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築30年の断熱リフォーム計画

2011/07/21 Thu


この記事は2008年10月に5回に分けて投稿したものを引っ越しに伴って、修正、訂正、編集して読みやすいように一つにまとめております。

今日はA県Y市のS設計事務所さんからのご依頼で断熱リフォームの断熱設計のための現地調査に行ってきました。

断熱リフォームといっても窓を断熱サッシに取り換えるとか床暖房をするといった対処療法的なリフォームではなく、断熱・気密層を全面リフォームをすることで高性能住宅を造ろうという提案です。

勿論、部分的に断熱リフォームするよりはコストはUPしますが、できるだけローコストに抑えての高い断熱・気密性能を確保した質の高い熱環境を提案するようにします。
(ローコストでありながらハイレベルな高性能住宅です。)

調査住宅は築30年経った一部二階建ての外壁モルタル、延べ床面積196.67m2の在来木造住宅です。
現況の断熱材は10k/m3の100mmのグラスウールが壁に充填、天井も同じグラスウール100mmが敷設されていて、床はポリスチレンフォーム25mmが根太間に挟み込まれています。
勿論、気密は一切考えられていない低気密住宅です。

569zgmwota0mtn_ew.jpg暖房は台所、居間などの一部に床暖房でトイレとか廊下の一部にパネルヒーターが設置されています。

これは30年前の設備ではなく数年前に改修工事で設置されたもののようです。
窓も一部・・居室、台所、洗面脱衣室、浴室は二重サッシにしてあるものの廊下とか納戸と玄関、勝手口などの普段住人がいない場所は既存のアルミサッシのままです。




569zgmwota0mjb9eg.jpgこの箇所は当然の如くガラス面に結露が発生して、その結露水が窓枠に流れて汚れています。この頃の住宅ではよく見られる光景です。

典型的な「人がいる部分だけを断熱して暖房する個別暖房」の考え方のでリフォームです。

それでも、、リフォーム直後は従来の室内の温熱環境は部分的であっても暖かさを感じますが、居室から一歩出ると寒い環境の廊下などは依然と変わらない環境なのです。
むしろ、リフォームして暖房を焚くことで従来より各部屋の温度差が大きくなりすぎて「リフォームしたけれど何故か?前より寒い感じがする!」といった現象に悩まされることになります。



そんな寒さから解放されるためには家丸ごとを断熱・気密の大手術をする必要があります。。

そこで・・・その大手術するためのは各部位(天井、壁、床間取り、既存の設備機器の種類と能力、開口部、外回りも)の現状を調査が必要です。

調査することで最善のローコストでできる断熱リフォームの施工方法を考えることができます。

家を丸ごと断熱リフォームの場合の施工方法
屋根は外断熱にして外壁は内断熱にする方法
屋根、外壁を外断熱にする方法
天井断熱にして外壁を内断熱にする方法
天井断熱にして外壁を外断熱にする方法
さらに床は
布基礎はそのままにして床断熱にする方法
布基礎を基礎断熱に改修して床を断熱しない方法
(基礎断熱も内断熱と外断熱がある。)
ベタ基礎はそのままにして床断熱にする方法
ベタ基礎を基礎断熱に改修して床を断熱しない方法

大まかにわけると屋根、外壁は4工法と床は4工法があり、これらの各工法は施主様のリフォーム内容のご希望によって複合され断熱リフォームの施工方法決定されます。

例えば、室内のリフォームは一切ない場合は②の屋根、外壁を外断熱で施工する方法を選択することで居住者は生活しながら断熱リフォームすることができるのがメリットになります。
(但し、欠点は外部工事なので時期によっては雨、雪、台風などに左右されので工程を組む時には注意が必要です。)

一方、屋根、外壁は既存のままだったりリフォームしても塗装程度+室内のリフォームが大規模の場合は室内の天井、壁、床を解体する場合では③の天井、壁を内断熱にする。+⑤に床断熱する施工法を採用します。

またダクト式セントラル換気扇を設置する場合は一部天井を解体して換気扇を取り付ける必要があるため換気システムによって天井解体、新設する箇所が増えてコストが上がってにしまうので注意が必要です。

換気システムには熱交換タイプの第一種換気装置と自然給気排気型タイプの第三種換気装置がありますが、どの換気システムを設置するかによってリフォーム工事のコストが上がってしまいます。
(コスト的には第三種の換気システムの方が低コスト!)

さて、対象の物件がどの施工方法が低コストで性能(断熱、気密)を上げることができるか現地での居住者の聞き取りを行いさらに既存の住宅の断熱状態を目視調査をします。

571zgmwota0njd7fa.jpg左の写真は玄関風除室の軒天ですが結露によるシミが滲み出ています。








571zgmwota0nttfg.jpg    571zgmwota0ntx_fw.jpg
上の写真は床下ですがポリスチレンフォーム25mmの板状断熱材が根太間に挟み込まれています。
断熱材が脱落しないように断熱材抑えがないためにあちこと写真のような状態が見られます。

これでは誰が見ても断熱材の効果は低いことが明白です。
(この床断熱の施工状態はこの調査物件特有のものではなく、低気密住宅の場合にはよく見られる光景なのです。
571zgmwota0ndgcga.jpg左の写真は床下から見た壁の断熱材(GWの10kg/m3×100mm)


グラスウールが床下の土台(根太部分)に気流止めがないために床下(土)の湿気が床下の断熱材に侵入し内部結露でカビに侵されている状態を見ることができます。

さて、
断熱をする方法は内断熱か?それとも外断熱か?
あるいは複合工法か?

どちらにするかはS先生の室内のリフォーム内容によって決まりそうです。





築30年の断熱リフォーム(熱計算1)
室内の間取り等の改修図面が決定されるまでは
断熱材が外断熱の発砲系プラスチック板にするか?
内断熱の繊維系断熱材にするか?
が未決定であっても熱計算(Q値)の算出作業を早目に行います。

573zgmwota0mjl5dg.jpgリフォームの目的は冬は寒く暖房費がかかりすぎる。夏はエアコンが効かないことを改善することが目的ですから改修(平面)図面ができるまでは旧図面に基づいてQ値(熱損失計算)とμ値(日射取得係数)と暖冷房負荷計算を行い暖冷房負荷計算をし月及び年間にかかるおおよその暖冷房費のランニングコストのシュミレーションをします。

これを事前にしておくことは全体のリフォーム予算のバランスを検討する上でとても大事な作業となります。

特に今回は断熱リフォームですから予算が厳しくなり、全体的にコストを下げなければならない時には単純に断熱材の種類とか厚さを変更して金額を下げるのではなく、暖冷房のランニングコストの説明を行うことで費用に見合った効果があるかを納得していただいた上で進むことができます。

例えば計算をしてQ値1.6wだとすると・・・「お薦めのQ値は1.6wの住宅で暖房費は月に●●円冷房費は●●かかりますが断熱工事費は○○円です。Q値を1.9w程度にすると暖冷房費は月に○○円かかりますが断熱工事費は○○円で1.6wより断熱工事費は○○円下がります。」といったことでQ値=暖冷房費のランニングコストから断熱リフームにかかる全体の費用のバランスを考えながら打ち合わせができます。

上記のようにQ値の大小の違いで暖冷房費のランニングコストが変化することと施工費の関係を表にすると・・・「何年で元が取れます!」といったような費用対効果の説明がができるようになります。

しかし、この暖冷房のシミュレーションを担保できるのは高い断熱・気密の技術と経験で施工力がある施工業者になります。
勿論、それに関わる設計士、職人さんたちも同様です。

自信のあるリフォーム会社(施工業者)ではQ値の提示と暖冷房のランニングコストのシミュレーションも提示しますので断熱リフォームを依頼する場合の大きな目安となります。
(ただ暖かくなりますよ!といった営業トークを信用しないで実際はどうなのか見る眼を養いたいものです。)

ところでA県のリフォーム調査物件はどのくらいのQ値になるのでしょうか?
心配は90%の窓は引き違い(二枚引き違い、四枚引き違い)なので気密性能が1.0cm2/m2以下にできるかは疑問です。

そうであっても、許される断熱工事にかけることができる予算内で高性能なQ値の小さい住宅を目指します。
(できれば最低でも次世代省エネ基準程度にしたいものですが・・・?)

※参考
次世代省エネ基準の熱計算は
従来の熱計算と違って熱橋を含む熱貫流率の計算が必要です。

●お勧め熱計算ソフト
①SMASH→http://www.ibec.or.jp/program/files/smash.pdf
②省エネ判断→http://www.konasapporo.co.jp/Heating/EneCalc/EneCalc.htm
③QPEX→http://www.shinjukyo.gr.jp/qpex4.html

続きがあります。↓をクリック
築30年の断熱リフォームをする上での工法選定
全体の建築コストの低減を基本とすると外部からの断熱・気密施工ができる外張工法を選定することがベストのようです。

この工法だと屋根、外壁部分は外側から施工することになり生活しながらでもリフォームが可能です。
また、30年前に建てられた住宅ですから耐震強度に不安があるので、既存の屋根、外壁材を撤去して、新たに耐震用の構造用合板設けることで耐震強度を上げることができます。

さらに、屋根の断熱は合板の上にプラスチック系断熱材を外張りすることで安全に作業することができ工期が短縮されるというメリットもあります。

勿論、デメリットもあります。
デメリットは天候に左右されるため天候を気にしながらの施工しなければなりません。

さて、断熱材の種類と厚さははどうするか?・・・ですが

住宅の次世代省エネルギー基準と指針の設計施工の指針の中に「断熱材の最低厚さの早見表」というものがあります。
その表から断熱材の厚さを簡易に求めてみましょう。

下の表(Ⅱ地域仕様)から断熱材の種類と厚さを選びます。
断熱早見表
この表のE項目によるとⅡ地域の屋根のE断熱材は115mm、壁は50mm、床は110mmの断熱材を使用すれば次世代をクリアすることになっています。
※Eは押出法ポリスチレンフォーム3種、硬質ウレタンフォーム、吹付け硬質ウレタンフォームの断熱材から選定。
しかし、この選定方法には大きな問題があります。
屋根の115mmの断熱材を外張りに施工すると断熱材が厚すぎて納まり上問題があるので現場施工はお薦めできません。
(※このような厚さが必要な場合は充填断熱と外張断熱の複合工法(付加断熱)にする必要がでてきます。)

できれば・・・現場施工であれば、いくらでも断熱材を薄くして施工したいものです。
しかし、薄くして次世代省エネ基準をクリアする性能があるのかは疑問が残ります。

さて、それでは断熱材の種類と厚さはどうすればいいのでしょうか?


築30年の断熱リフォーム(断熱材と開口部の選択)
前回は断熱材の種類と厚さはどうすればいいのでしょうか?でした。
579zgmwmtaymtawhfg.jpg断熱材の厚さはできるだけ薄く断熱性能がいいものを選びたいものですが次世代省エネ基準では屋根は115mm、外壁50mm、床110mmの厚さを必要とします。

何故?
この厚さの断熱材が必要なのでしょうか?

それ以下の厚さの断熱材を使っては次世代省エネ基準をクリアしないのでしょうか?

実はこの仕様はみなし仕様と言われ簡易に次世代の省エネ基準住宅をクリアするための断熱材の厚さ(基準)なのです。
このみなし仕様は設計及び施工の指針に記載されており、この指針に従って施工すれば次世代省エネ基準はOKですよ!・・という基準なのです。

一方、その他に次世代省エネ基準をクリアする方法としては建築主に判断の三つの性能規定の中から一つを選択することができます。

それは、
Aタイプは年間暖冷房負荷の基準に適合するもの、
Bタイプは熱損失係数の基準に適合するもの、
CタイプはBと同じく熱損失係数の基準に適合するものですがパッシブソーラー補正を行ったもの)の中から一つ選択して適合すればOKとみなすというものです。

ただし、ABCいずれも隙間相当面積の基準、夏期日射取得係数の基準、その他の留意事項(防露、換気、暖冷房機器、通風)、地域区分表は適用されます。

しかし、屋根115mmの断熱材は二重通気タル木の寸法が大きくなりすぎることで止めるビスの長さと納まりの関係等で施工性は非常に悪くなります。そのため簡略化を期待する工法としてはあまり現実的ではありません。
(※施工性を考慮した115mm以上でも可能な外内一体型の断熱材の成型板がありますがコストアップになる短所がありますので敬遠されがちです。)

そこで、各種類の断熱材の選択ををわかりやすい熱損失係数(Q値)の判定から断熱と気密の施工方法の利便性から検討してみることにします。

熱損失係数(Q値)を答えを出す熱計算をする前に暫定的に気密と防湿の面から断熱材を検討し決定します。

① 押出し法ポリスチレンフォーム3種の場合はの気密・防湿施工は気密防湿シート0.2mmを外部側から屋根、外壁と外張りをして接合部は気密テープ処理をし、その上に押出し法ポリスチレンフォームを外貼りをして、接合部には気密防水テープを貼る4工程で気密と断熱施工を完成させます。

② 硬質ウレタンフォームの成型板の場合は片面、あるいは両面にアルミ蒸着フィルムがついたものを使用すると気密防湿シートが予め成型板に貼り付けられているので気密パッキン+硬質ウレタンフォームの成型板防湿層付)+気密テープの3工程で気密と断熱施工を完成させることができます。

③硬質現場発泡ウレタン吹き付けの場合は外部側から吹き付けすることで
吹き付け下地(合板など)の上に吹き付けする1行程で断熱・気密を確保しやすい長所がありますが施工の際に周囲(近所、車など)に飛散することでクレームの原因となるので・・外部側から施工の場合はやめた方が無難のようです。

床については既存の床をリフォームはしないので床下面で施工できる方法を考えなければなりません。基礎換気口があるものの人ひとり入る程度の入り口ですので大きなプラスチック系断熱材を使うことはできません。
そこで既存の断熱状態+付加断熱を考えます。
既存の床下には25mm程度の断熱材が根太間に挟み込まれていますので、この断熱材の上に硬質ウレタンの現場発泡を吹き込みし断熱強化を図ります。
飛散については床下ですので心配することはありません。

上記の理由で今回の断熱リフォームは屋根、外壁は②の硬質ウレタンフォームの成型板(アルミフィルム蒸着)、床は硬質ウレタンの現場発砲を使用することにして熱計算をし、断熱材の厚さを断熱材コストを考えながら決定します。

開口部は既存のアルミサッシ(単板ガラス)+プラスチック室内窓(後付け:単板ガラス)の内部側を高性能なガラスに交換しなければ次世代省エネ基準をクリアしません。
そこで、内側の単板ガラスをペアのLOW-Eガラスに交換すればいいのですが、一般的なぺアガラスの厚さは12mmあるので9mmの障子の溝には入りません。
そこで・・厚さが6mmでも断熱性能が高いスペーシアSTを入れ替えることで解決します。

築30年の断熱リフォーム(熱計算2)
築30年の断熱リフォームに使用する(提案)は②の硬質ウレタンフォームの成型板の片面、あるいは両面にアルミ蒸着フィルムがついたものを提案することにしました。
参考:クランボードAPアキレスキュ-ワンボード

そこで,次にその厚さを決定しなければ次世代省エネ基準をクリアするかどうかわからないのですが・・その判断をする方法として建築主の判断の三つの性能規定の中のBタイプの熱損失係数の基準に適合する方法を選択し、決められた計算ルールに従って熱損失係数を算出するようにします。

下の表が目標の各地域の次世代省エネ基準値です。
dc0121113 - コピー

A県はⅡ地域ですので1.9w/㎡・kの基準値に見合う断熱材の厚さを○○mmと開口部は○○と想定して4パターンで計算をしてみました。

省エネから考えれば断熱性能が高い(厚さ寸法がが大きい断熱材で)ものを使用することで楽々次世代省エネ基準をクリアするのですが、むやみに厚くすると・・・厚さに比例して断熱材のコストもアップしてしまうので注意が必要です。

それが、下の4パターン
A案が最もコストが低くなるがQ値は高く断熱性能は劣る。
一方、D案は最もコストが高くなるがQ値は低く断熱性能が最も良いことがわかる。
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
●延べ床面積227.01㎡(≒68.5坪)
●気積は580.75m3
●換気回数0.5回/h(第三種換気装置)
●暖房は一部床暖房(既存の暖房器+FFヒーター併用)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
●A案
屋根:ウレタンボード50mm+付加断熱ウレタンボード30mm=80mm
外壁:ウレタンボード50mm
一般床:硬質ウレタン現場発泡80mm
開口部:既存のまま(二重サッシ:外内とも単板ガラス)
※計算結果・・・Q値=2.46w/㎡・k>1.9w/㎡・kとなるので×

●B案
屋根:ウレタンボード50mm+付加断熱ウレタンボード30mm=80mm
外壁:ウレタンボード50mm
一般床:硬質ウレタン現場発泡80mm
開口部:既存のまま(二重サッシ:外内ともペアガラス)
※計算結果・・・Q値=2.12w/㎡・k>1.9w/㎡・kとなるので×

●C案
屋根:ウレタンボード50mm+付加断熱ウレタンボード50mm=100mm
外壁:ウレタンボード50mm
一般床:硬質ウレタン現場発泡80mm
開口部:既存のまま(二重サッシ:内側がスペーシアガラス)
※計算結果・・・Q値=1.95w/㎡・k>1.90w/㎡・kとなるので×

●D案
屋根:ウレタンボード50mm+付加断熱ウレタンボード50mm=100mm
外壁:ウレタンボード50mm
一般床:硬質ウレタン現場発泡80mm
開口部:既存のまま(二重サッシ:内側がスペーシアガラス)
※計算結果・・・Q値=1.9w/㎡・k=1.9w/㎡・kとなるので○

ところで年間の暖冷房のランニングコストは
A案を100とした場合
B案はA案の85、C案は78、D案は75となります。

目標の外張断熱施工方法は1.9w/㎡・kのD案に決定し見積りへと進みます。

さらに、年間の暖冷房費と全体の建築コストを予算案と見比べながら、Q値をさらに(例えばⅠ地域仕様の1.6w/㎡・k)小さくすることができるかを検討するようにします。

※熱損失係数(Q値)とは?
   ↓
581zgmwnzezmdeoj0oqrjepki9dkk4xkr62.jpg熱損失係数(Q値)とは?
断熱性能を表す指標で数値が少ない方が断熱性能が優れていて省エネ効果があることを示してくれます。

基礎・床・壁・天井(屋根)・窓などの外気に面している所は、常に熱の移動がおきています。
また、換気・隙間風による熱の移動もあります。
それらの全ての熱の移動を合計したものが「総熱損失量」(室内外1℃差の時に建物全体から逃げる熱量)と言われます。

総熱損失量 Wt(w/k)=Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qv

総熱損失量を延床面積で割った数値が「熱損失係数」Q値。
熱損失係数Q(w/㎡k)=総熱損失量Wt(w/k)÷延床面積A(㎡)

熱損失係数Q値を求めるには以下の項目が必要です。
(1)各部位に使用する使用部材の「熱伝導率」
(2)外気に接する各部位の「熱貫流率」
(3)延床面積
(4)気積
(5)換気回数
などです。

直近の断熱リフォームの実例は「めざせ!Q1(キューワン)住環境。」でプチ高性能のリフォームとしてシリーズで投稿しておりますのでご覧下さい。
http://q1kannkyou.blog15.fc2.com/blog-entry-215.html




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住まい環境プランニング:技術顧問
(設計事務所:高性能住宅専門)
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