Selektiivisten pinnoitteiden hyödyntäminen ikkunoiden energiatehokkuuden parantamisessa

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli selvittää, minkälaisia energiaa säästäviä selektiivisiä pinnoitteita ikkunoissa käytetään. Selektiivisyydellä tarkoitetaan pinnoitteen kykyä estää tiettyjä sähkömagneettisen säteilyn aallonpituuksia läpäisemästä ikkunaa. Ikkunat voivat aiheuttaa suuria energiatappioita. Kylmissä olosuhteissa ikkunat nostavat rakennusten lämmityskustannuksia ja kuumissa olosuhteissa ikkunat nostavat ilmastointikustannuksia. Selektiivisten pinnoitteiden käyttäminen ikkunoissa on eräs tapa parantaa ikkunoiden energiatehokkuutta. Työssä esitellään erilaisia selektiivisiä pinnoitteita, pinnoitteiden ominaisuuksia ja ongelmia, sekä pinnoitteiden valmistusmenetelmiä. Lisäksi tarkastellaan pinnoitteiden käyttöä ikkunoissa rakennusten energiatehokkuuden kannalta, sekä pohditaan selektiivisten pinnoitteiden tulevaisuutta.

Työ tehtiin kirjallisuustutkimuksena. Työssä käsitellään ensin ikkunoiden energiatehokkuuden teoriaa sekä tavallisia keinoja parantaa ikkunoiden energiatehokkuutta. Selektiivisten pinnoitteiden valmistusmenetelmiä esitellään teoreettisella tasolla ja ikkunalasin valmistus esitellään lyhyesti. Lisäksi eri pinnoitteiden alaluvuissa esitellään lyhyesti pinnoitteiden toimintaperiaatteiden teoriaa.

Työssä esiteltävät matalaemissiiviset pinnoitteet toimivat hyvin ikkunoiden energiaa säästävinä pinnoitteina. Matalaemissiivisten pinnoitteiden kyky eristää lämpösäteilyä on hyödyllinen varsinkin kylmissä olosuhteissa. Matalaemissiiviset metallioksidipinnoitteet ovat erityisen hyviä kestävyytensä ja valmistusprosessiensa helppouden ansiosta. Matalaemissiiviset pinnoitteet ovat vakiintuneita tuotteita markkinoilla, mutta niiden tutkimus ja kehitys jatkuu yhä.

Monimutkaisempia sähkökromaattisia pinnoitteita on myös saatavilla ja käytössä. Sähkökromaattisten pinnoitteiden suurin etu on pinnoitteiden selektiivisyyden hallinta sähkövirralla tarpeen mukaan. Sähkökromaattiset pinnoitteet estävät häikäisyä ja vähentävät Auringon lämmittävää vaikutusta sisätiloihin absorboimalla säteilyä. Tulevaisuudessa sähkökromaattisten pinnoitteiden tutkimus saattaa keskittyä absorboivien pinnoitteiden sijaan tehokkaampiin heijastaviin pinnoitteisiin.

Esitellyistä pinnoitteista termokromaattiset pinnoitteet vaativat vielä eniten kehitystä. Termokromaattisilla pinnoitteilla selektiivisyys muuttuu automaattisesti lämpötilan saavuttaessa pinnoitteen siirtymälämpötilan. Siirtymälämpötilan tulisi olla lähellä huoneenlämpötilaa. Lupaavin termokromaattinen pinnoitemateriaali on vanadiinioksidi (VO2). Vanadiinioksidipinnoitteilla on kuitenkin muutamia ongelmia, joiden vuoksi muiden pinnoitevaihtoehtojen käyttäminen on usein parempi vaihtoehto. Tästä huolimatta termokromaattisia pinnoitteita tutkitaan paljon.