住宅の断熱性は、外部と接する窓、壁、床下、屋根に用いる建築部材によって大きく差がでます。その中でも、夏は太陽光、冬は積雪を受ける屋根は、家の快適性を左右する重要な部分です。そこで今回は、断熱性はもちろん、地震や台風にも耐える構造耐力をもつ「屋根断熱パネル」をご紹介しましょう。

快適な暮らしに必要な、住まいの断熱性

三井ホームundefined生産技術本部undefined業務推進室undefined生産技術改善グループ長の原 康之さん

今回お話を聞いた、三井ホーム 生産技術本部 業務推進室 生産技術改善グループ長の原 康之さん。入社より一貫して技術開発を担当し、免震住宅やオリジナル部材「ブロック&シームレス(BS)ウォール」、「ダブルシールド(DS)パネル」などの開発に携わっています。

住宅に必要な性能は数多くありますが、一年中快適な暮らしを楽しむためには「断熱性」がとても重要になります。

住宅の断熱とは、建物の“内”と“外”との熱を遮断することです。断熱性の高い住まいは、夏の熱気や冬の冷気が室内に伝わりにくくなるため、空調が効きやすく、快適な室温を保ちやすくなります。

「断熱性に優れた住宅を提供するために、当社では、『住宅・建築物の省エネルギー基準』に対応した最新の建築部材を使用しています。特に、屋根に用いる当社オリジナル部材『ダブルシールド(DS)パネル』は、お施主様はもちろん、建築現場からの評価も高い建築部材のひとつです」(三井ホーム 生産技術本部 原 康之さん)

DSパネルとは、断熱材「ビーズ法ポリスチレンフォーム(EPS)」を、木質ボード「構造用面材(OSB)」で両面から接着した、サンドイッチのような構造の屋根断熱パネルです。三井ホームでは、このDSパネルを屋根の断熱構造材として標準仕様にしています。
三井ホームオリジナル部材の「ダブルシールド(DS)パネル」

三井ホームオリジナル部材の「ダブルシールド(DS)パネル」。断熱材を構造材でサンドイッチするというシンプルなつくりですが、高い断熱性能と構造耐力を備えています。

ダブルシールド(DS)パネル

「ダブルシールド(DS)パネル」の断面 イメージ。



 

室温を一定に保ちやすい「屋根断熱」

ちなみに、建物上部の断熱には、最上階の天井の上に断熱材を施す「天井断熱」という方法と、屋根自体に断熱性を持たせる「屋根断熱」という方法があります。

「日本の多くの住宅メーカーでは天井断熱を採用していますが、当社ではDSパネルを用いた屋根断熱を標準仕様にしています。というのも、屋根断熱の方が室温を一定に保ちやすく、屋根の温度が75℃まで達する真夏やマイナス10℃になる厳冬でも、室内の温度変化が少なく快適に過ごせるためです」(原さん)。
一般的な天井断熱とDSパネルによる屋根断熱のイメージ

上は一般的な天井断熱、下はDSパネルによる屋根断熱のイメージ。天井断熱の場合、天井と屋根の間にある小屋裏に熱がこもるため、日中はもちろん、夜も室温が下がりにくくなります。

DSパネルの断熱性を測ったデータ

DSパネルの断熱性を測ったデータ。標準的なツーバイフォー住宅に、改築でDSパネルを採用したところ、夏の小屋裏の温度上昇を20℃程度抑えられることが実証されました。

屋根断熱、冬のイメージ

DSパネルを用いた屋根は、室内で温められた空気の熱を屋根に伝えないため、屋根の上に積もった雪は溶けず、そのままの状態です。


 

DSパネルで小屋裏空間を自在に活用できる

DSパネルのもうひとつのメリットは、広々とした小屋裏空間をつくれることです。
この小屋裏空間を収納として利用したり、ダイナミックな勾配天井にして開放的な空間をつくることもできます。

「一般的な住宅でも小屋裏空間は利用できますが、屋根を載せるための小屋組があるので、広々とした空間は確保できません。DSパネルは小屋組が不要ですし屋根で断熱するので、小屋裏空間も安定した室温が保つことができ収納する物を選びません」(原さん)。
DSパネルを使用した空間undefinedイメージ

DSパネルを使用した空間 イメージ。梁のないシンプルな勾配天井がさらに開放感を演出するLDK。

DSパネルを使用した空間undefinedイメージ。

DSパネルを使用した空間 イメージ。小屋裏空間を収納にした例。


高い構造体力を評価、国から認定を受けているDSパネル

DSパネルは、様々な特長を持つ素材で構成されています。

「構造用面材(OSB)は、原料となる小さな木片を薄く均一な形状にするために、丸太をお湯につけて柔らかくした後で薄く削り取っています。ビーズ法ポリスチレンフォーム(EPS)は樹脂原料が約2%と少なく、断熱効果の高い空気を約98%含ませた素材です。

そして、OSBとEPSを接着させる接着剤は、異種材料でも問題なく接着でき、変色もしない中性のものを使用しています」(原さん)。

これら3つの素材を用いて“一枚のボード”にすると、素材を重ねただけの場合と比べて100倍以上も曲がりにくくなるそうです。

「DSパネルの曲げ強度を確保するためには、OSBとEPSを隙間なく接着させることが重要になります。したがって、製造工場では、接着面にゴミがついていないか、OSBの木片が欠けていないかなどを厳しくチェックしており、接着試験は毎日実施しています。

DSパネルは、構造耐力を生み出す屋根部材でもあるので、品質管理は徹底していますし、構造用の指定建築材料として国からの認定も受けています」(原さん)。
高い強度を持つDSパネルのイメージ

約2.4トンの車の重量にも耐える、高い強度を持つDSパネル。木質断熱複合パネルは、国土交通省の指定建築材料で、DSパネルも認定を取得しています。


強度や気密性を高める部材を用いた施工方法

DSパネル自体が強固でも、建物にしっかりと取り付けられていないと、台風などの強風で屋根が浮き上がったり飛んでしまう可能性があります。

「DSパネルは、長さ23.5~3cmの『スクリューネイル』という緊結金物を、30cmという密な間隔で打つことで構造体をしっかりと緊結させています。

机上の計算ですが、スクリューネイルを1棟で1400本使用している家は、約100トンの引き上げ力に耐えられます。この家が風速70~90mクラスの竜巻にあったら、屋根は飛ばず建物自体が浮いてしまう可能性の方が高いでしょう」(原さん)。
30cm間隔で「スクリューネイル」を構造体に打ち込む。

30cm間隔で「スクリューネイル」を構造体に打ち込む。

DSパネルの緊結金物「スクリューネイル」

約164ミリの厚いDSパネルでも、しっかりと打ち止めるのに十分な長さがある緊結金物「スクリューネイル」。防錆処理が施されており、耐久性にも優れています。

建築にパネル材を用いる場合、パネル材同士の”継ぎ目部分“が、強度や気密性の弱点になることがあります。しかし、DSパネルの場合、気密シールと釘打ちでしっかりパネルの継ぎ目を補強しています。

「接合部分は強度が弱いため、パネル材を屋根に使用する場合、継ぎ目を梁の上にのせる施工が一般的です。しかし、DSパネルの接合部分は他部分との強度差がないので、継ぎ目を気にせずに施工できます」(原さん)
接合部材「ランバースプライン」を接着シールで貼り、専用金物を用いて補強

DSパネルの接合は、接合部材「ランバースプライン」を接着シールで貼り、専用金物を用いて補強。接合部分も強固なので、上棟時に職人が乗って作業をしても問題ありません。

DSパネル結合イメージ。

DSパネル結合イメージ。


さらに、屋根と構造体の継ぎ目も隙間ができやすい部分です。特に、木材を使用している場合は、長い年月の間に木がやせる可能性が否めません。

「当社では、耐候性や耐水性、耐寒性にも優れたEPDMという高性能合成ゴムを、屋根と構造体の継ぎ目に使用しています。スポンジ形状なので細かな隙間までふさぎやすく、高い気密性を確保できるのです」(原さん)。
DSパネル同士を接合する接合部材「ランバースプライン」と、DSパネルと構造体を接合するEPDM。

DSパネル同士を接合する接合部材「ランバースプライン」と、DSパネルと構造体を接合するEPDM。


工期短縮に貢献、仮設住宅にも使用 

優れた断熱性や構造耐力、小屋裏も使える空間自在度など、住み手に多くのメリットを与えるDSパネルですが、原さんは「施工性」も大きなメリットだとお話しされます。

「断熱材と構造材を一体化したDSパネルは、一般の屋根工事と比べると現場での作業工程が少ないため、工期が短くて済みます。さらに、手間のかかる断熱・気密性能の確保も、一体化されたパネル使用により、バラつきが生じにくくなります」(原さん)。

短工期で高い断熱・気密性能が確保できるDSパネルは、東日本大震災の被災地に建てられた仮設住宅にも使用されています。

「被災地復興事業や東京オリンピック関連工事などにより、現在、建築工事の職人が不足しています。DSパネルは30年以上前から開発を進めてきた部材ですが、今のような時代にこそ求められている建築部材だといえます」(原さん)。
DSパネルを使用した仮設住宅

DSパネルを使用した仮設住宅。女川市で約150戸、南相馬市で約70戸建設されました。


屋根断熱パネルが支持されている理由

R-コントロールパネルundefinedイメージ

1992年発売時の「R-コントロールパネル」イメージ図。三井ホームのオリジナル技術を詰め込んだ商品は、その後名称や仕様変更を行い、現在は「DSパネル」として提供されています。

今回ご紹介したDSパネルは、アメリカで開発された木質パネルがベースです。三井ホームが輸入を始めたのは約30年前ですが、その後、様々な試行錯誤を経て現在に至っています。

「木質パネルは、1935年頃にアメリカの国立林産試験場で最初につくられ、フランクロイドライトが同時期に手掛けた『ユーソニアンハウス』にも採用されています。

その後、ライトの弟子・ダウが、実父の会社で製造していた断熱材を木質パネルの間に接着することを思いつき、木質断熱複合パネルが誕生しました」(原さん)。

三井ホームの担当者は、アメリカ視察で木質断熱複合パネルを見て、日本でも普及したいと思い1989年より輸入を始めました。

「当初、社内では“夏の暑さや湿気で断熱材は溶けないか”“木質パネルは白アリに食べられないか”などの懸念が出たそうです。

しかし、それらの懸念は杞憂に終わったこと、お施主様から“一年中快適に過ごせる”という評価を得たこと、建築現場から“夏場、上棟後は涼しいので作業がはかどる”という評判が立ったことにより、積極的に販売することを決めたそうです」(原さん)

1992年には屋根断熱専用のオプション品としての販売をスタート。しかし、輸入品のため価格が高く、すべてのお施主様が導入するのは難しい商品でした。

「高性能の屋根断熱パネルを、手が届きやすい価格で提供したいと考え、2004年から、当社の国内工場での製造へと切り替えました。名称をDSパネルとし、標準仕様品として現在に受け継がれています」(原さん)。


長い間支持される建築部材には、優れた性能はもちろん、担当者の強い思い、より高い性能を得るための実験や改良、品質確保への努力など、たくさんの理由があります。

このような理由を、カタログやホームページで紹介したり、営業担当者が説明しているハウスメーカーは数多くあります。建築依頼先を選ぶときには、ひとつの視点とするとよいでしょう。

【関連サイト】
注文住宅の実例集

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