低放射率
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低放射率（low eまたはlow thermal emissivity ）とは、放射熱（熱）エネルギーの放出量が少ない表面状態を指します。すべての物質はプランクの法則に従って放射エネルギーを吸収、反射、放出しますが、ここで最も重要なのは放射エネルギーの特定の波長範囲、すなわち物質の熱放射です。一般的な用途、特に建築用途では、約-40℃から+80℃の温度範囲が焦点となりますが、航空宇宙および産業プロセスエンジニアリングでは、はるかに広い範囲が実用的に重要になります。
定義
放射率は、完全な黒体と比較した熱放射の比率に基づいて物質に与えられる値で、0から1のスケールで表されます。黒体の放射率は1、完全な反射体の放射率は0です
キルヒホッフの熱放射の法則 では、特定の波長/周波数ごとに、吸収が不透明放射率（ε opaque）に等しいとされています（材料は多くの場合、異なる波長でかなり異なる放射率を持ちます）。したがって、アスファルトの特定の波長（たとえば、波長 10 マイクロメートル、または室温の熱放射）での放射率が 0.90 の場合、その熱吸収率も 0.90 になります。これは、放射熱エネルギーの 90 パーセントを吸収して放射することを意味します。不透明な材料であるため、残りの 10 パーセントは反射される必要があります。逆に、アルミホイルなどの低放射材料の熱放射率/吸収率は 0.03 ですが、不透明な材料であるため、熱反射率は 1.0 - 0.03 = 0.97 でなければなりません。これは、放射熱エネルギーの 97 パーセントを反射することを意味します。低放射率建築材料には、金属酸化物コーティングを施した窓ガラスのほか、ハウスラップ材、反射断熱材、その他の形態の放射熱バリアが含まれます。
様々な表面の熱放射率は次の表の通りである。[ 1 ]
| 材料表面 | 熱放射率 |
|---|---|
| 銀、研磨済み | 0.02 |
| アルミホイル | 0.03 |
| 大理石（滑らか） | 0.56 |
| 紙、屋根材、または白 | 0.88～0.86 |
| アスファルト | 0.88 |
| 石膏（粗） | 0.89 |
| レンガ | 0.90 |
| 大理石（磨き仕上げまたは白色） | 0.89～0.92 |
| コンクリート（粗面） | 0.91 |
| ガラス（平滑面、コーティングなし） | 0.91 |
| 石灰岩 | 0.92 |
低放射窓
上の表に示されているように、窓ガラスは本質的に熱放射率が高いです。熱制御（断熱性と太陽光光学特性）を向上させるために、生のソーダ石灰ガラスに薄膜コーティングが施されます。主に2つの方法、熱分解化学蒸着法とマグネトロンスパッタリング法が使用されています。[ 2 ] [ 3 ]前者は、高温でフッ素化二酸化スズを堆積させる方法です。熱分解コーティングは通常、フロートガラス工場でガラスの製造時に行われます。後者は、反射防止層とともに薄い銀層を堆積させる方法です。マグネトロンスパッタリング法は、複数の堆積チャンバーを備えた大型の真空チャンバーを使用し、5～10層以上の層を連続して堆積させます。銀ベースのフィルムは環境的に不安定であるため、長期にわたって特性を維持するには、断熱ガラスまたは断熱ガラスユニット（IGU）に封入する必要があります。断熱ガラスの1つまたは複数の表面に、特別に設計されたコーティングを施すことができますコーティングの一種（Low-Eコーティング）は、赤外線の放射を低減し、可視光線を透過させながら、熱をガラスの発生した側で閉じ込める効果があります。これにより、ガラスのエネルギー制御が向上します。冬は室内の熱が（暖かい側で）内部に留まり、夏は外部からの熱が外部に放出されないため、室内は涼しく保たれます。
ガラスは異なる熱放射率を持つように製造できますが、窓には使用されません。鉄含有量などの特定の特性を制御することで、ガラスの熱放射率特性を変えることができます。この「自然に」低い熱放射率は、ホウケイ酸ガラスやパイレックスガラスの一部に見られます。Low-Eガラスは、近赤外線（NIR）や熱放射を反射する性質がありません。その代わりに、このタイプのガラスはNIRの透過率が高く、このタイプの窓を備えた建物では望ましくない熱損失（または熱利得）につながります。
低反射窓に対する批判
低反射ガラスは反射率が高いため、太陽光の集中を招き、周囲にダメージを与える可能性があることが指摘されています。住宅の外壁や自動車へのダメージはニュースで報道されるだけでなく、[ 4 ] [ 5 ]、法的問題を引き起こす可能性もあります。[ 6 ]
低反射ガラスは無線周波数信号を遮断する可能性があり、分散アンテナシステムのない建物では携帯電話の受信状態が悪化する可能性があります。[ 7 ]
反射断熱材
反射断熱材は通常、アルミホイルと、低密度ポリエチレンフォーム、ポリエチレンバブル、グラスファイバーなどの様々な芯材から作られています。それぞれの芯材は、断熱性、消音性、吸湿性、火災時の耐燃焼性など、それぞれの特性に基づいて、それぞれ長所と短所を持っています。アルミホイルを表面材として使用すると、反射断熱材は放射熱伝達の97%を遮断できます。最近、一部の反射断熱材メーカーは、金属化ポリエチレン表面材に切り替えました。このような表面材の長期的な効率と耐久性はまだ明らかになっていません
反射断熱材は、住宅、農業、商業、航空宇宙、産業施設など、様々な用途や場所に設置できます。一般的な設置場所としては、ハウスラップ、ダクトラップ、パイプラップ、床下輻射熱、内壁空洞、屋根システム、屋根裏システム、航空機胴体システム、宇宙探査システム、床下空間などが挙げられます。反射断熱材は、多くの用途で単独の製品として使用できますが、より高いR値が求められる場合には、マス断熱材と組み合わせたシステムとして使用することもできます。
軍事用途
低放射率コーティングはステルス技術に応用されており、電磁スペクトルの短波、中波、長波赤外線領域における軍事機器からの熱赤外線放射を低減します。[ 8 ]
参照
参考文献
- ^ 2009 ASHRAEハンドブック：基礎 - IP版。アトランタ：アメリカ暖房冷凍空調学会。2009年。ISBN 978-1-933742-56-4。「IP」はインチとポンドの単位を表します。メートル法のハンドブック版も利用可能です
- ^ヒル、ラス（1999年）『コーティングガラスの用途と市場』フェアフィールド、カリフォルニア州：BOCコーティングテクノロジー、pp. 1-4、ISBN 0-914289-01-2。
- ^カーモディ、ジョン、スティーブン・セルコウィッツ、リサ・ヘション（1996年）。住宅用窓：新技術とエネルギー性能ガイド（第1版）。ニューヨーク：ノートン。ISBN 0-393-73004-2。
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ウォーニック、スーザン（2012年7月6日）「溶ける車、エネルギー効率の高い窓に縛られた家」 WCVB 。 2019年3月22日閲覧
- ^ペイジ、ランディ（2012年1月25日）「女性が隣人の省エネ窓のせいでトヨタ・プリウスが溶けていると主張」 CBSロサンゼルス。 2014年7月16日閲覧。
- ^ David N. Crump, Jr. 法務調査部長: https://www.nahb.org/-/media/NAHB/advocacy/docs/legal-issues/construction-liability/builder-resources/sunlight-double-paned-low-e-windows-2014.pdf www.nahb.org 全米住宅建設業者協会 (NAHB)、法務擁護および教育
- ^ Ford, Tracy (2011年6月23日). 「DASの実践：『グリーン』ビルとRF伝播の対立」 RCRワイヤレスニュース. 2014年7月16日閲覧。
- ^ Kelly, Lance C. (2020).軍事プラットフォームからの熱赤外線放射を低減するための低放射トップコート[1]。
外部リンク
- 「窓技術：Low-Eコーティング」。効率的な窓のための共同研究業界団体が管理するウェブサイト。
