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夏に涼しい家をつくる必須条件(通気層の効果)

2011/07/11 Mon

通気層工法を採用する目的の一つに、夏涼しい室内環境を作ることがあげられます。

冬季の通気層の目的は壁内結露の防止があげられますが、この結露防止のための換気量と比べると夏涼しくするためには100倍以上の換気量が必要だといわれます。
夏になると屋根が太陽に熱せられて、高温になって小屋裏の温度を上昇させます。小屋裏の換気不足で高温の熱を排熱できなかったり、天井あるいは屋根面の断熱不足が生じたときには小屋裏空間は灼熱になっています。

関東地方あたりでの夏の屋根の最高気温は80℃前後になっているそうです。
この熱が天井の表面温度を上げることになり、体感温度がとても高くさせるのです。

498zgmwntazndaoj0oqrjepiuw.jpg※写真は冬に撮影された熱画像ですが気密性が低いために室内で暖められた熱が小屋裏に溜まっています。夏の場合も同じく80℃前後の温度が写真のようになると想像されます。)

※屋根の温度は80℃前後になっているなんて信じられないような高い温度ですが次世代省エネ基準の気密評定申請での結露の有無判定:Ⅰ地域、Ⅱ地域での夏の屋根(通気層部分)の温度は60℃で計算することになっています。内外温度差でいうと夏の方が冬より少ないと思われますが小屋裏の80℃を基準とすれば温度差は50℃前後もあることになります。
これでは過酷な室内環境です。
例えば小屋裏でストーブをガンガン炊いた状態に似ています。

498zgmwnde1mdhz9g.jpg昔の茅葺屋根の家などはとても涼しく感じられるのは茅葺断熱の効果が十分効いていて表面温度を低くさせているからでした。

最近の住宅は通気層を家全体(屋根、壁)に張り巡らすことで通気層の中の温度を外気に近い条件にすることで暑い輻射熱の影響を少なくすることが可能になっています。

室内を涼しくさせるための通気層は外壁の通気層と屋根の通気層を連続させて棟の部分から熱風を排出させることがとても大事です。

通気層の大きさは大きいほど効果があるのですが防暑が目的であれば45mm以上がベストのようです。
(ちなみに我が家も45mmの通気層にしていますが夏に屋根に上がって棟換気に手を当ててみると、熱風がドライヤーで噴き出したような強さを感じ通気の効果を実感できます。)

このようにエアコンの力の涼しさには及ばないものの通気層の利用で大量の換気を図ることで室内に熱が伝わりにくくすることができ、室内をかなり涼しい環境にすることができます。


冬に室内で暖められた熱が通気層内に排出されて、通気層内の空気を暖めめて、さらに、ドラフト効果によって空気が屋外に排出されるという理論が一昔前までありました。
また、通気層換気の役割のついての考え方は土台から入った外気が軒天、妻換気などの排気口から排出されるのだとも考えられていました。

500zgmwnde3mdeoj0oqrjepilc.jpgしかし、実は通気層内の空気は風による風圧で風上側の通気層の土台水切りから入り上に上がり、風下側では上から下へ流れることが実験の結果解明されました。
その通気層内の換気流速は外部風速のおよそ1/2くらいになるのだそうです。外部風速が3mある時には通気層内の流速は1.5mくらいだということになります。
夏の熱い日であっても風が強ければ強いほど冷却効果が働くということになり通気層がある壁構造には、夏には自然の冷房効果をある程度期待できることがわかりりました。


dc071109.jpg

通気層のない壁構造は、夏の強烈な日差しによって外壁材が暖められて室内の環境を悪化させています。暖められた高温になった外壁材、熱伝導によって室内の表面表面温度を上昇させます。そのため、エアコンを使って室内を26℃に冷やして室内温度を26度になっても壁の表面温度が下がらないため室温より高い不快な体感温度になってしまいます。

(※写真は通気層水切りを使っているが通気ができない悪い施工例)
通気層がある壁構造の場合は外壁材が熱せられても通気層を通じて熱気を外部に放出するので室内の壁の表面温度は室温とほぼ同等になり体感温度は室内に限りなく近づけることが可能となります。

つまり、通気層がある構造の建物は少ないエネルギーで室内を自然に冷房することができるパッシブ的住宅ということになります。勿論、屋根、天井、壁の断熱材の断熱性能と気密性能によっても冷房に使われるエネルギーコストは大きく変わることは周知のとおりです。


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