Compoziţia radiaţiei solare
Radiaţia solară care ajunge la pământ este compusă din cca. 3% ultraviolete (UV), 55% infraroşii (IR) şi 42% lumină vizibilă.
Aceste trei componente ale radiaţiei corespund fiecare unei game de lungimi de undă. Radiaţia ultravioletă între 0,28 şi 0,38 µm*, cea vizibilă între 0,38 şi 0,78 µm şi cea infraroşie între 0,78 şi 2,5 µm.
Repartiţia energetică a radiaţiei solare globale, în funcţie de lungimea de undă între 0,3 şi 2,5 µm (spectrul), pentru o suprafaţă perpendiculară pe această radiaţie, este reprezentată prin curba de mai jos. Acest spectru relevă definiţii ale standardului SR EN 410 şi ale unui anumit număr de parametri standardizaţi referitori la caracterizarea aerului şi a radiaţiei difuze.
Senzaţia de lumină
Senzaţia de lumină pe care o avem se datorează doar acţiunii radiaţiei electromagnetice cu lungimi de undă cuprinse între 0,38 µm şi 0,78 µm.
De fapt, acestea sunt radiaţiile care, împreună cu o eficacitate variabilă a ochiului, în funcţie de lungimea lor de undă, permit fenomenul fiziologic al vederii. Eficacitatea luminoasă a diferitelor radiaţii permite transformarea fluxului energetic emis de o sursă de radiaţie într-un flux luminos.
Caracteristicile spectrofotometrice
Radiaţia. Atunci când o radiaţie lovește un geam, o parte este reflectată, o alta este absorbită în grosimea sticlei şi o a treia este transmisă.
Raporturile dintre fiecare din aceste 3 componente şi fluxul incident defines factorul de reflexie, factorul de absorbţie şi factorul de transmisie al geamului.
Traiectoriile acestor raporturi pentru toate lungimile de undă constituie curbele spectrale ale geamului.
Pentru o incidenţă dată, aceste raporturi depind de nuanţa geamului, de grosimea acestuia şi, în cazul unei sticle cu depunere, de natura acesteia.
Prezentăm mai jos, cu titlu de exemplu, curbele de transmisie spectrală:
- Ale sticlei clare SGG PLANICLEAR 6 mm
- Ale sticlei colorate SGG PARSOL Bronz 6 mm.
Factorii de transmisie, de reflexive şi de absorbţie energetică. Factorii de transmisie, de reflexie şi de absorbţie energetici sunt raporturile dintre fluxurile energetice transmise, reflectate sau absorbite şi fluxul energetic incident.
Tabelele prezintă, pentru fiecare tip de geam, aceşti 3 factori calculaţi conform standardului SR EN 410. Ei sunt determinaţi pentru lungimi de undă cuprinse între 0,3 şi 2,5 µm.
Factorii de transmisie şi de reflexie luminoasă. Factorii de transmisie şi de reflexie luminoasă ai unui geam sunt raporturile dintre fluxurile luminoase transmise şi reflectate şi fluxul luminos incident.
Tabelele prezintă aceşti 2 factori pentru fiecare tip de geam. Calculaţi conform standardului SR EN 410, aceşti factori sunt valori nominale, slabe variaţii putând intervene în funcţie de metodele de fabricaţie.
Unele geamuri foarte groase sau multiple (duble vitraje şi geamuri stratificate), chiar dacă nu sunt colorate, pot genera, prin transmisie, un anumit efect verzui sau albăstriu care variază în funcţie de grosimea totală a geamului sau de componentele sale.
Factorul solar g. Factorul solar g (vechiul FS) al unui geam este raportul dintre energia totală care intră în încăpere prin acest geam şi energia solară incidentă.
Această energie totală este suma dintre energia solară care intră prin transmisie directă şi energia cedată prin geam mediului interior în urma încălzirii sale prin absorbţie energetică.
Tabelele prezintă factorii solari, conform standardului SR EN 410, ai diferitelor tipuri de geam în funcţie de factorii de transmisie şi absorbţie energetică, luând, prin convenţie:
- Spectrul solar aşa cum este definit de standard;
- Temperaturile mediului interior şi exterior egale între ele;
- Coeficienţii de schimb ai geamului către exterior de he = 23 W/(m2·K) şi către interior de hi = 8 W/(m2·K).
Energia solară
Efectul de seră. Energia solară care intră într-o încăpere printr-un geam este absorbită de obiectele şi pereţii interiori care, încălzindu-se, reemit o radiaţie termică situată, de obicei, în infraroşul îndepărtat (mai mare decât 5 µm).
Geamurile, chiar transparente, sunt practic opace la radiaţiile cu lungimea de undă mai mare de 5 µm. Energia solară care intră prin geamuri rămâne în încăpere, având astfel tendinţa de a se încălzi. Acesta este „efectul de seră” pe care îl constatăm, de exemplu, într-un autoturism care staţionează în plin soare, cu geamurile închise.
Controlul solar. Pentru a evita supraîncălzirea putem:
- Asigura circulaţia aerului;
- Utiliza storuri având grijă ca acestea să nu genereze şocuri termice. Amplasate în interior, ele sunt mai puţin eficiente deoarece nu ecranează radiaţia solară decât după traversarea geamului. Situate în exterior, trebuie avută în vedere problema întreţinerii:
- Recurgerea la geamuri cu transmisie energetică redusă, numite „geamuri de control solar”, care nu lasă să treacă decât o fracţiune determinate a radiaţiei energetice solare, permiţând iluminarea dar limitând supraîncălzirea.
Protecția solară. Protecţia solară trebuie tratată luând în considerare trei obiective:
- Diminuarea aporturilor solare (factorul solar g cât mai mic posibil);
- Diminuarea transferurilor de căldură de la exterior către interior (coeficientul Ug minim);
- Garantarea unei bune transmisii luminoase (grad ridicat de transmisie luminoasă). Saint-Gobain Glass propune o gamă completă de geamuri de control solar care oferă performanţe foarte variate şi deschid multiple posibilităţi estetice.
Iluminatul
Factorul lumina zilei. Cunoaşterea factorului de transmisie luminoasă al unui geam permite stabilirea unui ordin de mărime apropiat de nivelul de iluminare disponibil în interiorul unei încăperi, atunci când se cunoaşte nivelul de iluminare în exterior. Într-adevăr, raportul dintre iluminatul interior într-un punct dat al unei încăperi şi iluminatul exterior măsurat pe un plan orizontal este constant, indiferent de ora din zi. Acest raport se numeşte „factor lumina zilei” (prescurtat „factor de zi”).
Astfel, pentru o încăpere care are un factor lumina zilei de 0,10 în apropierea ferestrei vitrate şi de 0,01 în fundul încăperii (cazul mediu al unei încăperi standard), un iluminat exterior de 5000 lux (vreme acoperită, nori groşi) va conduce la un iluminat interior de 500 lux în apropierea ferestrei şi de 50 lux în fund, în timp ce iluminatul de 20.000 lux (cer acoperit, nori albi) va conduce la un iluminat de 2000 şi respectiv 200 lux în aceeaşi încăpere.
Sticla și radiaţia solară
Confortul luminos. Iluminatul trebuie să contribuie la standardul de confort, asigurând condiţii optime pentru ochi din punct de vedere cantitativ şi al repartiţiei luminii, evitând atât orbirea, cât şi zonele întunecoase. Calitatea confortului luminos ţine de alegerea judicioasă a transmisiei luminoase, de distribuţie, de orientare şi de dimensiunile geamurilor.
Fenomenul de decolorare
Lumina solară, necesară perceperii mediului înconjurător, reprezintă o formă de energie care ar putea degrada, în unele cazuri, culorile obiectelor care sunt expuse ei.
Mecanismul alterării culorilor. Alterarea culorilor obiectelor expuse radiaţiei solare rezultă din degradarea progresivă a legăturilor moleculare ale coloranţilor sub acţiunea fotonilor de energie mare. Radiaţiile dotate cu o asemenea acţiune fotochimică sunt, în principal, ultravioletele şi într-o măsura mai mică, lumina vizibilă cu lungime de undă scurtă (violetă, albastră).
Absorbţia radiaţiei solare de către suprafeţele obiectelor generează creşteri de temperatură care conduc la reacţii chimice ce pot altera culorile. Este de reţinut că acest fenomen de degradare afectează mai mult coloranţii organici, ale căror legături chimice sunt, în general, mai puţin stabile decât cele ale pigmenţilor anorganici.
Cum se poate reduce decolorarea. Orice radiaţie fiind purtătoare de energie, niciun mediu nu protejează obiectele în mod absolut împotriva decolorării, cu excepţia cazului în care sunt depozitate la adăpost de lumină, la temperatură scăzută şi ferite de aer şi de medii agresive.
Cu toate acestea, produsele din sticlă oferă soluţii eficiente. Cea mai performantă constă în eliminarea ultravioletelor care, în ciuda ponderii reduse în cadrul radiaţiei solare, constituie principal cauză a degradărilor. Ele pot fi parţial oprite prin utilizarea geamurilor stratificate cu PVB din gama SGG STADIP, care nu transmit decât 0,4% din UV (faţă de 44% în cazul unei oglinzi SGG PLANICLEAR de 10 mm grosime).
În al doilea rând, se poate recurge la sticla colorată care filtrează lumina în mod selectiv: de exemplu, sticla ornament având drept culoare dominant galbenul, care absoarbe mai mult lumina violetă şi albastră. În sfârşit, geamurile care prezintă factori solari reduşi, permit diminuarea acţiunii termice a radiaţiilor.
Cu toate acestea, nici un produs din sticlă nu poate garanta total absenţa decolorării. Optimizarea unui asemenea geam conduce întotdeauna la găsirea unui compromis între diferiţii parametric implicând alegeri de ordin estetic şi economic.