二重ガラスと三重ガラス: あなたの建物にはどちらが適していますか?

二重ガラスと三重ガラスの問題は、エネルギー効率の高い建物の仕様に関するほぼすべての会話で取り上げられますが、その答えは見た目ほど明らかではありません。三重ガラスは二重ガラスよりも優れた断熱性能を持っています。これは率直に真実です。しかし、その優れた性能がコストの高さ、重量の増加、光透過率のわずかな低下を正当化するかどうかは、気候、建物の種類、冷暖房負荷、および追求する目標のエネルギー性能基準によって異なります。この選択を正しく行うには、数値が実際に何を意味するのか、また、当面の特定のプロジェクトにとってそれが何を意味するのかを理解する必要があります。

断熱性の高さ ガラス 単位の働き

二重ガラスと三重ガラスはどちらも断熱ガラス ユニット (IGU) であり、スペーサー バーで分離され、密閉されて 1 つ以上の空気またはガスが満たされた空洞を作成する 2 枚以上のガラス板のアセンブリです。密閉されたキャビティは、キャビティ内の静止空気またはガスの熱伝導率が非常に低く、キャビティが十分に広い場合、内側ガラス板と外側ガラス板の間の対流熱伝達を抑制するため、単一のガラス板と比較して熱伝達を大幅に低減します。

二重ガラスユニットには、2 枚のガラスの間に空洞が 1 つあります。三重ガラス ユニットには 2 つのキャビティと 3 枚のガラス板があります。三重ガラスの追加の空洞が 2 番目の断熱層を提供するため、断熱性能が優れています。 2 倍から 3 倍への性能の向上は実際であり、測定可能ですが、利益は逓減していきます。最初のキャビティは単層ガラスよりも最大の性能向上をもたらします。 2 番目のキャビティは、二重ガラスよりも小さな増分改善を提供します。仮想の 4 番目のペインでは、さらに小さな増分利益が得られます。

主要なパフォーマンス指標: U 値

U 値 (ガラスの中心の値を表す Ug、またはフレームを含む窓全体を表す Uw とも表記されます) は、ガラスを通る熱伝達を温度差 1 ケルビンあたりのワット数/平方メートル/平方メートル(W/m²・K) で測定します。 U 値が低いほど断熱性が高く、内側と外側の温度差 1 度当たりガラスから逃げる熱が少なくなります。

参照点として、1 枚の透明なガラス板のガラス板中心の U 値は約 5.8 W/m²・K です。断熱ガラスユニットの一般的な性能範囲:

標準的な複層ガラス (2.8 W/m2・K) からアルゴンを含む Low-E 複層ガラス (1.2 W/m2・K) への U 値の改善は、Low-E 複層ガラスから三重ガラスへのさらなる改善 (0.8 W/m2・K) よりも大幅に大きくなります。これが、Low-E コーティングとアルゴン充填を備えた適切に指定された二重ガラス ユニットが、裸の二重ガラスよりもはるかに広範囲の建物や気候に適切な仕様である主な理由であり、また、三重ガラスの増分ケースが極寒の気候や最高性能の建物で最も説得力がある理由です。

音響性能

IGU では、断熱性と遮音性は関連していますが、同一の特性ではありません。また、ガラスの種類と遮音性の関係は、断熱性能の比較ほど単純ではありません。

等しい厚さのガラスを備えた標準的な二重および三重ガラスの場合、三重ガラスの 3 番目のガラスはアセンブリに質量を追加し、一般に中周波数および高周波数での遮音性が向上します。ただし、追加の空洞は追加の共振周波数も生成し、この共振に近い周波数では、実際には、同等の総ガラス厚の二重ガラス ユニットよりも三重ガラス ユニットの遮音性が低くなる可能性があります。

音響性能を最大限に高めるために、IGU で最も効果的なアプローチは、異なる厚さの窓ガラス (非対称ガラス) を二重または三重の構成で使用することです。2 つの窓ガラスの厚さの異なる共振周波数により、両方の窓ガラスが同じ周波数で共振するときに発生する同時ディップが防止されます。アルゴンと 32mm のキャビティを備えた 6mm 10mm の二重ガラス ユニットは、通常、ガラスが 2 枚しかないにもかかわらず、従来の 4mm 4mm 4mm の三重ガラス ユニットよりも遮音性能が優れています。

音響性能が主な要因となるプロジェクト (道路、鉄道、空港近くの建物) では、非対称二重ガラス構成の吸音ガラス (振動を減衰する中間層を備えた合わせガラス) を指定する方が、三重ガラスよりも単位コスト当たりの効果が高いことがよくあります。三重ガラスが自動的に最高の組み合わせパフォーマンスを提供すると仮定するのではなく、音響要件と熱要件を個別に評価し、それぞれに最適な仕様を決定する必要があります。

重量と構造への影響

三重ガラスは、同じ窓ガラスの寸法の場合、二重ガラスよりも大幅に重くなります。 4 mm の窓ガラス 3 枚と 16 mm の空洞 2 枚を備えた標準的な三重ガラス ユニットの総厚は約 44 mm、ガラスのみのユニット重量は約 30 kg/m2 です。 4 mm の窓ガラス 2 枚と 16 mm の空洞 1 つを備えた同等の二重ガラス ユニットの厚さは約 36 mm、重量は約 20 kg/m2 です。この重量の違いは実際的な意味を持ちます。

窓枠とハードウェアは、三重ガラスユニットのより高い重量に耐えるように評価する必要があります。標準的な二重ガラスのハードウェア (ヒンジ、ハンドル、チルトアンドターン機構) は通常、同じサイズの三重ガラスのユニットには適切ではないため、それに応じて指定する必要があります。これにより、ガラス単価の割増額を超えて窓の総コストが増加します。

構造ガラス システムとカーテン ウォール システムでは、追加の死荷重を考慮する必要があります。高層のカーテンウォールでは、累積したガラスの重量が何階にもわたって構造システムに負荷をかけるため、ユニットあたりの三重ガラスの重量が増加すると、構造上の重大な影響が生じる可能性があり、エンジニアリングの見直しが必要になります。

現代の商業建築によく見られる非常に大きなガラス開口部の場合、重い三重ガラスユニットの取り扱いと設置には追加の設備と労力が必要となり、材料費以上に設置コストがかかります。

光の透過

ガラス板を追加するたびに、光の透過率が少量ではありますが測定可能な量だけ減少します。一般的な透明フロート板ガラスは、可視光の約 88 ～ 90% を透過します。ガラスと空気の各界面 (ガラス表面) は、入射光のごく一部を吸収および反射します。 3 つの透明なガラスを備えた三重ガラス ユニットは、使用される Low-E コーティングの種類に応じて、同等の二重ガラス ユニットよりも可視光線透過率が約 2 ～ 4% 低くなります。採光が主な建築上の価値である大きなガラス張りの建物（小売環境、美術館、採光設計のオフィスビルなど）では、この削減は設計意図に関連している可能性があります。冬の日射利得を最大限に高めることが望ましい北緯の住宅の窓の場合、三重ガラスの日射熱利得係数 (SHGC) の低下により、受動的な太陽熱加熱がわずかに減少する可能性があり、断熱効果が多少相殺されます。

トリプルガラスが正しい選択である場合

三重ガラスは、建物の耐用年数全体にわたる暖房エネルギーの節約がコストプレミアムを回収するのに十分なほど大きい寒冷地 (暖房度日が約 3,000 HDD を超える) において最も明確に正当化されます。北欧および北ヨーロッパの市場 (スカンジナビア、フィンランド、ドイツ、ポーランド北部) では、住宅建築の標準として三重ガラスを採用しています。このため、気候とエネルギーコストの環境によって経済が機能します。

パッシブハウスおよびネット・ゼロ・エネルギー建築基準では、コーティングや充填の最適化に関係なく、これらの基準で指定されている窓全体の U 値 0.8 W/m²・K 以上を二重ガラスで達成するのが非常に難しいため、三重ガラスが必要になることがよくあります。建物が、窓の U 値が 1.0 W/m²・K 未満であることを義務付ける特定のエネルギー性能認証を目指している場合、基準を満たすための現実的な方法は三重ガラスである可能性があります。

温帯気候（ほとんどの西ヨーロッパ、穏やかな大陸性気候）の商業ビルの場合、Low-E コーティングとアルゴン充填を備えた高性能複層ガラスは、最新のエネルギー基準を満たし、良好な経済的回収をもたらす熱性能（Ug ≈ 1.0 ～ 1.2 W/m²・K）を達成します。このような状況における三重ガラスは、威信やマーケティング上の差別化、あるいはますます厳格化する規制に対して将来も保証される性能を達成するために指定されることがありますが、限界的なエネルギー節約は、現在のエネルギー価格におけるコストプレミアムと比較すると控えめです。

暑い気候 (中東、熱帯地域) では、冬の熱損失よりも太陽熱の増加が主な懸念事項であり、二重ガラスと三重ガラスの熱 U 値の違いよりも、太陽熱取得係数 (SHGC) と適切な Low-E コーティングの選択の方が重要です。このような気候では、通常、高性能の日射制御二重ガラスが三重ガラスよりも優れた投資となり、冷房が主体の建物にとって追加のメリットは最小限に抑えられます。

よくある質問

三重ガラスは常に二重ガラスよりも優れた結露制御を提供しますか?

はい、寒い天候では可能ですが、改善の度合いは内部のガラス表面温度によって異なります。ガラスの表面温度が室内の空気の露点を下回ると、ガラスの表面に結露が発生します。三重ガラスは、U 値が低いため、二重ガラスよりも高い内部ガラス表面温度を維持します。これは、より低い外部温度でも内部表面が露点以上に保たれることを意味します。二重ガラス窓の結露が実際的な問題となる極寒の気候の建物、特にスイミングプール、業務用キッチン、人の多い住宅の建物などの高湿度の室内では、三重ガラスのより高い内部表面温度が有意義な結露の減少をもたらします。複層ガラスの内面温度がすでに一般的な室内露点を十分に超えている穏やかな気候では、結露性能の差は実際には重要ではありません。

同じ建物のファサードに二重ガラスと三重ガラスを使用できますか?

はい。これは、ファサードの向きや位置が異なるとパフォーマンス要件も異なるプロジェクトでは一般的です。寒冷地における南向きのガラスは、より高い日射熱取得係数の恩恵を受けて受動的日射利得を最大化します。これは、追加のガラスにより SHGC が低減される三重ガラス ユニットよりも、適切な Low-E コーティングを備えた二重ガラス構成の方が容易に達成できます。同じ建物内の北向きのガラスは、日射利得を損なうことなく、三重ガラスの断熱の恩恵をさらに受けます。単一のファサード内で仕様が混在する場合は、異なるユニットの厚さがフレーム システムのガラス リベート深さと互換性があることを確認するための慎重な詳細設定が必要です。また、ガラスの色と反射率の視覚的な均一性を検証する必要があります。コーティング構成が異なると、ファサードの外観に影響を与えるユニット間に目に見える色と反射率の違いが生じる可能性があります。

二重ガラスから三重ガラスへのアップグレードの投資回収期間はどれくらいですか?

投資回収期間は、二重ガラスよりも三重のコストプレミアム、地域のエネルギーコスト、その場所の暖房度日、建物の窓面積によって異なります。エネルギーコストが 0.15 ～ 0.20 ユーロ/kWh の北欧の気候における一般的なガイドラインとして、ガラス面積 30 平方メートルの断熱性の高い住宅で標準的な二重ガラス (Ug ≈ 2.8) から三重ガラス (Ug ≈ 0.7) にアップグレードすると、年間 300 ～ 500 kWh の暖房エネルギーが節約され、年間 45 ～ 100 ユーロに相当します。同じ住宅でトリプルオーバーペアガラスの保険料（フレームと設置を含む）が 3,000 ～ 6,000 ユーロである場合、単純回収期間は 30 ～ 60 年で、通常は窓の耐用年数よりも長くなります。三重ガラスと低性能二重ガラス (Low-E なし、ガス充填なし)​​ を比較した場合、また、建物が暖房度が高く日当たりが高くエネルギーコストが高い寒冷気候にある場合、経済性は大幅に向上します。ほとんどの温帯気候プロジェクトでは、高性能 Low-E 複層ガラスのほうが経済的に有利であることがよくあります。三重ガラスは、建築基準で要求されている場合、または気候が寒くて投資回収額が許容範囲内に収まる場合に正当化されます。