Ramen brengen uitzicht, comfort, ventilatie en energie-efficiëntie in een huis. Ramen brengen ook grote zonnewarmtewinsten met zich mee en schoppen het koelsysteem in overdrive, om nog maar te zwijgen van de schadelijke UV-stralen die meubels, gordijnen en vloerkleden doen vervagen. Of een huis nu is ontworpen om op uw droomlocatie te passen of dat u samenwerkt met een aannemer om de beste opties voor een buurthuis te selecteren, een hogere energie-efficiëntie en lagere verwarmings- en koelingskosten kunnen worden bereikt door de plaatsing van de ramen zorgvuldig te plannen.
Bescherming tegen de zon is logisch. Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie besteedt een gemiddeld huishouden meer dan 40 procent van het totale jaarlijkse energiebudget aan kosten voor verwarming en koeling. In Zuid-Florida kunnen consumenten zoveel uitgeven aan koelingskosten alleen. Deze kosten kunnen gemiddeld met 15 procent worden verlaagd, alleen al door over te schakelen op energiezuinige ramen en planning voor raamplaatsing, zonwering en ventilatie.
Welke kant op?
Eerst en vooral moeten huiseigenaren aandacht besteden aan de richting waarin hun huis is gericht. De hoek van de zon in de zomer en de lengte van de directe blootstelling zijn extreem aan de oost- en westkant van het huis.
De in Californië gevestigde energie-expert Steve Easley legt uit hoe je die brandende zon kunt vermijden, terwijl hij begrijpt dat niemand een blinde muur zonder ramen wil. "Oriënteer je glas zodat het naar het zuiden gericht is", zegt Easley. “In de zomer staat de zon hoger en valt hij dus minder direct op het glas. Vermijd ook grote hoeveelheden beglazing aan de oost- en westzijde waar de zon het langdurig onder een directe hoek zal verwarmen.”
Voor een huis met een warm klimaat zijn de strijd tegen de zon en het beheersen van de koelkosten de kritische focus voor ontwerp- en energieberekeningen. In sommige delen van het land richten ontwerpbeoordelingen en goedkeuringen zich op het vermogen van een gebouw om de zonnewarmtewinst te beheersen. Progressieve beoordelingscommissies willen weten wat de impact is van zonnewarmte op de koelbelasting, of hoeveel energie het kost om de temperatuur van een huis te verlagen. Deze borden vereisen strategieën om de warmtewinst te verminderen zonder al te veel energieverbruik. Het beheersen van het energieverbruik in warme klimaten betekent het beheersen van de warmtewinst.
"Toen we het Palm Springs EnergyWise House maakten, ontwierpen we eerst voor het uitzicht", zegt Dennis Cunningham, een bouwer bij Palm Springs Modern Homes, "vervolgens deden we de berekeningen om te zien of we het konden laten werken. We hadden het geluk met dit project dat de uitzichten noord-noordwest waren. Daardoor krijgen we geen kloppende zon.”
Ophoping van warmte vermijden
Zonnewarmtewinst is de grootste energievijand in woningen in het hele land. Het is beter om ramen, schuifdeuren en hoge Palladiaanse ramen op het noorden en het zuiden te plaatsen dan te lijden onder de extreme warmtewinst die ramen op het oosten en westen met zich meebrengen. Voor een huis in een noordelijk klimaat heeft deze aanpak een secundair voordeel, omdat ramen op het zuiden in de winter directe, huisverwarmende stralen zullen aantrekken. Waar een huis zich ook bevindt, een goede raamplanning is gericht op het beheersen van de zonnewarmtewinst tijdens de zomermaanden. Als diezelfde regeling in het stookseizoen voor extra warmte kan zorgen, beschouw het dan als een bonus.
Easley gebruikt een enkelwandige glazen schuifdeur als voorbeeld van hoe glasselectie en -plaatsing de koelbelasting en het energieverbruik van een huis kunnen beïnvloeden. Directe zon op glas genereert 250 Btu per vierkante voet beglazing per uur, dezelfde meeteenheid die wordt gebruikt om de output van een oven te meten.
Voor een glazen schuifdeur van gemiddeld 1,80 meter bij 2 meter, is dat alleen al 10.000 Btu per uur vanaf de deur. Er zou bijna een ton airconditioningvermogen nodig zijn om deze warmtetoename te compenseren. Aangezien een gemiddeld huis drie ton airconditioning per uur gebruikt, zou de slider een derde van die koelenergie per uur verbruiken. Zonnewarmtewinst vindt overal plaats, benadrukt Easley. "Zelfs in het Midwesten kun je nog steeds airconditioningrekeningen hebben die net zoveel kosten als je verwarmingsrekening, dus onderschat nooit de impact van je glas", zegt hij.
Ontwerpoplossingen
Maatregelen nemen om zonnewarmtewinst in de zomer te verminderen. Creëer eerst waar mogelijk schaduw en zorg voor overstekken voor ramen die in de zomer veel direct licht krijgen. "Hier moeten we de westelijke brandende zon vermijden", zegt Cunningham. "De westerse zon hier is zo'n felle, verwarmende, kaars-smeltende zon dat het de meubels binnen verbrandt, het vervaagt."
Ter compensatie stonden Cunningham en architect Dan Thornbury tegenover het EnergyWise House in het noorden, met de zijkant schuin naar het noordwesten, waardoor het huis zijn eigen schaduw kon werpen aan de oost- en zuidoostkant van het huis. Thornbury plaatste een traptoren op de op het westen gerichte gevel, die is doorspekt met een mix van ramen van verschillende afmetingen om een teaser uitzicht op de bergen te bieden zonder toegevoegd glas en de bijbehorende warmtewinst. Een aantal van de kleine traptoren-ramen is ook bedienbaar en functioneert om voor ventilerende dwarsbriesjes te zorgen wanneer de zakdeuren naar het oosten worden opengegooid.
Slimme ramen
Een andere manier om de zonnewarmtewinst van ramen te verminderen, is door hoogrenderende gecoate ramen te installeren die zijn ontworpen om de warmteoverdracht in de winter en de zomer te blokkeren. Het selecteren van een dubbelwandige, low-e gecoate glaseenheid kan honderden dollars besparen op jaarlijkse energierekeningen. De overstap naar een spectraal selectief low-e-glas in een dubbelwandige geïsoleerde glaseenheid (IGU) zal de grootste besparingen en efficiëntie opleveren. Deze ramen hebben een microdunne laag metaal die warmte terugkaatst naar de bron. Spectraal selectieve coatings buigen de stralen af die warmteophoping en UV-degradatie veroorzaken, terwijl zichtbaar licht doordringt.
“Gemiddeld laat standaard glas 90 procent van de zonnewarmte door. Een standaard low-e-glas laat ongeveer 70 procent binnen. Een spectraal gecoat glas laat slechts 40 procent van de zonnewarmte door", zegt Easley.
Warmtewinst in de zomer blokkeren is een slimme strategie. Easley moedigt het bouwen van uitkragingen aan boven westelijke en oostelijke gevels om de ramen eronder af te schermen. Plant schaduwbomen, voeg overstekken of luifels toe en gebruik het National Fenestrations Rating Council-label. De NFRC-labels geven aan hoeveel licht een bepaald raam binnenlaat (VLT), hoeveel warmteverlies het waarschijnlijk zal oplopen (U-factor) en hoeveel zonnewarmtewinst het toelaat (SHGC). Het Energy Star-label stemt bovendien ramen af op hun klimaat.