ガラス繊維コンポジットでインフラ効率と持続可能性を向上

2019年9月に開催された第10回ワールド・グリーン・ビルディング・ウィークの一環として、世界グリーンビルディング評議会（WorldGBC）は、世界中の建物が2030年までに埋蔵炭素排出量を40%削減するための大胆なビジョンを打ち出しました。この目標達成には、建物のインフラ全体で変革を実施する必要があります。

WorldGBCによれば、建物と建設は世界のエネルギー関連炭素排出量の39%を占めています。このうち28%は建物の運用「使用」フェーズ（暖房、電力、冷房）に由来し、11%は建設と材料製造時に放出される埋蔵炭素に起因します。しかし、これら炭素排出がどこから来るかに関わらず、セクター全体で建物ライフサイクル全体のエネルギー非効率に取り組む必要があります。建物効率改善の一つは、エネルギーがどこで浪費されているか評価することです。大きな浪費要因の一つが、建物の出入り口——窓とドア——を通じたものです。

熱を閉じ込める

平均して、建物の熱の約30%が窓だけから逃げています。寒冷期には、建物の暖房システムの努力とコスト、エネルギーの多くが無駄になり、望ましい温度維持が困難になります。

金属とは異なり、ガラス繊維コンポジット材料は効果的な熱絶縁体であり、窓とドアフレームの理想的な候補です。通常、アルミニウム窓枠の断熱は「サーマルブレーク」と呼ばれます——室内側と室外側窓枠の間の連続的バリアで、熱エネルギー損失を防ぎます。効果的ですが、この断熱方法はより厚いフレームを必要とし、窓の望ましい外観を変える可能性があります。コンポジット材料であるガラス繊維の断熱特性により、材料単体で熱効率を確保できるため、サーマルブレークは不要です。

長寿命設計

木製フレームは湿度変化に直面すると、反り、膨張、収縮のリスクがあります。これは窓やドアの状態と操作に影響し、暖気逃げと冷気漏れの隙間を生みます。繰り返しの湿気曝露は腐食さえ引き起こす可能性があります。木材と異なり、ガラス繊維は湿潤・多湿条件下で膨張・収縮せず、腐食もしないため、あらゆる環境条件下で長寿命かつ効果的に機能します。

もう一つの一般的な窓枠・ドア材料であるポリ塩化ビニル（PVC）は、木材のように膨張・反りはしませんが、独自の課題を抱えています。PVCは容易に変形するため、窓の外側と内側フレームの間に金属インサートを挟み込み、木材並みの構造剛性を確保しています。しかし、これら要素を結合するシールが維持されないと——外部要素を遮断し熱を閉じ込める機能が停止——問題が生じます。これらインサートは複雑さを生み、複雑さはコストを生みます。ガラス繊維窓枠は構造インサートを必要とせず、剛性材料が単一プロファイルで製造されます。

相乗効果

材料性能の観点から、ガラス繊維は伝統的材料に対し複数の利点を提供します。第一に、固有の剛性と強度によりスタッフナー追加が不要で、製造プロセスを簡素化。第二に、熱膨張、腐食、腐朽に耐性があり、窓・ドアフレーム寿命を通じたメンテナンス削減。第三に、ガラス繊維フレームは優れた断熱材で、暖房・冷房保持を助けエネルギー節約に貢献。

コンポジットをどこに使用しても、材料のメリットが窓とドアの効率に大きく影響します。持続可能性を改善するには、住宅所有者と建設会社が不要なエネルギー損失を削減するための多くの対策を講じる必要があります。窓とドアはあらゆる住宅に必要な機能ですが、そこから逃げる無駄なエネルギーは決して必要ではありません。窓とドア用コンポジット材料は、失われたエネルギーに対処し効率を改善する有利な選択肢です。

著者について

ヘルト・デ・ルーヴァー

ヘルト・デ・ルーヴァー氏はコンポジット材料分野で15年の経験を持ちます。ヒルティ建設会社からエクセル・コンポジッツに営業担当として入社し、営業マネージャーを経て、エクセル・コンポジッツの建築・建設・インフラストラクチャー部門責任者に就任。コンポジット材料の汎用性、耐性、耐久性の可能性を信じています。建築、デザイン、クラシックカー、スポーツに情熱を注いでいます。