Hemos en muchas ocasiones hablado sobre el vidrio para las ventanas y sus propiedades. En esta ocasión vamos a resaltar la información que ofrece Asefave sobre los acristalamientos en su Manual de Protección Solar. De esta forma, pensamos que enriquecemos nuestro blog al mostrar la información de carácter técnico procedente de la Asociación de Fabricantes de Fachadas y Ventanas.
Unidad de vidrio aislante
Consiste en, como mínimo, dos hojas de vidrio separadas por una cámara herméticamente cerrada de entre 6 y 16 mm de espesor. Dado que el vidrio es bastante buen conductor del calor, el aislamiento térmico del doble o triple acristalamiento proviene principalmente del aislamiento de la cámara. Como valor orientativo, la transmitancia de la unidad de vidrio aislante (2,7 W/W/m2K. es la mitad aproximadamente de la transmitancia del vidrio monolítico. Si la cámara va rellena con argón, la transmitancia puede reducirse aún en 0,2-0,3 W/m2K.
Tabla 6: Valores de U para diferentes composiciones de acristalamientos
Vidrios bajo emisivos o de Aislamiento Térmico Reforzado (ATR)
Una de las innovaciones más importantes ha sido el desarrollo de los vidrios bajo emisivos. El recubrimiento de baja emisividad consiste en una fina capa de metales, óxidos metálicos y otros componentes aplicados mediante líneas magnetrónicas a alto vacío. Este recubrimiento tiene un efecto tanto sobre las propiedades térmicas como ópticas del acristalamiento.
Mientras que en un vidrio sin tratamiento la emisividad es del 0,89, un vidrio bajo emisivo puede alcanzar valores de emisividad de 0,01. Los vidrios de capa pueden situarse como vidrio interior o exterior, con las capas en las posiciones 2 y 3. Normalmente en posición 2 favorece un mejor control solar. Cada fabricante define la posición en la que deben colocarse la capa y las prestaciones que proporciona.
El recubrimiento bajo emisivo reduce la energía de radiación que se transmite desde la hoja interior a la exterior en un factor de 1 a 20. Dado que la energía por radiación es la forma principal de transmisión de calor en una unidad de vidrio aislante, su transmitancia se puede reducir de 2,7 a 1,3 W/m2K. Si, además, se introduce argón en vez de aire en la cámara entre las hojas de vidrio, la transmitancia se puede reducir a 1,0 W/m2K.
El recubrimiento de baja emisividad también puede tener un efecto sobre las propiedades ópticas del acristalamiento. Para las longitudes de onda correspondientes al espectro visible no hay prácticamente efecto, pero en la radiación infrarroja sí que hay una reducción en la transmitancia luminosa frente al vidrio sin recubrimiento. Se incrementa la reflexión en el espectro infrarrojo, reduciendo el factor solar en comparación con un vidrio sin capa.
Vidrios de control solar
El control solar puede realizarse a través del acristalamiento de diferentes maneras. Desde los vidrios de color a los acristalamientos altamente selectivos pasando por diferentes tipos de vidrios de capa de control solar.
No existe una definición de “vidrio de control solar” que permita agrupar y clasificar a los mismos. Puede hablarse de vidrios de control solar cuando el factor solar del vidrio g se ve modificado a la baja partiendo de lo que es un vidrio incoloro monolítico (g = 0,85) o un doble acristalamiento incoloro sin ningún tratamiento de capa (g=0,75).
Así se puede hablar de control solar moderado (g entre 0,75 y 0,50), control solar medio (g entre 0,50 y 0,40) o control solar reforzado (g entre 0,40 y 0,10), teniendo en cuenta también el mercado hacia el que van destinados y la tipología de huecos que en el mismo se presenta.
El control solar de los vidrios y en definitiva el del hueco hay que entenderlo siempre en relación a la luz que deja pasar y la visibilidad que permite. Protegerse del sol renunciando a la luz o a la visibilidad a través del hueco es relativamente sencillo con una persiana.
Algunos de los vidrios de control solar pueden utilizarse como vidrio monolítico para aplicaciones singulares tales como cerramientos de terrazas, verandas, en las que no se requiere una reducción de la transmitancia. Son también empleados en doble acristalamiento, favoreciendo el aislamiento térmico frente a la diferencia de temperaturas, tanto en invierno como en verano, y en muchas ocasiones en combinación con vidrios de baja emisividad o Aislamiento Térmico Reforzado.
Los acristalamientos de control solar han evolucionado mucho en los últimos años. Una clasificación de los mismos según sus prestaciones y su aparición en la edificación puede ser la siguiente:
- Acristalamientos de color en masa.
- Acristalamientos reflectantes.
- Acristalamientos neutros.
- Acristalamientos de alta selectividad.
ACRISTALAMIENTOS DE CONTROL SOLAR CON VIDRIOS DE COLOR EN MASA
Los vidrios de color en masa se obtienen por la inclusión de diferentes óxidos en la masa del vidrio fundido, modificando así sus prestaciones de absorción de energía y modificando su color. Como cualquier otro cuerpo de color, cuanto más oscuro es, mayor energía absorbe y más se calienta.
La energía de la radiación solar que incide sobre el vidrio y que éste absorbe es energía que no penetra en el interior del recinto, con lo que se cuenta ya con un primer escalón de control solar. El control solar ofrecido es función del color del vidrio empleado y del tono más o menos oscuro del mismo. Estos vidrios por tanto trabajan mediante absorción.
Si la solución contemplada queda en la utilización de estos vidrios, se puede encontrar un efecto secundario que disminuye su eficacia. El vidrio una vez se calienta por absorción del infrarrojo próximo, reemite la energía hacia el interior recalentando el recinto en forma de radiación infrarroja lejana y produciendo un efecto invernadero. La cantidad reemitida siempre es inferior a la cantidad que hubiese pasado directamente, ya que una parte se reemite hacia el exterior. Este funcionamiento puede generar inconfort para usuarios situados en las proximidades del vidrio.
Además de estos efectos el color en masa de estos acristalamientos genera una distorsión cromática de los objetos vistos a través del mismo.
Para evitar este efecto secundario, se instala el vidrio de color como vidrio exterior de un doble acristalamiento. Con ello se consigue que el calor reemitido esté amortiguado por la cámara de aire, que aumenta su temperatura, por lo que se reemite mayor cantidad hacia el exterior y por otra parte la parte reemitida por radiación en el infrarrojo lejano hacia el interior se ve frenada por el vidrio interior ya que el vidrio es opaco a este tipo de radiación.
La cantidad de luz que deja pasar el acristalamiento se ve modificada en función de lo oscuro que sea el vidrio empleado.
ACRISTALAMIENTOS DE CONTROL SOLAR CON VIDRIOS DE CAPA REFLECTANTE
Se trata de vidrios sobre los que se ha depositado una finísima capa, del orden de 100 nm, de diversos materiales, óxido y metales fundamentalmente, que modifican el comportamiento espectrofotométrico del vidrio tanto en el espectro visible como en el infrarrojo.
En el espectro visible reflejan parte de las longitudes de onda ofreciendo un aspecto espejado más o menos intenso en función de su reflexión luminosa exterior (RLE %), que incluso puede hacer que se modifique el color observado por reflexión cuando las longitudes de onda reflejadas corresponden a un color determinado. La cantidad de luz reflejada disminuye la cantidad de luz que entra por transmisión, pero no deja de perderse la visibilidad a través del acristalamiento. Existen vidrios de control solar reflectantes que prácticamente no tienen aspecto espejo, hasta vidrios que son altamente espejados produciendo una reflexión prácticamente total de las imágenes.
En el espectro infrarrojo se produce una reflexión energética RE (%) en distinto grado para cada producto con lo que se impide que esta energía penetre en el recinto. Con este tipo de vidrios reflectantes puede obtenerse un gran control solar, es decir factores solares muy reducidos, o bien un control solar moderado. La gama de posibilidades es muy amplia (0.10 < g < 0.60). Normalmente los acristalamientos de menores factores solares están dirigidos al sector terciario, debido a las grandes superficies acristaladas que poseen este tipo de edificios, mientras que los menos reflectantes pueden utilizarse en todo tipo de edificios residenciales o terciarios.
De forma resumida puede decirse que el vidrio reflectante efectúa su control solar sin seleccionar el tipo de longitud de onda que refleja, luz o energía.
Estos vidrios de control solar pueden combinarse en doble acristalamiento con otro vidrio de Aislamiento Térmico Reforzado (ATR).
ACRISTALAMIENTOS DE CONTROL SOLAR CON VIDRIOS DE CAPA NEUTROS
Para evitar el efecto espejado de los vidrios de control solar reflectantes se han desarrollado los vidrios de control solar neutro. Estos vidrios logran reducir la transmisión energética directa y su absorción energética con lo que alcanzan valores de factor solar reducidos. La diferencia respecto a los vidrios reflectantes es que producen muy baja reflexión en el espectro visible con lo que logran mantener su aspecto de vidrios transparentes y neutros. Normalmente estos vidrios pueden estar dotados a la vez de baja emisividad, lo que les proporciona una mayor capacidad aislante patente en sus bajos valores de transmitancia térmica.
Los vidrios neutros de control solar permiten grandes aportes luminosos a la vez que permiten una perfecta visión a través de los mismos. Existe un amplio rango de valores de control solar respetando los grandes aportes de luz y el aspecto neutro de los mismos. Por esta razón son muy empleados en el sector residencial para el cual existen productos adaptados (factores solares g entre 0,40 y 0,30) con elevadas transmisiones luminosas. La neutralidad y la transmisión luminosa ofrecida llegan a límites en los que es necesario detectar la presencia de la capa mediante dispositivos específicos para ello ya que no se logra su identificación a simple vista.
Los factores solares más bajos, es decir los mayores controles solares, se obtienen con pequeñas reducciones de transmisión luminosa que son perfectamente asumibles en grandes superficies acristaladas aportando además una pequeña matización de la cantidad de luz entrante.
ACRISTALAMIENTOS DE CONTROL SOLAR CON VIDRIOS DE CAPA DE ALTA SELECTIVIDAD
Puede considerarse que los vidrios de alta selectividad son el último escalón en lo que se refiere al control solar y alta transmisión luminosa. Se trata de vidrios muy neutros de control solar que maximizan el paso de la luz a la vez que ofrecen factores solares muy bajos. En términos de transmitancia son vidrios de capa que permiten el paso en un alto porcentaje de las radiaciones de longitudes de onda entre los 380nm y los 780 nm, es decir luz visible, mientras que no transmiten gran parte de las longitudes de onda superiores a los 780 nm, es decir infrarrojo próximo.
En términos de reflectancia se comportan al revés. En el visible presentan reflectancia baja, próximas a las de un vidrio convencional, y en el espectro infrarrojo elevan sus valores de reflectancia impidiendo la entrada energética.
Se define la selectividad del acristalamiento como la relación entre la cantidad de luz que deja pasar y la protección solar que ofrece, es decir el cociente entre su transmisión luminosa y el factor solar del mismo. Este valor está limitado por la propia naturaleza física de la luz que es a la vez portadora de energía, por lo que la selectividad no puede superar el valor de 2,37. En ocasiones algunos industriales manejan el concepto de selectividad como el cociente entre la transmisión luminosa y la transmisión energética directa, prescindiendo del flujo reemitido al interior. En estos casos la selectividad puede superar el valor indicado.
En definitiva, los vidrios selectivos y altamente selectivos son los que proporcionan protección solar mediante la “selección” de las longitudes de onda que dejan pasar a su través, permitiendo el paso de la luz y no de la radiación infrarroja portadora de calor.
Los vidrios selectivos y altamente selectivos, debido a los materiales utilizados en su fabricación, suelen estar dotados de Aislamiento Térmico Reforzado, por lo que no requieren la incorporación de estos como vidrios interiores para alcanzar valores de transmitancia térmica de 1.3 W/m² K con cámara de aire o valores 1.0 W/m² K con cámara de argón al 90 %.