De fysica van glas: kleine wijzigingen met grote impact

Bij isolerend glas denken we vaak aan de U-waarde: hoe lager die is, hoe beter het glas isoleert.

Wat in de praktijk soms minder bekend is, is dat kleine wijzigingen in de glasopbouw of toepassing een invloed kunnen hebben op die isolatiewaarde. Denk bijvoorbeeld aan:

• de breedte van de spouw
• het gas in de spouw
• de positie van de ruit (verticaal of onder helling)
• het gebruik van coatings

Om dat goed te begrijpen moeten we kort kijken naar hoe warmteverlies door glas ontstaat.

• geleiding door het glas
• convectie (lucht- of gasstroming in de spouw)
• straling tussen de glasbladen

Samen bepalen ze de U-waarde van een ruit: de hoeveelheid warmte die per vierkante meter verloren gaat bij een temperatuurverschil van 1°C, per seconde

Ongeveer 30% van het warmteverlies gebeurt via geleiding en convectie en 70% via warmtestraling. Daarom hebben coatings op glas zo’n grote invloed op de prestaties van isolerend glas.

De spouwbreedte

De afstand tussen de glasbladen speelt een belangrijke rol. Voor dubbel glas blijkt een spouw van ongeveer 15 à 16 mm vaak optimaal.

• Te kleine spouw → meer warmtegeleiding tussen de glasbladen
• Te grote spouw → meer luchtcirculatie (convectie)

Met andere woorden: zowel een kleinere als een grotere spouw zal een minder gunstige U-waarde geven.

Een grotere spouw kan wel een voordeel hebben voor akoestische isolatie.

Gas in de spouw

In plaats van lucht wordt de spouw meestal gevuld met Argon.

Dit edelgas:

• is zwaarder dan lucht
• beweegt trager
• transporteert minder warmte

Daardoor verminderen zowel geleiding als convectie.

Het resultaat is een duidelijk betere isolatiewaarde dan bij luchtgevulde beglazing.

De positie van de ruit

Ook de plaatsing van het glas kan invloed hebben.

Bij verticaal geplaatste ramen ontstaan relatief stabiele convectiestromen in de spouw tussen de glasbladen.

Wanneer isolatieglas echter onder een hellingshoek wordt geplaatst, bijvoorbeeld in een lichtstraat of dakbeglazing, verandert het gedrag van deze luchtstromen. De convectie in de spouw wordt efficiënter, waardoor warmte gemakkelijker kan worden getransporteerd tussen de glasbladen.

Daardoor kan de isolatiewaarde van dezelfde glasopbouw minder gunstig uitvallen.

Zo kan een ruit met een Ug-waarde van 1,0 W/m²K bij een hellingshoek van 45° bijvoorbeeld evolueren naar ongeveer Ug 1,4 W/m²K.

Bij drievoudige beglazing is dit effect doorgaans kleiner: een Ug van 0,6 kan bijvoorbeeld evolueren naar ongeveer 0,7 W/m²K, onder dezelfde helling van 45°.

Hoe vlakker de ruit geplaatst wordt, hoe groter dit effect kan worden

Coatings op glas

Het grootste deel van het warmteverlies gebeurt via straling.

Daarom wordt op modern isolerend glas een Low-E coating aangebracht. Dit is een microscopisch dun metaallaagje (meestal op basis van zilver) dat warmtestraling terug naar binnen reflecteert. Door deze coating kan de isolatiewaarde van glas sterk verbeteren.

Ter vergelijking:

De optimale balans

Een lage U-waarde betekent niet automatisch dat een gebouw energetisch optimaal scoort. Ook de zontoetredingsfactor (g-waarde of ZTA) speelt een rol. Die bepaalt hoeveel zonnewarmte door het glas binnenkomt.

De optimale combinatie hangt onder meer af van:

• de oriëntatie van de gevel
• het percentage glas in de gevel
• de zonbelasting
• externe factoren zoals een dakoversteek, omliggende gebouwen, bomen, …

Bij een gevel die bijvoorbeeld voor 85% uit glas bestaat, kan een combinatie zoals:

• U-waarde: ±0,6 W/m²K
• ZTA-waarde: ±40%

een goede balans bieden tussen isolatie en zonnewarmte.