窓断熱

窓断熱材は、窓の片側から反対側への熱伝達を減らします。U値は、窓を通過できる熱量（熱伝達率）を示すために使用され、数値が低いほど優れています。^[1]窓のU係数は、多くの場合、窓の評価ラベルに記載されています。

U 値 (または U 係数) の概念は世界共通ですが、U 値はさまざまな単位で表すことができます。ほとんどの国では、U 値は SI 単位系のワット/平方メートル (ケルビン)で表されます。

W/(m ² ⋅K)

米国では、U 値は英国熱量単位 (Btu) / 時間 - 平方フィート - 華氏度で表されます。

Btu/(h⋅ft ² ⋅°F)

この記事内では、特に断りのない限り、U値はSIで表されます。SIから米国慣用値に変換するには、5.678で割ります。^{[2] [3]}

多くの国の政府は、省エネシステム（窓、ボイラー、断熱材など）の設置を促進するために、税制優遇や還付を行っています。

以下は、窓の熱伝達を低減する技術のリストです。

• 透明な単板ガラスのU係数は約5.7 W/(m ² ⋅K)または1 Btu/(h⋅ft ² ⋅°F) (R-1)です。
• 透明複層ガラスのU係数は1.8～3 W/(m ² ⋅K)または0.3～0.5 Btu/(h⋅ft ² ⋅°F)（約R-2）です。
• 透明な三重ガラスの U 係数は 0.5 ～ 1 W/(m ² ⋅K) または 0.1 ～ 0.2 Btu/(h⋅ft ² ⋅°F) (約 R-3) です。

二重ガラスや三重ガラスはエネルギー効率に非常に重要であり、単層ガラスの窓はもはや一般的には使用されていません。^[4]

二重または三重ガラスによる断熱性は、Low-Eコーティング、断熱層、ガラス間のアルゴンまたは同様のガスを備えた窓を選択したり、エネルギー効率の高いフレームを備えた窓を選択したりすることでさらに向上します。

現代の二重、三重、四重ガラスの窓には、ガラス板に薄い金属性の低放射コーティングが施されており、断熱性能が大幅に向上します。

低放射コーティングが使用されるもう 1 つの分野は、断熱バリアです。一部の断熱バリア (Insulbar LEF など) は、断熱プロファイルに適用される低放射フォリオを通した放射による熱損失を減らします。^{[専門用語]}

熱の流れと U 係数を減らすために、金属フレームには、フレームとサッシの内側と外側の間に断熱プラスチック プロファイルを配置する必要があります。これらのプロファイルは断熱ブレークと呼ばれ、ガラス繊維強化ポリアミド 6,6で作られています。プロファイルのガラス繊維の割合は 25% です。この断熱バーに使用される材料は、熱伝導率が低い (0.30 W/m2K) ことと、高温でも優れた機械的特性を持つことが特徴です。

アルミニウム窓の非断熱フレームの熱伝達率は 6.8 W/m2K です。幅 42 mm の断熱プロファイルを使用してシステムを断熱分離すると、熱伝達率は 1.3 W/m2K まで低減できます。

Ensingerが発表した製品 Insulbar LO は、断熱プロファイル向けに ラムダ(熱伝導率) を最適化したソリューションです。ラムダ値はわずか 0.18 W/m2K です。

現代の窓のほとんどは、密閉を目的としてガラス間の距離を保つためにガラススペーサーを使用しています。これらのスペーサーの多くは、導電性に優れた材料であるアルミニウムで作られています。より高い断熱性能を得るには、より優れた代替品があります。それは、一般に「ウォームエッジスペーサー」と呼ばれる特殊なプラスチックスペーサーです。

二重ガラスや三重ガラスの窓ガラスの間には、アルゴン、クリプトン、その他の不活性ガスも封入されています。これは、断熱性を高めるためのもうひとつの重要な要素です。

ほとんどの窓にはアルゴン（より安価）が使用されていますが、ガラス間の距離を狭くする必要がある場合は、クリプトンの方が断熱材として適しています（アルゴンの場合は約 13 mm（1 ⁄ 2インチ）、クリプトンの場合は約 9 mm（3 ⁄ 8インチ）の距離が必要です。間隔を広くしたり狭くしたりすると、性能が低下します）。

窓枠の種類とその空洞の断熱性は、エネルギー効率と熱性能（および強度、耐久性、メンテナンス）にとって重要です。

アルミフレームは強度、耐久性、メンテナンス性に優れていますが、断熱材としては適していません。アルミは極めて伝導性の高い素材です。そのため、金属フレームの内殻と外殻を熱的に分離するために断熱プロファイルが使用されます。さまざまな断熱プロファイル (Insulbar) により、低い U _f値 (たとえば、34mm 断熱プロファイルを使用した場合は 1.3 W/m ² K、最新のアルミシステムを使用した場合は最大 1.1 W/m ² K) を実現できます。25 % のガラス繊維を含むポリアミド断熱プロファイルは、最適な断熱性と機械的特性を備えた市販の最良の選択肢です。

木枠の窓は断熱性に優れていますが、耐久性やメンテナンスの点では劣ります（木製窓を選択した場合を除く）。

ビニールとグラスファイバーは、より優れた断熱材と騒音低減材です。一部の窓には、断熱性と騒音低減をさらに高めるために、チャンバーを備えたビニールまたはグラスファイバーのフレームが付いています。^[5]

寒冷気候の省エネ住宅では、U値が0.19～0.26の三重ガラス窓が採用されることが多い。温暖気候では、U値が約0.30の高品質な二重ガラス窓の方が一般的にコスト競争力があり、効果的な選択肢となる。^[6]

1. 熱反射特性を持つガラスの使用
2. 熱反射プラスチックの貼り付け
3. 熱収縮プラスチックフィルムと両面テープを使用した二重窓

使用されるフレームも、特に金属などの高熱伝導率の素材で作られている場合は重要です。この場合、プラスチックのスペーサーを使用して、フレームの内側と外側のセクションの間に熱の遮断を作成する必要があります。

• 断熱ガラス
• 4重ガラス
• 窓フィルム
• 窓断熱フィルム