זכוכית היא אחד מחומרי הבנייה הפופולריים והרב-תכליתיים המשמשים כיום, בין השאר בשל ביצועי השמש והתרמיות המשפרים כל העת. אחת הדרכים להשגת ביצועים זו היא באמצעות ציפויים עם בקרה פסיבית וסולארית נמוכה. אז מהי זכוכית נמוכה? בחלק זה אנו מספקים סקירה מעמיקה של הציפויים.
על מנת להבין ציפויים, חשוב להבין את ספקטרום האנרגיה הסולארית או את האנרגיה מהשמש. אור אולטרה סגול (UV), אור גלוי ואור אינפרא אדום (IR) תופסים חלקים שונים בספקטרום השמש - ההבדלים בין השלושה נקבעים על ידי אורכי הגל שלהם.
• לאור אולטרה סגול, שגורם לדהיית חומרים פנימיים כמו בדים וחיפויי קירות, יש אורכי גל של 310-380 ננומטר בעת דיווח על ביצועי זכוכית.
• אור גלוי תופס את החלק של הספקטרום בין אורכי הגל בין 380-780 ננומטר.
• אור אינפרא אדום (או אנרגיית חום) מועבר כחום לבניין ומתחיל באורכי גל של 780 ננומטר. אינפרא אדום סולארי מכונה בדרך כלל אנרגיית אינפרא אדום עם גל קצר, בעוד שחום שמקרין על עצמים חמים הוא בעל אורכי גל גבוהים יותר מהשמש ומכונה אינפרא אדום גל ארוך.
ציפויי Low-E פותחו כדי למזער את כמות האור האולטרה סגול והאינפרא אדום שיכול לעבור דרך הזכוכית מבלי לפגוע בכמות האור הנראה המועבר.
כאשר אנרגיית חום או אור נקלטת בזכוכית, היא מועברת על ידי אוויר נע או מוקרנת מחדש על ידי משטח הזכוכית. היכולת של חומר להקרין אנרגיה מכונה פליטה. באופן כללי, לחומרים רעיוניים מאוד יש פליטות נמוכה ולחומרים כהים עמומים יש פליטה גבוהה. כל החומרים, כולל חלונות, מקרינים חום בצורת אנרגיה אינפרא-אדומה עם גל ארוך, תלוי בפליטת הטמפרטורה ובמשטחיהם. אנרגיה קורנת היא אחת הדרכים החשובות להעברת חום עם חלונות. הפחתת האמיציות של אחד או יותר ממשטחי זכוכית החלון משפרת את תכונות הבידוד של החלון. לדוגמא, לזכוכית לא מצופה יש פליטות של .84, ואילו ויטרו זכוכית אדריכלית (לשעבר זכוכית PPG) בקרת השמש סולרבן® זכוכית 70XL כוללת פליטה של .02.
כאן נכנסים לתמונה ציפויים של פליטה נמוכה (או זכוכית נמוכה). לזכוכית נמוכה E יש ציפוי דקיק ושקוף מיקרוסקופית - הוא דק בהרבה משיער אנושי - המשקף אנרגיה אינפרא אדום (או חום) גל ארוך. חלק מה- low-e משקפים גם כמויות משמעותיות של אנרגיה אינפרא-אדומה סולארית עם גל קצר. כאשר אנרגיית החום הפנימית מנסה לברוח לקור החוצה בחורף, הציפוי הנמוך מחזיר את החום פנימה, ומפחית את אובדן החום הקורן דרך הזכוכית. ההפך קורה במהלך הקיץ. כדי להשתמש באנלוגיה פשוטה, זכוכית נמוכה e פועלת באותה צורה כמו תרמוס. לתרמוס יש רירית כסף המשקפת את טמפרטורת המשקה שהוא מכיל. הטמפרטורה נשמרת בגלל ההשתקפות המתמדת המתרחשת, כמו גם יתרונות הבידוד שמספק חלל האוויר בין הקליפות הפנימיות והחיצוניות של התרמוס, בדומה ליחידת זכוכית בידודית. מכיוון שזכוכית נמוכה מורכבת משכבות דקות מאוד של כסף או חומרים אחרים בעלי פליטה נמוכה, אותה התיאוריה חלה. ציפוי ה- low-e הכסף משקף את הטמפרטורות הפנימיות בחזרה, ושומר על החדר חם או קר.
סוגי ציפוי נמוכים ותהליכי ייצור
ישנם למעשה שני סוגים שונים של ציפויים נמוכים: ציפויים פסיביים נמוכים וציפויים נמוכים עם בקרת השמש. ציפויים פסיביים נמוכים e נועדו למקסם את עליית חום השמש לבית או לבניין כדי ליצור את האפקט של חימום "פסיבי" והפחתת ההסתמכות על חימום מלאכותי. ציפויים נמוכים עם בקרת השמש נועדו להגביל את כמות חום השמש שעוברת לבית או לבניין לצורך שמירה על קירור מבנים והפחתת צריכת האנרגיה הקשורה למיזוג אוויר.
שני סוגי הזכוכית הנמוכה, בקרה פסיבית וסולארית, מיוצרים על ידי שתי שיטות ייצור עיקריות - פירוליטי, או "מעיל קשה", ותצורת אבק מגנטרון רפרוף (MSVD), או "מעיל רך". בתהליך הפירוליטי, שהפך נפוץ בתחילת שנות השבעים, המריחה מוחלת על סרט הזכוכית בזמן שהוא מיוצר על קו המצוף. לאחר מכן הציפוי "מתמזג" למשטח הזכוכית החמה, ויוצר קשר חזק שעמיד מאוד לעיבוד זכוכית במהלך ייצור. לבסוף, הזכוכית נחתכת לגיליונות מלאי בגדלים שונים למשלוח למפיקים. בתהליך MSVD, שהוצג בשנות השמונים ושופץ ללא הרף בעשורים האחרונים, הציפוי מוחל באופן לא מקוון על זכוכית שנחתכה מראש בתאי ואקום בטמפרטורת החדר.
בגלל האבולוציה ההיסטורית של טכנולוגיות הציפוי הללו, ציפויים פסיביים נמוכים e קשורים לעיתים לתהליך הפירוליטי ולציפויים נמוכים של בקרת השמש עם MSVD, אולם זה כבר לא מדויק לחלוטין. בנוסף, הביצועים משתנים מאוד ממוצר למוצר ויצרן ליצרן (ראה טבלה למטה), אך טבלאות נתוני ביצועים זמינות וניתן להשתמש בכמה כלים מקוונים להשוואת כל הציפויים הנמוכים ביותר בשוק.
מיקום ציפוי
בפאנל כפול IG סטנדרטי ישנם ארבעה משטחים פוטנציאליים עליהם ניתן למרוח ציפויים: המשטח הראשון (# 1) פונה בחוץ, המשטח השני (# 2) והשלישי (# 3) זה מול זה בתוך יחידת הזכוכית המבודדת ו מופרדים על ידי מרווח היקפי שיוצר מרחב אוויר מבודד, ואילו המשטח הרביעי (# 4) פונה ישירות פנימה. ציפויים פסיביים נמוכים פועלים בצורה הטובה ביותר כאשר הם נמצאים על המשטח השלישי או הרביעי (הכי רחוק מהשמש), ואילו ציפויים נמוכים של בקרת השמש פועלים בצורה הטובה ביותר כאשר הם נמצאים על הלייט הקרוב ביותר לשמש, בדרך כלל המשטח השני.
אמצעי ביצוע ציפוי נמוכים
ציפויים נמוכים e מוחלים על המשטחים השונים של יחידות זכוכית בידוד. בין אם ציפוי נמוך ל- e נחשב לפאסיבי או לשליטה סולארית, הם מציעים שיפורים בערכי הביצועים. להלן שימוש למדידת יעילות הזכוכית עם ציפויים נמוכים:
• ערך U הוא הדירוג שניתן לחלון בהתבסס על כמות אובדן החום שהוא מאפשר.
• העברת אור גלוי הוא מדד כמה אור עובר דרך חלון.
• מקדם עלייה בחום סולארי הוא החלק של קרינת השמש האירועית המוכנסת דרך חלון, מועברת ישירות ונקלטת ומוקרנת מחדש פנימה. ככל שמקדם עליית חום השמש בחלון נמוך יותר, כך הוא מעביר פחות חום סולארי.
• רווח קל עד שמש הוא היחס בין מקדם השמש לחום השמש (SHGC) לחלון לבין דירוג העברת האור הגלוי שלו (VLT).
להלן אופן המדידה של הציפוי על ידי מזעור כמות האור האולטרה סגול והאינפרא אדום (אנרגיה) שיכול לעבור דרך הזכוכית מבלי לפגוע בכמות האור הנראה המועבר.
כשחושבים על עיצובי חלונות: גודל, גוון ותכונות אסתטיות אחרות עולים בראש. עם זאת, ציפויים נמוכים ממלאים תפקיד חשוב לא פחות ומשפיעים באופן משמעותי על הביצועים הכוללים של חלון ועלויות החימום, התאורה והקירור הכוללות של בניין.
זמן פרסום: 13 באוגוסט -2020