自然素材の蓄熱効果で床暖房のいらないリノベーション・フルリフォーム

自然素材の蓄熱効果で床暖房のいらない空間作り

 

増改築com®では自然素材を使用した快適な住空間の提供を推奨いたしておりますが、あまり知られていないのが無垢材をはじめとした自然素材の蓄熱性能についてです。数えきれないほど多くの戸建てリノベーションをさせていただいて参りましたが、大変多くのご要望としていただくのが、断熱改修の際に、『床暖房の設置』をご要望される方が大変多いということです。しっかりとした床断熱をすることが前提となりますが、断熱材を自然素材にし、仕上げ材に無垢の厚板を床、天井、壁には漆喰で施工されるお施主様の感想を伺うと、床暖房がなくても冬が暖かいと皆様口をそろえておっしゃいます。これは木が本来持つ蓄熱性あるからです。

ここでは、床暖房のいらない空間はどのようにしてできるのか?どのような素材を使用し、どのような断熱が必要なのか、詳しく解説していきたいと思います。

 

無垢素材の空間
無垢素材のLDK
無垢の吹き抜けのある家

無垢材の密度(比重)に注目する

無垢材の密度

↑の図を見てわかることは、木材の熱伝導率の低さです。熱伝導率の数値が小さいほど熱が伝わりにくいことを意味しています。例えば、スギの熱伝導率は0.087 W/(m・k )で、同じく1.0W/(m・k )のコンクリートの約12分の1であり、それだけ熱を伝えにくいということになります。鉄と比較すると300倍以上違います。木は熱を伝えにくいということがわかりますね。床を素足で歩く時、タイルだったりすると、ヒヤっと感じると思います。逆に、無垢フローリングなど床を素足で歩くと暖かいことがわかります。同じことは、コンクリートや鉄や無垢材を冷蔵庫に入れるとよくわかります。しばらく冷蔵庫に入れたコンクリートと鉄と無垢フローリングを取りだし冷たさを比較する方法です。どの素材が一番、ヒヤっと感じるでしょう。鉄ですよね。逆に、サウナなど高温の部屋の場合はどうでしょうか?通常、木材の床になっていますよね。鉄であったらとても座れません。熱いナベやフライパンの取っ手が鉄であったらどうでしょう?とても握ることはできませんよね。これらは「熱伝導率」が関係しているのです。そもそも、なぜ木材は熱伝導率が低いのでしょう。

物質のあたたかさは熱伝導率に関係し、木材の内部に含まれる空気の量、すなわち比重のちがいによって熱伝導率も異なります。比重は、木の繊維と空気の比率であって、比重とは全体の材積に対する木材の繊維の量を表す数値です。

 

上の図のとおり檜の比重は0.41スギの比重は0.38桐の比重は0.29で、桐が一番が軽く、それだけ空気を多く含んでいるため熱伝導率が低く、その結果あたたかく感じるわけです。

 

金属などと比べて無垢の木はほとんど熱を伝えないことがお分かりいただけたのではないでしょうか?

杉を顕微鏡で見た画像

スギを顕微鏡で見た画像

スギを電子顕微鏡で見てみると、 段ボールのように空気層がとても大きいのが見てとれます。 杉の優れた点の多くがこのハニカム構造に支えられています。この隙間は空気です。つまり空隙(くうげき)になっているのがわかります。このようにスギの細胞の内側は、最も熱を伝えにくい空気が詰まっているおかげで、夏は涼しく、冬場は暖房効果を高めてくれます。そのため木材の熱伝導率は低いのです。 気温の低い冬場には触れても肌から熱が奪われず、自分のぬくもりを実感できるため、心地よいと感じるのです。

「木」の種類によっても、熱伝導率が異なるため、あたたかさも異なります。例えば、針葉樹のスギと広葉樹のカリンを、実際に触って比べてみると、断然スギの方があたたかく感じます。物質のあたたかさは熱伝導率に関係し、木材の内部に含まれる空気の量、すなわち比重のちがいによって熱伝導率も異なります。

断熱と快適性を重要視すると、最も大切な事は、木の比重になるということはおわかりいただけたのではないでしょうか?

比重は、木の繊維と空気の比率であって、比重とは全体の材積に対する木材の繊維の量を表す数値です。

 

スギの比重は0.38、カリンの比重は0.65で、スギの方が軽く、それだけ空気を多く含んでいるため熱伝導率が低く、その結果あたたかく感じるわけです。比重の多い材ほど重くなり、比重が少ない材ほど板は軽くなります。

 

言い方を変えると、材質が緻密な木は比重が高く、材質に隙間が多い(空気が多い)木は比重が少ないとなります。
この比重が少ない=空気が多い
ことが蓄熱性を示す一つの指標になって参ります。
では無垢材であれば何でも良いのかと言われると、無垢材の中でも様々な樹種があり比重は異なります。
 
 広葉樹の場合は、比重が0.6〜0.7ぐらいのものが標準的といえます。
針葉樹は比重が少なく、杉は0.38、ヒノキは0.41などになります。
 
針葉樹は、標準的な広葉樹に比べ、軽くて柔らかい材質になります。
断熱材としての効果を期待するのであれば、比重の高い樹種を選定するのが良いことがお分かりいただけるでしょう。

しかし、注意が必要なのは熱伝導率の優れた木材の特性も、表面をウレタン塗装などで完全にコーティングしてしまうと、塗装の被膜によって熱く感じたり冷たく感じたりします。メンテナンスの面では有利かも知れませんが、これではせっかくの木の温かみが台無しです。最近では無垢材や自然素材が見直されていますが、これらを使う場合は塗装の有無、各種塗料の性質についても、よく調べておくとよいでしょう。

 

コストパフォーマンスで考えると杉(スギ)に軍配

無垢フローリング 価格

 

ここでは、蓄熱性と密接なかかわりをもつ比重と実際の価格(フローリング)での比較を見ていきましょう。

縦軸が比重となり、より小さい値が蓄熱性が高いことを意味します。価格帯は横軸となり右へいくほど高くなります。

比重を見ていくと上位より桐➡杉➡桧となっていきます。価格はどうでしょう。杉➡桐➡桧となっていることがわかります。無垢材につきまして、見た目の好みは皆様御座いますが、断熱と快適性を重要視すると、最も大切な事は、木の比重になるということはお伝えした通りです。比重は、木の繊維と空気の比率であって、比重とは全体の材積に対する木材の繊維の量を表す数値でしたね。

 
 
檜(ヒノキ)は確かに良いのですが、費用が高いという難問がございます。
さらに日本国内でとれる木として、最も比重が軽いのは「桐材」となりますが桐材は費用が高いことと日焼けにより黒ずんでしまうこと、
また傷がつきやすい事を考えますとコストパフォーマンスより国産の杉が最も費用対効果の高い材料であることがわかります。
 
比重の高いオーク、ローズウッド、ウォールナットも人気の無垢フローリングになりますが、断熱性やスリッパを履かない足ざわり快適性というポイントで見ると杉やヒノキには劣るという見方となります。逆の視点で見ればオークや、ローズウッドは、比重も高く重歩行(土足)にも耐えられる強い床ともいえるわけです。実際に店舗などでこれらの無垢材が張られているのを見たことがあるかと思います。
 
では裸足で歩く住まいとしての快適さや断熱性能としての床材としてどのような樹種が良いのか?
比重をみることで検討する際の目安になるのではないでしょうか?

このように見ていくと、蓄熱性を重視し、なおかつ価格パフォーマンスが過ぎれている無垢材は何であるか?スギ材が最もコストパフォーマンスに優れていることがお判りいただけるのでないでしょうか?

日本の杉には抗ウイルス効果も

住宅に関する省エネ基準の返還

日本人にとってなじみ深いスギも、実は抗菌作用を持っています。スギと聞くと花粉症の原因というイメージをお持ちの方も多いかもしれませんが、木材自体には花粉は含まれていないため、心配はいりません。むしろスギの木には、セドロールやβ-オイデスモールといったセスキテルペンが含まれており、健康作用をもたらしてくれるのです。セドロールはリラックス効果を与え、β-オイデスモールは食中毒菌や黄色ブドウ球菌に対して抗菌作用を発揮することが知られています。 スギの木は、その香りの良さから伝統的に日本酒造りにも活用されてきました。お祝いの席などでよくみる酒樽も、スギの木でできています。スギの樽を使用することで、日本酒にスギの爽やかな香りが移るのはもちろんのこと、スギが持つ成分が溶け出すことで様々な効果が得られるのです。抗菌作用もその一つとして挙げられます。

* 植田典子,西村顕,松下寛,中沢英五郎,三島秀夫「樽材の火落菌増殖抑制効果」『日本醸造協会誌』1988,83巻,pp. 713-714

 

 

インフルエンザにより学級閉鎖割合

図1:インフルエンザによる学級閉鎖割合
出典:橘田紘洋『木造校舎の教育環境』公益財団法人日本住宅・木材技術センター,2004 , p.68.

木材は、インフルエンザウイルスをはじめとするウイルス感染症に対して一定の抑制効果があることが確認されています。下記、図1にあるように木造校舎と鉄筋コンクリートの校舎を対象にした調査では、木造校舎のほうがインフルエンザによる学級閉鎖の割合が低くなるという結果が得られました。さらに鉄筋コンクリートの校舎であっても、内装材に木を多く使用した場合には、木造校舎と同じくインフルエンザによる学級閉鎖の割合が低くなることがわかっています*。つまり空間に木材を使用したほうが、ウイルス感染症に飛沫感染するリスクが少なくなるということです(当然に全てのウイルス感染症に必ずしも有効かどうかが証明されているわけではありません)。

 これは、木材が持つ「調湿作用」による効果ではないかと考えられます。木材は、空気が乾燥している状態では、材中に含まれている水分を吐き出して収縮し、湿気の多い状態では、空気中の余分な湿気を吸収して膨張します。天然のエアーコンディショナーとして、湿度を調整してくれるのです。インフルエンザウイルスは、高温多湿の環境では生存率が低下することで知られており、気温20°以上、湿度50~60%の環境下で最も生存率が低くなります**。木材の調湿効果でお部屋の中の湿度を保ち、乾燥を防ぐことができれば、ウイルス感染症対策にも繋がります。

*橘田紘洋『木造校舎の教育環境』(2004) 公益財団法人日本住宅・木材技術センター.
**東京都感染症情報センター「インフルエンザニュース 第5号」(参照2020-7-8)

床暖房不要の床断熱方法とは

断熱仕様で建物を検討する際に、断熱材としての杉(スギ)の魅力はわかった。

しかし、そのまま杉板を張れば床暖房不要の快適な空間になるのか?と言われれば答えはNO!です。

床下の断熱材が床下空間の冷気をシャットアウトすることが前提となるわけです。冬場にいくらエアコンの暖かい空気を吸い、杉が蓄熱しても、床下の寒気によって杉板が冷やされてしまっては、その断熱は絵に描いた餅となってしまうわけです。

ここでは、杉板の蓄熱性を最大限生かす床断熱について解説します。

断熱材比較

①床の断面模型。左が一般的な床断熱材として使用されるウレタン30㎜の断熱材、右が増改築.com運営会社ハイウィル株式会社が標準としているミラネクスト75㎜[ 特寸]

断熱材を比較

②左側:ウレタン35㎜+捨て貼り12㎜+新建材カラーフローリング12㎜
右側:ミラネクスト75㎜+防湿シート+捨て貼り12㎜+杉板30㎜

③床板30㎜の杉板とカラー合板12㎜の厚さに加え、断熱材の厚みが倍以上違うためこれだけの厚みの差が出来る

わかりやすく解説するための、床下の構造模型を使って説明します。

①の写真をみると左側が一般的な床仕上げと下地の構造断面となっています。床断熱の厚みは30㎜のウレタンフォームとなります。その上に12㎜の構造用合板等で捨て張り捨て貼り工法とは床板の強度を高めるために、根太組みされた下地へさらにコンパネなどを張る工法)を行い、仕上げ材として既製品のカラー合板フローリングと一般的な仕様となります。

右側の断面は75㎜のミラネクストラムダ(熱伝導率0.022W/m・K)その断熱に加え、防湿シート張り捨て貼りを行います。捨て貼りを行ったあとは30㎜で比重の低いの無垢板である杉板をはります。

②はそれを上から見た写真になります。

③の写真を見ると床下から仕上げ材までの厚みの差がお分かりいただけると思います。

つまり、しっかりとした床断熱工事を前提として、比重の軽い木材(主に針葉樹)を採用することで床暖房不要の空間となります。

断熱と蓄熱について(床だけではなく断熱材の選定も慎重に)

ここまでは素材に含まれる空気の量(比重)という指標をみて無垢材の特性を見ていきました。

ここではもう一つの指標となる蓄熱(容積比熱)も見ていきたいと思います。

床だけを比重の低い空気量の多い素材にすれば部屋全体が快適になるのか?といわれればそれは違います。

環境温度=(床温度+壁温度)÷2 ※23℃が最も快適

環境温度という指標があり、人間が最も快適な環境温度は23℃と言われております。床と壁の温度を足して2で割った温度がその環境の温度になります。 例えば、冬に壁の温度が26℃で、壁が20℃の場合、環境温度は23℃になり心地よい温度という考え方です。

つまり床だけを26℃にしても壁の温度が10℃では環境温度は18℃となってしまいますので、寒い空間ということになります。環境温度を快適な状態にするために必要なのは、理屈から考えると壁の温度はどのようにしたら高くなるのか?

ここで最後に押さえたい数値が『比熱』になります。

断熱材の選定の際に、一般的に使用されるグラスウールとセルロースファイバーを比較してみましょう。両者の熱伝導率はそれぞれ、0.044と0.038となりそこまで差がない事が見てわかります。つまり断熱性能だけで考えてしまうと両者の性能はそこまで変わらないという結論になります。断熱というとどの素材も熱伝導率で話をすることが多く、この比熱という指標を軽視しがちです。

しかし、比熱(温まりやすさ)をみてみてください。それぞれ13.4と103.4となり約7.7倍も蓄熱性が違うことがお分かりいただけるのではないでしょうか?

杉の比熱をみてみると783となり蓄熱性が高いこともここで理解できます。

以上、ここまで解説してきた要素となる『比重』『比熱』の要素を踏まえ、実験的に、増改築.com®運営会社であるハイウィル株式会社の接客ルームを蓄熱仕様でリフォームして検証してみましたので改修の流れと共に効果検証をしてみたいと思います。

 

実際に自社接客ルームの改修で実証実験してみた

 

ここでは、増改築.com®本部のハイウィル株式会社での接客スペースの改修を事例に、杉板を使った改修の様子を見ていきたいと思います。

既存の状態を説明しましょう。天井にセルロースファイバーは既に充填済み、壁もセルロースファイバー充填、床が硬質ウレタン30㎜という断熱仕様であった接客ルームですが今回蓄熱重視の床断熱改修をすることでどのようなデータが取れたのか、その流れを見ていきたいと思います。

 

断熱工事前 既存写真

既存接客ルーム

根太組

床を剥がし根太組

床断熱

最重要になる床断熱はミラネクストラムダ(熱伝導率0.022W/m・K)特寸75㎜を採用。ここがポイントです。

ミラネクスト
ミラネクストラムダ

ミラネクストラムダ(熱伝導率0.022W/m・K)とスタイロフォームの比較 ミラネクストラムダ50㎜はグラスウール24K85㎜と同等になります。今回は75㎜特寸を採用

 

床断熱 厚みの比較

ミラネクストラムダ(熱伝導率0.022W/m・K)特寸75㎜と既存の床断熱材であったスタイロフォームの比較。
圧倒的に厚さが違います。
 

床断熱 硬質発砲ウレタン使用

今回は簡易改修のため、既存の根太を再利用して断熱材を入れました。特寸75㎜の厚みがおわかりいただけるのではないでしょうか。さらに根太とミラネクストの間には硬質発砲ウレタンで完全に密閉します。

気流止め

解体時にセルロースファイバーが漏れてしまいます。再充填はせずに、床と壁の断熱欠損を防ぐためこの隙間には圧縮グラスウールを充填し、気流止めを行い密閉します。

圧縮グラスウール

圧縮グラスウール充填

床断熱密閉

根太とミラネクストの間には硬質発泡ウレタン、床を解体した際に、床と壁の断熱欠損を防ぐためこの隙間には圧縮グラスウールを充填し、気流止めを行い密閉します。

捨て貼り

捨て貼り捨て貼り工法とは床板の強度を高めるために、根太組みされた下地へさらにコンパネなどを張る工法)が完了しました。

越後杉納品

越後杉が新潟より納品されました。

フローリング 厚み比較

既存のフローリングは同じ無垢フローリングでも厚みは12㎜のヨーロピアンオークでした。越後杉の厚みは30㎜です。

無垢フローリング施工

65㎜ピッチにビスで施工していきます。

無垢フローリング施工

30㎜床板施工

無垢フローリング厚み

やはり厚みがあります。

板張りと造作家具設置

板張りと家具の据え付け。

接客スペースに雰囲気を出すためにカップボードやローボード、TVボードも杉材で造作しました。

打ち合わせ用のテーブルはヒノキの造作テーブルにしました。トップはウレタン塗装をしました。

カップボードもカウンターにはウレタン塗装。

before

既存応接室

もともと床は無垢材12㎜の仕様、壁周りと天井はセルロースファイバーが充填されていました。

After

竣工応接室

改修後は、30㎜杉板となり展示用に杉を使いTVボード、ローボード、カップボードを家具造作しています。テーブルはヒノキで造作しています。

蓄熱リフォームが完成したところで早速、温度計と赤外線による温度計を使用し、どの程度の蓄熱性があるのかをテストしました。

以下見ていきましょう。テストは外気温15℃の日に、室内のエアコンの温度設定を25℃設定(蓄熱性を検証するためにあえて高い温度設定としました)して、天井・壁・床を測定しました。

無垢材の蓄熱性

まずは天井です。天井を赤外線温度計で測定(仕上げは漆喰塗り、断熱材は蓄熱性の高いセルロースファイバー)30.8℃となりエアコン設定よりも天井温度が5℃以上高い結果となりました。

壁はどうでしょうか?(仕上げは漆喰塗り、断熱材はセルロースファイバー)こちらも30℃となりました。

肝心な問題の床はどうだったのか?(仕上げ材に国産杉板30㎜、断熱材はミラネクストラムダ特寸75㎜)

こちらは28.8℃となりました。

結果として、今までの来客されたお施主様にはスリッパをご用意させていただいておりましたが、素足で温かさや心地よさを体感していただける空間となりました。また全体として、天井、壁、床全体が蓄熱性の高い素材を使用したためエアコン効率が劇的に向上し、電気代の節約にも寄与することを実感することができました。

 

環境温度の話をしましたが、床だけでなく壁の温度も蓄熱性の高い素材を選定することが、空間全体の快適性が高まるということをご理解いただけたのではないでしょうか? 

床や壁が熱を吸って蓄熱しないような材料の場合、暖房を26℃設定にして暖めても、壁の温度が10℃であれば、環境の温度としては18℃になるので、冬寒い空間ということになります。このようなことからも、やはり周りの内装材が熱を吸って蓄熱してくれるということが、居心地の良さに繋がりますので、冬でも床暖房がなくても快適に過ごすことができるということです。 このようなことからも、内装に蓄熱性の高い素材を使うということを考えていただくと良いと思います。

また、自然素材などであれば、ホルムアルデヒドを放散しないので、法律上義務付けられている24時間換気にも必要以上に頼らない、快適な室内空間になると思います。 これらのことを考えて内装材を選んで頂ければと思います。 今、子供のアレルギーは深刻な問題になっていますし、健康を保つための医療費も大きな問題になっていることを考えると、やはり体に良い素材で家づくりをするというのは、賢い選択になると思います。 

フルリフォームをどこに相談すればいいか迷っている方は、木造戸建て専門会社の増改築.com®にご相談下さい。木構造を熟知する技術者が直接現場を担当致します。お問い合わせはこちらからどうぞ!

< 著者情報 >

稲葉 高志

 

ハイウィル株式会社 四代目社長

1976年生まれ 東京都出身。

【経歴】

家業(現ハイウィル)が創業大正8年の老舗瓦屋だった為、幼少よりたくさんの職人に囲まれて育つ。

中学生の頃、アルバイトで瓦の荷揚げを毎日していて祖父の職人としての生き方に感銘を受ける。 日本大学法学部法律学科法職課程を経て、大手ディベロッパーでの不動産販売営業に従事。

この時の仕事環境とスキルが人生の転機に。  TVCMでの華やかな会社イメージとは裏腹に、当たり前に灰皿や拳が飛んでくるような職場の中、東京営業本部約170名中、営業成績6期連続1位の座を譲ることなく退社。ここで営業力の基礎を徹底的に養うことになる。その後、工務店で主に木造改築に従事し、100棟以上の木造フルリフォームを職人として施工、管理者として管理

2003年に独立し 耐震性能と断熱性能を現行の新築の最高水準でバリューアップさせる戸建てフルリフォームを150棟、営業、施工管理に従事。2008年家業であるハイウィル株式会社へ業務移管後、 4代目代表取締役に就任。250棟の木造改修の営業、施工管理に従事

2015年旧耐震住宅の「耐震等級3」への推進、「断熱等級4」への推進を目指し、 自身の500棟を超える木造フルリフォーム・リノベーション経験の集大成として、性能向上に特化した日本初の木造フルリオーム&リノベーションオウンドメディア 「増改築com®」をオープン

戸建てリノベーション・リフォームに関するお問合せはこちら

増改築.comの一戸建てリフォーム専用ホームページに
お越しいただき、誠に有難うございます。
 
増改築.comメンバーは技術集団となり、
他社のような営業マンがおりません。
技術者が直接ご相談にのり問題解決を行います。
 
従いまして、
お客様の方である程度のご要望が整理されました段階、
お悩みが工事内容のどのようなところにあるのか?
ご予算がどの程度絞る必要があるのか?
など明確になった段階でのご相談をお願いしております。
お問合せ・ご相談はお電話・メールにて受け付けております。
メールの場合は以下のフォームに必要事項をご記入の上、
「送信する」ボタンをクリックをお願いします。

代表稲葉高志

戸建てリノベーションの専属スタッフが担当致します。
一戸建て家のリフォームに関することを
お気軽にお問合せください

よくあるご質問
  • 他社に要望を伝えたところできないといわれたのですが・・・
  • 他社で予算オーバーとなってしまい要望が叶わないのですが・・・
  • サービスについて詳しく聞きたいのですが・・・

どのようなお悩みのご相談でも結構です。

あなたの大切なお住まいに関するご相談をお待ちしております。

営業マンはおりませんので、しつこい営業等も一切ございません。

設計会社(建築家様)・同業の建築会社様のご相談につきましては、プランと共にご指定のIw値及びUa値等の性能値の目安もお願い申し上げます。

※現在大変込み合っております。ご提案までに大変お時間がかかっております。ご了承のほどお願い申し上げます。

首都圏のリノベーションにつきましては、2023年度工事枠は1月~4月着工のお施主様まで既に埋まっております。

・直近は2023年5月着工1枠・6月1枠が空きありとなります。※2023年1月6日時点

※契約をさせていただいたお施主様より予定を組ませて頂いております。スケルトンリフォームには6ヶ月程度の期間が必要になります。余裕をもったスケジュールでご相談をお願い申し上げます。

必須

(例:増改築太郎)

必須

(例:contact@high-will.co.jp)

(例:03-5615-2826)

必須

(例:東京都荒川区西日暮里2-35-1)

(例:築40年)

(例:25坪・100㎡など)

(例:2000万程度など)

  • ※再建築不可のリフォームでは金融機関が限られます。事前審査をお勧めいたします。

    (例:2024年3月くらいに完成希望など)

    必須

    できるだけ具体的にお知らせくださいませ。既存設計資料、リフォーム後のイメージ図等をお持ちであれば下記のメールアドレスより添付をお願いします。

    ※次の画面がでるまで、4~5秒かかりますので、
    続けて2回押さないようにお願いいたします。

    ※次の画面が出るまで、4〜5秒かかりますので、
    続けて2回押さないようにお願いいたします。

    図面や写真等を送信いただく場合、また入力がうまくいかない場合は、上記内容をご確認のうえ、下記メールアドレスまでご連絡ください。

    お電話でのお問合せはこちら

    0120-246-991

    営業時間:10:00~18:00(土日祝日を除く)

    ★Facebookページにいいね!を押して最新コンテンツ情報をいち早くGET!!★

    4代目代表よりご挨拶

    稲葉高志

    親切・丁寧な対応をモットーとしておりますのでお気軽にご相談ください。