~熱(熱の伝わり方・水蒸気の性質・気密の取り方)~

熱の伝わり方

冬暖かく、夏爽やかな空間を実現するために、学ばなければならない必要な要素は、大きく3つあります。熱の伝わり方、水蒸気の性質、気密の取り方の3つです。今月はこの熱のことについて少しだけ書きます。

熱の伝わり方は伝導、対流、輻射の3つです。住宅を例に簡単に説明しておきます。

黒い屋根が夏の太陽で熱せられ、70℃まで温度が上がります。その熱が屋根の下地の合板に、接触している部分から伝わります。屋根下地合板が60℃になりました。今度は屋根下地合板は接している垂木という材木に、その熱を伝えます。垂木は50℃になります。これらの熱移動は伝導です。今度はその熱は小屋裏空間があるため、直接接していない2階の天井地(石膏ボード)に伝わります。天井地の温度は40℃です。天井地の温度が40℃であれば、2階にいる人間は体温36℃ですから、その40℃の熱をもらいます。暑いです。垂木から天井地、天井地から人間に熱が移動するのは輻射です。2階にいる人は暑くてたまりません。扇風機を回します。少しだけ涼しくなります。これは扇風機の空気が、体の表面の熱を吹き飛ばしているからです。(汗を乾かすときの気化熱もあります)これは対流です。

簡単に書きましたが、実際には家は伝導、対流、輻射が個体、空気を介して、非常に複雑な熱移動を行います。ここでは、伝導、対流、輻射という言葉だけ覚えておいてください。

インターネットで「熱の伝わり方」と検索していただければ、解りやすい事例がたくさん出ています。伝導→湯呑が熱くて持てない。対流→エアコンで冷暖房する。輻射→たき火、太陽の熱等々です。

ここで皆さんに、絶対覚えておいてほしいことの最も大事なひとつは ”熱は高いところから低いところに移動する”という宇宙の大原則です。冬、窓のそばにいると寒く感じます。窓ガラスの温度が15℃であっても、人間が36℃の熱をもっている以上、36℃の熱は15℃のほうに移動するのです。(輻射熱移動)冬、いくら暖房して部屋の温度を22℃まで高めても、窓がある限り、確実に熱は奪い去られて温度は下がり、人は寒く感じます。窓をすべてなくせば、熱は中々逃げません。暖かく暮らせます。夏も同じことが言えます。窓から強烈な熱が入ってきます。いかに室温を26℃に下げようと、必ず温度は上がります。しかし、窓をすべてなくせば、熱は入ってきません。とても涼しく快適です。

でも、家の中は真っ暗です。こんな家は見たことがありませんし、もし本当に造ってしまったら、恐ろしく息の詰まる、まるで牢獄と同じようなものになるでしょう。

ここで皆さんに、覚えておいてほしいことの2番目は、”窓の大きさと、快適な温熱環境は反比例する”という事実です。つまり簡単に言いますと、明るい解放感のある家ほど、暑くて寒いということです。それでも、暗いよりは明るいほうが良いと、多くの方は言いますし、私もそう思います。そこで次回は、明るくてしかも、快適な温熱環境を作るためには、どうしたらよいかを書いてみたいと思います。

気象庁の気象データ

前回、熱の伝わり方に伝導、対流、輻射の3種類がある、「熱は高いところから、低いところへ移動する」、「窓の大きさと快適な温熱環境は反比例する」の3つを学びました。今回のテーマは、明るくしかも快適な温熱環境をどうやって造るかです。そこで、その前に一つ確認しておきたいことがあります。気象庁のホームページに全国の気象データが掲載されています。神戸の2011年の月ごとの気温(平均・最高・最低)平均湿度をみますと以下の通りです。

1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月
最高10.318.119.321.425.434.035.835.234.326.725.417.9
最低-3.20.20.35.013.116.822.123.116.011.16.40.8
平均4.27.58.013.719.523.627.428.825.419.915.78.2
平均湿度596462637080777373666358

注目すべき事実があります。最低気温が15℃以下の月(1月~5月、10月~12月)は8か月あります。最高気温が30℃以上の月(6月~9月)が4か月あります。皆さんは15℃以下で寒くないですか?30℃以上は暑くないですか?私は寒くて暑いです。つまり1年12ヶ月は寒くて暑い月ばかりだということなのです。もちろん、春らしい、秋らしい、すがすがしい空気に満たされた日々もあることは承知していますし、私もそういう日々が大好きです。しかし、現実にはそのような幸せな日々というのは、1年でもほんの僅かしかないということです。最低でも1年の90%は、とても過酷な気象条件のなかで暮らしていかなければならないという現実をこのデータが示しています。したがって、「自然と共に暮らそう」とか「自然と共生しよう」とか「外の清々しい空気を我が家に」などのキャッチフレーズは、現実を無視した虚言であると私は思います。どうして、0℃や5℃や35℃の外気と共に暮らせるのでしょうか。はっきり言って人命軽視もはなはだしい。だから、毎年2万人近くの人が、家で命を落とすのです。私の考えでは、家は外とは確実に遮断すべきもの、なぜなら家は、家族の幸せの器でなければならないからです。

前段が長くなりました。明るく、しかも快適な家を造る方法は以下の通りです。

住み心地を良くするために

  • 窓を含めた断熱性能を上げる
  • 夏の西日があまり入らない窓にする
  • 南面だからといって極端に大きな窓をとらない
  • 窓を含めた気密性能を上げる
  • できれば外断熱工法で大きな小屋裏を造る
  • 屋根材や外壁材は出来るだけ遮熱効果の高いものを選ぶ
  • サッシガラスに日射熱取得率の低いものを使う。

以上の7つを実践していただければ、あとはご希望の窓を入れて頂いても、満足していただける明るく、住み心地の良いお家が出来ます。要するに、家は高断熱・高気密にしましょうということです。それと、夏対策として屋根と外壁材は出来るだけ白いものを選んだほうが、必ず住み心地は良くなります。たとえば、屋根に黒や濃茶の瓦を載せますと、真夏の表面温度は70℃を超える時があります。反対にシルバー色のガルバリウム鋼板という金属屋根にしますと、最大で42℃くらいまでしか温度は上がりません。これは濃い色が熱をためこむ性質があるのと、白やシルバーは熱を反射する遮熱効果と、金属という熱伝導率の高い(熱しやすく冷めやすい性質)素材が、空気温度(気温)に熱を奪われていることによるものです。
次回は水蒸気の性質と結露のことを書きます。

2012年7月
文責 脇長敬治