Air断マガジン

「C値0.1でも寒い理由」
「対流型ストーブが寒い理由」

これは、暖房時の空気の膨張が関係してると考えています。
理由を、憶測も含めて解説します。

C値測定は、専用の機械で測定しています。
最大70ヘクトパスカルの力をかけて、測定するのがC値です。
70ヘクトパスカル！と言うと、分かりにくいかもしれませんが、70のパワーで圧力をかけていると考えてください。


まず最初にエアコン暖房時の、空気の膨張に関して説明します。
エアコン暖房時には、エアコン内部で、最大60℃まで空気を加熱して放出しています。
10℃の空気が60℃まで加熱された場合、ボイルシャルルの法則によると、体積が、1.177倍に膨張します。

ヘクトパスカルに換算すると、177ヘクトパスカルになります。
つまり、177ヘクトパスカルの力で空気が膨張するわけです。
冷たい空気は重く、動きにくいので、暖められた空気だけが激しく移動し、様々な隙間から177ヘクトパスカルの力で、外へと逃げ出すと考えられます。
つまり、C値測定時の2.5倍の力で、暖気が外へとに逃げ出しているわけです。

次に、石油ファンヒーターの場合は、温風吹き出し部分で120℃近くに達します。120℃に暖められた空気は、1.389倍に膨張。
ヘクトパスカルに換算すると、389ヘクトパスカルの力になります。
C値測定時の5.5倍の力で、暖気が外へと逃げ出していると考えられます。

次に、対流型ストーブの場合です。

天板は250℃にもなります。
接触した空気は、一瞬で250℃になり、同時に1.848倍に体積が増加します。
ヘクトパスカルに換算すると、848ヘクトパスカル！
C値測定時の12倍にもなる力で、暖気が外へと逃げ出す事になります。

暖められた空気だけが膨張し、冷たい空気を押しのけて、隙間から外へと出ていく。
対流型ストーブ、暖炉、薪ストーブなどが、「あり得ないほど寒い」と言われる理由は、急激に膨張した空気が、隙間から漏れ出す。
さらに、燃焼時に必要となる空気を、外部から補充。この時、外部の冷たい空気が隙間から室内に入り込む。
冷たくて重い空気は、床面を覆いつくして、床面をキンキンに冷却。
この無限ループが、「あり得ないほど寒い」に繋がると想定しています。


「隙間をゼロにしては？」

隙間をゼロにしても、人の出入りや、24時間換気により、空気が入り込みます。真冬に入り込む空気は、重く冷たいので、床を這うようにして、床一面に広がり、床を、外気同等温度までキンキンに冷やします。これが底冷えの主たる原因。


「24時間換気を止めてしまえば？」

24時間換気を止めた場合、6畳の部屋に、家族4人で寝ると、10時間ほどで酸欠、二酸化炭素濃度が上昇し、最悪死亡・・・と言われます。
さらにこの状態で、燃焼系暖房機器を使用すると、さらに短時間で室内環境が悪化します。
24時間換気は、人が生活する上で、必要最低限の換気だという事をご理解ください。

「熱交換型換気扇を使用すれば？」

一般家庭で使用する熱交換型換気扇は、費用対効果が得られないと判断しています。
詳しくは別動画をご覧ください・・・
さらに、コロナウィルスさえも通り抜けられないと言われる、熱交換フィルターは、室外から入り込む細かい粒子やウィルスをキャッチし、室内に入れません。しかし、人が室内に持ち込む微粒子の方が圧倒的に多いと言われます。
特にコロナウィルスなどは、人から発生します。
そのウィルスは、熱交換フィルターを通り抜ける事が出来ず、永遠に室内にとどまる事になります。さらに室内で発生したホコリ、カビ、なども室外に放出される事はありません。交換するまで、永遠に熱交換フィルターに溜まり続け、湿気を帯びる事でカビが発生し、異臭を放ち始めます。
さらに強力なモーターで空気を取り入れるので、飛び交う虫たちもフィルターに吸い込まれます。
異臭はさらに悪化、室内の衣類にも臭いが沁み込み、外出時に悪臭を漂わせる結果にも繋がります。

「どうすれば？」

Air断のように、吸排気経路を根底から考え直す必要があります。
Air断は、対流型ストーブであっても、膨張する空気を逃すことなく、家全体に広げます。
さらに、通気層に送られた空気は、小屋裏に運ばれ、さらに通気層に送られて、再度基礎パッキン部分から、床下に吸い込まれます。
この時、空気の6割は循環、4割は新しい空気を取り込むように設計されています。
そして床下から、通気壁、さらに1階天井を通り抜けて、再度室内へと流れ込む。
暖まりにくい！と言われる、対流型ストーブ、暖炉、薪ストーブであっても、膨張する空気を上手にコントロールする事で、温まる暖房機器へ再生させます。

「結露の心配は？」

結露は、温度差がある風の無い場所で発生します。
Air断は、通気層に空気を送り込む事で、通気層をほんのり暖め、結露が発生しにくい環境を作ります。さらに、対流が発生する事で、結露抑止にもつながります。
こちらの動画は、寒冷地北海道で、対流型ストーブを使った実験です。
各部屋の温度、そして、窓で発生する結露を観察しました。
外気が0℃以下になっても、窓やサッシに、一切結露は発生しませんでした。
さらに、17畳用対流型ストーブ1台で、リビングも、脱衣場も、浴室も、階段も、廊下も、2階の部屋も、ほぼ22℃〜24度。
通気壁の温度は、外気が0℃の時に、フロア付近が20度、徐々に上昇、天井は23℃、吸気口付近では26℃まで上昇して外気が入り込んでいる事が分かると思います。

寒冷地北海道の暖房は、現在パネルヒーターが主流です。
パネルヒーターは、外部のボイラーで温水を作り、室内のパネルヒーターに温水を送り込んで暖めます。トータル80万円ほどかかり、10年経過後には、ボイラーの交換で50万円ほどかかります。
さらに、パネルヒーターが壁を占領するので、間取りやデザインが制限されます。そして、夏は全く無用の長物。
それでもパネルヒーターが選ばれる理由は、結露が発生しない事。

石油ファンヒーターなら、1か月400リットル以上消費すると言われる、北海道の住宅では、毎月400リットル同等の水蒸気が室内で発生していることになります。これが原因で、大量の結露が発生、あらゆる部分にカビが発生。
壁内部では、木部腐食が発生、家の耐震性、耐久性を奪います。
これらを防止するために、パネルヒーターが普及し始めたと言われます。

しかし、対流型ストーブで、家が暖まり、結露が発生しないとなると家づくりが大きく変わるのではないでしょうか？

もちろん、対流型ストーブに関しては、1シーズン連続した実験を終えてから報告する予定ですが、すでにエアコン暖房で2シーズンを乗り越えた実績があるので、Air断が効果的な事はご理解いただけると思います。


これらの理由から、C値が良ければ、性能がいい！とは言えないと思っています。

特に対流型ストーブ、暖炉、薪ストーブの様な、自然対流型燃焼系暖房機器は、C値が想定する12倍以上の圧で、暖気が外へと逃げ出していると考えられます。
C値は、あくまでも目安と考える事が重要だと思います。

弊社の見解や憶測が、必ずしも正しいとは言い切れません。間違っている部分もあると思います。
しかし、実験データをうまく説明出来る事を考えると、全ての見解や憶測が間違っているとは考えにくいと想定しています。

これらの情報が、皆さまのこれからの家づくりにお役に立てれば幸いです。

「息子の家が、エアコン1台だけで家中暖かいんだ！
　数年に1度の寒波が来ているのに、朝起きると息子はTシャツ1枚、汗かいているらしい。
　自分の家も建て直ししたいのだが、2階リビングでも同じように暖かくなるだろうか？」

Air断で建てた息子さんの家が、あまりに暖かく、ご両親が実家の建て替えを検討。
その際、“2階リビング”を希望しているそうで、ご相談がありました。

2階リビング、2階エアコンとなるので、1階まで暖気が下がるか？がポイントですが、やはり2階の暖気は、1階には下がりにくいと判断します。
2階リビングの場合、1階にもエアコンが無ければ、全体を暖めにくいと判断しています。

一度愛知モデルで検証してご報告させていただきます。

「うちで使用する木材は、夏湿気を吸い込み、冬に湿気を放出するから、乾燥しないんです」と言われたのですが、本当でしょうか？
と、質問がありました。

無垢材は、湿度の高い時期に、湿気を吸い込み、乾燥し始めると、吸い込んだ湿気を放出します。
しかし、その量は極めて少ない・・・
そして、湿気を吸い込んでも吐き出しても、無意味な事を説明します。

まず、夏季から説明します。
夏季の絶対湿度は、1㎥あたり25gほどまで上昇します。
対する冬季の絶対湿度は、1㎥あたり5g程度。
夏季は冬季の5倍以上、湿度が上昇します。
木材は、この水蒸気を吸い込んで、パンパンに膨張します。
膨張により、ヒビが入ったり割れたりする事があります。
しかし、木材が吸い込む水蒸気の量は決まっています。限界値以上の水蒸気を吸い込む事は出来ません。

そして、限界値は意外にも早く訪れます。
湿度は、4月中旬から徐々に上がり始めます。
同時に木材も、徐々に水蒸気を吸い込み始めます。
6月梅雨時期に、ピークを迎え、木材の水蒸気吸い込み量は限界値に達すると言われます。
7月、8月木材は限界値を超えるので、水蒸気を吸い込む事が出来なくなります。

そして9月後半、10月中旬には、吸い込んだ水蒸気を放出し始めます。
11月中旬頃には、吸い込んだ水蒸気、ほぼ全てを放出。

12月、1月、2月の冬季には、木材に、放出できる水蒸気は残っていないと言われます。


夏季、一番水蒸気を吸い込んでほしい時期には、すでに限界値オーバーでパンパン。
冬季、一番水蒸気を放出してほしい時期には、すでにカラカラ・・・。

これが、無垢材の、水蒸気吸収放出サイクルと言われています。
水蒸気を吸い込んだり、吐き出したりするのは事実ですが、このサイクルでは意味がありませんよね。

この様な理由から、弊社では、機械的な除湿、加湿をしない限り、湿度コントロールは不可能だと判断しています。
もちろん、私たちの判断が正しいとは言い切れません。しかし、「夏、湿気を吸いこむ事で湿度を下げ、その湿気を、冬に吐き出すことで、湿度を高める」
と言った理屈は、春と秋が存在する事を考えると、私達には理解できませんでした。

これらの情報がお役に立てれば幸いです。

「通気層が雪に埋もれたら、雪かきが必要ですよね!」

はい、雪かきは必要ですが、よく見ると、通気層部分から排出される空気で、雪が解けていました。

少しわかりにくいですが、通気層部分は、空気の逃げ道が形成されている感じです。

外に逃げ出す空気が、雪を溶かしていると想定しています。

しかし、とりあえず、











こんな感じで雪かきはしています。

今年は少し雪が多いです!

「対流型ストーブ2台による結露実験を行ないました。
時は12月23日、外気温-7.5℃まで下がった北海道。」

「室内に入ります。玄関、いきなりの24.9℃、外気との温度差32.4℃・・・暖かいを通り超えていて、暑いです」

「手前に見えるのが、12畳用対流型ストーブ」

「奥が17畳用対流型ストーブ、この2台が、大量の水蒸気を発生させています。
そして、発生した水蒸気は、通常であれば、窓ガラスやサッシに接触して、大量の結露が発生します。
北海道の場合、この結露水が凍って膨張!水道管をも破壊する膨張力が、建物を内部から破壊します。
この為、燃焼系暖房機器の使用はご法度!が、北海道の通常」


「時刻は明け方6時14分」

「リビング温度は29.7℃、暑すぎます・・・」
「脱衣場も29.7℃、メチャ暑い・・・」
「浴室は、26.2℃、鏡に映り込んでる通り、暑すぎで、担当者はTシャツで撮影しています。」

「2階に移動しますが、2階では一切暖房機器は動いていません」

「2階北側洋間Aは、24.8℃」
「2階北側洋間Aに暖気を送り込んでいる排気口温度が24.5℃」

「2階南側洋室Bは、25.1℃」
「2階南側洋間Bに暖気を送り込んでいる排気口温度が26.9℃」

「2階主寝室が24.8℃」
「2階主寝室に暖気を送り込んでいる排気口温度が27℃」

「1階に降りて、各窓の結露を調べます。
　キッチンペーパーで、ガラス、そして窓を拭いていき、結露の有無をお見せします」

「玄関ヨコ、トイレ、ともに一切結露していません」

「リビング窓一切結露していません」

「窓全て、サッシにも、一切結露はありませんでした・・・」

「-7.5℃の時に、対流型ストーブで結露するか?実験。
　Air断では一切結露しませんでした・・・・」
　ッツーカ、対流型ストーブだけで、Tシャツでも暑すぎる室内でした・・・」


「こちらは、室内に空気を取り入れる「通気壁」の温度測定結果です。
フロア付近が24℃前後、天井付近では28℃前後
空気が室内に入り込む吸気口付近では、32.4℃まで上昇しています。
つまり、-7.5℃の外気が、32.4℃、温度差40℃で室内に入り込んでいるわけです。だから、大量に換気しても暖かい!
空気の入れ替えを常に行っているから、対流型ストーブでも空気が汚れない!
対流型ストーブ、凄い・・・・っ」

最後に、通気層内部に結露が発生していないか?を、ファイバースコープで撮影しました。
奇麗なドウブチ、そして防湿シートが映っていて、結露の跡は見当たりません。

2万円台の対流型ストーブ2台で、室内を夏に変えてしまう。
対流型ストーブ、凄いッ。。。。

「小屋裏換気は、外部に排出した方が良いのでは？」

以前から、多くの先輩方に指摘されていました。
Air断は、初物件から、全て小屋裏換気を、通気層に排出する設計。
小屋裏に入り込んだ空気を、妻側の通気層に排出しています。
これを、外部放出にした方がよいのでは？
と言った指摘を受けていました。

夏季、小屋裏の温度は50度以上に上昇します。
「妻側通気層に排出するよりも、外部に排出した方が、小屋裏温度が上がりにくいのでは？」
先輩方の意見を取り入れ、東京モデルハウス無断熱材の家では、
Air断で初めて外部放出に切り替えました。

ところが、夏季の2階温度が、30℃を超える想定外の温度を記録。
リビングエアコン1台での冷房なので、ある程度、
温度が上昇する事は想定していましたが、30℃を超えるとは思っていませんでした！

「小屋裏換気の外部放出が問題なのでは？」

すぐに対策を検討。
現在取り付けてある外部放出の換気扇を、内部から撤去。
完全に蓋をして、その横に、通気層排出の換気扇を新たに設置。

こちらがその温度推移です。
7月23日は、外部放出。
そして7月24日は、通気層放出。
2階の温度は一気に3℃近く低下。
この日以来、どんなに外気温度が上昇しても、2階温度が30℃を超える事は無くなりました。

理由をご説明します。
Air断は、通気層に排出した空気が、小屋裏に入り込み、
さらに通気層に排出されて、エアーカーテンのような流れを形成していました。
しかし、小屋裏換気扇が外部放出に切り替わった事で、
エアーカーテンが形成されなくなり、対流効果が「弱まった」と想定しています。

もちろん、この想定が正しいとは言い切れません。
しかし、正しいと想定して、さらに対流効果を高めた大阪モデルハウスを建設しています。
想定が正しければ、Air断史上最も対流効果が高いモデルハウスが出来上がります。
結果はAir断マガジンでお知らせいたします。

この情報が、皆さまの家づくりのお役に立てれば幸いです。