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Jul 23, 2023

動的二重断熱ガラスを使用した熱および照明性能の実験的評価

日付: 2022 年 11 月 24 日 著者: Abdultawab M. Qahtan & Abdulkarem HM Almawgani 出典: Buildings 2022 、12(8)、1249; https://doi.org/10.3390/buildings12081249 暑い気候での窓のデザイン

日付: 2022 年 11 月 24 日

著者: アブドゥルタワブ M. カフタン & アブドゥルカレム HM アルマウガニ

ソース：建物2022年 、１２（８）、１２４９； https://doi.org/10.3390/buildings12081249

スマートホームでは、居住者が自分の好みを簡単に制御できるように、暑い気候でも窓を設計することが非常に重要です。 この論文は、昼と夜の両方でのスマートなプライバシー保護を考慮しながら、熱の増加を防ぎ、室内の日光を最大限に活用する二重動的断熱ガラス (DDIG) を備えたスマート ウィンドウ システムの可能性を検討することで、このトピックに貢献することを目的としています。 提案されたウィンドウ システムを検証するために小規模モデルが開発されました。 テストセル温度、ガラス表面温度、室内照度ルクスを調査しました。

結果は、DDIG がテストセル内で太陽熱を高度に制御し、サウジアラビアのナジュラン市で使用されている一般的な半透明ガラスと比較して 2.5 °C 大幅に温度が低下することを示しました。 高い太陽光照射強度では、有色 DDIG (DDIG-colo) と透明 DDIG (DDIG-trans) の間で、テスト セルへの熱利得の制御に有意な差は見つかりませんでした。 太陽光強度の減少に伴い、DDIG-trans と DDIG-colo の間で段階的な減少が見られ、照射強度 200、400、および 600 W/m² では、それぞれ 15%、10%、および 8.7% であることがわかりました。 DDIG 透明フィルムは、太陽照射量が少ない場合でも照度ルクスを維持し、より高い低減を実現しました。 DDIG はプライバシー保護も提供し、屋外接続に対するユーザーの好みを許可しました。

建物の窓は慎重に設計されており、十分なエネルギー節約 [1] と、居住者に適切な視覚的快適さを提供します [2]。 暑い気候では、壁と比較して、窓が熱増加の主な原因となります [3,4]。 窓のエネルギー効率は主に、太陽熱の取得を制御するように窓を設計することによって得られます [1]。 窓ガラスを通して太陽熱の増加を制御するには、2 つの方法があります。 1 つ目は、短波放射として窓ガラスを通過し、閉鎖環境で温室効果を形成する直接太陽放射を遮断することです [5]。 このアプローチは、ウィンドウ シェーディング [6] によって制御できます。

2 番目の方法は、窓を通る熱 (長波 IR) の流れを減らすことです。これは屋内と屋外の気温差によって決まります [7]。 ここでは、ガラス表面の放射率を下げることが選択肢であり、熱反射コーティングによって実現できます[8]。 しかし、暑い乾燥気候では、従来の窓ガラスで熱取得を制御することは困難です。 この調査が実施されたサウジアラビアのナジュラーン市の市場を調査したところ、住宅用建物に使用される典型的な窓ガラスは半透明ガラス（主にプライバシー目的で使用されるピンヘッドガラスPG）と色付きガラスであることがわかりました。 半透明のガラスでプライバシーを確​​保するには、熱利得の制御が最小限に抑えられたり、屋外の眺めや接続が柔軟性に欠けたりするなど、多くのマイナス面があります。

着色ガラスにはいくつかの色 (ブロンズ、グリーン、グレー) があり、PG の半透明と比較して U 値が低くなります。 高温の乾燥気候では、色付きガラスの主な欠点は、大量の赤外線 (IR) 放射を吸収することです。 外気温度が最高 43 °C に達することもあるナジュランの暑い夏の気候では [9]、長波 IR (熱) が色付きガラスの表面温度を上昇させ、最終的に屋内に伝わります [4]。 色付きガラスも、色合いの程度 [10,11]、窓の向き、季節 [12] に応じて可視光の減少を引き起こします。

熱反射性低放射率ガラスは、熱エネルギーを周囲の空間に反射する能力があるため、外気温が高い環境では好ましい選択肢です[13]。 つまり、表面が外側を向いていると、熱は建物の外側に放出されます。 Low-E コーティングの耐久性を維持するには、真空二重ガラスを使用する必要があります [14]。 暑い気候では、室内を熱放射から保護するために、複層ガラスの中間および外側のガラスに low-e コートを適用する必要があります [15]。 この二重 Low-E コートは、光学的な直接太陽熱の増加を減らすために色付きガラスと統合する必要もあります [16]。