光を取り入れて暖かさを保ちます

日付: 2023 年 6 月 14 日

著者: ミハル・ガノジャク、ヴィム・J・マルフェイ、ジャニス・ジャスト、マルセル・ケペリ、フランシスコ・マンセボ、サミュエル・ブルナー、ジャニス・ウェルネリー

ソース： Journal of Building Engineering、第 64 巻、2023 年、105600、ISSN 2352-7102 | https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.105600.(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352710222016060)

シリカエアロゲルは、過去 10 ～ 15 年間で建築分野での用途が増加している断熱超断熱材です。 最も一般的な材料タイプは不透明な断熱ブランケットとレンダリングですが、モノリシックな形状のシリカ エアロゲルはほぼ透明になるため、複合半透明断熱建築システムが可能になります。

ここでは、シリカ エアロゲル顆粒、エアロゲル ガラス レンガをベースにした、新しいモジュール式の半透明で断熱性のある建築コンポーネントを開発し、特性評価しました。 熱的特性と機械的特性の両方がテストされ、前者はレンガを通る熱伝達の 3D シミュレーションと比較されました。 ガラス煉瓦の実測熱伝導率は 53 mW/(m・K) で、シミュレーション結果の 51 mW/(m・K) とよく一致し、圧縮強度はほぼ 45 MPa です。 これにより、ガラス煉瓦は文献で報告されている、または市販されている中で最も高い断熱性能を備えた断熱煉瓦となり、同時に光透過性の機能も追加されます。

エアロゲルガラスレンガは、オフィス、図書館、美術館など、採光、眩しさの防止、プライバシー保護の必要性が組み合わされた要件に適しています。 材料コストの分析により、断熱ガラスレンガがそのような用途で競争力があることが示されています。 ガラスレンガは、建物内部の採光を増やす新しいデザインの機会を建築に提供します。

既存の建物の外壁は、都市や田舎のエネルギー効率と温熱快適性を向上させる絶好の機会となります。 建築技術の改善とは別に、HVAC のエネルギー需要は通常、断熱層の厚さを増やすことによって削減されます。 ただし、この解決策は透明なファサード要素には機能せず、実際、厚い断熱層により窓の周囲の影が増加します。 したがって、照明と HVAC のエネルギー需要を同時に削減できる新しいエンベロープ構築システムは、非常に魅力的なソリューションとなるでしょう。 ここでは、限られた厚さで高い断熱性能を持ち、同時に日射量を増加させ、人工光の使用を減らし、視覚的な快適性を向上させるエアロゲルガラスレンガを紹介します。

建物の快適性、内部の微気候、エネルギー効率に関する基準の上昇により、既存の建物に新たなジレンマが生じています。 建物は世界中でエネルギーの約 40% を消費しています [1]、p.30 174]、建物で使用される全エネルギーの 20 ～ 60% は建物外壁の設計の影響を受けます [2]、p.174。 20]。 予測によれば、「現在の世界の建築ストックの 50% 以上が 2050 年になっても残っており、OECD 加盟国ではその数字は 75% に近く、あるいはそれ以上である」[2, p.11]。 21]。

約 55% の人々が都市に住んでおり、この数は将来的に増加するでしょう [3]。 都市は、より多くの機会とより高い生活水準をもたらします。たとえば、肉体労働の減少、抽象的な専門的な仕事、雇用の機会、より高い給与、余暇活動、物品やサービスへの容易なアクセスなどです。この人口密度の高さは、騒音の悪影響と関連しています。 、空気の質の悪化、ヒートアイランド現象、自然へのアクセスの減少、日光へのアクセスの減少。 高所得国では、都市に住む人口の割合は 2050 年には 70 ～ 88% になるでしょう [3]。 同時に、人々は時間の 90% 以上を屋内で過ごすことが知られています [4]、p. 2]。 地方から都市への移動、都市化、仕事内容の変化に伴い、屋内で過ごす時間は増加しています。 自然光は、私たちの概日リズム、ホルモンの放出、睡眠覚醒サイクル、気分、認知活動に影響を与えます [5,6]。 インテリアライフスタイル、人工日光や遍在するスクリーンライトによる自然からの乖離は、人間の幸福に悪影響を与える可能性があります[7,8]。 私たちは、半透明のファサードはこの自然光の不足を補い、人間を屋内から移動させることなく自然光に近づける良い機会になるのではないかと仮説を立てています。 これは、建物の設計段階ですでに不透明な壁の代わりに半透明の壁を使用することで実現されます。 主な推奨事項は、新鮮な空気と光の中で屋外でよりアクティブな時間を過ごすこと [9] [10] ですが、半透明のファサードは室内に自然光を取り入れることができるため、人々を自然な生体リズムに近づける可能性があります。