Low-e camların gecmişten geleceğe yolculuğu

Güneş enerjisinden azami ölçüde yararlanma ve ısıtma-soğutma için harcanan enerjiden maximum tasarruf etme düşüncesi uzun zamandır bilim insanlarının gündeminde. Uygulamalar bizim gündelik hayatımıza girmeden önce bu konudaki çalışmalar hayli ilerlemeye başlamıştı bile.

Hikayenin başlangıcı 2. Dünya savaşının bitişine kadar uzanıyor diyebiliriz. Yıkılmış olan bir dünyanın
ayağa kaldırılması ve inşaat sektörünün canlandırılması projeleri ile birlikte camlara düşük emisyonlu
kaplama kavramı bilim adamlarının gündemine girmişti. Ancak her bilimsel araştırmada olduğu gibi,
laboratuvardaki buluşların gündelik hayata uygulanmaya başlaması yani ticarileşmeye başlaması için
bir zaman geçmesi , eldeki teknolojinin eskime sürecine girmesi ya da yeni zorunlulukların ortaya
çıkması beklenmeye başladı.
1973’de “petrol ambargosu” ile fiyatların varil başına 4,75 dolardan 37,42 dolara yükselmesi bu
zorlayıcı etki oldu. Üstelik sadece petrol fiyatları artmakla kalmadı, alternatif enerji kaynağı olan
kömür fiyatları da ton başına 6,34 dolardan 38 dolar’a yükselince ortaya çıkan ekonomik kriz önce
ABD merkezi hükümetini inşaat sektöründe enerji verimliliğini arttıracak Ar-Ge çalışmalarını
desteklemeye yöneltti.
1976 yılına gelindiğinde ABD - Enerji Araştırma ve Geliştirme İdaresi – ERDA ( şimdi Enerji Bakanlığı olarak geçiyor) bir araştırma programı başlatarak pencerelerde ısı transferinin bilimsel arka planını anlamaya ve bu transfer aşamasında meydana gelen kayıpları azaltmaya odaklandı. Amaç teknik olanakları ortaya çıkarmak ve özel sektörün bu teknolojiyi ticarileştirmesini sağlamaktı.
1976'dan 1983'e kadar bu araştırmaları yürüten Lawrence Berkeley National Lab (LBNL) “ince film
testleri ile başladığı çalışmaları , “Low-E prototipleri” aşamasına getirdi. Artık bundan sonrası bu
prototiplerin seri üretimine başlanması için özel sektörün devreye girmesine bağlıydı.
Bu arada Massachusetts Institute of Technology'deki (MIT) bir grup yüksek lisans öğrencisi düşük
emisyonlu cam teknolojilerinin geliştirilmesi konulu bir araştırma projesi için Building Technology
Office : Department of Energy-DOE'ye başvurdular ve ulusal bir laboratuvarda çalışmaları şartıyla
bugünkü değeriyle 1.95 milyon $ fon aldılar. Şirket ilk low-e pencere teknolojisi olan Heat Mirror adı
verilen bir şeffaf film geliştirdi. 1981'de de film piyasaya sürüldü. Film çok bölmeli bir pencerenin
boşluğuna yerleştirilmek üzere tasarlanmıştı.
Bu ilk adımdan cesaret alan büyük cam üreticileri low-e teknolojisiyle daha fazla ilgilenmeye
başladılar ve low-e araştırmalarına, kaplama üretimine ve pencere ürünlerine yatırımlarını
hızlandırdılar. 1980'lerin ortalarında artık neredeyse bütün büyük cam üreticileri piyasaya Low-E
kaplamalı ürün sunmaya başlamışlardı. Piyasa araştırmalarına göre 1988 itibariyle ABD ve AB
ülkelerinde yeni üretilen konutlardaki pencerelerin % 20'sinde low-e kaplamalı cam kullanılmaya
başlanmıştı. Günümüzde bu oran G-7 ülkelerinde %90’lara ulaşmış durumda.
Başlangıç yıllarında Pasif Low-E Kaplamalar dediğimiz sert kaplama (Hard-Coating) yöntemiyle
üretilmiş camlar kullanılırken günümüzde Yumuşak kaplamalı (Soft-Coating) camlar tercih
edilmektedir. Üstelik başlangıçta Tek Gümüş Kaplamalar varken 1990’larda çift gümüşlü, 2000’lerin
başında üç gümüşlü kaplamalı camlar ve nihayet 2016’da tanıtılan dört gümüşlü kaplamalarla güneş
ışığının % 50’sinden fazlasından yararlanılırken ışıma enerjisinin % 80’i engellenebilir hale geldi.
Üretim teknolojisinin Magnetron Püskürtme Buhar Biriktirme (MSVD) işlemi olması, sert kaplamalı
camlarda olduğu gibi sıcak cam hammaddesi üzerine kaplama yapılmadığı için bu camlara çok daha
ince ve birbirinden farklı metal içerikte kaplama yapılması imkanı sunmaktadır. Bu teknoloji her bir
metalin farklı yansıtma ve yayma özelliği nedeni ile çok çeşitli kaplamaların üst üste atılmasına olanak sağlamaktadır.  
İster tek cam isterse çift camdan oluşan pencerelerde güneşten gelen UV ışınları neredeyse olduğu
gibi içeri geçer. Bu da ev içindeki nesneleri ısıtır. Eğer bu ısı belirli bir derecenin üzerine çıkarsa evin
konfor düzeyi düşer. Ayrıca evin içindeki nesneler ısındıkça bu ısı pencere camına da ulaşır ve eğer
dışardaki ısı evin içindekinden daha düşükse şeffaf cam ev içindeki bu ısıyı tekrar dışarıya yayar. Oysa
ideal olan, bir pencerenin, serin aylarda sıcaklığı içeride tutması, sıcak havalarda ise dışarıdan gelecek
ısıyı önlemesidir. İşte low-E kaplamalı camların çalışma prensibi tam da budur.
Low-E veya düşük emisyonlu cam, evinize giren ışık miktarını azaltmadan camınızdan gelen güneşin
kızılötesi ve ultraviyole ışık miktarını düşürür, ancak Low-E kaplamalar fonksiyon açısından pasive ve
aktif olmak üzere ikiye ayrılır. Bunun nedeni de kızılötesi ve UV ışınlarının geçiş oranları ile ilgilidir.
Pasive Low-E kaplamalar ( genellikle sadece Low-E kaplama olarak adlandırılır) güneşin kısa dalga kızıl ötesi ışınlarının içeri girişine daha fazla imkan tanır, böylece içerinin daha fazla ısınmasına katkı sağlar. Bu nedenle de genelde soğuk iklim bölgelerinde tercih edilirler.
Aktife Low-E kaplamalar ise ( genellikle solar Low-E kaplama olarak adlandırılır) güneşin UV ve kızıl
ötesi ışınlarının içeri girmesini yüksek oranda engelleyerek bina veya oda ısısının daha soğuk olmasını
sağlar.
Bu camların etkinliğini ölçmek için kullanılan birkaç faktörden bahsedebiliriz:
Güneş Isısı Kazanç Katsayısı (SHGC-Solar Heat Gain Coefficient) : Bu, pencereden kabul edilen gelen güneş radyasyonunun kesridir. Bu, doğrudan iletilebilir ve emilebilir veya içe doğru yayılabilir. SHGC, 0 ile 1 arasında bir ondalık sayı olarak ifade edilir. Bir pencerenin SHGC'si ne kadar düşük olursa, ilettiği güneş ısısı o kadar az ve gölgeleme yeteneği o kadar yüksek olur.
U-Değeri : Kaplamanın ne kadar ısı kaybına izin verdiğini gösteren bir değerdir. Low-E kaplamalı
camların U değerleri genellikle 0,1 (çok az ısı kaybı) ile 1,2 ( çok fazla ısı kaybı) arasında değişir. 4 mm şişe cam düz camın Emisivite değeri 0.89 ; 4 mm şişecam Low-E camın Emisivite değeri 0,03.
Görünür Işık Geçirgenliği (Visible Light Transmittance) : Kaplamanın ne kadar görünür ışık geçirdiğini gösteren değerdir. “0” ışık geçirgenliği yok demektir, “1” en yüksek ışık geçirgenliği demektir. 4 mm şişe cam düz camın ışık geçirgenliği 0.9 dur. 6 mm Koyu Gri camın ışık geçirgenliği 0.05 dir.
Işıktan Solar Kazanç (Light to Solar Gain –LSG ) : Kaplamalı camın ya da daha doğrusu ÇİFT CAM ÜNİTESİ’nin görünür ışık geçirgenliği ile Solar Kazanç Katsayısı derecesi arasındaki oran. (LSG = VLT ÷ SHGC)
Mimarlar bu faktör değerlerini dikkate alarak iklim özelliklerini, binanın yeri, yüksekliği, çevresel
konumu, kullanım amacı vb. özelliklerine göre farklı özelliklerde Low-E kaplamalı cam tercihinde
bulunurlar. Elbette sadece kaplamalı cam seçimi yeterli değildir, bu camla birlikte kombinasyon
oluşturacak ara boşluk sayısı ve mesafesi, ara boşlukta kullanılacak gaz, ara boşluğu belirlemekte
kullanılacak çıta, vb. bir çok malzemeyi daha dikkate alarak hesaplamalar yaparlar. Low-e kaplama
teknolojisindeki bu gelişmeler sayesinde inşaat firmaları ve mimarların önünde enerji ve çevresel
performansı arttırabilecekleri geniş bir düşük emisyonlu cam seçeneği bulunuyor.