Okna wnoszą do domu widoki, komfort, wentylację i efektywność energetyczną. Okna zapewniają również duże zyski ciepła słonecznego i przyspieszają pracę systemu chłodzenia, nie wspominając o szkodliwym promieniowaniu UV, które powoduje blaknięcie mebli, zasłon i dywanów. Niezależnie od tego, czy dom jest zaprojektowany tak, aby pasował do wymarzonej witryny, czy współpracujesz z budowniczym, aby wybrać najlepsze opcje dla domu w sąsiedztwie, zwiększenie efektywności energetycznej i zmniejszenie kosztów ogrzewania i chłodzenia można osiągnąć dzięki starannemu planowaniu rozmieszczenia okien.
Ochrona przed słońcem ma sens. Według Departamentu Energii USA przeciętne gospodarstwo domowe wydaje ponad 40 procent całkowitego rocznego budżetu energii na koszty ogrzewania i chłodzenia. Na południowej Florydzie konsumenci mogą wydać tyle samo na koszty chłodzenia. Koszty te można zmniejszyć średnio o 15 procent, przechodząc na okna energooszczędne i planując rozmieszczenie okien, zacienienie i wentylację.
Którą drogę skręcić
Przede wszystkim właściciele domów muszą zwracać uwagę na kierunek, w którym zwrócony jest ich dom. Kąt słońca w lecie i długość bezpośredniej ekspozycji są ekstremalne po wschodniej i zachodniej stronie domu.
Kalifornijski ekspert ds. energii Steve Easley wyjaśnia, jak uniknąć palącego słońca, jednocześnie rozumiejąc, że nikt nie chce pustej ściany bez okien. „Ustaw szklankę tak, aby była skierowana na południe” - mówi Easley. „Latem słońce jest wyżej, więc pada na szybę pod mniejszym kątem. Unikaj także dużych ilości przeszkleń na wschodniej i zachodniej ścianie, gdzie słońce będzie je ogrzewać pod kątem prostym przez długi czas”.
W przypadku domu o gorącym klimacie walka ze słońcem i kontrolowanie kosztów chłodzenia są kluczowymi elementami projektu i obliczeń energetycznych. W niektórych rejonach kraju przeglądy i zatwierdzenia projektów skupiają się na zdolności budynku do kontrolowania przyrostu ciepła słonecznego. Progresywne rady oceniające chcą wiedzieć, jaki wpływ na obciążenie chłodnicze ma przyrost ciepła słonecznego lub ile energii potrzeba do obniżenia temperatury w domu. Płyty te wymagają strategii zmniejszania zysków ciepła bez nadmiernego zużycia energii. Kontrolowanie zużycia energii w gorącym klimacie oznacza kontrolowanie przyrostu ciepła.
„Kiedy stworzyliśmy Palm Springs EnergyWise House, zaprojektowaliśmy najpierw widoki”, mówi Dennis Cunningham, budowniczy w Palm Springs Modern Homes, „a potem wykonaliśmy obliczenia, aby sprawdzić, czy możemy to zrobić. Mieliśmy szczęście z tym projektem, że widoki były północno-północny zachód. W rezultacie nie dostajemy żadnego bijącego słońca”.
Unikanie gromadzenia się ciepła
Zyski ciepła słonecznego to największy wróg energetyczny w domach w całym kraju. Lepiej jest umieścić okna obrazowe, drzwi przesuwne i szybujące okna palladiańskie skierowane na północ i południe, niż cierpieć z powodu ekstremalnego nagrzewania się, jakie przyniosą okna wychodzące na wschód i zachód. W przypadku domu w klimacie północnym takie podejście ma dodatkową zaletę, ponieważ okna wychodzące na południe będą przyciągać w zimie bezpośrednie, ogrzewające dom promienie. Bez względu na to, gdzie znajduje się dom, dobre planowanie okien skupia się na kontrolowaniu ciepła słonecznego w miesiącach letnich. Jeśli ta sama regulacja może wnieść dodatkowe ciepło w sezonie grzewczym, potraktuj to jako bonus.
Easley wykorzystuje jednoszybowe przesuwane szklane drzwi jako przykład tego, jak wybór i umieszczenie szkła może wpływać na obciążenie chłodnicze i zużycie energii w domu. Bezpośrednie słońce na szkle wygeneruje 250 Btu na metr kwadratowy oszklenia na godzinę, taką samą jednostkę miary, jaka jest używana do pomiaru wydajności pieca.
W przypadku przeciętnych szklanych drzwi przesuwnych o wymiarach 6 na 7 stóp daje to 10 000 Btu na godzinę od samych drzwi. Aby zrekompensować ten wzrost ciepła, potrzeba prawie jednej tony mocy klimatyzacji. Ponieważ przeciętny dom zużywa trzy tony klimatyzacji na godzinę, suwak będzie zużywał jedną trzecią tej energii chłodniczej na godzinę. Zyski ciepła słonecznego zdarzają się wszędzie, podkreśla Easley. „Nawet na Środkowym Zachodzie nadal możesz mieć rachunki za klimatyzację, które kosztują tyle, co rachunki za ogrzewanie, więc nigdy nie lekceważ wpływu szkła”, mówi.
Rozwiązania projektowe
Podejmij działania, aby zmniejszyć zyski ciepła słonecznego w lecie. Po pierwsze, w miarę możliwości zapewnij cień i zapewnij nawisy okien, które latem otrzymują duże ilości bezpośredniego światła. „Tutaj musimy unikać zachodniego bijącego słońca” – mówi Cunningham. „Zachodnie słońce tutaj jest tak jaskrawym, gorącym, topniejącym słońcem, że spala meble w środku, zanika je”.
Aby to zrekompensować, Cunningham i architekt Dan Thornbury zwrócili się do EnergyWise House na północ, z jego bokiem ustawionym na północny zachód, co pozwoliło domowi rzucać własny cień na wschodnio-wschodnią część domu. Thornbury umieścił wieżę schodową na fasadzie od strony zachodniej, która jest usiana mieszanką okien o różnych rozmiarach, aby zapewnić zwiastunowy widok na góry bez dodatkowego szkła i związanego z tym przyrostu ciepła. Wiele małych okien w wieży schodowej jest również obsługiwanych i zapewnia wietrzenie krzyżowe, gdy drzwi kieszeni są otwierane na wschód.
Inteligentne okna
Innym sposobem na zmniejszenie zysków ciepła słonecznego z okien jest instalowanie wysokowydajnych okien powlekanych, które mają blokować przenoszenie ciepła zimą i latem. Wybór dwuszybowego, niskoemisyjnego szkła powlekanego może zaoszczędzić setki dolarów na rocznych rachunkach za media. Przejście na spektralnie selektywne szkło niskoemisyjne w podwójnej szybie zespolonej (IGU) przyniesie największe oszczędności i wydajność. Okna te mają mikrocienką warstwę metalu, która odbija ciepło z powrotem w kierunku źródła. Powłoki spektralnie selektywne odchylają promienie, które powodują gromadzenie się ciepła i degradację UV, jednocześnie umożliwiając przenikanie światła widzialnego.
„Średnio standardowe szkło przepuszcza 90 procent ciepła słonecznego. Standardowe szkło niskoemisyjne przepuszcza około 70 proc. Szkło z powłoką spektralną przepuszcza zaledwie 40 procent ciepła słonecznego” – mówi Easley.
Blokowanie zysków ciepła latem to mądra strategia. Easley zachęca do budowania wsporników nad zachodnią i wschodnią fasadą, aby zacieniać okna poniżej. Posadź drzewa w cieniu, dodaj zwisy lub markizy i użyj etykiety National Fenestrations Rating Council. Etykiety NFRC wskazują, ile światła wpuści dane okno (VLT), jaką stratę ciepła prawdopodobnie poniesie (współczynnik U) i na ile pozwala uzyskać ciepło słoneczne (SHGC). Etykieta Energy Star dodatkowo dopasowuje okna do ich klimatu.