É hora de mudar para janelas de painel triplo. Essa é a mensagem de uma série de estudos liderados pelo Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia em colaboração com uma coalizão de parceiros públicos e privados.
"Custos mais baixos, maior disponibilidade e o esforço para reduzir as emissões de carbono estão nos levando a um ponto de inflexão em que as janelas de painel triplo começam a fazer muito sentido econômico", disse Kate Cort, economista de pesquisa do PNNL e gerente do programa de pesquisa de campo em andamento. estudos de validação de janelas de painel triplo.

Não é nenhum segredo que as janelas de uma casa podem desperdiçar muita energia. Eles podem vazar ar, e até mesmo os modelos mais recentes de janelas de vidro duplo contribuem significativamente para o uso e o custo de energia em uma casa. Para uma nova casa, as janelas normalmente representam cerca de 8% da área da superfície externa, mas são responsáveis ​​por metade da perda ou ganho de calor. Esta perda de energia passiva torna as janelas um dos principais contribuintes para os custos de aquecimento e resfriamento doméstico.

Enquanto isso, as evidências da economia de energia e custos das janelas de vidro triplo vêm sendo construídas lentamente há anos, desde que os primeiros protótipos foram introduzidos por volta de 1989. variedade de painéis, mas a adoção no mercado tem sido lenta devido ao custo e à disponibilidade.

Essas desvantagens estão prestes a mudar, disse Cort. Uma nova geração de janelas finas de vidro triplo são mais baratas e podem ser mais facilmente adaptadas em esquadrias de vidro duplo existentes. Como o próprio nome indica, as janelas de vidro triplo têm três painéis de vidro que criam um sanduíche de dois andares, que é preenchido com um gás inerte, como o criptônio, que fornece energia isolante adicional. Essas janelas de última geração aproveitam as economias de escala fornecidas pela mesma tecnologia avançada de fabricação de vidro que produz telas de TV e computador finas, mas duráveis.

Nos últimos três anos, Cort e seus colegas avaliaram sistematicamente a economia de energia e os fatores econômicos que determinarão a rapidez com que serão aceitos pelos construtores. Este trabalho foi apoiado pelo DOE Building Technologies Office e pela Bonneville Power Administration.

Agora, os reguladores estaduais de serviços públicos estão começando a tomar conhecimento. Recentemente, o estado de Michigan usou dados de um estudo de campo do PNNL de janelas de painel triplo para incluí-las na lista do manual de recursos técnicos do estado de medidas aprovadas de economia de energia elegíveis para incentivos e descontos de serviços públicos.

Novos padrões de energia criam urgência

Outro estudo recente liderado por Cort, colega do PNNL Edward Louie e Robert Hart do Lawrence Berkeley National Laboratory mostrou que, para a construção de novas casas, as janelas de vidro triplo podem ajudar os construtores a cumprir os códigos de energia mais rigorosos de 2021 para novas casas. Seu estudo, publicado na edição de março de 2022 do ASHRAE Journal mostraram que quando um construtor de casas atualiza as janelas de uma nova casa de painel duplo para painel triplo, o desempenho de eficiência energética das janelas pode melhorar em 40% ou mais. Este desempenho adicional aumenta o valor total de isolamento de todo o exterior da casa, muitas vezes referido como o envelope do edifício.

"Nosso estudo mostrou que aumentar a eficiência energética das janelas fornece aos construtores mais flexibilidade no projeto e a capacidade de fazer compensações com outros componentes do envelope, como o isolamento da parede externa, ao mesmo tempo em que atendem ao código", disse Cort. O efeito geral é fornecer aos construtores mais opções e melhor garantia de conformidade com o código de construção, ao mesmo tempo em que melhora o conforto dos proprietários.

Qual ​​é o problema para janelas de painel triplo?

Builders play a key role in the adoption of new home building technologies, said Cort. In 2020, she and her colleagues interviewed 29 home builders who have participated in the DOE Zero Energy Ready Home program. They asked builders to explain their decision-making process for window selection during the 2018 to 2019 building season. Forty-one percent of these builders used triple‐pane windows in all their new homes and another 28% in most or some of their homes. For those who didn't use triple-pane windows, the biggest factor was cost.

"The price differential between double-pane and triple-pane windows has been a pain-point for builders," Cort noted. But she added that the increased incremental material cost of triple-pane windows is now about $700 to $2,400 for a 2,400-square-foot wood-framed home. This is about the same cost as adding an extra inch of rigid wall insulation to the same home.

Some builders also stated that the indirect cost of custom installation for triple-pane windows, which can be 25% to 50% heavier than similar sized double‐pane windows, also weighed into their choice.

"Most builders aren't familiar with the newer thinner, lighter triple-pane technology," said Cort. But the survey showed most would be willing to try them if the cost and availability made it practical for them.

Some of the builders Cort's team interviewed noted that consumers like the comfort and quiet of triple-pane windows. A recent study confirmed that the installation of thin triple-panes reduced the sound infiltration by an average of 8-10 decibels when compared to the home with double-pane metal-frame windows, which roughly equates to reducing the perceived noise level by half.

"When someone comes into the house and you shut the door, it's like getting into a Mercedes or BMW," said a Seattle builder. "It's so solid and quiet. We are building homes next to Boeing Field airport in Seattle. Planes are flying right overhead so close you can clearly see them from the houses, and it is so quiet inside you can't hear them."

Demonstration projects lead the way

When there are new approaches to home building, said Cort, builders need assurances that materials will be available when needed, hold up under use, and deliver on promised improvements.

To help meet those expectations, PNNL has joined forces with DOE, Lawrence Berkley National Laboratory, and the Northwest Energy Efficiency Alliance to launch the Partnership for Advanced Window Solutions. With support from DOE, this public-private partnership is working with builders, utilities, and manufacturers to both drive demand and scale up production of cost-effective "drop-in" thin triple-pane window designs and other high-performance window solutions.

The PNNL team recently compared the energy efficiency performance of these windows in its Lab Homes, a pair of identical manufactured homes used to study energy efficiency. During the winter heating season of 2019 and the summer cooling season of 2020, researchers recorded energy usage and temperatures throughout the homes. During the two 10-week evaluation periods, the windows saved an average of 12% on heating and 28% on cooling for the 1,500-square-foot structures. In addition, the home with the triple-pane windows reduced outdoor noise and maintained much more comfortable and even temperatures throughout the home during both summer and winter testing periods.

The research team is now field testing the windows in 10 locations nationwide, from manufactured homes in Pasco, Wash., to a net-zero apartment complex in Rotterdam, N.Y. In these field demonstration projects, the incremental cost over standard ENERGY STAR windows was $6 per square foot or less, said Cort. Within the last year, multiple versions of the thin-glass triple-pane units have been developed, certified by the National Fenestration Rating Council, and have become available to builders.

"At this point, it's a matter of increasing awareness among manufacturers, builders, utility programs, and consumers," said Cort. "It's time to look at windows, not just through them."