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リビングに内窓を取付けることで断熱効果を高め快適性はアップするの?

 

中古住宅の我が家では、内窓を取付ける前の状態では寒気を感じ、エアコンの暖房を入れていてもあまり快適とは言えない状態のリビングでした。

プチリフォームをしたことによりエアコンの暖房がよく効きく二階の寝室(二重窓、屋根裏の断熱材追加など)とくらべてみても、リビングの天井高は2400mmと二階の寝室とほぼ同じなんですよね。それ以外の違いとしては「大きめの出窓」があることと「サッシ窓のサイズが大きい(高さ2165mm幅1770mm)」といったところです。

それから、もう一つ大きな違いとして、日当たりの条件があります。2階の寝室は南向きなので、天気が良いときは2階のベランダに日が差し込み寝室も割と暖かくなるのに対し、一階のリビングは同じく南向きではあるものの隣家の影になりやすく、日当たりは限定的となるため昼間でもそれほど暖かくならないのです。

リビングの出窓に関しては、2階の出窓と同じように、いずれ既製品の内窓を取り付けるつもりでいました。問題はリビングの大きなサッシ窓の寒さ対策をどうするかといことでした。プラマードU、インプラスのいずれでも内窓を注文できるのですが、その価格はどうしても10万円をオーバーしてしまいます。

そのため、なかなか注文しようという気にはなれず、そうかと言って、DIYするとしても大きな内窓をどうやって作ったら良いのかいいアイデアが浮かばないままあっという間に数年過ぎていました。

そんな状況を打破して、この冬にDIYによる内窓づくりのスタートを後押ししたのは石油燃料の価格高騰でした。この生活コストアップの危機が幸いしてか、内窓の製作方法の良いアイデアが浮かんだのでした。

さあ、内窓を完備したリビングはどのようにかわったのでしょう?

内窓を取付け断熱効果をアップし、光熱費を抑えて寒い冬をほんのり快適に過ごす暮らし方

 

寒い冬を乗りきるには、まずは家の断熱効果を高めたい。

寒い冬の過ごし方には、皆さんいろんな工夫があると思います。古くから日本人にはなじみの一つである「こたつ」は今でも日本の冬には欠かせない冬の団欒アイテムの一つだと思います。しかし、近年は生活様式の変化もあり、エコキュートやエネファームが普及し床暖房で快適に冬を過ごしているご家庭も増えてきているのではないかと思います。

また、雪多い寒冷地では、家そのももの作りが寒さに強い工夫がなされていて薪ストーブで暖かかくすごせたりします。それから最近は寒冷地用のエアコンものもありますね。

同じく雪国のひとつで、極寒のイメージがあるカナダのウィスラーではコンドミニアムに薪ストーブが備わっていたり、セントラルヒーティングでポッカポッカなところが多く、私は冬のウィスラーの夜でもアイスを食べたりしていました。もちろん-20℃の夜もありますけどね。

そして、ウィスラーから車で2時間ドライブして山をおりると雪がほとんど積もらない東海岸の街バンクーバーがあります。私が以前暮らしていたカナダバンクーバーの古いエレベーター付きアパート(バス、トイレ、キッチン[冷蔵庫、電気コンロ、オーブン完備]付1LDK家賃5万円くらいのコンドミニアム)でもセントラルヒーティングが完備してあり、冬でも室内では薄着で過ごしていたくらいです。

ですから、日本の冬の暮らしより、カナダの冬の暮らしのほうが暖かった印象が残っています。水資源が豊富なカナダでは電気代が安く光熱費がさほど気にならなかったり、セントラルヒーティングでは暖房費は家賃に含まれていたため「冬の暖かな暮らしのために」大きな代償を支払った感覚がまったくありません。

それから、カナダの家の作りは気密性が高い2×4の住宅で、しかも窓は基本ペアガラスだと聞いたような古い記憶があります。カナダでのあたたかな冬の暮らしを支えるのは「安い電気代による暖房」もさることながら、「部屋の熱が逃げにくいしっかりとした家作り」だと思います。

 

家の断熱効果を高めるためには

ひとことに「家の断熱効果を高める」と言っても、いったいどこから手を付けて良いものかまったく見当がつかないと感じているかたが意外と多いかもしれませんね。

そんな方にご覧いただきたいのが下の図です。これは国土交通省がつくったパンプレットをもとに作成したもので、家の熱の出入りを表しています。

下図の左半分は夏場の様子を表し、冷房の効いた部屋に熱気が侵入してくる割合を表しています。また、右半分は冬場の様子を表し、暖房の効いた部屋から熱が逃げるときの割合を示しています。

 

引用元:(国土交通省)のデータを加工して表示しています。 快適・安心なすまい なるほど省エネ住宅 国土交通省

 

家の断熱効果を効果的に高めるには

上の図をよく見てみると、夏で開口部(窓など)73% 冬で開口部(窓など)58%とありますね。つまり、家に関する【熱の侵入】あるいは【熱の損失】の半分以上が窓などの開口部が占めていることが分かります。

つまり、家の断熱効果を高め、暖房費を抑えながらもほんのりと快適に過ごすためには『窓の断熱対策を最優先すべき』だと分かります。あわせて住宅の気密性を高めることは必須といえます。冬でも快適だったカナダの住宅が気密性が高かったように、せっかく窓の断熱対策を行ってもそれ以外の隙間から寒気が侵入するようではなかなか部屋が温まらないからです。

窓の断熱効果をたかめる方法とは

寒さに悩まされ窓の断熱対策について、これまでいろいろと試した経験があります。

そんな私の窓の断熱対策についての結論は

『二重窓もしくは内窓の取付けを最優先すべし。』

 

プチプチって効果あるの?

窓の断熱効果を高めるために、よく紹介されている手軽な方法として、プチプチを窓に貼るというものがありますがこれはあまり効果がないように思います。(経験あり)

もし、プチプチを活用するとしたら、サッシ窓にプチプチがくっつかないような隙間を確保しつつ窓枠に隙間なくプチプチを密着できるのであれば、「プチプチ内窓」としてそれなりに効果がありそうです。(この方法を試した経験はありません)

 

カーテンを二重にする

私は寝室で遮光カーテンと普通のカーテンを二重にして使っていますので遮光性は抜群なのですが、寒さ対策としてはカーテンはかなり補助的な感じです。窓際の寒気を遮ってはいますが、気密性がないため「寒気がダダ洩れ」だということです。

 

窓にフィルムをはる

私の場合は目隠しを目的として、ガラスフィルムを自宅の窓に多く使っています。フィルムの原料である樹脂の熱伝導率は下記のデータからして0.2~0.3くらいのようです。一方ガラスの熱伝導率は1ぐらいです。つまり、ガラスの表面にフィルムを貼ることで室内の空気が触れる部分の熱伝導率を下げて熱が伝わりにくくする効果はあるといえます。

しかし、自宅寝室の窓には入居してすぐにフィルムを貼っていますが、私の経験上、ガラスフィルムが窓の寒さ対策として効果があったという実感はありません。一方、ガラスフィルムの紫外線に対する遮光効果はかなり高いとおもいます。

 

内窓の設置

いろんな意味で衝撃的でした。もちろん内窓は寒さ対策にはバツグンの効果を発揮しています。最初に使ってみた内窓はYKKapのプラマードUですが、樹脂窓と言っても作りはしっかりしていますし、プラマードUはガラスを使用しているため思っていた以上に重く、荷物の受け取りの際に驚かされました。

そして、なんといってもプラマードUの気密性の高さと樹脂窓枠を使うことで熱伝導率を大きく下げた効果はお世辞抜きに絶大です。

 

複層ガラスのサッシ窓

実家のトイレリフォームにて複層ガラスのサッシ窓をつかってみました。高齢者はトイレでのヒートショックで倒れる事故があることをニュース等で聞いていましたので、壁・天井・床へ断熱材を充填し、窓は複層ガラスのサッシ窓をつかうことでトイレの断熱効果を高めています。もちろんシャワートイレ便座にはヒーターが備わっていますので、その甲斐あってか底冷えするトイレのイメージを払拭できたと思います。

 

熱について 断熱について そして熱伝導率とは?

熱は目に見えないため、私たちは視覚的に判断するのはむずかしいし、しかも、熱は常に移動をしているのでその様子を捉えるのは無理かもしれません。

それでもまずは、「熱はいろんな伝わり方があるということ」、そして「その熱の伝わりを断つことが断熱するということ」であることを理解しておきましょう。

熱の伝わり方

そのような温度差による熱エネルギーの移動現象を伝熱といいます。伝熱の形態は以下のように分類されます。

伝導伝熱…物体内部に温度差があると高温部から低温部へと熱の流れが生じます。

対流熱伝達…温度の異なる個体壁面と流体の間では熱伝導と流れによる熱の移動が生じます。

ふく射伝熱…物体はその温度に応じて自分の持っている内部エネルギーを電磁波の形で放射します。

機械実用便覧より引用

 

断熱とは       機械実用便覧より引用

文字どおり熱の出入りを遮断することによって、管あるいは容器内の物体の温度変化を小さく保つことを目的とするものです。物体の温度によって保冷(低温断熱)と保温(高温断熱)とに分けることもあります。

断熱材

断熱のために使用される熱伝導率の小さい材用を断熱材と言います。

ゆえに、耐火物も一種の断熱材と見なすことができるのです。断熱材には使用期間中に性能の低下がないことと、目的に応じて十分な強度をもつなどの条件を満たすことが求められます。

断熱材の経済厚さ

断熱材を厚くすほど熱の出入りを少なくすることができますが、同時に施工費用も増大します。したがって、相反する「断熱によるエネルギー経済上のメリット」と「費用の増加」との間には均衡する点があるはずです。これに相当する断熱材の厚さを「断熱材の経済厚さ」といいます。

 

熱伝導率とは       機械実用便覧より引用

熱の移動では物体内で温度が伝わる伝導伝熱が基本となります。

その熱の伝わり方を表しているのが q=-k・ΔT/Δx フーリエの法則といいます。

このなかの”k”を熱伝導率というのですが、この値が大きと熱を伝えやすく、この値が小さいものは熱を伝えにくいのです。

 

つまり、

家の断熱効果を高めるには熱伝導率の小さい材料を効果的に使うのがよいと言えます。

それでは、どんなものが熱伝導率が小さいのか、あるいは熱伝導率が大きいのか?いくつかの例を調べてみましたので参考にしてみて下さい。

 

代表的な物質の熱伝導率     機械実用便覧より引用

下の表の熱伝導率ですが、各物質ごとに随分と数字が違うことがわかると思います。

鍋などでも使用される銅は熱伝導率が高く熱を伝えやすいものの代表的な存在ですね、一方、熱伝導率の数字が小さいものは熱を伝えにくく、木材や樹脂は熱を伝えにくいことが分かります。

物質名 熱伝導率 W/(m・K)
金属 427
398
アルミ二ウム 237
80.3
SUS304(ステンレス) 16.0
アルミナ 36.0
その他 陶器 1.0~1.6
ソーダガラス 1.03
ポリウレタンゴム 0.12~0.18
エポキシ樹脂 0.3
コンクリート 1.2
ラワン(木材) 0.085
常圧下の液体 アンモニア(280[K]) 524
エタノール(280[K]) 171.9
常温下の気体 ヘリウム(300[K]) 152.7
空気(300[K]) 26.14
二酸化炭素(300[K]) 16.55
国土交通省建築物省エネ法資料より引用 物質名 熱伝導率 W/(m・K)
天然木材 0.12
合板 0.16
AGC技術データより引用 物質名 熱伝導率 W/(m・K)
ポリカーボネート 0.235

 

代表的な断熱材      機械実用便覧より引用

代表的な断熱材の材料を下表に記していますが、いずれの断熱材とも熱伝導率が小さく熱を伝えにくいことが分かります。

物質名 温度[K] 密度[Kg/㎥] 熱伝導率 W/(m・K)
グラスウール (1) 293 32 0.034
ロックウール (1) 293 80 0.030
シージングボード 270 318 0.053
押出発泡ポリスチレン (1) 300 28.6 0.038
新聞故紙断熱材 300 30 0.043

 

リビングの2つのサッシ窓に、ついに内窓が備わった

 

日時:2021年 12月 25日 リビング東側 LIXILインプラス取付け

 

計測場所:6.5畳リビングルーム

エアコンの設定温度:23℃

風向:下向き

風速:自動

温度計測器:キッチン用デジタル温度計(デジタル置時計の反応時間が遅いため)

 

室内温度 インプラス(東) DIY内窓(南) 外気
21:06 19.7 9.3  ※1(2.8) 6.5
※2断熱効果 10.4

※1(  )内の数字は外気温との差を表しています。

※2 断熱効果=室内温度ー(内窓と外窓の空間の温度)

を独自の簡易的な私的指標として表現しています。

 

この時リビングの温度を示すデジタル置時計の表示は21.1℃でした。しかし、その後、以下に示す検証データよりデジタル置時計の温度変化にたいする追従性が鈍いことが判明しましたので、上の表にはエアコンの制御(23℃設定)により安定する傾向がある19.7℃を記入しています。

 

日時:2022年 1月 8日 リビング南側 DIY内窓 完成

天気:晴れ

建具下部とレールの隙間にシール材(リップ状のスポンジゴム板)を追加して断熱対策を完了

時刻 室内温度 インプラス(東) DIY内窓(南) 外気
20:51 19.7 12.3  (4.1) 9.0   (0.8) 8.2
断熱効果 7.4 10.7

(  )(  )内の数字は外気温との差を表しています。

この時、インプラスとDIY内窓が完成したことにより、リビングにとってベストコンディションが整ったはずでしたが、室内温度の結果が12月25日の21.1℃よりも低かったため12月25日のデータに疑念が湧き、以下の通り検証をおこないました。

 

日時:2022年 1月 9日 検証テスト1

1月8日の温度計測時には昼間に隣の部屋での作業をおこなっており、石油ファンヒーターの温度設定を18℃にて使用していたためため、本日は一日部屋の条件を変えずに通しで温度計測を行っています。また、使用する温度計はキッチン用のデジタル温度計に統一しています。

 

天気:曇り時々晴れ

注:隣接4.5畳ダイニングはファンヒーター(設定温度18℃)で暖房

6.5畳リビングと4.5畳ダイニングはスクリーンパーテーションで仕切れた状態

時刻 室内温度 インプラス(東) DIY内窓(南) 外気
7:00 9.5 4.9    (2.4) 4.9    (2.4) 2.5
8:09 19.1
9:00 18.4
10:00 18.4
12:00 19.1 13.2  (0.9) 14.7  (2.4) 12.3
ダイニング 22.1 テーブル上(置時計定位置) ファンヒーター18℃設定
14:01 19.7 13.9  (1.6) 15.4  (3.1) 12.3
16:00 19.7 14.7  (2.4) 14.7  (2.4) 12.3
断熱効果 5.0 5.0
18:01 19.7 13.2  (3.3) 12.3  (2.4) 9.9
20:09 19.7 13.9  (7.5) 10.7  (4.3) 6.4
断熱効果 5.8 9.0
22:03 19.1 10.7  (5.8) 9.0   (4.1) 4.9
断熱効果 8.4 10.1

(  )(  )内の数字は外気温との差を表しています。

考察:昼間は東側にあるDIY内窓に日が当たるため温度が上昇しやすい。

室内の最高温度は19.7℃

外気温度が変化しても、エアコンにより室温はほぼ一定に保たれています。

12月25日にインプラスを取付けたときに、室温が21.1℃という記録があるため、部屋が十分に温まってくるとキープする温度が徐々に上がってくるのではないかと推測していましたが、そうではないようです。暖房しはじめてから5~6時間くらいで室温は19.7℃で一定に保たれるようになりました。

 

日時:2022年 1月 10日 検証テスト2

室温の最高温度の違いについて、検証するため(インプラスを取付けた日は並行していろんな作業を行っていたため、スクリーンパーテーションの一部を開けたままであった可能性があるため)リビングの隣のダイニングでは設定温度18℃にセットしたファンヒーターをつけた状態でスクリーンパーテーションの一部を開いたときにリビングの最高室温が上昇するのかを検証したいと思います。

もしも、この条件でも室温の最高温度が1月9日と同じ19.7℃であれば、12月25日に計測した室温21.1℃というデータは計測したデジタル置時計の温度が十分に追従(温度変化に追従するのに時間が掛かります。)できていなかったことになります。

 

計測場所:6.5畳リビングルーム

エアコンの設定温度:23℃

風向:下向き

風速:自動

天気:晴れ

日時:2022年 1月 10日

温度計測器:キッチン用デジタル温度計(デジタル置時計の反応時間が遅いため)

注:隣接4.5畳ダイニングはファンヒーター(設定温度18℃)で暖房

6.5畳リビングと4.5畳ダイニングはスクリーンパーテーション1/4枚を開放

時刻 室内温度 インプラス(東) DIY内窓(南) 外気
7:00 9.2 4.9   (3.5) 4.1   (2.7) 1.4
8:00 19.1
9:00 19.1 9.9   (5.9) 9.0   (5.0) 4.0
10:00 19.1
11:00 19.7 13.2   (-0.7) 22.7  (8.8) 13.9
ダイニング 22.7 テーブル上(置時計定位置) ファンヒーター18℃設定
12:00 20.5
13:00 20.7 16.9  (2.9) 16.9  (2.2) 14.7
断熱効果 3.8 3.8
14:08 22.1
15:03 19.7 16.9  (3.0) 16.2  (2.3) 13.9
断熱効果 2.8 3.5
16:00 19.7
17:00 20.5 16.2  (3.0) 15.4  (2.2) 13.2
断熱効果 4.3 5.1

(  )(  )内の数字は外気温との差を表しています。

隣のダイニングではファンヒーターの設定温度18℃でも体感的にはもっと暖かく感じます。暖気が天井に逃げてしまわないようにダイニングテーブルの下にファンヒーターを置いているため、テーブルの上の温度は22℃くらいになっています。ちなみに上の写真のダイニングテーブルの温度計測位置はデジタル置時計の定位置でもあります。

日時:2022年 1月 10日 検証テスト3

1月10日の検証テスト2では、天気の違いやパーテーション開の条件の違いがあるものの室温はエアコンにより20℃くらいで温度制御されていることが分かります。

DIYの内窓は簡単に取り外しができないため、内窓を開放することで【内窓なし】の状態を疑似的に再現してみました。

インプラスとDIY内窓のいずれも引き戸を全開(窓開口面積の半分を開放した状態)
スクリーンパーテーションは閉じる
時刻 室内温度 エアコン吹出し温度 外気
17:59 19.7 10.7
19:00 19.7 32.8 10.7
内窓インプラス、DIY内窓いずれも全閉
時刻 室内温度 エアコン吹出し温度 外気
20:00 19.7 29.8 9.9
21:00 19.8 26.8 9.0
22:03 19.3  23.8 9.2

(  )(  )内の数字は外気温との差を表しています。

内窓の開放により【疑似的な内窓なし状態】をつくってみて分かったことがあります。内窓を開放して1時間後に部屋に入ったときの印象はそれまでより暖かく感じました。しかし、室内の温度を計測してもほぼ同じでした。

そして、その後ふたたび内窓を閉めて様子を見てみることにしました。上のデータから分かる通り室内の温度はほとんど変化していませんが、実はエアコンの吹き出し温度が変化していることが分かりました。

つまり、部屋の状況(内窓の開け閉め)に合わせてエアコンが温度制御をおこなうので、室温はほぼ一定に保たれているのですが、エアコンの吹き出し温度が変化しているためエアコンの負荷が変化していることが分かります。

 

まとめ

結論:内窓をつけることでリビングの快適性はアップする。

検証データからも分かる通り、外気温に対して外窓と内窓のところで2℃~7℃くらいは温度の低下を和らげてくれていますので、そのため窓際での体感温度が随分と違います。

そして、エアコンの吹き出し温度の変化からも内窓を設置することで、光熱費を抑える効果が高いことが分かります。

そして、ちょっと皮肉なことに疑似的に再現した内窓なし状態では窓の近くは寒いのですが、エアコンからの吹き出し温度が高いためエアコンの近くでは温風を直接浴びるため暖かく感じてしまいます。

ですから、まずは内窓をつけて部屋の断熱効果をアップするとよでしょう。つぎに、快適な暖かさと光熱費の抑制のバランスを考えた場合は、部屋が冷え切っているときは、まずは少し低めの設定温度20℃~23℃で部屋をある程度暖めて、それでも物足りないときに設定温度を25℃くらいに上げるようなエアコンの使い方が経済的ではないかと思います。

或いは、私のようにエアコンとファンヒーターを併用すると、エアコンの設定温度を23℃でも足元をファンヒーターで温めることで十分快適ではないかと思います。

 

 

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