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断熱材(だんねつざい)とは、物理・化学的物性により熱移動・熱伝達(どちらも)を減少させるものの総称。熱絶縁材とも呼ぶ。建築用のものは断熱材、工業用のものは保温材と呼称されることが多い。また、断熱材の材料を断熱材料、成形製品を断熱材と呼び分けるが現実には混用が多い。ここでは主に建築材としての断熱材について述べる。 断熱(thermal insulation)とは、伝導、対流や放射による熱移動を防ぐことであり、それを実現しようとするものが断熱材である。JIS[1]では、「システムからの熱移動を減少させるプロセス若しくはその機能を果たす製品,構成又はシステム」と規定されている。物理などの科学分野での断熱とは主に熱移動が無いことを示すが、建築など工学的分野の文脈で断熱を用いる場合は単に熱移動を少なくすることを言う。 建物の冷暖房の効率化や冷蔵庫など熱を扱う様々な用途に使われている。断熱材は冷房・暖房のエネルギー効率を高めるために建物で使用されるだけではなく、熱伝達を抑制することが重要なストーブ・冷蔵庫・冷凍庫・湯沸かし器等の器具の筐体部分、および多くの工業的な応用にも使用される。これらでは対象範囲内と外部との温度差を維持するために利用されている。 巷間[要出典]、熱伝導を防ぐことをのみを断熱ということがあるが誤りである。建築材としての断熱材は熱伝導を抑えることにより断熱効果を高めたものが多いが、材料中の気泡の対流による熱伝達を抑制し効果を高めた断熱材や材質表面の反射率を高め熱放射を妨げた断熱材料(建築業界では特に遮熱塗料と呼び分けることもあるがこれも断熱材の一種)もある。 断熱材とは熱移動を抑える抵抗の働きをするものといえ、熱抵抗が高い(熱伝導率の低い)素材が用いられることが多い。気体は分子密度 ☆印は樹脂系を表す。 断熱は、断熱材料の熱抵抗値にばかり目を奪われがちだが、実際には隙間なく施工されなければ、計算通りの性能にはならない。住宅建築においては、クラスウール・ロックウールは日本では伝統的に大工が施工するケースがほとんどであり、隙間なく施工できるかどうかは大工次第である。また施工時にタッカーを打ちやすいように耳付の袋に入ったものが日本では主に流通しているが、袋入りのものは施工後に隙間を確認しにくいため、断熱・気密にシビアな北海道や、海外では袋入りの断熱材はほとんど流通していない。樹脂系のものは工場で発泡させてボード状の既製品したものを現場で取り付けるものと、現場で発泡させながら吹き付けるものとがある。後者は専門機械が必要となるため、専門の業者による施工がほとんどであるが、施工方法としては隙間なく施工しやすい。しかしこの方法は、発泡温度の関係からウレタンフォームにしか用いることはできない。セルロースファイバーも、専門の業者による吹込みの施工となる。 建築分野では、断熱材を躯体の内側に設けるか、外側に設けるかによって内断熱 現在の住宅・建造物では採光性の面から多くの窓ガラスが取り付けられているが、これらは断熱性と相反する要素である。ここからの熱の流入出を防ぐ目的で、Low-E(Low-Emission)ガラスという熱放射を抑える金属皮膜がついた板ガラスやフィルムを使ったり、複層ガラスという二層の板ガラスの6mmから12mの隙間に乾燥空気やアルゴンガスを充填したり、真空層を作ったり、二重サッシにすることで断熱性を持たせているものも利用されている。ヨーロッパの一部では トリプルガラスという三層の板ガラスに乾燥空気とアルゴンガスを充填してさらにLow-Eガラスを付けたものもある。また、アルミでできたサッシも非常に熱を通しやすいため、樹脂や木製のサッシや、室内側を樹脂や木製にした複合サッシも一般的である。以前[いつ?]は、木製サッシは燃える素材であるというから使用が禁止されていたが、アルミサッシは簡単に熔けるのに対し、木製サッシは内部まで燃えずに原型を留めることから、性能を試験して示せば素材は制限されないということに法改正された。[要出典] 多くの先進国では建造物の断熱化が義務付けられているが、日本では特に規定されていない。日本では施工費が一般的な窓ガラスよりも割高となるためなかなか普及していないが、その一方で冷暖房効率は良くなることから、エネルギーコストを考慮すれば結果的に割安とされる。
概要
断熱材の種類
繊維系断熱材
グラスウール(最安価、耐熱性、吸音性)
ロックウール(安価、耐熱性、吸音性)
セルローズファイバー(高価、耐熱性、調湿性、吸音性)
炭化コルク(高価、耐熱性、調湿性、吸音性)
羊毛断熱材(高価、調湿性、吸音性)
ウッドファイバー(高価、蓄熱性、調湿性、吸音性、難燃性)☆温度湿度の移動を緩和する。
発泡系断熱材
ウレタンフォーム(防水性、現場発泡施工)☆
フェノールフォーム(耐熱性)☆
ポリスチレンフォーム(樹脂系では安価、軽量、耐水性)☆ 建材では主に難燃剤を混ぜた素材が用いられる。
EPS(ビーズ法ポリスチレン) 安価。気泡の内部は空気。見た目は市販の発泡スチロールだがEPS建材は難燃剤を含んでいる。
発泡ゴム(FEF) : 防水性と難燃性が卓越している。発塵しない。アウトガスがない。
XPS(押し出し法ポリスチレン) 圧縮に比較的強い。断熱ガスが充填されたものもある。
その他
エアロゲル(繊維系断熱材との複合材が商品化されている。若干高価だが断熱性や施工性のバランスが優れている。 0.02?0.05W/mK[2]。)
ヒュームドシリカ
真空断熱材 (高価。非常に断熱性は高いが、破れると断熱性が維持できないため維持・施工に難点。0.0050W/mK(24℃)を達成した製品もある[3]。)
建材としての断熱材
施工
断熱の部位
建築構造の断熱化