El futuro de las ventanas para la construcción
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El futuro de las ventanas para la construcción

375335 • 06/03/2019

Las ventanas para la construcción y los muros cortina son componentes omnipresentes de los la construcción de edificios modernos.

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Deben cumplir con requisitos fundamentales de soporte, control y acabado. Las ventanas para la construcción y los muros cortina son componentes que necesitan ser transparentes, delgados, y operables. Son unos de los componentes más costosos de la construcción.

Los diseñadores olvidan muy a menudo que las ventanas para la construcción desempeñan sus funciones de apoyo y control a un nivel muy inferior al de otros componentes opacos, su resistencia al fuego, resistencia térmica, solar, al impacto y resistencia al sonido es muy baja.

Las modernas ventanas para la construcción, de aluminio, tienen marcos con ruptura del puente termico, con control solar y revestimientos de baja emisividad en el vidrio, rellenos de gas como el argón en la cámara de doble o triple vidriado hermético, y utilizan cada vez más espaciadores aislantes.

Una combinación de todas estas tecnologías permite que el valor U de la sección del cristal de una pared cortina alcance un valor de sólo alrededor de 0.3 a 0.4 o sea valores de resistividad del orden de 2.5 a 3.

El porcentaje de ganancia de calor solar que entra en estas ventanas para la construcción permanece constante, a pesar de que dicha ganancia de calor es indeseable durante una estación de clima cálido y aceptable en un invierno frío.

También hay una relación constante entre la transmisión visual de la luz de estas ventanas para la construcción y la ganancia solar, tanto en ventanas para la construcción opacas o brillantes, que dejen pasar la misma cantidad luz.

Ahora se dispone de ventanas para la construcción de  alto rendimiento, que es el siguiente nivel:

  • Hay mejoras significativas de la temperatura media radiante, evitando que las películas frías se caigan del vidrio, por los grandes cambios de temperatura.
  • Permiten reducciones importantes en el tamaño máximo del aire acondicionado.
  • Disponen reducciones en el acondicionamiento anual del espacio y en la energía de iluminación.

La tecnología de ventanas para la construcción de alto rendimiento es más costosa y aún no ha sido tan ampliamente adoptada. Se están produciendo cambios con el lanzamiento de esta serie de nuevos productos.

Un doble Problema en ventanas para la construcción

El doble acristalamiento ha alcanzado los límites de lo práctico, con valores de emisividad de recubrimiento tan bajos como 0.03 y rellenos de cavidad de doble vidriado hermético, de criptón o xenón, la resistividad en el en el centro del vidrio no puede alcanzar un R5.

Se emplean otros enfoques. El enfoque más obvio es añadir otra capa de acristalamiento, como un método probado y confiable que sumado al uso de un relleno de gas noble y recubrimiento de baja emisividad, puede proporcionar valores de resistividad de vidrio de 6 a 9. El acristalamiento cuádruple lleva este enfoque un paso más allá al ofrecer valores de resistividad en el centro del vidrio de estas ventanas para la construcción de R10 a 12 y superiores.

Las desventajas técnicas de agregar láminas de vidrio es su mayor espesor y peso. Si esto es un problema, hay soluciones, el acristalamiento interior puede ser reemplazado por una lámina delgada de plástico o película, y se pueden usar cámaras más estrechas si el llenado de gas argón es reemplazado por criptón.

Se pueden obtener valores de resistividad de más de 9 en un paquete de vidrio de 25 mm y R20 en un sistema de quíntuple capa de 35 mm.

El acristalamiento al vacío es otro método para aumentar el valor resistividad térmica de las ventanas para la construcción. Al generar un vacío en el espacio entre dos láminas de vidrio recubiertos de baja emisividad, y utilizando pequeños soportes de vidrio estrechamente espaciados para sostener el vidrio, la transferencia de calor por conducción y convección puede ser virtualmente eliminada, de manera muy parecida a la de un termo.

Sólo hay unos pocos productos de este tipo disponibles, con un centro de valores de resistividad de vidrio inferior a 5, los productos van mejorando, y un acristalamiento triple relativamente delgado de 1.9 mm con 4 recubrimientos de baja emisividad teóricamente tiene el potencial de ofrecer mucho más de R20.

El aislamiento en ventanas para la construcción

La limitación que hay en ventanas para la construcción con acristalamiento de alto valor de resistividad es la pérdida de calor a través de los espaciadores y los marcos.

Los espaciadores de borde caliente se han vuelto bastante asequibles y ampliamente disponibles, pero la mayoría de las unidades de acristalamiento aislante pierden aún más calor a través de los espaciadores del centro del vidrio.

Es significativa la pérdida de calor a través del marco, a medida que estas ventanas para la construcción de alto rendimiento ofrecen valores de resistividad más altos, la pérdida de calor de los marcos deficientes comienza hacerse sentir.

En vivienda residencial, un marco de madera normal puede tener un valor R de sólo 2 a 3, un marco de aluminio comercial, incluso con rotura del puente térmico, rara vez tiene un valor R mejor que 2.

El potencial de ahorro de energía logrado con múltiples acristalamientos, revestimientos y rellenos de gas son desviados por los marcos de bajo rendimiento. Esta es una penalización muy significativa en la práctica, ventanas para la construcción de acristalamiento triple R9 con marco de aluminio de 75 mm x 125 mm estándar con rotura de puente térmico, pueden tener una resistencia térmica de ventana completa de sólo R4.

Hay marcos de materiales compuestos de alto rendimiento como fibra de vidrio, que ofrecen la mayor  resistencia, rigidez y durabilidad con aluminio, con el rendimiento térmico de la madera.

Los marcos compuestos han sido comprobados en el laboratorio y se están volviendo comercialmente disponibles, incluyendo marcos de vinilo rellenos de espuma con revestimientos exteriores de aluminio, marcos de madera con roturas térmicas de espuma de poliuretano, y extrusiones delgadas de fibra de vidrio rellenas de espuma con acabado interior de madera y componentes exteriores de aluminio envejecido.

Todos estos marcos compuestos de ventanas para la construcción ofrecen resistividades de R6 a R8, y todos están disponibles en el mercado.

Los marcos de aluminio para ventanas para la construcción con rotura de puente térmico de 12.5 mms y hasta 25 mm están disponibles y pueden proporcionar un rendimiento aceptable de un R6. Combinando estas grandes roturas térmicas con placas de presión exteriores no conductoras y rellenando los huecos con materiales como los aerogeles, se pueden obtener marcos con un valor R10, unas 5 veces más que los marcos normales.

Días soleados y ventanas para la construcción

El flujo de calor a través de ventanas para la construcción  no ocurre en la noche más fría del año, sino durante los días soleados. Se debe a la ganancia de calor solar, la  relación entre la energía solar que se convierte en calor dentro de un edificio y la que incide sobre ventanas para la construcción, se define como coeficiente de ganancia de calor solar.

Anteriormente se usaron cristales tintados oscuros y recubrimientos reflectantes para reducir la ganancia solar, pero estos reducen la visión y la luz del día. Las ventanas para la construcción modernas utilizan recubrimientos espectralmente selectivos que reducen la ganancia solar con sólo un pequeño efecto en la luz del día.

Por fantásticos que sean los recubrimientos espectralmente selectivos, los grandes ventanales permiten que grandes cantidades de calor entren en un edificio cuando se exponen al sol directo.

Unas ventanas para la construcción a plena sombra pueden permitir que entre casi la mitad del calor que las ventanas expuestas directamente al sol.

Para edificios con buen aislamiento térmico y de bajo consumo de energía, incluso áreas limitadas con un 40%  de la relación entre ventanas y paredes en una oficina, pueden definir la carga máxima de aire acondicionado. Al mismo tiempo, la ganancia solar puede ser útil en climas fríos, y la luz del día es generalmente bienvenida si no es demasiado intensa.

Para permitir el calor solar y la luz del día a través de una ventana cuando sea necesario, y rechazarlo más eficazmente cuando no lo es se requiere tecnología avanzada. El sombreado exterior, operado por controles automáticos, puede ofrecer ventajas, cuando la intensidad de la luz en el edificio alcanza un umbral predeterminado, las persianas pueden desplegarse para fijar el nivel de luz.

Si la ganancia solar puede ser aprovechada de manera útil, las persianas permanecen completamente abiertas, o pivotan para hacer rebotar la luz en el techo, recogiendo así el calor sin deslumbramiento.

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