Το κύριο πρόβλημα που οι θερμομονωτικές υαλώσεις καλούνται να εξαλείψουν είναι η επονομαζόμενη μεταφορά θερμότητας ή θερμικές ανταλλαγές μεταξύ του εσωτερικού χώρου και της εξωτερικής περιβαλλοντικής θερμοκρασίας.
Η Φυσική αναφέρει ξεκάθαρα ότι όταν υπάρχουν δύο ή περισσότερα αντικείμενα με διαφορετικές θερμοκρασίες τότε η θερμότητα ‘ρέει’ από το θερμότερο στο ψυχρότερο μέχρι να εξισορροπηθούν οι θερμοκρασίες του. Η ταχύτητα αυτής της ροής εξαρτάται από την θερμική αγωγιμότητα του γυαλιού η οποία είναι λ=1 W/m ºK και είναι ισοδύναμη με την θερμοκρασιακή διαφορά (συνεπώς, όσο μικρότερη η τιμή τόσο με πιο αργούς ρυθμούς γίνεται αυτή η ανταλλαγή θερμότητας). Εάν φθάναμε σε σημείο να ‘μπλοκάρουμε’ το κάθε ένα από αυτά κατά 100%, τότε θα είχαμε δημιουργήσει την τέλεια θερμομονωτική υάλωση (δυστυχώς, αυτό είναι πρακτικώς αδύνατο).
Για να μπορέσουν να συγκριθούν οι μονωτικές δυνατότητες διαφορετικών υλικών, χρησιμοποιείται ένας συντελεστής γνωστός ως k-value ή U-value. Εκφράζει τον ρυθμό της απώλειας θερμότητας ανά τετραγωνικό μέτρο και ανά κάθε βαθμό (Κελσίου ή Κέλβιν) θερμοκρασιακής διαφοράς μεταξύ του εξωτερικού και του εσωτερικού χώρου. Για να γίνει αυτό κατανοητό, θα δοθεί το ακόλουθο παράδειγμα:
Έστω ότι μία κατοικία κτίστηκε στις αρχές της δεκαετίας του ’70 και είναι εξοπλισμένη με 40 m² μονής υάλωσης με U-value 5.7 W/m² ºK και είναι κρύα χειμερινή ημέρα με εξωτερική θερμοκρασία -3 ºC και εσωτερική θερμοκρασία 23ºC (Θερμοκρασιακή διαφορά Δθ=26ºC). Αυτό σημαίνει ότι θερμικές απώλειες του κτιρίου εξ αιτίας της υάλωσης είναι: 5.7 x 40 x 26 = 5928 Watts.
Ας υποθέσουμε ότι ο ιδιοκτήτης του οικήματος αποφάσισε να αντικαταστήσει την συνολική υάλωση με άλλη πιο σύγχρονη, κατά προτίμηση διπλή υάλωση, που να εμπεριέχει low-e υάλωση, αέριο argon και 15mm διάκενο χώρο μεταξύ των δύο συστατικών τζαμιών, λαμβάνοντας U-value = 1 W/m2 ºK. Το ίδιο οίκημα, με τις ίδιες θερμοκρασιακές συνθήκες του προηγούμενου παραδείγματος θα έχει τις ακόλουθες θερμικές απώλειες: 1 χ 40 χ 26 = 1040 Watts.
Υπάρχουν 3 και μόνο 3 τρόποι μεταφοράς της θερμότητας: 1. Εξ επαγωγής 2. Διά μεταφοράς μέσω ρευμάτων 3. Με ακτινοβολία
Εξ επαγωγής είναι η μεταφορά της θερμότητας από το ένα σώμα στο άλλο όταν έρθουν σε επαφή μεταξύ τους. Κανένα υλικό δεν μετακινείται σε σχέση το άλλο κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας (αυτός ο τρόπος μεταφοράς θερμότητας βρίσκει εφαρμογή στα ‘μάτια’ της ηλεκτρικής κουζίνας.
Δια μεταφοράς μέσω ρευμάτων είναι ο τρόπος θερμότητας που επιτυγχάνεται εάν αναμείξουμε ένα θερμό (αέριο ή υγρό) με ένα κρύο υλικό (αυτή ακριβώς την μέθοδο χρησιμοποιούμε όταν ρίχνουμε κρύο νερό στο ουίσκι μας). Αυτή η μέθοδος πάντα περιλαμβάνει φυσική μετακίνηση.
Ακτινοβολία είναι η ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ θερμού και ψυχρού σώματος τα οποία δεν είναι ούτε σε επαφή αλλά ούτε αναμειγνύονται μεταξύ τους (με αυτόν τον τρόπο θερμαίνει ο ήλιος την γη χωρίς να θερμαίνει όλο τον ενδιάμεσο χώρο μεταξύ τους.
Φυσικά υπάρχουν συνδυασμοί τρόπων μεταφοράς θερμότητας όπως αυτή που χρησιμοποιείται στα καλοριφέρ: το νερό θερμαίνει το καλοριφέρ εξ επαγωγής, ακολούθως το καλοριφέρ θερμαίνει τον αέρα που είναι σε επαφή μαζί του επίσης εξ επαγωγής, στην συνέχεια ο θερμός αέρας ανυψώνεται και αναμειγνύεται με τις κρύες μάζες αέρα στο δωμάτιο που τελικώς θερμαίνει τον χώρο δια μεταφοράς ρευμάτων. Η κοινή μονή υάλωση ήταν ο πρώτος υάλωσης που χρησιμοποιήθηκε πρωταρχικά για την προστασία από το κρύο και βασιζόταν στο γεγονός ότι αυτός ο τύπος υάλωσης μειώνει πολύ αποτελεσματικά, σχεδόν 100 %, τις θερμικές απώλειες που λαμβάνουν χώρα δια της μεταφοράς μέσω ρευμάτων (προφυλάσσει από το κρύο του εξωτερικού χώρου να αναμειχθεί με τον θερμό αέρα του εσωτερικού χώρου). Το U-value που επιτυγχάνεται με αυτόν το τύπο υάλωσης είναι περίπου 5.7 W/m² ºK.
Η αυξανόμενη απαίτηση για εξοικονόμηση καυσίμων την δεκαετία του ’70 οδήγησε την βιομηχανία υάλωσης σε μαζική παραγωγή μονάδων διπλής υάλωσης. Με αυτόν το τύπο υάλωσης, σταμάτησε η μεταφορά θερμότητας εξ επαγωγής όπως επίσης και δια της μεταφοράς μέσω ρευμάτων. Ως αποτέλεσμα σε αυτήν την βελτίωση ήταν η μείωση του U-value κατά 50 % φθάνοντας σε τιμές 3.2 έως 2.8 W/m² ºK ανάλογα με το πάχος του διάκενου χώρου.
Η πραγματική επανάσταση συνέβη κατά την διάρκεια του ’80 όταν μπήκαν οι υαλοπίνακες low-e στη μαζική παραγωγή. Υαλώσεις που συμπεριλαμβάνουν υαλοπίνακες με low-e επίστρωση σταματήσανε την μεταφορά θερμότητας και με τους τρεις δυνατούς τρόπους. Στις μέρες μας η τρίτη γενεά low-e υαλοπινάκων είναι διαθέσιμη με Emissivity έως 0.1 ενώ για κοινό γυαλί είναι 0.89. Όσο προοδεύει η τεχνολογία, τόσο χαμηλότερη γίνεται η τιμή αυτού του δείκτη και τόσο καλύτερα ‘συμπεριφέρονται’ οι υαλώσεις. Με αριθμούς, αυτό σημαίνει ότι το U-value (σε διάκενο χώρο 16mm έως 18mm με argon ) μπορεί να μειωθεί και να φθάσει έως και 1.1 W/m² ºK.
Φυσικά η ανάπτυξη ποτέ δεν σταματάει και πάντα ψάχνει για το καλύτερο. Όλες οι προσπάθειες επικεντρώνονται στην παραγωγή της βέλτιστης υάλωσης της νέας χιλιετίας που είναι διπλές υαλώσεις με απόλυτο κενό.