木造住宅の日射受熱 色やテクスチャーでの違い

鋼板のうえに塗装された看板/赤と白色の受光面温度

以前にアップした記事『 真夏の下町住宅　外壁・屋根温度は５０～７０℃ 』は、2011年時で最も暑い日の建築外皮温度を調査・考察したものです。今回、先の記事に触れていました窯業系外壁サイディングの展示場みたいな場所へ行き、色やテクスチャーの違いなどによる温度の差を調査してきました。※最高温度では無く、あくまで色やテクスチャーの比較。

場所は埼玉県吉川市のJR武蔵野線に新設された吉川美南駅(2012年3月開業)から西へ徒歩７分の大規模戸建て分譲地。途中にある店らしいものはケーズデンキとローソンのみというこれからの街で、住宅はごく最近に建てられたものばかりです。同時期・同仕様で建てられた木造住宅を同じ環境下で比較調査できるメリットは大きいものでしょう。

調査概要：2012年6月8日晴れ(やや薄曇り)午前11時前後頃に太陽光を受ける面を赤外線サーモグラフィカメラで撮影。【気象観測所(埼玉：越谷)同日午前11時のデータは気温：25.9℃、風向・風速：北北西 1.4m/ｓ ※7日前から平均気温20℃前後で推移】  

調査結果からは、感覚的に黒は熱く、白・シルバーは熱くなりづらいということがある程度定量的に理解でき、温熱的見地からの材料選択や使用方法の可能性が見受けられると思いました。黒は夏に熱く、冬に暖かい、白・シルバーは熱を受けにくく明るいという特徴をどう扱うか。半分冗談な話しですがホッキョクグマ（シロクマ）の地肌が黒く、白毛（透明）２重構造という構成をヒントに住宅の温熱環境をコントロールできないかと思ったりもします。

様々な壁の受光面温度 その１ ※画像クリックで拡大

• 左上：黒色石積み調窯業系サイディング⇔白色大理石調窯業系サイディング
• 右上：白色エンボス窯業系サイディング⇔黒色木目調窯業系サイディング
• 左下：黒色石積み調窯業系サイディング⇔白色エンボス窯業系サイディング
• 右下：黒色石積み調窯業系サイディング⇔白色石積み調窯業系サイディング

様々な壁の受光面温度 その２ ※画像クリックで拡大

• 左上：茶色石積み調窯業系サイディング⇔白色エンボス窯業系サイディング
• 右上：白色エンボス窯業系サイディング⇔薄茶色エンボス窯業系サイディング
• 左下：ベージュ色石積み調窯業系サイディング⇔白色エンボス窯業系サイディング
• 右下：ページュ色左官下地吹付け塗装⇔茶色人工木羽目板

様々な屋根の受光面温度 ※画像クリックで拡大

• 左上：黒色エンボス薄型スレート屋根
• 右上：レンガ色スペイン風瓦屋根
• 左下：いぶし瓦屋根
• 右下：レンガ色スペイン風瓦屋根⇔素地色ガルバリウム鋼板屋根

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ソーラークッカー 太陽熱利用の可能性

エコライフ・フェア2012＠代々木公園(2012.6.2～3)の初日に行きましたところ、とあるテントブース前には、光の芸術家オラファー・エリアソン(Olafur Eliasson)のオブジェのようなものが沢山置かれていました。

『ソーラークッカー』という太陽熱を利用した調理装置で、最近太陽熱利用の温水装置をやったこともあり興味津々です。早速、話し掛けたのが写真の(敬愛を込めた意味で)ファンキースタイルな女性へです。頭のキャップはソーラーで動くファン搭載、手にはソーラー充電式の携帯ラジオ、伺うと『ソーラーおばさん』と呼ばれているとのこと。肩書きは→日本ソーラークッキング協会会長の鳥居ヤス子さんです。※協会のサイトへリンクしています。詳しいことが見れます。

「ソーラーおばさん」こと鳥居ヤス子さんとパラボラ型ソーラークッカー

それはそれは、多彩な話しを聞かせていただきました。NHKからのインタビュー時のエピソードやお住まいが「ナニコレ珍百景」にコレクションされたり、アフリカの森林破壊主因のひとつである樹木を薪にしてしまうことを止めるべく、簡単に自作可能なソーラークッカーの普及・指導活動をタンザニアで続けていることなど。また英語がお達者なことから、太陽光(熱)を利用した素朴でユニークな記事を世界から集めていて、スクラップされた一部を見せていただきました。驚いたのは、パラボラ型ソーラークッカーを世界で最初のお披露目したのは、プラネタリウムの五藤光学研究所、その創始者 五藤齊三さんであるということ。下の写真は鳥居さんが苦労して入手された古書『天文夜話－五藤齊三自伝／天文夜話－五藤齊三(1979)』の太陽熱利用のパートの一部です。よく見ると住宅で太陽熱利用の冷暖房開発をしたり、原子力発電の次に来るものは太陽熱であると明言するなど、当時には早すぎたんでしょうか。鳥居さんは、日本人の開発したものが国内より国外で広まっていることを非常に残念がっていました。

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ソーラークッカーのパイオニアはプラネタリウムの五藤光学研究所の創始者

会話はソーラークッカーの実用性に及び、私がアウトドアや別荘での利用は明快であるが、一般都市部の共働きしている家庭の戸建住宅では厳しいのではという問いを投げかけたところ、南に面するキッチンという前提であるが、キッチンカウンター正面壁に内側から取り出し可能なソーラークッカー(保温可能)を設置することは可能じゃないかと言っていました。なるほどと思い、細かな問題点を抜きにしてソーラーキッチンのイメージ画を勝手に描いたのが下図です。

鳥居さんのアイデアであるソーラーキッチンを勝手に私が絵にしてみました

下の写真〈右上〉中央は鳥居さんオリジナルの『鳥居式クッカー』でガスレンジ台下に敷くアルミシートを加工してつくれます。〈左下〉はタンザニアでの普及指導で採用しているクッカー、大変ローテクです。

〈左上〉フェア会場風景　〈他〉様々なソーラークッカー

下の写真〈左上〉は太陽熱温水器の魔法瓶ガラスを利用したクッカーです。このようにソーラークッカーは様々な物があり、直火でないことから安全性が高く、モノを熱するための熱源として、太陽熱はまさに一番合理性があります。なぜなら、発電所で湯を沸かしてタービンを回し電気をつくり、家庭でその電気からまた湯を沸かすなんて二度手間なことです。電気というエネルギーは、石油やガスと違い高級なエネルギーなのです。よって石油・ガスにできないこと(EX：エレベーター、明るい照明、パソコン、テレビ等)をするのが電気の合理的な使い道と考え、石油・ガスには副産物としてプラスチック類や薬品が取れること等も理解し、将来のエネルギー料金の行方と合わせて検討すれば、賢いエネルギー利用スタイルが見えてくると思います。

様々なソーラークッカー

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真夏の下町住宅 外壁・屋根温度は５０～７０℃

日差しの強さが気になるシーズンの到来です。注意しなければいけないのは、何も女性ばかりでなく、住宅の外皮である外壁や屋根もというのが今回のテーマです。

昨年(2011年)、晴れ(やや薄曇り)の８月１８日午後３時20分頃に東京都台東区下谷に建つ建物を西南西方向から赤外線サーモグラフィカメラで撮影しました。
【気象観測所(東京：大手町)の同日午後３時のデータは気温：34.8℃、湿度：54％、全天空日射量：2.25MJ/㎡、風向・風速：南南東 4.7m/ｓ ※九日前から雨のない平均気温30℃超が続き2011年で最も平均気温が高かった日】

• イ：金属瓦〈灰肌色〉屋根/改修（木造住宅）
• ロ：モルタル塗装〈薄灰色〉外壁（木造住宅）
• ハ：いぶし瓦屋根（木造住宅）
• 二：モルタル塗装〈白色〉（寺院塀）
• ホ：鋼板スパンドレル〈海老茶色〉外壁/RC壁のうえに張る（RC造ビル）

「イ」「ロ」一般的に日差しからの熱吸収が少ない色は反射率の高い白やシルバーですが、（背後の材料を含む）熱容量の差なのかサーモカメラの精度なのか、「ハ」いぶし瓦や他の濃赤の屋根と温度の傾向はあまり変わらない。また「ホ」の鋼板外壁の温度がそう高くはない。夏のことを考えると屋根はシルバーという選択をしてしまいがちですが、もっとサーモカメラによる実態検証を増やしてみる価値があるようです。「二」白色の特性が出ていると考えられます。

• イ：鋼板瓦棒葺〈灰汁色〉屋根（木造住宅）
• ロ：鋼製折板〈白色〉外壁（木造住宅）

「イ」同じ屋根部でもここが高温なのは、真横にある白い壁面からの反射光による熱も加わったからと考えます。「ロ」白色系の鋼製折板は、日射による熱吸収が少なく薄肉鉄板なので熱容量も少ないことから50℃という温度なのでしょうか。※埼玉県三郷市や吉川市に大規模な戸建て分譲地があり、それはそれは窯業系サイディングの展示場みたいな場所で、色や表面の起伏の違いによる温度を測定し、レポートするのも面白いのではと思っています。

• イ：イチョウ（街路樹）
• ロ：弾性アクリル左官仕上〈胡桃染色〉外壁/改修（RC造ビル）
• ハ：施釉タイル〈薄灰色〉外壁（RC造ビル）
• 二：店舗テント〈濃緑色〉庇（RC造ビル）

「イ」葉面気孔開放により蒸散活動をする樹木（イチョウ）は40℃超ですが、冷却効果があるので屋外では樹木の傍が涼しいということがわかります。しかし、強い日差しが続くと水不足によるストレスが起こり、蒸散を止めてしまうので、地植えであっても適切な水遣りが必要です。「ロ」「ハ」の温度が高いのは、縦横の向きは違えど入隅に熱が集まりやすいうえ反射熱も加わるからでしょう。「二」テント庇は濃緑で太陽光を吸収しやすい色になるうえ、テント内部の空気が相当熱せられています。テント生地自体薄く熱容量も極めて少ないので、上部に熱気抜き用の処理を施せば温度は下がると思います。

このように夏の外壁や屋根の温度は50～70℃にもなります。室内もそれぞれ実測してみたいものですが、断熱のない建物は蒸し風呂状態で熱中症の危険性が極めて高いことやエアコン冷房の電力消費量がかさむであろうことが容易に想像できます。

簡単に材料メーカーのカタログデータを鵜呑みにせず、経年劣化がある実物の測定結果を噛み砕くことで材料選定の視点が増えると思います。当然、裏に設ける断熱(材)のコントロールや巷で騒がれている省エネ・節電にも関わり、様々なアイデアへとつながる可能性があるでしょう。

関連記事→『木造住宅の日射受熱　色とテクスチャーの差』

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太陽熱給湯パネル 東西方向で選ぶなら西に設置

まだCO2を冷媒とした「エコキュート」が出る以前の、指定フロン22冷媒を使用したヒートポンプ式給湯システムの利用者から、故障で部品がないうえメーカーの給湯設備部門もなくなり、仕方なく東京電力さんと東京ガスさんに電話をしたところ、いろんな物を提案されてどれが良いのかわからないという相談を今年の1月に受けました。

太陽熱利用給湯システム＋エコジョーズを設置

メーカーから提案されたものは、エコキュート・エネファーム・エコウィル・ソラモです。※概要は名称からそれぞれメーカーの説明サイト行けます。
私がこのなかで選んだものはソラモです。ソラモとは、東京ガスさんがガス器具メーカーとタイアップして考えた給湯システムで、太陽熱利用の液体式ソーラーシステムによりタンク内の水を加熱し、必要温度に満たない場合にはガス給湯器で加熱を補助すると言うものです。よく太陽熱温水器（集熱器と貯湯槽が一体となったものが屋根に置かれる）と混同されますが違います。
ソラモを選ぶにあたっての比較と理由については、別のブログ記事にする予定ですが、もちろんコストや耐久性は踏まえています。重要視したのは、「既存の建物で３．１１後の社会情勢とその先を見越す」というものです。
今回相談依頼された住宅は、太陽光を受けるのに良いと言われる南（北）方向に傾斜面がある屋根ではなく、東西方向に傾斜面があるのでどんなものかと検討し、提案書をつくることにしました。
※東京ガスの担当者さんへは、太陽熱温水器と違って集熱器（パネル）自体は比較的軽いのだから屋根勾配を気にせず南面へ取り付けられる架台のオプションを用意したら、優位性があがると伝えました。

提案するにあたってのポイントは３つ

1. 屋根のどこに４㎡(タンク容量に好ましいサイズ)の集熱器(パネル)を置けるか
2. どのようにして定量的な日射量を求めるか
3. 主な給湯を使う時間帯はいつか

提案の結果、西側の屋根に４㎡の集熱器を確保しました。

実際に作成した提案書です。提案結果の根拠がわかりますのでどうぞ御覧ください。

→ ・太陽熱利用ガス温水システムの設置提案 
相談依頼の住宅には西側に農地があり、今は建物がなく問題ないが将来的に建物が出来ることも念頭に、今後は提案書をつくる必要があると思われます。

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