07 断熱の重要性 -Importance of Insulation-
English is written after Japanese description. #importanceofinsulation
建築業界で時々話題になるテーマが、コンクリートの打放（デザイン性）と断熱（建物性能）のどちらを取るかという話。
断熱無しが一概に悪と言うつもりは無いのですが、断熱がなぜ必要かは、自宅を建てる自身で把握して、その是非やリスクと空間性等を自身でコントロールしたいところ。
断熱が重要であることは、なんとなくわかっていても、冷暖房コストを抑えるためでしょ、というくらいにしか理解していない場合、お金をかけられる人であれば、あんまり断熱とか気にしなくてもいいんじゃないかと考えてしまうこともできてしまう。環境的にもあんまり良くないとも分かっているけど、イマイチ実感としてわかんないしなーとも思うかもしれない。
でも、実はそれは断熱の一側面でしかなく、ここを読んでもらった方には、断熱がなぜ必要であるのか、具体的には何が良いのかを理解できるようになります。
結論から言うと、断熱のメリットは大きく3点。
①冷暖房コストの削減
②地球への環境負荷低減
③ヒトの健康リスクの低減
以下に詳細記します。
①冷暖房コストの削減
②地球への環境負荷低減
コストに関しては分かりやすく、具体的な断熱のメリットです。冷暖房費がかからないことは、イコール環境負荷の低減とも言えます。そのため、断熱に加えて、夏場の遮熱対策についても併用しておくことが望ましい。断熱・遮熱の目的は以下の通り。
A)断熱性能の向上の目的
室内の熱が室外へ逃げることを防止し、暖房負荷を低減させることで、電気使用量を削減し、地球環境に貢献。同時に電気代を削減できる。
B)遮熱性能の向上の目的
夏の外部の熱（日射熱、外気温）を室内への侵入を防止（伝導熱・輻射熱を抑制）し、冷房負荷を低減させることで、電気使用量を削減し、地球環境に貢献。同時に電気代を削減できる。
③ヒトの健康リスクの低減
断熱の「健康空間」的な役割は、主に不快感・健康被害のリスク低減が主な目的となる。
A）部屋ごとの温度差解消 ⇒ ヒートショック対策など
B）室内の上下温度差の解消 ⇒ 高血圧症、心疾患、不快さへの対策
C）外皮（屋根・外壁）からの輻射熱を抑制 ⇒ 不快さへの対策
D）結露対策 ⇒ 結露によりカビが発生することへの対策
以下は少し専門的になりますので、興味のある方のみご覧ください。
健康的側面①②について
室内での平面的・断面的温度差がある環境では、上記の様な健康リスクを抱えている。外皮（屋根・壁面）の断熱性能の向上により、室内温度差の解消が図られます。実際には解消までにある程度の時間差が生じるため、この点まで解消するには全館空調や空調計画が求められます。これら高齢者になる程、気を付ける必要があるという点ですが、住宅の寿命はおおよそその建設依頼した人よりは長く設定されることが多いため、建設時の年齢に関わらず、気を付けておきたいポイントです。
健康的側面③について
熱の伝わり方は、「伝導」、「対流」、「放射（輻射）」の3種類に分類される。簡略的に定義をまとめると、
伝導：接触しているモノとモノとの間で熱が伝わること。
対流：室内の空気中で、高温側から周囲の空気へ熱を伝えること。
放射（輻射）：（空気のあるなしに関わらず）電磁波の赤外線により熱が伝わること。
伝導・対流はイメージしやすいが、断熱計画上は、放射（輻射）にも気を付けておく必要がある。
人間の体は離れた物体と「放射」で熱のやりとりをしている。そのため、室内環境の周辺に存在する壁、床や天井の放射温度は、快適性に大きな影響を与える要因となるからである。（※1）
例えば、赤外線カメラはこの放出される赤外線を可視化している。
通風との関連性では、昔の日本家屋の様に断熱性能が低くても、通風が確保できれば良しとする傾向もあったが、放射を考えるとそれでは不十分と感じる。
つまり、外皮の断熱性能が低く、壁・天井の表面温度が高くなるような住宅では、夏の夜などは放射熱の影響が大きいため、暑くて通風どころではなくなるからである。HEAT20 G1レベル程度の断熱性能があると、より効果的に自然通風の効果を体感できるとも言われている（※2）
また、理想的な断熱環境は、住まい全体がほぼ均一な温度環境であることである。
健康的側面④について
最初に断っておくと、断熱だけで結露は防止できない。が、熱橋（ヒートブリッジ）は結露の原因の1つである。熱橋とは、構造部材の接合部などの理由により、文字の通り熱の通り道を作ってしまうことであり、断熱の部分的な欠損であるとも言える。主にはバルコニーなどの構造部材が外へ飛び出す部分が「熱橋」となりやすい。特に鉄骨層の場合、特に注意が必要である。対応については、計画地、建物の形、省エネの目標値などにより、案件ごと検討が必要な内容である。
また、ガラス面の断熱性能が低い場合も結露の原因となる。室内の湿度が高い部屋で起きやすいこともあるが、室内外温度差の大きい所で起きやすいという性質から、特に北面は日光が当たらず外部の微気候的には外気温が下がるため、室内温度が高い冬などには結露になりやすい。LowーEガラスなどで窓ガラスの断熱性能を上げておくことも対策の1つとなる。
※1）前真之 著（2016）エコハウスのウソ［増補改訂版］ 日経ＢＰ社
※2）野中俊宏 他著（2021）図解風の力で住まいを快適にする仕組み （株）エクスナレッジ
Importance of insulation
A topic that is sometimes discussed in the architecture industry is whether to take concrete pouring (design) or insulation (building performance).
We do not intend to say that no insulation is generally a bad thing, but we want to understand why insulation is necessary and control the risks and benefits, and spatiality of insulation ourselves as the builder of our own home.
If you know that insulation is important, but you only understand that it is to reduce heating and cooling costs, you can think that if you can afford it, you don’t need to worry about insulation. You might also think that you know it’s not good for the environment, but you don’t really understand it.
But in fact, that is only one aspect of insulation, and if you read this section, you will understand why insulation is necessary and what exactly it is good for.
In conclusion, there are three main benefits of insulation.
(1) Reduced heating and cooling costs.
(2) Reduced environmental impact on the planet.
(3) Reduction of human health risks.
Details are given below.
(1) Reduced heating and cooling costs.
(2) Reduced environmental impact on the planet.
The cost merit is very clear to understand and is a concrete benefit of insulation. No heating and cooling costs can be said to equal a reduction in environmental impact. Therefore, in addition to insulation, it is advisable to also use heat shielding in summer.The purposes of thermal insulation and heat shielding are as follows
A) Purpose of improving thermal insulation
By preventing indoor heat from escaping to the outside and reducing the heating load, electricity consumption is reduced, thereby contributing to the global environment. At the same time, electricity bills can be reduced.
b) Purpose of improving heat sheilding performance
Preventing heat from outside (solar radiation heat, outside temperature) from entering the room in summer (suppressing conducted and radiated heat) and reducing the cooling load, thereby reducing electricity consumption and contributing to the global environment. At the same time, electricity bills can be reduced.
(3) Reducing human health risks.
The main purpose of the ‘healthy building’ role of insulation is to reduce the risk of discomfort and health hazards.
A) Elimination of temperature differences between rooms ⇒ e.g. against heat shock.
B) Elimination of vertical temperature differences between rooms ⇒ Measures against hypertension, heart disease and discomfort.
C) Suppression of radiant heat from the outer skin (roof and walls) ⇒ Measures against discomfort.
D) Measures against condensation ⇒ Measures against mould formation due to condensation.
The following is a little more technical and should only be read by those who are interested.
Health aspects (1) and (2) above
In an environment with flat and cross-sectional temperature differences indoors, the above-mentioned health risks are present. The improvement of the insulation performance of the external skin (roof and walls) will help to eliminate indoor temperature differences. In practice, there will be a certain amount of time difference before it is resolved, so whole-building air conditioning and air-conditioning planning is required to resolve this to this point. The older these people are, the more care needs to be taken, regardless of their age at the time of construction, as the lifespan of a house is often set at approximately longer than the person who commissioned its construction.
Health aspects (3) avobe
Heat transfer can be classified into three types: conduction, convection and radiation (radiation). Brief definitions are summarised below,
Conduction: heat is transferred between objects that are in contact with each other.
Convection: transfer of heat from the hot side to the surrounding air in indoor air.
Radiation: the transfer of heat by infrared radiation of electromagnetic waves (with or without air).
Conduction and convection are easy to visualise, but radiation (radiation) must also be taken into account in insulation planning.
The human body exchanges heat with distant objects by ‘radiation’. Therefore, the radiant temperature of walls, floors and ceilings in the vicinity of the indoor environment is a factor that has a significant impact on comfort. （*1)
Infrared cameras, for example, visualise this emitted infrared radiation.
In relation to ventilation, there was a tendency in the past to consider it good if ventilation could be ensured even in Japanese houses with low insulation performance, but this is not sufficient when radiation is considered.
It is said that if the insulation performance is at the level of HEAT20 G1, the effect of natural ventilation can be experienced more effectively (*2).
The ideal insulation environment is one in which the temperature is almost uniform throughout the entire dwelling.
Health aspects (4) above
It should be stated at the outset that insulation alone does not prevent condensation. Heat bridges are one of the causes of condensation. Heat bridging is the creation of a literal pathway for heat due to reasons such as joints in structural members, and can also be described as a partial deficiency in insulation. Mainly, ‘heat bridges’ tend to occur in areas where structural members project outwards, such as balconies. Particular attention should be paid to this, especially in the case of steel-framed layers. The response is a matter that needs to be considered on a project-by-project basis, depending on the planned site, the shape of the building and the target energy savings.
Poor insulation of glass surfaces can also cause condensation. The insulation performance of the window glass should be improved by using Low-E glass, etc. Low-E glass is one of the countermeasures.
(*1) Masayuki Mae (2016) Eco house lies [enlarged and revised edition], Nikkei Business Publications, Inc.
(2021) Illustration of the mechanism for making your home comfortable with the power of wind, by Toshihiro Nonaka et al.