快適なくらしのために

高原のような爽やかな住宅

夏・高原の爽やかさの秘密をご存じですか?

寝苦しい夏の日を想像してみましょう。例えば、気温28°Cの場合で、雨の日は汗がだらだらで寝苦しいのに、晴れた日は、夜は涼しく感じられます。これは、湿度の違いによるものです。気温28°Cで湿度90%と、気温28°Cで湿度60%以下とでは、同じ28°Cの気温でも暑さの感じ方が全然異なります。これは潜熱と顕熱の関係で説明することができます。

新築・省エネ住宅の快適な暮らしのために高原のような爽やかな住宅

顕熱とは

たとえば、0°Cの水があるとします。これを100°Cまで温度を上げるための熱を顕熱と言います。直接、温度計で測ることが出来る熱。直接、感じることが出来る熱のことです。

潜熱とは

潜熱と顕熱

100°Cまで温度が上昇した水は、それ以上、温度は上昇しませんが今度は水蒸気となって蒸発していきます。この様に蒸発の為に必要な熱量のことを潜熱といいます。顕熱と潜熱の関係は、氷でも同じことがいえます。0°Cの氷が0°Cの水に変化するには、0°Cの氷に80Kcal/kgの熱量が必要です。この熱量が潜熱といわれるものです。潜熱とは、この様に氷から水へ、水から水蒸気へと物質の状態変化にのみ費やされる熱量のことをいいます。人体への影響では、乾燥感や蒸し暑さとして感じられる湿気の事です。

■潜熱は名前を変える?

蒸発熱と凝縮熱

潜熱といえば、何やら難しく感じられますが、物質の変化の状態に応じて様々に呼ばれます。蒸発熱又は気化熱(水から水蒸気)・凝縮熱(水蒸気から水)・溶解熱(氷から水)・凝固熱(水から氷)これらはみんな潜熱の別名です。
※( )内の説明は、H2Oの具体例で、他の物質についても同様に気体・ 液体・個体の状態変化に必要な熱量をそれぞれ同じ呼び方をします。

除湿するとなぜ涼しく感じるのか

除湿すると涼しくなる理由もまた、この顕熱と潜熱の関係で説明することができます。人間は、体温を調整するために熱を発散させますが、このとき相対湿度が低ければ温度は高くても汗として熱の発散(蒸発)が対流や輻射でスムーズに行われ、不快な感じがしません。これが除湿による効果なのです。一方、温度は同じであっても相対湿度が高い場合には、潜熱により熱の発散が鈍くなり、汗の発散(蒸発)がスムーズにいかないので不快な感じを受けるのです。

相対湿度が低い・高い

■減湿と快適冷房

空気中に含まれる水分を除去し、低湿度にすることを減湿または除湿と言います。夏期の冷房時には、高温多湿の空気が空気冷却器で急冷却される時に結露し、空気中の水分が水滴として分離され、空気冷却器からドレン管により室外に排除されます。つまり空気冷却器が減湿器の役目も果たしているのです。クーラーで除湿すると、涼しく感じるのは除湿によって水蒸気に含まれる潜熱が排除されるために温度は変わらなくても涼しく感じるのです。

■高性能住宅に適した全館冷房器具の種類と特徴

→エアコン(湿気発生なし)
エアコンと同じ原理・形式であるが、熱媒として冷水・冷風を使う点が異なる。通常は除湿側に働く。
→集中冷房 セントラルクーリング(湿気発生なし)
エアコンの暖房利用とは逆に室内の熱をくみあげて屋外へ出す。冷房として使用する場合には、同時に除湿も行われる。


高性能住宅の熱環境

夏涼しく、冬暖かい住宅の秘密をご存じですか?

冬の暖房方法としては、石油ストーブなどで直接的に熱を得る方法と、部屋全体を暖める輻射暖房があります。石油やガスなどの直火からの暖房は、水蒸気の発生や一酸化炭素の発生など様々な弊害が指摘されています。暖房方式は、室内全体をまんべんなく暖める、輻射熱による暖房が理想的です。そのためには、住宅の高断熱・高気密化が不可欠の要素になります。

■快適な住宅環境は熱のコントロールから

夏は涼しく、冬暖かい住環境を造るためには、住宅内の熱のコントロールが最も重要です。その熱には、顕熱・潜熱が重要な役割を果たしていることはご説明いたしましたが、更に熱には輻射熱・熱伝導・対流・気流など主に空気に含まれる熱のコントロールが快適な住環境を創り出す根拠になります。

■夏の輻射熱とは?

新築・省エネ住宅の快適な暮らしのために 高性能住宅の熱環境

輻射熱のもっとも代表的なものは、太陽熱やストーブの熱です。これらは空気に関係なく光のように熱線として放出されます。この輻射熱は絶対零度(-273°C)以上の温度を持つすべての物体から放出されています。熱は熱い所から、冷たい所に流れる性質があります。従って夏、太陽熱によって暖められた壁面に近づくと人体よりも温度が上昇しているので壁からの輻射熱で暑く感じます。これを防ぐ工夫で室内を涼しく保つことが出来ます。

■冬の輻射熱とは?

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冬は夏とは逆に、壁面の方が冷たくなり人体から壁面の方に熱が奪われて行くので寒く感じます。これを冷輻射と呼びます。冬の暖房のコツは、壁面や床を暖めることです。冷輻射の発生を防ぎ、温熱環境を守るためには、壁を冷やさないことが最も重要です。断熱材が必要なのもこのためです。最も理想的な冷暖房は、夏の冷房には、空気を冷やして軽い気流を造って冷房し、冬の暖房には壁面や床を暖めて輻射熱で暖房する事です。 ただし、気密の悪い住宅ではそういった事の実現は不可能です。

■エンタルピ(全熱)とは?

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顕熱・潜熱を解説したついでにエンタルピ(比エンタルピ)についても説明しておきます。エンタルピは全熱または全熱量のことで、顕熱と潜熱の熱量の合計のことです。エンタルピを計る基準は、乾き空気に対しては0°Cの空気、水蒸気に対しては0°Cの水とします。

■熱量単位とは?

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14.5°Cの純水1kgを、15.5°Cに1°C高めるために要する熱量を工業上の単位として、1キロカロリー(kcal)で表されます。

■熱伝導とは?

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個体の中を熱が温度差によって移動する事をいいます。室内の温度が、熱伝導によって外に奪われていく現象があります。物質の熱伝導は、室内の温度環境をコントロールする場合に重要な要素となります。

■対流とは?

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対流とは、流体の熱が流体の動きとともに移動することです。室内では空気が、お風呂を沸かすときには水が流体となり温度を上昇させていきます。

■気流とは?

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外気の移動する早さを風速というように、室内の空気の流動する早さを気流といいます。気流はドラフトともいわれ、断熱が不足している冬の窓辺などで、外気に冷やされた空気が下方にスーと流動する現象がありますが、これをコールドドラフト現象といいます。室内の気流は、0.5m/s以下に押さえるようにとされていますが実際には0.3m/sぐらいで肌に気流を感じます。夏には、気流がないと、汗の蒸気で体の表面に飽和状態の空気の層が出来てしまい 汗が蒸発しにくくて不快感を感じてしまいます。

■国際単位J(ジュール)とkcal(キロカロリー)とkW・h(キロワット・時)の関係

一般的にエネルギーの表示単位として、kcalkW・hがよく使われています。 そういった中で、次世代省エネルギー基準では国際単位であるジュール表示も採用されました。ジュールとは仕事=力×長さのことです。1kJ=0.239kcal、1J=(1/3.6)x10-6kW・hの単位になります。(参考ですが、1kcal=1/860kW・hとなります。)ジュールという用語は、物理学ではよく使われますが、一般的には殆ど使われておらず、キロカロリーやキロワットアワーという用語がケースにより使い分けられていました。国際単位(SI)表記統一化の流れでジュール表示が出てきました。これからはこのような単位が主流になる物と考えられます。



体感温度と快適環境

体感温度との関係

体感温度とは、まわりの温度が体温よりも低ければ、人体と空気の間に温度の差が生じるので、対流による熱の発散が行われます。空気温度が低いときには、まわりの壁や床の表面温度も低くなるので、輻射による熱の発散も行われ、実際温度よりも低温に感じます。まわりの空気の温度が体温に近くなると、人体との温度差が小さくなり対流や輻射による熱の発散が十分に行われなくなり、今度は汗などの発汗による潜熱の発散で体温調整を行います。湿度が高いと発汗による蒸発が十分に行われなくなり、不快な気持ちになります。その他冬に、周囲が寒くても焚き火をすると直接火の暖かさが感じられるのは、輻射熱が空気の冷たさに関係なく光のように移動してくるからです(太陽熱の暖かさ、あれは顕熱です)。この様に体感温度は、周囲の壁などの輻射や湿度環境によって大きく変わります。こういった潜熱と顕熱で感じられる体感温度は不快指数で表現することが出来ます。

不快指数の求め方

不快指数 =(乾球温度+湿球温度)× 0.72 + 40.6  新築・省エネ住宅の快適な暮らしのために体感温度と快適環境※不快指数には、気流の要素が含まれないのでアバウトな数値です。適合度は、70~90の間でそれ以上は使用できません。

不快指数

気流の理想的な分布

気流がなければ、発汗によって体の表面で飽和状態になっている水蒸気が層となって人体を取り囲みいくら相対湿度が低くても、不快感を感じてしまいます。室内には、適度な気流を作り、人体から発生する熱や水蒸気を適度に動かしてやる必要があります。気流分布で大切なことは、人が風力を感じない程度の気流が、建物全体及び部屋の中のすみずみまでいきわたる様にする事です。人が感じる速さの気流が直接人に当たると、寒さや不快感を感じる原因となります。空調機の空気吹き出し口、吸い込み口の位置や部屋の開口部の位置などもあり、理想的な気流分布を実現するのは大変難しい作業です。

室内の気流分布

良好な気流分布は、a・b・c・dです。

新築・省エネ住宅の快適な暮らしのために 体感温度と快適環境



高性能住宅の秘密

涼しさの秘密はトータルパフォーマンス

新築・省エネ住宅の快適なくらしのために 高性能住宅の秘密

夏涼しく過ごすために、クーラーなどの冷房機械を使って強制的に涼しくしたりしています。現代の都会の住宅の多くは、この様な機械に頼った冷房が主流となっています。省エネルギー対策で、もっとも問題となっているのがこの夏場のクーラーの使用によって、電力使用量がうなぎ登りに高くなるという事です。
夏場の電力使用量は冬の暖房時の電力使用量よりもはるかに大きくなっています。この様な機械的な冷房を極力少なくし、エネルギー消費を最小限に押さえるには、住宅が高断熱・高気密仕様でなければなりません。

新築・省エネ住宅の快適なくらしのために 高性能住宅の秘密

トータルパフォーマンスとは、断熱・気密・計画換気など、住環境を快適に維持していくための施工法が、それぞれ飛び抜けたり、足りないという事がないようにバランスをとるという事です。
断熱・気密がアンバランスだと快適な住環境が維持できなくなります。住環境は、あらかじめ計算して数字で示すことができます。そうした科学的な根拠のもとで開発されたのが「ハイブリッド・エコ・ハートQ」なのです。

次世代省エネルギー基準値を超える性能確保を目標にした工法です

今までの省エネルギー基準は、欧米の基準と比較すると緩い基準となっていました。特に気密化が明確に規定されておらず省エネ効果を断熱材の厚さでもとめるなど、施工方法によっては、気密意識のない高断熱化によって住宅欠陥が起きる事も指摘されてきています。また、わが国は地域によって気候・風土が極端に異なるため、断熱・気密はほどほどでよいといった意見も多くあり、この様な混乱を収拾し、誰もが住宅による省エネルギー促進には、高断熱・高気密が必要だと理解できる様、具体的な基準を定めたのが次世代省エネルギー基準です。

新築・省エネ住宅の快適なくらしのために 高性能住宅の秘密

広い家に住んでいても冬、快適な場所はコタツの中だけというのであれば、豊かな生活とか良質の住宅とは言えないし、そのような保温性の悪い住宅に大量のエネルギーを投入して快適性が得られたとしても見かけの豊かさで、エネルギーの浪費になります。

次世代省エネルギー基準は、高度な断熱・気密化により室内環境の質的な向上を目指しており、庶民の住環境と生活が欧米並に豊かになるためのコンセプトとして位置づけられています。「ハイブリッド・エコ・ハートQ」は、まさにそのような国の要請に応えた高性能住宅です。

以上の事から「ハイブリッド・エコ・ハートQ」の性能値は次世代省エネルギー基準を超えた設計値になっています。




住宅環境の地域区分とQ値

熱損失係数Q値

「次世代省エネルギー基準」(1999)の区分図

Q値とは、住宅の内と外の温度差が1度ある場合、建物内部から外部に逃げる熱量が1時間につき床面積1m2あたり幾らになるかを表した係数のことです。従って、この係数が大きければ大きいほど住宅から逃げる熱量は多くなり、少なければ少ないほど断熱性能が良いという事が言えます。住宅の各性能基準は、地域差を考慮して日本列島をI~VI地域に区分し、性能値が決められています。
更に、同一地域区分内においても気候が異なる地域については、市町村単位で地域区分が異なります。
熊本IV・宮崎V・鹿児島V地域においても地域によっては、IV~V地域に分類されている所もあります。


<熊本・宮崎・鹿児島周辺の地域区分>
地域の市町村区分
県別区分 IV地域 V地域
熊本県
(IV地域)
V地域以外の全地域 八代市、水俣市、本渡市、 牛深市、三角町、千丁町、 鏡町、田浦町、津名木町 芦北町、大矢野町、姫戸町、 龍ヶ岳町、御所浦町、倉岳町、 栖本町、新和町、天草町、河浦町
宮崎県
(V地域)
都城市、小林市、えびの市、山田町、 高崎町、高原町、須木町、西米良村、 南郷村、西郷村、北郷村、北方町、 諸塚村、椎葉村、高千穂町、日之影町、五ヶ瀬町 IV地域以外の全地域
鹿児島県
(V地域)
大口市、宮之城町、鶴田町、薩摩町、菱刈町、横川町、栗野町、吉松町、牧園町、霧島町、大隅町、財部町、末吉町 IV地域以外の全地域

次世代省エネ基準の熱損失係数は以下の通りです。


<次世代省エネ基準の熱損失係数>

地域 I II III IV V VI
W/m2°C(J/s) 1.6 1.9 2.4 2.7 2.7 3.7
kcal/m2h°C 1.38 1.63 2.06 2.32 2.32 3.18


■次世代省エネルギー基準からKcal表示は大部分がW表示に切り替わります

1Wとは、1J/sの事です。(1ワット=1ジュール/秒)
仕事・熱量の単位で電気エネルギーの単位として毎秒1W消費される電気エネルギー(電力量)を表す単位でもあります。
Jは、ジュールという単位で、1J=1N・m(力の大きさ、1Nの力がその力の方向に物体を1m動かすときにする仕事)のことです。

ワット(ジュール)とカロリーの関係は、一般には15°Cにおける水の比熱を4.1855J/g・Kとする熱量の単位として採用されています。ここまで詳しく覚えておく必要はなく、感覚的に電気量としてのW(ワット)の感覚で充分ではないかと思います。


■Q値=熱損失係数の計算方法

Q = (QR + QW + QF + QV) / S × t

新築・省エネ住宅の快適な暮らしのために 住宅環境の地域区分とQ値




住宅性能と数値表示

相当隙間面積=C値

新築・省エネ住宅の快適なくらしのために 住宅性能と数値表示

相当隙間面積とは、建物外周面の隙間の総面積に住宅の内外の圧力差で生じる空気抵抗(係数)を乗じたものを総相当隙間面積といいます。これを建物の相当延べ床面積で割ったものが単位相当隙間面積で単位は、cm2/m2で表します。
従って単位相当隙間面積5cm2の場合には、床面積1m2の中に5cm2の穴に相当する隙間があるという事です。C値=5cm2/m2で表します。
次世代省エネルギー基準では、相当隙間面積=C値が明確に定められます。


地域区分 I II III IV V VI
単位相当隙間面積 C=2.0cm2/m2 C=5.0cm2/m2

新築・省エネ住宅の快適なくらしのために 住宅性能と数値表示

「ハイブリッド・エコ・ハートQ」の単位相当隙間面積は、2cm2/m2以下が最低基準で 推奨水準が1.8cm2以下となっています。
(過去の実績として、多くの現場で0.5cm2/m2~1cm2/m2程度の数値が測定されております。)
従って気密性能は、北海道水準をはるかに越えています。
※「ハイブリッド・エコ・ハートQ」で建築された住宅の性能データについては、各工務店の担当者におたずね下さい

気密性能は、気密測定器によって測定されます。従って測定器を持っていない住宅メーカーでは、明確な数字で性能を証明することができません。
実際、高気密住宅と宣伝していても、工法が高断熱仕様であっても、気密がまったく取れていない場合も多いのです。九州住環境研究会の「ハイブリッド・エコ・ハートQ」仕様の住宅は、すべて気密測定をしコンピュータによる打ち出しにより、気密性能測定結果報告書を作成して住宅気密性能証明書をお出ししています。


必要換気量

住宅が高性能になるにつれて重要になってくるのが換気の問題です。従来の住宅は、換気という考え方がなかったわけではないですが、便所・脱衣所などに個々の換気扇で換気を行っている程度です。しかも換気扇による換気は、気密性が全く無視されており、汚染空気やトイレなどの臭気を瞬時に排出するためだけの局所換気が主でした。住宅の気密性能を無視していますから、換気扇が隙間になってしまい、冬は隙間風で寒く、夏は漏気でクーラーが効かないなどの大きな原因にもなっていたのです。
高性能住宅の場合、C値=2cm2/m2の住宅では、ほとんど漏気がない住宅ですから、自然換気もごく微量となり、機械による計画換気が重要な要素になります。
計画換気があいまいな高断熱・高気密住宅は欠陥住宅といっても過言ではありません。計画換気は、室内に発生した水蒸気や汚染された空気を速やかに排出し、新鮮な空気を室内に導入するために必要不可欠なものです。
近年、問題となっているシックハウス(新築病)の原因となるホルムアルデヒドやVOC(揮発性有機化合物)、また、小児喘息やアトピーなど家庭病の原因となる室内空気の汚染物質を速やかに排除し、健康的な環境を創り出すのも計画換気のなせる技です。


<一般的住宅において室内汚染の原因となる汚染発生源と汚染物質>

発生源 発生する汚染質
屋外 工場などの固定発生源 硫黄酸化物、オゾン、浮遊粉塵、一酸化炭素、炭化水素類、二酸化炭素、窒素酸化物、臭気
自動車 一酸化炭素、鉛、窒素酸化物
土壌 ラドン、浮遊微生物(細菌、真菌)
室内 建材 コンクリート、石 ラドン
パーティクルボード、ポリウッド ホルムアルデヒド
断熱材 ホルムアルデヒド、ガラス繊維
耐火被覆材 アスベスト繊維
ペンキ 有機溶剤(ベンゼン、トルエンなど)、鉛
内装材、接着剤 カビ、ダニ、ホルムアルデヒド、有機溶剤
器具、設備など 暖房器具、厨房器具等の燃焼器具 二酸化炭素、一酸化炭素、窒素酸化物、ホルムアルデヒド、浮遊粉塵(煙粒子、燃焼核)、炭化水素類、水蒸気
事務機器 アンモニア、オゾン、溶剤類
地下水利用の給水設備 ラドン
在室者 新陳代謝等 二酸化炭素、水蒸気、体臭、アンモニア
生態活動 微生物(フケ、細菌)
人の生活行為、家庭用品 喫煙 一酸化炭素、タバコ煙(タール、ニコチン、その他)、窒素酸化物、アンモニア、ホルムアルデヒド、炭化水素類、各種発癌性物質、臭気
スプレー 噴射剤(フッ化炭化水素)、プロパン、亜硫酸、塩化メチレン
掃除用洗剤(家具用、床用など) アンモニア、塩素、有機物
塗装 重金属、ベンゼン、トルエン
消臭剤、殺菌剤 石炭酸、クレゾール
殺虫剤 クロロダイン、五塩化フェノール

(出典:省エネルギー機構「健康住宅セミナー」資料より抜粋)



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