エネルギー効率の良いウィンドウ

エアリークの制御

コーキングとウェザーストリップ

ウィンドウフレームの置き換え

熱損失と結露の低減

グレージング材料の種類

ストームウインドウ

ガラスと空気の層

フレームおよびスペーサ材料

スペーサー

Windowsでの熱損失とゲインの低減のための追加オプション

結論

Windowsは光、暖かさ、美しさを建物にもたらし、開放感と生活空間への空間を与えます。彼らはまた、冬の熱損失と夏の熱収入の主要な原因となる可能性があります。 1990年だけでも、不必要な熱損失を相殺するために使用されるエネルギーと、住居用および商業用建物の窓からの利益は、米国に200億ドル(宇宙の暖冷房に使用されるエネルギーの4分の1)です。ただし、適切に選択して設置すると、家の暖房、冷房、照明のコストを最小限に抑えることができます。この記事では、家庭の暖房および冷房のエネルギー要件を削減するために利用できる、省エネルギーの窓の1つのオプションについて説明します。

窓の周りに空気が漏れると、エネルギーが無駄になります。エネルギーはまた、ウィンドウの中央、端、およびフレームを介して転送されます。これらの熱流の経路を排除または低減することにより、窓、ひいては家庭のエネルギー効率を大幅に向上させることができる。窓の周りの空気漏れを減らすためのいくつかのオプションがあります;最も費用のかからないオプションはコーキングとウェザーストリップです。

コーキングは、亀裂や穴を埋める気密な化合物(通常はラテックスやシリコーン)です。新しいコーキング材を塗布する前に、窓の周りに残っている古いコーキング材や塗料残留物を、パテナイフ、硬いブラシ、または特殊溶剤を使用して取り除く必要があります。古いコーキングが除去された後、新しいコーキングは、窓フレーム内のすべてのジョイントとフレームと壁の間のジョイントに適用されます。コーキングを適用する最適な時期は、屋外の気温が華氏45度(摂氏7.2度)を上回っている乾燥した天気のときです。低湿度は、亀裂が水分で膨潤するのを防ぐために、塗布中に重要です。暖かい温度も必要ですので、コーキングが適切に設定され、表面に付着します。

ウェザーストリップは、ウインドウジョイントの固定部分と可動部分の間の接触領域をシールする、金属、ビニール、ゴム、フェルト、またはフォームの狭いピースです。これはサッシとフレームの間に適用する必要がありますが、ウィンドウの操作を妨害すべきではありません。コーキングおよびウェザーストリップの詳細については、エネルギー効率および再生可能エネルギー・クリアリングハウス(EREC)にお問い合わせください。

窓フレームのタイプと品質は、通常、窓の空気浸入と熱損失の特性に影響します。多くのウインドウフレームが利用可能で、エネルギー効率の程度はさまざまです。より一般的な窓フレームのいくつかは、固定枠、カーテン、ダブル、シングルハング、水平スライド、ホッパー、および天幕です。

適切に設置されると、固定された窓の窓は気密で安価であり、多種多様な用途に合わせてカスタム設計することができる。しかし、開けられないので、換気が必要な場所では固定された窓の窓は不適切です。

圧縮シール付きのカシメ、天幕、およびホッパーの窓は、気密性が適度で、開封時には換気が良好です。窓枠はハンドクランクで横に開きます。天窓は窓の側にではなく、窓の頂部にヒンジがある点を除いて、窓の窓と同様です。ホッパーウィンドウは、ヒンジが底部にあるオーニングウィンドウの逆のバージョンです。圧縮シールを備えたWindowsでは、滑り止め付きのダブルハングおよび水平スライディングウィンドウの約半分の空気漏れが可能です。

ダブルハング窓には上下のサッシ(窓のスライド部分)があり、下サッシを引き上げるか上サッシを引き下げることで開くことができます。彼らが最も人気のあるタイプのウィンドウの中にありますが、ダブルハングウィンドウはしばしば漏れやすいので非効率です。シングルハングウィンドウは、サッシが1つしか動きませんので、やや良いです。水平スライディングウィンドウは、サッシが上端および下端ではなく左右の端に位置することを除いて、二重窓と同様です。横方向にスライドする窓が横に開き、細長い視界が必要なスペースに特に適しています。しかしながら、これらの窓は、通常、最小の換気を提供し、二重窓のように、かなり漏出する可能性がある。

メーカーは通常、U値(熱のコンダクタンス)またはR値(熱流量に対する抵抗)の観点から、ウィンドウのエネルギー効率を表します。ウィンドウのR値が高い場合は、R値の低いウィンドウよりも発熱量が少なくなります。逆に、ウィンドウのU値が低い場合は、U値が高いウィンドウよりも熱の損失が少なくなります。換言すれば、U値はR値の逆数(U値= 1 / R値)である。ほとんどのウィンドウメーカーは、ウィンドウの評価にR値を使用します。

通常、ウインドウR値の範囲は0.9〜3.0(U値の範囲は1.1〜0.3)ですが、エネルギー効率の高い例外もあります。異なるウィンドウを比較する場合は、製造業者が列挙したすべてのU値またはR値が、(1)米国暖房、冷凍空調技術者協会(ASHRAE)によって設定された現在の基準に基づいていること、(2)は、ガラスの中心だけでなく、フレームを含むウィンドウ全体について計算され、(3)ウィンドウの同じサイズとスタイルを表す。

次の5つの要因がウィンドウのR値に影響します。

伝統的に、透明ガラスは、家庭の窓ガラスに利用可能な主要材料であった。しかし、近年では、グレージング市場、すなわちフレーム窓を切断してフレームに収める市場が大きく変化しました。熱損失と結露を防ぐのに役立ついくつかのタイプの特殊なグレージングが利用可能になりました。

低放射率(low-e)ガラス – 窓からの熱伝達を減らすための特別な表面コーティングが施されています。これらのコーティングは、透明なガラスを通って通常伝達される熱の40〜70%を反射し、光の全量を通過させる。

吸熱ガラス – 特別な色合いが入っているため、入来する太陽エネルギーの45%を吸収し、熱の発生を抑えます。しかし、吸収された熱の一部は、伝導および再放射によって窓を通過する。

反射ガラス – 反射フィルムでコーティングされており、夏の間の太陽熱の増加を制御するのに役立ちます。それはまた、一年を通して光の通過を減少させ、熱吸収ガラスのように、それは太陽透過率を減少させる。

プラスチックグレージング材料 – ラアクリル、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、ポリエチレンも幅広くご利用いただけます。プラスチックは、ガラスよりも強く、軽く、安く、切断しやすい。いくつかのプラスチックは、ガラスよりも高い日射透過率を有する。しかしながら、プラスチックは耐久性が低く、ガラスよりも天候の影響を受けやすい傾向がある。

省エネルギータイプの窓ガラスであるシングルペインウィンドウの効率を高めることができます。最も単純なタイプのストームウィンドウは、ウィンドウフレームの内側にテープで固定されたプラスチックフィルムです。これらのフィルムは、通常、包装済みのキットで入手できます。プラスチックフィルムは簡単に取り付けたり取り外したりできますが、破損しやすく、視認性が低下することがあります。プレキシガラス、アクリル、ポリカーボネート、または繊維強化ポリエステルなどの硬質または半剛性のプラスチックシートは、窓フレームに直接固定するか、通常は建物の外側のフレーム周りのチャネルに取り付けることができます。これらのより耐久性の高い材料は、キットでも入手できます。

標準的な単一ガラスは、絶縁抵抗値が非常に小さい(約R-1)。これは、外部への薄い障壁のみを提供し、かなりの熱損失および利得を説明することができる。伝統的に、ウィンドウのエネルギー効率を向上させるアプローチは、複数のガラス層が熱流に抵抗するウィンドウの能力を増強するため、ユニット内のガラスペインの数を増やすことでした。

ダブルウィンドウまたはトリプルウィンドウのウィンドウには、各ウィンドウ間に空気またはガスで満たされたスペースがあります。ガラスの各層および空気の空間は熱の流れに抵抗する。幅が広すぎる(5/8インチまたは1.6センチメートルを超える)か狭すぎる(1/2インチまたは1.3センチメートル未満)空気の空間がより小さいR値を有するので、窓ガラス間の空気間隔の幅は重要であるすなわち、それらは過度の熱伝達を許容する)。高度なマルチペインの窓は、空気よりも熱の伝達が少ないため、ペインの間のスペースに不活性ガス(アルゴンまたはクリプトン)で製造されています。

マルチペインウィンドウは、重量が増えているため、シングルペインウィンドウやリミットフレーミングオプションよりもかなり高価です。

ウィンドウフレームは、アルミニウム、木材、ビニール、ガラス繊維などのさまざまな素材で利用できます。フレームは主に1つの素材で構成されていてもよく、ビニールまたはアルミニウム張りの木材で覆われた木材のような異なる素材の組み合わせであってもよい。各フレーム素材には長所と短所があります。

アルミフレーム – 熱を伝導し、したがって熱をより早く失い、結露する傾向があります。陽極酸化またはコーティングにより、アルミニウムフレームの腐食および電気ガルバニック劣化を回避することができる。さらに、アルミニウムフレームの耐熱性は、フレームの内部と外部との間に連続的な絶縁プラスチックストリップを配置することによって大幅に改善することができる。

木枠 – R値が高く、極端な温度の影響を受けず、結露を促進しません。木枠は、定期的な塗装や染色の形でかなりのメンテナンスが必要です。適切に保護されていないと、木枠が膨らみ、腐敗、反り、固着につながります。

ビニール窓枠 – 主にポリ塩化ビニル(PVC)で作られているため、多くの利点があります。幅広いスタイルと形状で利用可能なビニールフレームは、中程度から高いR値を持ち、容易にカスタマイズでき、競争力のある価格で、非常に低いメンテナンスを必要とします。ビニールフレームは金属や木材の本来的な強度を持っていませんが、大きなサイズの窓はしばしばアルミニウムや鉄筋で補強されます。

グラスファイバーフレーム – グラスファイバーフレームは比較的新しいものであり、まだ普及していません。最も高いR値のいくつかでは、ガラス繊維フレームは絶縁性に優れており、反り、収縮、膨潤、腐敗、腐食を起こさない。保護されていないファイバーグラスは天候に耐えないので常に塗装されています。いくつかのグラスファイバーフレームは中空であり、他のファイバーグラスフレームはガラス繊維断熱材で満たされています。

スペーサーは、ウィンドウ内の複数のガラス板を分離するために使用されます。金属(通常はアルミニウム)のスペーサーは、マルチペインの窓でガラスを分離するために一般的に設置されますが、熱を伝導します。寒い天候の間は、窓の縁の周りの熱抵抗は中央の熱抵抗よりも低く、したがって熱が逃げることがあり、縁に沿って結露が発生する可能性があります。これらの問題を軽減するために、1つの製造業者は、フレームの縁に沿って配置された1/8インチ幅(0.32センチ幅)のPVC発泡セパレータを使用するマルチペインウィンドウを開発した。他の複数の窓ガラスの窓と同様に、これらは支持のために金属スペーサを使用するが、フォームセパレータが窓ガラスの間のスペーサの上に固定されるので、熱損失および結露が低減される。いくつかの窓メーカーは、窓の内側のガラスの間に、フォームセパレータ、ナイロンスペーサ、ポリスチレンやロックウールなどの断熱材を挟んでいます。

断熱シェード、シャッター、ドレープなど可動性の断熱材を窓の内側に施工することで、冬の熱損失や夏の熱収支を減らすことができます。日除け、外壁シャッター、またはスクリーンなどの遮光装置を使用して、夏の不要な熱量を減らすことができます。

ほとんどの場合、これらのウィンドウ処理は、エネルギー効率の高い窓の交換よりもコスト効率が高く、最初に考慮する必要があります。ウィンドウ処理に関する追加情報はERECから入手できます。

家庭の熱損失や利得を減らすには、既存の窓を改善するか、またはそれらを交換することが含まれます。改善のために利用できる低コストのオプションはコーキング、ウェザーストリップ、改造窓フィルム、窓処理です。窓を取り替えるには、特定のエネルギー効率基準に準拠した新しい材料を購入する必要があります。

フレームスタイル、フレーム材質、グレージングの組み合わせによって、エネルギー効率とコストを比較する際に、異なる結果が得られます。たとえば、固定枠の窓は最も気密性が高く、コストも最も安いですが、木枠のある窓はアルミニウム枠のものよりも導電性の熱損失が少ない傾向があります。トリプルペインの未処理ウィンドウと同じくらい効率的ですが、コストがかかり、重さが減ります。

すべてのアプリケーションに適したウィンドウはありません。異なる目的を果たす多くのタイプの窓および窓フィルムが利用可能である。さらに、あなたの窓が直面する方向とあなたの地元の気候のために、あなたはあなたの家のために2種類の窓が必要であることを発見するかもしれません。賢明な購入をするには、まず暖房と冷房のニーズを調べ、昼光、太陽熱、シェーディング、換気、審美的な価値などの特徴を優先させます。