木材の基礎知識【木の特性】

家の性能
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どうもdaiです。今回お話しするテーマは家づくりの基礎中の基礎の部分です。この記事の内容が理解できると家づくりの基本的な知識が学べます。

こういう知識があると、家づくりで営業マンのセールストークにも騙されない知識が手に入りますし、後々役立つかも知れません。これから家づくりを行う友人・知人に知識を分け与えることも出来ます。

※このブログでは家づくりに関する様々な知識を提供しています。

木材の重要性

家づくりにおいて、身近な材料たちの断熱性に目を向けて見たいと思います。これを知ったからといって家づくりに関連付けて考える必要はありませんが、予備知識として持っておいても損はしないかと思います。

単に断熱性能だけを考えた場合木材は優れた材料になります

木は無数の細胞からできており、細胞一つ一つの細胞が空気で満たされています。その結果熱が伝わりにくいため、断熱材と同じような効果を発揮します。古来からある日本の重要文化財に指定されているような建物が数多く残っているのは、木の特性を生かし効果的な造り方をしているためです。もちろん定期的にメンテナンスはしっかりしていると思いますが、逆を言えば一般的な木造住宅も日頃からメンテナンスをしていれば長持ちできます

木材は乾燥させると100年はもつ

あまり知られてはいませんが、日本に昔からある重要文化財である神社や建物は木をわざと露出させています。これは真壁造りと言われる工法でれっきとした木を長持ちさせるために最適な造りになっています。歴史的な建造物は数100年が経った今も、そのままの形で残り続けているのは、こういう理由もあるんですね。

「じゃあなんで全ての家は木を乾燥させるような造りにしないの?」と疑問が生まれます。

いくら木が優れた材質を持っていても、自然の力には抗えません。暑い日もあれば寒い日もあるし、梅雨による多湿になる日も当然あります。このように災害とか激しい気候変動の中では、丈夫な木でもいずれは朽ちてしまいます。

そこで考え出されたのが「高気密・高断熱工法」です。家の柱となる木の耐久力を持続させ、長持ちするような家づくりが必要とされ、そのためには科学的なデータに基づいた設計方法が必要でした。防湿性や通気性、透湿性というものも水蒸気理論を元に考え出された工法です。

木材の断熱性能

木材は湿気を含まなければ長寿命で非常に耐久力も高い優れた材料です。また、断熱性に関しても高い数値を持っています。一般的な断熱材と比較してみます。

木材の熱伝導率

木材=0.12W/mk2

グラスウール(断熱材)=0.04W/mk2

この熱伝導率とは熱の伝わりやすさを表します。この数値は小さければ小さいほど熱が伝わりにくいことを示しています。これはグラスウールよりも性能が劣っているわけではありません。自然界に存在する材料にも関わらず、人が作り出した断熱材に並ぶほどの性能を持っています。自然にあるもので木以上の熱伝導率があるものは空気(0.0241W/mk2)や水(0.582W/mk2)のみです。

窓に空気を注入する理由は、空気の熱伝導率の低さを利用して断熱材として機能させるためです。

木には耐火性が必要

忘れがちですが、木には耐久力と耐火性も備わっています。(道端に落ちている細い木は別ですよ)

家に使うような太い木は、上でも取り上げた熱伝導率の低さから芯まで届くスピードはかなり遅いです。もちろん表面は燃え続けますが、表面に炭化層を作るだけで内部までは中々燃えません。(下の動画が観られない方は、YouTubeで、木 燃焼実験で検索してみてください)

燃焼実験
燃焼実験の動画

逆には鉄はというと、燃えませんが熱伝導率が高いのでその分熱が急激に上がりやすく、曲がったり、折れたりしてしまいます。ですから家に強度をもたせ地震に強い家を作りたいのであれば、木造建築が最適ということになります。

構造材に最適な木材

ヒノキは建築素材としてはトップクラスです。

特徴としてあげられるのが、寿命と耐久力の2つです。わかりやすく言えば、晩成持続型でしょうか。伐採してから200年間は強くなり続け、その後1000年かけて弱くなると言われています。普通の住宅はそこまで長持ちする家づくりはある意味不要と言えるので、200年も持てば十分かと思います。

ただヒノキは価値がものすごく高く高級木材とも呼ばれています。家には最適かもしれませんがオススメはしません。

家の骨組みにオススメな木材

・耐水性

・シロアリに強い

・変形やねじれ歪みのない強い木

・価格がリーズナブル

この3つの特徴を併せ持った木材選び、価格に見合った木材を選ぶのがよろしいかと思います。つまり家の骨組み(床・土台・筋交い・梁・桁)に使われる木材がどれがいいかをみなさま自身で考えてみて下さい。

木材選びは、これからの日本の自然環境を考えた上で選択するのが望ましいかと思います。これからの日本は間違いなく自然災害が多くなると予想できるからです。

環境の変化に強い住宅が必要

今現在の日本と未来の日本に求められていることは、住宅の安全性ではないかと思います。巨大地震、最強クラスの台風や大雨による河川の氾濫での浸水被害は毎年のように報道されています。誰も住んでいない、農業や酪農が何も行われていない地域であれば、このような被害を受けても問題はありません。

しかし、人がいる地域には住宅があり仕事があり生活があります

暮らしそのものである住宅が被害を受けては生活に大打撃です。今まで被害を受けて来なかった地域も安心・安全ではなくなってきています。台風被害とは無縁だった北海道も洪水などの被害が出るようになってきました。

そのためには、家を支える木の性能が重要になります。

木の特性を理解すると木に合わせた断熱材を選ぶことが出来ます。そのためには断熱の工法を知っておく必要があります。

私が言いたいのは、耐久性とか火に弱いなどのデメリットのある木材を住宅に使ってはいけないということです。

【daibrog】一条ZEHのSmartHouse
気密性が必要な意味とは?災害と気密性の関係/

逆に家の構造体に使われている部材で人気の鉄では、熱に強いものの熱伝導率が高いため、その分急激に温度が上昇しやすいというデメリットがあります。つまり、木よりも早く内部に到達しやすいので、折れたり、変形したりしてしまうということです。

家の骨格が折れたり変形しやすいと歪みがおきますし、災害などで倒壊してしまうリスクもあります。

最近はRC構造や鉄骨造でも自然災害に強い住宅づくりが可能になってきています。どの造りを選ばれるのかは皆さま自身ですが、どんな構造材を選ぶにしても、自然災害の多い日本の現状を忘れないで下さい。

木造住宅で大切な2種類の断熱工法

断熱工法には大きく分けて内断熱外断熱という2種類があります。

内断熱とは?

充填断熱とも呼ばれ、多くの建物で一般的に行われている工法。柱や梁などの家の構造を支えている部分の内側に断熱する。

メリット:グラスウールやロックウールなどの現場吹き付けやセルロースファイバーなどの柱間充填工法を選ぶことができます。つまり建物の形状を問わずに行え、かつ工事も容易なので、大工の技術的に左右されない断熱工法を取れます。

デメリット:梁や柱が熱橋になる。熱橋とは「熱が伝わってくる柱」のことを言いますが、熱が伝わってくるということは、そこの部分は断熱効果が弱いので、断熱をしっかりしなければ断熱効果は高まりません。※特に鉄骨造や鉄筋コンクリート(RC構造)では注意が必要。木造住宅では、木造自体の熱伝導率が低いので対策は必要ありません。しかも、柱や梁が外部環境と接するので内部結露を起こしやすい。

外断熱とは?

外張り断熱とも呼ばれ、形状も制約も多く一般的な工法ではない。しかしメリットが大きい。

メリット:断熱が均等に張られるので熱橋もなく、構造体も断熱で覆うので断熱効果が高まりやすく、構造体も外部環境と接することはなくなるので外気の影響を受けにくい。ということは建物の耐久力が向上するということになります。

デメリット:断熱材の厚みに制限があり(現状50mmが限界)、断熱効果を高めようとすると、同時に内断熱を内側に付加する必要があります。また、変化の激しい断面形状の建物では施工が難しくなるので、大工によっては正しく施工できていなかったり、施工できる大工が限られてしまうという技術的な特異点が起きてしまう可能性があります。

木材自体の性能も合間って、内断熱・外断熱問わず高い断熱効果を発揮できるのが木造住宅のメリットであると思います。断熱材の種類や建物の形状・それぞれの工務店・ハウスメーカーへの考え方は違ってきます。あくまで一般的な違いをお伝えしましたが、もしかすると建築会社によっては独自のやり方で内断熱・外断熱を施工している可能性もあります。あくまで『内断熱と外断熱ってこういうものなんだ』程度に覚えておいてくれれば幸いです。

この工法は、どちらが良いか悪いかというものはありません。あくまで大事なのは快適性と安全性です。なので正直あまり拘らなくてもOKだと思います。

まとめ

いかがでしたでしょうか?少しは木材の大切さが理解できたのではないでしょうか?あくまで家は安全安心快適性の3つが重要と捉えるといいと思います。

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