パッシブソーラーシステム。窓。スキーム、説明

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パッシブソーラーシステム。窓。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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パッシブシステムの有効性は窓の種類によって異なります。ガラスやその他の透明な素材は、屋内の熱放射の短波を通過させ、長波を遮断します。窓は主に XNUMX つの方法でエネルギーの流れを制御します。冬には、太陽エネルギーを建物内に取り込むことで家に熱を供給します。これにより、敷地内の気温が外気温を超えます。夏には、窓を適切に配置して遮光することで窓から入る太陽光の量を減らし、換気を利用して家を涼しくすることで、建物の涼しさを高めます。

パッシブソーラーシステム。窓

太陽熱を使用する場合、太陽熱が最も有効な時間に正確に室内に浸透するようにする必要があります。原則として、冬には9.00から15.00まで太陽光が部屋に当たるはずです。途中に障害物がほとんどないことが望ましいです。そのため、敷地内の木々が家の部屋を隠してしまう可能性があります。建設時にはこれを考慮する必要があります。どちらの側にも窓がある家を計画することができます。同時に、建物のエネルギー消費も低くなります。設計においては、内部の間仕切りの位置よりも、建物の骨格、つまり壁、床、天井の方が重要です。窓を西に向けたい場合は、適切に日陰を作り、適切なサイズを選択する必要があります。

ガラスは、0,4 ～ 2,5 ミクロンの範囲の太陽放射波を透過します。室内にある不透明な物体による光の吸収とさらなる再放射の結果、その波長は 11 ミクロンに増加します。ガラスは、この長さの電磁波に対しては透過不可能な障壁です。部屋に入ってくる光は閉じ込められます。ガラスを通過する光の量は入射角によって異なります。最適な入射角 - 90°°。太陽光がガラスに30度の角度で当たった場合° 以下の場合、太陽光の大部分が反射されます。

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日射スペクトルと熱伝達

適切なガラスを選択するには、光と暖かさについてのアイデアを持っている必要があります。地球に当たる太陽光のスペクトルは、さまざまな波長の波で構成されています。異なるガラスは、異なる方法で太陽放射波を透過、吸収、反射します。たとえば、明るい光を (反射や陰影によって) 軽減することは、職場で役立ちます。日光を取り込むことで、人工照明に必要なエネルギーを節約できます。人にとって最も好ましいのは、快適さを生み出す赤外線です。適切な種類のガラスを識別することで、赤外線を透過または反射できます。

グレージングに使用される材料を通る熱の通過には XNUMX つのオプションがあります。 XNUMX つ目は熱伝導率です。この場合、熱はガラスを通過します。ガラスに触れるだけで熱を感じます。熱伝達の XNUMX 番目の形式は放射です。電磁波はガラスを通して熱を伝達します。これにより、窓の表面が熱を放射しているように感じられます。熱を移動させる XNUMX 番目の方法は対流です。対流は空気、この場合は気流の動きを通じて熱を移動させます。暖かい空気が冷たい空気に自然に移動することで、室内の温度を上げたり下げたりできます。

ガラスに使用される材料の熱抵抗指数 (R 値) は、その熱伝導率、放射および対流の程度によって決まります。窓全体の熱抵抗指数の総合値は、空気流の浸入の影響を受けます。ガラスを通過する熱の量は、窓を通過する熱の移動と同じくらい重要です。フレームの取り付けを含む窓全体の製造と取り付けの品質は、空気の侵入の程度に影響します。

窓技術の進歩は 70 年代の建築効率に大きな影響を与え、今日ではパッシブソーラーシステムで重要な役割を果たしています。ウィンドウ技術の進歩をいくつか紹介します。

断熱性の高い二重ガラス・三重ガラス（ペアガラス）。
熱を通し、逃がさないコーティングを施した低放射率ガラス。
断熱ガラスユニット内の空間にアルゴン（またはその他の不活性ガス）を充填することで、通常の空気を充填した断熱ガラスユニットと比較して断熱度が向上します。
相転移を利用した技術で、電圧を使ってガラスの透明度を変えることができます。

主なガラスの種類

グレージングに使用される材料には、ガラス、アクリル繊維、グラスファイバーなどが含まれます。材料が異なれば用途も異なりますが、最も一般的なのはガラスの使用です。さまざまな種類のガラスを使用することで、設計者は顧客のすべての要件を満たすパッシブソーラーハウスを開発できます。単板ガラスはすべてのタイプのガラスの中で最も単純で、高品質のガラスの構成要素です。一般的なガラスは太陽光に対する透明性は高いですが、断熱性が低く、熱抵抗係数は約1,0です。通常の窓ガラスは、二重窓または複層ガラスの窓、温暖な気候地域にある建物（空調も使用されている場合を除く）、一部のタイプの太陽熱集熱器、および季節限定の温室で使用すると、その役割を効果的に発揮できます。単板ガラスを使用した構造は、通常、大きな温度変動、隙間風、結露の影響を受けやすく、外部からの冷気を十分に遮断しません。

今日の建築で最も一般的に使用されている構造は二重窓です。複層ガラスとは、1,8枚のガラスを組み合わせて2,1つの製品にしたものです。単一のガラス (サーモガラス) は、湿気を吸収する素材で構成される中間バーによって単一の構造に接続されます。このデザインは通常シリコンで密閉されています。ガラス間に密閉された空気空間が形成され、これが熱抵抗の増加に寄与します。二重ガラス窓の場合、その係数は約 1 ～ 2 です。実践によれば、空域でのガラス間の最適な距離は XNUMX ～ XNUMX センチメートルです。ガラス間の距離が大きくなっても、熱抵抗係数はあまり増加しません。

実際、空気層が大きいと断熱ガラスユニット内の対流が増加し、結果として温度が低下する可能性があります。もちろん、対流を起こさずにガラス間の距離を10〜12センチメートルまで増やすことはできますが、そうすると製品が非常に大きくなります。建物のエネルギー効率に対する需要の高まりにより、二重窓が建築の標準になっています。太陽エネルギーに対する良好な透過性と高品質の断熱性を備えたこのような窓は、従来の窓と比較して大きな進歩を示します。二重ガラス窓は、窓、ドアの製造、ガラス屋根、サンルームの建設、その他多くの分野で使用されます。

高品質のガラス

高品質のガラスは、熱抵抗係数が高く、太陽エネルギーの透過性に優れています。ガラスの断熱性能を高めることで、建物のデザイン性も同時に向上します。以前は壁で囲まれていた敷地は、パッシブソーラー照明（屋根と天井の窓）を備えたいわゆるソーラールームに変換できます。暗い部屋は自然光と太陽の暖かさで満たされ、窓からは素晴らしい景色が広がります。比較的わずかなコストの増加で、エネルギー効率を改善し、より優れた耐湿性と UV 保護を提供することができます。その結果、さまざまな建築プロジェクトが生まれました。現在、消費者はさまざまな高品質のガラスを入手できます。

このようなガラスの利点は何ですか? 放射率の低いガラス（赤外線（熱）放射を透過する材料の能力が低い）は、断熱ガラスユニットのエネルギー効率を高めます。放射率が高いほど、材料がより多くの熱を伝達します。逆に、この係数が低いほど、材料によってより多くの熱が反射されます。放射率が低いコーティングは赤外線を反射または再放射して室内に戻すため、温度が上昇します。後者は抗力係数に換算すると2,6～3,2となります。

温暖な気候の場合、建物の窓を改造して赤外線熱を外部に放射し、家の中の温度を低く保つことができます。低放射率ガラスは、高い耐熱性、UV保護、耐湿性を備えています。不活性ガスが充填された窓は熱抵抗係数が高く、その指数は約 1,0 増加します。断熱窓内の空気を断熱性能の高い不活性ガスに置換します。最も一般的に使用されるガスはクリプトンとアルゴンです。

窓のカーテン

カーテンは装飾的な機能を果たすだけでなく、寒い季節には熱の損失を減らし、暖かい季節には温度の上昇を防ぎます。たとえば合板で作られたコーニスは、天井の下の暖かい空気が窓とカーテンの間の空間に移動するのを防ぎます。望ましい結果を達成するには、カーテンは窓の高さより少なくとも 30 cm 長くする必要がありますが、床までの長さが最も最適です。

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