エア断という断熱のお話

エア断という断熱工法 エア断リノベとは?




高性能断熱材を使用すれば、冬の暖かさ夏の涼しさが得られるのかを実験しました。

2014年から始めた断熱材性能テストでは、12種類の断熱材を同じ条件下で比較。各断熱材内部に取り付けた温湿度センサー値を2014年から現在まで記録し続けています。

結果はどの断熱材も大差ありませんでした。

厳密に言うとを高性能断熱材の方が断熱性能が悪い実験結果が示されました。コストパフォーマンスを考えると、安価な断熱材の圧勝という信じがたい実験結果でした。

しかし「実験室と実物は違う!」との指摘を受け、国内新潟から熊本までに112拠点、様々な断熱材の家を計測しました。この計測で得られたのは「実験室で得られた結果」と同じという事実でした。

つまり高性能断熱材を使っても高い断熱効果は得られないという結果です

これが実験実測値から出てきた信じがたい答えでした。そんな中、外断熱工法の工務店から「外断熱は家をすっぽりと包み込む工法。そんな計測で外断熱工法を論じてほしくない」との指摘を受け、外断熱工法の検証を開始。2016年に新築した家の温度を2年間測定した後に外断熱工事を行い温度を測定。
外断熱前と後を比較することで外断熱工法の効果を確かめました。

外壁に50ミリ硬質ウレタンを貼り付けて完全に外断熱化しました。家には1階リビング1階寝室、2階北、西、小屋裏、床下、外部の7カ所にセンサーが取り付けてあり、24時間365日記録し続けています。

結果は外断熱工事する前も後も室内温度そして冷暖房費ともに全く変化しませんでした。厳密に言うと外断熱後の2017年2018年の方が冷暖房費は高くなりました・・・

家全体をすっぽりと包み込む外断熱工法をしても変化なし、そして高性能断熱材を使っても大差なしということがわかりました。

高価格断熱材が無意味な理由

これはなぜなのか人間に例えて理由を分かりやすく解説します。

家の断熱材を人に例えると?


通常の家は100ミリ程度の断熱材で覆われています。

この100ミリの断熱材は家の体積と比較すると4%程度。
この4%を人に換算した場合どれほどの厚みになるのか。
体積に4%をかけてそれを断熱材面積で割れば断熱材の厚みが出ます。

同じことを人間でやると、人に換算した場合の断熱材の厚みを知ることができます。

人の体積の平均は0.062立方メートル
人の面積の平均は1.69平方メートル
0.062立方メートル(人の体面積)×4%(家断熱材係数)÷1.69平方メートル(人の面積)=0.0014メートル=1.4ミリ

つまり家にとって100ミリの断熱材は人に例えると1.4ミリの肌着同等と言い換えることができます。

真冬に肌着で外に居るようなもの


真冬の夜に1.4ミリの肌着だけで外に立っているような状態が家の状態です。人なら凍死するほどですよね。
この1.4ミリの肌着の断熱性能をどれだけ高めても寒いですよね。
二重三重に重ね着しても寒さをしのぐことはできませんよね。

つまり厚みが全く足りていない人なら、ふかふかのセーターやコートを着込まないと凍死してしまいます。
このふかふかのセーターやコートを家の断熱材に例えると1メートル 以上の厚みが必要になります。

1メートル以上の断熱材を実際の家で実用化することは不可能。
隣接地の境界線を越えてしまいます。これが家の断熱材の現状です。

100ミリ程度の断熱材の性能をどれだけ高めても、厚みを二倍三倍しても断熱性能は高まらない。
つまり断熱性能を高めるには別のアプローチが必要ということが分かってきました。

そこで考え出されたのが特許取得の断熱工法エア断です。

エア断の仕組みについて

それではまず最初に一般住宅のイメージから説明します。

外気温度が下がると屋根外壁が冷え、断熱材も冷えて室内の天井壁も冷たくなります。冷えた天井壁に室内の空気が接触。接触した空気は急激に冷たくなり、壁を伝わって床に溜まり始めます。

これが底冷えの原因といわれています。暖房機器で温めても床にたまる冷たい空気は温まることはありません。

暖かい空気と冷たい空気は混ざり合わないのが特徴。

梅雨前線を思い出してください。梅雨前線は暖かい空気と冷たい空気の境界線。混ざり合わないからこそ長期間、長雨が発生します。

これと同じ現象が家の中でも発生します。

特に床に溜まった冷たい空気は冷たい層を形成。暖かい空気と混ざり合うことなく床にたまり床を冷やします。この床にたまる冷たい空気を壁のファンで直接吸い出します。

底冷えが起こる仕組み


一見すると暖房した暖かい空気を外に捨てているように感じますが実際は違います。

マイコンが底冷えを感知すると各部屋のファンが動き出し、壁伝いの空気と床に貯まる空気を芋づる式に吸い出します。同じ温度の空気はつながっているのが特徴。壁から入り込む冷たい冷気を吸い出すことで、床にたまる冷気も一緒に吸い出し底冷えを起こしません。

さらに吸い出される空気は通気層に送られます。

換気扇が自動で冷気を吸い出す

通気層を流れる空気がエアーカーテンの役名を果たし、外から入り込む熱気冷気を断熱材よりもはるかに効率よく遮断します。

エア断住宅では最低16台の換気扇を一斉に動かすことで底冷えを抑え、熱気冷気の侵入を遮断しています。さらに家が負圧になることで花粉や菌が着床する前に外に吸い出します。

無菌室と同じような効果を生み出し、ホコリも溜まりにくく、家庭臭も気にならないクリーンな環境を作り出します。

地盤下5メートル部分は真冬でも20°前後

ここで疑問が残りますよね。冬の床下の空気は冷たいはず?この疑問について説明します。

まず地表面5メートル下には、真夏でも真冬でも20℃前後の恒温層と呼ばれる蓄熱温度層が存在していることが分かっています。
真冬でも地盤下4メートル付近で19℃度前後
3メートル付近で18℃前後
2メートル付近で15℃前後
1メートル付近で12℃前後
50センチ付近で11℃前後
地表面では外気温度とほぼ同じ温度で推移します。

地下には蓄熱層が

しかし地盤下5メートルの熱を取り出すことは、現在の技術では不可能とされています。つまり地盤下の温度は利用できないという考えが定説。ところが家が建った真下の地盤では、家が断熱材の役目を果たし地盤温度が変化しにくいことが分かってきました。

つまり冬でも15℃前後の暖かい熱が、夏は26℃前後の冷たい熱が蓄えられていることが分かってきたのです。これは212件の床下温度計測から知り得た大発見でした。

地域により温度は変わりますが、平均すると真冬でも外気温度より10℃以上高い熱が、夏は外気温度より10℃以上低い熱源が家の真下に存在することがわかってきたのです

最近流行りの基礎断熱も効果がないことが観測から分かってきました。この基礎下の熱を利用すればエコな冷暖房が可能になりますよね。

エア断住宅では家を負圧にすることで基礎吸気口から空気を取り入れ、家中央部分吸気ダクトを通して1階天井に吸い上げます。この時、外気温度0℃の空気が床下に入り込んでも、すぐに基礎温度を吸収して14℃まで上昇します。空気は熱しやすく冷めやすい性質があるので基礎温度をすぐに吸収し始めます。熱を奪われた基礎はその下に眠る膨大な蓄熱層から熱を受けるので温度が変化することはありません。

これが1回目の熱交換。

さらに室内で暖房すると真っ先に温まるのが壁と天井です。この今まで捨てられていた壁と天井の熱を奪って室内に入り込む。

これが2回目の熱交換。

0℃の空気が2回の熱交換を行い20℃まで上昇して室内に入り、そして家の外ではなく通気層に排出することで
通気層が熱を吸収。つまり3回目の熱交換を行い最終的に外に排出されます。

つまりマイナス2度の外気が2回の熱交換を経て室内に入り込み、各部屋を巡回して通気層に送られ、3回目の熱交換で熱をとことん活用、最終的に外部に排出する仕組みです。

これがエア断住宅最大の特徴です。
普段は捨てている基礎の熱と壁天井の熱を有効活用するのです。

本当に家中の空気が短時間で入れ替わるのか実験

理屈は分かるが本当にそうなるのか?

こちらの動画では外気温-2℃の時に床下でスモークを出して、床下からの吸気ダクトを通って1階天井から入り込む煙を撮影しました。

換気実験


家中が煙に包まれるなか各部屋の換気扇がモクモクと煙を外に排出。
つまりマイナス2℃の外気が2階の熱交換を経て室内に入り込み、各部屋を巡回して通気層つまり外部に排出される動画です。大量のスモーク、つまりマイナス2℃の空気を取り入れながらも室内温度は23.8℃で変わりません。計算上は1時間に通常の20倍、1040立方メートルの空気を入れ替えていることになります。
家じゅうの煙を約90分で入れ替えながら1台のエアコン暖房だけで24℃をキープできるのはこの工法にしかなし得ない技です。
こちらは外部の様子。

外からも煙が確認できる

少し分かりにくいですが煙が出ている様子が分かりますよね。

基礎通気部分から入り込んだ空気が家中央のダクトを通って1階天井に吸い上げられ、各部屋の通気層を経て外へと循環する。この循環経路で普段使われることがない基礎の熱と壁天井の熱を活用。通気層を流れる対流で外部から入り込む熱を遮断。匂いやホコリまで吸い出してしまう仕組みです。
さらにエア断住宅には雨漏り結露センサーを標準装備しています。雨漏りを検知すると登録されたメールアドレスに雨漏り検知を送信します。引き渡し後1年で雨漏りが発生した場合は、作り手のミスなので無償手直しを請求できます。引き渡し後5年以降に雨漏りした場合は外部防水をやり直す時期のお知らせとなります。そして雨が降っていないのに雨漏りセンサーが反応した場合は結露が発生していることを示します。結露が発生すると同時にすべてのファンを動かして結露を抑制します。
家の大敵である雨漏り結露を引き渡し後、常に監視し木部腐食被害が出る前に伝えるのも特徴です。

費用について

気になる費用ですが、新築の場合193万円です。
しかしエア断の導入で不要になるコストが発生します。
まず高性能断熱材から最も安価な断熱材に変更可能。
効果が上がりコストは150万円ほど下がります。

シロアリ防虫剤塗布が不要になるので20万円ほどマイナス。
5年ごとの再塗布30年で6回分が不要になるので120万円マイナス。
小窓風窓をフィックス窓に変更でき網戸も不要になるので40万円ほどマイナス。
吸気口が不要になるので2万円ほどマイナス。
基礎断熱も不要になるので50万円ほどマイナス。
トータル380万円ほどのマイナス効果を生み出します。

380万円のコスト削減

 

さらに暖房機器を選びません。石油ガスファンヒーターでも結露被害が出にくく、換気なしで連続使用が可能です。そして比較的温暖な地域では高価な樹脂サッシを必要としません。さらに玄関臭キッチン臭などの生活臭がほとんどなく、芳香剤なしで無香空間を作り出します。これもエア断の特徴。

詳しくはニルバホームまでお問い合わせください。

一般公開していないデータをご覧いただきながら詳しくご説明しています。
そして最後にエア断住宅は高い技術力と施工精度を必要とします。
特に滞留経路の気密漏れは致命的。だからこそお宅の徹底検査を工務店全額負担で実施しています。
「基礎転圧が不十分ですもう一度しっかり転圧してください」とか、「結露時に腐食する可能性があります、防水テープをもっと広範囲に施工してください」などエア断に無関係の部分も徹底検査します。

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