Vidrio de baja emisividad

El vidrio de baja emisividad (o vidrio low-E) proporciona la transmisión de luz natural mientras ayuda a limitar la ganancia de calor y la transferencia de energía térmica.

Debido a las mejoras continuas en su aislamiento térmico y en su rendimiento del control solar, el vidrio es un material de construcción flexible que puede ayudar a mejorar la eficiencia energética de los edificios. Una forma de lograr este rendimiento es mediante el uso de recubrimientos de baja emisividad (Low-E), una parte fundamental del acristalamiento que permite a los ocupantes del edificio interactuar visualmente con el entorno externo desde un interior confortable.

¿Qué es el vidrio de baja emisividad y por qué lo usamos?

Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) en el acristalamiento arquitectónico pueden ayudar a controlar las temperaturas dentro de un edificio al proporcionar diferentes niveles de aislamiento térmico y/o control solar. El acristalamiento de baja emisividad puede permitir la entrada de mucha luz natural en los espacios interiores, lo que ayuda a mejorar la comodidad de los ocupantes y, al mismo tiempo, contribuye a la eficiencia energética del edificio. 

Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) también ofrecen a los arquitectos una amplia gama de opciones estéticas en términos de colores, lo que les permite seleccionar el aspecto más adecuado para su proyecto.

¿Cuáles son las ventajas del vidrio de baja emisividad?

Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) ofrecen una gama de contribuciones al acristalamiento arquitectónico.

En términos de estética, el acristalamiento puede hacerse para verse neutro o coloreado, con el nivel deseado de reflexión, transmisión de la luz y privacidad. Los arquitectos tienen la libertad de crear fachadas acristaladas visualmente impresionantes que ayuden a integrar el edificio con su entorno al reflejar los alrededores o al mostrar lo que sucede dentro del edificio.En términos de rendimiento energético, el direccionamiento de la energía solar y la intensidad del aislamiento térmico se ven afectados. Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) pueden ayudar a cumplir con el programa ENERGY STAR® y otros requisitos del código de energía.

¿Cómo funciona el vidrio de baja emisividad?

Para comprender cómo funciona el vidrio de baja emisividad, es necesario considerar cómo interactúa el vidrio con el espectro electromagnético. 

La energía solar (o radiación de onda corta) se recibe en la superficie de la tierra desde el sol. Incluye longitudes de onda ultravioletas, visibles y cercanas a la infrarroja, que oscilan entre 300 y 2500 nm. El vidrio revestido con control solar puede bloquear una cantidad significativa de esta energía al reflejarla y absorber parte de ella.

La radiación de onda larga incluye longitudes de onda de 5000 a 50 000 nm. Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) en el vidrio están diseñados para retrasar la transferencia del calor irradiado. Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) reflejan y mantienen la radiación de onda larga (calor) en la estructura durante los períodos más fríos. 

Rendimiento del aislamiento térmico del vidrio de baja emisividad

La transferencia de calor se realiza a través de tres mecanismos: radiación, conducción y convección. Los tres tipos de transferencia de calor tienen lugar dentro de una unidad de vidrio aislante (UVA). 

• La radiación es la transferencia de calor por energía electromagnética, mediante la cual la energía de onda larga se mueve a través del conjunto de acristalamiento.
• La conducción es la transferencia de calor dentro de un medio (sólido o gaseoso) causada por diferencias de temperatura. Esta transferencia se reduce mediante el uso de argón dentro de la UVA debido a su conductividad térmica más baja en comparación con el aire. A lo largo del borde de la UVA, el calor conductivo se mueve del vidrio al espaciador y de vuelta al vidrio. Esta transferencia puede ralentizarse mediante el uso de un espaciador warm edge.
• La convección es la transferencia de calor a través de corrientes de aire o gas en movimiento lento dentro de la UVA.

El rendimiento del aislamiento se refiere a la reducción de la transferencia de calor asociada con las diferencias de temperatura del aire exterior frente al interior.

Climas calurosos y fríos

En climas fríos, el rendimiento del aislamiento es una ventaja. El vidrio aislante térmico puede permitir la entrada de energía de onda corta y mejora la retención de calor dentro del edificio, reflejando la energía de onda larga.

En climas cálidos, el acristalamiento debe reducir tanto la energía de onda corta entrante como la energía de onda larga entrante incidental, lo que puede ayudar a disminuir la necesidad de aire acondicionado. 

Independientemente del clima, un acristalamiento que reduce la transferencia de calor es una ventaja para el rendimiento energético.

El rendimiento del aislamiento del acristalamiento puede mejorarse con el uso de un recubrimiento de baja emisividad (Low-E) que se desempeña bien al reflejar la energía de onda larga. La colocación de la superficie número 3 de un recubrimiento de baja emisividad (Low-E) de aislamiento térmico puede ser ideal al ayudar a mejorar la retención de calor dentro del edificio. Este rendimiento también puede mejorarse agregando otro panel de vidrio a la IGU para que múltiples cavidades y superficies recubiertas puedan contribuir al rendimiento del aislamiento.

¿Cómo se mide el rendimiento del aislamiento?

El rendimiento del aislamiento se mide utilizando un parámetro llamado “valor U”, que describe la transferencia de energía por unidad de tiempo, es decir, la duración requerida para la transferencia de energía por unidad de área de acristalamiento y por grado de diferencia de temperatura entre las condiciones exteriores e interiores.

Si un conjunto de acristalamiento tiene un rendimiento del aislamiento térmico fuerte, solo se transferirá una pequeña cantidad de energía y, por lo tanto, el valor U será bajo.

¿Cómo se mide la ganancia de calor solar? 

El coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) y el factor solar (valor g) se utilizan para medir la energía solar que se transfiere a interiores. Esto incluye la transmisión directa y la transmisión indirecta debido a la absorción y la reincidencia de la radiación interna. El SHGC es la parte decimal de la energía solar que se transmite a través de una composición de acristalamiento. Por ejemplo, si el 31% de la energía solar entrante pasa a través del acristalamiento, el SHGC es 0.31. 

La energía solar y su interacción con el vidrio

Cuando un rayo de energía solar electromagnética golpea el panel de vidrio, una parte de la energía puede reflejarse, otra parte puede absorberse y la energía restante se transmite.  

Climas calurosos y fríos 

Para un proyecto de construcción ubicado en un clima cálido o moderado, se prefiere un bajo coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) o valor g. La colocación de la superficie número 2 de un recubrimiento de baja emisividad (Low-E) de control solar a menudo facilita el mejor rendimiento porque refleja parte de la energía solar entrante antes de que pueda ingresar al acristalamiento. 

En climas particularmente fríos, un SHGC o valor g más alto podría ser ventajoso para permitir la ganancia pasiva de calor.

Tipos de recubrimiento de baja emisividad (Low-E) y los procesos de fabricación

Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) pueden dividirse en dos categorías: aquellos que se aplican a través de la deposición pirolítica (recubrimientos duros) y aquellos que se aplican a través de la deposición por pulverización (recubrimientos blandos). Las plantas de producción de Guardian Glass solo utilizan el proceso de deposición por pulverización. 

Recubrimientos de pulverización

Los recubrimientos de pulverización se aplican en una gran máquina de deposición de vacío de pulverización con magnetrón, fuera de línea del proceso de producción de vidrio flotado. El vidrio completamente formado se desplaza a lo largo de un sistema transportador a través de una cámara de vacío larga donde se acumula secuencialmente un rango de materiales en la superficie del vidrio.  Juntos, estos materiales miden aproximadamente 1/500 del grosor de una hoja de papel.   

Los recubrimientos de pulverización se aplican con más precisión que los recubrimientos pirolíticos. Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) de pulverización actuales son complejos diseños multicapa creados para proporcionar una alta transmisión de luz natural, una baja reflexión de luz natural y para reducir la transferencia de calor.

Recubrimientos pirolítico 

Los recubrimientos pirolíticos se aplican en línea durante el proceso de producción del vidrio flotado. La superficie superior de la cinta de vidrio se rocía con material, típicamente con óxido de estaño. A medida que el vidrio se enfría, la unión superficial se solidifica, creando una unión fuerte que es muy duradera para el procesamiento del vidrio durante la fabricación. Sin embargo, sus propiedades son muy limitadas debido a su estructura sencilla.

¿Cómo se recubre el vidrio de baja emisividad? Vea el proceso de recubrimiento de pulverización en esta animación de video.

La influencia de la plata

Dependiendo del requisito de rendimiento del recubrimiento, es posible que se necesiten hasta 15 capas para lograr el rendimiento deseado. 

De los materiales que comprenden un recubrimiento de baja emisividad (Low-E) de pulverización, la plata es la más influyente en la mejora del rendimiento energético. A medida que se agreguen más capas de plata a la composición del recubrimiento, mejor será la selectividad espectral del vidrio.

Aplicaciones y usos del vidrio de baja emisividad 

Las aplicaciones de acristalamiento arquitectónico de baja emisividad son de amplio alcance. Desde ventanas y muros cortina hasta techos y tragaluces, de hecho, cualquier aplicación en la que el acristalamiento sea una barrera física entre el interior y el exterior de un edificio, puede considerarse un acristalamiento de baja emisividad.

Combinación del vidrio de color con el vidrio de baja emisividad

El vidrio de color se produce mediante pequeñas adiciones de óxidos metálicos a la composición del vidrio flotado. El vidrio de color ayuda a reducir la luz natural y la ganancia de calor solar. 

Los colores de vidrio de color pueden variar de azul a gris con diferentes contrastes creados mediante el uso de diferentes óxidos metálicos. Los recubrimientos de baja emisividad (Low-E) pueden aplicarse en sustratos del vidrio de color para:

• Mejorar aún más el rendimiento solar del vidrio.
  
• Permitir más opciones estéticas combinando diferentes sustratos y recubrimientos.
  
• Seleccionar el nivel correcto de transmisión de la luz para ayudar a mitigar el resplandor.
  
• Ayudar a mantener la privacidad de un hogar o un edificio comercial haciendo que sea más difícil para las personas fuera del edificio ver el interior.

El vidrio es un material de construcción crítico y versátil que tiene muchos usos y ventajas. Cada proyecto de construcción tendrá sus propios requerimientos en términos de medio ambiente, clima y de cómo debe verse, funcionar y desempeñarse el vidrio. El vidrio de baja emisividad puede ayudar a satisfacer estos requisitos desafiantes, particularmente en términos de control solar, aislamiento térmico y cómo estos afectan la eficiencia energética de los edificios. Con una amplia gama de recubrimientos de baja emisividad (Low-E) para elegir, los arquitectos y diseñadores pueden encontrar el acristalamiento recubierto de baja emisividad más adecuado para satisfacer sus necesidades estéticas y de rendimiento, mientras ayudan a mejorar la comodidad y el bienestar de los ocupantes del edificio y satisfacen sus objetivos de eficiencia energética.

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