断熱材の比較実験

「高価格の断熱材が入っていれば安心」そう思っていませんか？
5種類の断熱材を徹底比較。驚く実験結果をご報告します。

実験概要

この実験では、断熱材では代表格の以下5種類を、40cm角プラスチックボックスに入れ、3階ベランダに放置しました。
中心に温湿度センサーを設置して、24時間365日、温度と湿度を記録しています。

１．フェノールフォーム
２．スタイロフォーム
３．発泡ウレタン
４．セルロースファイバー
５．グラスウール

熱伝導率が低い順に、つまり断熱性能が高い順に並んでいます。

グラスウール VS フェノールフォーム

では、内部温度を見ていきましょう。

こちらが2020年1月15日のグラスウールとフェノールフォーム温度の推移です。

グラスウールとフェノールフォーム比較（1月） — グラスウールとフェノールフォーム比較

太陽光の影響を受け始める9時ごろから、温度が上昇し始めますが、フェノールフォームの方が温度上昇が遅れていますね。この部分だけ見ると、フェノールフォームは太陽光温度上昇に影響されにくいと思いがちですが、データを遡ると、そうではないと分かります。

1か月前と、2ケ月前の温度推移がこちらです。

グラスウールとフェノールフォーム比較（11月、12月） — フェノールフォームの断熱性能に影が？

温度上昇の遅れは変わりませんが、フェノールフォームの方が温度の上限と下限が広がってきました。
つまり、グラスウールよりもフェノールフォームの断熱効果が若干ですが低い、ということが、データから読み取れます。

さらに遡り、夏真っ盛りの8月と、梅雨明けの7月のデータがこちらです。

最高温度ではグラスウールより2℃高い温度が記録されています。

熱伝導率が低い＝断熱性能が高いとされるフェノールフォーム。実際の温度測定では、5つの材料のうちで最も性能が低いと言われる安価なグラスウールよりも、悪い結果が記録されました。逆の結果となった訳です。
これはつまり、【熱伝導率だけで断熱材の性能を判断することは間違い】であるということです。

最優秀は、どれ？

以下は、7月15日の５つの断熱材の温度推移をまとめたものです。

最高気温を記録した12～15時の間、グラスウールが最も低い温度をキープしたのです。
参考までに、各断熱材の最高気温とグラスウールの温度差は、下記の通り。

セルロースファイバー：4.5℃
発泡ウレタン：5.1℃
スタイロフォーム：10℃（！！）

熱伝導率の性能から言えば、私たちの認識と全く違うデータが記録されました。
これはいったい、なぜでしょう？
私たちは熱伝導ではなく、放射と対流による影響を受けているからだと判断しています。

熱の伝わり方には
１．伝導
２．放射
３．対流
の3種類があります。

【熱伝導率】は、名前の通り伝導性能だけを数値化したものです。しかし実験のデータには、伝導ではなく放射や対流による温度の上下が記録されています。
プラスチック箱の内部では、対流は発生しにくいので、【放射】による影響があったと判断しています。つまり放射や対流を考えないと、断熱性能のアップにはつながらないということです。

続いて、秋から冬にかけての温度変化を見てみましょう。

寒さが厳しくなる11月。真っ先に最低温度10℃を切ったのは、スタイロフォームでした。グラスウールが最も温度が下がりにくく、朝7時に11.6℃。同じ時間でスタイロフォームは7.2℃と、4.4℃の温度差が出ました。
このデータから言えることは、【グラスウールの断熱性能が最も高い】ということです。

熱伝導率だけでは測れない

グラスウールの熱伝導率　0.04w/m・k
フェノールフォームの熱伝導率　0.024w/m・k

数値だけで見ますと、倍近い差がありますが、これを仮に重さに置き換えてみましょう。
グラスウール　0.04g
フェノールフォーム　0.024g
・・・人が違いを感じられる重さではありません。

同じように、2つの熱伝導率も、人が体感できる差では無いのかもしれません。また、熱伝導率よりも放射や対流の方が熱を伝えやすいため、この点を考慮しなければ、断熱性能の高い家を作ることはできないと我々は判断しています。

このデータは、あくまでプラスチックの容器に断熱材を入れて計測したものです。住宅で同じことが起きているとは断定できません。しかしながら、熱伝導率だけで断熱材を判断するのは問題があると思われます。