Els vidres i els seu marcs són importants per tenir un aïllament correcte de la nostre casa respecte el l’exterior. Una part de l’intercanvi de energia, en forma de calor o fred, es fa pels vidres i els seus marcs, la resta seria per les parets de l’habitatge. Segons l’IDAE (Institut per la Diversificació Energètica), el consum energètic dels edificis representa el 17% del consum d’energia final, del qual un 10% correspon al nivell residencial, l’altre 7% el que els programes de càlcul de certificats d’eficiència energètica anomenen terciari o gran terciari (oficines, escoles….). Dels quals la meitat corresponent a la calefacció i a l’aire acondicionat.
Els vidres i marcs són uns dels elements estructurals de l’habitatge on es produeix la major pèrdua d’energia, amb pèrdua de calor a l’hivern i pèrdues de fred a l’estiu si disposem d’aire acondicionat. Els tipus de marcs, la seva conservació o les propietats del vidres influeixen en la transmitància tèrmica.
La millora de l’aïllament de les finestres i marcs dels habitatges comporten la reducció de consum d’energia i d’emissions de CO2. La major part dels tancaments antics amb finestres de fusta tenen una finestra simple, tèrmicament deficients si les comparem amb un vidre aïllant com un doble vidre. Unes millors prestacions en l’aïllament permeten estalvis d’energia majors tant en l’època de fred com la de calor.
Els marcs del vidre podent representar entre un 20% a un 40%, el 20% per grans vidrieres tipus correderes i el 40% per marcs i vidres de lavabo.
La radiació solars es la portadora de l’energia, arribant a la terra constituïda majoritàriament per un 3% de raigs ultraviolats, un 53% de raigs infrarojos i un 42% de llum visible. La radiació d’ultraviolats té una longitud que oscil·la entre 0,28 i 0,38 mm, la radiació visible varia de 0,38 a 0,78 mm i la radiació infraroja va des de 0,78 a 2,5 mm. Quan una radiació incideix sobre un vidre, una part es reflexa, l’altre es absorbida i l’altre transmesa, i aquest factors de reflexió, absorció i transmissió del vidre depenent del seu color i el seu gruix.
El vidre normalment és un silicat de sodicalci que s’obté fonent a altes temperatures. Algunes de les propietats més destacades d’un vidre, en quan els temes que ens ocupen són la conductivitat tèrmica, la capacitat tèrmica especifica, la transmitància tèrmica, l’índex de refracció, la transmissió lluminosa i factor solar.
En el cas dels marcs les propietats que més ens afecten són l’aïllament tèrmic, transmitància tèrmica i la absortivitat.
La conductivitat tèrmica és una propietat física dels materials que mesura la capacitat de conducció de calor.
La transmitància tèrmica (U) és la mesura de la calor que flueix per unitat de temps i superfície, transferit a través d’un material de cares pla paral·leles, quan hi ha un gradient tèrmic d’1 K de temperatura entre els dos ambients que aquest separa. Les unitats són W/m2K.
L’absortivitat és la capacitat d’una substància d’absorbir la llum, en el nostre cas són superfícies metàl·liques.
El factor solar (g) és la relació entre l’energia que entre el local pel vidre i l’energia solar incident en el vidre.
En la col·locació d’un vidre respecte la radiació solar té l’objectiu de disminuir la transferència des de l’exterior cap a l’interior i garantir una bona transmissió lluminosa.
En marcs, el programa de càlcul ce3x, disposem de diferents varietats de marcs.
Els metàl·lics majoritàriament d’alumini amb una transmitància tèrmica de un 5,7 W/m2 K. Els metalls normalment són bons conductors tèrmics, per això no són els millors aïllants.
Els metàl·lics amb ruptura de pont tèrmic, com hem dit anteriorment, els metalls al no ser bons conductors tèrmics s’afegeix alguns elements separadors amb un conductivitat tèrmica que separen tèrmicament la part exterior de la interior del marc, millorant el seu comportament tèrmic. Els valor de transmitància tèrmica solen ronda els 3,5 W/m2K.
La fusta en els marcs va ser l’element més utilitzat fins els anys 80, proporcionant uns nivells alts d’aïllament tèrmic, al tenir una conductivitat baixa. A la fusta s’ha realitzar un manteniment adequat per mantenir un aïllament tèrmic adequat. Els seus nivell de transmitància són aproximadament 2,1 W/m2K.
El PVC que és un derivat del plàstic, reciclable, té un bon comportament tèrmic, essent la seva transmitància de un 1,9 W/m2K.
El vidre és la part més gran del conjunt d’una finestra, i una de les propietats més obvies e importants en la majoria de vidres és la transparència que permet l’entrada de la llum del sol al nostre habitatge. Els vidres podent ser més o menys aïllants comportant una major confort en l’habitatge, ja sigui a l’estiu o l’hivern. Les propietats físiques importants són la transmitància tèrmica i el seu factor solar.
Tenim vidres senzills que són els formats per una sola fulla de vidre, dins d’aquest vidres, com en la resta, podem tenir vidres bisellats, de colors, incolors e impresos entre d’altres. Pels més habituals els incolors tenim una transmitància tèrmica a l’entorn del 5,7 W/m2K i un factor solar de 0,83.
Els vidres aïllants o vidres amb cambra, estan format per dos o més vidres separats entre si per una cambra d’aire. Aquets vidres aprofiten que redueixen l’intercanvi de calor per convecció i conducció. Això ens don una baixada de la transmitàncies a valor aproximadament d’uns 2,9 a 3,3 W/m2K depenent de la composició dels vidres aïllants. Comentar que segons l’ICAEN l’augment progressiu de l’espessor de la cambra proporciona una reducció de la transmitància tèrmica però deixa de ser efectiva aquest augment al entorn dels 17 mm que es quan es comencen a produir fenòmens de convecció. El factor solar està e l’entorn dels 0,75. Si la composició dels vidres fossin de baixa emissivitat o d’altres que pugessin el seu nivell d’aïllament veuríem millorada la seves característiques tèrmiques.
Els vidres de baixa emissivitat (ε ≤ 3), és un vidre doble tèrmicament reforçat el que se li afegeix una fina capa transparent d’òxid metàl·lics en una de les làmines, de tal manera que a més de les funcions del doble vidre, impedeix que l’energia generada a l’interior s’escapi a l’exterior. La transmitàncies té un valor aproximadament d’uns 2,5 a 1,7 W/m2K.