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2017年6月のアーカイブ

調理と熱の関係

美味しくお酒を飲むために、食事を作るCACICOですが、

最近料理のやり方が変わってきました。

簡単に言うと、炒める料理が減ってきたのです。

以前から揚げ料理は、室内が油っぽくなる為、「天ぷらは外食」派だったのですが、

それとは関係がなく、ガスレンジを使う比率が減ってます。

じゃあ、代わりに何をやっているかと言う話です。

 

食材の加熱は、熱源から食べ物に熱を移動させる行為。

熱の伝わりは、対流、伝導、輻射なので、こんな分類をしてみました。

伝導熱  炒める、煎る

対流熱  茹でる、煮る、揚げる、蒸す

輻射熱  炭火、遠赤外線ヒーター

上記は、ザックリとした分け方です。

実は「焼く」の分類がとても難しい。ので入れてません。

例えばオーブンや魚焼き器は、伝導、輻射、対流の全てを含みますしね。

 

この中で、もっとも技術が必要とされるのは、伝導熱での加熱。

フライパンでも、中華鍋でも、加熱の方向が一方向なので、

ひっくり返したり、かき混ぜたり、大変です。

だけど、器具は一番シンプル。

シンプルな器具を人間の技術でどうにかする調理方法なんですね。

対流熱は、暖房器具で言えば「空気」による対流暖房、つまりエアコンですが、

料理に関しては「水」(や油などの液体)です。

空気は、熱を伝達する手段としては非効率すぎます。

その差は20倍もあるのです。

何故か? 文系脳で頑張って説明すると

分子や原子の距離にあるようです。空気は、分子や原子が離れているから、熱の伝わるスピードが遅い。

一方、水は分子や原子間の距離が近いため、熱の伝わるスピードが速い。

まとめると

空気 

温めやすい(比熱が低い)が、伝わりにくい(伝導率は低い)

温めづらい(比熱が高い)が、伝わりやすい(伝導率が高い)

なので、対流をメインにした調理方法では、水や油などの液体が使われます。

食材を液体に漬け込んで加熱するわけですから、温度ムラが少ないのが長所。

ですが茹で料理は、味や栄養分が、水に溶け出すのが短所。

だったら、その水も含めて料理にしちゃえ。

という事で、煮込み料理が登場したと(勝手に)考えてます。

揚げ料理は、茹で料理の変形ですかね。

この中で煮込み料理は、調理器具次第ではお任せも出来ますが、メニューは限られます。

これからの季節、特に出番は減りますよね。

で、残るのは蒸し料理。

これだけちょっと特殊なんですね。

水は使うのですが、気体としての水、つまり水蒸気を使うのです。

水を加熱し、99.974℃を超えると、水は気体になります。

つまり目に見えなくなる。

(ヤカンの白い湯気は、水蒸気が冷やされて水に戻った状態)

水蒸気は、熱の伝導率が水より高く、かつ茹で料理のように、味や栄養が溶け出すリスクも少ないのです。

欠点は手間がかかる事。

付きっきり調理の上、後片付けも大変ですよね。

電子レンジを使ったシリコンスチーマー等が売れるわけです。

最後に、輻射熱調理。

・・・は特殊なので省略します。

でCACICOが何をやっているか、なのですが、先ほど手間がかかると言った蒸し料理なのです。

詳しくは次回で。

外断熱と火災の関係

前回は高層ビルの話でした。

なので今回は身近な話をしてみます。

木造住宅も外断熱があります。(正式には外張り断熱)

CACICOも断熱外壁ですから、人ごとではありません。

外張り断熱で火災対策を考えた場合、最も有利なのは不燃の断熱材を使う事。

不燃断熱材と言えば、グラスウールとかロックウールぐらいしかありませんけどね。

で、その2つは基本柔らかいので、充填断熱がメイン。

知っている範囲だと、ドイツのアルセコが、ロックウールをブロック状にして外断熱外壁を作っています。

日本でも発売されていますし、低燃費住宅さんは基本仕様として導入してます。

さて、そうでなければ、ロンドンの火災のようになるのか?

まずは結論から。

少なくともCACICOの外断熱システムでは、そのような事態にはなりません。

火災は、大きく分けて2種類あります。

① 室内からの出火

② 外部からのもらい火(類焼)

ロンドンのビル火災は①ですね。

BBCのイラストが大変分かりやすいです。

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このような火災を表層火災と呼びます。

なかなか恐いですよね。

でもまぁ木造住宅の場合は、一階室内の火災が、表層を走って二階に行く・・・

のではなく、素直に室内側で二階に行くと思います。

なので表層火災が危険なのは、中層や高層の建物です。

もちろん木造の表層火災に問題が無いわけでは有りません。

火が外を走る為、隣家への類焼リスクが上がると思われます。

で、構造の話に戻ります。

木造住宅で、BBCの断面構造に類似しているのは、乾式施工の外張り断熱です。

構造用合板の外側に断熱材を貼って、その上に通気層、で最後は外壁。

因みにCACICOの場合は、

s-IMG_7653_DxO

構造用合板の外側に断熱材までは同じですが、そこに直接モルタル被覆。

なので、BBCのイラストにあるCavity(空間)がありません。

またSWP火災のような、小口(断面)からの延焼にも対応しています。

s-IMG_7654_DxO

サッシとぶつかっている所や水切りの上など、

火と接触する可能性の有る小口は、全てモルタルで被覆します。

(写真はサンプルなので着色していますが、現場では未着色)

 

続いて②の類焼の話を。

これ、原則的には防火認定があれば問題ない。と思っていたのですが、

仕上げが金属サイディングである場合は、不安が残ります。

それは、火に炙られて金属表面が高温になり、断熱材が着火する可能性が有るからです。

詳しくは日経アーキテクチュアの、戸建てでも表層火災の延焼は起こるを読んで欲しいです。

取り上げているのは典型的なサンドイッチパネルですが、

外張り断熱+ガルバ仕上げも似たような状態に陥る危険性がありますね。

 

最後に、戸建て住宅における火災への対応、

特に類焼を防ぐ、最も効果的な手法をご紹介します。

それは、電動防火シャッターの設置です。

外壁の防火性能が高いに越した事はありませんが、火は一番弱い所から侵入します。

(この辺り、断熱も同じですね)

なので、類焼対策としては、

① 電動防火シャッターに煙・熱感知器を取り付けて連動させる。

(外出中・就寝中の火災がありますからね)

② 外壁の防火性能を上げる。

の順番で導入して欲しいです。

蛇足

CACICOは、延焼(えんしょう)と類焼(るいしょう)を分けて使っています。

延焼 同一の建物で、火事が広がる事

類焼 別の建物に、火事が広がる事(もらい火)

ロンドン高層住宅火災を類推する

6月14日、なのでホンの数日前ですが、ロンドンで高層住宅の火災事故がありました。

ネット情報だけでまとめると

外断熱改修した事が、火災の大規模化に繋がったようです。

外断熱建築物の火災ですが、乾式の場合、大きく2つに分類できます。

①サンドイッチパネル(SWP)火災

②外張り+通気工法による火災

まずは①ですが、SWPとは、金属板で断熱材をサンドイッチ加工した部材です。

写真を掲載すると、いろいろ問題がありそうなので、ご興味のある方は、検索してください。

中国や韓国には、この手の外断熱建築物が多いらしいです。

SWPは、表面が金属、つまり不燃なのですが、

小口(断面)側から火が入ったり、鉄板が高温度で熱せられる事で、内部の断熱材が着火してしまう。

でもって、一度着火すると、鉄板が邪魔をして、消火が出来ずに延焼が拡大するそうです。

このタイプ、実は外断熱だけではなく、色んな用途で使われています。

例えば、こんな感じ。

66p_03

SWPを釣り天井に使った例です。

外壁だけではなく、天井、間仕切り壁等、いろんな所で使われているため、

外断熱専用品と言う訳ではありません。

で、この手の構造は、中に火が回ると、とてもやっかい。

 

もう一つの②ですが、こちらは断熱材と空気層がセットされている場合なので、

より一層危険だと思います。

中国の有名な外断熱火災であるTVCCビル火災が、この該当例。

金属の波板に断熱材が貼り付けられていて、かつ内側が中空だったそうです。

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日経アーキテクチュアから転載

図面は断面の構造です。軽量化しながら剛性を高めるため、スペースフレームで中空にしています。

75mm RIGID THERMAL INSULATION と書かれているのが断熱材ですね。

日本語に訳すと、7.5㎝厚の硬質断熱材かな?

春節を祝う花火が引火して火災になったそうなのですが、この図を見て分かるとおり、

「ZINIC CLADDING SYSTEM」 ・・・中も外も亜鉛合金の鉄板に覆われていて、

壁内部の火災を消火する事は不可能です。

ロンドン高層住宅火災はどうかと言えば、下記の写真をネットで見つけました。

 

4761994e

 

この図面が「正」だとすれば、

既存の躯体+断熱材+通気(排水)層+金属パネル

という構造になっています。

金属パネルと躯体の間に、断熱材(可燃物)と空気(酸素)が挟み込まれている

火災に弱い構造に思えますね。

基礎を長持ちさせるには

前2回に渡って、鉄筋コンクリートと言う構造物の、性質の話をしました。

実例を追加します

「荒廃するアメリカ」と言う言葉を知っているでしょうか?

犯罪多発が・・・ではなく、1980年代、アメリカのインフラが老朽化し、

実生活に多大な影響を与えた。という話です。

荒廃するアメリカ」と、その後の取り組み」 (国土交通省)  に詳しく書かれています。

(同タイトルの翻訳書籍もあるのですが、現在廃版)

ざっくり要約

アメリカは世界恐慌に対処するため、大規模なインフラ投資、つまり道路・橋梁などを一気に整備した。それが1930年代で、ニューディール政策と呼ばれている。

インフラの構造は、言わずと知れた「鉄筋コンクリート」。

投資が一巡した後は、お決まりの公共投資の圧縮が始まり、維持管理予算が大きく削減される事となった。

その見返りが、穴ぼこだらけの高速道路と、渡ることが出来ない橋の大量出現で、「荒廃するアメリカ」と呼ばれた。

メンテナンスを怠ると、たかが5、60年で使い物にならなくなる(可能性がある)

それが鉄筋コンクリートなんですね。

で、日本のインフラ整備はアメリカの30年遅れなので、現在の日本は、「荒廃する日本」に面している。

と言う話。

もちろん、その理屈が住宅の基礎にそのまま適応される・・・かどうかは知りません。

ですが、条件によっては「木材より鉄筋コンクリートが長持ち」

ではない事すらあるのですね。

なので、鉄筋コンクリートを長持ちさせる努力は必要です。

話が少し脱線しますが、

鉄筋の構造って、なぜか人間の【歯】に似ていると思うのです。

375px-Tooth_section_internationalWikipediaから拝借してきました。

1 エナメル質 

  → 歯の一番強固な部分。  C0 C1

2 象牙質 

  → 歯の主体です。ここまで虫歯が進むと、冷たいものがしみる。 C2

3 歯髄  

  → 一般的に言う歯の神経。ここに達すると、何もしなくても痛い。 C3以降

 

で、ここからはCACICOの(かってな)理論を展開します。

鉄筋コンクリートと歯の関係は、

1 エナメル質 → 仕上げ材

2 象牙質   → コンクリート

3 歯髄    → 鉄筋

と思えるのですね。

で、現在の鉄筋コンクリート造の建物は、

エナメル質(仕上げ材)にほとんどコストをかけません。

・・・言葉が正確じゃないですね。

「鉄筋コンクリート自体に耐久性がある」という思い込みで、

エナメル質を、装飾としか捉えていない。

なので20年に一度、虫歯の治療、つまり大規模修繕をするハメに陥っているのです。

CACICOとしてはもっと良い方法があると考えます。

考え方は、歯の対処と同じ。

虫歯に罹ってから治療するのではなく、虫歯に罹らないよう予防するのです。

またまた脱線しますが、

医療の世界において、歯科だけに「予防」目的の治療が保険適用できます。

(紆余曲折があったようですが)

歯科以外では、保険治療を受ける時は「病名」が必要。

例) 風邪に罹りそうだから栄養剤を投与する。と言う事は保険診療では出来ません。

「病名」つまり、病気に罹っていないと保険治療は受けられないのが原則。

ですが歯科においては、歯の病気に罹りづらくする予防治療というジャンルがあります。

歯の疾患は一般の病気と違って、元に戻る(完全治癒)事がありません。

例)虫歯の治療は、患部を削って詰めるだけ。健全な歯には戻りません。

なので、治療ではなく、予防が大切なんですね。

鉄筋コンクリートも同様。

コンクリートを自然環境に曝すのではなく、エナメル質で守ってあげる。

それが基礎の外断熱化なんですね。

前回、鉄筋コンクリートに大切なのは「かぶり厚」と説明しました。

かぶり厚は、厚ければ厚いほど良いのですが、

コンクリートを厚くするより、コンクリートを保護する層をプラスする方が効果的。

と考えるのです。

(鉄筋)コンクリートの寿命とは

鉄筋コンクリートのおさらい。

構造としては、

圧縮に強く、引張に弱いコンクリートと、

引張に強く、圧縮に弱い鉄筋を

掛け合わせたものです。

つまり

圧縮に強いが、引張に弱いコンクリートを、引張に強い鉄筋で補強して、

構造体としての自由度を大きくした。

といった所でしょうか。

確かに自重を軽量化し、複雑な形状を可能にしたのは、鉄筋のお陰ですが、

その見返りとして、

鉄筋の寿命=鉄筋コンクリートの寿命

という十字架を背負うことになった。と言うのが今回の骨子。

 

鉄筋コンクリートの世界でコンクリートは鉄筋を保護するものです。

なので専門用語で「かぶり厚」と言うのですが、

鉄筋を覆っているコンクリートの厚さが、建築基準法で規定されています。

因みに、「鉄の寿命」と言うのも解りづらいですよね。

簡単に言うと、鉄は錆びると終わりです。

錆びた鉄は、鉄本来の性能、つまり引張力が担保されなくなりますが、

もう一つ恐いのは、鉄は錆びることにより、その体積が2倍以上に膨れ上がる事です。

コンクリートの内部で、鉄筋の体積が2倍になる。

と言う事は、コンクリートが内側から強い圧力を受ける。

外部からの力は圧縮方向ですが、内部からの力は引張方向となります。

つまり、錆びた鉄筋は、コンクリートの苦手な引張の原因となるのです。

結果、鉄筋表面のコンクリートが圧力に耐えきれなくなって破壊されます。

これを、業界用語で「爆裂」と言います。

爆裂って単語、普通は爆裂弾(爆薬の古い言い方)のような戦争や武器で使う言い回しですが、

それが該当してしまうほど、酷い外見になってしまうのですね。

鉄筋が錆びる原因は、大きく2つ。

①塩害

②中性化

です。知識がないため詳しい説明は出来ませんが、

①塩害

塩は金属にとって大敵です。海に近いと金属は錆びやすいですよね。

②中性化

はもう少し理系的な説明に挑戦。

コンクリートの初期は強アルカリ状態で、この中にいると金属は保護されていて錆びません。

(理由は聞かないでください)

ですが、時間と共に空気中の二酸化炭素等の影響で、コンクリートはアルカリから酸性に変化していきます。

これをコンクリートの中性化と言い、

酸性化したコンクリートは、鉄を保護しなくなり、結果錆が発生するのです。

面白いのは、塩害にしろ、中性化にしろ、

コンクリート自体の性能には何の影響も及ぼさない事。

ローマン・コンクリートで作られたパンテオンの長寿命が、これで分かります。

構造体に金属を使っていないからなんです。

さて、鉄筋コンクリートはそういう訳にはいきませんから、

塩害や中性化と対峙するしかありません。

コンクリート自体は長寿命だけど、鉄筋コンクリートはその限りではないのです。

基礎は(鉄筋)コンクリート

以前「床下も居室にしよう」で書いたのですが、基礎断熱にもリスクはあります。

と言うか、無断熱だと家が寒いので、断熱しなきゃ。と人が気づいてから、

断熱した事によるトラブルは、星の数ほど発生しています。

基礎断熱もご多分に漏れません。

特に、床下という外部空間を室内環境にするのですから試行錯誤は当然。

で、基礎断熱の一番多い(想像です)トラブルは、腐朽菌やカビの発生だと思います。

床下がかび臭い、という奴ですね。

だから、「床断熱の方が良い」と言うのは早計。

人間、カビや腐朽菌、コンクリートの「快適」なポイントは重なる部分があるため、

これを避けていると、人間の快適も遠ざけてしまうからです。

 

ようやくタイトルに絡んでいきます。

木造でも、鉄骨でも、建築には基礎という構造物があり、

基礎は必ず鉄筋コンクリートで出来ています。

で、今回はあまり知らない鉄筋コンクリートの話を文系乗りで。

コンクリート的な材料は、それこそローマの時代以前からあります。

写真は、Wikipediaから拝借したローマに現存する「パンテオン」の内部.

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一度火事で消失したようですが、西暦128年に完成しているので、年齢は2000年に近いのですね。

材料はローマンコンクリートと呼び、組成は現代の主材料であるセメントとは違います。

現代の(ポルトランド)セメントの登場は、18世紀。

さてそのコンクリートに、鉄筋を入れてみたらと頑丈になるのでは、と考えたのは、

何とフランスの植木職人

「モルタル+鉄筋」の植木鉢を作ったのが最初、と言う嘘のような本当の話。

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で、1900年には、現状とほぼ同等の鉄筋コンクリートになって、

構造計算という概念ができ、

これまで出来なかった形状や大規模構造物が建設できるようになった。

めでたし、めでたし。

・・・何ですが、実は「コンクリート」が鉄筋を組み入れて失ったものもあります。

その一番大きいものが「寿命」。

先述のパンテオンなどは、千年単位の寿命があるのですが、

現代のセメントによる鉄筋コンクリートは、

数十年~百年単位がせいぜいになってしまったのです。

その証左を一つだけ。

マンションに住む人は、毎月結構な額の修繕積立金を徴収されますが、

このお金を原資に何をするかというと、約20年毎に行われる大規模改修工事です。

ざっくり言えばコンクリートの劣化を食い止める工事なんですね。

次回、何でコンクリートの寿命が「圧倒的」なレベルで短くなったか?

に続きます。

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