- 1 はじめに
- 2絶縁の仕組み
- 2.1放射
- 2.2伝導
- 2.3対流
- 3 性能
- 3.1熱伝導率
- 3.2熱抵抗
- 3.3U値
- 4 オープンセル製品
- 5クローズドセル製品
- 6インストール対パフォーマンス
- 7持続可能性
- 8結論
- 9建物Wikiの設計に関する関連記事
- 10外部参考
はじめに
絶縁製品は、技術の進歩とともに大きく発展してきました。 法律は、持続可能な家庭のためのコードやBREEAMなどの高度なプログラムを通じて駆動される政府の炭素削減目標の遵守に、建築規制パートLの下で基本的
絶縁材プロダクトは色、表面の終わりおよび質、中心の構成および、重大に、性能の点では変わる。 絶縁材料の仕様は科学に基づいた決定ですが、仕様を成功させるには、数学的性能だけでなく、最終的な設置に影響を与える周辺要因を理解する指定者に依存しています。
絶縁製品の仕様は、多くの場合、建築規制AD(承認された文書)パートLの最小要件とメーカーの性能データとの関係に基づいており、法律が”ちょうど働く”製品の生産を推進していることが示唆されており、それらの間には明らかな違いはほとんどない。
ただし、断熱材を正しく指定するには、指定子が機能する理由を理解し、特定の構造の詳細に正しい技術を適用する必要があります。 絶縁材の仕事を作るプロセス、および実際に働くことからそれを停止する要因をより十分に理解することで、指定子は正しい適用のための正しい材料を指定するずっとより強い位置にある。
絶縁製品の設置性能は、性能特性および請負業者の製造業者への遵守および一般的なベストプラクティスの製造上の要件だけでなく、設置場所に指定された絶縁材の適合性にも依存しています。
断熱材の仕組み
断熱材製品は、材料自体を横切る熱の伝達を妨げるように設計されています。 熱伝達には、放射、伝導、対流の3つの方法があります。
放射
周囲の表面よりも温度が高い物体は、正味の放射交換としてエネルギーを失います。 放射熱は直線でしか移動できません。 点Aと点Bの間に固体の物体を導入すると、それらは放射熱を直接交換しなくなります。 放射は真空を横切る唯一の熱伝達機構である。
伝導
伝導は物理的な接触に依存しています。 接触がなければ、伝導は起こり得ません。 異なる温度の二つの物質間の接触は、より高い温度からより低い温度の物質への熱交換をもたらす。 温度差が大きいほど、熱交換が速くなります。
対流
対流は、流体（気体および液体）を介したエネルギーの移動です。 建物内の熱の解放と伝達に最大の役割を果たすのはこの方法です。 この効果の最も一般的な伝播は、固体から気体へ、すなわち物体から空気へ、そして典型的には空気が外部の建物の布と出会うときに再び戻ることで
このプロセスは実際には伝導によるエネルギー移動によって開始され、空気によって支えられている水蒸気のレベルによって複雑になります。 水分子は、暖かい表面からの伝導によってそれらに与えられた熱を貯蔵する。 水蒸気と空気はガスとして分離することはできません。 飽和蒸気圧に達したとき、すなわち水の量（蒸気の形ではあるが）がガス（蒸気）としてそれを維持するために利用可能な熱のレベルを超えているため、凝縮するときにのみ、彼らは会社を分割するでしょう。
凝縮によりこの潜熱が放出され、温度と水蒸気の比が変化し、十分に変化するとプロセスが再び開始されます。 世界の気象システムは非常によく似たサイクルに従っています。
空気を静止させて乾燥させることができれば、それは非常に効率的な絶縁体として機能します。 しかし、空気が加熱されると、その分子構造は膨張し、周囲の空気に対して密度が低くなり、上昇する。 それが熱源からさらに進むにつれて、それは冷却し始める。 分子は収縮し、密度が増加し、下に沈む。 空気分子は、周囲温度、および任意の点からの干渉、または背景熱源に依存して、一定のフラックス状態にある。
この熱伝達の「対流」のプロセスは、水蒸気の飽和量に依存する速度で空気が冷却されるという事実によって複雑になります。 飽和度が大きいほど、冷却は遅くなります。
性能
断熱材は、同じ温度ではない二つの体の間のエネルギー（熱）の流れを制限します。 より大きい絶縁材の性能は絶縁材の熱伝導性に直接帰因しています。 すなわち、一定量のエネルギーが材料の既知の厚さを横切って移動する速度である。
この尺度の直接の逆数（逆数）は、材料の熱抵抗であり、材料が熱の伝達に抵抗する能力を測定します。
熱伝導率
熱伝導率は、多くの場合、’K’または’λ’（ラムダ）値と呼ばれ、任意の材料の定数であり、w/mK（ケルビンメートル当たりのワット）で測定されます。 Γ値が高いほど、熱伝導率は良好である。 良好な絶縁体は、可能な限り低い値を有するであろう。 従って鋼鉄およびコンクリートに非常に高い熱伝導性および非常に低い熱抵抗があります。 これは彼らに貧しい絶縁体になります。
いずれの材料のε値も、温度の上昇とともに高くなります。 これが起こるためには温度上昇が重要である必要があり、ほとんどの建物の温度変化は一般にラムダ値の変化を無視できる許容範囲内にあります。
熱抵抗
熱抵抗は、材料の”R”値と呼ばれ、熱伝導率と厚さの積です。 R値は、材料の厚さをその熱伝導率で割った値から計算され、単位m2k/W（ワットあたりの平方メートルケルビン）で表されます。 材料の厚さが大きければ大きいほど、熱抵抗は大きくなります。
U値
建設用語では、U値は任意の材料の単一の厚さに基づいて計算され、起因する可能性がありますが、任意の形式の建設で異なる材料の組 それは建物の生地の前もって決定された区域を通る熱の伝達の測定である-これは1sqである。 m.
従って、単位測定値はW/m2k（w/m2k/平方メートルケルビン）であり、建物要素（壁、床、屋根など）の平方メートルを通る熱伝達をワット単位で記述します。 これが建物の生地を通した熱伝達、か損失を、計算するのに使用されています。 たとえば、壁のU値が1W/m2kの場合、温度差が10°の場合、壁面積の平方メートルごとに10ワットの熱損失が発生します。
オープンセル製品
オープンセル断熱材には、ミネラルや羊のウール断熱材などの製品が含まれています。 発泡ポリスチレン（EPS）絶縁体は、その構造において技術的には”閉鎖細胞”であるが、その性能は、その組成の本質である吹き飛ばされた細胞ビーズを囲むエアポケ
下の図は、典型的なグラスウール製品の断面コアイメージを、製造中に作成される”オープンセル”エアポケットの数百万（平方メートル当たり）の数百万の表現 製造プロセスがガラス繊維のコアに空気を強制するのと同時に、以前に導入された結合剤が活性化され、組成物を一緒に固定するマトリックスを形 これはミネラルウールの絶縁材と関連付けられる”ばねのローディング”を作り出し、圧縮の後で形および厚さを取り戻すようにそれがする。
マトリックスの開いた細胞の性質は中心を通る空気移動を可能にするが、ルートは曲がりくねって、従って対流による損失熱は最低である。 動作の原理は、空気の動きが仮想的ではあるが完全ではない停止になるような小さなエアポケットの形成である。
材料は吸収できる熱だけを放射することができます。 ガラス繊維およびつなぎは悪い熱コンダクターです、従って放射による損失熱は僅かであるとみなされます。
乾燥した空気は良好な絶縁ガスです。 従って開いた細胞プロダクトと、水蒸気による中心の空気の汚染が防ぐことができれば（蒸気制御障壁を使用して）、超小さいエアポケットはかなり空
クローズドセル製品
クローズドセル絶縁材には、押出ポリスチレンやケミカルフォームボードなどの製品が含まれます。 閉鎖した細胞の技術はグラスウールかEPSより個々の細胞のはるかに密なマトリックスを形作る製造の間にガス（吹く代理店）の管理された導入を利用する。 セルは、熱伝導率が空気のそれよりも有意に小さいガスの気泡として形成される。 容易に細胞を汚染する水蒸気の無力とこれを結合すればこれはかなりより高い実行insulantを提供します。 （NB: ある化学泡のinsulantsのマトリックスは水、か水蒸気の存在によって破壊にそのうちに敏感かもしれません。)
細胞壁は非常に薄いため、伝導は制限されますが、ガスはきついです。 高密度の細胞組成物は、それが細胞間ではなく、その含有細胞の範囲内でのみ移動し得るので、ガス移動の可能性をさらに制限する。 オープンセル材料と同様に、暖かい側から冷たい側への熱伝達のプロセスは、セル壁を介した伝導とセルガスを介した限られた対流の組み合わせに
材料の効率は切れ目のない板の区域に非常に高く、有効ですが、板切断および接合の悪い技量によってかなり減ります。
メーカーは、長期的な性能を向上させるために、特に発泡ボード製品に光沢のある箔層を直面しています。 これはまた建物に戻って放射エネルギーを反映している間蒸気障壁として機能によって水蒸気によって汚染を最小にするために機能する。 ホイルテープを使用してfoil-faced板の録音は一貫して堅くない不完全に組み立てられた接合箇所に少し影響をもたらすが蒸気制御を改善できます。
取付け対性能
絶縁材の製造業者は混乱することができる図の広大な範囲を含む技術的な、昇進の文献を作り出し、すべての製造業者が同じように性能を示すわけではない。
パフォーマンス測定は、通常、ラボテストの結果に基づいています。 このような結果は、建築設計者や建築管理当局などの立法機関によって全面的に受け入れられています。
しかし、これはオンサイトテストと同じではありません。 2つの「現場」の状況がまったく同じ条件を提供することはないため、テストはまったく同じ条件を使用して、異なる絶縁製品間の比較を提供するた その結果製造業者は接合箇所が完全になされる完全な取付けの記述によって販売および技術的な文献の性能を説明し、絶縁材は均一に連続的であり、すべての許容は完全なミリメートルである。 建築現場にあっただれでもこれが現実を反映しないことを知っている。
この目的のために、指定子はグリーンディール評価の実装に注意することができます。 ここのdiktatは提案される省エネの手段の費用がより少ないエネルギーの生じる使用によってなされる予想された節約を超過してはならないこと”金 実際には、これを確実にするために、Green Deal Assessors（Gda）は、予測された節約に非常に保守的なラインを採用しており、製造業者の性能データの75％で絶縁使用計算を含
さらに、メーカーは製品性能に焦点を当てていますが、床下の空隙など、冷たく湿った可能性のある建物領域内の正しい断熱製品の仕様など、性能に直接影響を与える他の重要な問題に光沢を付けることができます。
断熱材と水は混ざりません。 すべての絶縁材の製品タイプは無視できるからの範囲の内で、影響されます（突き出されたポリスチレン（XPS）のような）、厳しく妥協されるに（ウールのinsulantsのよ 妥協の程度は汚染の程度に関連しています。 従って水蒸気が急速な、完全な蒸発の脅威なしで、または物理的な水滴の存在自体存在することができる環境は絶縁材の性能を減らします。 絶縁材のマトリックスの内で、水は絶縁材が含んでいることを試みているエネルギーを行ないます。 水滴が大きければ大きいほど、伝導は大きくなります。
例えば、グラスウールをフルフィルキャビティ壁に設置する場合、絶縁材の設置直前に石積みキャビティ側のいずれかが雨にさらされると、完成したキャビティ壁の潜在的な絶縁性能が低下する。 絶縁材がぬれたようになるように許可されたら性能はよく否定的になるかもしれません。
; より緑になり、より低炭素環境を設計し、より大きな持続可能性に向かって移動する。 より大きい絶縁材の製造業者は重要な手段をに置きました:
- 原材料への依存を減らす。
- 包装を削減し、包装がリサイクル可能なままであることを確認します。
- 生産と輸送におけるエネルギー使用量を削減します。
- 廃棄物ゼロの埋立政策を持っています。
メーカーは、絶縁製品が製造コストよりもはるかに多くのエネルギー/炭素を節約することを前提に、製品を”持続可能”として販売しています。
結論
断熱材は、放射、伝導、対流の三つの熱伝達を最小限に抑えるために、固有の分子構造に依存しています。 最大の建物の熱損失は、空気の動きからのものです。 空気の移動体は、それが通過する物体または表面から熱を抽出します。 熱損失は、移動する空気の速度、存在する水の量、および熱源と空気との間の温度差に比例する。
熱源上での空気の移動が速いほど、熱伝達が速くなります。 水滴の存在は、このプロセスの促進剤として作用するが、凝縮によって引き起こされる問題を回避するためには、水蒸気の飽和を制御する必要があ
空気中の水蒸気が暖かい内部環境内に含まれていることを確認することにより、結露を大幅に制御することができます。 絶縁材の暖かい側面の蒸気制御層は、効果的に暖かいおよびより涼しい地帯間の移動を乾燥するために封筒を密封する理論的な解決である。
これらの材料を組み立てる際の現在の材料技術と慎重に監視された技量は、絶縁された封筒を通してほぼゼロの空気漏れを達成することができ、実際にパッシブハウスの設計はこれに依存しているが、制御された換気を使用して汚染された空気を除去するために、成功するために技量に依存している設計原則である。
専用の絶縁材料のセル構造に対処するために、本質的な目的は、絶縁コアマトリックス内のガスの移動を防止することであり、その動きに起因する熱の損失も低減される。
ウールのような”オープンセル”断熱製品は、それらを横切って空気のはるかに大きな移動を可能にし、これはその性能を制限するが、その柔軟な構造は、設置技量の品質管理の面ではるかに大きな利点を与える。 材料の性質上、接合は材料自体と非常に類似した結果を生成する。 堅い板プロダクトが接合の製造業者の”実験室試験”の精密標準を達成するために厄介な設置優れた罰を運ぶ一方。
より高密度で自己完結型のセル組成を持つ絶縁材料は、より低い熱伝導率（π値）を提供するため、より高い熱抵抗率（R値）を提供し、最終的な性能のため
コアマトリックス組成のために、閉鎖セルいとこよりも高い熱伝導率を有するが、建物の動きに対応する柔軟性を有する利点を有し、セル壁の劣化がガス含有量の解放をもたらさないオープンセル発泡製品がある。
断熱製品を指定する際には、建物の設計者は、水汚染の可能性、コアマトリックス内のガス移行の可能性、および結果として生じる性能の妥協を考慮す
“エアロゲル”と”排気パネル”で市場にはより優れた性能の技術がありますが、性能は熱伝達の同じ原則に依存しており、当面は仕様ニッチが限られており、大部分のアプリケーションにとっては大部分がコストが法外です。
この記事はもともとMark Wilson MCIATによって執筆されたもので、出版の目的でhenry Stewart Publicationsに著作権が譲渡されています。 2013年、チャータード-インスティテュート-オブ-ビルディング-バック-アーティクル-コンペティションの優勝者となった。
記事の長いバージョンが最初に出版されましたJournal of Building Survey,Appraisation&Valuation,Volume2Number1,April2013,Henry Stewart Publications,Londonによって出版されました。
- 承認された文書D.
- 建物のためのエアロゲルの絶縁材。
- 建築規制。
- キャビティ壁の絶縁材
- Celotex RS5000PIRの絶縁材。
- 持続可能な家のためのコード。
- U値計算のための規則(2006年版)BR443.
- 固体壁の絶縁材FB79を適用するとき意図しない結果を設計する。
- ガラス瓶の床の基礎。
- 熱損失。
- 相変化材料。
- 構造的に絶縁されたパネルおよび合成の構造のポリウレタンスプレーの泡。
- 固体壁の絶縁材。
- 遮音性。
- 建物の絶縁材の市場。
- 断熱材の種類。
- 実際のU値の規則：BR443を使用した実例。