熱貫流率（ねつかんりゅうりつ）とは、壁体などを介した2流体間で熱移動が生じる際、その熱の伝えやすさを表す数値である。 屋根・天井・外壁・窓・玄関ドア・床・土間などの各部の熱貫流率はU値として表される。 U値の概念は一般的なものであるが、U値は様々な単位系で表される。しかしほとんどの国ではU値は以下の国際単位系で表される。熱貫流率はまた、熱通過率、総括伝熱係数などと呼ばれることもある。建築物の省エネルギー基準では、窓などの開口部ごとの熱貫流率のほか、住宅の外皮全体を平均した外皮平均熱貫流率（UA値）も用いられる。
定義
W/(m2)(K)
例外の一つとして、アメリカ合衆国ではU値は以下のイギリス熱単位で表される。
Btu/(hr)(ft2)(°F)
この記事の中ではU値は国際単位系で説明する。 建物の断熱性能の高い部分は熱貫流率は低くなり、一方で断熱が不十分だと熱還流率は高くなる。 また、熱放射、熱伝達、熱伝導による熱の損失がU値に影響を与える。 U値は熱伝達率と同じ単位系を持つが、熱伝達率が流体間の熱移動のみに使われるのに対し、U値は様々な物体間の熱移動に使用される。 壁体を貫流する熱は以下の式で表される。
Φ = A × U × (T1 - T2)
Uは熱貫流率を表し、 T1は建物外部の温度、 T2は建物内部の温度を表す。Aは建物の表面積を表す。 ほとんどの壁や屋根の熱貫流率はISO 6946に準拠して計算する。熱橋がない場合、断熱材はISO 10211に準拠して計算する。ほとんどの窓はISO 10077やISO 15099に準拠して計算される。ISO 9869には熱貫流率を経験的にどのように計算するかが述べられている。 代表的な建築部材の熱貫流率は以下のようなものである。
単層ガラス: 5.7 W/m²K; low-e複層ガラス: 2.2 W/m²K; low-eトリプルガラス: 0.8 W/m²K; 断熱性能の高い屋根: 0.15 W/m²·K; 断熱性能の低い屋根: 1.0 W/m²·K; 断熱性能の高い壁: 0.25 W/m²·K; 断熱性能の低い壁: 1.5 W/m²·K; 断熱性能の高い床: 0.2 W/m²·K; 断熱性能の低い床: 1.0 W/m²·K;
実際には熱貫流率は施行する職人の腕によって大きく左右される。もししっかりと断熱されていないと、熱貫流率は大きく高くなるField investigations of the thermal performance (U-values) of construction elements as built 。
熱貫流率の計算 熱貫流率を計算するときは、建物の構造をさまざまな層に分けて検討する。計算例を以下に示す。 厚さ 材料 熱伝導率 熱抵抗 = 厚さ / 熱伝導 - 外表面 23 W/m·k 0.04 K·m²/W 0.003 m アルミニウム 210 W/m·K 0.000014 K·m²/W - 空気層 0.07 K·m²/W 0.06 m コンクリート 1.6 W/m·K 0.04 K·m²/W 0.025 m 吹付け硬質ウレタンフォームA種1 0.034 W/m·K 0.74 K·m²/W - 空気層 0.07 K·m²/W 0.012 m 石膏ボード 0.22 W/m·K 0.06 K·m²/W - 内表面 9 W/m·k 0.11 K·m²/W この例では、合計熱抵抗は1.13 K・m²/ Wとなる。熱貫流率は合計熱抵抗の逆数である。したがってこの構造の熱貫流率は0.89W/m²・Kとなる。公益社団法人 空気調和・衛生工学会『試して学ぶ熱負荷HASPEE〜新最大熱負荷計算法〜』p.39
熱貫流率の測定 熱貫流率の計算はISO 6946に準拠したソフトウェアで簡単に行うことができるが、測定を行うことでさらに正確な値を求めることが出来る。 ISO 9869およびASTM C1155、モデルTRSYSに準拠した熱貫流率測定の例としては熱流センサーを使用する方法がある。 lSO 9869は、熱流センサーを使用して屋根または壁の熱貫流率を測定する方法を紹介している。熱流センサーを測定する壁や屋根に適切に固定し、熱流束のデータを十分な時間にわたって収集すれば、熱貫流率は平均熱流束を建物の内側と外側の平均温度差で徐算することで計算することができる。 この測定は次の条件下で行うと精度が高まる。
温度の正確な測定が容易な曇りの日に行う。 建物の内部と外部の温度差は最低でも5℃ある。 熱流センサーは測定中の屋根または壁にしっかりと固定され、熱接触は良好である。 熱流束のデータ測定は少なくとも72時間行う。 建材の異なる場所を測定箇所にするか、サーモグラフィーカメラで建材の均質性を確保する。 対流が熱全体に熱を伝達している場合、建物の外側と内側の温度差が大きくなると熱貫流率が高くなる。例えば内部温度が20℃、外部温度が－20℃の場合、2重ガラス窓のガラス間の適切な幅は、外部気温0℃のときよりも小さくなる。 材料固有の熱貫流率も温度によって変化する可能性がある。メカニズムは複雑で、温度が上昇すると熱貫流率が増減する可能性がある。Thermal conductivity of some common materials and gases
建築物の外皮における熱貫流率 日本では省エネルギー基準（平成28年基準）に準拠した住宅の外皮性能評価の計算方法を、国立研究開発法人建築研究所が技術情報として公開している。
窓・開口部の熱貫流率 窓全体の熱貫流率（Uw）は、ガラス部分と建具（枠）部分の熱貫流率をそれぞれの面積で加重し、ガラス周縁部の線熱貫流率にガラス周長を乗じた値を加え、窓全体の面積で除して求める（JIS A 2102-1）。建築研究所の技術情報（第三章第三節）は、省エネルギー基準の計算に用いるガラスの熱貫流率として、単板ガラス6.0、二層複層ガラス2.9、Low-E二層複層ガラス1.8、Low-E2枚の三層複層ガラス1.1W/(m²·K)（複層ガラスはいずれも中空層幅12mm）を示し、建具の材質（木製・樹脂製、複合材料製、金属製）とガラスの層数ごとに建具の熱貫流率と線熱貫流率の既定値を定めている。二重窓のように内外2枚の窓で構成される開口部の熱貫流率は、内外の窓の熱貫流率と、内外の表面熱伝達抵抗の和（0.17m²·K/W）および中空層の熱抵抗（0.173m²·K/W）から合成して求める。
窓・ドアの熱貫流率の試験方法はJIS A 4710:2015「建具の断熱性試験方法」（ISO 12567-1の熱箱法を基とする）、計算方法はJIS A 2102-1:2015「窓及びドアの熱性能－熱貫流率の計算－第1部：一般」（ISO 10077-1を基とする）として日本産業規格に定められている。米国では窓の熱貫流率をUファクター（U-factor）と呼び、単位にはBtu/(h·ft²·°F)が用いられる。窓の熱貫流率の上限値は各国の省エネルギー基準や性能表示制度でも定められており、例えばアメリカ合衆国環境保護庁のENERGY STAR住宅用窓基準（Version 7.0）は、窓のUファクターの上限を気候区分ごとに北部の0.22から南部の0.32Btu/(h·ft²·°F)までの範囲で定めている。
外皮平均熱貫流率（UA値）
外皮平均熱貫流率（UA値、UA値）は、住宅の内外の温度差1度当たりの総熱損失量（換気による熱損失量を除く）を外皮の面積で除した数値で、単位はW/(m²·K)である。建築研究所の技術情報（第三章第二節）では、各部位の面積Ai・熱貫流率Ui・温度差係数Hiの積の総和に、熱橋等の長さLj・線熱貫流率Ψj・温度差係数Hjの積の総和を加え、外皮面積の合計Aenvで除して算出する（100分の1未満の端数は切り上げ）。
UA = (Σ(Ai × Ui × Hi) + Σ(Lj × Ψj × Hj)) / Aenv
熱損失係数（Q値）は、内外の温度差を1℃としたときに建物内部から外界へ逃げる時間当たりの熱量を床面積で除した数値であり、分母が外皮面積ではなく床面積である点で外皮平均熱貫流率と異なる。
建築物省エネ法に基づく日本の住宅の省エネルギー基準は、外皮平均熱貫流率と冷房期の平均日射熱取得率をいずれも地域区分別の基準値以下とすることを求めており、国土交通省の資料によれば外皮平均熱貫流率の基準値は1・2地域で0.46、3地域で0.56、4地域で0.75、5〜7地域で0.87W/(m²·K)、8地域には基準値が設けられていない。住宅の品質確保の促進等に関する法律に基づく住宅性能表示制度の断熱等性能等級では等級4が省エネルギー基準相当であり、2022年にZEH水準の等級5と、さらに上位の等級6・7（戸建住宅）が新設された。戸建住宅の等級5〜7の基準値は次のとおりで、8地域にはいずれの等級にも基準値がなく（表の「―」）、等級7も設定されていない。
+ 戸建住宅の断熱等性能等級別 外皮平均熱貫流率の基準値（W/(m²·K)） 等級 1地域 2地域 3地域 4地域 5地域 6地域 7地域 8地域 等級7 0.20 0.20 0.20 0.23 0.26 0.26 0.26 ― 等級6 0.28 0.28 0.28 0.34 0.46 0.46 0.46 ― 等級5 0.4 0.4 0.5 0.6 0.6 0.6 0.6 ―
出典
関連項目 窓 サッシ 複層ガラス 二重窓 断熱材 熱橋 熱伝導率 Q値 建築物のエネルギー消費性能の向上等に関する法律 次世代省エネルギー基準