LOW – E – שמשה מרסנת קרינה

אז מהי זכוכית Low – e? בסעיף זה, אנו נספק לכם סקירה מעמיקה אודות ציפויים.

על מנת להבין את נושא הציפויים, חשוב להבין תחילה את ספקטרום האנרגיה הסולארית או את אנרגיית השמש. אור אולטרה סגול (UV), אור הנראה לעין, ואור אינפרא אדום (IR) כולם מהווים חלקים שונים בספקטרום של השמש – ההבדלים בין השלושה נקבעים על פי אורכי הגל שלהם.

• האור האולטרה סגול, הגורם לחומרים בחללי פנים כגון בדים וחיפויי קירות לדהות, הינו בעל אורכי גל הנעים בין 380 – 310 ננומטר, כאשר מדברים על ביצועי זכוכית.

• האור הנראה לעין תופס את חלק הספקטרום שבין אורכי הגל של כ- 780 – 380  ננומטר.

• אור אינפרא אדום (או אנרגיית חום) מועבר כחום אל תוך בניין ומתחיל באורכי גל של 780 ננומטר. אינפרא אדום סולארי מכונה בדרך כלל אנרגיית אינפרא אדום בעלת גלים קצרים, בעוד שלחום המוקרן מעצמים חמים, יש אורכי גל גבוהים יותר מהשמש והוא מכונה אינפרא אדום בעל גלים ארוכים.

ציפויי Low – E פותחו כדי למזער את כמות האור האולטרה סגול והאינפרא אדום, היכול לעבור דרך זכוכית, מבלי לפגוע בכמות האור הנראה לעין המועברת דרכה.

כאשר אנרגיית חום או אור נספגת על ידי זכוכית, היא מועברת משם או על ידי תנועת אוויר או מוקרנת מחדש על ידי משטח הזכוכית. היכולת של חומר להקרין אנרגיה ידועה בשם פליטות.

באופן כללי, חומרים מחזירים (אור) הינם בעלי רמת פליטות נמוכה, וחומרים בעלי צבע כהה ועמום הינם בעלי רמת פליטות גבוהה יותר. כל החומרים, לרבות חלונות, מקרינים חום בצורה של אנרגיית אינפרא – אדום ארוכת גלים, כתלות ברמת הפליטות והטמפרטורה של פני המשטח שלהם. אנרגיית קרינה הינה אחת הדרכים החשובות שבהן מתרחשת העברת חום במקרה של חלונות. הפחתת רמת הפליטה מפני משטחי הזכוכית בחלון אחד או יותר, משפרת את תכונות הבידוד של החלון. לדוגמה, זכוכית בלתי מצופה הינה בעלת רמת פליטות של 0.84, בעוד שרמת הפליטות של זכוכית מסוג Vitro Architectural Glass (לשעבר זכוכית PPG) Solarban^® 70, עומדת על 0.02.

כאן נכנסים לתמונה ציפויים בעלי רמת פליטות נמוכה (או זכוכית Low – e).

לזכוכית Low – E יש ציפוי מיקרוסקופי דק ושקוף – הוא דק בהרבה משערה של אדם – המשקף אנרגיית אינפרא אדום (או חום) בעלת גלים ארוכים. מספר מסוים של Low – e משקף גם כמויות משמעותיות של אנרגיית אינפרא אדום סולארית בעלת גלים קצרים. כאשר במהלך החורף אנרגיית החום הפנימית מנסה לברוח אל חלל החוץ הקר יותר, הציפוי של ה- Low – e משקף את החום בחזרה אל תוך חלל הפנים, ובכך מפחית את אובדן הקרנת החום דרך הזכוכית. במהלך הקיץ מתרחש תהליך הפוך. על מנת להשתמש באנלוגיה פשוטה, זכוכית ה- Low – e פועלת באותו אופן כמו תרמוס. לתרמוס יש בטנה כסופה, המשקפת את טמפרטורת המשקה שהוא מכיל.

הטמפרטורה נשמרת בגלל ההשתקפות המתרחשת באופן קבוע, כמו גם יתרונות הבידוד המסופקים על ידי חלל האוויר הכלוא בין המעטפת הפנימית והחיצונית של התרמוס, בדומה ליחידת בידודית. מכיוון שזכוכית ה- Low – e מורכבת משכבות דקות במיוחד של כסף או חומרים אחרים בעלי רמת פליטות נמוכה, אותה התיאוריה מיושמת גם כאן. ציפוי הכסף של זכוכית ה- Low – e משקף את הטמפרטורות הפנימיות בחזרה אל תוך חלל הפנים, תוך שמירה על החדר חם או קר.

סוגי ציפוי Low – e ותהליכי ייצור

קיימים שני סוגים שונים של ציפויי Low – e: ציפויי Low – e פסיביים וציפויי Low – e בקרה סולארית. ציפויי Low – e פסיביים נועדו למקסם את החום הסולארי הניתן להרוויח בתוך הבית או בניין, על מנת ליצור את האפקט של חימום "פאסיבי" ולהפחית את ההסתמכות על חימום מלאכותי. ציפויי Low – e בקרה סולארית נועדו להגביל את כמות החום הסולארי העובר אל תוך הבית או הבניין, כדי לשמור על המבנים קרירים יותר ולהפחית בכך את צריכת האנרגיה הקשורה בשימוש במיזוג אוויר.

שני סוגי הזכוכית מסוג Low – e, הן פאסיבית והן בקרה סולארית, מיוצרים בשתי שיטות ייצור ראשוניות – פירוליטי, או "ציפוי קשיח", ו-Magnetron Sputter Vacuum Deposition (MSVD) או "ציפוי רך". בתהליך הפירוליטי, שהפך נפוץ בתחילת שנות ה- 70, הציפוי מיושם על גבי פס הזכוכית בזמן שהיא מיוצרת על קו הציפה. לאחר מכן הציפוי "מתמזג" עם משטח הזכוכית החם, דבר היוצר קשר חזק ועמיד מאוד לעיבוד הזכוכית במהלך הייצור. לבסוף, הזכוכית נחתכת ללוחות בגדלים שונים. בתהליך ה- MSVD, אשר הוצג בשנות ה- 80 ושוכלל בעשורים האחרונים באופן מתמשך, הציפוי מיושם מחוץ לקו היצור על גבי הזכוכית שנחתכה מראש, בתוך תאי ואקום בטמפרטורת החדר.

עקב האבולוציה ההיסטורית של טכנולוגיות ציפוי אלו, ציפויי Low – e פסיביים משויכים לעיתים לתהליך הפירוליטי, וציפויי Low – e בקרה סולארית משויכים ל- MSVD. עם זאת, דבר זה כבר אינו לגמרי מדויק. בנוסף לכך, הביצועים משתנים מאוד בין מוצר למוצר ומיצרן ליצרן (ראה טבלה להלן), אך טבלאות נתוני הביצועים זמינות בקלות וניתן להשתמש במספר כלים מקוונים על מנת לבצע השוואה בין כל ציפויי ה- Low – e הקיימים בשוק.

מיקום הציפוי

בדגם של חלון IG סטנדרטי בעל שכבת זכוכית כפולה, ישנם ארבעה משטחים פוטנציאליים שניתן ליישם על גביהם ציפויים: המשטח הראשון (#1) פונה כלפי חוץ, המשטח השני (#2) והשלישי (#3) פונים האחד בכיוון של השני בתוך יחידת הזכוכית המבודדת ומופרדים ביניהם על ידי ספייסר (מרווח) היקפי היוצר חלל אוויר מבודד, בעוד שהמשטח הרביעי (#4) פונה ישירות כלפי פנים. ציפויי Low – e פסיביים מתפקדים בצורה הטובה ביותר על גבי המשטח השלישי או הרביעי (הרחוק ביותר מהשמש), בעוד שציפויי Low – e בקרה סולארית, מתפקדים בצורה הטובה ביותר כאשר הם מצויים על גבי משטח הזכוכית הקרוב ביותר לשמש, שהוא בדרך כלל המשטח השני.

מדדי הביצועים של ציפויי Low – e

ציפויי Low – e מיושמים על פני המשטחים השונים של יחידות הבידודית. בין אם ציפוי

ה- Low – e נחשב לפסיבי או בקרה סולארית, הציפויים מציעים שיפורים במדדי הביצועים. הפעולות הבאות משמשות למדידת היעילות של זכוכית בעלת ציפוי Low – e:

• U – Value (ערך ה- U) מקדם מוליכות – הוא הדירוג שניתן לחלון על סמך רמת איבוד החום שהוא מאפשר.
• VLT מעבר האור – העברת האור הנראה לעין מודדת את כמות האור העוברת דרך חלון.
• ●       (SHGC – Solar Heat Gain Coefficient ) מקדם רווח חום – הינו החלק של קרינת השמש החודר מבעד לחלון, הן קרינה המועברת ישירות והן קרינה הנבלעת ומוקרנות מחדש פנימה. ככל שמקדם רווח החום הסולארי של החלון נמוך יותר, כך הוא מעביר פחות את חום שמש.
• Light to Solar Gain (אור לעומת רווח סולארי) הוא היחס בין מקדם רווח חום השמש של החלון (SHGC) לבין דירוג העברת האור הנראה לעין (VLT) שלו.

כאן ניתן לראות כיצד הציפויים נמדדים על ידי מזעור כמות האור האולטרה סגול והאור האינפרא אדום (אנרגיה) היכולה לעבור דרך זכוכית, מבלי לפגוע בכמות האור הנראה לעין המועברת דרכה.

כאשר בוחנים עיצובי חלונות: עולים במחשבה גודל, גוון ואיכויות אסתטיות אחרות.

עם זאת, ציפויי Low – e ממלאים תפקיד בעל חשיבות שאינה פחותה ומשפיעים באופן משמעותי על הביצועים הכלליים של חלון ועל עלויות החימום, התאורה והקירור הכוללות של בניין.