Os proprietários adoram janelas - a luz que trazem, as vistas que emolduram, a sensação que dão às casas. Os especialistas em energia odeiam janelas - o calor que elas trazem, o calor que drenam, o consumo de energia adicional que causam. Começou a corrida para desenvolver a tecnologia que permitirá aos proprietários colocar janelas onde quiserem, sem medo dos custos de energia disparados.
Revestimentos Low-e
As janelas continuaram a melhorar ao longo dos anos, primeiro com unidades de vidro isoladas que forneciam uma zona tampão de ar entre dois painéis de vidro para reduzir a perda de calor incorrida por unidades de painel único durante o tempo frio. As melhorias continuaram com o advento de revestimentos de baixa emissividade ou baixa emissividade. Esses revestimentos metálicos microtino refletem o calor, enviando-o de volta de onde veio. Os revestimentos de baixa emissividade melhoram significativamente a qualidade térmica das unidades de vidro isoladas, ajudando as casas a ficarem mais quentes no inverno e mais frias no verão. Adicionar argônio ou gás criptônio entre esses painéis revestidos aumenta as propriedades isolantes da janela.
No topo da tecnologia de janela disponível estão os revestimentos espectralmente seletivos. Os revestimentos são aplicados aos painéis de vidro para reduzir o ganho de calor, bloqueando os raios selecionados de entrar na casa. Esse aprimoramento do vidro revestido de baixa emissividade ajuda a reduzir ainda mais a perda de calor interna e o ganho de calor externo. Ele também serve para proteger móveis e tecidos internos do clareamento do sol. Com vidro revestido com gás e espectralmente seletivo em uma unidade de vidro isolada bem construída, o valor R de uma janela pode se aproximar de uma parede bem isolada. Ainda assim, além de fechar as cortinas ou toldos, bater o sol desafia todas as janelas e causa ganho de calor solar que pode comprometer qualquer orçamento de energia.
Nova Tecnologia de Janela
As empresas agora estão pesquisando tecnologias que permitirão que o máximo de luz visível entre em casa, enquanto bloqueiam os raios que causam o aumento do calor dentro de casa. Entre em janelas selecionáveis que respondem com um toque do botão para escurecer, clarear ou bloquear quase completamente o sol de entrar na sala de estar. Já existe tecnologia para levar vidro de privacidade comutável (SPG) para as casas, mas essas janelas não bloqueiam o ganho de calor ou a penetração da luz ultravioleta (UV). O SPG muda de claro para branco leitoso quando ligado, o que permite que a luz entre no espaço interno enquanto a visão é bloqueada do lado de fora. A Marvin Windows trouxe essa tecnologia para o mercado residencial, mas foi forçado a abandoná-la por problemas de qualidade.
O prêmio será descobrir uma janela colorida comutável que responde à luz e ao ganho de calor absorvendo os raios enquanto permite a penetração da luz. O único problema é que essa tecnologia deve superar uma série de obstáculos antes de chegar ao mercado. Muitas empresas estão competindo para desenvolver uma solução de janela eletrocrômica ou química que pode escurecer e clarear janelas com o toque de um botão ou por um sensor automático.
Construindo uma janela melhor
Os principais obstáculos são três: durabilidade, estabilidade térmica e confiabilidade com relação à comutação. A Gentex Corporation, uma empresa de Zeeland, Michigan, conhecida por seus espelhos eletrocrômicos de automóveis que escurecem e iluminam automaticamente para eliminar o brilho, está passando por seus próprios testes para janelas eletrocrômicas.
“Fizemos aumentos na durabilidade, bastante significativos”, disse Tom Guar, vice-presidente de pesquisa química da Gentex. Mesmo assim, a meta é produzir uma janela que aguente 20 anos. “Quando você pensa sobre isso, é um ambiente muito difícil”, diz Guar sobre as tensões que uma janela projetada para absorver o calor deve suportar. “Se você pensar que sua vidraça absorve grandes quantidades de luz e calor, ela ficará muito quente, talvez até rachará o vidro”, diz ele.
Adicione a essa suscetibilidade à penetração de água, que é um problema para todas as unidades de vidro isoladas (IGUs), e a penetração de oxigênio, e há muito a superar. Marvin lutou para garantir que o filme aderisse ao vidro e que o selo permanecesse intacto. Qualquer produto futuro precisará abordar os mesmos problemas.
Sage Electrochromics, de Faribault, Minnesota, fabricante do SageGlass, desenvolveu uma tecnologia de janela eletrocrômica que passou em todos os quatro níveis de teste do Departamento de Energia. Os revestimentos eletrocrômicos são muito semelhantes aos revestimentos de baixa emissividade, pois são compostos por uma série de camadas inorgânicas aplicadas ao vidro. Uma camada de armazenamento contém lítio para alimentar a transição, enquanto a camada eletrocrômica muda de transparente para colorido e escuro. Toda a reação é disparada por um sinal eletrônico recebido de uma chave. Sage está agora buscando parceria com fabricantes de vidros e janelas para criar um produto que estará disponível aos consumidores para uso doméstico.
Tornando a eficiência da janela acessível
“Acho a tecnologia deles muito boa”, admite Guar. Ainda assim, a seu ver, a chave será produzir uma janela que seja acessível, confiável e durável. As implicações na fabricação são enormes, diz ele. “O manuseio de grandes folhas de vidro não é trivial”, diz Guar. Cobrir aquele vidro com uma película química é ainda mais difícil. “Não é uma coisa fácil de realizar”, diz Guar. Ainda assim, a parceria certa tornaria o vidro disponível para as empresas de janelas que sentem que podem fornecer uma vedação confiável para essa tecnologia. O fato de a Sage fazer parceria com a Honeywell para fornecer a capacidade de comutação dá um grande impulso ao seu produto.
É verdade que existem tecnologias disponíveis que usam soluções químicas avançadas para abordar a eficiência energética. Heat Mirror, da Southwall Technologies em Palo Alto, Califórnia, é um excelente produto desenvolvido para isolar o vidro da perda e do ganho de calor. As janelas do Heat Mirror têm uma barreira reflexiva isolante que fica suspensa entre os painéis de vidro. É espectralmente seletivo e permite que a luz visível entre enquanto bloqueia os raios infravermelhos próximos que causam o acúmulo de calor. Funciona como uma terceira camada de isolamento e aumenta muito o valor R das paredes com janelas. Mas, enquanto o valor R com janelas de espelho térmico é excepcional, o custo para janelas de isolamento deste calibre é muito alto. E eles não são comutáveis.
A chave para vencer a corrida pelas janelas de alta eficiência, a maioria dos especialistas concorda, é o desenvolvimento de uma tecnologia acessível que pode ser produzida em massa e durar por toda a vida de uma garantia de janela padrão.
Para os consumidores, a tecnologia eletrocrômica pode revolucionar a colocação das janelas e o design da casa, permitindo que os designers coloquem as janelas nas fachadas voltadas para o oeste sem sustentar a incrível carga que um forte sol do oeste coloca no sistema de ar condicionado. Também pode significar projetar para o glorioso sol da manhã que muitas casas atualmente evitam. Melhor ainda, como essa tecnologia é controlada por dispositivo, ela pode até ser programada para escurecer ou clarear automaticamente, de modo que os climas internos possam ser controlados com eficácia, mesmo quando o proprietário está ausente.