エコナウォール実験棟(仙台)を暖房モードに変更しました。

仙台市に建設した「エコナウォール実証実験棟」を、自然室温モードから暖房モードへと切り替えました。
これまでは、潜熱蓄熱建材「エコナウォール」に期待される日中の過昇温や、朝の冷え込み防止効果を中心に自然室温測定を実施。
暖房モードへの切り替え以降は、暖房に必要なエネルギー量の削減効果について実証実験を行います。

外観

今回使用する暖房機は、家庭用電源で使用できる100V-300Wの小型ファン付き暖房装置です。
電熱式で熱容量が小さく、しかも小型ファン内蔵ですから、室内に少量の熱を素早く供給することができます。
超高断熱仕様の実験棟を暖房するには、暖房能力であると考えられます。

暖房機

暖房装置をコントロールするのが、一般的には熱帯魚の水槽温度管理をする定温度制御装置。
配線も簡単で、精度よく温度管理できることが、事前検討で確認されています。

サーモ

室温センサーは、部屋の中央部にある測定用ポールに固定。
1200mmの高さの空気温を測定して、設定室温以下になると暖房装置が稼働するシステムです。

センサー

また、暖房機の稼働状況と消費電力量の測定には、一般家庭でも普及してきた消費電力計を採用。
1ヶ月間のコンセント電力消費量を5分毎に記録することができる優れものです。
毎日「エコナウォール」を施工した部屋の省エネルギー効果がが実証されていますが、
春までには外気温や日射量と、省エネルギー量の関係が定量的に把握できると期待されています。

ロガー
 

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e-プラスターのカラー化に成功しました。

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石膏を主体にした従来の「e-プラスター」では、色ムラなどの問題からカラー化が困難でした。
昨年からこの課題を解決するために、仙台市に本社のある北洲さん、富士川建材工業さんの協力を頂きながら新規のe-プラスター開発を進めてきました。

最終的な実証試験は、北洲様本社敷地内に建設した実証実験棟で行いました。

外観

カラー化e-プラスターに調合したのは、富士川建材工業さんの液体顔料。
1袋のe-プラスターに対して1瓶の顔料を調合しますから、ねり材料ごとの色ムラはありません。

カラー

新e-プラスターには水と顔料を調合して、従来通りの湿式左官工法で施工していきます。

ミキサー

新型e-プラスターには新たに珪藻土も調合して、新たに調湿性能も付与。
安定した室温変動と調湿性材料の融合で、室内の湿度を快適湿度範囲に自動的に調整します。
室内の結露、カビなど冬場の健康問題も解決できることが期待されます。

左官

また、強い付着力となめらかな施工性で、表面の仕上がりも改良されています。

左官2

平滑仕上げだけでなく、様々なテクスチャーにも対応した新型e-プラスター。
ローラー仕上げの実験でも、その性能を十分に発揮できることが確認できました。

 

テクスチャー

 

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潜熱蓄熱材「e−プラスター」で安定した温・湿度環境が実現。 インフルエンザの増殖予防。

高断熱・高気密住宅の悩みに冬場の「過乾燥」があり、全国的に暖房時の相対湿度が30%以下になる住宅も、数多く報告されています。
これまで冬期間の低湿度は、乾燥した外気の大量な取り入れにあると言われてきましたが、室内気候研究所では「e−プラスター」を施工した住宅の環境測定を実施して、過乾燥の原因と対策を検討してきました。
 
室内の相対湿度は人間の健康と密接な関係があることは、経験的にも知られています。「乾燥」が風邪や呼吸器疾患、乾燥肌の原因になるからです。
一般的な乾燥対策は加湿器の使用ですが、器機の選定や使用法を間違えると結露やカビが発生します。各家庭で洗濯物や濡れタオルの配置、植栽の導入など、様々な生活の工夫がなされているようです。また、マスクや保湿クリームの使用なども対処として効果的ですが、原因を解消することはできません。
 
環境弱者である子供たちの冬の健康管理のためにも、低湿度対策はとても重要です。


 
 
 
 
竣工現場のページでも紹介した「I-project」の環境測定データから、冬の低湿度対策について考えてみることにします。この住宅では潜熱蓄熱内装材「e−プラスター10」を壁と天井に施工して、躯体に熱と水蒸気を蓄積する機能を持たせています。「e−プラスター」は熱と水分の「デポジットカード」。室内に取り込んだ暖房機や日射、調理、家電製品、人体からの熱と水蒸気を壁にチャージしておき、必要に応じて取り出して利用するパッシブシステムです。
 
一般的な高断熱・高気密住宅の内装地上げはビニールクロスです。汚れにくく耐久性にも優れていますが、化学製品であるビニールには熱や水分を吸収保持する能力がありません。これが過乾燥の原因の一つと考えられるのです。
 
石膏プラスターと潜熱蓄熱材PCMを主原料とする「e−プラスター」は、室内の熱を呼吸しながら室温を安定させるだけでなく、入浴や洗濯乾燥、調理などで室内に放出された水蒸気を一時的に吸収。乾燥空気が室内に流れ込んだときに放出して相対湿度の低下を抑制する機能があります。
 

 
 
 
2012年12月から2013年5月までの環境測定データをまとめてみたところ、薪ストーブを主暖房に使用しているこの住宅の室内温度は19℃から23℃で、しかも非常に安定して推移していることが分かりました。外気温が−10℃にもなる厳寒期に朝まで暖房を停止していても、「e−プラスター」からの放熱で室温が下がりません。
 
また、加湿器を使用していなくても相対湿度は40%をキープ。壁と天井に施工した「e−プラスター」の保湿効果で、安定した湿度環境が維持されています。小学生と幼児の二人のお子様も、全く風邪を引かなくなったそうです。
 
 
 


既往の研究では、人間の快適性と健康にとって最適な相対湿度の範囲は40〜60%である事が明らかになっています。また、相対湿度が40%以下になると、ウイルスやバクテリアなどが非常に増殖しやすい環境となります。
 
「e−プラスター」を施工した住宅の測定結果では、壁面の調湿作用で相対湿度が40%以上であり、加湿器にかかる電気料金もフリーで、健康的な環境が維持されます。






「e−プラスター」を施工した住宅と、一般的な高断熱・高気密住宅の室内環境データを比較してみました。いずれも札幌市に建つ住宅で、断熱性能はほぼ同じです。下のグラフは、最寒期である2月の室内環境を示しています。
 
国際規格であるISOの室内環境基準と比べてみると、ビニールクロスを施工した高断熱住宅では、昼間の室温が30℃近くまで上昇し、またその時の相対湿度は30%を切ることが分かります。人間の活動時間帯では、おおむねISO基準を満足することができていません。
 
一方、「e−プラスター」を施工した住宅では、測定期間中ほとんどの時間でISO規格の範囲内に温湿度が維持されていました。「e−プラスター」の熱と水蒸気を呼吸する機能が、安定した温湿度生成に寄与した結果と考えられます。快適範囲の環境ではインフルエンザ菌の活動が活性化する相対湿度以上の値が得られていますので、「e−プラスター」の健康維持への機能が期待される訳です。





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「塗り壁で木造にRC並み蓄熱性〜PCM蓄熱材『e−プラスター』発売」



2013年12月5日発行の「北海道住宅新聞」に、「e−プラスター10/20(R)」の記事が掲載されました。
「e−プラスター」の特徴と魅力が余す事なく紹介されています。木造高断熱住宅が抱えるオーバーヒートや過乾燥などの問題を解決する工法として、今後とも啓蒙・普及活動に精一杯チャレンジしていきます。

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北海道建設新聞に潜熱蓄熱材「e−プラスター」が紹介されました

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 2013年9月27日発刊の「北海道建設新聞」に、「e−プラスター(R)」の紹介記事が掲載されました。

木造住宅の室内環境生成にパラダイムチェンジを引き起こすことができるのか。室内気候研究所の新たな挑戦が始まります。11月にはセミナー、現場見学会、製品発表会といくつかの行事も予定されています。詳細が決まり次第、ブログでもご紹介させていただきます。

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高断熱住宅だから、潜熱蓄熱材「e−プラスター」が必要なのです。

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これからの住宅は「断熱か?蓄熱か?」という議論があります。 

いずれも正解に見えるこの議論を解く鍵は、「高断熱・高気密住宅」開発の歴史の中にあるようです。北海道などの積雪寒冷地で木造住宅の熱性能を改善しよう、という社会的な活動が始まったのは1980年代。いまからちょうど30年ほど前のことです。その目的はどこにあったのでしょうか?

人間の居住を拒むかのような厳しい北国の風土にも、先史時代からの生活がありました。新石器時代を生き抜いた人々、先住民族アイヌの人々の住居にはどのような工夫があったのでしょうか。茅葺きの厚い断熱壁、土間床、土壁の熱容量。北国の暮らしに欠かせない断熱性と熱容量は、長い歴史の中で連綿と受け継がれていたのです。

 

 

断熱性と熱容量を持つ竪穴式住居(三内丸山遺跡)

 

しかし北海道開拓時代に移植された「夏を旨とする」温暖地域の建築工法とストーブなどの強力な暖房器具の導入により、北国に生きる社会的適応手法としての伝統的建築技術が顧みられることはなくなりました。

 室内に同居する高温の暖房器具と外気温。北国の冬の暮らしとは過酷な自然環境に耐えることであり、待望の春を迎えるまでの試練でしかありませんでした。「北国の生活が豊かで誇りあるものであるために」。住宅の熱性能改善は郷土の気候風土に魅力を見いだし、冬を楽しむライフスタイルへと変換させるための活動に他なりませんでした。

 

 

 

 

窓にビニールで目張りした無断熱住宅(札幌市)

 

外気温に影響を受けない室温の形成と計画的な換気の実現。高断熱・高気密工法の目標は冬期間の生活環境改善が主たる目的です。居住者の快適性を無視した熱損失係数、隙間係数の削減競争。年間暖房費をゼロに近づけることだけに着目する現在の技術開発は、本来の目標を見失っているかのようにも見えます。

 

欧州などの高緯度地域にある積雪寒冷地とは異なり、冬期間にも十分な日射熱が見込まれる日本の北国に必要な住宅の熱性能とは何か。高性能住宅の将来像は過去に立ち返って現在を見通す中で帰納的に見いだされるに違いありません。高断熱・高気密住宅が一般的にも広く普及する現在。蔵座敷の快適さにみられるような安定した室内環境の構築には、室内への積極的な熱容量の付与が必要になるはずです。

 

 

熱容量を付与した高断熱住宅の室内(I-project:札幌市)

 

 

安定したI-projectの冬期温湿度環境(e−プラスター10を施工)

 

 

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自然温度差を省エネに活かす潜熱蓄熱材『e−プラスター10/20(R)』

 
自然温度差は、日射や生活排熱を活かして暖房エネルギーを抑制する能力を表す指標です。定義から、自然温度差が大きな住宅では暖房をしなくても室温は外気よりも高く、設定設定にするために必要なエネルギー量が低くなるからです。

しかし、次世代省エネルギー基準を上回るいわゆる高断熱・高気密住宅でも、日射が暖房量抑制に貢献していない場合のあることが、実測調査の結果から明らかになってきました。なぜ、内部取得熱を十分に活かすことができないのでしょうか。



断熱性能を示す熱損失係数は、暖房時に屋外へと流出する熱流の大きさを表してます。熱損失係数が小さな住宅でも、室内に日射が差し込んできたときに熱を蓄積しておく能力が低ければ、室内は非常に高温になってしまいます。これが、冬期間の室温のオーバーヒート、あるいはオーバーシュートと言われる現象です。厳寒期の北海道でも、暖房停止時の日中室温が30℃を超えるケースが報告されており、暑さによる不快や過乾燥の原因として指摘されるようになってきました。

潜熱蓄熱材『e−プラスター10/20(R)』は、天井や壁の温度を変えることなく日射熱を呼吸して蓄積する能力があり、室温のオーバーヒートを抑制して安定した環境を創りだすことができます。暖房エネルギー消費量の実測調査でも、大幅な省エネルギー効果が明らかになっています。

実測データは、下記のURLで確認することができます。

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潜熱蓄熱の「e−プラスター」で熱損失係数を改善:iWall研究会

 2012年の日本建築学会(東海)で発表したe−プラスターの研究論文を公開します。木造住宅の断熱性能を強化することなく、「e−プラスター」の施工で蓄熱性能を高めると等価的な熱損失係数が減少することを、通年の環境測定で実証しました。

パッシブソーラーハウスの性能は、室内の熱容量が大切な鍵をにぎります。2013年、住宅に適用される新省エネ基準では、熱容量の省エネルギー効果を評価することになります。コンクリートより6倍も高性能な「e−プラスター」の蓄熱性能。この論文では「e−プラスター」の建築環境工学的な評価方法について論述しています。

下記のアドレスで論文(PDF)をご覧になれます。

 http://iwall.jp/news.html

 

T-project LDKの内部写真

 

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潜熱蓄熱材(PCM)で太陽熱を呼吸する「e−プラスターR」

 iWall研究会(http://iwall.jp/)が研究開発を続けてきた、潜熱蓄熱内装材『e−プラスターR』が2013年9月1日に発表されました。

日射や生活排熱を壁や天井に施工した『e−プラスターR』に蓄積。暖房が必要な夜間に『e−プラスターR』から室内へと放熱することで、暖房エネルギーを大幅に削減できます。iWall研究会では全国に20棟の実証住宅を建設。通年の環境測定を実施して、快適な室内環境創出と省ネルギーが両立されていることを確認してきました。

M−projectの外観(札幌市北区)

パッシブソーラーハウスの計画では、1.地域の気候風土の把握、2.窓の方位、熱性能、面積の計画、そして3.蓄熱部位の計画が重要な3つのポイントです。『iWall工法』は、室内の壁や天井に『e−プラスターR』を施工。一般住宅の約3倍に匹敵する32,000(kJ/K)の熱容量を室内に付与することができます。

日射熱を呼吸する『e−プラスターR』

『e−プラスターR』一般的な左官工法で施工。水に『e−プラスターR』を加えて撹拌、ペースト状になった『e−プラスターR』をコテで塗り付けていきます。一般的なビニールクロスに比べて調湿性能にもすぐれ、冬期の乾燥も抑制してくれます。

施工風景(M−project)

室内気候研究所では、パッシブソーラーハウスの設計、冷暖房費の予測計算、竣工後の環境測定を実施して、現場の情報を随時アップしていきます。

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