Las ventanas suelen verse como elementos decorativos de un edificio, con la función pasiva de proporcionar visibilidad e iluminación natural. Sin embargo, la elección de las ventanas es una decisión de diseño muy importante antes de la construcción. Gran parte del intercambio de calor entre el edificio y el exterior se produce a través de ventanas, lo que influye en el consumo energético de los equipos de calefacción y refrigeración.
Definir un número adecuado de ventanas y su disposición es un desafío de diseño:
- Un gran número de ventanas proporcionan abundante luz natural, lo que reduce los costes de iluminación.
- Sin embargo, las abundantes ventanas también aumentan la ganancia de calor en verano y la pérdida de calor en invierno, lo que aumenta los gastos de HVAC.
- Además, si las ventanas se colocan de cara al sol, pueden provocar deslumbramiento.
Mejore el aislamiento y la estanqueidad de la envolvente de su edificio.
Rendimiento térmico de Windows
La resistencia de una ventana al flujo de calor está determinada por su construcción física: el vidrio de doble panel transfiere menos calor que el vidrio de un solo panel y, a su vez, una ventana de doble panel es superada por una ventana de triple panel. Como es de esperar, el costo de la ventana aumenta junto con el número de paneles de vidrio, lo que significa que hay que realizar un análisis de costo-beneficio.
Se utilizan tres métricas principales para describir el rendimiento térmico de las ventanas: el valor U, el valor R y el coeficiente de ganancia de calor solar (SGHC).
El valor U es el coeficiente de transferencia de calor y describe el calor transferido por unidad de área y por unidad de diferencia de temperatura. Si una ventana tiene un valor U de 0,25 W/m2-°C, un área de ventana de 2 m2 transferirá 5 vatios cuando se exponga a una diferencia de temperatura de 10°C.
- Transferencia de calor = (0,25 W/m2-°C)(2 m2)(10 °C) = 5 W
El valor R describe la resistencia térmica y se puede obtener dividiendo el número 1 por el valor U. Por ejemplo, un valor U de 0,25 W/m2-°C equivale a un valor R de 4 m2-°. C/W.
- Valor R = 1 / Valor U = 1 / (0,25 W/m2-°C) = 4 m2-°C / W
La transferencia de calor también se puede calcular a partir del valor R aplicando la siguiente fórmula:
- Transferencia de calor = Área x Diferencia de temperatura / Valor R
- Transferencia de calor = (2 m2)(10°C) / (4 m2-°C/W) = 5 W
El coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) es la fracción de radiación solar transmitida a través de la ventana. Por ejemplo, si una ventana tiene un SHGC de 0,7 y recibe 200W de radiación solar, la transmisión de calor es de 140W (200W x 0,7).
Mejorar la iluminación natural y evitar deslumbramientos
La iluminación natural con ventanas reduce la dependencia de las luminarias, reduciendo el coste operativo de la iluminación artificial. Sin embargo, las ventanas mal colocadas pueden provocar deslumbramiento si el sol es directamente visible o se refleja en una superficie interior. La distracción causada por el deslumbramiento reduce la productividad y la exposición prolongada es perjudicial para la visión humana. Tenga en cuenta que existen dos tipos de brillo :
- El deslumbramiento molesto ocurre cuando una fuente de luz brillante causa dolor y una reacción instintiva de mirar hacia otro lado. Por ejemplo, este es el tipo de deslumbramiento si accidentalmente miras al sol.
- La deficiencia de deslumbramiento ocurre cuando la visión se ve afectada pero sin la reacción instintiva de mirar hacia otro lado. Un ejemplo común es cuando una fuente de luz se refleja en un televisor o en la pantalla de una computadora; no hay dolor visual, pero las imágenes en la pantalla no se pueden ver con claridad.
Se pueden evitar los deslumbramientos evitando las ventanas que den directamente al sol o bloqueándolas estratégicamente con vegetación y persianas. Los tragaluces también son viables cuando no hay piso encima: su geometría está optimizada para permitir la iluminación natural sin deslumbramientos ni efectos de calentamiento.
La iluminación artificial se puede mejorar con controles para que responda a la iluminación natural, a través de un concepto llamado recolección diurna . Las luminarias se atenúan o apagan en respuesta a la iluminación natural y, como resultado, se reduce su consumo eléctrico.
Efecto de las ventanas en los gastos de calefacción y refrigeración
Un edificio puede equiparse con los sistemas de calefacción y refrigeración más eficientes disponibles, pero el rendimiento seguirá siendo deficiente si la envolvente del edificio no tiene un aislamiento y una estanqueidad adecuados. Una gran fracción de la ganancia de calor en verano y de la pérdida de calor en invierno se produce en las ventanas, y el efecto en las facturas de energía puede ser significativo si el rendimiento térmico de las ventanas es deficiente.
Las ventanas de alto rendimiento son más fáciles y menos costosas de instalar en un edificio nuevo, ya que no es necesario modificar las paredes existentes. Un proyecto de mejora de ventanas es más costoso en un edificio existente, ya que se deben eliminar las ventanas actuales y también hay trabajos de albañilería. Las contraventanas son una opción económica en edificios existentes: se pueden instalar sin alterar las ventanas existentes y el espacio de aire resultante entre la ventana antigua y la contraventana mejora el aislamiento.
Conclusión
Las medidas de eficiencia energética tienden a centrarse en sistemas de construcción específicos, pero un mejor enfoque es trabajar con el rendimiento general del edificio. Con una selección inteligente de ventanas y un diseño adecuado, las ventanas pueden reducir los gastos de iluminación y al mismo tiempo minimizar el deslumbramiento y los costos de HVAC. Por otro lado, el uso descuidado de las ventanas puede obstaculizar las mejoras de eficiencia energética, reduciendo el retorno de la inversión.
