Le verre à effet de serre emprisonne l’énergie thermique de la même manière que l’atmosphère terrestre maintient la planète au chaud : par la transformation des ondes lumineuses et par la convection de l’air à l’intérieur de la serre. Le rayonnement solaire atteint la serre, traverse le verre et est absorbé par le sol et les plantes. Ils la convertissent en énergie thermique, qui ne peut pas s’échapper à travers le verre. L’air à l’intérieur de la serre est maintenu au chaud par convection, ce qui signifie simplement que l’air plus chaud près du sol monte et que l’air plus frais près du plafond de la serre descend. Parce que le verre garde l’air emprisonné à l’intérieur, le processus de convection permet à l’air d’absorber de plus en plus de chaleur à chaque fois qu’il monte et descend.
Le soleil fournit trois types d’ondes lumineuses de base : les ondes ultraviolettes (UV), les ondes lumineuses visibles et les ondes lumineuses infrarouges. Chacune de ces ondes lumineuses a une longueur d’onde relativement courte et traversera facilement la plupart des types de verre, y compris le verre de serre. Une fois à l’intérieur de la serre, les ondes sont absorbées par les plantes et le sol, où elles sont utilisées pour la photosynthèse et transformées en énergie thermique. Parce que l’énergie thermique a une longueur d’onde beaucoup plus longue que les ondes lumineuses, elle ne peut pas traverser le verre et reste piégée à l’intérieur. C’est ce qu’on appelle l’effet de serre ; c’est le même processus qui maintient la Terre au chaud et rend l’intérieur d’une voiture chaud par une journée ensoleillée.
Parallèlement à la transformation des ondes lumineuses, un autre processus appelé convection aide à maintenir la chaleur à l’intérieur d’une serre. L’air le plus proche du sol et des plantes est réchauffé par l’énergie thermique rayonnante ; l’air chaud étant plus léger que l’air frais, il monte naturellement. Dans l’atmosphère, l’air chaud finira par atteindre une hauteur où il se refroidira à nouveau. Le verre de la serre emprisonne l’air avant qu’il ne puisse atteindre cette hauteur et se refroidir complètement, cependant. Comme l’air monte et descend continuellement dans la serre, il maintient sa chaleur et se réchauffe légèrement à chaque fois.
Le terme «verre à effet de serre» fait généralement référence à la fois au verre véritable et aux plastiques en polycarbonate qui sont également utilisés pour construire des serres. Le verre et le plastique transparent fonctionnent essentiellement de la même manière, en laissant passer la lumière, mais en emprisonnant la chaleur à l’intérieur. Le choix d’utiliser du verre ou du plastique dépendra du type de structure en cours de construction, du montant d’argent disponible pour le projet et de la durée prévue de la structure. Les plastiques sont généralement plus légers et moins chers, mais pas aussi résistants aux intempéries et au vieillissement. Les serres en verre ont tendance à être des structures semi-permanentes qui coûteront plus cher à construire au départ, mais qui résisteront mieux au fil du temps.
La principale différence entre le verre à effet de serre et le verre ordinaire réside dans le type de revêtement ou de vitrage qui lui est appliqué. Le verre à effet de serre est généralement trempé pour la sécurité, ce qui signifie qu’il a été feuilleté, semblable à un pare-brise de voiture ; s’il se casse, il s’effrite en petits morceaux avec des bords relativement lisses qui sont moins susceptibles de se couper que les gros éclats déchiquetés. Le verre trempé est fortement recommandé pour les applications en serre, car le verre sera installé au-dessus de la tête et soumis au vent, à la grêle et au stress du poids de la neige dans les climats plus froids.
De plus, ce type de verre peut avoir un vitrage à faible émissivité appliqué. Le vitrage à faible émissivité est une fine couche de métal semi-transparente qui réfléchit la plupart des rayons UV et une partie de la lumière infrarouge dans l’atmosphère, tout en permettant à la lumière visible de pénétrer dans la serre. En bloquant les ondes UV plus intenses, le verre à faible émissivité peut protéger les semis tendres de recevoir trop de rayonnement solaire. Il aide également à maintenir une température plus constante dans la serre en bloquant certains infrarouges entrants ou vagues de chaleur. Avec une bonne ventilation, le verre à faible émissivité peut aider à empêcher la surchauffe de la serre.