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あまめきちや
5 years ago
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1 住宅や建築物の室内空間の温熱環境光視環境の快適性を実現し同時に暖冷房や照明の省エネルギーを両立するためには建築外皮のなかでもとりわけ窓ガラスの光と熱に対する特徴を知り気象や建物用途窓配置に応じて最適な性能をもつガラス種類を選択することが重要です 4-1 板ガラスの光学性能断熱性能遮熱性能温での放射率はこの領域の吸収率で表され ε=0.9 程度となりますフロート板ガラスの用途は住宅店舗一般建築物高層建築物などの内外装用ショーケースディスプレイ水槽や温室家具額縁などと幅広く成膜合わせ強化複層など二次加工用の素板としても多く使われています環境建築を両立させるために高透過ガラスを素板とした合わせガラスやLow-E 複層ガラスをふんだんに用いた建築物が注目を集めています 4図 2] 光の波長領域と名称 [ 分光特性各種板ガラスの光熱性能は可視光日射常温熱放射のそれぞれの波長領域での分光 [ 図 5] 高透過ガラスの分光特性特性によって特徴づけられます [ 図 1] に可視光日射常温熱放射のエネルギー分布 ⑷ 熱線反射ガラスを [ 図 3] [ 図 8] に各種板ガラスの分光特性を示します [ 図 3] 透明フロート板ガラス (6ミリ) の分光特性板ガラス表面に酸化物窒化物金属などの薄膜を施し日射領域の反射と吸収の特性を高めたガラスです成膜方法にはフロー ⑵ 熱線吸収板ガラスト板ガラスの製造工程中に成膜するもの板ガラス組成に鉄などの金属成分を混合すと真空チャンバ内でスパッタリング法にることで板ガラスを着色したガラスですより成膜する2 通りの方法があります透明な板ガラスに比べて日射の波長領域のスパッタリング法によるものは高性能熱線透過率が低くなるため日射熱の室内への反射ガラスと呼ばれ薄膜構成の自由度が侵入を抑えることができます高く色味や性能のバリエーションが豊富 [ 図 1] 可視光日射常温熱放射のエネルギー分布特にグリーン色のものは可視光領域の透過です日射の波長領域全体にわたり透過率率を高く保ったまま近赤外線領域の透過が低いため日射遮蔽性に優れていますが率を抑えることができます遠赤外領域で可視光透過率も低くなるため採光性が劣は透明板ガラスと同様に吸収率が高く放り人工照明に頼ることになります [ 図 6] 射率はε=0.9 程度となります [ 図 4] 冷房負荷低減のために事務所ビルなどに多く使用されています [ 図 4] 熱線吸収板ガラス ( グリーン 6 ミリ ) の分光特性 [ 図 6] 高性能熱線反射ガラス (SS20 6 ミリ ) の分光特性章⑴ 透明フロート板ガラスフロート板ガラスはフロートバスと呼ばれる窯の中で溶融スズの上に溶かしたガラスを流し込むとガラスがスズ上に浮きガラス両面が極めて平滑な板状となります透明のフロート板ガラスが最も多く使用されますが熱線吸収板ガラスや高透過ガラスもフロート法により製造されます透明フロート板ガラスの分光特性 [ 図 3] は可視光を含む日射の波長領域全体にわたり透過率が高くなりますまた遠赤外領域では吸収率が高く透過はありません常 ⑶ 高透過ガラス普通の透明板ガラスは組成中に鉄分などが含まれているために透明といえども若干青みがかっています高透過ガラスは原料と製造条件を調整することにより可視光領域の分光透過特性をできるだけ均一にしたためガラスを通して物体の色を正しく見せることができます [ 図 5] 色の再現性が重要となる博物館美術館の展示ケースブティックや呉服店のショーウィンドウ各種ショールームなどに使用されていますまた欧州特にドイツでは透明建築と ⑸ Low-Eガラス Low-Eガラスは板ガラス表面に酸化スズや銀などの薄膜を施したものでこの Low-E 膜が遠赤外線領域での反射率を高めるため熱放射が伝わりにくいガラスですこの領域の吸収率すなわち放射率はε =0.05~0.15となります Low-EとはLow Emissivityの略で低放射を意味します Low-Eガラスは複層ガラスや真空ガラスに用いられ Low-E 膜面を間隙に向けて配置することで中空層での放射による熱伝達 17

2 t n= = 4章板ガラスと光と熱4 板ガラスと光と熱を低減し断熱性を高めることができます光学性能 [ 図 7][ 図 8] 板ガラスの可視光日射紫外線に対する光学特性 ( 透過率反射率 ) は JIS 規格や ISO 規格に計算法が規定されており [ 表 1] 次式のように対象とする波長領域の板ガラスの分光特性から光源のエネルギー分布を重価係数とする加重平均で計算されます [ 図 7]Low-Eガラス ( 日射遮蔽型 3ミリ ) の分光特性 D(l ) V(l ) τ(l )dl SD(l ) V(l ) τ(l )dl D(l ) V(l )dl SD(l ) V(l ) Δl t ν : 可視光透過率 [-] t e : 日射透過率 [-] tuv : 紫外線透過率 [-] t(l ) : 分光透過率 [-] D(l ) :CIE 昼光 D65 光源スペクトル [-] [ 図 8]Low-E ガラス ( 日射取得型 3 ミリ ) の分光特性 S(l ) τ(l )dl SS(l ) τ(l )Δl t e= = S(l )dl SS(l ) Δl t UV= S(l ) τ(l )dl SS(l ) τ(l )Δl = S(l )dl S(l ) Δl S V(l ) :CIE 明順応標準比視感度 [-] S(l ) : 標準日射スペクトル [-] l : 波長 [nm] Dl : 波長幅 [nm] [ 表 1] 窓と窓ガラスの熱性能の計算法規格性能対象国際規格日本欧州米国断熱性能 ( 熱貫流率 ) 遮熱性能 ( 日射熱取得率 ) ガラス ISO10292 JIS R3107 EN673 窓 ISO10077 ISO15099 JIS A2102 EN10077 (ISO10077) ガラス ISO9050 JIS R3106 EN410 窓 ISO15099 JIS A2103 なし NFRC100 NFRC200 18

断熱性能 ( 熱貫流率 ) 窓ガラスの断熱性能は一般に熱貫流率 (U-value, Thermal transmittance) で表されます熱貫流率とは室内外の温度差により壁体を通過する単位時間単位面積単位気温差あたりの熱量を表しますので

中空層の熱抵抗など全ての熱抵抗の合計の逆数で表されるので室内外間のいずれかの熱抵抗を大きくすることで板ガラスの熱貫流率を小さくすなわち断熱性能を良くできることが分かります [ 図 9] Re Rg1 Ra Rg2 Ri [ 図 10] 各種複層ガラスの構造 1 U

3 断熱性能 ( 熱貫流率 ) 窓ガラスの断熱性能は一般に熱貫流率 (U-value, Thermal transmittance) で表されます熱貫流率とは室内外の温度差により壁体を通過する単位時間単位面積単位気温差あたりの熱量を表しますのでこれが小さいものほど壁体を通過する熱量が少なく断熱性能が高いということになります窓ガラス中央部の熱貫流率の計算でを組み合わせて複合ガラス化した複層真空ガラスなどさらに断熱性を高めたものも製品化されています [ 図 10] 単板ガラスに比べて真空ガラスでは約 5 倍複層真空ガラスでは約 7 8 倍の断熱性能を持ちます真空ガラスは真空層幅 0.2mmとガラス総厚が薄く既存の単板ガラス用サッシにそのまま取り付けることができるので窓の省エネ改修に最適ですは室内外間の一次元伝熱モデルにおいて [ 図 9] 窓ガラスの熱貫流率の算定式 ( 二層の複層ガラスの場合 ) 室内外の表面熱伝達抵抗板ガラスの熱伝導抵抗中空層の熱抵抗など全ての熱抵抗の合計の逆数で表されるので室内外間のいずれかの熱抵抗を大きくすることで板ガラスの熱貫流率を小さくすなわち断熱性能を良くできることが分かります [ 図 9] Re Rg1 Ra Rg2 Ri [ 図 10] 各種複層ガラスの構造 1 U Re Rg1 Ra Rg2 Ri U ReRi Rg1Rg2 Ra 章一般的な複層ガラスは 2 枚の板ガラスの間に中空層を設けて空気の熱抵抗を利用して断熱性を高めたものですが板ガラスの片方 ( または両方 ) にLow-Eガラスを用いたものを特にLow-E 複層ガラスと呼びます Low-E 複層ガラスの応用として空気の代わりにアルゴンクリプトンなど熱伝導率が小さい気体を中空層に封入したガス入りLow-E 複層ガラス中空層を真空にして気体の伝導による熱伝達を排した真空ガラス真空ガラスともう一枚の板ガラス 19

4 4章板ガラスと光と熱 4 板ガラスと光と熱遮熱性能 ( 日射熱取得率 ) 窓ガラスの遮熱性能は一般に日射熱取得率 ( 日射侵入率 Solar Heat Gain Coefficient(SHGC) Total solar energy transmittance) で表されます日射熱取得率は窓ガラスに入射する日射熱に対する室内へ侵入する熱の比のことで室内へ侵入する熱はガラスを直接透過する成分とガラスに吸収されて室内側に再放熱される成分の両方を含みます [ 図 11] αe η τe Σ Nj αej τe η Nαe η τe αej Nj j [ 図 11] 窓ガラスの日射熱取得率の算定式 ( 二層の複層ガラスと室内側遮蔽物の組み合わせの場合 ) 複層ガラスの場合には板ガラスの組み合わせ方によって遮熱性に変化を持たせることができます熱線吸収板ガラスや熱線反射ガラス Low-Eガラスなどの日射吸収の大きいガラスを室外側へ配置すると中空層が熱抵抗となるために室外側ガラスで吸収された日射熱は室内へ伝わりにくく日射熱取得率は小さくなります逆に日射吸収の大きいガラスを室内側に配置すると吸収された日射熱は室外へ逃げにくく日射熱取得率が大きくなります特に Low-E 複層ガラスでは中空層の熱抵抗が大きいためにこの変化が顕著になりますなお Low-Eガラスは遠赤外領域を反射 ( 低放射 ) して可視光領域を透過 ( 採光 ) するよう設計されていますが薄膜の特殊設計により近赤外領域 ( 日射熱 ) の反射を高めたものと透過を高めたものがあります [ 図 12] 前者が日射遮蔽型[ 図 12 a] 後者が日射取得型 [ 図 12 c] として用いられます Low-E 複層ガラスは日射遮蔽性能が高いと誤解されがちですが Low Emissivityの定義から言えば Low-E 複層ガラスは薄膜の低放射性により断熱性能を高めたものでありその中に日射熱の遮蔽と取得のバリエーションが取り揃えられているのです [ 図 13] 日射遮蔽型は冷房負荷低減に日射取得型は暖房負荷低減にそれぞれ効果的であり地域方位建物用途住まい方に応じて選択されるべきですそういう意味では遮熱性能では日射遮蔽性だけでなく日射取得性も評価されなければなりません [ 図 12]Low-Eガラスの分光特性 [ 図 13]Low-E 複層ガラスの構成と日射特性 20

5 採光性 ( 可視光透過率 ) 採光性は可視光透過率によって評価されます可視光透過率が大きいものほど採光性が高く昼光を室内に取り入れて室内を明るくすることができます断熱性遮熱性採光性 [ 図 14] に各種板ガラスの熱貫流率と日射熱取得率の分布を [ 図 15] に日射熱取得率と可視光透過率の分布を示します [ 図 14] では左の方が断熱性能が高く上の方が日射取得型下の方が日射遮蔽型となります板ガラス構成のタイプ ( 単板ガラス複層ガラス Low-E 複層ガラス真空ガラス複層真空ガラス ) によって断熱性能が異なりそれぞれのタイプに様々な日射熱取得率のバリエーションがあります地域や部屋の用途にあった断熱性能と日射取得 / 日射遮蔽の性能を持つガラス品種を選択することができます [ 図 15] では上の方が採光性が高く右が日射取得型左が日射遮蔽型となります一般的には日射熱取得率と可視光透過率はほぼ比例するので日射取得型のものほど採光性が高く日射遮蔽型のものは採光性が低くなりますが Low-E 複層ガラスや真空ガラスのように採光性が高くかつ日射熱のバリエーションが豊富なガラス品種もあります [ 図 15] 各種板ガラスの日射熱取得率と可視光透過率の分布 [ 図 14] 各種板ガラスの熱貫流率と日射熱取得率の分布章21

Microsoft PowerPoint - 遮蔽コーティングの必要性 [互換モード]

Microsoft PowerPoint - 遮蔽コーティングの必要性 [互換モード] 窓ガラスの省エネルギー対策遮蔽対策の必要性建物の屋根壁などの断熱対策は検討されますが意外に見落とされていたのが窓ガラスの省エネルギー対策遮蔽対策です最近では窓ガラスの省エネルギー対策は重要なテーマとして位置付けられており検討対策がおこなわれていますゼロコン株式会社建物室内が暑くなる原因建物内に侵入する熱の割合効果的な省エネ対策をするには? 建物室内が暑くなる原因建物内に侵入する熱の割合