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建物の外殻の省エネ技術

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Adelaide Walshによって28/06/2024で
タグ:
エネルギーの節約と排出削減
再生可能エネルギー
スマートビルディング

私の国のさまざまな種類の建物の省エネ設計基準

外壁と屋根の平均熱伝達率の管理基準

建物の寿命は50年以上になることがあります。特に夏には、建物の冷房電力消費が総ピーク電力消費の約三分の一を占めます。建物の日々のエネルギー消費を削減できれば、得られる省エネの利益は非常に大きいです。このため、エネルギーの効果的な利用を促進し、安全性、健康性、および生活環境の快適さを損なうことなく、私たちの国のさまざまな種類の建物の省エネ設計の基準が明確に定義されています。

建物の外皮の省エネ設計は、気候区分を参照するだけでなく、屋根の種類、平均熱伝達率(Uar)、天窓熱伝達率(HWS)、ガラスの屋外への可視光反射率(GRc)など、4つの項目がそれぞれの基準値を下回る必要があります。

外壁と屋根の平均熱伝達率の管理基準

建物の屋根は一日中太陽にさらされ、大量の太陽放射熱を吸収します。吸収された太陽放射は屋根の外表面の温度を上昇させます。晴れた夏の日には、屋根の外表面の温度は通常40〜50°Cの間に達します。太陽が輝いている正午には、60°Cを超えることさえあります。

私の国の建築技術規則は、屋根の断熱性能を強化することを建物の省エネ管理の重要プロジェクトとして挙げ、屋根の平均熱伝達率(Uar)を指標としています。建物技術規則の1つは、屋根の平均熱伝達率は0.8W/m2.K未満であるべきであり、これは屋根の内外表面の温度差による熱伝導を抑制するためです。他の規則は、外壁の平均熱伝達率と平均窓の熱伝達率が基準値を下回るべきであると規定しています。

熱伝達率(U値)と熱抵抗値(R値)は、建物の壁や屋根の熱性能を測定するために使用される2つの指標です。R値は、建物の壁や屋根が熱の通過を防ぐ能力を表します。壁や屋根のR値が高いほど、壁や屋根の断熱性能が強化されます。一方、U値は、壁や屋根の室内と外部の表面間での熱伝導量を表し、R値とは逆の意味を持ちます。U値が低いほど、熱伝達が低く、壁や屋根の断熱効果が向上します。

建材の熱伝導率(k値)と厚さを使用して、材料の熱抵抗(R値)と熱伝達率(U値)を測定することができます。単一の建材に対して、熱抵抗値(R値)は次のように計算されます。

R=d/k
in
R: 熱抵抗値、m2.K/W
d: 材料の厚さ、m
k: 熱伝導率係数、W/m.K

一般的に、建物の壁や屋根は複数の材料の組み合わせで作られており、その合計熱抵抗値(Rt値)は次のように計算されます。

Rt = Ro + d1 / k1 + d2 / k2 +…dn / kn + Ri
in
Ro: 外表面の空気薄層の熱抵抗、m2.K/W
Ri: 内表面の空気薄層の熱抵抗、m2.K/W
k: 材料の熱伝導率係数、W/m.K
d: 基本材料の厚さ、m

建物の壁や屋根の熱伝達率(U値)は、安定した熱伝達条件下で、建物の壁や屋根の単位面積あたりの熱伝導量を表します。その値は壁や屋根の熱抵抗値(Rt値)の逆数となります。建材のU値が低いほど、その断熱性が向上します。

U=1/Rt

一般的なPS断熱ボード屋根構造を使用して、Uar値の計算方法を説明します。この計算例から、異なる材料の熱抵抗値(R値)が壁や屋根の断熱効果に与える影響を理解することもできます。伝統的なRCコンクリート建材の熱抵抗性能はあまり良くありません。断熱材を使用して断熱処理を行うことで、良好な結果が得られます。同じ建物でも異なる屋根構造を持つ場合、その屋根の平均熱伝達率は面積加重された方法で計算されます。

Uar=(Uar, 1×Ar, 1+Uar, 2×Ar, 2+…Uar, n×Ar, n)/(Ar, 1+Ar, 2+…+Ar, n)

窓および屋根窓の透過率の管理基準

建物の中庭や通路の屋根にガラス照明カバーを使用すると、光の明るさが増し、照明の電力消費が削減されます。これは照明の省エネに非常に重要です。しかし、一方で、屋根スカイライトから導入される光は部屋に太陽の放射熱を導入します。導入された日光は床に吸収され、長波放射に変わります。ガラスの特性により、長波放射はガラスを容易に透過せず、屋外に戻ることができません。また、スカイライトの特別な位置は一般的に開閉できないガラス窓です。適切に設計されていない場合、これらの中庭や通路は簡単に温室になり、エアコンの電力消費が増加します。

そのため、建物技術規則では、水平仰角が80度未満の屋根透明スカイライトがあり、その水平投影面積(HWa)が1.0m2を超える場合、透明スカイライトの太陽透過率(HWs)はその基準値(HWsc)より低くする必要があります。ただし、建物の外壁の半分以上が露出している場合は適用されません。

各種建物の省エネ管理指標

当国の建築技術規則では、オフィスビル、デパート、ホテル、病院建物の省エネ管理指標としてENVLOADを使用しています。

緑の建物の日常省エネ評価指標

建物技術規則は建物の外殻設計の省エネ規定のみを提供していますが、建物の日常エネルギー消費の中で最も大きな割合を占める空調および照明システムのエネルギー効率に関する規定はありません。そのため、緑の建物評価システムは建物の外殻省エネ設計、空調効率設計、照明効率設計の3つの側面を統合して「日常の省エネ指標」となります。

建物の外殻省エネ評価において、認定された緑の建物の外殻のエネルギー消費の基準は、建築技術規則で定められた省エネ規定よりも20%厳しいです。空調システムの省エネ評価には、主機の過剰設計を防止し、高効率機器や空調省エネ技術の使用を奨励することが含まれます。空調システムは中央空調、窓型、分割空調の3種類に分けることができます。中央空調を使用している建物では、評価項目には主機容量効率HSCと空調システム省エネ効率EACが含まれます。個別のエアコンを使用している建物は、空調省エネ設計の評価から免除される場合があります。

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