小さくても大きな家 in 新潟

断熱気密の利点６ 高気密のメリット３ 換気を効かす

気密性能を上げる利点のひとつとして、計画どおりの換気を行いやすい、ということがあげられます。

下のグラフは目にした方も多いかもしれません。気密性能と隙間からの給気量の関係です。

設計、立地、自然条件など様々な要因で異なるだろうが目安にはなりそうです。

グラフを見ると気密性能が２cm2/m2では、給気口からは33%の外気（グラフの赤点）を取り入れ、残りの67%は隙間から、ということになります。

隙間が換気扇の近くにあればあるほど、そこから外気が入ってくる割合が高くなり、家全体を換気できなくなってきます。これがショートサーキットです。

家全体をきちんと換気しようと計画する場合、給気口は換気扇から遠い位置の居室などに設けられることが多いのですが、そこからの給気量は減ってしまいます。

ということは、一番新鮮空気が必要な場所にはあまり供給されなくなる、ということに。

当然隙間には給気口のように外気の汚れを取り除くフィルターはありません。

たまに浴室やトイレなどの窓を開けっぱなしにしている人がいますが、そこについている換気扇を24時間換気として利用しているとすれば、同じ理屈で”窓が大きな隙間”となり家全体の換気は期待できなくなります。

気密性能が0.5cm2/m2だと70%（グラフの青点）が給気口から入ってくるので２倍以上です。

個々の給気口を見ていくと、給気口が排気口になる場合もでてきます。

前回のブログにあるように室内外の温度差が大きい場合（冬期の暖房時）、室内の空気には上昇圧力が加わります。

気密性能が低いと換気扇が引っ張る力（内に向かう圧力）よりも上昇圧力（外に向かう圧力）が大きくなってしまい、空気が逆流して主に２階の給気口が排気口になってしまう場合もあります。

参考にパナソニックさんのwebから画像を拝借してきました。

グラフを見ると室内外温度差が20℃のとき、気密性能が1.5cm2/m2よりも悪くなると、逆流して２階の給気口から排気をします。（マイナスなので）

排気口になると何がいけないのか、と思うかもしれませんが、その場所には新鮮な空気が入ってこず、他の部屋などを経由して汚染された空気がまわってくることになります。

人が長い時間過ごす場所（居室など）に新鮮空気を、という考え方の原則は崩れてしまいます。

そして２階の給気口から排気された分の空気が、主に１階の隙間から外気として入ってくることになるので１階の暖房効率はさらに下がることになります。

これを解消にするには熱交換換気などの第一種換気をつけて、人がいる場所に強制的に給気をすることが考えられるが、これも前回のブログにあるように、そもそも気密性能が低いと漏気が多くなって熱交換換気がうまく機能しない、といったことになる。

このように気密性能が低いと、換気計画が絵に描いた餅になる可能性がありますのでやはり気密測定は必須、そして第３種換気の場合、可能なら冬の暖房時に給気口からきちんと給気できているか換気測定した方が良いと思います。

これは私の感覚で恐縮ですが、気密性能がそれほど高くない家へお邪魔させて頂くと、24時間換気は動いているのに空気が淀んでいたり匂いが残っていたり、ということを感じたケース、結構ありました。気密性が2cm2/m2だと言っていた家でも、です。

断熱気密の利点５ 高気密のメリット２ すきま風（漏気）をなくし暖房効率、快適性を上げる

冬期、外気が低くなって暖房を使い始めると温められた空気は軽くなり上部に動く力が働きます。上昇圧力を受けた空気は建物の上部の隙間から出ていき、今度は出ていった分、建物の下の方の隙間から外気（冷気）が流入してきます。

内外温度差が大きいほど（寒ければ寒いほど）、気密性が低い建物は室内上下の温度差も大きくなり、漏気量もますます増えていきます。

これは気球が空に浮く原理からも、なんとなく理解できると思います。

風が強くなってくると外壁にあたる風圧力が大きくなり、これも漏気量を増やす原因になってきます。

風の強い日に、引違いサッシなどの気密性がそれほど高くないサッシに手をかざしてみると風を感じることからこれも理解できると思います。

新潟市の気候はどうでしょうか。

気象庁の新潟市の平年値（1981年～2010年）を見てみます。（拡大して見てください）

温度（青線）を見てみると、１～３月あたりの最低温度は-0.2℃～2.1℃なので室内温度を20℃程度と考えると内外温度差は約20℃です。

平均風速（緑線）を見てみると、１～３月は3.5～4.0m/sなので他の月より若干強めかな、という感じです。

平均だとよくわからないので、今度は国土地理院から地図を引っ張ってきました。（拡大して見てください）

これは風速10m/s以上の日（強風日）が何日あったかがカウントされています。

新潟のグラフ（赤丸）を見ると冬期の強風日が飛びぬけて多く、とくに１月はひと月の半分（約13日）もあることになり、こちらの方が実感に近い気がします。

このように新潟の冬は２重の意味でも建物の気密性が重要になってきます。

どれだけ漏気量があるのか、ある論文に基づいて新潟市の気候を想定して算出すると（算出根拠、またの機会にでも書きます）、

住宅地において、風速６m/s、内外温度差20℃の時、普及している第３種換気扇を付けた建物の気密性能が２cm2/m2程度だった場合、家の中の空気が漏気だけで１時間に0.5回、入れ替わることが予想されます。機械換気分も同じだけ（0.5回）あるので、合わせると１時間に家一軒分の空気が入れ替わることになります。

これは外気０℃と室内の暖められた空気20℃の入れ替えになるので、その分暖房効率が落ちることになります。

同じ条件で、建物の気密性が0.5cm2/m2だと漏気量はほぼゼロ。

条件を変えて風速４m/s（平均程度）のとき、気密性能が2cm2/m2程度の建物の漏気量は0.3回前後ですから、前回のブログで加味した漏気量は甘めだとわかります。

熱交換換気などの第一種換気扇を付けた建物の場合、さらに多くなり漏気量だけで0.75回になり、熱交換する意味もかなり薄くなってくるので他の項目（サッシのグレードを上げる、断熱を強化するなど）を優先した方がいい場合もありそうです。

決して高気密とは言えませんがこういったことを理解していれば２cm2/m2の気密性能でもいいと思います。ただし、測らなかったらそこまでいっているかさえもわかりませんのでやはり気密測定は必須です。

換気が多くできてコロナ対策になっていいじゃんと思う方もいるかもしれませんんが、この漏気は”運任せ”になり実際にどのくらい漏気しているのかは不明で、しかも自分では制御することができませんので疑わしい理屈になります。

前回のブログ記事とダブる部分がありますが、高気密の利点のひとつに漏気による熱損失を減らし、上下の温度差が生じにくい快適な環境を作りやすい、といった事があります。

風が強く寒い日、いつもより部屋が寒い、暖房が効かない、すきま風を感じる、こういったことを感じたら気密性能を疑った方がいいかもしれません。

断熱気密の利点４ 高断熱のメリット３+高気密のメリット１ 光熱費の違い

高断熱化高気密化していけば光熱費が変わってきます。

新住協がだしている、暖冷房燃費計算プログラムのQ-pexというソフトで比較してみます。

比較するのは、新潟の省エネ基準よりワンランク上の４地域仕様の省エネ基準住宅（UA値0.75）と、実際に建築したUA値0.26の施工例です。HP施工例

ソフト上での比較になるので元になる家は全く同じですが、４地域省エネ基準住宅はそこから３点だけ、変えてます。


・UA値を省エネ基準の４地域になるように断熱材の厚みを調整しています。
・暖房設定温度を体感温度を考慮してプラス１℃にしています。（この記事を元にし、甘めに設定しているつもりです）
・気密性がほどほど、と仮定して漏気量を考慮し換気回数をプラス0.2回にしています。（これも甘め？に設定しているつもりです）


光熱費の前提条件として、暖房設定温度を20℃（４地域省エネ基準住宅は21℃）、冷房設定温度を27℃に設定。暖房のヒートポンプ効率は3.0にしています。電気代は30円/kWh


まずUA値0.26住宅の家の場合
暖冷房費合計　年間51,965円

※冷房費ってそれほどかからないのがわかります。

４地域省エネ基準住宅UA値0.75の場合
暖冷房費合計　年間146,128円

※適切に施工されている、という前提でもです。

UA値0.26住宅との年間差額94,163円
これを一月あたりにならすと　7,847円

これはフラット35を目安に金利1.5%、35年ローンで計算すると、254万円を借りた返済額になります。

正確な差額を出すのは難しいのですが、この254万で十分に高断熱化できる金額だと思います。金利が低めなので高性能にしやすい環境と言えるかも。

（ちなみに５地域省エネ基準住宅だと同じ条件で254万が310万になります。）

しかも断熱性能は設備と異なり後からメンテナンス費などの費用がかからず、壊れることもないので計算上の35年だけでなく、建っている間はずっとその恩恵を受けられることになります。


省エネ基準住宅の場合、現実的には暖冷房費をそこまでかけず、部分間欠暖房で部屋と廊下などの温度差が残ったまま生活しているか、そもそも暖冷房設備が家全体をカバーできるように考えられていない、といった場合が多いのではと思います。

しかし部分間欠暖房で廊下などの温度が13℃程度しかなかったら、結露やカビダニ、疾病といったリスクは高まります。


最近、全館空調がはやっている？みたいですが、建物の断熱気密性能を上げずに全館空調を入れた場合、光熱費が恐ろしいことになりそうなので、まずは躯体性能を高めるのがお勧めです。

断熱気密の利点３ 高断熱のメリット２ 夏の表面温度の違い

断熱は夏にも効いてきます。

主な暑さの原因である窓からの日射熱などは、日射遮蔽などの設計上の工夫や立地の影響が大きいのでここでは省き、上部からの輻射熱を考えていきます。

夏の日中、小屋裏もしくは屋根の通気層の温度が60℃（炎天下ではこのぐらいになる可能性あります。）だった時に、２階の各個室の室内温度をエアコンで27℃に保っていたとしたら

天井の表面温度は、

グラスウール100mm程度では28.3℃

ウレタンを100mm程度吹いたとしても、28℃

高性能グラスウールを345mmを施工したら、天井表面温度は27.3℃

ここまでくるとかなり室温に近づきます。（施工例を元にしています。）

１℃程度の違いだと思うかもしれませんが、壁表面温度の輻射熱が体感温度に与える影響は前回記事にあるように思ったより大きいものです。

しかも２階にいる限り、この天井からの輻射熱からは逃げることはできず、カーテンなどで緩和することもできませんし、他（壁や窓）からも熱を受けることになります。

エアコンの設定温度を下げないと快適でない、エアコンが運転している時はいいのだが切った途端にすぐ暑く感じる、こういったことは、天井断熱、屋根断熱の不足から来ている可能性が高いと思うので、天井断熱、屋根断熱は厚めに施工がおすすめです。

計算上の表面温度は断熱の施工がきちんとされている事が前提になります。

袋入りグラスウールの場合、かなりの確率でその性能が発揮されない施工が多いので注意が必要です。

夏の瓦の表面温度約60℃

参考までに、これは無断熱、無冷房下での記事ですが、あなどれない日射熱の強烈さがわかると思います。

夏の屋根瓦の温度　天井表面の温度

断熱気密の利点２ 高断熱のメリット1 冬の体感温度の違い

高断熱化したことによるメリットのひとつが壁表面や窓の温度の違いから生じる体感温度の差になります。

人が感じる体感温度は空気の温度だけでなく、周辺の壁面表面温度からの輻射熱の影響を受け、それらの平均が体感温度である、ということが言われています。

ではこの理屈だと、冬の体感温度の違いはどのようになるでしょうか。

設定条件

新潟の冬を想定　屋外が０℃、屋内の空気温度が20度

単純化するために６面体の一面を窓（ガラス）、一面を外壁、残りを間仕切壁としています。

各壁の表面温度は図中参照

高度なシミュレーションを行っているわけではなく、この程度の断熱材が入っているかな、といった程度で壁表面温度をだしています。

高断熱住宅の場合

UA値0.3W/m2K程度、トリプルガラス、廊下（間仕切の反対側）は19℃程度とします。

室温と各壁面表面温度を足していき、要素数で割って平均を出します。

（20(室内温度)+20+20+20+20+19.7+18(窓)）/７≒19.7℃

体感温度と室内温度がほぼ同じ

省エネ基準住宅の場合

イメージはUA値0.75～0.87W/m2K程度、窓はグレードを上げてLow-eペアガラス、廊下は13℃程度とします。

同じように計算して、

（20(室内温度)+20+18+18+19+19+17(窓)）/７≒18.7℃

ということで、約１℃の違いになります。

では暖房設定温度を１℃上げれば同じ体感温度になるじゃん、と思うかもしれませんが、体感温度を同じ19.7℃にするためには、室内温度をXとして上記式に当てはめなければなりません。

(X+20+18+18+19+19+17)/7=19.7・・・X=26.9℃

そもそも窓面がかなり大きいので、それを割り引いて考えたとしても、設定温度をかなり上げなければ体感温度は上がってこないことになります。

しかも、この温度は部屋の真ん中にいる人の体感温度になるので、窓の近くにいる人は窓の冷輻射の影響をより強く受け、体感温度はその分低くなり、暖房の設定が難しくなりそうです。

対策として、

カーテンをすれば窓からの冷輻射の影響は減ってくると思いますが、窓ガラス面はさらに冷えるのでコールドドラフト（冷気流）の影響は残ります。

ハニカムサーモスクリーンをレール付きで装備すれば、冷輻射とコールドドラフトは減らせそうですが、今度は結露のリスクが相当に高くなってきます。

（ハニカムサーモスクリーン、気になる方は調べてみてください。）

ガラスをLow-eペアガラスから、トリプルガラス（18℃に上昇）にする。逆に普通のペアガラスにすると13℃くらいになり、かなり悪化するのでおすすめしません。

あとは、廊下の温度を上げれば体感温度は上がります。が、廊下含め家全体の温度差を少なくしやすい、といったことも高断熱住宅のメリットになるので光熱費をからめてまた別の機会で触れます。

ちなみに高断熱住宅は当然として、省エネ基準住宅も断熱・気密共に適切に施工された、という前提です。

適切に施工されず、断熱欠損があったり、すきま風があったらさらに温度差が開くことになると思います。

※体感温度のくだりは建築研究所の三浦尚志氏の講演を参考にしています。