寒い季節が訪れると、窓や壁の結露が気になりませんか?

結露を放置しておくと、カビの発生や床材の腐敗など、トラブルの元になります。

 

結露には、窓と外気温が関わっています。

とくに窓ガラスの「熱貫流率」は、結露の発生との関わりが深いので、基礎知識として知っておきたいですね。

 

今回は、窓ガラスの「熱貫流率」について、結露との関係を含めて詳しく解説します。

熱貫流率とは?計算方法や結露との関係性を深掘り

熱貫流率とは?

 

熱貫流率(ねつかんりゅうりつ)とは、物質の熱の伝わりやすさ、断熱性能の高さを表す数値です。

窓ガラスの外側と内側の温度差が1℃だった場合、1時間あたりに1平方メートルを通過した熱量のことを表します。

 

建築関係には欠かせない用語で、K値と呼ばれていましたが、平成21年4月1に省エネ法が改正してから「U値」に変わりました。

日本ではK値と呼ばれていましたが、世界ではU値が使われていることから、熱貫流率の記号を統一するために変更したのが背景です。

 

熱貫流率は住宅の部材ごとに求める

 

住宅の壁は1枚ではなく、何枚もの部材を構成して建築します。

 

1.外壁材(サイディング)

2.外壁下地(合板)

3.断熱材(グラスウールやスロックウールなど)

4.柱(間柱)

5.内壁下地材(石膏ボード)

 

熱貫流率は壁に限らず、住宅を構造する床や屋根、窓などの部材ごとに比較するため、熱がどれだけ外部から流入出したかがわかります。

 

熱貫流率の計算方法は?

 

熱貫流率は、壁を作る複数の部材の他、壁の外側と内側の表面に接した空気層も含めて、1つずつ熱抵抗値や熱伝導率を求めます。

合計した数値の逆数を取って求めるのが、熱貫流率なのです。

 

熱貫流率を求めるには、次の7つの調査と計算が必要です。

 

1.部材の熱伝導率(λ値)を知る

2.部材の厚さ(m)を知る

3.空気層の熱抵抗(㎡・K/W)を知る

4.外気側表面の熱伝達抵抗を知る

5.内側表面の熱伝達抵抗を知る

6.熱抵抗(R値)を部材別に計算する

7.熱抵抗の合計を計算する

 

熱伝導率とは、物質の熱の伝わりやすさを言い、熱貫流率とは意味が少し違います。

 

熱伝導率 ・熱が物質を伝わる量

・単位は「W/(m ・K)」、ワット毎メートル毎ケルビン

熱貫流率 ・熱が物質を通過する熱量

・単位は「W/(㎡ ・K)」、ワット毎平方メートル毎ケルビン

 

熱貫流率は、部材の熱伝導率を把握しておかないと計算できないため、2つは深く関係しています。

 

熱貫流率の計算式

 

熱貫流率の計算式は、次の3つの方法で求めます。

 

1.熱抵抗の計算 物質の厚さ÷熱伝導率
2.熱抵抗の合計 外気側表面熱伝達抵抗+空気層の熱抵抗+内側表面熱伝達抵抗
3.熱貫流率の計算 1÷熱抵抗の合計

 

もし、断熱材が「発泡ウレタン吹き付け」や「木材熱橋」など、充填断熱の住宅の場合は、熱貫流率の平均値を計算しなくてはいけません。

 

1.断熱材の熱貫流率を計算

2.木部の熱貫流率を計算

3.面積比率方で平均熱貫流率を計算

 

「面積比率法」とは、断熱材や柱・梁などの面積比率を平均して求める方法です。

柱1本ずつ求めなくても良いため、計算式の数が減ります。

 

熱貫流率から見る!断熱効果の高い窓ガラスは?

 

暑い日にエアコンの温度が一定でも室温が上がらない住宅、冬は窓からのひんやりとした空気を感じない家など、快適性を求めて断熱性の高い窓ガラスにリフォームする家庭が増えています。

 

年々、窓ガラスの機能性もアップしているので、リフォーム会社でも「断熱性の高い窓」を紹介しています。

 

断熱性能に優れた窓と言えば「複層ガラス」です。

複層ガラスは2枚のガラスの間に乾燥空気が含まれているため、1枚ガラスの一般窓に比べて熱流入の低さが特徴的です。

 

「複層ガラスは結露しにくい」とイメージが強いのですが、同じ複層ガラスでも機能性が違うため、熱貫流率も変わってきます。

 

結露予防の窓ガラスを求めるなら、熱貫流率をしっかり把握しておくことが大切です。

複層ガラスの中で、熱貫流率が低い種類をチェックしていきましょう。

 

複層ガラスの種類 空気層の厚さ 熱貫流率
一般的タイプ 6mm 3.4
高断熱タイプ

(乾燥空気)

6mm 2.7
遮熱高断熱タイプ

(乾燥空気)

6mm 2.5
高断熱タイプ

(アルゴンガス)

6mm 2.3
遮熱高断熱タイプ

(アルゴンガス)

6mm 2.1

※窓ガラスはすべて3mmタイプ

 

複層ガラスの中間層は乾燥空気の他、アルゴンガス仕様もあります。

空気層の種類や空気層の厚さが広いほど、熱貫流率が低いため、結露しにくい窓ガラスと言えるでしょう。

 

窓ガラスのリフォーム交換を希望するときは、業者に「熱貫流率が低い窓はどれですか」と質問すると、結露やカビ予防に強い窓ガラスを紹介してくれるでしょう。

 

まとめ|熱貫流率の低い窓ガラスを選ぼう

 

熱貫流率の計算は、住宅の部材や材料の熱伝導率などを知っておく必要があるため、数値を求めるまで手間がかかります。

しかし数値を知ることで結露しやすい住宅なのか、判断材料の1つになることは間違いありません。

 

住宅のリフォームを検討している人は、熱貫流率についてしっかり覚えておきましょう。

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