Le finestre portano in una casa vista, comfort, ventilazione ed efficienza energetica. Le finestre portano anche grandi guadagni di calore solare e spingono il sistema di raffreddamento in overdrive, per non parlare dei dannosi raggi UV che sbiadiscono mobili, tendaggi e tappeti. Sia che una casa sia progettata per adattarsi al sito dei tuoi sogni o che tu stia lavorando con un costruttore per selezionare le migliori opzioni per una casa di quartiere, è possibile ottenere una maggiore efficienza energetica e ridurre i costi di riscaldamento e raffreddamento pianificando attentamente il posizionamento delle finestre.
Proteggersi dal sole ha molto senso. Secondo il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, una famiglia media spende oltre il 40% del proprio budget energetico annuo totale per i costi di riscaldamento e raffreddamento. Nel sud della Florida, i consumatori possono spendere così tanto solo per i costi di raffreddamento. Questi costi possono essere ridotti in media del 15% semplicemente passando a finestre ad alta efficienza energetica e pianificando il posizionamento delle finestre, l'ombreggiamento e la ventilazione.
Da che parte girare?
Innanzitutto, i proprietari di case devono prestare attenzione alla direzione in cui è rivolta la loro casa. L'angolo del sole in estate e la lunghezza dell'esposizione diretta sono estremi sui lati della casa rivolti a est ea ovest.
L'esperto di energia con sede in California Steve Easley spiega come evitare quel sole battente, pur capendo che nessuno vuole un muro bianco senza finestre. "Orienta il tuo bicchiere in modo che sia rivolto a sud", dice Easley. “Il sole è più alto in estate, quindi colpisce il vetro con un angolo meno diretto. Evita anche grandi quantità di vetri sui lati est e ovest dove il sole lo riscalderà ad angolo diretto per lunghi periodi di tempo”.
Per una casa dal clima caldo, combattere il sole e controllare i costi di raffreddamento sono l'obiettivo fondamentale per la progettazione e i calcoli energetici. In alcune aree del paese, le revisioni e le approvazioni del progetto si concentrano sulla capacità di un edificio di controllare il guadagno di calore solare. I comitati di revisione progressisti vogliono conoscere l'impatto del guadagno di calore solare sui carichi di raffreddamento o quanta energia è necessaria per ridurre la temperatura di una casa. Queste schede richiedono strategie per ridurre l'aumento di calore senza un consumo eccessivo di energia. Controllare il consumo di energia nei climi caldi significa controllare l'aumento di calore.
"Quando abbiamo creato la Palm Springs EnergyWise House, abbiamo progettato prima le viste", afferma Dennis Cunningham, un costruttore di Palm Springs Modern Homes, "poi abbiamo fatto i calcoli per vedere se potevamo farlo funzionare. Siamo stati fortunati con questo progetto che le viste erano nord-nordovest. Di conseguenza, non abbiamo il sole battente".
Evitare l'accumulo di calore
Il guadagno di calore solare è il più grande nemico energetico nelle case di tutto il paese. È meglio posizionare finestre panoramiche, porte scorrevoli e alte finestre palladiane rivolte a nord ea sud piuttosto che soffrire il calore estremo e l'aumento di dimensioni che porteranno le finestre che guardano a est e ovest. Per una casa in un clima settentrionale, questo approccio ha un vantaggio secondario in quanto le finestre rivolte a sud attireranno raggi diretti e riscaldanti durante l'inverno. Indipendentemente da dove si trova una casa, una buona pianificazione delle finestre si concentra sul controllo del guadagno di calore solare durante i mesi estivi. Se lo stesso controllo può portare più calore nella stagione di riscaldamento, consideralo un bonus.
Easley utilizza una porta scorrevole in vetro a pannello singolo come esempio di come la selezione e il posizionamento del vetro possono influire sul carico di raffreddamento e sul consumo energetico di una casa. Il sole diretto sul vetro genererà 250 Btu per piede quadrato di vetro all'ora, la stessa unità di misura utilizzata per misurare la produzione di una fornace.
Per una porta scorrevole in vetro media di 6 piedi per 7 piedi, ciò fa 10.000 Btu all'ora dalla sola porta. Ci vorrebbe quasi una tonnellata di potenza dell'aria condizionata per compensare questo aumento di calore. Poiché una casa media utilizza tre tonnellate di aria condizionata all'ora, il dispositivo di scorrimento utilizzerà un terzo di quell'energia di raffreddamento all'ora. Il guadagno di calore solare avviene ovunque, sottolinea Easley. "Anche nel Midwest puoi ancora avere bollette dell'aria condizionata che costano tanto quanto la bolletta del riscaldamento, quindi non sottovalutare mai l'impatto del tuo vetro", dice.
Soluzioni di design
Adottare misure per ridurre il guadagno di calore solare in estate. Innanzitutto, crea ombra ove possibile e fornisci sporgenze per finestre che ricevono grandi quantità di luce diretta in estate. "Qui fuori dobbiamo evitare il sole battente occidentale", dice Cunningham. "Il sole occidentale qui è un sole così abbagliante, caldo e che fonde le candele che brucia i mobili all'interno, li sbiadisce".
Per compensare, Cunningham e l'architetto Dan Thornbury hanno affrontato la EnergyWise House a nord, con il suo lato inclinato a nord-ovest, il che ha permesso alla casa di proiettare la propria ombra sul lato est-sudest della casa. Thornbury ha posizionato una torre di scale sulla facciata rivolta a ovest, che è costellata da un mix di finestre di varie dimensioni per fornire una vista anticipata delle montagne senza vetri aggiunti e il conseguente aumento di calore. Anche alcune piccole finestre della torre delle scale sono azionabili e funzionano per fornire brezze trasversali di ventilazione quando le porte a scomparsa vengono aperte verso est.
Finestre intelligenti
Un altro modo per ridurre il guadagno di calore solare dalle finestre è installare finestre rivestite ad alta efficienza progettate per bloccare il trasferimento di calore in inverno e in estate. La selezione di un'unità di vetro con rivestimento a basso emissivo doppio può far risparmiare centinaia di dollari sulle bollette annuali. Il passaggio a un vetro basso emissivo spettralmente selettivo in un'unità di vetro isolante a doppio pannello (IGU) porterà i maggiori risparmi ed efficienza di tutti. Queste finestre hanno uno strato di metallo microsottile che riflette il calore verso la fonte. I rivestimenti spettrali selettivi deviano i raggi che causano l'accumulo di calore e la degradazione dei raggi UV, consentendo al contempo la penetrazione della luce visibile.
“In media il vetro standard lascia passare il 90% del calore del sole. Un vetro basso emissivo standard lascia entrare circa il 70 percento. Un vetro con rivestimento spettrale lascia entrare solo il 40% del calore del sole", afferma Easley.
Bloccare l'aumento di calore in estate è una strategia intelligente. Easley incoraggia la costruzione di cantilever sopra le facciate occidentali e rivolte a est per ombreggiare le finestre sottostanti. Pianta alberi da ombra, aggiungi sporgenze o tende da sole e usa l'etichetta del National Fenestrations Rating Council. Le etichette NFRC indicano quanta luce farà entrare una determinata finestra (VLT), quanta perdita di calore potrebbe subire (fattore U) e quanto guadagno di calore solare consente (SHGC). L'etichetta Energy Star abbina inoltre le finestre ai loro climi.