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Nobilis Works 代表の小形 秀明です
私が、Nobilis代表の
小形です。 お客様にご満足して頂けるよう頑張りますので、どうぞ宜しくお願いします



雨音が気になる屋根葺き替え:雨音・実験しました

 ガルバリウム鋼板ってトタンと同じ雨音がするのか?

 スレート屋根からガルバリウム鋼板に葺き替えたいのだが雨音は?

 大雨:夜寝ていると、雨音で目が覚めてしまう、

 トタン屋根では少し強い雨が降ると、ザーって大きな雨音がします。瓦や、スレート、コロニアル、カラーベストでは、殆ど雨音がしないですが、ガルバリウム鋼板って金属なので、トタン屋根のように雨音がうるさいのでは? という質問が、何件かありました。スレート屋根のカバー工法では、不都合がないようですが、実際はどうなのか?実験してみました。実際に各材料での雨音を測定し、グラフや数値ではわかり難いですし、音圧はデシベルで表されますが、その数値を言ってもピンとこないと思います。測定も困難で費用がかかりますので、生の音を録音して、聞いてもらいます。その実験の条件、設定も詳しく解説します

 雨音の測定結果:(測定は公正をきす為に同じ環境でやっています)
 取ったデータは、PCで聞けるように変換していますが、音量は全てのデータで同じ条件で変換しています。データ自体の音量は同じ設定です。まずは再生の音量は最大ですので、そのまま再生して比較してください。PC側の音量調整をした場合は、同じ音量で比較してください。あまりPCの音量を上げると雨音がしない屋根材の雨音がノイズで消されて聞こえない場合もあります。下に解説があります。
 トタンの雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 横暖ルーフαS(ガルバリウム鋼板)の雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 コロニアルの雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 アスファルトシングルの雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 コロニアル+横暖ルーフαS:カバー工法の雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 通気工法の雨音: ここのVolumeは変えないで聞いてください
 

 屋根を葺き替えたときの屋根材解説

 測定環境:使用した実験設備、道具の解説:
 実験で使用した測定BOXは、下の写真のようです。各実験で屋根だけ変えて、つまり屋根を葺き替えての実験です。また各屋根材の解説です。
  シャワーヘッドから、水を出して、屋根部分だけ変えられるテストBOXの屋根に疑似の雨を降らせます。音を録音するiPhoneをBOXの中、屋根に近い箇所に設置して各屋根材の雨音を録音しました。降らせた雨の量は、一時間あたり約60m/m、これはかなりの雨量で、一時間50m/mを超えると、雨樋から雨があふれる家があるようです。この雨が3時間降り続くと、180m/mで、台風並の雨量になります。BOXの前に垂れ下がっているのは、ルーフィングで、屋根から雨が落ちて地面に落ちる音も録音してしまうので、なるべくその音を無くす為の措置です。各屋根材によって横幅が違い雨を受ける面積が違いますが、誤差の範囲とします。iPhoneのアプリである、ボイスメモで録音した雨音を音の編集ソフトでサイトで再生できるようにMP3に変換しています。その際、Fileの再生レベルを同じ設定にしてありますので、PC、スマホで再生するときは同じ設定で各屋根材の雨音を比較してください
 トタン屋根葺き替え後の雨音レベル
 皆さんがトタン屋根の雨音を聞いたことがあると言うのは、多分倉庫の屋根、物置の屋根など下地材のない、屋根の骨組みに波板トタンを葺いた屋根の雨音を記憶しているのではと思い、基準の雨音にテストBOXには下地材を張らずに直接波板トタンを張りました。その雨音になります。筆者が使っている作業小屋も骨組みに波板トタンの屋根で同じような大きな雨音がします。録音されている音と同じうるささです。
 よくある、波板のトタン屋根の構造です。
柱、梁の上に直接トタン材料を釘などで固定している典型的な屋根構造、物置、倉庫、作業場所などで使われています。ここの雨音を聞くことが多い。
トタン屋根のもう一つは、瓦棒形式の屋根、これは下地材があるので、もう少し雨音は小さいです。
ここでは、一番大きな雨音がする波板トタンの雨音と比較しました。 
 波板トタンを実験BOXに施工したところです。
録音の為のiPhoneは、BOXの中、屋根の20cm下にに置いてあります。下地材なし、BOXの梁に直接ビスで固定しています。もちろんルーフィングもありません。直接トタンの雨音を聞くかたちです。 

 横暖ルーフ屋根葺き替え後の雨音レベル
横暖ルーフαSは、2016年に発売された、新しいガルバリウム鋼板屋根材です。裏には10mm程度の断熱材があり、これが消音の効果を持っています。スレート屋根葺き替え、コロニアル屋根葺き替えの際、ガルバリウム鋼板へ葺き替えるとき、参考になります。コロニアルの雨音と比較してみてください。
もし、これではちょっとという方は、コロニアルの上にガルバリウム鋼板を施工する、コロニアル+横暖ルーフαS:カバー工法の雨音を聞いてみてください。かなり音レベルは小さくなっていますので参考にしてください。 
注意:  スレート、コロニアル、カラーベスト、全て同じ、鉱物繊維をセメントで薄く圧縮成形した屋根材の
     ことを言っています。スレートは一般名、コロニアル、カラーベストは商品名です。
 最新のガルバリウム鋼板屋根材になります。関東では一番良くでているガルバリウム鋼板屋根材です関西では、逆にあまり聞かないです。関西ではスーパーガルテクト(アイジー工業製)が良くでる製品になっていますが、製品としてはそんなに変わらないものと思っています。屋根屋、メーカーの都合、商売のやり方の為なのかかもしれません。面白い現象です。地域によって強い、弱いがあるようです。

 コロニアル屋根葺き替え後の雨音レベル
コロニアルは、株式会社クボタの屋根材の商品名でした。今は松下と合併して、「ケミュー:KMEW」という会社になりましたが、実験にはケミュー社のコロニアルクワッドを使用しました。コロニアルクワッドは、簡単に言うと鉱物繊維をセメントで圧縮成形して、表面を少し凸凹にデザインされて他屋根材です。ですので表面で雨を拡散し、雨音があまりしないのです。ガルバリウム鋼板と比較すると、雨音は小さいです。
 表面が凸凹していますので、もっと小さい雨音になると思っていましたが、以外に雨音がします。でもこのレベルなら、二階で寝ていて大雨ですとうるさくて寝ていられない方が少なからずでてくるのではないか?と思われます。気にならない方も多いです。


 アスファルトシングルに屋根葺き替えた後の雨音レベル
アスファルトシングルは、不燃布にアスファルトを浸透させ、いろいろな保護シートで成形した、ガルバリウム鋼板やコロニアルなどより柔軟性があり、曲げて施工ができる屋根材です。表面は砂のようなもので加工してあり凸凹があって、雨音は小さいのが特徴です。米国では一般木造住宅の屋根材の半分程度はこのアスファルトシングル材です。家のオーナーが自身で施工することも多く、ホームセンターなどでは材料、施工の道具も豊富にあります。
  アスファルトシングルの材料としては、アスファルトを固めたものなので、イメージとしては、硬いカーペットのイメージです。但しカーペットのように、毛先が全くありません。非常に柔軟に曲がりますので、屋根の形状に沿って柔軟に施工ができます。表面は、細かい石粒があります。この表面の凸凹が雨を拡散して雨音を小さくしています。金属よりはかなり音が小さいです。

 コロニアル(スレート)をガルバリウム鋼板でカバーした屋根葺き替え後の雨音レベル
コロニアル、スレートの屋根葺き替えで一番良く施工される方法で、コロニアルを撤去せず、コロニアルの上にガルバリウム鋼板を重ねて施工する方法(カバー工法、重ね葺き工法と言う)の雨音の測定です。ガルバリウム鋼板自体ですと雨音が気になる方もいますが、コロニアルが下にありますので、ガルバリウム鋼板の雨音のレベルを下げてくれる効果があります。横暖ルーフαS(ガルバリウム鋼板)の雨音と比較してください。
 スレート、コロニアルの屋根葺き替えでは非常に依頼の多い工法、材料です。ガルバリウム鋼板によるスレート屋根葺き替えです。ガルバリウム鋼板のうるさい雨音が、既存のスレート材、ルーフィング、下地材で消されているのがわかります。今まで10年スレート屋根のガルバリウム鋼板カバー工法をやってきましたが、雨音でのクレームは皆無と聞いています。ガルバリウム鋼板によるカバー工法は雨音では問題にならないと考えています。

 通気工法での屋根葺き替え後の雨音レベル
通気工法とは、主に夏の暑さ対策の為に、施工される工法で、既存の屋根材(スレート、コロニアル、トタン、瓦等)を撤去し、旧下地の上に30mm程の桟木を施工後、2枚目の下地材、コンパネを施工しガルバリウム鋼板を張ったものです。旧下地材と2枚目の下地材との間に空気層(空間)をつくりこれが断熱材の役割をします。また防音の効果も期待できるものになります。比較してみてください。この実験では一番音が小さいと思います。
 ガルバリウム鋼板の通気工法は、元々夏の暑さ対策で、30mm程、屋根をかさ上げし、空気層を作ることにより、断熱性能を向上させる工法です。この工法での雨音がどうなのか?のテストです。ガルバリウム鋼板単体よりかなり雨の音は小さくなっています。消音効果もあるということが証明されたと思います。


 各屋根材での雨音レベルグラフ

 各屋根材で屋根を葺き替えたときの雨音のレベルを数字、音のレベルで表したグラフが下の画像になります。iPhoneで取得した雨音を解析ソフトで音のレベルを表示してみました。しかし、スケールの表示がこのソフトではレベルによって縦軸が自動スケールになっていて、全ての屋根材の音圧レベルで表示できませんでした。レベルの違いをなるべく分かり易くする為、0.05のレベルに赤でマークをつけてみました。比較の指標をしてください。
●トタン屋根葺き替え後の雨音
●横暖ルーフS
  屋根葺き替え後の雨音
●コロニアルに
  屋根葺き替え後の雨音
●アスファルトシングルに
  屋根葺き替え後の雨音 
●コロニアルをガルバリウム鋼板
 カバー工法にてに屋根葺き替え後
 の雨音 
●ガルバリウム鋼板を通気工法にて
 屋根葺き替え後の雨音
 私の感じ、感覚ですが、トタンが一番大きな雨音がして、次にガルバリウム鋼板のみの屋根。
 コロニアル(スレート材)、アスファルトシングル、ガルバリウム鋼板のカバー工法では同じように雨音は小さく、この3つでは、スレートが一番小さいような気がします。
 そして、一番雨音がしなかったのが、ガルバリウム鋼板の通気工法になります。

 しかし、ここで気をつけて頂きたいのが、あとで記事を書きますが、この実験設備での雨音で、実は音は、材料の組成に関係しますが、屋根全体の施工構造、さらに家全体の構造によって大きくなることがあります。物理の話しになってしまいますが、「共振現象」というものがあって、音は雨が屋根材に当たると、屋根材が振動します。この振動が音となるわけですが、屋根の一部、屋根全体、家の一部、いえの全体が雨があったことによる振動で、その部分あるいは全体と共振すると、雨音はその何倍もの大きな音となって響きます。これを「共振現象」といいます。屋根全体が、屋根の一部分が雨音と共振して音を増幅させる現象です。
 ですので、ここで言いたいのは、この実験では共振現象は起きていないと思われますが、実際の屋根で、屋根材を施工した時に、大きな予想された雨音より、遥かに大きな雨音になってしまったときはこの現象が起こっている可能性がると理解してください。

 雨音測定方法解説

 各屋根材での雨音測定実験で公正をきす為に、この実験設備、実験のやり方を解説しておきます。他社のサイトにも、音の測定をのせているところがありますが、そのデータが改ざんされていないとも限りません。また屋根材の雨音は、実際に屋根に施工されて、一定の条件で測定しなければその意味がないと思っています。その為に実験の解説、条件の公開が重要です。どなたかが同じ実験をして同じ結果を得ることができるようでないと、実験の公正さが保てないと考えます。
 実験で使用した実験BOXです。
断熱材の実験をしたときのものをつかいました。そとはアルミのシートで覆い、屋根部分は交換できる作りになっています。
 雨音を録音するiPhone(5s)を右の写真の屋根に近い箇所にぶら下げて雨音を録音。iPhoneアプリはボイスメモを使用しました。このアプリは録音レベルが調整できません。iPhoneでとった音のデータは、PCの音楽編集ソフトで解析しました。サイトにアップできるMP3へのデータ変換は「iTune」で変換。
 実際の実験設備、実験BOXの上にいろいろな屋根材を葺き替えての実験です。左にあるのは庭に水を撒く散水機のヘッドです。当然水道の蛇口から水をもってくるのですが、その水量を一定にするために蛇口の開きは一定、散水機のヘッドの位置も角度も一定にしてあります。(固定)屋根に与えた水量は、60mm(一時間あたりに換算)屋根にあたるシャワーの、雨の量も一定に。
多少風でシャワーの方向が変化しましたが、なるべく屋根にまんべんなく届くように気を使いました。

 おまけの解析:周波数解析

 ここの記事は、少し専門的になってしまって難しくなります。
 良く分からないかたは、読み飛ばして頂いて結構です。今までの解説で理解できると思います。
 おまけの解説です。
 使用した、この音の解析ソフトには、周波数分析機能がありますので、取った各屋根材の雨音をこの周波数分析にかけてみました。これで、音のどの周波数成分がどのくらいの音レベルをもっているかがわかります。それによってその屋根材の雨音が大きいか、小さいかが判明するというわけです。音の大きさが数字で表現されますので、ある種かなり理解し易いです。
 人間の耳が聞ける、聞こえる周波数の範囲は、おおよそ、20Hz〜20KHzと言われていますので、周波数解析は、20KHzで切っています。音のレベル(縦軸)は対数表示で、dBになっています。この「dB」は対数ですので、相対的な値です。
 具体的にはこの音はiPhoneで取ったものをMP3のフォーマットへ変換していますのでデジタルデータです。このデジタルデータが16bitなのか32bitなのか不明ですが、例えば16bitのデータ・フォーマットですと、フルスケールは、「1111111111111111」最大値です。この最大値(どのくらいの音圧レベルなのか?想像ができませんが・・・)このフルスケールを基準にして、解析した音のレベルを計算しています。このソフトでは、絶対値を扱えません、それは取り込んだデジタルデータには絶対的な音圧の情報がないからです
 通常音の基準値があって、それは:
    2×10−5N/u
人間の耳に聞こえる限界値を基準にして、取った音を比較したものでその音のレベルを言います。
 しかし、この実験で使った音のデータには、その基準に対しての情報がありませんので、使っているbit数のフルスケールを基準としています。ですからマイナスの表示になります。ここでは音の絶対値を表現できないのです。私的には一番大きな聞いた経験のあるトタンを元にその相対値で表現しています。多分これで充分と考えます。ですのでここでは音の絶対値はテーマにしていません。

 上で説明したように、トタンの音は、-44dBで、この値が小さい程、-50dB、-60dBは、-44dBよりかなり小さい音になります。

  横暖ルーフはトタンに対して
-3dB低い音になっています。
-3dBは、比率にして、1.4倍で横暖ルーフαSはトタンに対して「1.4分の一」の大きさ。
分かり難いので逆に言うとトタンの雨音は、横暖ルーフαSの「1.4倍」の大きさになります。

  -58dBは、トタンの-44dBより、更に-14dB低い雨音。
これは、トタンはコロニアルの約5倍の雨音になります。
逆に言うと、コロニアルはトタンの1/5の雨音

  -56dB:は、トタンより-12dB低いので、アスファルトシングルは、トタンの1/2の音レベル、トタンはアスファルトシングルの2倍の雨音になります。

  トタンより -8dB低い
これは、約2.5分の一
わかり難いので、逆に言うと
トタンは、ガルバリウム鋼板のカバー工法より、2.5倍の雨音レベル。

  -61dBは、トタンより-17dB
これは、7.5で、トタンはガルバリウム鋼板の通気工法の
 7.5倍の雨音レベルでした。

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