Windows ger utsikt, komfort, ventilation och energieffektivitet till ett hem. Windows ger också stora solvärmeökningar och sparkar kylsystemet i överdrift, för att inte tala om de skadliga UV-strålarna som bleknar möbler, draperier och mattor. Oavsett om ett hem är utformat för att passa din drömplats eller om du arbetar med en byggare för att välja de bästa alternativen för ett bostadsområde, kan du öka energieffektiviteten och minska kostnaderna för uppvärmning och kylning genom att noggrant planera fönsters placering.
Att skydda mot solen är stort förnuftigt. Enligt US Department of Energy spenderar ett genomsnittligt hushåll över 40 procent av sin totala årliga energibudget på värme- och kylkostnader. I södra Florida kan konsumenter bara spendera så mycket på kylningskostnader. Dessa kostnader kan i genomsnitt minskas med 15 procent bara genom att byta till energieffektiva fönster och planera för fönsters placering, skuggning och ventilation.
Vilket sätt att vända
Först och främst måste husägare vara uppmärksamma på vilken riktning deras hem vänder. Solens vinkel på sommaren och längden på direkt exponering är extrema på östra och västerutvända sidor av hemmet.
Kalifornienbaserad energiexpert Steve Easley förklarar hur man undviker den slående solen, samtidigt som han förstår att ingen vill ha en tom vägg utan fönster. ”Orientera ditt glas så att det vetter mot söder”, säger Easley. ”Solen är högre på sommaren, så den träffar glaset i mindre direkt vinkel. Undvik också stora mängder glas på öst- och västytan där solen värmer den i direkt vinkel under långa perioder. ”
För ett hem med varmt klimat är kampen mot solen och kontrollen av kylkostnaderna avgörande för design och energiberäkningar. I vissa delar av landet fokuserar konstruktionsgranskningar och godkännanden på byggnadens förmåga att kontrollera solvärme. Progressiva granskningskort vill veta vilken effekt solvärmeförstärkningen har på kylbelastningar, eller hur mycket energi som krävs för att sänka hemmets temperatur. Dessa kort kräver strategier för att minska värmeförstärkningen utan alltför konsumtionsenergianvändning. Att styra energianvändningen i heta klimat betyder att man kontrollerar värmeförstärkningen.
”När vi skapade Palm Springs EnergyWise House designade vi först för utsikten”, säger Dennis Cunningham, en byggare på Palm Springs Modern Homes, “sedan gjorde vi beräkningarna för att se om vi kunde få det att fungera. Vi hade turen med detta projekt att utsikten var nord-nordväst. Som ett resultat får vi ingen slående sol. ”
Undvik värmeuppbyggnad
Solvärmeökning är den största energif.webpenen i hem i hela landet. Bättre att placera bildfönster, skjutdörrar och skyhöga palladiska fönster mot norr och söder än att drabbas av den extrema värmevinst som fönster som ser öster och väster kommer att ge. För ett hem i ett nordligt klimat har detta tillvägagångssätt en sekundär fördel genom att söderläge fönster drar direkta, hemuppvärmande strålar under vintern. Oavsett var ett hus ligger, fokuserar god fönsterplanering på att kontrollera solvärmevinst under sommarmånaderna. Om samma kontroll kan ge extra värme under värmesäsongen, anser det som en bonus.
Easley använder en skjutdörr med en ruta som ett exempel på hur glasval och placering kan påverka hushållets kylbelastning och energianvändning. Direkt sol på glas kommer att generera 250 Btu per kvadratmeter glas i timmen, samma måttenhet som används för att mäta en ugns produktion.
För en genomsnittlig 6-fots och 7-fots skjutdörr gör det 10 000 Btu en timme från dörren ensam. Det skulle ta nästan ett ton luftkonditionering för att kompensera för denna värmeökning. Eftersom ett genomsnittligt hem använder tre ton luftkonditionering per timme, skulle skjutreglaget använda en tredjedel av kylenergin per timme. Solvärmeförhöjning sker överallt, påpekar Easley. "Även i Mellanvästern kan du fortfarande ha luftkonditioneringsräkningar som kostar lika mycket som din uppvärmningsräkning, så underskatta aldrig glasets påverkan", säger han.
Designlösningar
Vidta åtgärder för att minska solvärmeökningen på sommaren. Skapa först skugga där det är möjligt och ge överhäng till fönster som får stora mängder direkt ljus på sommaren. "Här ute måste vi undvika den västra slående solen", säger Cunningham. "Den västra solen här är en så skarp, värmande, ljussmältande sol att den bränner upp möblerna inuti, bleknar den."
För att kompensera stod Cunningham och arkitekten Dan Thornbury inför EnergyWise House i norr, med sin sida vinklad mot nordväst, vilket gjorde det möjligt för hemmet att kasta sin egen skugga på öst-sydöstra sidan av hemmet. Thornbury placerade ett trapptorn på den västvända fasaden, som är fylld med en blandning av fönster i olika storlekar för att ge utsikt över bergen utan tillsatt glas och tillhörande värmevinst. Ett antal av de små trapptornfönstren är också manövrerbara och fungerar för att ge ventilerande tvärbris när fickdörrarna kastas öppna i öster.
Smarta Windows
Ett annat sätt att minska solvärmeökningen från fönster är att installera högeffektiva belagda fönster som är utformade för att blockera värmeöverföringen på vintern och sommaren. Att välja en dubbelfönster med lågt belagt glasenhet kan spara hundratals dollar på årsräkningar. Att flytta till ett spektralt selektivt låg-e-glas i en dubbelruta isolerad glasenhet (IGU) ger de största besparingarna och effektiviteten för alla. Dessa fönster har ett mikrotunn lager av metall som reflekterar värmen tillbaka mot källan. Spektralt selektiva beläggningar avböjer strålarna som orsakar värmeuppbyggnad och UV-nedbrytning, samtidigt som synligt ljus tränger in.
”I genomsnitt släpper standardglas in 90 procent av solens värme. Ett standard-low-e-glas släpper in cirka 70 procent. Ett spektralt belagt glas släpper bara in 40 procent av solens värme, säger Easley.
Att blockera värmeökningen på sommaren är en smart strategi. Easley uppmuntrar att bygga cantilevers ovanför västra och östvända fasader för att skugga fönster nedan. Plantera skuggträd, lägg till överhäng eller markiser och använd National Fenestrations Rating Council-etiketten. NFRC-etiketterna anger hur mycket ljus ett visst fönster släpper in (VLT), hur mycket värmeförlust det sannolikt kommer att drabbas av (U-faktor) och hur mycket solvärmevinst det tillåter (SHGC). Energy Star-etiketten matchar dessutom fönster till deras klimat.