図解　断熱のしくみ

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《《《2023年12月26日　エコ住宅をつくる中小工務店のためのブログ第420号》》》

意外に断熱材がどうして断熱しているのか知らない人が多いですね。

YouTubeで多くの工務店の社長が適当な解説をしているので、まずいな思っています。

ということで、今日は断熱する仕組みを考えたいと思います。

熱の3態

まず、熱ですが、3つの伝わり方があります。

対流　　空気を媒介に熱が伝わる

伝導　　固体の中を熱が伝わる

輻射　　赤外線(電磁波)として熱を伝える

です。この中で断熱材は、伝導に効きます。

輻射もある程度押さえます。対流はそもそも対流を制御して、伝導に効かせている感じですかね。

対流と輻射は、空気中を伝わります。

伝導は固体間に熱を伝えます。

一般的に室内の空気の流れは、対流によっておきます。

暖められた空気は上に上がり、上がって熱を天井などに奪われて、下に差がって来ます。

窓に触れた空気は熱を奪われて、下に下がるのはコールドドラフトと呼ばれています。

そして、また暖められて上昇していくという運動を行います。

断熱材内部での動き

基本、繊維系断熱材と呼ばれるグラスウール、ロックウール、セルロースファイバー、木質断熱材、羊毛断熱などは、全て空気を抱き込んで断熱しています。

当たり前なのですが、木材の様に固体の内部を熱が伝わるのは，とても伝わりやすいので、これで熱伝導理が高い事になります。

固体が熱を伝わるよりも、空気中などの気体が熱を伝える方が熱が伝わりにくいと原理を使ったのが断熱材です。

もっと詳しくいうと、空気を小さいサイズの隙間に閉じ込めると空気がそこで対流運動をゆっくりします。熱伝導はほとんど働かないので、熱を伝わりにくくします。こんなイメージです。

そして、この空気のポケットをどんどん小さくすると、熱伝導率が下がって行きます。それは、そのポケットの中に含まれる気体の動きが悪くなるからです。

つまり、空気のサイズを小さくすれば小さくするほど、熱伝導率は下がっていく（つまり、性能は向上していく)ということになります。

それも限界がありますが、基本的に繊維系断熱材は同じ仕組みで断熱をしています。

もっといえば、発泡系の断熱材も似たような仕組みで断熱を行っているわけです。

そのため、下記の様にグラスウールの繊維の径が小さくなると、空気のサイズが小さくなって、下記のグラフが成り立つというわけです。

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