Ventanas energéticamente eficientes

Las ventanas aportan luz, calidez y belleza a los edificios y dan una sensación de apertura y espacio a las áreas de estar. También pueden ser fuentes importantes de pérdida de calor en el invierno y aumento de calor en el verano. Solo en 1990, la energía utilizada para compensar las pérdidas y ganancias de calor no deseadas a través de ventanas en edificios residenciales y comerciales le costó a los Estados Unidos $ 20 mil millones (un cuarto de toda la energía utilizada para la calefacción y refrigeración de espacios). Sin embargo, cuando se seleccionan e instalan correctamente, las ventanas pueden ayudar a minimizar los costos de calefacción, refrigeración e iluminación de una casa. Este artículo describe una opción, ventanas con eficiencia energética, disponibles para reducir los requisitos de energía de calefacción y refrigeración de una casa.

Control de fugas de aire

Cuando el aire se escapa alrededor de las ventanas, se desperdicia energía. La energía también se transfiere a través de los centros, bordes y marcos de las ventanas. Eliminar o reducir estos caminos de flujo de calor puede mejorar en gran medida la eficiencia energética de las ventanas y, en última instancia, de los hogares. Hay varias opciones disponibles para reducir las fugas de aire alrededor de las ventanas; Las opciones menos costosas son el calafateo y la impermeabilización, seguido de la sustitución de los marcos de las ventanas.

Calafateo y burletes

Los calafateo son compuestos herméticos (generalmente látex o silicona) que llenan grietas y agujeros. Antes de aplicar calafateo nuevo, el calafateo viejo o los residuos de pintura que quedan alrededor de una ventana deben eliminarse con una espátula, una brocha rígida o un solvente especial. Después de quitar el calafateo antiguo, se puede aplicar calafateo nuevo a todas las juntas en el marco de la ventana y la unión entre el marco y la pared. El mejor momento para aplicar calafateo es durante el clima seco cuando la temperatura exterior es superior a 45 ° Fahrenheit (7.2 ° Celsius). La baja humedad es importante durante la aplicación para evitar que las grietas se hinchen con la humedad. Las temperaturas cálidas también son necesarias para que el calafateo se asiente correctamente y se adhiera a la superficie.

El burlete es una pieza estrecha de metal, vinilo, caucho, fieltro o espuma que sella el área de contacto entre las secciones fijas y móviles de una junta de ventana. Debe aplicarse entre la hoja y el marco, pero no debe interferir con el funcionamiento de la ventana. Para obtener más información sobre calafateo y burletes, comuníquese con el Centro de intercambio de información sobre eficiencia energética y energías renovables (EREC).

Sustitución de marcos de ventanas

El tipo y la calidad del marco de la ventana generalmente afectan las características de infiltración de aire y pérdida de calor de una ventana. Hay muchos marcos de ventanas disponibles, todos con diferentes grados de eficiencia energética. Algunos de los marcos de ventanas más comunes son de paneles fijos, abatibles, colgantes dobles y simples, deslizamiento horizontal, tolva y toldo.

Cuando se instalan correctamente, las ventanas de panel fijo son herméticas y económicas y pueden diseñarse a medida para una amplia variedad de aplicaciones. Pero, debido a que no se pueden abrir, las ventanas de panel fijo no son adecuadas en lugares donde se requiere ventilación.

Las ventanas abatibles, de toldo y de tolva con sellos de compresión son moderadamente herméticas y proporcionan una buena ventilación cuando se abren. Las ventanas abatibles se abren de lado con manivelas. Las ventanas de toldo son similares a las ventanas abatibles, excepto que sus bisagras están ubicadas en la parte superior de las ventanas en lugar de a los lados. Las ventanas de la tolva son versiones invertidas de las ventanas de toldos con sus bisagras ubicadas en la parte inferior. Las ventanas con sellos de compresión permiten aproximadamente la mitad de la fuga de aire que las ventanas corredizas horizontales y con doble cierre con sellos deslizantes.

Las ventanas de doble hoja tienen fajas superiores e inferiores (las secciones deslizantes de la ventana) y se pueden abrir tirando de las fajas inferiores o de la faja superior. Aunque se encuentran entre el tipo de ventana más popular, las ventanas de doble hoja pueden ser ineficientes porque a menudo tienen fugas. Las ventanas de una sola hoja son algo mejores porque solo se mueve una hoja. Las ventanas corredizas horizontales son como ventanas de doble cortina, excepto que los marcos están ubicados en los bordes izquierdo y derecho en lugar de en las partes superior e inferior. Las ventanas deslizantes horizontales se abren a un lado y son especialmente adecuadas para espacios que requieren una vista larga y estrecha. Sin embargo, estas ventanas generalmente proporcionan una ventilación mínima y, al igual que las ventanas de doble hoja, pueden tener muchas fugas.

Reducción de la pérdida de calor y la condensación

Los fabricantes generalmente representan la eficiencia energética de las ventanas en términos de sus valores U (conductancia del calor) o sus valores R (resistencia al flujo de calor). Si el valor R de una ventana es alto, perderá menos calor que uno con un valor R más bajo. Por el contrario, si el valor U de una ventana es bajo, perderá menos calor que uno con un valor U más alto. En otras palabras, los valores U son los recíprocos de los valores R (valor U = 1 / valor R). La mayoría de los fabricantes de ventanas usan valores R para calificar sus ventanas.

Por lo general, los valores R de la ventana varían de 0.9 a 3.0 (los valores U varían de 1.1 a 0.3), pero también existen algunas excepciones de alta eficiencia energética. Al comparar diferentes ventanas, debe asegurarse de que todos los valores U o R enumerados por los fabricantes: (1) se basen en los estándares actuales establecidos por la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE), (2) se calculan para toda la ventana, incluido el marco, y no solo para el centro del vidrio, y (3) representan el mismo tamaño y estilo de ventana.

Los siguientes cinco factores afectan el valor R de una ventana.

  1. El tipo de material de acristalamiento (p. Ej., Vidrio, plástico, vidrio tratado)
  2. La cantidad de capas de vidrio
  3. El tamaño del espacio de aire entre las capas de vidrio.
  4. La resistencia térmica o conductancia del marco y los materiales espaciadores.
  5. La «estanqueidad» de la instalación (es decir, fugas de aire – ver discusión anterior).

    Tipos de materiales de acristalamiento

    Tradicionalmente, el vidrio transparente ha sido el principal material disponible para los cristales de las ventanas de los hogares. Sin embargo, en los últimos años, el mercado del acristalamiento, o el corte y montaje de paneles de ventanas en marcos, ha cambiado significativamente. Ahora hay varios tipos de acristalamientos especiales disponibles que pueden ayudar a controlar la pérdida de calor y la condensación.

    Vidrio de baja emisividad (baja e) : tiene un recubrimiento superficial especial para reducir la transferencia de calor a través de la ventana. Estos recubrimientos reflejan del 40 al 70 por ciento del calor que normalmente se transmite a través del vidrio transparente, al tiempo que permite que pase la cantidad total de luz.

    Vidrio que absorbe el calor: contiene tintes especiales que le permiten absorber hasta el 45 por ciento de la energía solar entrante, lo que reduce la ganancia de calor. Sin embargo, parte del calor absorbido pasa a través de la ventana por conducción y reradiación.

    Vidrio reflectante: se ha recubierto con una película reflectante y es útil para controlar la ganancia de calor solar durante el verano. También reduce el paso de la luz durante todo el año y, al igual que el vidrio que absorbe el calor, reduce la transmitancia solar.

    Materiales de acristalamiento de plástico: el acrílico, el policarbonato, el poliéster, el fluoruro de polivinilo y el polietileno también están ampliamente disponibles. Los plásticos pueden ser más fuertes, más livianos, más baratos y más fáciles de cortar que el vidrio. Algunos plásticos también tienen mayor transmitancia solar que el vidrio. Sin embargo, los plásticos tienden a ser menos duraderos y más susceptibles a los efectos del clima que el vidrio.

    Ventanas de tormenta

    Puede aumentar la eficiencia de las ventanas de un solo panel, el tipo de acristalamiento menos eficiente en energía. El tipo más simple de ventana de tormenta es una película de plástico pegada al interior del marco de la ventana. Estas películas generalmente están disponibles en kits preempacados. Aunque las películas de plástico se instalan y quitan fácilmente, se dañan fácilmente y pueden reducir la visibilidad. Las láminas de plástico rígidas o semirrígidas, como plexiglás, acrílico, policarbonato o poliéster reforzado con fibra, pueden sujetarse directamente al marco de la ventana o montarse en canales alrededor del marco, generalmente en el exterior del edificio. Estos materiales más duraderos también están disponibles en kits.

    Capas de vidrio y espacios de aire

    El vidrio estándar de un solo panel tiene muy poco valor aislante (aproximadamente R-1). Proporciona solo una delgada barrera hacia el exterior y puede dar cuenta de una considerable pérdida y ganancia de calor. Tradicionalmente, el enfoque para mejorar la eficiencia energética de una ventana ha sido aumentar el número de paneles de vidrio en la unidad, porque múltiples capas de vidrio aumentan la capacidad de la ventana para resistir el flujo de calor.

    Las ventanas de doble o triple panel tienen espacios aislantes llenos de aire o gas entre cada panel. Cada capa de vidrio y los espacios de aire resisten el flujo de calor. El ancho de los espacios de aire entre los paneles es importante, porque los espacios de aire que son demasiado anchos (más de 5/8 pulgadas o 1.6 centímetros) o demasiado estrechos (menos de 1/2 pulgada o 1.3 centímetros) tienen valores R más bajos ( es decir, permiten demasiada transferencia de calor). Las ventanas avanzadas de paneles múltiples ahora se fabrican con gases inertes (argón o criptón) en los espacios entre los paneles porque estos gases transfieren menos calor que el aire.

    Las ventanas de múltiples paneles son considerablemente más caras que las ventanas de un solo panel y limitan las opciones de marcos debido a su mayor peso.

    Marco y materiales espaciadores

    Los marcos de las ventanas están disponibles en una variedad de materiales que incluyen aluminio, madera, vinilo y fibra de vidrio. Los marcos pueden estar compuestos principalmente de un material, o pueden ser una combinación de diferentes materiales como madera revestida con vinilo o madera revestida de aluminio. Cada material de marco tiene sus ventajas y desventajas.

    Marcos de aluminio: conducen el calor y, por lo tanto, pierden calor más rápido y son propensos a la condensación. Mediante anodizado o recubrimiento, se puede evitar la corrosión y el deterioro electrogalvánico de los marcos de aluminio. Además, la resistencia térmica de los marcos de aluminio se puede mejorar significativamente mediante la colocación de tiras plásticas aislantes continuas entre el interior y el exterior del marco.

    Marcos de madera: tienen valores R más altos, no se ven afectados por temperaturas extremas y generalmente no promueven la condensación. Los marcos de madera requieren un mantenimiento considerable en forma de pintura o tinción periódica. Si no se protege adecuadamente, los marcos de madera pueden hincharse, lo que conduce a la pudrición, deformación y adherencia.

    Los marcos de ventanas de vinilo, que están hechos principalmente de cloruro de polivinilo (PVC), ofrecen muchas ventajas. Disponibles en una amplia gama de estilos y formas, los marcos de vinilo tienen valores R moderados a altos, se personalizan fácilmente, tienen un precio competitivo y requieren un mantenimiento muy bajo. Si bien los marcos de vinilo no poseen la resistencia inherente del metal o la madera, las ventanas de mayor tamaño a menudo están reforzadas con barras de refuerzo de aluminio o acero.

    Marcos de fibra de vidrio: los marcos de fibra de vidrio son relativamente nuevos y aún no están ampliamente disponibles. Con algunos de los valores R más altos, los marcos de fibra de vidrio son excelentes para aislar y no se deforman, encogen, hinchan, pudren ni corroen. La fibra de vidrio sin protección no resiste el clima y, por lo tanto, siempre está pintada. Algunos marcos de fibra de vidrio son huecos; mientras que otros están llenos de aislamiento de fibra de vidrio.

    Espaciadores

    Los separadores se usan para separar múltiples paneles de vidrio dentro de las ventanas. Aunque los separadores de metal (generalmente de aluminio) se instalan comúnmente para separar el vidrio en ventanas de paneles múltiples, conducen el calor. Durante el clima frío, la resistencia térmica alrededor del borde de una ventana es menor que la del centro; así, el calor puede escapar y puede producirse condensación a lo largo de los bordes. Para aliviar estos problemas, un fabricante ha desarrollado una ventana de paneles múltiples utilizando un separador de espuma de PVC de 1/8 de pulgada de ancho (0,32 centímetros de ancho) colocado a lo largo de los bordes del marco. Al igual que otras ventanas de paneles múltiples, estas usan espaciadores metálicos para soporte, pero debido a que el separador de espuma está asegurado en la parte superior del separador entre los paneles, se reducen la pérdida de calor y la condensación. Varios fabricantes de ventanas ahora separan los separadores de espuma, los separadores de nylon,

    Opciones adicionales para reducir la pérdida y ganancia de calor a través de Windows

    Se puede aplicar aislamiento móvil, como cortinas aislantes, persianas y cortinas, en el interior de las ventanas para reducir la pérdida de calor en el invierno y la ganancia de calor en el verano. Se pueden usar dispositivos de sombra, como toldos, persianas exteriores o pantallas, para reducir la ganancia de calor no deseada en el verano.

    En la mayoría de los casos, estos tratamientos de ventanas son más rentables que los reemplazos de ventanas con eficiencia energética y deben considerarse primero. EREC dispone de información adicional sobre tratamientos para ventanas.

    Conclusión

    La reducción de la pérdida o ganancia de calor en los hogares a menudo incluye mejorar las ventanas existentes o reemplazarlas. Las opciones de bajo costo disponibles para mejorar son el calafateo, la impermeabilización, la actualización de películas para ventanas y los tratamientos para ventanas. Reemplazar ventanas implicará la compra de nuevos materiales, que deben cumplir con ciertos estándares de eficiencia energética.

    Las diferentes combinaciones de estilo de marco, material de marco y acristalamiento pueden producir resultados muy diferentes al sopesar la eficiencia energética y el costo. Por ejemplo, una ventana de panel fijo es la más hermética y la menos costosa; Es probable que una ventana con un marco de madera tenga menos pérdida de calor por conducción que una con un marco de aluminio; Las unidades de ventana de doble panel y baja emisividad son tan eficientes como las ventanas no tratadas de triple panel, pero cuestan menos.

    Ninguna ventana es adecuada para todas las aplicaciones. Existen muchos tipos de ventanas y películas para ventanas que sirven para diferentes propósitos. Además, puede descubrir que necesita dos tipos de ventanas para su hogar debido a las direcciones que enfrentan sus ventanas y su clima local. Para realizar compras sensatas, primero examine sus necesidades de calefacción y refrigeración y priorice las características deseadas, como la luz natural, la calefacción solar, la sombra, la ventilación y el valor estético.

    Contenido proporcionado por el DOE

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