日当たりをシミュレーションする 建物編

今日は4月16日。緊急事態宣言が出てから約1週間がたちました。外出を少なくして他人との接触を80パーセントまで減らして爆発的な拡大を防ぐとの事。これが達成できれば爆発的な感染を避けることができるそうです。

業務打合せにはZOOMを主に使っていますが、お客様との打合せが目下の課題。PCを持っていないお客様とどのように打合せするのか多くて思案中です。

※緊急事態宣言が全国に広がりそうなニュースが入ってきましたね。。。

建物への日当たりをシミュレーションする

日当たりをシミュレーションするの続きになります。

前回はおもに敷地に対してのシミュレーション、建物を配置してみたら思いがけない無い方向から日影が飛んでくることが解ったというお話でした。

くりかえしますが、パッシブ設計のポイントの一つに日当たり条件があります。

大草原の中にポツンと建つような、隣地に何もなくて建物を南側に正対する配置ができれば日射については大きな問題は少ないと思います。ですがそういった条件の敷地はほとんどありません。

ですから敷地の日当たり条件を検討した後、建物形状や窓の配置を決める丁寧な設計が必要になってきます。

前回と同じようにシミュレーションをご紹介していきますね。

12:00の日当たり状況です。

建物の半分以上が北側建物からの日影の影響を受けています。

この後14:00には全体的に日射を受けることができますが15:00には別の日影の影響をうけます。

 

太陽から取得した日射熱を表すとこんな状態です。

1階の窓からはほとんど日射熱を得ることがほとんどできない事が解ります。

ですが屋根面からは日射熱を得ることがわかるでしょうか?

 

そこで一つの解決方法、屋根面に窓を付けて日射を受けることを考えます。

図のような窓を付けてみます。ハイサイドライトを呼ばれている窓です。

北側建物からの日影の影響も受けていないようです!

 

日射熱の取得状況です。

ハイサイドライトに日射を受けることができて日射熱も得ることができそうです。

どうにか解決できそうです。

 

建物内の温度分布状況はこのようになります。

左図がハイサイドライト設置。右図は特に対策していない状況です。

日射熱はハイサイドライト設置7,200wh。対策なしだと 4,600wh。約1.5倍になります。

 

室内の温度はこんな状況です。

ハイサイドライトからの日射熱で14:00に3℃ほどの温度差が出てきます。

最高室温が日射熱最大の12:00から2時間遅れの14:00になることも興味深いです。

 

一例ですがこのようにしてシミュレーションを重ねて設計を進めていきます。

今回のような敷地状況では厳しいかと思いますが、パッシブハウスもこのようなシミュレーションの延長にあります。

どうせシミュレーションでしょ?という声も聴きます。たかがシミュレーションなのですが、事前に検討するとしないでは大きな違いがあると思います。

 

パッシブ設計は「自然の力」を理解し活かした家づくりです。

これからも「自然の力」を取り込める、ていねいな設計をこころがげて生きたいと考えています。

 

相談、お問い合わせはお気軽にどうぞ。

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日当たりをシミュレーションする

今日は4月2日。年度初めですね。今日はとても風が強かったです。桜は満開ですが強風に耐えてます。
コロナウイルスのニュースがいやでも飛び込んできます。色々不安なことが多いと思いますが自分でコントロールできることに集中して日々過ごしています。

私はリラックスするためにヨガを日課としています。ヨガを習い始めてから3年くらい、太陽礼拝を毎朝の日課としています。太陽礼拝を簡単に説明するとヨガのラジオ体操みたいなものなんですが毎日やることでその日の体調変化にも気づきやすくなったりします。

来年はコロナウイルスもきっと収束して、どんなことを書いているのでしょうね。

そんな中でも粛々と設計を進めており、今日はシミュレーションソフトを使った日射の検討についてです。

敷地概要

地図を見る限り敷地形状は南北がほぼ振れていない良い条件。

パッシブ設計のポイントの一つは日当たり条件。南面に正対するほど有利になります。

ですが、当該敷地、有利な条件ばかりではありません。

現地を調査した結果が以下の通りです。

・北面、西面に道路

・南面、東面は宅地

市街地ですから既存の建物が当該敷地までかなり接近して建てられています。

一見しただけで、隣地からの日陰の影響を受け、日当たり条件は厳しい判定へ。

西側は6メートル道路を挟んでいるので南西側の建物からの影響はほとんど無いだろうと予想しました(後に驚きの結果に。。。)

配置計画

まずは現地で、建設予定地に隣接する周辺敷地を調査して、隣地建物の配置、高さを計測します。

そのデータをもとにして隣地建物を配置し作図します。

そして早速プランニングを開始します…ではなく、先走る気持ちを押さえて、隣接する建物からの日陰を検討します。

検討にはシミュレーションソフトを使います。検討結果を考慮しながら建物の配置計画をします。

何となく配置するのでなく、”ここしかない”配置計画を心がけます。

シミュレーション、シミュレーション、シミュレーション

基本案が決まったら、ここでもう一度シミュレーションします。

今回は太陽高度が一番低くなる冬至でのシミュレーションをご紹介。

11:00頃

11:00を過ぎると南西の角にようやく日が当たり始めます。
1階の南面にはまだ、半分以上日射がありません。北側建物からの日陰の影響を大きく受けています。

 

 

 

14:00頃


14時になると、ようやく南面全体が日射を受けます。

ですが南西の建物からの日陰が 建物にあたり始めています。

 

 

 

15:00頃

15時には南西の建物から日陰によって、1階の南面の日射はなくなってしまいます

 

 

 

 

日陰は予想しないところから突然に

シミュレーション前、北側建物の日陰が通り過ぎた後、11時過ぎには日射を邪魔する日陰が生じないと想定していました。ですがなんと、西側道路を挟んだ南西にある建物から想定を超えるの日陰が浸食してきました。

ん?何かの間違いかな。。。”、6メートル道路ですからまさかの結果です。シミュレーションソフトを信じられずに半信半疑で現地に向かいました。そして現地を確認したところ、ほとんど同じような日陰を確認。

この経験でシミュレーションソフトの正確さを実感しました。すまん、シミュレーションソフト。。。

このように想像できなかったような日陰が影響を与える可能性があるのです。

外皮性能だけでは足りません

最初にお話をしたように、パッシブ設計のポイントの一つに日当たり条件があります。

このポイントを満足させるためにはシミュレーションソフトが必要になることは明らかです。

経済的に冬暖かい家を実現するためには外皮性能を上げるだけでは十分ではありません。暖房設備をフル稼働すれば同じ室温にすることができますが、暖房費用が大変なことになり不経済になる可能性が大です。

この例のように太陽からの日射を利用するために、太陽に素直が設計が必要になってきます。

それを実現するには経験だけではなくシミュレーションする必要があるんです。

それ以外にもこのシュミレーションで大切なポイントがあるのですが、それは次の機会にでも。

暮らしをアップデートする設計

住宅や建築の設計をして常々感じることは、究極の一品製作品だということ。

家電製品や自動車は各メーカーさんが巨額の開発費を投入して開発する工業製品。

一方、住宅は一品製作のオーダーメイドです。

土地の形状が同じでも、敷地の場所が変わると全く違います。同じものはほとんどないと言ってもよいです。

暮らしをアップデートする

少し言い訳のようですが、建物が完成し暮らし始めてから手を入れるところが出てきてしまいます。

なので、そういった手を入れて自分達の暮らしに近づけていくことを楽しんでもらえたらと考えています。

住宅や建築建物は完成した時はまだ完成途中で、手を入れることで完成に近づいていくものかなと。

とくに住宅は家族の成長に合わせて変化させたり、家族の好みに合わせながら手を入れることが大切だと思います。

住まいに手を入れることで、暮らしをアップデートする感覚ですね。

とは言え、全くの未完製品をお渡ししているわけではありません。

設計前段階では、ヒアリング等でご要望等は詳しくお聞きし、設計に反映しています。残念ながら予算等の関係で全てが叶うわけではありませんが。。。

また設計時には温熱シミュレーションは必ず行い、建物性能面では満足するようにしております。

建物性能を左右したり、後から手を加えることが難しい箇所 例えば、構造、壁などの内側になる断熱材等、についてはしっりとした設計をしてお金をかける。どうしても気になる豪華なキッチン等、後から交換できる内装部分については、変化していく家族構成、趣味趣向にあわせて手を入れるような設計が好ましいと考えています。

アップデートが難しい部分はしっかりとした設計を心がけています

建物性能を満足するために、現在、シミュレーションソフトを活用した新しい設計方法を試行錯誤しております。

一番最初にすることは日陰のチェック

まずはホームズ君を使い敷地にどんな影響を与えるか、日陰のチェック。特に敷地に接する建物から発生する日陰などの影響をシミュレーションします。南側の建物はもちろんですが東側、西側の建物からも大きな影響を受けることがあります。日陰のチェック前、私も頭の中である程度の予想をしています。現地調査中、”この方向に空きがあるからこちらから日射を取り込めるな”などと予想するのですが、その予想を見事に裏切られる事もあります。ですからシミュレーションソフトの計算無しでは、正確な設計はできないと考えています。

シミュレーション結果を参考にして建物の配置や窓の位置を決める参考にします。パッシブ設計の基本は効率よく太陽からの日射を取り込んだり、遮蔽することが基本になります。ですから日影の影響を検討しながら設計することが大切になります。

次にホームズ君と新住協さんのQPexを使いながら建物の性能を決定する外壁や開口部などの外皮性能を設計です。

QPexは各部の断熱材の種類、厚さ、開口部の仕様を入力すると比較的簡単に暖冷房エネルギーを計算できるので、とても優れた計算プログラムです。

※細かい点ですがQPexはエクセルベースの暖冷房エネルギー計算プログラムなので正確にはシミュレーションソフトとは違います。

その後にホームズ君を使って室温シミュレーションを行います。

※ホームズ君は使い始めて間も無いので入力に手間取ることが多いのですが丁寧なサポートがあるので助かっています。やはり日本語で手軽にサポートしてくれるのは安心です。

ホームズ君とQpexを行ったり来たりを繰り返し、グルグルしながら仕様を決めていくようにしています。

そうです、当事務所について言えばですが、シミュレーションソフトの力をかりております!

棟数を重ねている工務店さんのようにノウハウの蓄積が少ないので、その差を埋めるためのシミュレーションソフトです。

あっ、パッシブハウスのジャパンの会員ですから、建物燃費ナビで計算もしていますよ!

 

住まいの基本の性能さえしっかりしていれば、あとは住まい手さんが自由に手を入れる事も良い事だと考えています。

そのためにも自由に手を入れることができない部分はしっかりと設計する。

例えば、温熱環境についてはきちんとシミュレーションすることが大切です。正しい施工方法を知っていることも持ちろんです。

豪華なシステムキッチン等は後から交換が可能ですからね。