冬場の暖房費って高額になりがちですよね。
特に燃料費が高騰しているときは、その影響も大きくなって家計を圧迫します。
家の断熱性能が低い場合、暖房で部屋をあたためても、暖房を止めたらあっという間に部屋が寒くなることがあります。
寒くなる原因は、家と外が接している色んな部分から熱が逃げていくためです。
特に窓からの放熱は想像以上に大きく、冬場の暖房費を大きく上げる原因になっていることを最近知りました。
すなわち、窓を断熱性のよいものに変えれば、冬場の暖房費が大きく下がる可能性があります。
この記事では窓のリフォーム前後の放熱量、暖房費を推定し、リフォームにどれくらいの効果があるのか検証した結果を紹介します。
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特に家計簿に自信あり！
この記事は夫のシデが書いています。
窓からの放熱は家全体の放熱量の50%を占める
窓メーカー大手である YKK APやリクシルでは、窓からの放熱の影響をパンフレットやホームページで紹介しています。
それによると窓からの放熱は家全体の放熱量の50%を占めているそうです。
窓からの放熱量を減らすことで家全体の暖かさを保てるようになるとして、メーカーは窓のリフォームを勧めています。
たしかに、冬場に窓ガラスに手を当てるとかなり冷たく、ガラスを囲むアルミサッシの部分を触るとほぼ外の温度かというくらいによく冷えているといった経験は自分自身にもあります。
もちろんカーテンなどの基本的な寒さ対策はしているものの、それでも窓の近くは寒く、仕方がないものだと思い込んでいました。
でもね・・・
窓の断熱性の良し悪しは熱貫流率Uで確認しよう
窓の断熱性能を表す指標として、熱貫流率Uがあります。
窓メーカーのカタログには「内外の温度差が1℃の時、窓面積1m2あたり1時間に何Wの熱が移動するかを表す数値を熱貫流率といいます。」と記載されていました。
温度差と窓面積が同じ窓の場合、Uが大きいと熱がたくさん移動し、Uが小さいと熱が移動しにくいというわけです。
すなわちUの値が小さい窓を選べば、放熱が小さくなって部屋の温度が下がりにくくなると言えます。
窓の種類とUの値の関係は以下のようになります。
Uの単位はW/m2Kです。
- アルミサッシ＋単板ガラス： 6.51
- アルミサッシ＋複層ガラス： 4.65
- アルミ樹脂複合サッシ＋複層ガラス： 3.49
- 樹脂サッシ＋Low-E複層ガラス： 1.67
- 樹脂サッシ＋ダブルLow-Eトリプルガラス： 0.91
断熱性能は、以下の要素の組み合わせで変化します。
- ガラスの枚数： 1枚よりも2枚、2枚よりも3枚の方がよい。気層の厚みが大きいほどよい。
- ガラスの種類： 板ガラスよりも特殊金属膜を貼り付けたLow-Eガラスの方がよい。
- サッシの種類： アルミよりも樹脂の方がよい。
- ガラスの間のガスの種類： Uの記述のところでは記載していないが、空気よりもアルゴン、クリプトンがよい。その他、ガラスの間を真空状態とすることで更によくなる。
寒冷地ではない地域では、一般的にアルミサッシ＋単板ガラス、またはアルミサッシ＋複層ガラスが使われていることが多いそうです。
我が家の場合も、この2種類のガラスが使われています。
ちなみに僕の実家は雪が降ったり、マイナス10℃になったりすることもある程度には寒い地域なのですが、窓は樹脂サッシ＋複層ガラスでした。
樹脂サッシの窓は断熱性能が良いとはいえ、それでも結露しまくりで窓の下はいつもびしょ濡れでカビだらけだったのを覚えています。
洗濯物をリビングに干すスタイルだったため、湿気がたまりやすい環境だったのも原因でしょう。
ここまでは、窓単独での数値です。
実際に窓のリフォームをする場合、窓自体を交換するカバー工法の他に、既存の窓はそのままに内側に窓を追加して二重窓にする内窓工法があります。
既存の窓がアルミサッシ＋単板ガラス(単独でのUは6.51)の条件における、内窓追加によるUの変化を以下に示します。
追加する窓のサッシは樹脂製となります。
- 単板ガラスを追加： 2.82
- 複層ガラスを追加： 2.01
- Low-E複層ガラスを追加： 1.58
窓自体を樹脂サッシ＋Low-E複層ガラスに交換した場合のU = 1.67に対して、内窓としてLow-E複層ガラスを追加した場合のU = 1.58とあるように、Low-E複層ガラスとくらべると既存のアルミサッシ＋単板ガラスは、ほとんど断熱に寄与していないことがうかがえます。
二重窓にしても、外側の窓がないのと同じ感じです。
Low-E複層ガラスが如何に高性能なのかがうかがえます。
窓の放熱量の推定
いろんな種類の窓の熱貫流率を確認してきましたが、これだけでは窓からどれくらいの熱が逃げているのかを把握することはできません。
放熱量を推定するためには熱貫流率の他に窓の面積とか窓周辺の温度条件も必要となりそうな気がしますよね。
実は熱貫流率Uを見た瞬間、僕の頭に以下の式が浮かびました。
Q ＝ U x A x ΔT
これは熱交換器の有名な式ですが、窓の放熱量計算にも適用できそうです。
式の中身を整理すると以下の通りとなります。
- Q： 放熱量(W)
- U： 熱貫流率(W/m2K)
- A： 伝熱面積(m2)
- ΔT： 温度差(℃)
何か計算のヒントになる情報はないかとメーカーのカタログを探したところ、以下の記述がありました。
新しく窓を設置することでどれだけ冷暖房費を下げられるかを顧客にアピールするのは、メーカーにとって重要なことでしょう。
そんな彼らの計算条件を読み解いてみました。
- U = 6.51
- A = 30
- 室内温度 = 20
- 室外温度 = 4
- ΔT = 20 － 4 = 16
- Q = 6.51 x 30 x 16 = 3125W
ΔTは本来は対数平均温度差であり、熱交換の前後の低温側と高温側の4端子の温度が計算に必要となります。
でもそんなの書いてないから上記のような感じでΔTを出しました。
ま、ええやろ。
カタログの数字と合ってるし。
知らんけど。
計算の仕組みがわかったら、我が家の窓をリフォームした時の条件にあてはめてどれだけの放熱量になるかが推定できます。
窓の放熱量の検討条件
条件を整理します。
既存の窓の仕様
窓の高さと幅を測定して、面積を求めました。
また、ガラスの枚数やサッシの種類からUを推定しました。
| 窓面積 | 熱貫流値 | |
| A | U | |
| m2 | W/m2K | |
| 玄関 | 0.49 | 6.51 |
| 1Fトイレ | 0.49 | 6.51 |
| 洗面所 | 0.49 | 6.51 |
| 風呂場 | 0.63 | 6.51 |
| リビング 掃き出し窓 | 3.21 | 4.65 |
| リビング 腰高窓 | 1.45 | 4.65 |
| ダイニング 腰高窓 | 1.45 | 4.65 |
| キッチン 縦長 | 0.33 | 6.51 |
| 階段 | 1.06 | 6.51 |
| 2Fトイレ | 0.35 | 6.51 |
| ゲーム部屋 腰高① | 1.13 | 4.65 |
| ゲーム部屋 腰高② | 1.45 | 4.65 |
| 洗濯もの干し部屋 腰高窓 | 1.13 | 4.65 |
| 洗濯もの干し部屋 掃き出し窓 | 2.72 | 4.65 |
| 寝室 腰高窓 | 1.45 | 2.01 |
| 寝室 掃き出し窓 | 2.72 | 4.65 |
窓リフォーム後の窓の仕様
窓リフォームに対する補助金制度「先進的窓リノベ事業」では、その適用条件に断熱性能を表すUが登場します。
断熱性能がよい、すなわちUが低いとグレードが高く補助金もたくさん出るという訳です。
各グレードのUは以下のとおりであり、ここでは実際に我が家でリフォームする際に採用の可能性がありそうなSとAに絞って検討します。
SSは窓自体の価格が非常に高価となると業者から聞いており、補助金をもらっても手出しが相当多くなると考えられ除外しました。
- 熱貫流値(W/m2K)は、補助金の条件のグレード閾値ぴったりとします。
SS： 1.1(検討から除外)
S： 1.5
A： 1.9 - 室内温度： 20℃(メーカーのカタログを真似っこ)
- 室外温度： 4℃(メーカーのカタログを真似っこ)
窓の放熱量の検討結果
既存の窓の放熱量は下の表のとおりです。
窓全体では1582.4Wとなりました。
| 窓面積 | 熱貫流値 | 温度in | 温度out | 温度差 | 放熱量 | |
| A | U | t1 | t2 | Δt | Q | |
| m2 | W/m2K | ℃ | ℃ | ℃ | W | |
| 玄関 | 0.49 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 51.0 |
| 1Fトイレ | 0.49 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 51.0 |
| 洗面所 | 0.49 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 51.0 |
| 風呂場 | 0.63 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 65.7 |
| リビング 掃き出し窓 | 3.21 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 238.8 |
| リビング 腰高窓 | 1.45 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 107.7 |
| ダイニング 腰高窓 | 1.45 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 107.7 |
| キッチン 縦長 | 0.33 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 34.9 |
| 階段 | 1.06 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 110.5 |
| 2Fトイレ | 0.35 | 6.51 | 20 | 4 | 16 | 36.6 |
| ゲーム部屋 腰高① | 1.13 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 84.2 |
| ゲーム部屋 腰高② | 1.45 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 108.1 |
| 洗濯もの干し部屋 腰高窓 | 1.13 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 84.2 |
| 洗濯もの干し部屋 掃き出し窓 | 2.72 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 202.1 |
| 寝室 腰高窓 | 1.45 | 2.01 | 20 | 4 | 16 | 46.7 |
| 寝室 掃き出し窓 | 2.72 | 4.65 | 20 | 4 | 16 | 202.1 |
| 1582.4 |
窓リフォーム後の放熱量はグレードS、Aの順で下の表のとおりです。
窓全体ではSは505.2W、Aは627.4Wとなりました。
| 窓面積 | 熱貫流値 | 温度in | 温度out | 温度差 | 放熱量 | |
| A | U | t1 | t2 | Δt | Q | |
| m2 | W/m2K | ℃ | ℃ | ℃ | W | |
| 玄関 | 0.49 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 11.8 |
| 1Fトイレ | 0.49 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 11.8 |
| 洗面所 | 0.49 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 11.8 |
| 風呂場 | 0.63 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 15.1 |
| リビング 掃き出し窓 | 3.21 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 77.0 |
| リビング 腰高窓 | 1.45 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 34.7 |
| ダイニング 腰高窓 | 1.45 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 34.7 |
| キッチン 縦長 | 0.33 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 8.0 |
| 階段 | 1.06 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 25.5 |
| 2Fトイレ | 0.35 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 8.4 |
| ゲーム部屋 腰高① | 1.13 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 27.2 |
| ゲーム部屋 腰高② | 1.45 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 34.9 |
| 洗濯もの干し部屋 腰高窓 | 1.13 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 27.2 |
| 洗濯もの干し部屋 掃き出し窓 | 2.72 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 65.2 |
| 寝室 腰高窓 | 1.45 | 2.01 | 20 | 4 | 16 | 46.7 |
| 寝室 掃き出し窓 | 2.72 | 1.50 | 20 | 4 | 16 | 65.2 |
| 505.2 |
| 窓面積 | 熱貫流値 | 温度in | 温度out | 温度差 | 放熱量 | |
| A | U | t1 | t2 | Δt | Q | |
| m2 | W/m2K | ℃ | ℃ | ℃ | W | |
| 玄関 | 0.49 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 14.9 |
| 1Fトイレ | 0.49 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 14.9 |
| 洗面所 | 0.49 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 14.9 |
| 風呂場 | 0.63 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 19.2 |
| リビング 掃き出し窓 | 3.21 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 97.6 |
| リビング 腰高窓 | 1.45 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 44.0 |
| ダイニング 腰高窓 | 1.45 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 44.0 |
| キッチン 縦長 | 0.33 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 10.2 |
| 階段 | 1.06 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 32.3 |
| 2Fトイレ | 0.35 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 10.7 |
| ゲーム部屋 腰高① | 1.13 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 34.4 |
| ゲーム部屋 腰高② | 1.45 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 44.2 |
| 洗濯もの干し部屋 腰高窓 | 1.13 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 34.4 |
| 洗濯もの干し部屋 掃き出し窓 | 2.72 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 82.6 |
| 寝室 腰高窓 | 1.45 | 2.01 | 20 | 4 | 16 | 46.7 |
| 寝室 掃き出し窓 | 2.72 | 1.90 | 20 | 4 | 16 | 82.6 |
| 627.4 |
既存の窓と窓リフォーム後の放熱量の差は各グレードで以下のとおりとなりました。
- S： 1077.2W
- A： 955.0W
我が家の場合は、もともと窓から1600Wくらいの放熱があったところを500~600Wに抑えられるという結果です。
窓からの放熱が1/3になるとは、すごい効果です。
カタログではアルミサッシ＋単板ガラスの時の放熱をドライヤー3台分と例えていました。
これはドライヤー3台をずっと使いっぱなしにしているのと同じ熱量が永遠に逃げているのと等しいです。
約3000Wは3kWで、1日24時間あたりにすると72kWh。
電気料金を30円/kWhと仮定すると2160円となります。
1日でこの金額ですから、ひと月に直すととんでもないことになりそうですよね。
でも実際には、寒くなった場合にドライヤーで暖を取るわけではありません。
放熱した分の熱量を暖房を効かせてカバーすることになるので、ドライヤーそのものの電力を考えるのは違うと思います。
暖房の代表であるエアコンで放熱をカバーした場合について、その電気代を検討してみます。
窓の放熱量の電気代換算
エアコンの消費電力を考えるうえで必要となるのはエアコンの効率です。
調べてみるとエアコンの効率はAPFという指標で表現されるそうで、最近の物であれば5程度が標準のようです。
これはエアコンが部屋に与えた熱量に対する消費電力の比であり、APFが大きいほど効率がよいとされています。
例えば部屋の中に1000kWhの熱量が与えられたときの消費電力が200 kWhであればAPFは1000 / 200 = 5という具合です。
この概念を知るとエアコンがめちゃくちゃ効率の良い暖房であることが理解できます。
部屋に与える熱量よりも少ない消費電力で暖房できるとは、恐れ入りました。
ここではAPF = 5の条件で検討を進めます。
- 既存の窓との放熱量の差は各グレードで
S： 1077.2W
A： 955.0W - 24時間あたりの放熱量は
S： 1077.2 x 24 = 25853Wh
A： 955.0 x 24 = 22919Wh - APF = 5を考慮し、電気料金を30円/kWhとすると電気代は
S： 25853 / 1000 / 5 x 30 = 155.1円
A： 22919 / 1000 / 5 x 30 = 137.5円 - 暖房を使用する温度差20→4℃となる冬のシーズンを12、1、2月の3か月間の90日とすると電気代は
S： 155.1 x 90 = 13961円
A： 137.5 x 90 = 12376円 - 20年間の電気代は
S： 13961 x 20 = 279217円
A： 12376 x 20 = 247529円
この電気代は暖房全体の料金ではなく、窓の変更で減少した放熱量に相当する料金です。
放熱が減った分、これくらいの電気代を節約できそうだという目安になります。
20年間の電気代の差は3万円程度。
この金額と各グレードの窓リフォーム代を比較すれば、どのグレードを選択すれば有利になるのか判断できそうです。
- 放熱量とどれくらいの節電になるのか計算できるスプレッドシートをこのリンクで公開します。
ご興味あれば検討してみてください。
編集したり入力を変更したい場合、以下をお試しください。 - Excel形式としてダウンロード
- Googleアカウントがあれば、「ファイル」→「コピーを作成」を選択することで、自分のアカウントで編集可能
窓リフォームのグレードはSとAのどちらが良いか
窓のグレードが異なると、窓の価格、補助金も変わります。
Sの方が窓の価格が高く、補助金が多く出ます。
補助金を差し引いた最終的な手出しがいくらになるかは、業者見積をもらわないと分かりませんが、以下を想定しています。
- 内窓設置のための工賃は、グレードが異なっても多分変わらない。
- 窓の価格はメーカー売り出し価格の40%とか50%オフで業者見積もりが出てきそう。
- グレードSとAの価格差 ＞ 補助金の差。多分Aの方が手出しが小さい。
これらの情報と電気代の減少分を考慮すると、グレードAで十分な気がします。
わざわざ多めに金を払ってグレードSを採用しても、劇的に電気代は改善しないと判断しました。
まとめ
窓リフォームによる窓からの放熱量の減少分を推定し、電気代がどれくらい節約できるかを確認しました。
20年間で20万円以上の電気代が節約できる可能性があります。
多分、補助金を考慮しても窓リフォーム代の手出しが電気代の節約金額を上回りそうなので、長期的に見ても出費が増えることにはなりそうです。
予想は50～70万円の手出し。
それでも以下のメリットが得られると期待しています。
- 電気代の節約ができる。
- 今後、さらなる電気料金の引き上げがあっても不安を和らげられる。
- 家中が冬に暖かいまま冷えにくくなったり、夏は35℃オーバーの蒸し風呂状態になりにくくなったりして非常に快適になる。
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マネーリテラシーというものを高めると、いろいろ良いことがありますので、高まっていない方は是非！
コメント
こんにちは！
いつも楽しく拝見しています。
窓リフォームの記事は興味深く読ませていただきました。
断熱は大事ですね。家の性能、住み心地に関わります。
約6年前に注文住宅（イシンホーム仕様）を建てました。
ＺＥＨ（ネットゼロエネルギーハウス）認定、屋根に太陽光パネル11kW、第一種換気、オール電化、ウレタン吹付の断熱、窓は全てYKKAPのlOW-E複層ガラス、樹脂サッシ、アルゴンガス入りです。
住んでみて改めて思いますが、断熱は壁、床下、窓やドア、そして換気システムの質等が揃って実力発揮してくれます。
温暖な地方在住ですが、寒波が来るとそれなり、チラチラ雪が舞うことも。この冬、氷点下1℃になった日の室温（エアコンなしで）は15℃でした。家じゅうの温度がだいたい同じなので、安心してトイレやお風呂に行けます。以前賃貸マンションに住んでいたころは、トイレや洗面所が寒くて凍えていたのが嘘のようです。冬、家が寒いのは当たり前だと思い我慢していました・・・
エアコンは一階リビングと二階の個室（２部屋に各１台）ありますが、日中は寒波の時以外は使ってないです。断熱がいいので夏場もエアコンの効きが良く、助かってます。うちの猫たちは、一階リビングの窓際（掃き出し窓）が大好きで、気持ちよさそうにくつろいています。寒がりな猫が真冬に窓際で寝られるのですから、やっぱりYKKAPの窓は高性能ですね。
長々と書いてしまいました。
納得のいく良い窓リフォームができますように。
mizuki様
コメントありがとうございます。
窓だけではなく、様々な断熱が整った家。
あこがれます。
断熱の効果として、家中の温度差が小さくなることに非常に魅力を感じています。
早くリフォームしたいです。
そして、猫のように窓際で昼寝したいものです。
今後ともよろしくお願いいたします。
シデより
ありがとうございます。
とても参考になりました。
みっとマン様
コメントありがとうございました。
参考になって良かったです。
内窓、マジでおすすめです。