窓の結露対策に重要となる窓ガラスのU値についての詳しい説明

結露対策研究室
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窓ガラスのU値とは?

U値とは熱還流率(W/m2・K)の事で、材質そのものの熱伝導率とは事なり部位材の熱の通りやすさを表した数値の事です。 この数値の比較なくして、ガラスの性能比較ができないほど、「重要」です。

<算出公式>
熱還流率U値(W/㎡・K)=1/熱抵抗値(㎡・K/W)
熱抵抗値(㎡・K/W)=厚み(m)/熱伝導率(W/m/K)

一般的に住宅において屋根や天井、外壁、床、窓などの断熱性能を表す定量的な数値として使用される値です。この数値が小さいほど断熱性が高い事を意味し、 熱交換が少なくなるので冷気の流入やお部屋の中の暖かさが逃げる事を防ぐので、窓の断熱リフォームのガラス選びにとても重要な数値といえます。

ペアガラスの「構造」でU値が変わります

高性能な断熱性を持つ断熱ガラスを選ぶには、熱還流率U値の小さいペアガラスを選ぶ事が重要です。 なぜなら、窓ガラスの結露をどれだけ防げるかは、ガラスの断熱性能によって決まることであり、その指標がU値になります。

ガラスのU値を小さくするには断熱の3大要素であるの「伝導」「対流」「放射」の要素を改善する必要があります。

伝導・対流・放射

伝導

直接的な物質間の熱移動によって伝わる熱の事。 1枚構造のシングルガラスから、2枚構造以上の複層構造をとる事によって防ぐことのできる要素です。 これがペアガラスの基本です。

対流

空気などの流体が温度などの不均質性によって内部重力がかかり動く熱の事。 2枚構造のペアガラスでもこの現象によって熱が伝わってしまうため、ペアガラスの断熱性能の向上に様々な仕様があります。
・中空層を広くとる。(中空層4mm~18mm程度まで)
・中空層に断熱ガスを用いる(アルゴンガス、クリプトンガスなど熱抵抗値が高い希ガス)
・真空構造にする(対流熱をほぼゼロにする最新技術)
ここが真空ガラススペーシアの性能の差です。

放射

電磁波の作用で運ばれる熱の事。 電磁波とは電界と磁界の相互が作用して波となって伝わる現象です。 ペアガラスの中空層の熱移動の約6割は放射熱ですので、Low-e金属膜(Low Emissivity エミシビティー)で電磁波を反射し熱移動を抑えることができます。 Low-eガラスは断熱性能の向上、遮熱性能の向上に役立ちます。

この3つの「熱の伝わる仕組み」を知ることで、どのようなガラスなら結露を防ぐ高性能なペアガラスになるかわかりますね。

真空ガラスやペアガラスなど各ガラスのU値

これまでの説明で、U値(W/㎡・K)が小さいガラスが窓ガラスの結露にとても重要なことがわかりました。 では、いろいろなペアガラスの中でどれほどの性能差があるのか、またどの程度のペアガラスが結露対策に良いのか比較してみましょう。

熱貫流率 ガラス交換の効果

標準タイプ・・・今の窓ガラスからリーズナブルにペアガラスにしたい場合に向いています。軽度の窓ガラスの結露を軽減します。
・ペヤプラスFL・・・3.5W/㎡・K
・窓ンナ(フロートガラス仕様)・・・3.4W/㎡・K

標準タイプ・・・結露対策に結果を求めるペアガラスにしたい場合に向いています。中程度の窓ガラスの結露を軽減します。
・ペヤプラスエア・・・2.7W/㎡・K
・窓ンナ(Low-eガラス仕様)・・・2.7W/㎡・K
・クリアFit・・・2.6W/㎡・K
・ペヤプラス・・・2.05W/㎡・K〜2.59 W/㎡・K(仕様により異なる)

高性能タイプ・・・結露対策にベストな性能を求めるペアガラスにしたい場合に向いています。最も窓ガラスの結露を軽減します。これ以上はありません。
・ペアスマート・・・1.92 W/㎡・K
・真空ガラススペーシア・・・1.4W/㎡・K

建物ごとに異なるペアガラスの性能(U値)とは

色々なペアガラスがありますが、住まいによってどの程度のペアガラスを選べば良いのでしょうか。 同じペアガラスを使っても、満足できる場合とそうではない場合があります。 これは建物による違いなのです。 建物の構造的な特徴と、施工条件についてご説明します。

戸建て住宅で結露した場合に取り付けたいガラス

木造戸建て住宅での結露のご相談もとても多いのですが、経験上マンションの結露状況よりも軽い事が多いです。 これは、窓ガラスの性能ではなく、結露が起きる条件的な理由、お部屋の気密性能と温熱環境(断熱等性能等級)による違いです。

気密性が低いと・・・壁等からの通気性が高く、室内湿度が下がり結露発生ガラス温度が上がる
温熱環境の違い・・・保温性が低ければ温度依存の結露発生が緩和される
間取り的要因・・・建物内の対面換気ができる事で、室内湿度が下がりやすく結露が乾きやすい

この様に、マンションと同じ使い方をしていても、結露の発生が軽い事が多いのです。 窓ガラスの結露対策をする場合に、熱環流率(U値)の最も良い「真空ガラススペーシア」を選ぶ事はベストですが、 結露の程度によってはそれ以下の性能のペアガラスでも十分な結露対策効果を得られる事があります。

また施工面でも戸建て住宅に有利な点があります。 それは、意匠性です。 マンションの様に、「窓が共用部である事による制限」がありませんので、自ずと選ぶことのできるペアガラスは広がる点も、有利です。

マンションで結露した場合に取り付けたいガラス

マンションの場合、外皮がコンクリート造である事で戸建て住宅に比べ気密性が非常に高い事が、結露の発生する第一の原因です。 居室内の窓数が少ない事は通気性も悪く、同じ室温だったとしても結露が起りやすく、乾きにくいのです。

気密性能が高く、上下階に囲まれ構造的にも暖かいマンションは温熱環境(断熱等性能等級)も高く、窓ガラスの結露が起きやすい条件が揃っています。

マンションでの結露のご相談は、ご訪問してみると戸建て住宅のものに比べ、とても結露の発生量が多く、私達の経験からも真空ガラススペーシアでさえ、 「結露解消の最低ライン」であるという事ができます。 また、間取りの中心部分に配置される浴室、洗面所などの水回りがあることで、 そこで発生する水蒸気が換気扇から排除しきれずに、お部屋中に回り込み、酷い結露の要因となっている事がよくあります。 つまり、マンションのような高断熱高気密で、さらに換気抜けの悪い住宅の場合には、真空ガラススペーシアを使うだけでなく、 「上手な換気の仕方」も併用して初めて、窓ガラスの結露解消が実現する事が多いのです。

マンションでのペアガラスの施工について 戸建て住宅の場合には、強度的な面を除いて施工制限がありませんが、この点がマンションでは大きく異なります。 窓は、マンション全体の共用部ですから、強度面はもちろん、意匠性を変えてはならない制限から次のタイプのペアガラスは使えません。

・アタッチメント(補助部材)の付いているペアガラス→見た目が変わる
・中空層が空気層などのペアガラス→耐風圧強度が不足する

これらの問題を全てクリアするペアガラスが、真空ガラススペーシアです。 真空構造で薄型設計のスペーシアは、アタッチメントが不要です。 防火網入りタイプも、大きなサイズの窓ガラスも製作可能なため、ほとんど全てのマンションで施工が出来ます。

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