マエダ工業株式会社は兵庫県宍粟市にある屋根・板金工事業を営む会社です。
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金属サンドイッチパネル ■製品紹介


外断熱と内断熱

外断熱と内断熱


・外断熱工法(外張断熱工法)

断熱工法は、グラスウールなどの断熱材を柱と柱の間に充填する工法です。
外断熱工法は柱などの外側に板状の断熱材を張り、建物を包んでしまう工法で、 湿気の多い日本の気候風土に最も適した断熱工法です。





・内断熱工法(充填断熱工法)

柱などにより断熱材は遮断され、外壁材と柱などは密着する為、外気温の熱伝導の効果は低下します。
また結露の発生の可能性も高くなります。



結露と耐久性

飽和水蒸気量

・湿度

湿度(しつど)は、大気に含まれる水蒸気の量や割合を示し。通常は相対 湿度が使われます。
空気が含むことができる水蒸気量(水蒸気圧)は、限りがあります。
その限界まで水蒸気 を含んだ状態が飽和状態です。
相対湿度とは、ある温度で大気中に含まれる水蒸気の量を、その温度の飽和水蒸気量で割ったものです。(単位:%)

右上の図のA点で考えて見ましょう。水蒸気量は10、気温は25℃です。
この場合の湿度は10÷22.8=約44%です。


・露点

空気の温度(気温)が高いほど飽和水蒸気量は多い。
そこで、水蒸気を含む空気を冷やしていくと、気温が高いうちはすべて水蒸気のままでいられるが、 さらに気温が下がりその空気が含んでいる水蒸気が飽和に達すると、水蒸 気は凝結をはじめて、ものの表面に水滴としてつくようになる。
この水滴ができ始 める気温、つまりその水蒸気量を飽和水蒸気量とする気温を露点といいます。
右上の図のA点で考えて見ましょう。水蒸気量は10、気温は25℃です。
飽和水蒸気量が10の気温は、11℃位と考えられます。
10℃の飽和水蒸気量が 9.3ですから、したがって、露点は11℃と推測できます。


・結露

結露は、露点以下に気温が下がった場合、空気中水滴となって現れ、ものの表面に水滴が付く現象です。
自然な気温の変化は、緩やかですので、通常において は空気の流れでほとんど飛散してしまいます。
しかし、私達は自然と違う空間があります。それは住空間です。建築物です。
そこには、冷房や暖房といった急激な気温や温度変化をさせる空間があります。
もし室内が、右上の図のAの状況のとき、表面温度が9℃以下のガラスコップを冷蔵庫 から出すと、すぐに曇ってしまいます。

・結露には、目に見えている結露(表面結露)と建物の内部で起こる結露(内部結露)の二つがあります。

冷房費と暖房費

外気温と室温

・外気温と室温

左記の図は夏場の例です。外気温30℃に対し室温は40℃。 ごく普通の状態ですね。
冬場の場合はどうでしょう。
外気温5℃、室温5℃以下。 こんなことはありませんよね。室温は5℃以上あるはずです。 冬、家に帰って 外より寒いと感じることはまずないはずです。
不思議と思いませんか。
何故、外気温が30℃なのに室温は高いのか。答えは、もう少し読み進んでいくと理解できると思います。



・熱あれこれ

※熱源。
私たちの周りの熱の発生源には、おおむね、3つに大別することが出来ます。
太陽熱、 燃焼熱、分子・原子の運動エネルギー熱。太陽熱や燃焼熱は私達は目にすることが出来ますが、 分子・原子の運動エネルギー熱とは何でしょうか。
気体・液体・固体は暖められると、そのものの 分子・原子の運動が活発化し、お互い運動・衝突などを繰り返し、 熱を発します。これが、 分子・原子の運動エネルギー熱です。当然、個々によって発する熱量は違います。

※熱の伝わり方。
これにも大別すると3つあります。
伝導、対流、放射です。

◎伝導
スプーンの先を熱すると柄の方まで熱くなります。これはスプーンの先の熱だけが柄の方 へ移動したために起きた現象です。
このように、物質の中で熱が移動する現象を『伝導』といいます。
この現象は同じ物質の中でも、また接触した異なる物質の間でも起きます。

◎対流
鍋で湯を沸かすとき、熱を加えるのは鍋の底の部分だけですが、湯は全体がほぼ同じ温 度で上昇していきます。 これは、暖められた湯が熱をもつと膨張して軽くなり上方へ移動し、代わりに冷たい水が下方へ動くためです。 このように、水や空気などの流体はも の自体が熱をもって移動します。
これを『対流』といいます。

◎放射
熱い物体と冷たい物体の間に遮る物体がない場合、熱は物体と物体の間の空間を、電磁波(熱線)によって伝わります。
これを『放射』といいます。
放射は、空気中でも真空中 でも伝わりますが間に障害物があれば、そこで遮られてしまいます。



・冷房と暖房

熱は必ず高温の物体から低温の物体へと移動します。低温の物体から高温の物体へと自発的に熱が移動することはありえません。
外気温が30℃なのに何故、室温が高くなるのか? 太陽から熱が放射され、屋根・壁が熱を伝導しながら、自信が運動エネルギーで高温化し、屋根・壁に接した室内の空気は対流して室温を上げるのです。
冬場は逆に、外気温が低くなり、室内から逆に熱が外部に移動していくのです。したがって、室温が外気温より下がることは通常ないのです。



・冷房と暖房効果

冷・暖房効果が高いのは「図A」です。外壁と内壁が完全に断熱材によって遮断されています。
] 「図B」の場合、断熱材が施工されていますが、外壁と内壁が柱によって結合され、また、柱周りに空気層があります。したがって、熱の伝導と対流が起こりやすい構造です。
「図C」の場合、 外壁と内壁が断熱材によって完全に遮断されていますが、一部、外壁と内壁を遮蔽 していない箇所があり、空気層により熱の対流が発生する可能性があります。
相対的に、 上記の構造の違いにより現象は起こりますが、外壁材・内壁材・断熱材等の違いによっても、冷・暖房効果の違いはあります。

断熱材あれこれ

・熱伝導と熱伝導率

熱伝導とは、物質の移動を伴わずに高温側から低温側へ熱が伝わる(移動する)ことです。
また熱伝導率とは、物質によって異なってくる熱の伝わる速さです。 熱伝導率[W/mk]]は 厚さ1mの板の両端に1℃の温度差がある時、その板の1㎡を通して、1秒間に流れる熱量をいいます。

・物質の熱伝導率[W/mk]

物質 温度℃ 熱伝導率
 水  10  0.582
 氷  0  2.2
 アルミニウム  0  236
 鉄  0  83.5
 銅  0  403
 銀  0  428
 乾燥空気  0  0.0241
 乾燥木材  18~25  15~0.25
 ガラス  常温  0.55~0.75

・物質の熱伝導率[W/mk]

種類 特徴 熱伝導率
 グラスウール  最安価、耐熱性、耐久性、吸音性  0.040
 ロックウール  安価、耐熱性、耐久性、高い吸音性  0.036
 ウレタンフォーム  高い防水性  0.021
 フェノールフォーム  高い断熱性  0.030
 ポリスチレンフォーム  樹脂系では安価、軽量、耐水性  0.033
 セルロース断熱材  低環境負荷  0.038

・断熱材の注意ポイント

現在の断熱性能は、外壁の材料や内部の仕上げ材に関わりなく、断熱材の厚みによって断熱性能が左右されます。
厳密には、内外装の材料も計算上加味しますが、その影響はあまりありません。
断熱材の厚みが、そのまま断熱性能に比例すると考えておきましょう。
屋根、外壁、床の全てを断熱材で包まなければ、効果はありません。 したがって、設計段階のみならず、施工の良し悪しでも断熱効果は大いに影響があります。
価格的問題はありますが、断熱効果による冷・暖房費の削減や、結露による今後発生する費用面を考えると、最初にの確実な断熱性を確保するのが最善といえます。