos tipos de vidrio de baja emisividad, control pasivo y solar, se producen mediante dos métodos de producción primarios: pirolítico, o “capa dura”, y Deposición al vacío por pulverización catódica de magnetrón (MSVD), o”capa blanda”. En el proceso pirolítico, que se hizo común a principios de la década de 1970, el recubrimiento se aplica a la cinta de vidrio mientras se produce en la línea de flotador. El recubrimiento luego se “fusiona” con la superficie de vidrio caliente, creando una unión fuerte que es muy duradera para el procesamiento de vidrio durante la fabricación. Finalmente, el vidrio se corta en láminas de varios tamaños para su envío a los fabricantes. En el proceso MSVD, introducido en la década de 1980 y continuamente refinado en las últimas décadas, el revestimiento se aplica fuera de línea al vidrio precortado en cámaras de vacío a temperatura ambiente.

Debido a la evolución histórica de estas tecnologías de recubrimiento, los recubrimientos pasivos de baja emisividad a veces se asocian con el proceso pirolítico y los recubrimientos de baja emisividad de control solar con MSVD, sin embargo, esto ya no es del todo preciso. Además, el rendimiento varía ampliamente de un producto a otro y de un fabricante a otro (consulte la tabla a continuación), pero las tablas de datos de rendimiento están fácilmente disponibles y se pueden usar varias herramientas en línea para comparar todos los recubrimientos de baja emisividad en el mercado.

Ubicación del recubrimiento

En un panel doble IG estándar, hay cuatro superficies potenciales a las que se pueden aplicar recubrimientos: la primera superficie (#1) se enfrenta al aire libre, la segunda (#2) y la tercera (#3) se enfrentan dentro de la unidad de vidrio aislante y están separadas por un espaciador periférico que crea un espacio de aire aislante, mientras que la cuarta superficie (#4) se enfrenta directamente al interior. Los recubrimientos pasivos de baja emisividad funcionan mejor en la tercera o cuarta superficie (más alejada del sol), mientras que los recubrimientos de baja emisividad de control solar funcionan mejor en la lite más cercana al sol, típicamente la segunda superficie.

Medidas de rendimiento de recubrimientos de baja emisividad

Los recubrimientos de baja emisividad se aplican a las diversas superficies de las unidades de vidrio aislante. Ya sea que un revestimiento de baja emisividad se considere control pasivo o solar, ofrecen mejoras en los valores de rendimiento. Los siguientes se utilizan para medir la eficacia del vidrio con recubrimientos de baja emisividad:

• El valor U es la calificación dada a una ventana en función de la cantidad de pérdida de calor que permite.
• La transmitancia de luz visible es una medida de cuánta luz pasa a través de una ventana.
• El coeficiente de ganancia de calor solar es la fracción de radiación solar incidente admitida a través de una ventana, transmitida directamente y absorbida & re-irradiada hacia adentro. Cuanto más bajo sea el coeficiente de ganancia de calor solar de una ventana, menos calor solar transmite.
• Luz a Ganancia Solar es la relación entre el Coeficiente de Ganancia de Calor Solar (SHGC) de la ventana y su calificación de transmitancia de luz visible (VLT).

Así es como los recubrimientos se miden al minimizar la cantidad de luz ultravioleta e infrarroja (energía) que puede pasar a través del vidrio sin comprometer la cantidad de luz visible que se transmite.

Cuando se piensa en diseños de ventanas: el tamaño, el tinte y otras cualidades estéticas vienen a la mente. Sin embargo, los recubrimientos de baja emisividad desempeñan un papel igualmente importante y afectan significativamente el rendimiento general de una ventana y los costos totales de calefacción, iluminación y refrigeración de un edificio.

Para obtener información técnica completa sobre el diseño con vidrio de baja emisividad, lea el Documento técnico de Vitro Architectural Glass TD-131. Para cualquier otra pregunta sobre el vidrio, comuníquese con Vitro Glass o llame al 1-855-VTRO-GLS (1-855-887-6457).

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