｢室温26℃｣なのに焼けるように暑い…遮熱の専門家が指摘する｢エアコンが効かない家｣の"意外な特徴"

真夏の住宅で、エアコンを強めても暑さが解消しないのはなぜか。遮熱材の開発・販売を手がける日本遮熱の野口修平社長は「クーラーをつけても部屋が涼しくならないのは、屋根裏から放出され続ける輻射エネルギーが原因だ。断熱材が使われている住宅だったとしても、涼しくなるとは限らない」という――。（第1回）※本稿は、野口修平『地球を守る！ 快適な生活が手に入る！「遮熱」超入門』（日刊現代）の一部を再編集したものです。■「70度以上の屋根」が室内を暖め続ける真夏の建物で起こるもっとも深刻な熱問題は、屋根裏で静かに、しかし確実に進行します。それが、「輻射(ふくしゃ)の暴走」です。結論からいえば、真夏の屋根裏では、太陽から供給された膨大なエネルギーが逃げ場を失い、輻射という形で室内側へ向かって一方的に放出され続ける状態が生じます。これが、気温以上の暑さを住宅内部にもたらす根本原因です。この現象を理解するためには、まず屋根がどのように熱を受け取り、どのように振る舞うかを冷静にみていかなければなりません。夏の直射日光下では、屋根材は短時間で高温になります。気象庁や国立開発法人建築研究所が公表している実測データでも、外気温が35℃前後の日に、金属屋根や濃色のスレート屋根の表面温度が70℃から80℃近くに達することが確認されています。ここで重要なのは、屋根材が「熱くなっている」のではなく、太陽からの輻射エネルギーを受け取り続けている状態にあるという点です。■屋根裏全体が「暖房装置」に変わる屋根材が受け取ったエネルギーの一部は、外気へ対流や再輻射として逃げます。しかし、同時に相当量のエネルギーが屋根材内部へと伝導し、野地板や垂木へと流れ込みます。ここまでは、多くの人が想像しやすい熱の流れです。問題は、その先にあります。屋根裏は、構造上、外部と比べて熱がこもりやすい閉鎖空間です。換気が不十分であれば、熱せられた空気が滞留し、屋根裏全体の温度が上昇します。すると、屋根裏に面するあらゆる面、つまり野地板の裏側、垂木、断熱材の表面、さらには天井材そのものが、高温状態になっていきます。ここで発生するのが、輻射の連鎖反応です。高温になったこれらの表面は、それ自体が輻射源となり、室内側へ向けて絶えず輻射エネルギーを放出します。輻射熱の特徴は、空気の温度を介さず、直接エネルギーが届く点にあります。つまり、天井裏の空気温度が多少下がっていたとしても、天井材の表面温度が高ければ、その下にいる人間は強烈な輻射を受け続けるのです。この状態は、いわば屋根裏全体が巨大な輻射パネルに変貌した状況だといえます。しかも、この輻射は一方向的です。室内側は冷房などによって温度が低く保たれているため、エネルギーは常に「屋根裏→室内」へと流れます。熱力学の基本原理に従い、高温側から低温側へ、輻射エネルギーが止まることなく供給され続けるのです。これが「輻射の暴走」と呼ばれるものです。■「断熱材があるから大丈夫」は誤解このとき、多くの人が誤解しやすいのが、「天井に断熱材が入っているから大丈夫だ」という認識です。確かに断熱材は、伝導による熱移動を遅らせる効果を持ちます。しかし、断熱材の表面自体が高温になれば、その表面から輻射は発生します。断熱材は熱を遮断する壁ではなく、熱をため込んで流れを緩やかにする層にすぎません。日本遮熱の研究データでも、屋根裏側の断熱材表面温度が上昇すると、室内への輻射負荷が急激に増大することが確認されています。この現象は、人間の体感に直結します。室温計が示す数値が26℃や27℃であっても、「なぜか暑い」「頭の上から焼かれるように感じる」という不快感が生じます。これは、空気温度ではなく、人体が受け取る輻射エネルギー量が過剰になっていることが理由です。天井という「人工の太陽」が、いつも頭上で輻射し続けている状態だと考えるとわかりやすいかもしれません。さらに厄介なのは、冷房運転がこの輻射の暴走を根本的には止められない点です。エアコンは主に空気を冷やします。対流を制御する装置であり、輻射源そのものを冷却する機能は限定的です。そのため、冷房を強めれば一時的に体感は改善しますが、屋根裏や天井表面が高温のままである限り、輻射は止まりません。結果として、冷房負荷が増大し、エネルギー消費が増え、なおかつ快適性は完全には回復しないという悪循環に陥ります。■暑さの原因は「気温ではなく表面温度」このようにみてくると、真夏の建物の温度問題の本質は、外気温や冷房能力の問題ではなく、屋根裏で起きている輻射エネルギーの制御に失敗している点にあることがわかります。屋根が受け取る太陽エネルギーをいかに減らすか、あるいは受け取ったエネルギーをいかに屋内へ輻射させないか。この視点を欠いたままでは、断熱を強化しても、高性能なエアコンを導入しても、根本的な解決には至りません。私たちが繰り返し強調しているのは、体感的な暑さを左右する決定因子は、空気温度ではないというポイントです。輻射を介して人体や室内に作用する表面温度がその要因にほかなりません。気温はあくまで空気の平均的な温度を示しているだけです。一方、屋根材や外壁材の表面温度は、太陽輻射という強力なエネルギーを直接受け止めることで、短時間のうちに急激に上昇します。私たちのデータでは、外気温が約25℃前後であっても、夏季の日射下では屋根表面温度が60℃から70℃以上になってしまうケースが確認されています。この差こそが、住宅内外で起こる熱問題の出発点です。■「太陽からのエネルギー」を遮断すべき表面温度の上昇プロセスは、段階的に理解する必要があります。第一段階は、太陽から輻射される電磁波（輻射）エネルギーが、屋根材表面に到達する過程です。輻射熱は物質を介さずに移動し、真空中でも減衰せずに伝わる性質を持ちます。このため、屋根表面は空気温度に関係なく、日射を受けた瞬間からエネルギーを吸収し始めます。実測データでは、金属屋根やスレート屋根など一般的な屋根材は、日射吸収率が高い場合、短時間で表面温度が急上昇することが示されています。これは「熱がたまる」のではなく、「エネルギーが連続的に流入する」ために起こる現象です。屋根は巨大な受熱板となって、日射の有無がそのまま表面温度差として現れます。第二段階では、屋根材が吸収した輻射エネルギーが、分子振動という形で内部エネルギーに変換され、表面温度として顕在化します。重要なのは、輻射そのものは「熱を持っていない」という点です。輻射はあくまでエネルギーの移動形態であり、物質に当たった瞬間に熱として発現することがわかっています。この変換効率は、材料の色、表面の粗さ、反射率に大きく依存します。私たちの実験では、遮熱(しゃねつ)処理を施していない屋根材と、高反射型遮熱材を施工した屋根材とで、同一条件下における表面温度に10℃以上の差が生じる事例が複数報告されています。これは、遮熱が「冷やす技術」ではなく、「入ってくるエネルギー量そのものを減らす技術」であることを端的に示しています。■「涼しい家」の本当の条件第三段階として、上昇した屋根材表面温度は、輻射・伝導・対流という複数の経路を通じて室内環境に影響を及ぼします。屋根裏空間では、表面温度の高い屋根材から輻射熱が放出され、同時に伝導によって構造体へ熱が移動します。さらに暖められた空気が対流を起こし、屋根裏全体の温度を押し上げます。屋根裏温度が室内温度よりも著しく高くなることで、天井面からの下向き輻射が発生し、居住者などが「上から焼かれるような暑さ」を感じるメカニズムが示されました。これは気温計では捉えられない現象ですが、体感的な暑さとしては極めて支配的です。再び結論を確認すれば、屋根材表面温度の上昇プロセスを理解すると、遮熱の本質が明確になります。遮熱とは、温度が上がった後に対処する技術ではありません。太陽輻射というエネルギーの流入段階で、その一部を反射し、吸収される量を減らすことで、結果として表面温度の上昇を抑制する技術です。遮熱が建物の健康性、省エネルギー性、そして夏季の熱ストレス低減に直結することは、私たちの理論と実証の両面から裏付けています。表面温度という視点を持つことが、従来の「気温中心」の住宅熱対策から脱却するための第一歩と考えられるのです。----------野口 修平（のぐち・しゅうへい）日本遮熱株式会社代表取締役1998年、米国で遮熱施工された工場において、猛暑下でもエアコンなしで快適な室内環境が保たれていることを体感し、遮熱技術の可能性に着目。以来、独自に数千回に及ぶ実験と検証を重ね、遮熱材や施工法の研究・開発を進めてきた。多数の特許・実用新案を取得し、文部科学大臣賞、特許庁長官奨励賞、日本弁理士会会長賞など受賞歴も多数。遮熱の普及を通じて、省エネ、熱中症対策、地球温暖化対策に取り組んでいる。著書に、『地球を守る！ 快適な生活が手に入る！「遮熱」超入門』（日刊現代）がある。----------（日本遮熱株式会社代表取締役 野口 修平）