家庭内冷暖房に対するガラス熱伝導の影響

家庭内冷暖房に対する
ガラス熱伝導の影響
はじめに
日本では冷暖房時の使用エネルギーが大
・年間の気温変動が大きい
・日本の建物は窓ガラス面積大
↓
ガラス通過エネルギーの低減化
↓
電力の有効利用
↓
ガラス間に別な素材を挟む
実験装置
断熱材
ガラス板
白金温度センサー
高
温
槽
ヒーター
5cm
ch2
10cm ch6
ch4
ch8
ch3
ch7
高温槽温度制御用温度センサー
低
温
槽
エ
ア
｜
コ
ン
デ
ィ
シ
ョ
ナ
｜
ガラス通過熱エネルギーの計算
Q＝Sλ・ΔT／d
λ：物質熱伝導率
ΔT：温度差
S；面積
d；距離
断熱材の季節による比較
30
0.7
設定槽温度
0.6
0.5
青-夏（冷房）
赤-秋（冷暖房なし）
黒-冬（暖房）
20
0.4
15
0.3
10
電力差
0.2
5
0.1
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
25
断熱材の季節ごとの結果
平均ヒーター電力高温槽から逃げる熱エ
ネルギー（ W/m2 ）
（Wh/10分）
夏
0.13
1.35
秋
0.26
2.54
冬
0
0
G8とG5+G3の比較
30
0.6
25
0.5
20
0.4
15
0.3
10
0.2
電力差
5
0.1
青 G 5+G 3
赤 G8
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
G8とG5+G3の結果
平均ヒーター電力
（Wh/10分）
透過熱エネルギー
（ W/m2 ）
G8
0.34
2.57
G5＋G3
0.34
2.57
G3・G5・G5+G3の比較
30
1.2
25
1
20
0.8
15
0.6
電力差
10
0.4
5
0.2
青 G3
赤 G5
黒 G 5+G 3
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
G3・G5・G5+G3の結果
平均ヒーター電力透過熱エネルギー
（ W/m2 ）
（Wh/10分）
G3
0.55
3.79
G5
0.47
2.88
G5+G3
0.43
2.42
網を挟んだ場合
30
0.6
0.5
設定槽温度
20
0.4
15
0.3
10
0.2
電力差
5
0.1
青 G 5+G 3
赤 G 5+網+G 3
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
25
ビニールを挟んだ場合
30
0.6
25
0.5
20
0.4
15
0.3
10
0.2
電力差
5
0.1
青 G 5+G 3
赤 G 5+ビニール+G 3
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
和紙を挟んだ場合
30
0.6
25
0.5
20
0.4
15
0.3
10
0.2
電力差
5
0.1
青 G 5+G 3
赤 G 5+和紙+G 3
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
素材ごとの結果
平均ヒーター電力
（Wh/10分）
透過エネルギー
（W/m2）
G5+G3
0.34
2.57
網
0.30
2.15
ビニール
0.31
2.23
和紙
0.29
2.00
両端の網の間に和紙を挟んだ場合
30
0.8
0.7
25
設定槽温度
20
0.5
15
0.4
電力差
0.3
10
0.2
青 G 5+G 3
赤 G 5+網+和紙+網+G 3
5
0.1
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
0.6
両端の網の間にビニールを挟んだ場合
30
0.8
0.7
25
0.6
20
0.5
電力差
15
0.4
0.3
10
0.2
青 G 5+G 3
赤 G 5+網+ビニール+網+G 3
5
0.1
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
両端の和紙の間にビニールを挟んだ場合
30
0.8
0.7
25
0.6
20
0.5
15
0.4
電力差
0.3
10
青 G 5+G 3
赤 G 5+和紙+ビニール+和紙+G 3
5
0
0.2
0.1
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
両端の和紙の間に網を挟んだ場合
30
0.8
0.7
25
0.6
20
0.5
電力差
15
0.4
0.3
10
0.2
青 G 5+G 3
赤 G 5+和紙+網+和紙+G 3
5
0.1
0
0
0
50
100
150
200
時間（分）
250
300
350
電力差（Wh）
設定槽温度（℃）
設定槽温度
素材ごとの結果
平均ヒーター電
力（Wh/10分）
透過エネルギ
ー（W/m2）
G5+G3
0.43
2.42
網+和紙+網
0.39
1.96
網+ビニール+網
0.40
2.08
和紙+ビニール+和紙
0.42
2.31
和紙+網+和紙
0.41
2.19
結果
和紙挟み 2.57から2.00(W/m2) 23％ダウン
予想される理由
・和紙の繊維間に空気が含まれる
・和紙が赤外線を反射しているのではないか
網+和紙+網 2.42から1.96 (W/m2) 19％ダウン
予想される理由
・和紙の原因と同様
・網がさらにガラス間に空気を含む
結論
実験結果より予想される理想的なガラス
・ガラス間に空気を保有
・赤外線を反射させる
改良によって出ると思われる問題点
・ガラス強度の低下
・視界の悪化
・室内に入り込む光量の減少

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