Окна приносят в дом виды, комфорт, вентиляцию и энергоэффективность. Окна также приносят большое количество солнечного тепла и заставляют систему охлаждения работать в полную силу, не говоря уже о разрушительных ультрафиолетовых лучах, которые выцветают на мебели, драпировках и коврах. Независимо от того, спроектирован ли дом так, чтобы соответствовать месту вашей мечты, или вы работаете со строителем, чтобы выбрать лучшие варианты для дома по соседству, повышение энергоэффективности и снижение затрат на отопление и охлаждение могут быть достигнуты путем тщательного планирования размещения окон.
Защита от солнца имеет смысл в больших деньгах. По данным Министерства энергетики США, среднее домохозяйство тратит более 40 процентов своего общего годового бюджета энергии на расходы на отопление и охлаждение. В Южной Флориде потребители могут тратить столько только на расходы на охлаждение. Эти затраты можно снизить в среднем на 15 процентов, просто переключившись на энергоэффективные окна и спланировав размещение окон, затенение и вентиляцию.
Куда повернуть
В первую очередь домовладельцам нужно обращать внимание на то, в каком направлении смотрит их дом. Летом угол наклона солнца и продолжительность прямого воздействия очень велики на восточной и западной сторонах дома.
Калифорнийский эксперт по энергетике Стив Исли объясняет, как избежать палящего солнца, при этом понимая, что никому не нужна глухая стена без окон. «Сориентируйте стакан так, чтобы он смотрел на юг», - говорит Изли. «Летом солнце находится выше, поэтому оно падает на стекло под меньшим прямым углом. Также избегайте большого количества остекления на восточной и западной сторонах, где солнце будет нагревать их под прямым углом в течение длительных периодов времени ».
Для дома с жарким климатом борьба с солнцем и контроль затрат на охлаждение являются критически важным аспектом при проектировании и расчетах энергопотребления. В некоторых районах страны при рассмотрении и утверждении проекта основное внимание уделяется способности здания контролировать приток солнечного тепла. Прогрессивные комиссии по обзору хотят знать, как солнечное тепло влияет на охлаждающую нагрузку или сколько энергии требуется для снижения температуры в доме. Эти платы требуют стратегии по снижению притока тепла без чрезмерного потребления энергии. Контроль использования энергии в жарком климате означает контроль притока тепла.
«Когда мы создавали Дом EnergyWise в Палм-Спрингс, мы сначала проектировали вид, - говорит Деннис Каннингем, строитель Palm Springs Modern Homes, - затем мы провели расчеты, чтобы увидеть, сможем ли мы заставить его работать. Нам повезло с этим проектом, вид был северо-северо-западный. В результате у нас нет палящего солнца ».
Предотвращение тепловыделения
Прирост солнечного тепла является самым большим врагом энергии в домах по всей стране. Лучше разместить панорамные окна, раздвижные двери и высокие палладианские окна, выходящие на север и юг, чем страдать от чрезмерного увеличения тепла, которое принесут окна, смотрящие на восток и запад. Для дома в северном климате этот подход имеет второстепенное преимущество: окна, выходящие на южную сторону, будут притягивать прямые теплые лучи зимой. Независимо от того, где расположен дом, при правильной планировке окон основное внимание уделяется контролю за солнечным теплом в летние месяцы. Если такой же контроль может добавить тепла в отопительный сезон, считайте это бонусом.
Исли использует одинарные раздвижные стеклянные двери в качестве примера того, как выбор и размещение стекла может повлиять на охлаждающую нагрузку в доме и потребление энергии. Прямое солнце на стекле будет генерировать 250 британских тепловых единиц на квадратный фут остекления в час - та же единица измерения, которая используется для измерения производительности печи.
Для средней раздвижной стеклянной двери размером 6 на 7 футов это составляет 10 000 британских тепловых единиц в час только от двери. Чтобы компенсировать это повышение температуры, потребуется около одной тонны мощности кондиционирования воздуха. Поскольку в среднем в доме используется три тонны кондиционирования воздуха в час, ползунок будет использовать одну треть этой охлаждающей энергии в час. Изли отмечает, что увеличение количества солнечного тепла происходит повсюду. «Даже на Среднем Западе у вас могут быть счета за кондиционирование воздуха, которые стоят столько же, сколько ваш счет за отопление, поэтому никогда не недооценивайте влияние вашего стекла», - говорит он.
Дизайнерские решения
Примите меры по снижению притока солнечного тепла летом. Во-первых, создайте тень везде, где это возможно, и обеспечьте выступы для окон, которые летом получают большое количество прямого света. «Здесь нам нужно избегать палящего солнца с запада», - говорит Каннингем. «Западное солнце здесь такое яркое, согревающее и тающее от свечи солнце, что оно сжигает внутреннюю мебель и тускнеет».
Чтобы компенсировать это, Каннингем и архитектор Дэн Торнбери повернулись к дому EnergyWise House на севере, а его сторона была повернута на северо-запад, что позволило дому отбрасывать собственный оттенок на восточно-юго-восточной стороне дома. Торнбери разместил лестничную башню на западном фасаде, который приправлен множеством окон разного размера, чтобы открывать дразнящие виды на горы без добавления стекла и сопутствующего тепловыделения. Некоторые небольшие окна в виде лестничной башни также являются работоспособными и служат для обеспечения вентиляции, когда створчатые двери открываются на восток.
Умные окна
Еще один способ уменьшить приток солнечного тепла от окон - это установить окна с высокоэффективным покрытием, которые предназначены для блокировки теплопередачи зимой и летом. Выбор стеклопакета с двойным остеклением и низкоэмиссионным покрытием может сэкономить сотни долларов на ежегодных счетах за коммунальные услуги. Переход к спектрально-селективному низкоэмиссионному стеклу в стеклопакете с двойным остеклением (IGU) принесет наибольшую экономию и эффективность. Эти окна имеют микротонкий слой металла, который отражает тепло обратно к источнику. Спектрально-селективные покрытия отклоняют лучи, которые вызывают тепловыделение и ухудшение ультрафиолетового излучения, позволяя проникать видимому свету.
«В среднем стандартное стекло пропускает 90 процентов солнечного тепла. Стандартное низкоэмиссионное стекло пропускает около 70 процентов. Стекло со спектральным покрытием пропускает всего 40 процентов солнечного тепла », - говорит Исли.
Блокировка увеличения тепла летом - разумная стратегия. Исли рекомендует строить консольные балки над западными и восточными фасадами, чтобы затенять окна внизу. Посадите тенистые деревья, добавьте навесы или навесы и используйте ярлык Национального совета по оценке окон. Этикетки NFRC показывают, сколько света будет пропускать данное окно (VLT), сколько потерь тепла оно может понести (U-фактор) и сколько солнечного тепла оно позволяет (SHGC). Маркировка Energy Star дополнительно подбирает окна в соответствии с их климатом.