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PassiveDesign(パッシブデザイン)

Comfort

PassiveDesign(パッシブデザイン)とは?

エアコンなどの機器にできるだけ頼らず「自然にあるもの」すなわち太陽の熱・光そして風をコントロールすることによって快適な暮らしをしようとする設計思想・設計手法のことです。
たとえば、冬は暖かい日射しのもとで日向ぼっこをする心地よさ、夏は木陰でさわやかなそよ風を感じる心地よさを機械だけに頼らず、太陽や風の力(自然エネルギー)を上手に活用して、健康的で快適な室内環境をつくりあげていこうという考え方のことです。

「M-branche」がパッシブデザインにこだわる理由?

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その1.自然が私たちに平等に与えてくれるエネルギーだから

太陽の光や風は条件によって多少の違いはありますが、すべての家に与えられる自然の恵みなのです。それを上手に利用すればするほど人工的なエネルギー(電気・ガス・灯油)を使わなくても済むことになります。そのことが一次エネルギー消費の削減となり、温暖化対策への貢献につながり、何より住まう方の心地よさを生み出してくれると信じているからなのです。
鹿児島での暮らしを健康的にしたいから

その2.鹿児島での暮らしを健康的にしたいから

鹿児島の気候は高温多湿であるとともに、冬は積雪する時もあります。桜島の降灰やPM2.5などもあり、過酷な環境下であるともいえます。そういった環境を自然の力と必要な時の機械併用でコントロールしていきます。冷暖房なしの状態でも、ヒートショックや熱中症にならない室温を維持できるのもパッシブデザインの力なのです。
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その3.パッシブデザインとは、もともとが先人の知恵だから

日本古来の住宅は床下を高くとったり、軒の出を深くしたり、縁側を設けたり、茅葺きの屋根であったりと、エアコンなどのなかった時代でも、自然と上手に付き合って、暑い夏や寒い冬に対処できていたのです。無垢の木材や塗り壁が現在好まれているのも、本来当たり前に使われていた蓄熱材であったわけです。こういった先人の知恵を現代の住宅に取り入れながら、先進の技術を融合させていく家づくりこそが、「M-branche」の原点と考えているからなのです。

「M-branche」が目指す「パッシブデザイン」効果

その1. 地球環境 <一次エネルギー消費量(住宅燃費)と年間光熱費>

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(※114.26㎡(34.55坪)のモデルプランを(独)建築研究所の
「一次エネルギー消費量計算プログラム」と「EnergyZOO」の
「光熱費計算プログラム」を使って試算した結果によります。)
「M-branche」は地球温暖化対策のための省CO2に貢献すべく、一次エネルギー消費(住宅燃費)を抑えた住宅で、そのランク付は最高等級となる☆☆☆評価となります。

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(独)建築研究所の「housemark」による

<入力条件は以下になります>

新省エネ住宅
(H4基準)
UA=0.91W/㎡・K(Q=2.98W/㎡・K),(一重)金属製サッシ,単板ガラス,第3種換気設備
次世代省エネ住宅
(H11基準)
UA=0.72W/㎡・K(Q=2.46W/㎡・K),(一重)金属製サッシ,複層ガラス(A10以上),第3種換気設備
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(認定低炭素基準)
UA=0.54W/㎡・K(Q=1.95W/㎡・K),(一重)金属・プラスチック(木)複合構造製サッシ,LOW-E複層ガラス(A10以上),第1種換気設備「澄麗(すみれ)」
M-branche~ZEH~ UA=0.54W/㎡・K(Q=1.88W/㎡・K),(一重)プラスチック製サッシ,LOW-E複層ガラス(A10以上),第1種換気設備「澄麗(すみれ)」、太陽光発電システム5.0Kw

その2. 快適・健康 <良好な室内環境(室温)>

  • <冬のデータ> 2014/12/30(火):晴
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    上記データは弊社、国分モデルハウスの外気温と室温の無暖房時の実測値です。

    12/30(火)の朝6:00~7:00に外気温が2.5℃まで下がっても、暖房なしの室温は17℃を保っています。

    昼にかけて、暖かい日射を室内に取り込むことで、13:00~17:00にかけては室温は20℃までに上昇しています。その後、夕方から夜にかけて、外気温は5℃前後まで下がっていっても、室温は18℃~19℃を保っています。
    昼間に取り込んだ日射熱を建物内に蓄えることで、夜間でも急激な温度低下にならないことがわかります。

    これが「冬のパッシブデザイン」の効果であり、建物内の温度差を減らすことで、エネルギー削減だけでなく、ご家族をヒートショックの危険から守る快適で健康的な室内環境を提供いたします。

  • <夏のデータ> 2015/8/4(火):晴
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    上記データは弊社、吉野モデルハウスの外気温と室温の無冷房時の実測値です。

    8/4(火)の9:00~14:00にかけて外気温は27.5℃から37.0℃まで9.5℃上昇しています。冷房なしの室温は同時間で27.5℃から29.0℃で1.5℃の上昇でとどまっています。

    夏の暑い日射を建物の深い軒でカットした日射遮蔽の効果です。

    このデータは窓を閉め切った状態での測定ですが、19:00以降外気温が室温より下がるタイミングで通風用の窓を開けると夜の室温をさらに下げることも可能です。
    「夏のパッシブデザイン」で冷房エネルギーの削減とともに、ご家族を熱中症から守る省エネで快適で健康的な室内環境の実現が可能になります。


(※両モデルハウスのデータは第一種換気設備「澄麗(すみれ)」を運転中での測定結果となります。)
「澄麗(すみれ)」の詳細はコチラ

「パッシブデザイン」の手法

その1. 建築地の特性を知る

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建築予定地での太陽の動きと風向きの特性を把握するために、緯度・経度からパッシブに必要な太陽の高度と方位を、県内の地域別※1風配図から※2卓越風を調べます。
  • 太陽高度
    太陽高度グラフ
  • 太陽方位
    太陽方位グラフ

月別風配図

月別風配図

  • ※1:風配図:ある地点のある期間における、各方位の風向、および風速の頻度を表した図。
    その場所での月ごとの風向きの特徴を知ることができる。
  • ※2:卓越風:ある地点のある期間に吹く、最も頻度が多い風向きの風

その2. プランニング

建築予定地の特性を理解したうえで、日射取得、日射遮蔽、通風に最適となる窓の大きさ・配置、軒の出・庇の寸法などを考慮しながらプランニングしていきます。

冬 日射取得・蓄熱(太陽光・太陽熱利用)

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  • 冬期の暖房負荷軽減を目的に南側の開口部(窓)を大開口として、昼間は室内に太陽光(熱)を取り込みます。取り込んだ位太陽熱を床や壁材のタイル等の蓄熱材に蓄えて、気温が下がる夜間に放熱する仕組みで、昼間と夜間の暖房にかかるエネルギーを5~40%減らすことができます。また、南側の樹木に落葉樹を植栽することで冬期の日射取得を妨げない効果があります。
  • 室内に太陽光を取り込むことは、明るさとして照明エネルギーを2~10%減らす効果もあります。
  • 屋根の形状を南側に向かって片流れの大屋根とすることで、大容量の太陽光発電システムを搭載可能にしています。エネルギーを創りだすことで、自宅で使用する電気料を賄い、余剰分は売電してエネルギーと家計にやさしい暮らしになります。

※エネルギーの削減%は建築環境・省エネルギー寄機構著「自立循環型住宅への設計ガイドライン(蒸暑地版)」のデータによります


夏 日射遮蔽(夜間:通風)

パッシブデザイン-その2_02

夏季の冷房負荷軽減を目的に南側の軒の出を深めの900mmとし、室内への直射日光を可能な限り遮ります。また場合によっては、部分的な庇やルーバー格子を使うことで、建物の方位や遮蔽したい太陽高度に対応させることが可能です。
さらに南側の樹木に落葉樹を植栽することで遮蔽の効果をあげたり、芝生などの宅地緑化で建物への照り返しを防ぐことで昼間の冷房にかかるエネルギーを15~45%減らすことができます。

※エネルギーの削減%は建築環境・省エネルギー寄機構著「自立循環型住宅への設計ガイドライン(蒸暑地版)」のデータによります。

春・秋・夏(夜間) 通風計画

パッシブデザイン-その2_03

春・秋期は心地よい風を上手に取り込むことで冷房・換気エネルギーが減らせることと、快適な空間で暮らせることが何よりのメリットです。立体通風として1階の開口部から取り入れた風は、吹抜けや階段室を通して最上階の高窓から抜けていき、建物の排熱効果を高めてくれます。また、屋根は防水紙の下を通気工法とすることで、夏の照射熱を外部に逃がし、室内への熱の伝達を最小限に抑えることができます。北側に常緑樹を植栽すると、夏でも比較的冷んやりとした空気を建物内に取り込むことが出来、冬は逆に防風林の役割を果たしてくれます。


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  • 平面的な通風計画はまず、その立地でどのような風が吹いているかを知ることが大切です。風を取り込みたい時期に最も多く吹く方向に向かって縦すべり出し窓などをウィンドキャッチとして配置します。風上側の開口面積が小さく風下側の開口面積が大きい場合、風の流入速度は増加します。どの部屋に、どの時間帯に、どのような風を取り込むべきかを検討していきます。また、立地条件(隣地の建物との関係等)によっては、上空の風向きと建物周囲での風向きが異なる場合もあります。その場合でも主室には風が通るように、1ヵ所は逆方向の設置を行います。このように、MBCハウスの通風計画はデータと立地条件を十分に理解したうえで、窓のプランニングを行います。
  • 立体通風と平面通風で自然風を上手に取り込むことで、冷房エネルギーを5~18%減らすことができます。

※エネルギーの削減%は建築環境・省エネルギー寄機構著「自立循環型住宅への設計ガイドライン(蒸暑地版)」のデータによります。

パッシブデザイン・アイテム

<日射取得・蓄熱> <日射遮蔽>
  • 大開口サッシ
  • 太陽光発電システム
  • 太陽熱温水器
  • 蓄熱タイル(土間)
  • 床下地蓄熱体(スミターマル)
  • 蓄熱内装仕上げ材(エコナウォール)
  • 外付け遮蔽ブラインド
  • 日射遮蔽オープンルーバー
  • 洋風すだれアウターシェード
  • 日よけ木格子
  • 他に「スナップシェード」
  • 「グリーンバー」
  • 「サンブレロ」
<通風> <その他>
  • タテ滑り出し
  • 通風建具(玄関ドア)
  • 通風ランマ
  • 高窓(立体通風)
  • スノコ床
  • ハニカムサーモスクリーン(断熱)
  • ハイクリンスカットボード(調湿)
  • ガーデンクーラー(気化熱利用)

その3, シミュレートする

「パッシブデザイン」の専用ソフト「EnergyZoo]を使って、プランニングの結果、外皮性能・一次エネルギー消費量・室温・光熱費等が目標に到達しているかを確認します。
(目標に到達していない場合は、その2~その3を繰り返します)

UA・ηA・一次エネルギー消費量(断熱性能・燃費)

  • UA:外皮平均熱貫流率
    (従来のQ値に該当します)
    ηA:冷房期の平均日射熱取得率
    (従来のμ値に該当します)
    ※各数値が「認定低炭素建築物」
    基準を上回ることを目標とします。
    passive05
    (独)建築研究所の「housemark」による
  • kirin
  • kirintex

室温(健康・快適)

冬は暖房エネルギーの削減とヒートショック対策を目的に無暖房状態で最低気温が12℃~13℃、夏は冷房エネルギーの削減と熱中症対策を目的に、無冷房状態で最高気温が34℃~35℃になることを目標とします。

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グレード5:
居室の最低室温として15℃程度になっている住宅
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光熱費(経済性能)

「パッシブデザイン」効果によって年間光熱費がどれだけ削減できるのかと、どれくらいの創エネ(太陽光発電等)を備えれば「光熱費ゼロ」が実現できるかを確認します。

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    「パッシブ」による削減効果
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    5Kwの太陽光発電搭載による「光熱費ゼロ」の実現

その他

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暖冷房能力認定

これ以外でも、高気密・高断熱を考える際に最も重要となる「結露」に関するチェック、室温に最も影響を与える室内の蓄熱素材による「熱容量」の算出、及びランニングコストのみならずイニシャルコストにも影響する冷暖房機器選定のための「暖冷房能力」などをシミュレートしていきます。

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    結露判定プログラム
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    熱容量計算プログラム

その4, 検証する

温湿度ロガー
超小型温湿度記録計
(温湿度ロガー)
シミュレートした建物の完成後、お客様にもご協力いただいて、温度、光熱費などの記録をとって、シミュレートとの検証をおこなっていきます。

「M-branche」の「パッシブデザイン」を含めてのスペック

<性能>

性能 省エネ
基準性能値
ZEH
基準性能値
M-branche
~ZEH~
(ゼロエネ仕様)
UA値
(Q値)
0.87W/㎡K以下
(2.7W/㎡K以下)
0.60W/㎡K以下
(1.90W/㎡K以下)
0.48W/㎡K以下
(1.70W/㎡K以下)
ηA値 2.7%以下 2.7%以下 1.6%以下
C値 5.0c㎡/㎡以下 基準なし 0.5c㎡/㎡以下
一次エネルギー消費量
(住宅燃費)
    550MJ/(㎡・年)
(認定低炭素建築物基準)
目標とする室内温度
(無冷暖房時)
    冬:最低15℃以上
夏:最高30℃以下

<仕様>

仕様 M-branche~ZEH~
(ゼロエネ仕様)
断熱材 屋根:吹付け硬質ウレタンフォームA種3
(アクアフォーム)200mm(通気工法)
壁:吹付け硬質ウレタンフォームA種3
(アクアフォーム)90mm(通気工法)
基礎:A種押出法ポリスチレンフォーム3種
(カネライトフォーム)50mm
サッシ (一重)プラスチック製
(APW330,331)
ガラス 腰窓以上:LOW-E複層防犯ガラス(A10以上)
(樹脂スペーサー)
上記以外:LOW-E複層ガラス(A10以上)
(
樹脂スペーサー)
玄関ドア 金属製高断熱構造
D2仕様(ヴェナート)
換気 第一種換気設備(比消費電力:≒0.30W/(㎡/h)), 換気回数:0.5回/h
有効換気量率:0.94,温度交換効率:81%)(ハイブリッド換気システム「澄麗」)
太陽光発電
システム
屋根置型(4.60KW)

パッシブデザインは心地よい住まいの基本 (「パッシブデザイン」第一人者からのメッセージ) 

「パッシブデザイン」という言葉は、たとえば一般的な辞書に載っている言葉でもなく、ウィキペディアに出てくる言葉でもなく、まだ一般市民に知られた言葉ではありません。しかし、いまおそらく建築業界ではもっとも関心が高いものであり、たくさんの建築関係者がパッシブデザインという言葉を使って自社の考えや特徴をアピールするようになっています。こう聞くと「一時のトレンド?」と思うかもしれませんが、パッシブデザインはとてもベーシックな設計技術なので、一時の流行に終わるようなものではありません。最近になってパッシブデザインの重要性がしっかり認識されるようになったわけです。おそらく近い将来辞書にも載るようになるでしょうし、ウィキペディアにも登場するようになるでしょう。

パッシブデザインは、建物が持つ実力を上げることで「冬暖かく、夏涼しく、1年を通じて明るい」を目指します。ここで建物が持つ実力とは「うまく自然(太陽や風)と付き合える」ということであり、それによって「暖かい、涼しい、明るい」を実現させようとするわけです。強引に機械設備を使ってこれを作り出すのではないというところがポイントです。パッシブデザインに成功すれば、自然の恵みを感じながら、1年を通じて心地よく暮らせる住まいが生まれ、ついでに光熱費も少なくて済むというオマケもついてきます。

このようにパッシブデザインはベーシックな設計技術ですが、まだまだその技術には会社によってかなりの差があります。重要性という意味でベーシックということであって、実際に成功するパッシブデザインを行うにはたくさんの知識と理解、繊細な心配り、発想のセンスなどが必要だからです。しかもパッシブデザインは地域によって“答え”が違ってくるので、「これを組み込めば全国どこでもパッシブデザインの家になる」というようなものはほとんど存在しません。地域によって気候や気象条件が違うからです。

鹿児島のことに少し触れれば、確かに鹿児島県は全国で見れば冬暖かい地域ですが、それでも十分に冬も寒くなり、暖房が不要というような地域ではありません(沖縄でもかなりの家で暖房が必要らしいです)。だから冬対策も十分に考えた家づくりをすべきです。そしてもちろん夏は暑いので、夏対策はしっかり必要です。「暖かい、涼しい」の逆である「寒い、暑い」は毎日の暮らしのストレスを作り出します。パッシブデザインに成功すれば、このストレスが大幅に少なくなります。

実際のパッシブデザインの内容については、MBCさんがこのホームページで正確に、わかりやすく紹介してくれているので、じっくり読んでみてください。さらに詳しく本でも読んでみようかなと思われたら、私が共著で一般向けに書いた『本当にすごいエコ住宅をつくる方法』を読んでみてください。

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2015年6月

一般社団法人 パッシブデザイン協議会 http://www.passive-design.jp

代表理事 野池政宏  Masahiro Noike

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パッシブデザイン 第一人者からのメッセージ