Fereastra - Portal de afaceri - revista de specialitate pentru furnizorii de sisteme si producatorii de tamplarie din PVC, Aluminiu si lemn stratificat cu geam termoizolant. Aici gasiti informatii utile despre: ferestre, usi, pereti cortina, termopane, geam termopan, etc.

Avansurile inregistrate in gestionarea energetica a cladirilor sunt esentiale pentru reducerea amprentei de carbon in sectorul constructiilor. Aplicarea de acoperiri speciale pentru ferestre cu proprietati optice diferite ofera noi sanse de imbunatatire a eficientei energetice. Oxidul de vanadiu termocromic (VO₂), de exemplu, este un material important pentru acest demers si reprezinta, prin urmare, unul dintre cele mai studiate solutii termocromice. Pe scurt, substanta isi modifica transmitanta in domeniul spectral infrarosu, ca raspuns la schimbarea temperaturii. In cadrul celor mai recente teste, pentru a determina avantajele sale in domeniul vitrajelor arhitecturale, un strat de VO₂ a fost depus pe o foaie de sticla flexibila ultra-subtire, printr-un proces de pulverizare continua rola la rola. Cu o grosime de 70 nm, pelicula respectiva a fost incorporata intre doua straturi de oxid de zirconiu de 170 nm fiecare. Rezultatele au indicat o transmitanta luminoasa a pachetului de 50% si o modulare solara de 9,6% intre starile de temperatura joasa si inalta. 

 

Temperatura de tranzitie intre starea de transparenta in infrarosu rece si cea de opacitate in infrarosu cald a fost stabilita la 22°C. In cadrul studiilor au fost evaluate diferite scenarii de aplicare pentru acest material. De asemenea, a fost determinata modularea transmitantei solare pentru combinatia VO₂ cu acoperiri Low-E de ultima generatie. Totusi, constatarile specialistilor au aratat ca astfel de combinatie nu ofera un beneficiu pentru reducerea cererii de energie a unei cladiri. Cu toate acestea, o implementare de sine statatoare a acoperirilor termocromice are un potential ridicat in cazul in care consumul de energie al cladirii este dominat de cererea pentru conditionarea aerului in sezonul estival. Eforturile respective de cercetare sunt pe deplin justificate de realitatea conform careia, in tarile din Europa de Sud, racirea si aerul conditionat sunt principalele responsabile de consumul de energie. De altfel, mai multe tendinte globale sustin cresterea cererii de energie pentru racirea interiorului cladirilor, cu atat mai mult cu cat schimbarile climatice duc la cresterea generalizata a temperaturilor medii din incinte. In plus, cresterea continua atat a populatiei mondiale, cat si a bunastarii in zonele din sudul continentului determina un efect in aceeasi directie. Componentele transparente ale cladirilor - si anume ferestrele si luminatoarele - sunt esentiale pentru schimbul de energie dintre interior si exterior. Acest lucru este deosebit de important, avand in vedere cresterea raportului ferestre/ pereti opaci (WWR) al cladirilor nerezidentiale in ultimele decenii.

Incepand cu anii 1970, au fost aduse imbunatatiri considerabile pentru a controla fluxul de energie prin ferestre. In perioada respectiva, straturile cu emisivitate scazuta (Low-E) au devenit foarte populare, gratie caracteristicii lor de a reduce pierderile de caldura catre exterior prin radiatie termica. Prin contrast, straturile de control solar impiedica intrarea radiatiilor solare in infrarosu apropiat in cladire. Aceste tipuri de acoperiri reduc cererea de energie pentru racire in zilele foarte insorite. Dupa cum se stie, schimbul de caldura prin fereastra este definit de valoarea U a acesteia si de factorul g (transmitanta solara totala a unei ferestre, care caracterizeaza castigul de caldura in conditii de soare). Straturile Low-E si cele de control solar au proprietati optice statice. Versiunea preferata de proiectanti poate fi instalata intr-o cladire in functie atat de specificul cladirii, cat si de clima locala. Cu toate acestea, dupa cum se mentiona anterior, proprietatile optice ale acestor panouri vitrate nu pot fi adaptate ca raspuns la schimbarile zilnice sau sezoniere. Prin urmare, necesitatea imbunatatirii in continuare a eficientei energetice a atras din ce in ce mai mult atentia asupra asa-numitelor materiale inteligente. Acoperirile realizate din aceste materiale isi pot schimba proprietatile optice atunci cand sunt declansate de un stimul extern. Exista diferite tipuri de materiale inteligente, ce pot fi diferentiate dupa tipul de stimul care determina modificarea proprietatilor optice. Cele mai comune sunt reprezentate de materialele electrocromice, gazocromice, fotocromice si termocromice. Dintre acestea, abordarea electrocromica este cea mai populara si ea a fost deja implementata in numeroase situatii. Acest tip de acoperire inteligenta are avantajul unui efect de comutare mare in domeniul spectral vizibil. In mod suplimentar, poate fi controlat in mod activ de catre un utilizator. 

 

In ceea ce priveste acoperirile termocromice, ele se caracterizeaza prin faptul ca-si schimba proprietatile in functie de temperatura. Dioxidul de vanadiu este cel mai promitator si bine investigat material termocromic pentru aplicatii de economisire a energiei. Acesta sufera o tranzitie de faza intre o structura cristalina monoclinica la temperatura scazuta si o structura tetragonala la temperatura ridicata. Fenomenul este insotit de o modificare a proprietatilor optice in domeniul spectral infrarosu, si anume faza la temperatura scazuta este transparenta, in timp ce faza la temperatura ridicata este opaca. Proprietatile optice in domeniile spectrale UV si vizibil sunt aproape neafectate de aceasta modificare. Temperatura de tranzitie a VO₂ pur este de 68°C. Cercetarile anterioare au stabilit ca aceasta valoare poate fi redusa la aproximativ 25 - 30°C prin introducerea unor cantitati mici de tungsten. Cu toate acestea, utilizarea pe scara larga a oxidului de vanadiu termocromic este inca impiedicata de diverse provocari. In primul rand, efectul de comutare este limitat la domeniul spectral infrarosu. Astfel, modularea energiei realizabile este mai mica in comparatie cu omologii electrocromici, care-si schimba, de asemenea, proprietatile in intervalul spectral vizibil. In al doilea rand, transmitanta luminoasa a peliculelor subtiri de oxid de vanadiu este de numai aproximativ 40%. In al treilea rand, absorbtia in domeniul spectral vizibil determina o culoare galbuie a radiatiei transmise. Ambele aspecte sunt proprietati optice nedorite, care contrazic utilizarea straturilor termocromice in ferestre. In plus, procesul de depunere a oxidului de vanadiu este foarte solicitant, deoarece diagrama de faze a sistemului vanadiu-oxigen include numeroase alte faze fara proprietati termocromice. Prin urmare, parametrii procesului trebuie ajustati cu precizie, pentru a asigura formarea stoichiometriei dorite (adica a raporturilor cantitative potrivite). Cercetatorii au investigat diferite tehnici pentru fabricarea VO₂ termocromic, printre care se numara depunerea chimica in stare de vapori, metode hidrotermale si depunerea fizica in stare de vapori. Pentru a spori performanta optica, dupa cum se preciza anterior, pelicula de VO₂ a fost incorporata intre doua straturi de oxid de zirconiu (ZrO₂), care contribuie inclusiv la stabilitatea produsului. De asemenea, un alt progres notabil a fost dezvoltarea unui proces imbunatatit de depunere de la rola la rola, privit ca o posibila cale catre fabricarea la costuri reduse a acoperirilor termocromice. Acest sistem include un dispozitiv de monitorizare in linie a transmitantei materialului acoperit, ceea ce asigura cresterea stabilitatii. Sticla subtire flexibila aleasa ca substrat are o greutate pe suprafata mai mica de 0,3 kg/mp, ceea ce sporeste adaptarea la aplicatiile de modernizare a cladirilor si faciliteaza operatiunile de instalare. Au fost investigate, de asemenea, diferite sisteme de straturi termocromice, ce difera atat in ceea ce priveste proprietatile optice, cat si temperatura de tranzitie, iar metoda de depunere a furnizat proprietati stabile si reproductibile ale straturilor. 

Concluziile rezultate in urma cercetarilor au aratat ca solutiile termocromice pot fi avantajoase daca sunt aplicate in cladiri care necesita racire permanenta: in timpul zilei, acestea sunt intr-o stare calda si blocheaza radiatia solara, similar cu depunerile Low-E, iar noaptea materialul termocromic trece la starea rece si depaseste performantele straturilor statice Low-E si de control solar, deoarece pelicula se comporta in mod similar unui material ceramic neconductor, care nu impiedica transportul caldurii de la interiorul la exteriorul cladirii. Totodata, panoul termocromic sustine racirea radiativa, intrucat radiatia termica poate trece din cladirea fierbinte catre exteriorul mai rece, la fel ca si in cazul in care geamul cladirii ar fi clar (ceea ce nu se intampla in cazul acoperirilor de joasa emisivitate). 

 

Toate cele amintite anterior constituie o pledoarie credibila in favoarea solutiilor respective, care devin pe zi ce trece o optiune atractiva pentru modernizarea cladirilor, cu atat mai mult cu cat in urma celor mai recente cercetari s-a obtinut o modulare a transmisiei solare intre starile de temperatura ridicata si scazuta de 9,6%, in conditiile in care, transmitanta luminoasa, dupa cum se arata in partea introductiva a studiului, s-a ridicat la 50% in ambele stari ale produsului, la o temperatura de tranzitie de 22°C (ce constituie o valoare ambientala confortabila pentru utilizatori). Desigur, pentru o buna adaptare in functie de specificul fiecarei aplicatii in parte, au fost investigate diverse scenarii de aplicare. S-a constatat, astfel, ca sticla cu acoperire termocromica in combinatie cu foi ce prezinta pelicule Low-E sau de control solar de ultima generatie genereaza o diminuare drastica a modularii transmitantei solare. Acesta este motivul pentru care expertii au considerat ca straturile termocromice sunt destul de ineficiente daca sunt folosite in scopuri de izolare termica in zonele cu clima rece si temperata.