熱が伝わるメカニズム

熱の伝わり方には、「対流」「伝導」「放射（輻射）」の3つのパターンがあります。それぞれ熱の運ばれ方に大きな違いがあります。

対流

対流とは、熱を蓄えた液体や気体が移動することによって熱が伝わる現象のことで、対流熱とも呼ばれます。お風呂を沸かしたときに水面の上の方は暖かいのに、底はぬるいという経験をされたことはないでしょうか？

これは、熱せられた水が膨張して比重が軽くなることで上部に移動し、反対に冷たく比重の重い水が下に下がる対流によって起こる現象なのです。

その他の対流熱の例としては、エアコンやドライヤーの熱などが挙げられます。

伝導

伝導とは、物質を構成する原子や分子の熱運動による振動や衝突などによって、物体内部の熱が高温の部分から低温の部分へ移動する現象のことです。

鍋やフライパンなどの調理器具に食材を入れて火にかけると、火の熱が伝わって調理器具の温度が上昇し、熱せられた調理器具によって食材が温まるというこの調理過程にも熱の伝導が利用されています。

放射（輻射）

放射とは、物質を介さずに赤外線や遠赤外線など波長の長い電磁波として伝わる現象のことです。

焚火やストーブなどのように、直接触れなくても暖かいと感じるのは、熱エネルギーが放射によって直に人体に熱が届くためです。

私たちが太陽光が当たると暖かく感じるのもこの放射の影響によるもので、太陽光が人体に当たることで体を構成している分子が刺激されて振動することで熱が発生し暖かさを感じているのです。

断熱と遮熱の違い

断熱と遮熱は混同されやすい言葉ですが、それぞれの仕組みや役割に違いがあります。適切な対策を行うためには、正しい知識を備えて、目的に合わせた対策を行うことが重要です。

断熱とは

断熱には、先ほど紹介した「対流」「伝導」「放射（輻射）」による熱の移動を抑えるという役割があります。

外と室内の熱の移動を抑えることで、魔法瓶のように冬は室内の暖かさを逃がさず、夏は外の暑さが室内に入り込むのを防ぎ、室内の温度を一定に保つ効果が期待できます。

また、室内の温度差を軽減することができるので、家の中の急激な寒暖差によって起こるヒートショックの対策にも有効です。

さらに、断熱対策によって冷暖房を効率よく利用できるため、無駄なエネルギー消費を減らすことで、近年高騰している冷暖房費を抑えることにもつながるでしょう。

遮熱とは

遮熱には、主に太陽光による放射熱を反射し、外の熱を中に入れないという役割があります。

夏場の強い日差しを反射して遮り、屋根そのものの温度上昇を抑えることができるので、屋根から室内へ熱が伝わるのを防ぐ効果が期待できます。

また、夏場は効率的に部屋を冷やすことができるので、冷房費の軽減につながります。ただ遮熱対策では、断熱のような室内の熱を逃がさない保温効果はないという点には注意が必要です。

屋根の断熱・遮熱対策とは

断熱・遮熱塗料を使用する

一般的に屋根は、10年程度を目安に塗装によるメンテナンスが必要になります。そのため、塗り替えの際に断熱・遮熱塗料を使用することで、室内を快適な温度に保つ効果が期待できます。

ただ、遮熱塗料は放射熱を吸収しにくい特殊な着色顔料が採用されているため、一般の塗料に比べると選べる色に制約がある場合があります。色によっても遮熱効果は若干異なり、白のような明るい色のほうが遮熱効果は高くなります。

また、気密性の低い建物では断熱塗料を使用したとしても、屋根以外の部分から熱が逃げてしまい十分な効果を感じられない場合もあるので注意が必要です。

断熱材を増強する

断熱対策として、天井もしくは屋根部分に断熱材を増強するという方法もあります。天井断熱では、セルロースファイバーを吹き込んだり、グラスウールやロックウールなどを置いて断熱材を増強します。

一方屋根断熱の場合は、グラスウールやセルロースファイバーなどの断熱材を垂木の間に詰め込んだり、屋根裏面に発泡ウレタンを吹き付けたりして断熱材を増強します。

天井断熱のほうが施工がしやすくコストも抑えられますが、屋根裏を部屋や収納スペースとして有効利用したいという場合には、屋根断熱が有効です。

断熱材一体型や遮熱機能付きの屋根材を使用する

屋根のカバー工法や葺き替えによるリフォームを行う際には、断熱材一体型や遮熱機能付きの屋根材を新たな屋根材として採用するという方法もあります。

カバー工法では、古い屋根と新しい屋根の二層構造になるため、外や室内の熱が外に伝わりにくくなることで断熱性が向上します。

葺き替えの場合は、その他の方法に比べて施工費用が高額にはなりますが、既存の屋根材を全て撤去して新しい屋根材を設置します。そのため、下地材補修や点検ができるなど、長期的な視点でみると非常にメリットは大きいと言えます。

遮熱シートを取り付ける

屋根に遮熱シートを貼り付けるのも暑さ対策として効果的な方法です。遮熱シートはアルミ素材でつくられており、屋根に取り付けることで、夏の暑さの原因である太陽光を反射し、屋根の温度上昇を防ぐ効果が期待できます。

また、冬場には室内の暖気が外に放出されるのを防ぐ効果もあるため、1年を通して室内を快適な温度に保つ効果も期待できます。

ただ、断熱材のように対流や伝導による熱を防ぐことは出来ないため、より室温上昇を防ぐために遮熱シートと断熱材を併用する場合もあります。

まとめ

屋根の断熱・遮熱対策は、エネルギー効率を向上させ、快適な居住環境をつくる重要な要素です。また、遮熱と断熱はそれぞれ仕組みや役割が異なるため、正しく理解して活用することが重要です。

屋根の遮熱対策や断熱対策には様々な方法があり、遮熱塗料1つを取ってもたくさんの商品が販売されています。そのため、効果をしっかりと発揮するためには、現在の建物状態を把握し適切な方法で対策を行う必要があります。

室内の暑さや寒さにお困りの方は、屋根エキスパートまでお気軽にお問い合わせください。