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省エネのキーワードは「赤外線」
SDGs達成のために建築物分野での省エネ対策が急がれる今
私たち雪国科学は赤外線技術でエネルギーをリサイクルする≪赤外線バリアの家≫を提案します。
1991年の創業当時から《赤外線》に着目し、「省エネ日本一の床暖房」を開発する要になった特許技術・赤外線反射構造「AIRIN®システム」と、この技術を建築物の断熱材に応用した赤外線反射断熱材《AIRIN®》シリーズを開発しました。
赤外線技術は昨今、住宅業界をはじめ大型の店舗設計等で省エネ実現を可能にする画期的な技術として注目されています。
図のグラフから分かるように、赤外線対策を施したバリア構造の方が、断熱技術としてはバランスがとれることにより、
高性能の断熱構造の省エネ建築が可能になります。
もくじ
赤外線バリア
“赤外線反射断熱材【AIRIN®】”
01.AIRIN®とは？
赤外線に着目した『熱を止める断熱材』
『AIRIN®』とは、建物内で起きる熱移動を極力放射に絞り、内部のアルミで反射させる赤外線反射断熱材です。
例えば、住宅だと夏の２階はとても暑いですよね。
冷房を入れても暑く感じる…それは”放射熱（赤外線）”が主な原因です。
伝導、対流だけでなく放射熱の対策も万全にすれば、熱を入れず熱を逃がさない一定の温度を保ちやすい空間になります。
そうすれば、暖房や冷房の稼働を抑えられますので省エネにも繋がります。
02.宇宙の断熱技術と同じ考え方
宇宙は日が当たると100℃を超え、日が当たらないところでは－200℃~－250℃などと過酷な温度環境ですが、過酷な宇宙で安全に活動する為に赤外線を反射させる断熱構造が使われています。
例えば宇宙服や人工衛星は、アルミや金など赤外線の反射を用いて熱や極寒から身を守ります。
他にも、赤外線観測用宇宙望遠鏡（ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡）は、鏡や機体を温める太陽光を遮断するためにアルミを蒸着させたフィルムを5層構造として用いています。
写真をクリックすると拡大してご覧頂けます。
AIRIN®のアルミ
反射率97％、理論限界値の性能
アルミと言えば台所で使用されるアルミホイルを連想されますが、そのアルミ箔は例えば鉄やチタンを混ぜた”アルミ合金”だったりします。
一方雪国科学のAIRIN®は純度99.9%のアルミを使用し、反射率97%を実現しています。
放射熱（赤外線）対策にはこの”反射率”が大事になりますので、アルミの反射率を確認しましょう。
住宅を湿気から守る構造
湿気を溜めない断熱材
主に壁内の断熱に使用されている『LSP-Ⅰ』は、パッケージの中でアルミを浮かせる構造になっています。
そのため精密に壁との距離を測る必要はなく、たとえ壁に付けて施工しても反射の空間を確保できます。
また、湿気を放出させるための通気部を設けておりますので湿気がこもりにくい構造になっています。
各種反射材料における赤外線反射率の比較
『AIRIN® SR-PL』の赤外線反射率
左のグラフは『SR-PL』の赤外線反射率のグラフです。
赤外線反射率がほとんどの波長で95%、平均90%以上と高い数値で安定しています。 つまり、近赤外線から遠赤外線までほとんどの赤外線の波長を反射してしまいます。
これは、99.7%という純粋なアルミ箔でできているため高い反射率が得られているのです。
また、『SR-PL』は両面反射なので室内側の熱を反射させて冬の暖房負荷を下げ、室外の熱を反射して夏の冷房負荷を下げる効果が有ります。
蒸着アルミで構成された反射材の
赤外線反射率
左のグラフは『蒸着アルミ』の反射材ですが、反射する波長にばらつきが見え、反射率は平均で54%でした。
加えて波長6μ～14μという暖房や断熱で重要な波長では、ほとんど反射できていません。
また、赤外線をある程度反射しますが、長時間経過すると蒸着されたアルミが剥がれ落ちてしまうため、長期的な効果は期待できません。
アルミホイルのように光っている材料ほど反射率が高く見えますが、それは可視光線（目に見えている光）を反射しているだけで、赤外線の反射率はそれほど高くないのです。
新しい省エネ対策【赤外線対策】
熱を止める断熱方法
建物の省エネ化が求められる昨今、夏と冬の空調の効率化は一番身近で重要なエネルギー対策です。
空調の効率化に大事なのは空間の温度を等しく保つこと、そのためには熱の移動を最小限にする必要があります。
熱の移動を正しく理解し、伝導・対流・放射の3つの熱対策をバランスよく行うために雪国科学では従来の断熱材では解決しえない放射、つまり『赤外線』に着目しました。
熱移動の3原則と建物断熱
熱伝導
物体を通して熱が移動する
例)座布団やイスに座ると、
座面が暖かくなる
対流
流体を通して熱が移動する
例) ファンヒーターを付けると、
上の方が暖かくなる
熱放射
熱が放射により空間を
移動する
例) 太陽の光を浴びると暖かく感じる
赤外線の放射では熱エネルギーの高い方から低い方へ移動する
（温度の高い方から低い方へ移動する）
赤外線による熱移動を知る
冬の窓に手を近づけると冷たく感じます。
これを建築の専門書などでは「冷輻射」と表現されていますが、現実の自然科学に冷輻射はありません。
そもそも、「輻射熱」は赤外線の放射をいいますが「冷輻射」とはなにを放射しているのでしょうか。
ではなぜ冷たく感じるかというと赤外線と温度差が関係しています。
最初に、赤外線とは温度差が大きいほど放射量が増えます。
例えば5℃以下の冬のガラス面と35℃くらいの手のひらの温度差は大きく、手を近づけるほど急速に手のひらから放射する赤外線の量が増えます。
この熱が奪われてゆく感覚を冷たいと感じているのです。
このように熱の伝わり方に対する表現ひとつでいかに赤外線について知られていないかが分かります。
熱移動の”放射”と赤外線について
１．”放射”とはどんな熱移動か
太陽からの熱はどうやって私たちへ届くのでしょうか？
伝導は違いますね。対流はどうでしょうか？
普段はあまり感じにくいですが、大気圏を過ぎると宇宙空間には空気がありませんので対流も違います。
正解は”放射”です。
太陽の熱が光（電磁波）として地球に降り注ぎ、地球は光の中の”赤外線”を吸収して発熱するのです。
太陽と地球の距離は近い時で約1億4960万km。途方もない距離ですが太陽の光は地球におよそ8分19秒で届きます。
それだけ赤外線の”放射”は、距離を超えて大きな熱を瞬時に移動させるのです。
２．光の種類と赤外線
・赤外線とは？
光（電磁波）の一つ。可視光線の赤より波長が長く電波より波長の短い電磁波。
赤外線自体に温度はなく、人の目で見える事も無いため普段は分かりにくいですが、太陽の光を浴びると暖かく感じるように私たちの身近にあります。
また、赤外線を吸収すると発熱し、放出すると温度が下がります。
これが熱移動のひとつ”放射”です。この赤外線による”放射”対策が省エネに重要な熱対策なのです。
そしてこの赤外線の研究と活用が雪国科学の仕事です。
エアコンをつけているのに暑く感じる？
温度差と赤外線について冬のガラスで例えましたが、実は夏場にも身近で起こっています。
例えば、夏場にエアコンを付けても暑く感じる事は有りませんか？
実はこの室温と体感温度の差も赤外線が原因の一つです。
日中屋根が太陽の赤外線を浴びると屋根材、野地板を通して天井裏の温度が上昇します。
そうすると、屋根裏の断熱材も同様に温度が上昇していきます。
つまり、断熱材がどんどん蓄熱しているのです。
一方、室内の温度を下げようとエアコンをつけると天井裏の断熱材も大量の熱を蓄えていますので、室内との間に温度差ができます。
この差が大きいほど室内に放射される赤外線の量も多くなり、ひとやモノは赤外線を吸収して自ら発熱します。
熱移動のメカニズム（一般的な高断熱住宅の場合）
※夏の猛暑日の条件での一例です。
結果、室温が下がっていても暑く感じたり、体温調節が上手くできずに熱中症になってしまうのです。
このように、夏場の天井裏と天井に敷き詰められた断熱材は熱を溜める”大きな蓄熱層”になってしまいます。
蓄熱された熱がある程度下がるまで赤外線も放出され続けますので、エアコンの温度を過剰に下げすぎたり稼働時間が長くなる原因にも。
この”放射熱”をカットするための断熱材が赤外線反射断熱材「AIRIN®」です。
熱移動のメカニズム（AIRIN®を用いた場合）
※夏の猛暑日の条件での一例です。
熱の反射と省エネ
AIRIN®の目的は“放射”される赤外線を反射させることです。
屋根から”伝導”してくる熱を”放射”へ変えて反射すれば、屋根裏の温度上昇を抑える事が出来ます。
このとき屋根裏の温度は”対流”での熱移動が起きていても大体外気温と同じか少し高いくらいです。
また、AIRINの赤外線反射により屋根裏の空間自体の温度をほとんど上昇させないため断熱材も余り蓄熱しません。
そうすれば、部屋の温度を28℃に設定していても天井から降り注ぐ熱（赤外線）が減少し、体感温度の差で感じる暑さや不快感が無くなります。
結果、過剰にエアコンの温度を下げたりエアコンを稼働し続ける必要が無くなり、省エネに繋がります。
建物側壁における熱損失防止効果
熱流をBTU(British Thermal Unit-英国熱量単位)により比較
各ケースの伝導、対流、放射による
熱損失のまとめグラフ
左の実験と上のまとめグラフは赤外線を考慮した貴重な住宅の熱損失資料です。
その結果から、”放射”による熱損失の大きさが分かります。
しかし、残念ながら赤外線による熱損失などの計測や計算は難しく、現在の建築ではこの”放射”による熱損失が重大な問題であると考えられていません。
そのために高気密や、熱伝導率の低くて厚い断熱材などの”対流・伝導”のみに対策が偏ってしまっているのです。
AIRIN®加熱実験
意外と知らない? ”断熱材＝熱減速材”ということ。
星形をくり抜いたAIRIN®を板の裏側に張り、熱を加え赤外線カメラで撮影すると…一目瞭然！
⒈AIRIN®部分は反射効果で色の変化はありません。
同様に一般的な断熱材で実験すると…
⒉一般的な断熱材は徐々に全体が暖まり、熱源を止めた後もなかなか冷めません。
これは“断熱材は熱減速材熱の伝わりを遅くする材料、すなわち『熱減速材』である”からです。
壁内や床下で起こる熱移動の様子
夏の壁内で起こる熱移動の様子
※クリックして画像を拡大
冬の床下で起こる熱移動の様子
※クリックして画像を拡大
ポイント１. 通気層を移動する『赤外線』
通気層には防水や排湿などのほかに、熱移動を防ぐ目的もあります。
しかし、外壁材自体が太陽からの赤外線を吸収して発熱すると、通気層の中で外壁材から赤外線の”放射”が起こります。従って、通気層は完全な熱移動対策にはなりません。
ポイント２. 問題は『熱橋』よりも『放射熱』
熱橋とは、外壁と内壁がつながっている間柱などの部分であり、木材の熱伝導率が断熱材より高いため断熱性能低下の原因だと言われています。
しかし、実際に住んでから感じる断熱性能のズレはこの熱橋よりも、”放射熱”にあります。
実は”放射”は現状正確な数値を算出するのが難しく、そのためこの”放射”による熱損失は建物の断熱性能に考慮されていないのです。
ポイント３. 断熱材は『熱減速材』
従来の断熱材はどこで熱が止まるのでしょうか？断熱材は熱を通しにくい素材を用いていますが、熱を完全に断つことはできません。
熱の伝わりを遅くする『熱減速材』なのです。
※１.左の図は対流、伝導、放射の熱の伝わり方、空間で起こる放射と建材への熱伝導を見やすくするための図です。その為詳細は省略しております。
※２.空間の場合、厳密にいうと気体の分子の移動による『対流伝導』という熱の移動も発生しますが、放射による熱移動が圧倒的に多いので無視しても良いと思われます。
真の省エネ技術は『熱を止める技術』
現在の建築における断熱は伝導と対流だけ対策されており、”放射”による熱損失は正しく考慮されていません。
ですが、前出したBTUの資料で分かるように、放射や反射による熱（赤外線）の制御は忘れてはならない技術です。
そして、地球上よりはるかに過酷な宇宙空間でも証明されているように、本当の断熱は赤外線技術無しでは不可能なのです。
断熱の課題と対策、サーモカメラを使用した熱の伝わり方などについて体感できますので、是非弊社ショールームまでお越しください！
写真をクリックすると拡大してご覧頂けます。
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赤外線研究と雪国科学
創業以来赤外線を研究し続けた「赤外線のプロ雪国科学」
省エネと「赤外線」
高い省エネ性には赤外線が重要なことにいち早く気づき、建築構造物への活用を目指して研究してまいりました。
雪国科学の創立の平成３年には既に前身となる考え方と断熱装置や、国内最高の省エネ床暖房を完成させ、そこからも大手住宅メーカーや大手建材メーカーとの共同開発を経て現在の「限界まで熱ロスを抑える」真の省エネ商品を作り出し、更なる未来の技術を考え続けています。
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赤外線を利用した暖房技術
赤外線の再放射に優れているムーンセラミックを使った塗り壁用の塗料
ムーンセラミックは、その熱の再放射に優れた特性からNASAのスペースシャトルや多くの宇宙ロケット等に採用されているセラミック素材です。
このムーンセラミックが原料の塗料を壁や天井に使うことで、室内の暖房熱を幾度となく放射し続け、暖かさが降って戻ってくるようにお部屋を隅々まで暖めてくれます。
天井に上がる熱を床へ放出する
セラミックの赤外線の放射性の高さを利用して、室内の暖房熱を壁・天井などから二次輻射（再放出）し、暖房の熱を有効利用します。
太陽の熱が私たちにも届くように赤外線は高低差に影響されないため天井の無い大きな空間も均等に熱が届きます。
実際に使用されたデイサービスセンターでは天井約8.6ｍ、床面積約287㎡の空間をエアコン２台で均等に暖められました。
各地点で温度差を確認しましたが、どの地点も均等に約3.2℃差です。
雪国科学流エコハウスのすすめ
薪ストーブ × 赤外線バリアの家 ＝ カーボンニュートラル × SDGs ＝ 究極のエコハウス
赤外線のプロ雪国科学だからできるecoを極めた家造り
住宅屋でもない、ただの薪ストーブ屋でもない私たちだからできるご提案です!!
赤外線反射断熱材【AIRIN®】・透湿防水シート【ウェザーメイト】
本当の省エネ住宅とは？キーワードは「赤外線」
薪ストーブからは当然心地よい赤外線をたっぷり放出してくれますが、従来の断熱構造では、それらの赤外線の大半を逃がしてしまっていたのです。
雪国科学は、「驚くほどの省エネ性能」をもたらす赤外線バリアの家を実現しました。 ｢高気密｣でもなく、空調にも頼らず、しかも低コストで！！赤外線バリアを用いた住宅なら、同じ薪ストーブでも、従来の2倍、80坪もの住宅さえ余裕で暖めてしまいます。
湿気を逃がし、湿気を入れない
透湿防水シート『ウェザーメイト』は、片方向透湿の透湿防水シートです。
多く普及している透湿防水シートが双方向に湿気を通してしまうのに比べ、片方向ですので湿気を入れない構造になります。
AIRIN®と共に施工すればある程度の気密性の保持と、湿気が溜まり結露が出来るのを防いでくれます。
赤外線バリアの家 │ 施工実績
床下に断熱材の無い家
新潟市にて新築のM邸は建坪45坪の広々とした平屋ですが、市販の断熱材は使用しておらず、高気密構造でもありません。
M邸では、断熱材の代わりに天井と壁にアルミを用いた赤外線反射断熱材”AIRIN®“を、内装には仕上げ材として“RAYWALL®“を使用しています。
そして、床下には厚さ1㎜もないアルミシート1枚と、防湿シート”ウェザーメイト”だけを使用した『赤外線バリア構造』で熱エネルギーをリサイクルする家です。
そのため冬の暖房は薪ストーブ1台だけ。 床下も通気を良くしてありますが床がキンキンに冷える事はありません。
夏の冷房は10帖用のエアコン1台のみ。日中の日差しが強くてもこもるような暑さは感じず冷房ですぐさらさらとした涼しさになります。
このように、わずかな冷暖房だけで夏涼しく冬暖かい理想の住空間を実現されています。
雪国科学は日本一の赤外線技術を持つ会社です
新潟県に存在する日本一・世界一の企業を選出する「モノ・クリエイト」。
その企画に、名だたる名門・大企業と肩を並べ、選ばれ続けています。
雪国科学が日本一の赤外線技術を持つ会社であるという証です。
この省エネの革命をぜひ一度、
雪国科学ショールームでご体感ください。
これからは高気密ではなく赤外線バリアの「光」気密です。