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断熱とは？メリットや断熱材を選ぶ際のポイントを解説
断熱性が高いとどのような効果が得られるのでしょうか。性能の高い家の条件のひとつとして断熱性の高さが求められますが、断熱性が高いとどういったメリットがあるのか、詳しくわからない方も多いのではないでしょうか。
断熱材は熱を遮断するためだけでなく、ほかにもさまざまなメリットがあり、環境問題にも貢献できます。
断熱材は種類が豊富なため、特徴を確認して目的に合った種類を選択することが重要です。今回は、断熱材を使用するメリットと種類別の特徴を紹介します。
断熱とは？
断熱とは熱を遮断することです。この熱というのは、外からの熱と室内の熱のどちらも当てはまります。断熱は、夏は外の熱い空気を室内に通さないようにし、冬は室内の暖まった空気を外に逃さないようにするものです。
断熱と遮熱の違い
遮熱とは光を遮って温度の上昇を防ぐことです。遮熱も断熱と同じで、室内の温度を上げないようにするものですが、室内の快適性では断熱より劣ります。
遮熱は日光を反射させて室内に熱を届きにくくしますが、日光が当たり続けると、いずれは室内温度が上昇してしまうデメリットがあります。一方で、断熱なら当たり続ける熱でも伝わりにくくするため、外が猛暑でも快適に過ごせます。
断熱はなぜ重要なのか
断熱は快適性だけでなく、光熱費の削減や省エネのためにも重要です。住宅の断熱性能を示す指標として断熱等級があります。
断熱等級は、国が定めた断熱性能の基準のことで等級１から等級７まで設けられており、数字が大きいほど性能は高くなります。2050年のカーボンニュートラル実現を目指して設けられました。
住宅への省エネ基準は段階的に引き上げられており、2025年には断熱等級4の省エネ基準が義務化され、2030年には断熱等級5に義務化基準を引き上げられる予定です。
地球温暖化の原因となる二酸化炭素は、エネルギー消費によって排出されます。断熱によってエネルギー消費を抑えられれば、環境問題への貢献も可能です。そのため、断熱性能の高い住宅は省エネ住宅として、助成金などの補助を受けられるケースがあります。
また、断熱性能が高い住宅は冷暖房効率が上がるため電気代を抑えられます。家計にも優しく、断熱性能を上げるために初期費用がかかったとしても最終的にコストを抑えることも可能です。
断熱のメリット
断熱には、永く快適に過ごせるためのさまざまなメリットがあります。とくに魅力的な6つのメリットを紹介します。
一年中快適に過ごしやすい
断熱性が高いと、夏は涼しく冬は暖かく室内で過ごせます。外気温の影響を受けにくいため、季節に大きく左右されることなく一年中快適に過ごすことが可能です。
また、空調設備が備わっていない玄関や廊下、洗面所などでも空調設備が備わっている部屋と気温差が少なく快適に移動できます。
冷暖房のコストを抑えられる
断熱は、冷暖房のコストを抑えることが可能です。夏場は外気の熱を室内に伝えにくくできるため、同じ温度設定でも断熱のない住宅よりもエアコンの稼働率を下げられます。そのため、冷房の費用を最小限に抑えることが可能です。
一方で、冬は室内に外からの冷たい空気の侵入を防ぎます。また、暖かい室内の空気を外へ逃がしにくくなるため、暖房の稼働率を下げることが可能です。エアコンによる電気代が高くて困っている方は、断熱性能に注目しましょう。
冷暖房の電化製品が長持ちする
前述の通り、断熱性能が高いと冷暖房器具の稼働率を下げられるため、負担を軽減し長持ちさせることが可能です。冷暖房器具は温度設定や使用頻度によって寿命が変わり、修理を必要とする頻度も異なります。
断熱性能が高いと冷暖房器具の使用頻度は一般よりも少なく、極端な温度設定も必要ないため、修理や交換の頻度を軽減できます。
室内の空気を常にきれいに保てる
現在の新築住宅は換気設備の設置が義務付けられているため、断熱性能が備わっていると室内の空気をきれいな状態で保つことが可能です。24時間換気システムによって空気は常に入れ替わっています。
さらに、断熱によって気密性が上がることによって、自然換気で気になる黄砂や花粉、PM2.5などの侵入を防げます。また、機械的に空気を入れ替えるため、ホルムアルデヒドや汚れや臭いを含んだ空気を排出しシックハウス症候群も防ぎます。
ヒートショックのリスクを軽減できる
断熱が備わっていない住宅は、ヒートショックが起きやすくなります。ヒートショックとは、気温の変化によって血圧が上下する症状です。
断熱化されていない住宅では、リビングは暖かいのにお風呂は寒いなど、場所によって温度差が激しくなります。温度差のある場所を行き来することは、ヒートショックを起こしてしまう原因となります。
ヒートショックは、心筋梗塞・脳梗塞・脳内出血・大動脈解離などを引き起こす可能性があるため、とくに高齢の家族がいる場合は注意しましょう。
断熱された住宅であれば、脱衣所も外気温の影響を受けにくいため、空調設備の整った部屋からの移動でも温度差が少なく、ヒートショックのリスクを軽減できます。
断熱材と熱伝導率の関係
熱を遮断する断熱材と熱伝導率にはどんな関係があるのでしょうか。断熱性能を確認するには、熱伝導率と合わせて熱容量をチェックする必要があります。それぞれの意味や関係性、効果について紹介します。
熱伝導率とは？
熱伝導とは、熱が高温から低温へ移動する現象です。この熱伝導を数値化したものを熱伝導率といい、物質を通してどれくらい熱が伝わりやすいかを確認できます。
熱伝導率を計算する際は、物質の厚さを1mとし、反対側に熱が伝わり1度＝1K（ケルビン）を変化させるために必要な熱量のW（ワット）数が熱伝導率です。
熱容量とは？
熱容量とは、素材がどれだけ熱を溜め込めるかを数値化したものです。素材の熱容量を把握しておくことで、どの種類を使用すればいいのかがわかってきます。
熱容量を計算する際は、物質の温度1K（ケルビン）上げるのにどれくらいの熱量が必要かで計算し、熱量の表示はジュール（J）です。どれくらいの断熱性が備わっているかは、熱伝導率と熱容量の両方により確認します。
また、熱容量は同じ物質でも、物質の重さに比例して熱容量は大きくなります。そのため、異なる物質の熱容量を比べるときは、重さを同じにして比較しなければ、熱容量の違いが正確にはわかりません。
断熱材の性能と熱伝導率
断熱材の性能の高さと熱伝導率の大きさは反比例します。熱伝導率は大きいほど熱が伝わりやすいという意味です。熱が伝わりやすいことは断熱性能が弱いことになるため、熱伝導率が高い物質は断熱性が低くなります。
断熱性能の高い住宅を求めるなら、熱伝導率の低い素材を選ぶようにしましょう。熱伝導率は高い順にA〜Fの6つのランクに分かれておりFが最も低く、最も高いAランクはA-1・A-2とさらに細かく分かれています。
熱容量と断熱効果
同じ物質でも量の多い方が熱容量は大きくなり、熱容量の大きな物質ほど断熱効果が高くなります。そのため、異なる物質で熱容量を比べる場合は、同じ量での熱容量をみなくてはなりません。これを比熱といいます。
比熱は物質1gを温めて、その温度を1K（ケルビン）上げるために必要な熱量を考えます。物質の量が多いと物質自身の熱を保つ力に優れており、冷めにくくなります。
そのため、熱容量が大きい方が暑くなりにくく、また冷めにくくなり、温度変化が生じても物質の温度変化が起こるまでに時間がかかります。急激に温度差が生じても、肌に感じる前に冷暖房器具などによって温度を快適に保てます。
繊維系
繊維系の断熱材は主に4種類です。繊維系の断熱材は大きく、無機質系断熱材と木質繊維系断熱材に分かれます。無機質系断熱材はガラスを繊維状にしたもので、鉱物を原料としたグラスウールやロックウールです。
一方で、木質繊維系断熱材は木質系の素材を利用したもので、セルロースファイバーやインシュレーションボードがあります。
【無機質系断熱材】グラスウール
繊維系断熱材の中で最も一般的な断熱材です。原材料のガラスは、家庭内や建築現場で出る資源ごみを再利用したものを、素材として使っている断熱材が多くあります。
グラスウールは繊維が絡み合った中に、多くの空気を含んで断熱性を高める仕組みです。グラスウールは繊維の細かさによって性能が上がります。細かい繊維であれば、より中に空気を持てるため、断熱効果を高めることが可能です。
グラスウールは燃えにくいところにも魅力があります。また、虫による被害も少ないため、住宅の断熱材として適した素材といえます。低価格なところも魅力で、ほかの断熱材よりも設置コストがかかりません。
そのため、住宅建築のコストを抑えたい場合によく選択される断熱材です。しかし、断熱性能を高めるには厚みを出す必要があるため、室内が狭くなってしまうこともあります。
環境面・機能面・コスト面においてメリットの多いグラスウールは、住宅用としてだけではなく、さまざまな施設でも使用されている素材です。
防音効果もあるため、ホールや音楽スタジオにも使用されています。ただし、グラスウールは水に弱いため、防水シートと合わせて使用するのが一般的です。
【無機質系断熱材】ロックウール
天然岩石や玄武石が原料の岩綿素材の断熱材です。人造鉱物繊維のため自由に成形できて扱いやすく、耐火性にも優れています。また、グラスウールと同じく防音性も備わっている断熱材です。
グラスウールよりも割高になりますが、撥水性に優れています。ただし、湿気には弱いため、使用場所によっては工夫が必要です。
【木質繊維系断熱材】セルロースファイバー
古紙や製紙などのリサイクル素材を使用した天然繊維の断熱材です。上記の無機質系とは異なり、繊維の中には空気層だけでなく自然の空気砲があります。そのため、無機質系の断熱材よりも、より断熱効果や防音効果が期待できるところが魅力です。
さらに、セルロースファイバーは湿度を適度に保つ特性を持ちます。湿度の高い地域では、グラスウールやロックウールよりも、セルロースファイバーの方がおすすめです。これらの特徴以外にも、ホウ酸が含まれているため害虫駆除効果も期待できます。
施工方法は充填工法です。細かいところや隙間にも施工できますが施工方法が特殊なため、施工は専門業者への依頼が必要になりコストも高額になります。
【木質繊維系断熱材】インシュレーションボード
木のチップと水を使用した断熱材です。加熱処理したものと接着剤などを混ぜ合わせて型を作り、乾燥して使用します。木のチップは廃材などを再利用するため、環境にも優しい断熱材です。
木質繊維系断熱材のため、ボードには多数の穴が空いています。音の振動を吸収しているため、防音効果にも優れているところが魅力です。同じ木質繊維系断熱材でも、セルロースファイバーとは異なり湿気に弱いため、湿度の高い地域での使用には注意しましょう。
また、シロアリに弱く、無機質系断熱材よりも耐火性に劣るところがデメリットです。さらに価格も高いため、メインの断熱材として使用するケースは少ないでしょう。
発泡プラスチック系
次に、発泡プラスチック系の断熱材を5種類紹介します。発泡プラスチック系の断熱材は、プラスチックを発泡させて、気泡の中に空気を閉じ込めたものです。高性能なものの中には、空気の代わりにガスを閉じ込めたタイプもあります。
発泡プラスチック系は熱伝導率が低いのが特徴です。また、繊維系の断熱材よりも湿気に強い魅力があります。
押出発泡ポリスチレン
別名「XPS」とも呼ばれており、発泡プラスチック系の中でもよく用いられる種類です。ポリスチレンを溶かして、難燃剤や発泡剤を混ぜて押出形成をして作られています。
押出発泡ポリスチレンは、一般家庭でもよく見る発泡スチロールと同じようなものです。発泡スチロールをイメージするとわかりやすいですが、押出発泡ポリスチレンは保温・保冷効果があるため、室温を保つ機能に優れています。冷暖房機器の使用量を下げられるため、光熱費を抑えることが可能です。
また、耐水性があり好きなサイズにカットできたり軽くて持ち運びしやすかったりなど取り扱いが楽なため、よく取り扱われています。繊維系と比べると価格は高くなりますが、工賃を抑えられるため、トータルコストを抑えることが可能です。
ビーズ法ポリスチレン
ビーズのような粒状のポリスチレンを型にはめて発泡させたものです。別名「EPS」とも呼ばれています。押出発泡ポリスチレンと同じく、耐水性があり軽く好きな形にカットできるところが魅力です。
また、発泡プラスチック系断熱材の中では安価なため、採用しされやすくなっています。しかし、こちらも熱に弱く防火性は劣ります。
ウレタンフォーム
ハイドロフルオロオレフィンなどの発泡剤を加えて製造したものです。軽さだけでなく、弾力性や柔らかさがあります。発泡プラスチック系の中でも断熱性が高いところが魅力です。
ウレタンフォームは気泡の中に空気ではなくガスを閉じ込めています。その分価格が高くなりますが、熱伝導を抑えられるため、光熱費を抑えることが可能です。
また、耐久性も優れているため、価格は高めですがトータルコストでは優位になります。ただし、燃えると有毒ガスが発生するリスクがあり、引火性もあるところがデメリットです。
高発泡ポリスチレン
ポリエチレン樹脂と発泡剤を混ぜて発泡させた断熱材です。見た目は発泡スチロールとよく似ていますが、柔らかい特徴から割れにくく、欠ける心配もありません。
ウレタンフォームのように、燃えたとしても有毒ガスを発生しないため、環境にも優しい素材です。しかし、燃えやすい点を抑えておきましょう。
フェノールフォーム
フェノール樹脂に発泡剤や硬化剤を混ぜて形成した断熱材です。ほかの発泡プラスチック系とは異なり、耐火性に優れています。また、炎に触れたとしても有毒ガスも発生しません。
熱伝導率は断熱材の中でも低いため、断熱性も非常に優れています。フェノールフォームは機能性に優れているため価格が高めです。断熱材を選ぶ場合は、機能性を重視するかコストを重視するかで素材を選びましょう。
天然素材系
最後に天然素材系の断熱材を2種類紹介します。天然素材系は無添加で自然素材です。環境に配慮された断熱材ですが、どちらも高価になります。
羊毛
ウールプレストとも呼ばれています。原料の70％以上が羊毛でできています。羊毛は布団やダウンなどの防寒着にも使用されており、保温効果が高いのが特徴です。
また、調湿効果もあり断熱性に優れています。羊毛には防虫処理がされており、効果は半永久的と言われています。ただし、使用されはじめてまだ日の浅い断熱材ですので、価格も高く、取り扱える施工業者が少ないところが難点です。
炭化コルク
ワインのコルクなどを作る際に出る廃材を加工した断熱材です。コルクの粒を型にはめて、蒸気加熱と圧力で成形します。コルク自身で固形化できるため接着剤などは必要なく、素材はコルク100％です。
炭化コルクは調湿性に優れています。炭化することでコルクの気泡部分が開くため、この気泡から空気中の水分を吸収したり出したりしながら湿度を保つことが可能です。湿度の高い梅雨時や加湿が欠かせない冬場でも快適に過ごせるでしょう。
また、防音性能があるところも魅力です。音を漏らすのを防ぐだけでなく音の振動を遮り、吸収してくれます。炭化コルクであれば、音が響きやすい高性能住宅の弱点を解消できるでしょう。
加えて、炭化したコルクは通気性もいいため劣化しにくく、長期で断熱効果を期待できます。しかし、コルクに使える樹木は種類が限られているため、貴重性があり高価です。
断熱材を選ぶ際のポイント
断熱材を選びで失敗しないために、以下4つのポイントを押さえておきましょう。それぞれのチェックポイントを詳しく紹介します。
断熱性能の高さ
断熱材の役割の基本である断熱性能の高さは、マストのチェックポイントです。断熱性能を確認する際は、熱伝導率に注目しましょう。
また、断熱材の素材や厚みによっても断熱性能の高さが変わってくるため、トータルで確認します。熱伝導率の低さで選ぶなら発泡プラスチック系断熱材です。その次に無機繊維系断熱をチェックしましょう。
断熱材の隙間ができやすいところは、
● 照明
● 天井と壁の継ぎ目
● 壁の継ぎ合わせ
● サッシ
● コンセントスイッチ
● 床と壁の継ぎ目
などで、これらを塞いで断熱材の性能を最大限活かしています。
群馬セキスイハイムは、工場生産技術を生かした断熱・気密施工を行うことで、断熱性能を高めているのが特徴です。断熱材は工場で適切な形で補充します。また、隙間の大半を工場でしっかりふさぐのが基本の工程です。
そして、断熱材を極力濡らさないようにするために、棟上げは極力1日で完成させます。現場での作業を最小限にし、工場で生産されたユニットを現場で据え付けし、雨仕舞まで完了させます。こだわりの詰まった建築工程が群馬セキスイハイムの魅力です。
湿気に対する強さ
次に確認するのは、湿気に対する強さです。湿気に弱い断熱材だと結露が発生しやすく、住宅の寿命を縮めてしまいます。また、湿気は断熱材の機能を弱めてしまうため、求める断熱効果を感じられなくなることも少なくありません。
湿気に対する強さを重視するなら、天然素材系がおすすめです。調湿効果も期待できるため、夏は湿度を抑えて冬は加湿してくれるなど、一年中快適に過ごせます。
燃えづらさ
安全に暮らすためにも、燃えづらさも欠かせません。万が一の火災でも燃えにくい、耐火性の優れた断熱材をチェックしましょう。
燃えにくさを重視するなら無機繊維系がおすすめです。ガラスを原料としているため、燃えにくい特性があります。
有毒ガスが発生するかどうか
安全で環境にも優しいかも押さえておきたいポイントです。万が一燃えたときに有毒ガスが発生しないかもチェックしましょう。
群馬セキスイハイムでは、外壁に高性能グラスウールとフェノールフォーム、基礎に押出発泡ポリスチレンを使用しています。断熱性能が高いことはもちろんですが、基礎は保温・保冷効果に優れて外壁は耐火性に優れており、万が一燃えたとしても有毒ガスを発生しません。
また、群馬セキスイハイムの住宅は、壁だけでなく開口からの熱の流入・流出を抑制した住宅づくりをしています。
アルミ樹脂複合サッシなら標準でもペアガラス仕様、オプションで樹脂サッシのトリプルガラス使用できるなど、より快適に過ごせる仕様になっているところも魅力です。
まとめ
断熱材とは、住宅で快適に暮らすために熱を遮断するものです。夏は熱せられた外気の侵入を防ぎ、冬は暖められた室内の空気を外へ逃がさないようにします。
断熱材は快適性以外にも、冷暖房のコストを抑えられたり家の寿命を延ばしたりできるところがメリットです。
また、断熱によって高気密化されているため、外からのPM2.5や花粉などの侵入を防げます。断熱材を選ぶ際は、断熱性能の高さ・湿気に対する強さ・燃えづらさ・有毒発生の有無を確認して選びましょう。
断熱材には、繊維系・発泡プラスチック系・天然素材系の3タイプあり、その中でもいくつもの種類に分かれています。それぞれ特徴が異なり、安全性や求める機能に合わせて選ぶことが必要です。
安全性と快適さの両方を兼ね備えた住宅づくりを求めるなら、群馬セキスイハイムにご相談ください。
断熱性能のレベルは国が定めた等級6を標準とし、性能にこだわった住宅を提供しています。住宅の性能について詳しく知りたい方は、ぜひお気軽にお問い合わせください。
