フレキシブル熱流束センサーを用いた断熱性能解析
TONZON と Hukx は、住宅の断熱製品をさらに向上させるために協力してきました。 Hukx の熱流束センサーを使用することで、熱流の大きさと方向に関する正確な熱的イメージを取得できます。
イントロダクション
地球環境への負荷を減らすためには、住宅の断熱性能を高めることがこれまで以上に重要になっています。断熱を強化することでエネルギー消費を抑えられるだけでなく、住まいの快適性も向上します。 この分野のリーディングカンパニーである TONZON は、革新的な断熱ソリューションを提供し続けています。
住宅における熱損失
住宅では、さまざまな経路から熱が失われます。図2に示す要素の中でも、放射による熱損失と伝導による熱損失が、断熱材の性能に最も大きく影響する主要な要因となっています。
TONZON の製品が持つ大きな特徴のひとつは、放射による熱損失をほぼゼロまで低減できる設計にあります。 この放射熱伝達は、次の式で表されます。
q = ϵσ(T4-T04 )
ここで q は放射による熱伝達量、ϵ は放射率、σ は定数を表します。表面温度と周囲空気の温度はそれぞれ T と T₀ で示され、q の符号によって熱の移動方向が決まります。 TONZON では、放射による熱損失を抑えるために 低放射率（Low‑E）特性を持つ材料を採用しています。
もうひとつ重要な要素が、温度の異なる物質同士が直接接触することで生じる伝導による熱損失です。断熱材の性能は一般的に R値（熱抵抗値） を用いて評価され、値が大きいほど断熱性能が高いことを意味します。 R値は次の式で求められます。
ここで ΔT は材料の両側に生じる温度差、q は熱流束を表します。 熱流束が大きいということは、直感的に R値が低い＝断熱性能が低く、熱が逃げやすい ことを意味します。
一般的に、断熱材の体積（および重量）を増やすことで R値を高める ことができます。 しかし TONZON は、空気の低い熱伝導率を活用した独自の構造と、放射熱損失を抑える設計により、より少ない材料量でも高い断熱性能を実現しています。
床断熱
TONZON のサーマルクッションを使用することで、住宅のエネルギーコストを大幅に削減し、室内の快適性を高めることができます（図2）。 これらのサーマルクッションは、床下空間や基礎壁へ逃げる放射熱および伝導熱を効果的に遮断するよう設計されています。
図3では、TONZON のサーマルクッションが他の一般的な断熱材と比べてどれほど高い材料効率を持つかを示しています。
熱流束センサーは、この断熱方式における複雑な熱移動の様子を分析するうえで非常に有効です。TONZON が行った調査では、床暖房の有無それぞれの条件で、サーマルクッションの上下における熱流束を測定しました。
図4の結果から、サーマルクッションを使用しない床と比較して、1層使用時は約 84％、2層使用時は約 96％の熱流束低減が確認されています。
パイプ断熱
TONZON の革新的な断熱製品は、配管の断熱にも応用されています。TONZON の反射型パイプラップ断熱フォイルは、従来のフォーム断熱材が抱える非効率性を克服し、暖房配管から放射によって失われる熱を大幅に低減します。
社内で行われた調査では、断熱なし・断熱あり（反射フォイルなし）・断熱あり（反射フォイルあり） の3つの条件で熱流束を比較しました。配管は曲面であるため、FHF05 シリーズのフレキシブル熱流束センサーが使用されました。
図5が示すように、反射型パイプラップ断熱フォイルは放射熱伝達を効果的に遮断します。断熱なしの配管と比較すると、TONZON の反射フォイルを使用した場合、熱損失を最大 62％ 低減できます。施工も容易で、エネルギー消費を大幅に抑えられる効率的な断熱方法です。
断熱材の熱解析における熱流束センサー
断熱材の周囲で生じる複雑な熱の動きを、熱流束センサーを用いて詳細に分析できます。熱損失の大きさだけでなく、熱がどの方向へ移動しているかも把握できるため、断熱性能の評価に非常に有効です。 お客様の用途に合わせた無料のアドバイスをご希望の場合は、ぜひ当社の専門スタッフまでお問い合わせください。
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