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断熱材の原理を考える。

こんにちは、松本・諏訪地域の工務店エルハウスの福田です。

寒いです。
「え、今年は暖かいよ」
とネイティブ茅野市民である先輩奥寺さんは言いますが、
今年、茅野に引っ越してきた私には恐ろしく寒いです。

寒いので、断熱材について書いてみようと思います。
グラスウールとか発泡ウレタンとか聞くけど、一体何なの?」
って思っている人も多いでしょう。

家の壁の断熱材の代表選手、グラスウールと発泡ウレタン

写真は壁の内側に施工されたグラスウール
グラスウールとは、ガラス繊維の綿みたいなものですね。
エルハウスではグラスウール断熱材がメインです。
エコ住宅では、グレードの高いグラスウールが使われます。
住宅会社によっては発泡ウレタン(発泡スチロールみたいなもの)を使うところもありますね。

「なんでグラスウールは断熱になるの?」
そこを考えてみましょう。

空気は熱伝導率が低い?!

上の図のように、物体はどこかが熱されると隣り合っているものに熱が移動します。
ちょっとカッコよく言うと、熱平衡などと言います。
出来るだけ隣り合っている物体は等しい温度になろうとします。

さて、ここで熱伝導率が大事になります。
熱伝導率って何なのさと言いますと、熱の動きやすさですね。
上の図でいうと、熱の伝わる速さだと思ってください。

アルミなんかってすぐ熱くなりますよね。
アルミの鍋の底を熱すると、直接火のあたってない上の方もすぐに熱くなりますよね。
アルミは熱伝導率が高いわけです。
その他の金属も基本的に熱伝導率が高いです。

ガラスや陶器はどうかというと、金属ほどすぐには熱は伝わりませんね。
はさらに伝わりにくいです。

そして、空気
空気はさらにさらに熱が伝わりにくいです。

ちなみに参考までに熱伝導率という数字で見ますと
アルミ・・・236
ガラス・・・1
水・・・0.6
空気・・・0.024

「空気、すごい! ハ〇キルーペよりすごい!」
そうなんです、空気は実はとても優れた断熱材なんです。

ちなみに魔法瓶なんかの場合は、さらに真空空気さえ存在しない状態(実際にはいくらかは空気は入っていのですが)にしてあげることで、さらなる断熱になっています。
家の場合、大きいので真空断熱はさすがに難しいですね。

空気が対流すると、せっかくの熱伝導率も。

「空気がそんなにすごい断熱材なら、壁の中は何も入れなくて良いんじゃないですか?!」
そんな風に思う方もいらっしゃるでしょう。

空気自体はとても熱伝導率が低い、素晴らしい物体なのですが。
問題は空気は動くのです。
熱が動きにくくても、空気自体が動いてしまうと意味がないです。

特に上の図のように外と中で気温差がありますと、
暖められた空気は上に移動して、
冷たい空気は下に移動してしまいます。
これを対流と言います。

対流をしないように空気を止めるグラスウール

はい、そこで空気たちが動かないようにしてやりたいわけです。

ウレタンにせよ、グラスウールにせよ、小さい空気の部屋を作ってやることで、空気が動きにくくしてあげるんですね。
グラスウールはガラスの繊維で空気の部屋を作ってあげます。
発泡ウレタンは、発泡スチロールみたいな具合で、やっぱり空気の部屋を作ってあげます。

なので、基本的にはグラスウールも発泡ウレタンも、実際に断熱している物体は空気なんですね。
グラスウールのグレードとは、いかに細いガラス繊維で細かく空気の部屋を作ってあげられるかというのが基本的な考え方です。グラスウールの密度というわけです。
発泡ウレタンなら発泡密度(空気のつぶつぶ)が細かくたくさん入っていると、グレードが高いですね。

そんなわけで、グラスかウレタンかについては断熱材としての断熱性能はほぼ同等です。空気ですから。
グレードによります。
(余談ですが、自転車のヘルメットも、発泡密度が高いものの方が値段が高くて、コンパクトで衝撃を吸収できるようになっています)

エルハウスの場合は、エコ住宅にすると断熱材のグレードがUPします。
さらに、気密性もUPします。
さらに、構造も基礎断熱が採用されます。

とにかく断熱性能がすべての面でUPするんですね。
その分、お値段もUPしますが、電気代が安く、何より環境にも優しいわけです。

エコ住宅の詳細はこちらをどうぞ。

初めてのエコ住宅

実際に断熱の性能の違いが出るポイントは施工方法などです。
グラスウールの方が上手に詰めないと断熱性能が落ちてしまうので、職人さんの技術で差が出やすいですね。

グラスウールか発泡ウレタンかどちらが良いかというより、
トータルで考えてきちんと気流止めが出来ているかなどが大事ですね。

そんな感じの断熱材のお話でした。

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