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パッシブデザイン−パッシブソーラーシステムについて

このページでは、パッシブデザインによるパッシブソーラーシステムについて解説します。収得したエネルギーを利用するにあたり、機械設備を用いるシステムをアクティブソーラー(能動的な太陽熱利用)と呼ぶのに対し、機械設備を用いないシステムがパッシブソーラー(受動的な太陽熱利用)です。
太陽エネルギー利用として良く知られたものに発電や温水器設置などがありますが、ここで説明するパッシブソーラーハウスは太陽エネルギーを熱として蓄え、建物の室温調整に用いる方法です。これにより冷暖房費が軽減でき、輻射暖房による快適な住環境となります。

パッシブデザインの手法で、建物の床や壁などに直接太陽光を当てて利用するものを「ダイレクトゲイン」と言います。この場合、太陽光を当てる床や壁には熱容量の大きい素材を用い、効率よく蓄熱することが必要です。蓄熱のための床や壁を「蓄熱層」と呼びます。
「蓄熱層」に蓄えられた太陽熱は冬季や夜間など室温が下がった際に輻射熱を放出します。 ダイレクトゲインの仕組みを十分活かした事例では、外気温マイナス15度の際に補助暖房無しで最高20度の室温という報告もあります(気候・敷地・建物その他の人的条件により効果に差があります)。
また「蓄熱層」は年間を通して温度が安定してくるため、夏季は気温より低くなり、輻射冷却により室温を下げる効果が得られます。

【太陽高度の変化を活かすダイレクトゲインのパッシブソーラー】
周知のように四季を通じて太陽高度は変化します。敷地の中の建物の配置・開口部の位置と大きさ・屋根や庇の角度・建物周囲の植栽などを十分に検討することにより、太陽光を適度に取り入れて利用するパッシブソーラーハウスを実現することが出来ます。


春分のサーキュレーション図 パッシブソーラーハウス・春分のサーキュレーション図 角度の付いたスリットのあるルーバー庇が春の太陽光を適度に取り入れ蓄熱層を暖める。暖められた空気は吹き抜けを介して建物全体に廻る。

ルーバー庇の角度は、夏へ向かい太陽高度が次第に高くなるのに合わせ蓄熱層に当たる太陽光の面積が減少するように設計されており、建物が必要以上に暖められるのを防いでいる。

また、建物周囲の植栽(落葉樹)が芽吹き始めることも日差しの調整に役立っている。



夏は太陽高度が高くなるため屋内に陽が入りにくくなる。さらにルーバー庇の角度は夏の日差しを遮るように設計されているため蓄熱層に当たる太陽光面積は最小になり、建物が暖められるのを抑えている。

蓄熱層は熱容量が大きいため温まりにくく冷めにくい。したがって竣工後数年を経ると蓄熱層の温度は年間を通してほぼ15度程度で安定し、夏季は輻射冷却により室温の上昇を抑えることが出来る。

また、植栽に葉が茂り、庭からの照り返しを防ぐだけでなく、植栽を通る風を屋内へ取り入れることによる冷風効果も得られる。




秋は次第に太陽高度が低くなるため、ルーバー庇がこれを屋内へ取り入れる。
蓄熱層への太陽光の当たる面積は気温が下がるにつれて大きくなり、ゆっくりじんわりと建物を暖め始める。

植栽は葉が落ち始め、次第に日差しを遮らなくなってくる。




冬は太陽高度が低いため、建物の奥まで日差しを入れることが出来る。ルーバー庇の角度は冬の日差しを遮らず、蓄熱層へ当たる太陽光の面積は最大となる。

昼間暖められた蓄熱層からは、夜間室温が下がると輻射熱が放出されて屋内を暖める。吹き抜けを介して暖気が建物全体に廻るため、各部屋ごとのヒートショック(極端な温度差により体調へ悪影響を及ぼす現象)を防ぐことも出来る。

また、植栽は葉が落ちるため、日差しを遮らなくなっている。
夏至のサーキュレーション図 パッシブソーラーハウス・夏至のサーキュレーション図
秋分のサーキュレーション図 パッシブソーラーハウス・秋分のサーキュレーション図
冬至のサーキュレーション図 パッシブソーラーハウス・冬至のサーキュレーション図


【パッシブデザイン】
パッシブソーラーハウスに限らず、自然の力をダイレクトに活かして快適さを得るための設計を「パッシブデザイン」と呼びます。地球温暖化が深刻さを増す現代、個人に可能な選択肢のひとつとしてパッシブデザインが有効であると私達は考えています。

パッシブデザインの実現には次のポイントがあります。
  1. 敷地形状を読み、建物の配置・開口部の位置と大きさ・屋根や庇の角度・建物周囲の植栽などを十分に検討する
  2. ダイレクトゲインの場合、蓄熱層にはコンクリートなど熱容量の大きい素材を用い、表面を仕上げる場合は蓄熱層に熱容量の近い素材を用いる(石・陶器製タイル・瓦・土など)
  3. 気密性・断熱性の確保を基本とし、蓄熱効果を高めるために基礎断熱を行う
  4. 暖気を建物全体に廻すため、開放型の階段または吹き抜けを設ける
  5. 開口部からの熱損失を抑えるため、夜間は閉じることの出来るカーテンや障子を設ける
  6. 補助暖房は開放型のファンヒーターなどより、FF式ファンヒーター・薪ストーブなどが望ましい
  7. 生活熱を活かすため、短期滞在型の別荘としての使用より、長期滞在できる住宅であることが望ましい