Transferencia de calor a través de unidades de vidrio aislante sometidas a cargas climáticas

Fecha: 30 de enero de 2023

Autor: Zbigniew Respondek

Fuente:Materiales2020, 13(2), 286

https://doi.org/10.3390/ma13020286

(Este artículo pertenece al Número Especial Energía en la Construcción y Materiales de Construcción)

Uno de los elementos estructurales utilizados en la construcción de unidades de vidrio aislante (UGI) son los espacios estrechos llenos de gas, cuyo objetivo es mejorar las propiedades térmicas del acristalamiento de los edificios. Los cambios naturales en los parámetros climáticos: la presión atmosférica, la temperatura y el viento influyen en los cambios de presión del gas en los huecos y, en consecuencia, en las cargas y deflexiones resultantes de los cristales que componen una unidad. En condiciones de baja temperatura y cuando aumenta la presión atmosférica, los paneles de vidrio que los componen pueden tener una forma cóncava de deflexión, de modo que el espesor de los espacios en dicho acristalamiento cargado puede ser menor que su espesor nominal.

El artículo analiza el efecto de la reducción de este espesor en condiciones invernales sobre la pérdida de calor de diseño a través de unidades de vidrio aislante. Para ello se determinaron las deflexiones del vidrio en unidades de muestra y, a partir de ello, se estimó el espesor de las ranuras en condiciones de funcionamiento. A continuación, se compararon la transmitancia térmica y la densidad del flujo de calor determinadas para espacios de espesor nominal y de espesor reducido bajo carga. Se demostró que tener en cuenta la influencia de las cargas climáticas puede, bajo ciertas condiciones, dar como resultado un aumento en la pérdida de calor calculada a través de las IGU. Esto sucede cuando los huecos no transfieren calor por convección, es decir, en un rango lineal de cambios en la transmitancia térmica.

Por ejemplo, para las IGU de triple acristalamiento que se fabrican actualmente en condiciones de "invierno suave", las pérdidas de calor calculadas pueden aumentar hasta el 5%, y para las IGU de doble acristalamiento con espacios de 10 a 14 mm, esta proporción es de aproximadamente el 4,6%. En otros casos (por ejemplo, gran espesor de los espacios en una unidad, gran reducción de la temperatura exterior) aparece lo convencional en los espacios. Entonces reducir el espesor de los huecos no empeora el aislamiento térmico del acristalamiento. Este efecto debe tenerse en cuenta al diseñar IGU. También se encontró que la carga del viento no afecta significativamente el espesor de los huecos.

Generalmente utilizadas en la industria de la construcción como relleno de ventanas o fachadas de vidrio, las unidades de vidrio aislante (UGI) constan de dos o más paneles de vidrio, conectados en los bordes con un espaciador de vidrio. El espacio entre los cristales de los componentes forma un espacio estrecho lleno de gas. Para mejorar el rendimiento térmico de la partición del edificio construida de esta manera, el hueco se llena con gas con una conductividad térmica más baja que el aire, generalmente argón. Se logra una mejora adicional del rendimiento mediante el uso de paneles de vidrio con un revestimiento de baja emisividad; dicho revestimiento debe ubicarse en el lado del espacio porque se corroe rápidamente cuando se expone a las condiciones climáticas. La estanqueidad del hueco en las unidades de vidrio aislante es, por tanto, un factor necesario para mantener un buen aislamiento térmico de los acristalamientos transparentes [1,2].

Sin embargo, los espacios estrechos determinan algunas propiedades específicas de las IGU en el contexto de la transferencia de cargas ambientales y la deformación asociada de los elementos estructurales. El espacio se llena con gas en el proceso de producción de la unidad, por lo tanto, el gas en el espacio tiene algunos parámetros iniciales de presión, temperatura y volumen. En condiciones de funcionamiento, una unidad de vidrio aislante está expuesta a cargas climáticas que generan cargas y deflexiones de los paneles de vidrio que la componen debido a la diferencia de presión entre el espacio y el medio ambiente. Por ejemplo, un aumento de la presión atmosférica o una disminución de la temperatura del gas en el espacio da como resultado una forma cóncava de desviación de los paneles (Figura 1a) y los cambios opuestos de estos parámetros en una forma convexa (Figura 1b). La magnitud de la presión insuficiente o excesiva en la brecha depende no solo del valor de las cargas climáticas, sino también de la estructura de la IGU. En general, aumenta con dimensiones reducidas de la IGU (ancho x largo), mayor espesor del espacio de gas y mayor espesor de las placas de vidrio que lo componen. Más adelante en este artículo se presentará cómo la diferencia de presión afecta las deflexiones en la IGU.

En el caso de exposición al viento (Figura 1c), la estanqueidad del espacio tiene un efecto positivo en la distribución de carga en una IGU. Debido a los cambios en la presión del gas en los espacios, la carga externa se transfiere parcialmente a los otros paneles de la unidad.

Las desviaciones del vidrio descritas anteriormente dan como resultado la deformación de la imagen vista con la luz reflejada por el vidrio en ventanas o fachadas de vidrio (Figura 2). Es importante que en condiciones de bajas temperaturas del aire, es decir, durante la temporada de calefacción, las unidades de vidrio aislante tiendan a adoptar una forma de desviación cóncava. El resultado es una reducción del espesor del espacio de gas, especialmente en la parte central del acristalamiento, donde los paneles de vidrio que lo componen están más cerca entre sí, lo que permite reducir el aislamiento térmico de la IGU.

El objetivo del análisis realizado en el artículo era determinar el efecto de tener en cuenta la reducción del espesor de los espacios llenos de gas en unidades de vidrio aislante en condiciones invernales sobre las pérdidas de calor calculadas a través de estas particiones. El análisis se realizó, por ejemplo, para IGU con doble y triple acristalamiento. Se llevó a cabo una cuantificación numérica detallada de este fenómeno para varias construcciones de IGU.

En la literatura se pueden encontrar estudios que describen investigaciones previas en esta área: Barnier y Bourret [3] analizaron el efecto de la curvatura de la placa en IGU sobre la transmitancia térmica (valor Ug). Los autores determinaron el valor Ug para IGU con espesor de holgura variable (limitado por las superficies de los cristales desviados), considerando confiable el espesor de holgura promedio en la IGU cargada. Los autores afirmaron que esta suposición resulta razonable cuando la curvatura de la placa es pequeña y ciertamente es aceptable en el régimen de conducción, donde el movimiento convectivo no es significativo. Este artículo proporciona los resultados de cálculos de muestra para unidades de doble y triple acristalamiento en condiciones invernales. Se encontró que tener en cuenta la curvatura de la placa aumenta el valor Ug calculado del 4,4% al 5,8%. También se hicieron cálculos para tener en cuenta los cambios en las condiciones climáticas (año meteorológico típico) para Montreal y Toulouse. Los resultados indican que Ug puede variar hasta un 5% por encima y un 10% por debajo del promedio anual.

Hart et al. [4] analizaron el valor Ug calculado a partir de deflexiones reales de unidades de doble y triple acristalamiento, medidas en verano e invierno en varios lugares de EE. UU. Se descubrió que una diferencia de temperatura de 20 °C reduce el rendimiento térmico en un 4,6% para las IGU de doble acristalamiento y en un 3,6 % para las IGU de triple acristalamiento.

Penkova et al. [5] presentaron ejemplos de análisis numérico e investigación experimental sobre parámetros relacionados con el flujo de calor y las cargas climáticas. Sin embargo, no se llevó a cabo ningún análisis detallado del cambio en la transmitancia térmica relacionado con las deflexiones en las IGU.

También se publicaron fotografías térmicas que ilustran una disminución del aislamiento térmico en la parte central del acristalamiento [6]. Se presentan ejemplos en los que la temperatura en la parte central del acristalamiento es entre 1 y 3 °C más alta que la temperatura media en su superficie (en imágenes desde el exterior). También se presenta un ejemplo de una IGU en la que los cristales componentes entraron en contacto debido a cargas climáticas.

Los métodos para calcular cantidades estáticas en unidades de vidrio doble acristalamiento cargadas de factores climáticos se describen en la literatura. Se pueden mencionar aquí los modelos analíticos presentados en artículos [7,8,9,10] y los modelos numéricos que permiten considerar la posibilidad de deflexiones no lineales del vidrio componente [11,12]. Los resultados de los cálculos presentados en este artículo se obtuvieron utilizando el modelo analítico del autor propuesto en el artículo [13], que permite calcular la carga y la deflexión de los paneles de vidrio componentes en unidades con cualquier número de espacios estrechos.

La base para el cálculo de cantidades estáticas en IGU es la suposición de que el gas en los espacios cumple la ecuación del gas ideal:

dónde:

También se supone que los paneles de vidrio simplemente se apoyan en los bordes y que se asume la dependencia lineal de la deflexión w [m] del panel de vidrio componente con su carga superficial resultante q [kN/m²]. Esta última suposición se considera suficientemente precisa si la deflexión no es mayor que el espesor del vidrio [14]. La función de deflexión de un panel simple simplemente apoyado de a [m] de ancho y b [m] de largo, sometido a la carga q [kN/m²], colocado centralmente en el sistema de coordenadas xy, se puede registrar como [15]:

con

D [kNm] es la rigidez a la flexión del panel de vidrio:

dónde:

El cambio en el volumen del espacio ∆v [m³] resultante de la deflexión de uno de los paneles de vidrio limitantes se puede determinar mediante la integración de la ecuación (2):

Una vez realizados los cálculos pertinentes:

dónde:

Cualquier cambio en las condiciones climáticas (presión atmosférica, temperatura, viento) da como resultado un cambio en la presión del gas en los espacios que afecta la carga operativa resultante de cada uno de los paneles de vidrio que lo componen. Para cada hueco de una IGU es posible formular la ecuación de estado:

dónde:

Σ∆v—es el cambio en el volumen del espacio causado por la deflexión de ambos paneles que lo limita [m³].

Como ya se mencionó en el artículo, se analizaron IGU de doble y triple acristalamiento. En la parte restante se marcaron los parámetros de los distintos cristales de los componentes y las ranuras con los índices correspondientes (figura 3). También se supone que las cargas y deflexiones son positivas si miran hacia el interior, es decir, de izquierda a derecha como en la Figura 3.

Teniendo en cuenta las marcas y convenciones adoptadas, la ecuación (8) para una IGU con doble acristalamiento se puede presentar en la forma:

con

dónde:

Una vez realizadas las transiciones pertinentes:

con

La ecuación (11) tiene una solución que da resultados no negativos:

En el caso de una unidad de triple acristalamiento, se debe resolver un sistema de ecuaciones cuadráticas:

Este sistema no tiene solución analítica, pero se puede resolver numéricamente mediante iteración.

Después de calcular la presión de operación pop para cada uno de los espacios, se puede determinar la carga resultante q para cada uno de los paneles de vidrio componentes:

para una IGU con doble acristalamiento

La desviación wc [mm] en el centro del cristal se puede determinar mediante la fórmula:

dónde:

α′w—es el coeficiente adimensional que depende de la relación b/a (Tabla 1) [-].

Sin embargo, la flexión media de los cristales componentes wₘ [mm] se determinó a partir de la fórmula:

Tabla 1. Coeficientes para calcular el cambio de volumen y la deflexión para un panel de vidrio simplemente apoyado.

La transmitancia térmica Ug [W/(m²·K)] de las IGU se calculó basándose en la metodología descrita en la norma [16], y las pérdidas de calor se expresaron por la densidad del caudal de calor Φ [W/m²] a partir de la fórmula :

dónde:

tᵢ, tₑ: son la temperatura del aire interior y exterior [°C].

El flujo de calor a través de una unidad de vidrio aislante es complejo: por conducción, convección y radiación. La resistencia térmica de las juntas llenas de gas Rs [(m²·K)/W] tiene la mayor influencia en el valor U. Para cada brecha:

con

dónde:

Es especialmente importante si en los huecos se produce convección. En el caso de espacios estrechos (Nu < 1), se supone que no se produce convección: el aislamiento térmico del espacio aumenta linealmente con su espesor. Si se excede un determinado límite de espesor de la ranura (para Nu = 1), se tiene en cuenta el efecto de la convección. En este rango no lineal (para Nu > 1) el aislamiento térmico de la IGU no mejora. El valor de este límite de espesor depende de muchos factores (ver también [17,18]), en primer lugar de:

La resistencia térmica de las juntas depende principalmente del uso de vidrio de bajas emisiones. El vidrio sin revestimiento tiene un coeficiente de emisión estándar de ε = 0,837. La aplicación de un recubrimiento de bajas emisiones reduce la emisividad de la superficie de la placa, lo que resulta en una reducción significativa de la transferencia de calor por radiación. Actualmente, en Europa Central y del Norte, se producen con mayor frecuencia IGU, en las que cada espacio está adyacente a una superficie recubierta y a otra sin recubrimiento (Figura 3). Esta solución se utiliza con mayor frecuencia en unidades que se producen actualmente en Europa Central y del Norte. En los cálculos se utilizaron los valores εsur1 = 0,837 y εsur2 = 0,04.

El vidrio conduce bien el calor, por lo que el espesor de los cristales no tiene un efecto significativo sobre el valor Ug. Los parámetros físicos del argón se adoptaron sobre la base de la norma [17].

Por supuesto, el aislamiento térmico también se ve afectado por la resistencia térmica de la superficie en el lado externo (Re [(m²·K)/W]) y en el lado interno de una ventana (Ri [(m²·K)/W]). Dependen principalmente de la posición de la ventana en la estructura y de la velocidad del aire (en el Capítulo 5 se presenta un breve análisis sobre este tema). Los cálculos asumieron Ri = 0,13 (m²·K)/W (posición vertical) y Re = 0,04 (m²·K)/W (para velocidad del viento V = 4 m/s). Estos son a menudo valores comparativos aceptados, también en la norma [16].

Los cálculos según el modelo adoptado requieren el uso de métodos numéricos, porque aquí encontramos varios valores interdependientes. Por ejemplo, los valores de temperatura de las superficies de gas y vidrio dependen de la distribución de temperatura en la sección transversal de la IGU. Esta distribución depende de los valores de resistencia térmica resultantes. Los resultados de los cálculos se obtuvieron mediante iteración después de construir la hoja de cálculo adecuada, asumiendo el estado estable de transferencia de calor.

La Figura 4 muestra el efecto del espesor del espacio s [mm] en el valor Ug de diseño para IGU de doble y triple acristalamiento, con un espesor de vidrio d = 4 mm, suponiendo ti = 20 °C y en dos variantes de la temperatura del aire exterior. te = 0 °C y te = −20 °C. La línea discontinua se utilizó para determinar los límites del espesor del espacio en el que Nu = 1.

La Figura 4 muestra que a bajas temperaturas el espesor límite disminuye. También se puede afirmar que en las IGU de triple acristalamiento la diferencia de temperatura en el hueco es menor y el espesor del borde aumenta.

Se llevó a cabo un análisis de la influencia de las cargas climáticas en la pérdida de calor a través de IGU en condiciones invernales para unidades de muestra con dimensiones de 0,7 × 1,4 m. Los parámetros del material de vidrio se adoptaron según la norma [19]: E = 70 GPa, μ = 0,2.

También se asumió que se obtuvieron los siguientes parámetros iniciales en los espacios llenos de argón durante el proceso de producción T₀ = 20 °C = 293,15 K, p₀ = 100 kPa. En estas condiciones, los cristales que los componen son planos.

Se utilizaron dos variantes de la carga de caída de temperatura.

Variante 1. Condiciones de temperatura reducida: ti = 20 °C, te = −20 °C; la temperatura del gas en cada hueco se calculó para cada caso en función de la distribución de temperatura en la IGU particular: para una IGU Top1 con doble acristalamiento = −2,37 a −2,25 °C, para IGU Top1 con triple acristalamiento = −10,09 a −9,66 ° C, Top2 = 7,60 a 7,97 °C.

Variante 2. Condiciones para un “invierno suave”: ti = 20 °C, te = 0 °C; Temperatura del gas: para IGU Top1 con doble acristalamiento = 8,80 a 9,01 °C, para IGU Top1 con triple acristalamiento = 4,97 a 5,08 °C, Top2 = 13,66 a 14,10 °C.

Primero, se investigó el efecto de la variación del espesor del vidrio sobre el ancho del espacio en el conjunto cargado. Se analizaron IGU con un espesor de espacio de 16 y 12 mm en varias combinaciones de paneles de 3, 4 y 6 mm de espesor. Se supuso que las IGU sólo se cargan con la caída de temperatura, como en la variante 1, es decir, la presión atmosférica actual pa = p₀ = 100 kPa. Los resultados de los cálculos se presentan en la Tabla 2.

Tabla 2. Cantidades estáticas y espesores de espacios en IGU, en condiciones de temperatura reducida (Variante 1).

La carga resultante qex y qin (valor absoluto) ilustra la depresión en las ranuras en relación con la presión atmosférica. El parámetro q₁₋₂ es la diferencia en la presión de funcionamiento entre los espacios en una IGU de triple acristalamiento. A partir de las ecuaciones (18) y (19), se calcularon para cada panel la deflexión extrema (en el centro del panel) wc y la deflexión promedio wm (los valores de wₘ se dan entre paréntesis).

A partir de estas deflexiones se calcularon el espesor mínimo de la ranura en el centro de la IGU sc [mm] y el espesor medio de la ranura sₘ[mm].

Sobre la base de los cálculos presentados en la Tabla 2, se encontró que los valores calculados de sc y sₘ para las IGU analizadas con espacios del mismo espesor nominal no difieren mucho entre sí. Esto a pesar de que la desviación de los cristales de los componentes varía considerablemente. El efecto de las interacciones de gases en espacios estrechos se puede ver aquí. Los cristales rígidos son menos susceptibles a la deflexión, pero la carga externa se compensa menos con la presión del gas en el hueco. Después de cambiar el espesor de todos los paneles de una unidad, la carga cambia, pero las deflexiones son similares. Por lo tanto, cuando uno de los paneles de vidrio cambia a uno más rígido, los valores de carga absoluta de los paneles de vidrio componentes aumentan, aunque su suma algebraica para cada IGU es igual a 0. Después de dicha conversión, los paneles menos rígidos se deforman más porque están expuestos. a una carga más alta; por esta razón, una IGU cargada tiene un volumen de espacios aproximadamente constante, a pesar del cambio en el grosor de los paneles que lo componen.

Para identificar el alcance del fenómeno descrito anteriormente, se resolvió otro ejemplo. La Figura 5 muestra la influencia del ancho de la IGU (en una relación constante b/a = 2) en la deflexión máxima de los paneles componentes wc en unidades de doble acristalamiento con paneles de 3, 4 y 6 mm de espesor y un espacio de 16 mm de espesor. Se supuso que la IGU se carga únicamente por un cambio en la presión atmosférica de ∆p = pa − po = 3 kPa. Esto significa que la presión atmosférica actual es pa = 103 kPa. Se puede agregar aquí que los resultados de los cálculos de cantidades estáticas no son muy sensibles al valor de po y, en gran medida, a ∆p. Esto significa que si asumimos, por ejemplo, po = 950 kPa i pa = 980 kPa, los resultados serían casi idénticos.

La Figura 5 muestra que se produce una mayor diversidad de deflexiones para unidades de diferentes espesores de paneles en el caso de tamaños de IGU más pequeños. Sin embargo, entonces los valores de deflexión son menores y se puede esperar que los cambios en el espesor de la ranura también sean pequeños.

En el contexto de lo anterior, se llevaron a cabo análisis adicionales para IGU con el mismo espesor de los cristales componentes d = 4 mm y se partieron de diferentes espesores de ranura s. La Tabla 3 presenta cálculos de los valores de wc, wm, sc y sm para unidades cargadas con cambio de temperatura como en la variante 1 y carga operativa simultánea con un aumento de presión atmosférica externa de ∆p = 3 kPa. Estas son condiciones de funcionamiento especialmente desfavorables en el contexto de la reducción del espesor de las juntas. Se realizó un cálculo análogo para la variante 2 (Tabla 4).

Tabla 3. Cantidades estáticas y espesores de espacios en IGU en condiciones de temperatura reducida (Variante 1) y aumento de presión atmosférica en ∆p = 3 kPa.

Tabla 4. Cantidades estáticas y espesores de espacios en IGU en condiciones de un “invierno suave” (Variante 2) y un aumento de la presión atmosférica en ∆p = 3 kPa.

Con base en los datos anteriores, la Tabla 5 (para la variante 1) y la Tabla 6 (para la variante 2) presentan los resultados de los cálculos de la transmitancia térmica U y la densidad del caudal de calor Φ [W/m²]:

Tabla 5. Cantidades que describen las pérdidas de calor por las IGU en condiciones de temperatura reducida (Variante 1) y aumento de la presión atmosférica en ∆p = 3 kPa.

Tabla 6. Cantidades que describen las pérdidas de calor por las IGU en condiciones de un “invierno suave” (Variante 2) y un aumento de la presión atmosférica en ∆p = 3 kPa.

Finalmente, también se presenta el incremento porcentual en las cantidades calculadas (∆Φc, ∆Φm) para unidades de espesor de hueco nominal.

Los datos presentados en la Tabla 5, la Tabla 6 y la Figura 4 indican que la reducción en el espesor de los espacios de las unidades de vidrio aislante debido a su deflexión ante una caída en la temperatura del gas y un aumento en la presión atmosférica puede resultar en un aumento en el calor de diseño. pérdidas en relación con los cálculos sin tener en cuenta la curvatura de los cristales. El aumento en la pérdida de calor ocurre en el rango lineal del cambio del valor Ug, es decir, cuando las condiciones dentro del espacio conducen a Nu < 1. Es diferente cuando el valor Ug cambia en el rango no lineal (Nu > 1 ). Las pérdidas de calor no aumentan. Entonces, la reducción del espesor del espacio puede conducir a una ligera disminución en el valor Nu calculado, lo que se traduce en una ligera reducción en las pérdidas de calor calculadas.

En este contexto, es preferible diseñar IGU de manera que tengan Nu > 1 con un cierto margen basado en las deflexiones del acristalamiento. Sin embargo, esta tarea debe abordarse con gran cautela, teniendo en cuenta las condiciones climáticas locales. Es necesario comprobar si el engrosamiento de los espacios entre los cristales no provocará una sobrepresión excesiva durante el verano, debido al calentamiento del gas en los espacios.

Cabe señalar otra característica del fenómeno descrito. En el rango lineal de cambios en el valor Ug, los índices ∆Φc y ∆Φm casi no dependen del espesor de los espacios. Esto se debe a que, como han demostrado cálculos adicionales, la relación entre el espesor de las juntas IGU y las cantidades estáticas (carga resultante del vidrio componente y sus deflexiones) también es lineal.

Durante muchos años, las IGU con doble acristalamiento dominaron el mercado. Actualmente, debido a la necesidad de ahorrar energía, en Europa Central y del Norte, el triple acristalamiento IGU 4-16-4-16-4 es el acristalamiento para ventanas más producido y vendido. La Figura 6 presenta un análisis que ilustra la dependencia del cambio porcentual en la pérdida de calor calculada ∆Φm para estas unidades en su ancho (a una relación constante b/a = 2), bajo diferentes condiciones de temperatura externa te. Se asumió un aumento de presión simultáneo ∆p = 3 kPa. Se utilizaron otros datos como en ejemplos anteriores.

Se descubrió que el efecto descrito es importante para los acristalamientos que se venden actualmente en condiciones de "invierno suave", es decir, cuando la temperatura exterior fluctúa entre -5 °C y 5 °C. Para un ancho de IGU superior a 0,7 m, la relación ∆Φm cambia del 3,9% al 5,0%. Estos valores son característicos de la temperatura media durante los meses de invierno en muchos lugares del mundo.

La presión o la succión del viento también son factores que causan la desviación de los paneles de vidrio que componen una IGU. Como ya se mencionó, la presión de la velocidad del viento actúa directamente solo sobre el panel exterior, pero debido al cambio en la presión del gas en los espacios, la carga resultante se distribuye sobre todos los paneles de la unidad. La Tabla 7 muestra las cargas y deflexiones resultantes en la superficie de la unidad de muestra cargada con 0,3 kN/m², lo que corresponde aproximadamente [20] a una presión de viento con velocidad V de aprox. 80 km/h (22,2 m/s).

Tabla 7. Magnitudes estáticas en UGI cargadas con una presión de viento de 0,3 kN/m².

La Tabla 7 demuestra que en la mayoría de las unidades las deflexiones del vidrio componente tienen valores similares. Pueden ocurrir mayores variaciones cuando se utilizan paneles más gruesos, pero los valores de deflexión son pequeños. Por lo tanto, se puede concluir que el cambio en el espesor de los espacios debido a la carga del viento es pequeño y no tiene ningún efecto perceptible sobre la pérdida de calor por las IGU.

La velocidad del viento tiene un efecto indirecto sobre la pérdida de calor. Es un factor que influye en la resistencia térmica de la superficie exterior, lo que se traduce en el valor Ug. Una ilustración gráfica de este efecto se muestra en la Figura 7. Los cálculos se realizaron para unidades con un espesor de espacio de 16 mm. Cabe señalar que en el caso de las IGU de triple acristalamiento, el efecto de la velocidad del viento es insignificante.

Uno de los factores que influyen en la transmitancia térmica Ug de las unidades de vidrio aislante es el espesor de los espacios herméticos llenos de gas. En los procedimientos de cálculo se supone que este espesor no depende de cambios temporales en los factores climáticos. El espesor es variable en condiciones reales de funcionamiento. Especialmente en condiciones invernales, los cristales de los componentes IGU adoptan una forma cóncava de desviación, lo que reduce el espesor de las juntas. Este efecto aumenta si la presión atmosférica aumenta al mismo tiempo.

Basándose en los cálculos de ejemplo realizados, se ha demostrado que el aumento en las pérdidas de calor calculadas asociadas con la reducción del espesor del espacio se produce cuando las condiciones en el espacio conducen a Nu < 1, es decir, cuando la transmitancia térmica del gas La capa depende linealmente de su espesor. Las pérdidas de calor pueden entonces aumentar hasta aproximadamente un 4,6 % para las IGU con doble acristalamiento y hasta aproximadamente un 5 % para las de triple acristalamiento, para una temperatura del aire exterior te = 0 °C. Estos valores casi no dependen del espesor nominal de las juntas, lo que resulta de la dependencia lineal de las cantidades estáticas en una IGU de este espesor. Por lo tanto, en determinadas condiciones, las pérdidas de calor calculadas según procedimientos estándar pueden subestimarse.

La diferencia es en el rango no lineal del cambio del valor Ug (Nu > 1), es decir, cuando la temperatura exterior desciende significativamente o las juntas son lo suficientemente gruesas. El rendimiento térmico del acristalamiento no se deteriora. Por lo tanto, es ventajoso diseñar IGU de manera que Nu > 1, pero es necesario tener en cuenta las condiciones climáticas locales y analizar las cargas que también pueden ocurrir durante el período estival.

En el caso de las unidades de triple acristalamiento más vendidas, 4-16-4-16-4, las pérdidas de calor pueden subestimarse cuando la temperatura exterior fluctúa entre -5 °C y 5 °C. Para dimensiones grandes de IGU, el índice ∆Φm totaliza entonces entre 3,9% y 5,0%.

También se demostró que el efecto de la carga del viento sobre el cambio del espesor del espacio es insignificante en el contexto de la estimación de la pérdida de calor.