Glass ガラス

適切なガラスの選択は、環境に対応した建物を考える際の重要な要素です.視覚的な面だけでなく、使用する用途・場所において求められる熱的・光学的な性能やコストまでを含めた総合的な判断が大切です.

1. 板ガラス製品の種類

建築に使用される板ガラス製品は、製造法から大きく二つに分けられます.

溶融金属(スズ)の上に溶融したガラスを浮かべて製板するフロート法は、フロート板ガラスに代表される均一でゆがみの少ないガラスを製造できます.また、大きなサイズまで製造可能なことや板厚の種類の多さもフロート法の特長です.表面に金属コーティングを施した熱線反射ガラスや、原材料の金属成分を加減した高透過ガラス・熱線吸収ガラスもこの製造法によるものです.一方、2本の水冷ロールの間に溶融したガラスを通して製板するロールアウト法では、形板ガラスに代表される光を透過しつつ視線を遮る形模様が転写できます.金網を挿入した網入りガラスや、一般に「プロフィリット」とよばれる溝型のガラスなどもこの製造法によるものです.これらの板ガラスに二次加工を施し、性能や機能を向上させた製品も数多く存在します.

強化ガラスは、板ガラスを軟化点近く(約650〜700℃)まで加熱した後、常温空気を吹き付けて急冷し、ガラス表面に圧縮応力層を形成させたものです.割れの原因となる引張り応力が打ち消されるため、耐風圧強度はフロート板ガラスの約3倍程度となります.複層ガラスは、2枚以上の板ガラスを、乾燥剤を封入したスペーサーによって一定間隔に保ち周囲を封着材で密封したものです.熱伝達率の小さい乾燥空気を中間層とするため、断熱性が高いガラスとなっています.また、格子やブラインドなど中間層への異種材料挿入によって複合的な機能を付加することも可能です.

合せガラスは、2枚以上の板ガラスを接着力の強い樹脂中間膜によって圧着したガラスです.中間膜の種類とガラス構成によってUVカット・防犯・防音などさまざまな機能が付加されています.また、2枚の中間膜の間に液晶シートや高分子膜など、薄い材料を貼り合わせることによって、さらに多機能なガラスへと応用されています.この他、ガラス表面へのコーティング加工(低反射ガラスや多層金属膜コートによる高性能熱線反射ガラス)、凸凹加工(サンドブラストやフロスト加工)、パターン加工(セラミックプリントやシルク印刷)など、多彩な表面加工が機能やデザインに応じて採用されています.

2. 省エネルギーへの対応

建築の省エネルギーを考える際には、窓まわりの年間熱負荷(PAL)を低減させ空調負荷を小さくすることが大切です.開口部の計画・設計において、地域特性から冷房・暖房いずれの空調負荷の影響が大きいかを把握し、建物の用途や開口部の面積・方位などとともに総合的に判断することが必要です.透明単板ガラスが主流となる現状のガラス仕様を考慮すると、適切なガラスの選択はもっとも容易な省エネルギー対策といえるでしょう.

●冷房負荷とガラスの選択
冷房負荷を低減するためには、開口部の日射遮蔽性能を高める必要があります.ガラスは日射、すなわち太陽の放射エネルギーを全波長域にわたってよく透過させます.対策としては、まずルーバーや庇、外付ブラインドなど日射遮蔽装置の設置を検討します.ガラスの選択では、日射熱取得率(η値)の小さいものが有効です(図-1).熱線反射ガラスや熱線吸収ガラスは、日射熱を遮蔽し、室内への熱侵入量を低減させます.注意しなければならないのは、太陽の放射エネルギーの約半分が可視光域の波長に含まれることです.明るさや眺望を損なわない快適な室内環境を得るためには、日射熱取得率と可視光透過率のバランスに配慮したガラスの選択が大切です.コストが可能であれば、日射の近赤外域を中心に遮蔽し、断熱性能も高いLow-E複層ガラスの選択が効果的でしょう.また視覚的な面で使われることの多いセラミックプリントなどのパターン加工は、熱遮蔽効果の面でも有効な方法です.

●暖房負荷とガラスの選択
暖房負荷を低減するためには、開口部の断熱性能を高める必要があります.ガラス自体の熱伝導率はアルミの約200分の1程度と十分に小さいのですが、板ガラスが極めて薄いことと開口部に占めるガラスの面積が大きいことにより、断熱上もっとも大きな弱点となっています.対策としては、熱貫流率(K値)が小さく日射熱取得率(η値)の比較的大きな複層ガラスを選択するのが有効です(図-1).複層ガラスは中間空気層の熱伝達率が小さいため、室内から室外への熱移動量は透明単板ガラスの約半分まで抑えられます.なお、現在一般的な複層ガラスの空気層厚(6・12㎜)では、内部対流による断熱性能低下を考慮する必要がないため、可能な限り、次世代省エネルギー基準に合致しコストパフォーマンスに優れた空気層厚12㎜の複層ガラスを採用するのがよいでしょう.さらに断熱性能の向上を図るには、近赤外域の放射熱を反射する金属コートが施され空気層内での放射伝熱を低減するLow-E複層ガラスや、乾燥空気の替わりにアルゴンなどの不活性ガス、ごく薄い真空層を中間層とした複層ガラスなどを、コストバランスに配慮した上で選択することが望まれます.

図 -1:ガラスの種類と熱的性能