กระจกฉนวน ( IG ) ประกอบด้วยแผ่นกระจก สองแผ่นขึ้น ไปที่คั่นด้วยช่องว่างเพื่อลดการถ่ายเทความร้อนผ่านส่วนหนึ่งของโครงสร้างอาคารหน้าต่างที่มีกระจกฉนวนมักเรียกว่าหน้าต่างกระจกสองชั้นหรือหน้าต่างกระจกสองแผ่น หน้าต่างกระจกสามชั้น หรือหน้าต่างกระจกสี่ชั้นหรือ หน้าต่างกระจกสี่แผ่น ขึ้นอยู่กับจำนวนแผ่นกระจกที่ใช้ในการก่อสร้าง

บานกระจกฉนวน (IGUs) โดยทั่วไปผลิตจากกระจกที่มีความหนาตั้งแต่3ถึง 10 มิลลิเมตร ( 1/8ถึง3/8 นิ้ว ) กระจกที่หนากว่าจะใช้ในงานพิเศษ อาจใช้กระจกลามิ เนต หรือกระจกนิรภัยเป็นส่วนประกอบในการผลิตด้วย โดย  ส่วนใหญ่แล้วบานกระจกจะมีความหนาเท่ากันทั้งสองแผ่น แต่ในงานพิเศษ เช่นการลดเสียงรบกวนหรือเพื่อความปลอดภัย อาจจำเป็นต้องใช้กระจกที่มีความหนาต่างกันในบานเดียวกัน

ช่องว่างระหว่างแผ่นกระจกเป็นส่วนสำคัญของฉนวนกันความร้อน สามารถเติมด้วยอากาศได้ แต่โดยทั่วไปมักใช้ก๊าซอาร์กอนเนื่องจากให้ฉนวนกันความร้อนที่ดีกว่ามาก และบางครั้งก็ใช้ ก๊าซอื่นๆ หรือสุญญากาศ ^{[ 1 ]}

การใช้กระจกสองชั้นอาจเริ่มแรกในไซบีเรีย โดย เฮนรี ซีโบห์มสังเกตเห็นในปี พ.ศ. 2420 ว่าเป็นสิ่งจำเป็นใน พื้นที่ เยนิเซย์สค์ซึ่งมีอุณหภูมิในฤดูหนาวที่หนาวจัดลดลงต่ำกว่า -50 องศาเซลเซียสเป็นประจำ ซึ่งบ่งชี้ว่าแนวคิดนี้อาจเริ่มต้นขึ้นได้อย่างไร: ^{[ 2 ]}

หนึ่งในลักษณะเฉพาะของภูมิภาคนี้คือ เป็นดินแดนแห่งกระจกอันล้ำค่า คุณแทบจะไม่เห็นหน้าต่างที่มีบานกระจกสี่เหลี่ยมเลย ในบ้านของชาวนาที่ยากจนบางคน ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบหน้าต่างที่ทำจากเศษกระจกแตกขนาดและรูปทรงต่างๆ กันทั้งหมด นำมาประกอบเข้าด้วยกันเหมือนจิ๊กซอว์ และเย็บอย่างประณีตลงบนกรอบเปลือกไม้เบิร์ชที่ตัดแต่งอย่างวิจิตรบรรจงให้พอดีกับแต่ละชิ้น บางครั้งก็ไม่มีกระจกเลย แต่ใช้แผ่นหนังปลาโปร่งแสงมาเย็บเข้าด้วยกันและขึงให้ตึงบนกรอบหน้าต่างแทน

ในฤดูหนาว หน้าต่างสองชั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อป้องกันไม่ให้ผู้อยู่อาศัยในบ้านหนาวตาย หน้าต่างด้านนอกยื่นออกมาประมาณหกนิ้วจากหน้าต่างด้านใน หากหน้าต่างด้านในเผยให้เห็นความยากจนของผู้อยู่อาศัย หน้าต่างด้านนอกก็ดูเหมือนจะแสดงถึงความฟุ่มเฟือย ดูเหมือนจะประกอบด้วยกระจกแผ่นเดียวหนาเกือบสามนิ้ว แต่เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดแล้ว แผ่นกระจกที่ดูฟุ่มเฟือยนี้กลับกลายเป็นแผ่นน้ำแข็งที่ถูกแช่แข็งอย่างระมัดระวังลงในกรอบด้วยส่วนผสมของหิมะและน้ำแทนปูนฉาบ

การติดตั้งกระจกแผ่นที่สองเพื่อปรับปรุงฉนวนกันความร้อนเริ่มขึ้นในสกอตแลนด์ เยอรมนี และสวิตเซอร์แลนด์ในช่วงทศวรรษ 1870 ^{[ 3 ]}

กระจกฉนวนกันความร้อนเป็นวิวัฒนาการจากเทคโนโลยีแบบเก่าที่เรียกว่าหน้าต่างบานเลื่อนคู่และหน้าต่างกันพายุหน้าต่างบานเลื่อนคู่แบบดั้งเดิมใช้กระจกแผ่นเดียวในการกั้นพื้นที่ภายในและภายนอก

• ในช่วงฤดูร้อน จะมีการติดตั้ง มุ้งลวดไว้ด้านนอกเหนือหน้าต่างบานคู่ เพื่อป้องกันสัตว์ต่างๆ เข้ามา
• ในฤดูหนาว มุ้งลวดจะถูกถอดออกและเปลี่ยนเป็นหน้าต่างกันพายุซึ่งสร้างการแบ่งแยกสองชั้นระหว่างพื้นที่ภายในและภายนอก ช่วยเพิ่มฉนวนกันความร้อนของหน้าต่างในช่วงฤดูหนาวที่หนาวเย็น เพื่อให้สามารถระบายอากาศได้ หน้าต่างกันพายุอาจถูกแขวนไว้กับห่วงบานพับที่ถอดได้และเปิดออกโดยใช้แขนโลหะแบบพับได้ โดยปกติแล้วจะไม่สามารถติดมุ้งลวดได้เมื่อเปิดหน้าต่างกันพายุ แต่ในฤดูหนาว แมลงมักจะไม่ค่อยออกหากิน

การติดตั้งหน้าต่างและมุ้งลวดกันพายุแบบดั้งเดิมนั้นค่อนข้างใช้เวลานานและต้องใช้แรงงานมาก ต้องถอดและเก็บรักษาหน้าต่างกันพายุในช่วงฤดูใบไม้ผลิ และติดตั้งใหม่ในฤดูใบไม้ร่วง รวมถึงเก็บรักษามุ้งลวดด้วย น้ำหนักของกรอบและกระจกหน้าต่างกันพายุขนาดใหญ่ทำให้การเปลี่ยนหน้าต่างบนชั้นบนของอาคารสูงเป็นงานที่ยากลำบาก ต้องปีนบันไดขึ้นไปหลายครั้งเพื่อเปลี่ยนหน้าต่างแต่ละบาน และต้องพยายามยึดหน้าต่างไว้ในขณะที่ติดคลิปยึดรอบขอบ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีการผลิตหน้าต่างกันพายุแบบเก่าขึ้นใหม่ โดยใช้กระจกบานล่างที่ถอดได้ และสามารถเปลี่ยนเป็นมุ้งลวดที่ถอดได้เมื่อต้องการ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการเปลี่ยนหน้าต่างกันพายุทั้งบานตามฤดูกาล

กระจกฉนวน (IG) ประกอบด้วยชั้นอากาศและกระจกหลายชั้นที่แน่นหนามาก ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้หน้าต่างกันพายุ นอกจากนี้ยังสามารถติดตั้งมุ้งลวดไว้ได้ตลอดทั้งปี และสามารถติดตั้งและถอดออกได้จากภายในอาคาร ทำให้ไม่ต้องปีนขึ้นไปด้านนอกบ้านเพื่อซ่อมบำรุงหน้าต่าง เป็นไปได้ที่จะติดตั้งกระจกฉนวนเข้ากับกรอบหน้าต่างบานคู่แบบดั้งเดิม แต่จะต้องมีการดัดแปลงกรอบไม้เป็นอย่างมากเนื่องจากความหนาที่เพิ่มขึ้นของชุดกระจกฉนวน

หน้าต่างกระจกฉนวน (IG) รุ่นใหม่โดยทั่วไปจะเข้ามาแทนที่หน้าต่างบานคู่แบบเก่าอย่างสมบูรณ์ และยังมีการปรับปรุงอื่นๆ เช่น การปิดผนึกที่ดีขึ้นระหว่างหน้าต่างบานบนและบานล่าง และระบบปรับสมดุลน้ำหนักด้วยสปริง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตุ้มน้ำหนักขนาดใหญ่ภายในผนังข้างหน้าต่าง ทำให้สามารถติดตั้งฉนวนรอบหน้าต่างได้มากขึ้นและลดการรั่วไหลของอากาศ กระจกฉนวน (IG) ให้การปกป้องจากแสงแดดได้อย่างดีเยี่ยม และช่วยให้บ้านเย็นสบายในฤดูร้อนและอบอุ่นในฤดูหนาว กลไกการปรับสมดุลด้วยสปริงยังช่วยให้ส่วนบนของหน้าต่างสามารถเปิดเข้าด้านในได้ ทำให้สามารถทำความสะอาดด้านนอกของหน้าต่างกระจกฉนวน (IG) จากภายในอาคารได้

หน่วยกระจกฉนวน ซึ่งประกอบด้วยแผ่นกระจกสองแผ่นที่เชื่อมติดกันเป็นหน่วยเดียวโดยมีซีลอยู่ระหว่างขอบของแผ่นกระจก ได้รับการจดสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกาโดย Thomas Stetson ในปี 1865 ^{[ 4 ]}ต่อมาได้มีการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ในช่วงทศวรรษ 1930 โดยมีการยื่นจดสิทธิบัตรหลายฉบับ และบริษัท Libbey-Owens-Ford Glass ได้ประกาศเปิดตัวผลิตภัณฑ์ในปี 1944 ^{[ 5 ]}ผลิตภัณฑ์ของพวกเขาถูกจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์ Thermopane ซึ่งได้รับการจดทะเบียนเป็นเครื่องหมายการค้าในปี 1941 เทคโนโลยี Thermopane แตกต่างจาก IGU ในปัจจุบันอย่างมาก แผ่นกระจกสองแผ่นถูกเชื่อมติดกันด้วยซีลกระจก และแผ่นกระจกทั้งสองแผ่นถูกแยกออกจากกันโดยมีระยะห่างน้อยกว่า 0.5 นิ้ว (1.3 ซม.) ซึ่งเป็นระยะห่างทั่วไปของหน่วยสมัยใหม่^{[ 6 ]}ชื่อแบรนด์ Thermopane ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของคำศัพท์ในอุตสาหกรรมกระจกในฐานะเครื่องหมายการค้าทั่วไปสำหรับ IGU ทุกประเภท

กระจกแผ่นเดียวเป็นฉนวนกันความร้อนที่ไม่ดีมาก (ค่า R ประมาณ 1, ค่า RSI ต่ำกว่า 0.2) ดังนั้นจึงให้ฉนวนกันความร้อนน้อยมาก จึงมักใช้สารเคลือบกระจก เช่น สารเคลือบสะท้อนแสงบางส่วนหรือสารเคลือบสีเพื่อลดปริมาณแสงแดด และสารเคลือบเพื่อสะท้อนรังสีอินฟราเรด

กระจกที่มีการแผ่รังสีต่ำ (กระจก Low E) เป็นตัวเลือกที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์สำหรับการสร้าง IGU กระจก Low E ทำได้โดยการเคลือบ Low E ลงบนแผ่นกระจก โดยทั่วไปแล้วจะเป็นการเคลือบโลหะ ซึ่งมักจะเคลือบลงบนพื้นผิวกระจกชั้นที่สองหรือสามของหน่วย ซึ่งมีผลในการสะท้อนแสงอินฟราเรด และปิดกั้นหรือลดทอนส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแสงอัลตราไวโอเลตและแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งสามารถลดการรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ของ IGU ได้อย่างมาก ซึ่งส่งผลต่อทั้งประสิทธิภาพทางความร้อน (ค่า R) และค่าสัมประสิทธิ์การรับความร้อนจากแสงอาทิตย์ (SHGC) มีการเคลือบ Low E สองประเภท ได้แก่ การเคลือบแบบแข็งและการเคลือบแบบอ่อน การเคลือบแบบแข็งผลิตโดยใช้ดีบุกออกไซด์ที่เคลือบในขณะที่กระจกยังร้อนอยู่ และถูกดูดซึมเข้าไปในกระจก มีความทนทานและโดยทั่วไปแล้วราคาถูกกว่า การเคลือบแบบอ่อนนั้นเคลือบลงบนพื้นผิวกระจกด้วยวิธีการสปัตเตอร์แบบสุญญากาศ มีประสิทธิภาพสูงกว่า แต่เกิดการออกซิเดชันและเสียหายได้ง่าย ดังนั้นจึงต้องได้รับการปกป้องด้วยการเติมก๊าซเฉื่อย^{[ 7 ]}

แผ่นกระจกสองแผ่นถูกคั่นด้วย "ตัวคั่น" ตัวคั่นซึ่งอาจเป็น แบบ ขอบอบอุ่นเป็นชิ้นส่วนที่คั่นระหว่างแผ่นกระจกสองแผ่นในระบบกระจกฉนวน และปิดผนึกช่องว่างก๊าซระหว่างแผ่นกระจก ตัวคั่นรุ่นแรกๆ ทำจากเหล็กและอะลูมิเนียมเป็นหลัก ซึ่งผู้ผลิตคิดว่ามีความทนทานมากกว่า และราคาที่ต่ำกว่าทำให้ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย

อย่างไรก็ตาม ตัวคั่นโลหะจะนำความร้อน (เว้นแต่โลหะนั้นจะได้รับการปรับปรุงคุณสมบัติทางความร้อน) ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของกระจกฉนวน (IGU)ในการลดการไหลของความร้อน นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดน้ำหรือน้ำแข็งเกาะที่ด้านล่างของกระจกที่ปิดสนิทเนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิที่สูงระหว่างหน้าต่างและอากาศโดยรอบ เพื่อลดการถ่ายเทความร้อนผ่านตัวคั่นและเพิ่มประสิทธิภาพทางความร้อนโดยรวม ผู้ผลิตอาจทำตัวคั่นจากวัสดุที่มีการนำความร้อนต่ำกว่า เช่น โฟมโครงสร้าง ตัวคั่นที่ทำจากอะลูมิเนียมซึ่งมีฉนวนกันความร้อน ที่มีโครงสร้างสูง จะช่วยลดการควบแน่นบนพื้นผิวกระจกและปรับปรุงฉนวนกันความร้อน ซึ่งวัดได้จากค่า Uโดย รวม

• วัสดุคั่นกลางที่ช่วยลดการไหลของความร้อนในโครงสร้างกระจก อาจมีคุณสมบัติในการลดเสียงรบกวนได้เช่นกัน ในกรณีที่เสียงรบกวนจากภายนอกเป็นปัญหา
• โดยทั่วไป ตัวคั่นจะถูกเติมด้วยหรือมีสารดูดความชื้นเพื่อกำจัดความชื้นที่ติดอยู่ในช่องว่างก๊าซระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งจะช่วยลดจุดน้ำค้างของก๊าซในช่องว่างนั้น และป้องกันการเกิดการควบแน่นบนพื้นผิวหมายเลข 2 เมื่ออุณหภูมิของแผ่นกระจกด้านนอกลดลง
• เทคโนโลยีใหม่ได้เกิดขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาการสูญเสียความร้อนจากแท่งคั่นแบบดั้งเดิม ซึ่งรวมถึงการปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างและความทนทานในระยะยาวของแท่งคั่นโลหะ (อะลูมิเนียมที่มีฉนวนกันความร้อน) และแท่งคั่นโฟมที่ดีขึ้น

วิธีการที่ได้รับการยอมรับในการปรับปรุงประสิทธิภาพการเป็นฉนวนคือการแทนที่อากาศในพื้นที่ด้วย ก๊าซ ที่มีค่าการนำความร้อน ต่ำกว่า การถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนของก๊าซเป็นฟังก์ชันของความหนืดและความร้อนจำเพาะก๊าซอะตอมเดี่ยวเช่นอาร์กอนคริปตอนและซีนอนมักถูกนำมาใช้เนื่องจาก (ที่อุณหภูมิปกติ) ก๊าซเหล่านี้ไม่นำความร้อนในโหมด การหมุน ทำให้มีความจุความร้อน ต่ำ กว่าก๊าซหลายอะตอม อาร์กอนมีค่าการนำความร้อน 67% ของอากาศ คริปตอนมีค่าการนำความร้อนประมาณครึ่งหนึ่งของอาร์กอน^{[ 8 ]}อาร์กอนประกอบด้วยเกือบ 1% ของชั้นบรรยากาศและถูกแยกออกมาในอุตสาหกรรมด้วยต้นทุนที่ไม่สูงมากนัก ในขณะที่คริปตอนและซีนอนเป็นเพียงธาตุปริมาณน้อยซึ่งมีราคาแพงในการสกัดก๊าซเฉื่อย ทั้งหมด ไม่เป็นพิษ ใส ไม่มีกลิ่น เฉื่อยทางเคมี และหาได้ง่ายเนื่องจากการใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ผู้ผลิตบางรายยังเสนอซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เป็นก๊าซฉนวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ การ กันเสียงก๊าซซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์มีค่าการนำไฟฟ้าเพียง 2/3 ของอาร์กอน แต่มีความเสถียร ราคาไม่แพง และมีความหนาแน่นสูง อย่างไรก็ตาม ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เป็นก๊าซเรือนกระจก ที่มีศักยภาพสูงมาก ในยุโรปก๊าซ SF6 ถูกใช้กันอย่างแพร่หลาย₆จัดอยู่ในข้อกำหนด F-Gas ซึ่งควบคุมและห้ามการใช้งานในหลายๆ ด้าน ตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2549 เป็นต้นมาSF6₆ห้ามใช้เป็นก๊าซติดตามและในการใช้งานทั้งหมด ยกเว้น^{อุปกรณ์}สวิตช์แรงดันสูง [ ^{9 ]}

ในทางปฏิบัติ ยิ่งก๊าซเติมมีประสิทธิภาพมากเท่าใดที่ความหนาที่เหมาะสม ความหนาที่เหมาะสมก็จะยิ่งบางลงเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ความหนาที่เหมาะสมสำหรับคริปตอนจะต่ำกว่าอาร์กอน และต่ำกว่าอาร์กอนเมื่อเทียบกับอากาศ^{[ 10 ]}อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นการยากที่จะระบุว่าก๊าซใน IGU ผสมกับอากาศในขณะผลิต (หรือผสมกับอากาศเมื่อติดตั้งแล้ว) นักออกแบบหลายคนจึงนิยมใช้ช่องว่างที่หนากว่าที่ควรจะเป็นสำหรับก๊าซเติมหากเป็นก๊าซบริสุทธิ์ อาร์กอนมักใช้ในกระจกฉนวนเนื่องจากมีราคาถูกที่สุด คริปตอนซึ่งมีราคาแพงกว่ามาก มักไม่ใช้ยกเว้นในการผลิตหน่วยกระจกสองชั้นที่บางมากหรือหน่วยกระจกสามชั้นที่มีประสิทธิภาพสูงมาก ซีนอนมีการใช้งานใน IGU น้อยมากเนื่องจากต้นทุน^{[ 11 ]}

เทคโนโลยีสุญญากาศยังถูกนำมาใช้ใน ผลิตภัณฑ์ฉนวนที่ไม่โปร่งใสบางชนิดซึ่ง เรียกว่า แผ่นฉนวนสุญญากาศ

กระจกฉนวนสองชั้น (IGU) มักผลิตตามสั่งในสายการผลิตของโรงงาน แต่ก็มีแบบมาตรฐานจำหน่ายด้วยเช่นกัน ผู้ผลิตต้องแจ้งขนาดความกว้างและความสูง ความหนาของแผ่นกระจก และชนิดของกระจกสำหรับแต่ละแผ่น รวมถึงความหนาโดยรวมของตัวกระจกทั้งหมด ในสายการผลิตนั้น ตัวคั่นที่มีความหนาตามที่กำหนดจะถูกตัดและประกอบเข้ากับขนาดความกว้างและความสูงโดยรวมที่ต้องการ แล้วเติมสารดูดความชื้น ในขณะเดียวกัน ในสายการผลิตคู่ขนาน แผ่นกระจกจะถูกตัดให้ได้ขนาดและล้างเพื่อให้ใสสะอาด

ใช้ กาวหรือสารซีลหลัก (โพลีไอโซบิวทิลีน ) ทาที่ด้านหน้าของตัวคั่นแต่ละด้าน แล้วกดแผ่นกระจกให้แนบกับตัวคั่น หากหน่วยนั้นบรรจุก๊าซ จะต้องเจาะรูสองรูลงในตัวคั่นของหน่วยที่ประกอบแล้ว ต่อท่อเพื่อดูดอากาศออกจากช่องว่างและแทนที่ด้วยก๊าซที่ต้องการ (หรือปล่อยให้เป็นสุญญากาศ) จากนั้นจึงถอดท่อออกและอุดรูเพื่อกักเก็บก๊าซ เทคนิคที่ทันสมัยกว่าคือการใช้เครื่องเติมก๊าซแบบออนไลน์ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการเจาะรูในตัวคั่น จุดประสงค์ของสารซีลหลักคือเพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซฉนวนรั่วไหลและไอน้ำเข้าไป จากนั้นจึงห่อหุ้มหน่วยที่ขอบโดยใช้สารซีลโพลีซัลไฟด์หรือซิลิโคนหรือวัสดุที่คล้ายกันเป็นสารซีลรอง ซึ่งจะช่วยยึดตรึงการเคลื่อนไหวของสารซีลหลักที่เป็นยางและพลาสติก สารดูดความชื้นจะกำจัดความชื้นที่เหลืออยู่ในช่องว่างอากาศ เพื่อไม่ให้ เกิด การควบแน่นบนพื้นผิวด้านในในช่วงอากาศหนาวเย็น ผู้ผลิตบางรายได้พัฒนาขั้นตอนเฉพาะที่รวมตัวคั่นและสารดูดความชื้นเข้าไว้ในระบบการใช้งานขั้นตอนเดียว

ประสิทธิภาพการเป็นฉนวนสูงสุดของ IGU มาตรฐานจะถูกกำหนดโดยความหนาของช่องว่าง ช่องว่างที่มากขึ้นจะเพิ่มค่าการเป็นฉนวนจนถึงจุดหนึ่ง แต่ในที่สุดเมื่อมีช่องว่างมากพอ กระแสการพาความร้อนจะเริ่มไหลผ่านนำความร้อนระหว่างแผ่นกระจกภายในหน่วย โดยทั่วไป หน่วยที่ปิดสนิทส่วนใหญ่จะให้ค่าการเป็นฉนวนสูงสุดโดยใช้ช่องว่าง 16–19 มม. (0.63–0.75 นิ้ว) เมื่อวัดที่กึ่งกลางของ IGU ^{[ 12 ]}

ความหนาของกระจกฉนวนสองชั้น (IGU) เป็นจุดลงตัวระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการเป็นฉนวนให้สูงสุดและความสามารถของระบบโครงสร้างที่ใช้รองรับกระจกนั้น ระบบกระจกสำหรับที่อยู่อาศัยบางระบบและระบบกระจกสำหรับอาคารพาณิชย์ส่วนใหญ่สามารถรองรับความหนาที่เหมาะสมของกระจกสองชั้นได้ อย่างไรก็ตาม ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อใช้กระจกสามชั้นเพื่อลดการสูญเสียความร้อนในกระจกฉนวนสองชั้น เนื่องจากความหนาและน้ำหนักที่มากเกินไป ทำให้กระจกมีขนาดใหญ่และเทอะทะเกินไปสำหรับระบบกระจกสำหรับที่อยู่อาศัยหรืออาคารพาณิชย์ส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากกระจกเหล่านั้นอยู่ในกรอบหรือบานหน้าต่างที่เคลื่อนที่ได้

การแลกเปลี่ยนนี้ใช้ไม่ได้กับกระจกฉนวนสุญญากาศ (VIG) หรือกระจกสุญญากาศ^{[ 14 ]}เนื่องจากการสูญเสียความร้อนเนื่องจากการพาความร้อนถูกกำจัดออกไป เหลือเพียงการสูญเสียจากการแผ่รังสีและการนำความร้อนผ่านซีลขอบและเสารองรับที่จำเป็นเหนือพื้นที่หน้า^{[ 15 ] [ 16 ]}หน่วย VIG เหล่านี้มีอากาศส่วนใหญ่ถูกกำจัดออกจากช่องว่างระหว่างแผ่นกระจก ทำให้เหลือสุญญากาศ เกือบสมบูรณ์ หน่วย VIG ที่วางจำหน่ายอยู่ในปัจจุบันนั้นปิดผนึกอย่างแน่นหนาตามขอบด้วยกระจกบัดกรี กล่าวคือ ผงแก้ว (แก้วผง) ที่มีจุดหลอมเหลวลดลงจะถูกให้ความร้อนเพื่อเชื่อมส่วนประกอบเข้าด้วยกัน ซึ่งจะสร้างซีลแก้วที่เกิดความเครียดเพิ่มขึ้นตามความแตกต่างของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทั่วทั้งหน่วย ความเครียดนี้อาจจำกัดความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาต ผู้ผลิตรายหนึ่งแนะนำไว้ที่ 35 °C จำเป็นต้องมีเสาที่อยู่ใกล้กันเพื่อเสริมความแข็งแรงของกระจกเพื่อต้านทานแรงดันของบรรยากาศ ระยะห่างและเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาจำกัดฉนวนที่ได้จากการออกแบบที่มีมาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 ให้มีค่า R = 4.7 h·°F·ft2/BTU (0.83 m2·K/W) ซึ่งไม่ดีไปกว่ากระจกฉนวนสองชั้นคุณภาพสูง ผลิตภัณฑ์ล่าสุดอ้างว่ามีประสิทธิภาพ R = 14 h·°F·ft2/BTU (2.5 m2·K/W) ซึ่งสูงกว่ากระจกฉนวนสามชั้น^{[ 16 ]}เสาภายในที่จำเป็นทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการมุมมองที่ไม่ถูกบดบังผ่านหน่วยกระจก เช่น หน้าต่างที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ และตู้แสดงอาหารแช่เย็น อย่างไรก็ตาม หน้าต่างที่ติดตั้ง VIG มีประสิทธิภาพต่ำกว่าเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนที่ขอบอย่างรุนแรง^{[ 13 ]}

ประสิทธิภาพของฉนวนกันความร้อนสามารถแสดงได้ด้วยค่า R หรือค่า RSIยิ่งค่าสูงเท่าไร ความต้านทานต่อการถ่ายเทความร้อนก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ฉนวนกระจกสองชั้นมาตรฐานที่ประกอบด้วยแผ่นกระจกใสไม่เคลือบผิว (หรือช่องแสง) โดยมีอากาศอยู่ในช่องว่างระหว่างแผ่นกระจก โดยทั่วไปจะมีค่า RSI อยู่ที่ 0.35 K·m² ^/ W

โดยทั่วไป แล้ว ในการสร้างกระจกฉนวนสองชั้น (IGU) การเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบแต่ละอย่างของ IGU จะทำให้ประสิทธิภาพของหน่วยเพิ่มขึ้น 1 ค่า R การเติมก๊าซอาร์กอนจะเพิ่มประสิทธิภาพเป็นประมาณ R-3 การ ใช้ กระจกที่มีการแผ่รังสีต่ำ (low emissivity glass) บนพื้นผิวที่ 2 จะเพิ่มค่า R อีก 1 ค่า กระจกฉนวนสามชั้นที่ออกแบบอย่างเหมาะสม โดยมีการเคลือบสารที่มีการแผ่รังสีต่ำบนพื้นผิวที่ 2 และ 4 และเติมก๊าซอาร์กอนในช่องว่าง กระจกฉนวนหลายชั้นบางชนิดให้ค่า R สูงถึง R-24 กระจกฉนวนสุญญากาศ (VIG) ให้ค่า R สูงถึง R-15 (ตรงกลางกระจก) การรวมกระจก VIG กับกระจกอีกแผ่นและตัวเว้นระยะขอบที่อบอุ่นจะให้ค่า R-18 (ตรงกลางกระจก) หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับการเคลือบสาร low-e กระจก VIG สองชั้นที่มีตัวเว้นระยะขอบที่อบอุ่นจะให้ค่า R-25 (ตรงกลางกระจก) หรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับการเคลือบสาร low-e และปัจจัยอื่นๆ

การเพิ่มชั้นกระจกทำให้มีโอกาสเพิ่มประสิทธิภาพในการเป็นฉนวน ในขณะที่กระจกสองชั้นมาตรฐานเป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุด แต่กระจกสามชั้นก็ไม่ใช่เรื่องแปลก และกระจกสี่ชั้นก็ผลิตขึ้นสำหรับสภาพแวดล้อมที่หนาวเย็น เช่น อลาสก้าหรือสแกนดิเนเวีย^{[ 17 ] [ 18 ]}แม้แต่กระจกห้าชั้นและหกชั้น (สี่หรือห้าช่อง) ก็มีให้เลือกใช้ โดยมีปัจจัยฉนวนตรงกลางแผ่นกระจกเทียบเท่ากับผนัง^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

ในบางสถานการณ์ ฉนวนหมายถึงการลดเสียงรบกวนในกรณีเหล่านี้ ช่องว่างอากาศขนาดใหญ่จะช่วยปรับปรุงคุณภาพฉนวนกันเสียงหรือระดับการส่งผ่านเสียงกระจกสองชั้นแบบไม่สมมาตร โดยใช้กระจกที่มีความหนาต่างกัน แทนที่จะใช้ระบบสมมาตรแบบเดิม (ใช้กระจกที่มีความหนาเท่ากันสำหรับทั้งสองบาน) จะช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการลดทอนเสียงของ IGU หากใช้ช่องว่างอากาศมาตรฐาน สามารถใช้ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์เพื่อทดแทนหรือเสริมก๊าซเฉื่อย^{[ 22 ]}และปรับปรุงประสิทธิภาพการลดทอนเสียงได้

วัสดุที่ใช้ทำกระจกแบบอื่นๆ ก็ส่งผลต่อคุณสมบัติทางเสียงเช่นกัน รูปแบบกระจกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อลดเสียงรบกวน ได้แก่ กระจกลามิเนตที่มีความหนาของชั้นกลางและความหนาของกระจกแตกต่างกัน การเพิ่มแผ่นกั้นอากาศอลูมิเนียมที่มีคุณสมบัติทางความร้อนที่ดีขึ้นในโครงสร้างกระจกฉนวน สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพทางเสียงได้โดยการลดการส่งผ่านเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงภายนอกเข้ามาในระบบหน้าต่าง

การตรวจสอบส่วนประกอบของระบบกระจก รวมถึงวัสดุช่องว่างอากาศที่ใช้ในกระจกฉนวน สามารถช่วยให้การส่งผ่านเสียงโดยรวมดีขึ้นได้

ค่าการส่งผ่านแสง คือค่าที่ใช้วัดปริมาณแสงที่มองเห็นได้ที่ผ่านกระจก โดยแสดงเป็นเศษส่วน แสงบางส่วนจะถูกดูดซับและสะท้อนกลับด้วย

แสงบางประเภทได้แก่คลื่นวิทยุ ที่สำคัญคือ กระจก Low-e และสารเคลือบโลหะกึ่งสะท้อนแสงหลายชนิดสามารถลดทอนสัญญาณ Wi-Fi และสัญญาณโทรศัพท์มือถือได้อย่างมาก

อายุการใช้งานของกระจกฉนวนสองชั้น (IGU) แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุที่ใช้ ขนาดของช่องว่างระหว่างกระจกชั้นในและชั้นนอก ความแตกต่างของอุณหภูมิ ฝีมือการติดตั้ง และตำแหน่งการติดตั้ง ทั้งในแง่ของทิศทางที่หันไปและที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ รวมถึงการดูแลรักษาที่กระจกได้รับ โดยทั่วไปแล้ว กระจกฉนวนสองชั้นจะมีอายุการใช้งาน 10 ถึง 25 ปี โดยหน้าต่างที่หันไปทางเส้นศูนย์สูตรมักจะมีอายุการใช้งานน้อยกว่า 12 ปี กระจกฉนวนสองชั้นมักมีการรับประกัน 10 ถึง 20 ปี ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต หากมีการดัดแปลงกระจกฉนวนสองชั้น (เช่น การติดตั้งฟิล์มฉนวนกัน ความร้อน ) การรับประกันอาจเป็นโมฆะโดยผู้ผลิต

สมาคมผู้ผลิตกระจกฉนวน (IGMA) ^{[ 23 ]}ได้ทำการศึกษาอย่างกว้างขวางเพื่อระบุลักษณะความล้มเหลวของหน่วยกระจกฉนวนเชิงพาณิชย์ในช่วงระยะเวลา 25 ปี

สำหรับหน่วย IG ที่มีโครงสร้างมาตรฐาน การควบแน่นจะสะสมอยู่ระหว่างชั้นของกระจกเมื่อซีลรอบขอบเสียหายและเมื่อสารดูดความชื้นอิ่มตัว และโดยทั่วไปสามารถกำจัดได้โดยการเปลี่ยน IGU เท่านั้น ความเสียหายของซีลและการเปลี่ยนใหม่ในภายหลังส่งผลให้ต้นทุนโดยรวมของการเป็นเจ้าของ IGU สูงขึ้นอย่างมาก^{[ 24 ]}

ความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากเกินไประหว่างกระจกด้านในและด้านนอกจะทำให้กาวที่ใช้ยึดแผ่นกระจกเกิดความเครียด ซึ่งอาจทำให้กาวเสียหายได้ในที่สุด กระจกที่มีช่องว่างระหว่างแผ่นกระจกแคบจะมีโอกาสเสียหายได้ง่ายกว่าเนื่องจากความเครียดที่เพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศร่วมกับสภาพอากาศเปียกชื้น อาจส่งผลให้ช่องว่างนั้นเต็มไปด้วยน้ำได้ในบางกรณีที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก

พื้นผิวซีลที่ยืดหยุ่นซึ่งป้องกันการรั่วซึมรอบๆ ชุดหน้าต่างอาจเสื่อมสภาพ ฉีกขาด หรือเสียหายได้ การเปลี่ยนซีลเหล่านี้อาจทำได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากหน้าต่างกระจกฉนวนมักใช้กรอบรางแบบอัดขึ้นรูปโดยไม่มีสกรูหรือแผ่นยึดซีล แต่จะติดตั้งซีลขอบโดยการดันแผ่นยืดหยุ่นรูปทรงลูกศรที่มีรอยเว้าเข้าไปในช่องบนรางอัดขึ้นรูป และมักจะไม่สามารถดึงออกจากช่องอัดขึ้นรูปเพื่อเปลี่ยนได้ง่าย

ในแคนาดา ตั้งแต่ต้นปี 1990 มีบริษัทบางแห่งให้บริการซ่อมแซมกระจกฉนวนความร้อน (IG unit) ที่ชำรุด โดยการเจาะรูในกระจกและ/หรือตัวเว้นระยะเพื่อระบายอากาศสู่ภายนอก วิธีนี้มักช่วยลดการควบแน่นที่มองเห็นได้ แต่ไม่สามารถทำความสะอาดพื้นผิวด้านในของกระจกและคราบสกปรกที่อาจเกิดขึ้นหลังจากสัมผัสกับความชื้นเป็นเวลานานได้ บริษัทเหล่านี้อาจให้การรับประกันตั้งแต่ 5 ถึง 20 ปี วิธีนี้จะลดค่าฉนวนของหน้าต่างลง แต่ก็อาจเป็นวิธีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหากหน้าต่างยังอยู่ในสภาพดี หากกระจกฉนวนความร้อนมีก๊าซบรรจุอยู่ (เช่น อาร์กอนหรือคริปตอน หรือส่วนผสม) ก๊าซจะระเหยไปตามธรรมชาติและค่า R จะลดลง

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2547 ยังมีบริษัทบางแห่งที่ให้บริการกระบวนการซ่อมแซมแบบเดียวกันสำหรับหน่วยกระจกสองชั้นที่เสียหาย^{[ 25 ]}ในสหราชอาณาจักร และมีบริษัทหนึ่งที่ให้บริการซ่อมแซมหน่วยกระจกฉนวนที่เสียหายในไอร์แลนด์ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2553

ความแตกต่างของอุณหภูมิทั่วพื้นผิวของแผ่นกระจกอาจทำให้เกิดรอยแตกในกระจกได้^{[ 26 ]}ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้ในบริเวณที่กระจกถูกบังแดดบางส่วนและได้รับความร้อนจากแสงแดดบางส่วน กระจกสีจะเพิ่มความร้อนและความเครียดจากความร้อน ในขณะที่การอบอ่อนจะช่วยลดความเครียดภายในที่เกิดขึ้นในกระจกในระหว่างการผลิต

การขยายตัวเนื่องจากความร้อนทำให้เกิดแรงดันภายในหรือความเค้น โดยที่วัสดุที่อุ่นกว่าจะขยายตัวและถูกจำกัดโดยวัสดุที่เย็นกว่า โดยทั่วไปแล้ว รอยแตกจะเริ่มและลุกลามจากขอบตัดที่แคบและมีเงา ซึ่งเป็นบริเวณที่กระจกเย็นกว่า และร่องและรอยบากเล็กๆ จะทำให้เกิด การกระจุก ตัวของความเค้น ความหนาของกระจกไม่มีผลโดยตรงต่อการแตกร้าวจากความร้อนในหน้าต่าง เนื่องจากทั้งความเค้นจากความร้อนและความแข็งแรงของวัสดุเป็นสัดส่วนกับความหนา กระจกอบอ่อนและกระจกนิรภัยมักจะทนต่อการแตกร้าวได้ดีกว่า

เมื่อทราบคุณสมบัติทางความร้อนของบานหน้าต่าง กรอบ และขอบหน้าต่าง รวมถึงขนาดของกระจกและคุณสมบัติทางความร้อนของกระจกแล้ว อัตราการถ่ายเทความร้อนสำหรับหน้าต่างที่กำหนดและเงื่อนไขต่างๆ สามารถคำนวณได้ โดยสามารถคำนวณเป็นหน่วยกิโลวัตต์ (kW) แต่เพื่อประโยชน์ในการคำนวณต้นทุนและผลประโยชน์ สามารถระบุเป็นหน่วยกิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี (kWh pa) ได้ โดยอิงจากเงื่อนไขทั่วไปตลอดทั้งปีสำหรับสถานที่นั้นๆ

แผ่นกระจกในหน้าต่างกระจกสองชั้นส่งผ่านความร้อนได้ทั้งสองทิศทาง โดยการแผ่รังสี ผ่านเนื้อกระจกโดยการนำความร้อน และผ่านช่องว่างระหว่างแผ่นกระจกโดยการพาความร้อน โดยการนำความร้อนผ่านกรอบ และโดยการแทรกซึมรอบขอบและรอยต่อของกรอบกับตัวอาคาร อัตราการถ่ายเทความร้อนจริงจะแตกต่างกันไปตามสภาพอากาศตลอดทั้งปี และในขณะที่ความร้อนจากแสงอาทิตย์อาจเป็นที่น่ายินดีในฤดูหนาว (ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศในท้องถิ่น) แต่ก็อาจส่งผลให้ค่าใช้จ่ายในการใช้เครื่องปรับอากาศเพิ่มขึ้นในฤดูร้อน การถ่ายเทความร้อนที่ไม่พึงประสงค์สามารถลดลงได้ เช่น การใช้ม่านในเวลากลางคืนในฤดูหนาว และการใช้ม่านบังแดดในเวลากลางวันในฤดูร้อน เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบโครงสร้างหน้าต่างแบบต่างๆ ได้อย่างมีประโยชน์ สภาการจัดอันดับหน้าต่างแห่งอังกฤษ (British Fenestration Rating Council) ได้กำหนด "การจัดอันดับพลังงานหน้าต่าง" (Window Energy Rating หรือ WER) โดยมีตั้งแต่ A สำหรับดีที่สุด ไปจนถึง B และ C เป็นต้น การจัดอันดับนี้จะพิจารณาจากความร้อนที่สูญเสียไปผ่านหน้าต่าง (ค่า U ซึ่งเป็นส่วนกลับของค่า R ) ความร้อนที่ได้รับจากแสงอาทิตย์ (ค่า g) และการสูญเสียจากการรั่วไหลของอากาศรอบกรอบ (ค่า L) ตัวอย่างเช่น หน้าต่างที่มีระดับการกันความร้อน A ในปีปกติจะได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์มากเท่ากับที่สูญเสียไปจากวิธีอื่น (อย่างไรก็ตาม ความร้อนส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นในช่วงฤดูร้อน ซึ่งผู้ที่อยู่อาศัยในอาคารอาจไม่ต้องการความร้อนนั้น) ซึ่งให้ประสิทธิภาพการกันความร้อนที่ดีกว่าผนังทั่วไป

โปรแกรมและใบรับรองการประเมินคุณภาพหน้าต่าง:

• NFRC (สภาประเมินคุณภาพหน้าต่างแห่งชาติ)
• บ้านประหยัดพลังงาน (Passive House)
• พลังงานสตาร์
• โครงการ Living Building Challenge
• AFRC (สภาประเมินคุณภาพหน้าต่างและประตูแห่งออสเตรเลีย)
• BFRC (สภาประเมินคุณภาพหน้าต่างแห่งอังกฤษ)
• AMMA (สมาคมผู้ผลิตวัสดุสถาปัตยกรรมแห่งอเมริกา)
• เอสเอเอสที
• นามิ

• ผนังม่าน
• กระจกสี่ชั้น
• การออกแบบพลังงานแสงอาทิตย์แบบพาสซีฟ
• หน้าต่าง

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับกระจกฉนวนกันความร้อนใน Wikimedia Commons