エクセルギーで考える温熱環境:宿谷昌則先生の講演から

先日、PHJ関東支部のサブリーダーとして企画・運営した宿谷昌則先生の『人・建築・地球とエクセルギー』発刊記念セミナーを開催しました。新刊のコンセプトと同様に、講演でも数式を使わず、直感的に理解できる形でエクセルギーの視点が紹介されていました。

特に印象的だったのは、パッシブ型技術とアクティブ型技術の役割分担と、エクセルギーの原則から見る「断熱の新しい捉え方」です。

パッシブ技術の重要性:建築の基本性能を確保する

宿谷先生が強調されていたのは、建築の基本性能(パッシブ型技術)をしっかり確保することが最優先であり、アクティブ型技術はそれを活かす役割であるということ。

これは、まさにパッシブハウスの利点そのものです。

断熱・気密をしっかり確保することで、エアコンや空調の電気代を大幅に削減できる。

✅ 逆に、建築の基本性能が低いと、いくら設備を高性能にしても無駄が多くなる

例えば、エアコンの効率を上げるより、まず断熱・気密を整えたほうが、トータルで見て省エネルギーになるのです。

パッシブ型技術(断熱・気密)とアクティブ型技術(設備機器)の関係

パッシブ型技術を強化することで、アクティブ型技術の使用を最小限に抑えることができ、結果として一次エネルギーの消費を削減できます。
例えば、断熱・気密が優れた家では暖房・冷房の必要量が減り、電力やガスの消費が抑えられます。これは、エクセルギーを無駄にせず、エネルギーを最も有効に活用する設計アプローチと言えます。

エクセルギーとは?

エクセルギーとは、「エネルギーを有効に使える度合い」を示す概念です。エネルギーそのものは保存されますが、時間が経つとエネルギーの質(エクセルギー)が低下し、最終的には使えなくなります。

エネルギーとエクセルギーの違い

  • エネルギー(Energy) は変換しても消えません。(例:電気を使ってお湯を沸かす)
  • エクセルギー(Exergy) は「役に立つエネルギーの質」。エネルギーが広がるほど使えなくなります。(例:お湯が冷める)

エクセルギーの消費とエントロピー

エネルギーが使われると、エクセルギーが減少し、エントロピー(エネルギーの拡散・無秩序度)が増加します。

  • 例えば、熱いコーヒー(高エクセルギー)は冷めるとエクセルギーを失い、周囲の空気に拡散(エントロピー増加) します。
  • 建築でも、断熱が不十分だと、暖房のエネルギーがすぐに外へ逃げてしまい、エクセルギーの無駄が大きくなる

建築におけるエクセルギーの活用

🏡 断熱・気密を強化することで、エクセルギーの無駄を防ぎ、少ないエネルギーで快適な住環境を維持できる。
🏡 断熱材の役割は、熱エネルギーを有効に使うことで、エクセルギーの消費を抑えること。
🏡 建築設計の目的は、エクセルギーを最大限活用し、エネルギーの効率的な使い方を考えること。

エクセルギーの原則から見る「断熱の新しい捉え方」

講演の中で、宿谷先生が示したエクセルギーの原則に基づく考え方の転換が非常に印象的でした。

通常、私たちは壁の断熱性能を「熱を通しにくくする」ものと捉えることが多いですが、エクセルギーの視点では「加熱パネルを取り付けた状態」と考えることができるのです。

エクセルギーの原則

  • 断熱された壁は、壁からの放射熱によって室内を暖める役割を果たしている。
  • つまり、室内の人は、断熱壁からの熱放射を受けていることになる。
  • 断熱性能が低いと、熱が外に逃げるため放射も弱まり、室内の体感温度も下がる。

この考え方を理解すると、

断熱の目的は「熱を逃がさない」ことだけでなく、「壁そのものを放射熱源にする」ことでもある。

壁の断熱性能を上げることは、室内環境のエクセルギー効率を高めることにつながる。

これは、従来の「断熱=熱を遮る」という考え方から、「断熱=エネルギーを有効に活用する」という発想の転換になります。

まとめ & 今後の展望

今回の講演を通じて、エクセルギーの視点を取り入れることで、建築環境をより深く理解できることを再確認しました。

  • パッシブハウスの本質は、エクセルギーの考え方と親和性が高い。
  • 断熱気密をしっかりすれば、設備のエネルギー負荷を最小限に抑えつつ、快適な環境を維持できる。
  • エクセルギーの視点を取り入れることで、「断熱は加熱パネルである」という新たな捉え方が生まれる。
  • エネルギーは保存されるが、使える能力(エクセルギー)は消費され、最終的に使えない形(エントロピー)になり地球外へ放出される。建築設計においては、このエクセルギーの消費を最小限に抑えることが重要となる。
  • 今後も、エクセルギーの視点を設計や実務にどう活かせるか探求したい。

さらに、今回の講演をもって、PHJ関東支部のサブリーダーとしての役割を終えることになりました。これまで関わってくださった皆さまに感謝いたします。今後もパッシブデザインやエクセルギーの視点を大切にしながら活動を続けていきます。

過去にもPHJの仲間と「森のカフェ 軽井沢南ヶ丘」でエクセルギーを学ぶ機会がありました。パッシブ認定を受けた実際の建物でエクセルギーを体感しながらの学びは、まさに「理論と実践が一致する」経験でした。

その時の建物探訪の様子はこちら

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「パッシブ設計を取り入れたいが、どう進めればいいのか?」とお考えの方へ、エクセルギーの視点を活かした設計相談を受け付けています。

設計相談の詳細はこちら

ご興味のある方は、ぜひコメントやお問い合わせをお寄せください!

丹波山村村営住宅見学会レポート:大型パネル工法と地域材の未来

大工仲間に誘われて、丹波山村村営住宅の見学会に行ってきました。今回見学したのは、大型パネル「ハーフ住宅」を活用し、スピード建設が行われたプロジェクトです。今年度4月に事業採択され、8月に上棟、そして年明け1月10日には完成見学会という驚くべきスピード感!公共事業では珍しいプロポーザル方式が採用され、この結果、効率的な予算化と短期間での建設が可能になったそうです。

上野原I.Cから国道139号を経由して向かいました。山深い道中はヘアピンカーブの連続。途中には、金属製の屋根をかぶせた茅葺きの古民家や、松本~高山周辺で見られる切妻の軒が深い古民家など、地域の個性豊かな景観が広がっていました。一方で、ハウスメーカーのような住宅はほとんど見かけません。
山が深くなるにつれ、集落の間隔は広がり、山々の存在感が増していきます。道中では落石対策工事を多く見かけましたが、こうした地域では土木の仕事はあっても建築工務店の仕事は少ないのかもしれません。

小菅村庁舎近くの木造大断面集成材を使った建物

現場では、大型パネル工法による効率的な施工方法について学びました。一緒に参加した大工仲間たちと工事手順や納まりについて議論を重ねた結果、「熟練した工務店と大工だからこそ実現できる工期だ」という結論に至りました。それでも私たちも努力次第で挑戦できるはず。新年会を兼ねて勉強会を開こうという話になり、私は丹波山村モデルをモデリングしてさらに検討してみたいと思っています。


また、事業関係者の話を聞くと、工務店や大工が得意とする住宅分野でプロポーザル方式を採用したことが、今回の成功の鍵だったそうです。海外では、公営住宅こそ高性能住宅(パッシブハウス)が採用される例が多く、こうしたプロジェクトが地域にとっても建築業界にとっても大きな一歩になると感じました。

ここまで見学会で感じたことをお伝えしてきましたが、さらに考えを深める中で、地域と建築の関係について新たな視点が見えてきました。

丹波山村村営住宅を訪れる道中では、集落に点在する古民家や小さな住宅が印象的でした。それらは地域の風土や暮らしに根付いた、控えめで素朴な存在感を持っています。一方で、村営住宅や村庁舎のような施設は、大規模で立派な建物です。特に庁舎はその存在感が際立っていて、道中で見た集落とのスケール感の違いに少し驚かされました。


この違和感は、地域の建物の「役割」によるものかもしれません。庁舎や施設は、地域の中心機能を担う場であり、建物の規模やデザインにもその意図が反映されています。しかし、その大規模さが、時に周辺との調和を考えるきっかけにもなります。


また、今回の村営住宅では、当初は山梨県産材の利用が検討されていましたが、最終的には集成材工場の関係で長野県の齋藤木材工業が供給するカラマツが採用されました。地域材を使う意図があったものの、実際の供給体制の問題などもあり、すべてが地元産材ではないという現実があります。こうした背景も含め、建築が地域の風景や文化にどう関わるかを考えることが必要だと感じます。

丹波山村HPはこちら


丹波山村庁舎の詳細はこちら

丹波山村庁舎 内観

地域材を活用する上で直面する課題の一つが、効率的な供給網の構築やコストの管理です。こうした課題を解決する手段として、デジタル技術の活用が注目されています。


たとえば、私が以前参加したVUILDの「まれびとの家」プロジェクトでは、デジタルファブリケーション(デジタル設計と加工技術)を活用し、地域材を効率よく加工し建築に取り入れる取り組みが行われました。このプロジェクトでは、地域材を短期間で製品化する手法が確立され、建築の迅速な施工と材料の有効活用が実現しました。


一方、今回の丹波山村村営住宅では大型パネルが活用されています。大型パネルの主な特徴は、「山から建築までのデータ共有」を実現する点です。

現在、「新しい林業」事業として木材の伐採場所や加工情報をデジタルデータで一元管理することで、材料のトレーサビリティを確保し、地域材の利用率向上や持続可能な森林活用を可能にする試みが林野庁の実証事業が行われています。このデータ共有の仕組みが実現されると、材料の流通と施工プロセス全体が効率化され、大型パネルの活用が建築全体の合理化に貢献しすることになります。さらに、大型パネルは供給網全体の透明性を向上させ、建築プロセスをよりスムーズに進めるための重要な基盤を提供することになります。
また、大型パネルの利用は建築プロセスの効率化にも貢献しています。工場でプレファブリーケーションされたパネルを、大工が迅速に組み立てることで、上棟までの工期を大幅に短縮しました。この方法により、大工が不足している地域でも、短期間で効率的に建築を完成させることが可能になっています。この効率化は、地域の建築需要に応える上で、非常に重要な一歩となっています。


こうした取り組みを通じて、建築業界全体が持つ課題(コスト、材料供給、効率性)を解決する糸口が見えてきます。地域材を最大限活用し、デジタル技術を効果的に取り入れることで、地域と建築が新たな形で結びつく未来を作り出すことができるでしょう。

VUILD:「まれびとの家」の詳細はこちら

大型パネルの詳細はこちら

参考図書:森林列島再生論


丹波山村村営住宅の見学会を通じて、大型パネル工法やプロポーザル方式の可能性を学ぶとともに、地域材活用の課題や地域と施設のギャップについて考えさせられました。デジタル技術の活用や効率的な仕組みづくりを通じて、地域と建築の新たなつながりを生み出していくことが求められます。
今後もこうしたプロジェクトに注目しながら、地域材を活用した建築の未来を探っていきたいと思います。

私たちが考える、自然と共生する設計の基本

自然と共生する設計は、単に「エコ」や「環境にやさしい」という言葉だけでは語り尽くせません。
私たちは、自然エネルギーを最大限に活かし、住む人の快適さと建物の持続可能性を両立させることを目指しています。その中でも特に注目しているのが、「日射取得」 の工夫です。


建物を設計する際、まず重要になるのが、敷地の日影を考慮したシミュレーションです。
このプロセスでは、太陽の動きを観察し、日射の角度や季節ごとの変化を検討します。そして、太陽光が効率よく差し込む窓の位置を慎重に決定します。

たとえば、周囲を建物に囲まれた敷地では、日射が届くポイントが限られることがあります。このような場合、ピンポイントで「日射取得」を確保する工夫が求められます。窓を設置する壁面の位置が建物全体の性能を左右するため、シミュレーションの結果をもとに、最適な配置を導き出します。


窓には日射取得の役割だけでなく、建築基準法を満たすための採光や換気を確保するという重要な機能もあります。
そのため、窓の配置を考える際には、自然エネルギーの活用と法規上の要件を同時に満たすことが必要です。これを実現するためには、設計者の技術と工夫が求められます。


自然と共生する設計は、単なるデザインの工夫や高性能な設備に頼るだけではなく、精密なシミュレーションを活用した自然エネルギーの利用が鍵となります。
今回ご紹介した日射取得を意識した窓の配置は、その一つの具体例です。
建物が自然と調和することで、住む人にとって快適で、環境にも配慮した住まいが実現します。

敷地と環境を活かす建築デザイン: シミュレーションの力

建築デザインのプロセスでは、シミュレーションが理想の形を見つけるために重要な役割を果たします。
理想の形を実現するには、好みのスタイルや建築法規など、さまざまな要件があります。しかし、シミュレーションは自然環境を十分に活かすために欠かせないツールです。

例えば、あるプロジェクトでは、周囲を建物に囲まれた敷地が課題となりました。

そこで、日影シミュレーションを活用することで、採光を確保できる建物配置を見つけることができました。

このように、周辺環境の影響を把握するためには、シミュレーションが欠かせません。

建物の外皮性能(断熱材の厚さ)やUa値だけでは、燃費の良い建物は実現できません。
例えば、冬季に十分な太陽光を取り入れるための南向きの窓配置や、夏季の強い日射を遮る庇(シェーディング)の設計は、シミュレーションを通じた確認があって初めて適切に行えます。
パッシブハウスの設計では、断熱や気密などを重視した5つの基本原則があります。この5原則に加え、太陽光をどのように取り入れ、遮るかというバランスも重要なポイントです。

こうしたプロセスを経て、自然環境を最大限に活かした建物配置を実現しました。
シミュレーションは、理想のデザインを形作るための強力なサポートツールです。技術を活かして、より快適で持続可能な住まいを目指していきたいですね。

本記事では、シミュレーションの重要性について概要をお伝えしました。具体的な実例については、追記していく予定ですので、引き続きご覧いただければ幸いです。

— #建築デザイン #シミュレーションの力 #パッシブハウス

木造技術の進化と可能性 ~ ヘルマン・カウフマン氏の視点


先日、建築家ヘルマン・カウフマン氏(以下H.K氏)の講演会に参加してきました。
2018年にも同氏の講演を聴講しましたが、今回は6年ぶりの再講演です。(※2018年の講演記事はこちら

今回の講演テーマは以下の通りです。

「木造建築の未来 ~ 木造技術とモダン建築の融合:地域経済を拓く伝統と革新」

H.K氏の審美的な建築事例はもちろん魅力的でしたが、講演中に特に気になったいくつかのキーワードについて掘り下げてみたいと思います。

大工の仕事からスタート

H.K氏の講演では、フォアベルク州で主流となっている「住戸ユニットタイプ(3Dボリューム)のプレファブ建築」が紹介されました。このシステムは、大工の負担を軽減するだけでなく、若い世代の大工が仕事に就くきっかけにもなっているとのことです。工場内の環境は、デザイン性が高く、洗練された働きやすい場の印象を受けました。また、フォアベルクでは、住戸ユニットの陸上運搬も日本より大きなサイズが可能であるという点も興味深いです。

ちなみに、日本で運搬可能なサイズについては、ワンルームタイプの短辺がプランニングに影響を与えることが考えられます。
※日本で運搬可能なサイズ(道路交通法の制限内)
短辺:2,400mm
長辺:5,400mm(4トンユニック積載)、7,200mm(10トンユニック積載)
高さ:約2,700mm

日本ではどうだろうと考えた際、思い浮かぶのは千葉のウッドステーションやモックさんの千葉工場です。現在、日本では2Dボリューム(大型パネル)が主流で、モックの工場でも大型パネルを製作しています。

私自身も大型パネルを導入した経験がありますが※FB投稿です、建方の際に大工さんの重労働が軽減されるだけでなく、品質管理や工程管理がより正確になり、非常に良いシステムだと感じました。さらに、ウッドステーションやモックさんが導入しているシステム全体は、フォアベルク州の技術水準に非常に近づいていると感じました。これは木材の品質管理に限らず、製造工程や作業環境、大工の負担軽減に至るまで、フォアベルク州で実践されている技術やプロセスに近いものが日本でも実現しつつあります。

2018年の講演当時、ウッドステーションやモックさんの技術はまだ存在していませんでした。

それが今、これらのシステムが現実となり、実際に稼働していることに深い感慨を覚えます。
未来の可能性として描かれていた技術が、数年の間にここまで着実に発展し、現実のものとなっている様子を目の当たりにすると、木造建築の進化のスピードと、その背景にある「伝統と革新」の力強さを改めて実感させられます。

私自身も、この進化の一端に触れ、大型パネル技術を採用できたことに、静かな喜びを感じています。時代の流れと共に、私たちの仕事も少しずつ進化し続けていることを実感し、これからも建築の可能性を広げていければと願っています。

また、フォアベルク州では混合林が主流で、モノカルチャー(トウヒの単一林)は伐採後に全伐になってしまうため、環境への影響が大きく、望ましくないとの話がありました。ただ、少し聞き取りが難しく、十分に消化できなかった部分もあり、少し残念です。

次回は、黒部パッシブタウンについての話を書いていきたいと思います。

6月のニュースレター バウビオロギー講座受講中です

2024年から始めた月の振返り、しばらく下書きのまま放置してしまいまして、月末の投稿です。こんにちは、Koukiです。

数か月前のお話、バウビオロギー講座のスクーリングに参加しました。現在は全講座の1/3まで受講している段階で、今後はオンラインにてスクーリング講座が開催されるようです。

日本バウビオロギー研究会の通信講座を受講しています。

日頃の活動として、PHJメンバーの設計した建物を見学したり、昨年はミライの住宅さん主催の住宅空調講座@埼玉に参加しています。当然ながら、高性能住宅では全館空調が多く、エアコンなどの機器を利用した考え方が主流になっています。

しかしながら、夏季の高温多湿の外気を取り入れて通風でどうにかしようという考えは今さらありませんが、一方で性能や効率に特化した設計や思想だけではバランスが悪いと考える機会も増えてきました。さらに、EMFA(日本電磁波協会)の2級測定士の試験でもバウビオロギーについて軽く触れていまして、そこからバウビオロギーへの興味が広がっていきました。

バウビオロギーを学び始めて分かったことは、その名が示す通り、建築・生命・論理を包括するビジョンと範囲の広さです。つまり、”ホリスティックに考え行動する”という目標のためには、幅広い知識が必要不可欠なのです。そのため、講座テキストも多岐にわたり、建築技術だけでなく、生態学、環境科学、心理学、さらには哲学的な要素まで含まれています。

バウビオロギーの考え方は、単に建物の性能や効率を追求するだけでなく、人間と自然環境との調和を重視します。言い換えれば、これまで学んできた高性能住宅の設計とは異なる視点を提供してくれたのです。例えば、自然素材の活用や室内の空気質、電磁波の影響など、従来の設計では見過ごされがちな要素にも注目します。

また、バウビオロギーは持続可能性にも重点を置いています。すなわち、エネルギー効率だけでなく、建材の生産から廃棄までのライフサイクル全体を考慮することで、真の意味での環境負荷の低減を目指しているのです。

まだまだ講座の半ばですが、今までの学びを通じて、私は設計者としての視野が大きく広がったと感じています。高性能住宅の技術的な側面と、バウビオロギーの全体論的なアプローチを融合させることで、より豊かで持続可能な住環境を創造できる可能性が見えてきました。

今後は、これらの新しい知見を自分の設計実践にどのように取り入れていくか、具体的な方法を模索していきたいと思います。同時に、クライアントにもこの新しいアプローチの価値を伝え、共に理想的な住まいづくりを進めていければと考えています。講座の終了までにしばらく時間が必要ですが、今後の受講がとても楽しみです。

バウビオロギーの学びは、私にとって単なる知識の獲得以上の意味を持ちました。それは、建築実務者としての責任と可能性を再認識する機会となったのです。

パッシブハウスジャパン全国大会2023:発表の舞台裏

2023年11月16日に開催されたパッシブハウスジャパン全国大会2023で、実例報告として発表する機会をいただきました。壇上での発表は貴重な経験であり、今後同じような機会があるかどうかわからないため、特別な思い出となりました。

左から 池田組の池田さん 森代表 当日登壇したFabWorksの中さん 発表が終わって安堵する私

発表内容:NOIL新築工事の事例報告

発表では、現在進行中のプロジェクトNOIL新築工事についてご紹介しました。このプロジェクトは、ローエナジービルディング認定を目指す建築であり、私は解析チームの一員として、また池田組の池田さんは施工者代表として、二人で登壇しました。

発表当日の朝には、最新の現場写真への差し替えやDesignPHのリアル操作などもあり、緊張がピークに。しかし、出来栄えはともかく、無事に発表を終えることができました。

外部開口部の解析:高性能化への挑戦

このプロジェクトでは、外部開口部の性能と耐久性向上に力を入れました。

意匠設計→施工図作成→解析のフローを数回繰り返し、解析を重ねた結果、納得のいく仕様を実現しました。

外部開口部の解析では、Certified PH Consultantの高岡利香さんが多大な努力をしてくださいました。

また、外部開口部は山崎屋木工さんのキュレーショナー、木製サッシ+トリプルガラス仕様の高性能仕様となっています。ZEB認定の建物なのに、窓周辺に座ると何となく肌寒いということがあるのですが、本物件では快適に過ごすことが出来るはずです。

PHPPとDesignPHの活用

NOIL新築工事は非住宅の建物なのですがPHPP+DesingPHで性能を解析することが可能です。

DesignPHとは?

プレゼン中の画面に赤く塗られた建物が映っていましたが、これはDesingPHで解析した結果になります。赤く塗られた部分は断熱の外側になっていて、このデータをPHPPに読み込んで計算することができます。

PHPPのメリットと課題

PHPPは工法や建材を問わずに解析できる柔軟性が魅力です。悪い面は特に無いと思いますが、あえて言うならば国産ソフトと比較すると操作方法がアナログなことでしょうか。

厳しい環境下での現場進行状況

厳しい寒さと雪の中、また能登半島地震などありましたが、池田組さんの報告によると現場は着々と進行中とのこと。ホント、.雪国の方々の粘り強さには感服するばかりです。

厳しい環境下での現場進行状況

NOIL新築工事は、ローエナジービルディング(申請予定)を目指しており、工事の進行に合わせ、再解析等これから検討する要件が残っています。引き続きチームで力を合わせ、より良い結果を目指してコツコツと取り組んでいきたいと思います。

パッシブハウス設計のためのDesignPHとSketchUp活用ガイド

1.Zoom勉強会でDesignPHの使用法を学ぶ

STAY HOME週間中、Passive House Japan(PHJ)のメンバー有志が主催するDesignPH勉強会に参加しました。私自身はDesignPHライセンス未所持ですが、導入を検討中のため見学させていただきました。

2. DesignPHとは?SketchUpでの3Dモデリングに便利なプラグイン

DesignPHSketchUpプラグインとして使用するソフトです。SketchUp+ DesignPHを使うことでパッシブハウスの設計を3D上(SketchUp)でモデリングできます。モデルを作成した後、そのデータをPHPP(パッシブハウス設計用のエネルギーバランスソフト)にエクスポートして、エネルギー設計を詳細に進めることができます。PHPPはExcelベースをデータをセルに入力する方式です。

※建物燃費ナビもPHPPがベースで、入力方法がCADベースになっています。このCAD機能をSketchUpに置き換えたものと考えると理解しやすいかもしれません。DesignPHは、PHPPのセルへの入力をSketchUp上で直感的に入力できるツールです。

ソフトの準備

※SketchUpはデスクトップ版のMake 2017、DesignPHはDemo版(2週間有効、機能制限有)を使っています。ソフトは実際に試してみることで理解が深まりますので、ぜひ試してみてください。

■SketchUp Make 2017 ダウンロードはこちらから https://www.sketchup.com/download/all(こちらからMake 2017を選択)

■DesignPH Demo版 ダウンロードはこちらから https://designph.org/DEMO_download(試用期間14日 機能制限アリ)

DesignPHのDemo版を使っていますので、機能が限定されています。今後、正規版を導入しましたら追記予定です。

3.DesignPHでのモデリングからPHPPへのエクスポートまでの方法

SketchUpでモデリング

サッシ開口部は四角の外形だけで大丈夫

まずはSketchUpで簡単な外観モデルを作成します。この時、あまり複雑な形状で無いほうが良いです。開口等もサッシ開口だけで十分です。他のCADからDXF出力した場合、余分な線を整理しておくと後々の作業が楽になります。建物の方位や開口部の位置を検討し、簡単な外観モデルを作成していきましょう

属性の割当て

簡単なサッシ開口の四角にワンクリックでサッシモデルを挿入できます

作成した外観モデルに壁、屋根、開口部ごとに属性を割当てます。この時、壁、屋根、開口部にワンクリックで属性を割り当てることができます。

※私はDemo版だったので属性をカスタマイズすることができませんでしたが 、Passivhaus Institutの認定済みコンポーネントを割り当てることができました。

窓についてはワンクリックで、サッシ枠とガラスが別々に表現されますボリューム作成段階ではサッシ開口のみで十分で、時間の短縮にもなるの便利な機能です。また庇などのサッシ開口部に影を落とす部位もモデル化できます

計算結果を見てみると庇などの端部からガラス中央にラインが見えます。これが計算部分ならば、屋根の厚み等は必要ないようです。まあ、これはこれで外壁面積等計算に影響しそうですが、難しいことは考えずに最後まで進んでみます。

建物の内部壁についてはモデル化する必要はありません。

暖房されていない部屋については、温度係数を入力するだけでモデル化できます。

※これは試すことができませんでした。

周辺環境の入力

DesignPHでは周囲の建物等、障害物からの影響も計算してくれます。なので、計画建物に影を落とす、周辺建物等もモデリングする必要があります。

Google Earthからおおよその地形モデルをインポートすることもできます。その後、DesignPHは計画建物への日影の影響も考慮しながら、日射取得熱等を計算してくれます。

※Demo版ではこれも試すことができませんでした。参加者の中には広範囲の地形モデルをインポートして山からの日影の影響を確かめている強者も…

※気候データについては、プラグインでデータが用意されています。ですが日本ではあまり細かい分類が無いようでした。またアメダスから気候データを読み込むこともできないようです。

4. エネルギー計算とPHPPへのエクスポート計算

外観モデルを完成させたら、エネルギー計算を実行、建物のエネルギー消費量を評価することができます。DesignPHによる計算はソフト内で行われていて、PHPPへの出力は必要ありません。結果はPHPPほど正確ではないと思いますが、この段階で簡単に数値を把握することができれば良いでしょう。なので計算結果が15 kWh / m2であっても、計画した建物がパッシブハウスレベルかの判断はできません。この次のステップでPHPPでの計算が必要になるからです。そのためにもこの段階では、さらに建物性能を高めておく必要があるかとおもいます。

DesignPH内で事前エネルギー計算を実行後、データを.pppファイルとしてエクスポート、PHPPに直接インポートできます。

※この作業もできませんでした。

5. DesignPHを使ってみた感想

※今回はDemo版での感想になります。

・使いやすさ
DesignPHは、SketchUpのプラグインとしてとても使いやすいと思います。

認定パッシブハウスを設計する時はDesignPHだけでは足りません。PHPPでの計算等、複雑な検討が沢山あります。ですが初期段階からパッシブハウスの設計に利用すれば、失敗が少なくなると思います。

・設計者へのおすすめ
若手設計者や学生も挑戦しやすく、パッシブハウス設計の基礎を理解しやすいです。温熱設計に興味をもったらSketchUp+ DesignPHにチャレンジしてみてもらいたいです。パッシブ設計に馴れていなくても、DesignPH内ならば手軽に結果をみることができます。未来の設計者がパッシブハウスへ興味をもってくれると良いなと思います。

・非住宅建物への応用可能性

住宅以外の建物、複雑な形状の建物等は評価するソフトが少ないのでDesignPHが有効かと思います。普通の住宅レベルならば、もちろん”建物燃費ナビ”が早くて有効です!

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。。。

日当たりをシミュレーションする 建物編

日当たりをシミュレーションするの続きになります。

前回は敷地に対するシミュレーションを行い、建物を配置してみたところ、思いがけない方向から日影が飛んでくることが判明したお話でした。

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。理想的には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、日射について大きな問題は少ないでしょう。ですが、そういった条件の敷地は非常に限られています。
そのため、敷地の日当たり条件を丁寧に検討した後、建物形状や窓の配置を決める設計が必要になります。

次に、前回と同じようにシミュレーションを行い、その結果をご紹介します。

シミュレーション結果:12:00の状況

シミュレーションを行った結果、建物の半分以上が北側の建物からの日影の影響を受けていることがわかりました。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には別の建物の影響を再び受ける状況になります。。

 

太陽から取得する日射熱

1階の窓からはほとんど日射熱を得ることができないことがわかりました。しかし、屋根面からは日射熱を取得できる可能性があるため、屋根面に窓を設置するという解決策を考えます。この場合、ハイサイドライトと呼ばれる窓を設置することで、北側建物からの日影の影響を避けることができます。

 

ハイサイドライトの効果

シミュレーションを重ねた結果、ハイサイドライトからの日射を得ることで、室内温度に大きな違いが生まれることがわかりました。日射熱の取得量は、ハイサイドライト設置時は7,200whで、設置しない場合の4,600whと比べて約1.5倍になります。また、室内の温度も14:00に約3℃の差が生まれ、最高室温は日射熱が最大になる12:00から約2時間後に達するという興味深い結果となりました。

 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。

パッシブハウスとシミュレーション

今回のような敷地状況では日当たりの条件が厳しいと思われるかもしれませんが、パッシブハウスもこのようなシミュレーションの延長線上にあります。「たかがシミュレーション」と言う声も聞かれますが、事前に検討を行うかどうかで設計の精度や建物の性能には大きな違いが出るのです。

パッシブデザインは「自然の力」を理解し、それを活かした家づくりです。これからも、「自然の力」を最大限に取り込める、丁寧な設計を心がけていきます。

 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。

 「パッシブデザインには 日射のコントロール が不可欠です。」
シミュレーションを活用し、どのように 日射取得を最適化 しているのか、詳しく解説しています。
日当たりをシミュレーションする

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日当たりをシミュレーションする

パッシブデザインに欠かせない日射の検討

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います。今回は、シミュレーションソフトを使ったパッシブデザインに最も重要な、日射取得の検討についてお伝えします。

敷地状況を把握する

敷地の形状を地図で確認しました。

南北方向のずれが少なく、日射取得の条件条件は良好です。パッシブ設計では日当たり条件は重要なポイントの一つであり、建物が南面に正対するほど有利になります。

しかし、今回の敷地では、すべてが理想的というわけではありません。

現地調査の結果、次のような状況が判明しました。

  • 北面・西面 :道路に接している
  • 南面・東面 :宅地に囲まれている

市街地ということもあり、既存の建物が敷地に接近して建てられており、一見して隣地からの日陰の影響を強く受けることが判明しました。西側には6メートルの道路がありますが、驚きの結果が待っていました…。

更地の敷地をシミュレーションする

配置計画の前にやるべきこと

まず、現地で周辺の隣接敷地を調査し、隣接建物の配置や高さを計測しました。そのデータを基に隣地建物を配置し、建物の影響を検討します。

しかし、いきなり建物を設計するのではなく、更地の状態 でまずシミュレーションを行い、隣地建物の日陰の影響 を把握することが重要です。

このシミュレーションをもとに、隣接建物の日陰を考慮しながら、建物の配置計画を進めます。
「ここしかない」という配置計画を見極め、自然に素直な設計を目指す。
これが、パッシブデザインにおける重要なステップです。

シミュレーション結果:冬至での検討

基本案が決まったら、次に 冬至(太陽高度が最も低い日) でのシミュレーションを実施します

11:00頃

11:00を過ぎると、南西の角に日が当たり始めますが、1階の南面にはまだ日射がほとんど当たっていません。北側建物からの日陰の影響が大きく出ています。

 

 

 

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。しかし、今度は南西の建物からの日陰が建物に影響を与え始めています。

 

 

15:00頃

15時には、南西の建物からの日陰の影響で、1階の南面には全く日射が届かなくなります。

 

 

 

 

日陰は予想しないところから現れる

シミュレーションを行う前は、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ものはないと想定していました。しかし驚いたことに、西側道路を挟んで南西にある建物から、予想を超える日陰が広がっていたのです。

「これは?シミュレーションソフトの間違いかな…」と思いましたが、現地で確認したところ、ほぼ同じ状況が確認できました。この経験から、シミュレーションソフトの精度を改めて実感しました。

想像だけでは予測しきれない影響が、建物の設計に大きく関わってくるのです。。

外皮性能だけでは快適な家はつくれない

パッシブ設計には日射のコントロールが不可欠

冒頭でも触れたように、パッシブ設計では日当たり条件が重要です。この条件を満たすためには、シミュレーションソフトを活用することが不可欠です。いくら外皮性能を向上させても、冬に日射を確保できなければ、暖かい家にはなりません。

もちろん、暖房設備をフル稼働すれば室温を一定に保てますが、それでは経済的に非効率です。

だからこそ、太陽からの日射を最大限に利用し、自然に素直な設計、つまりパッシブデザインが求められます。
このシミュレーションを通じて、パッシブデザインにおける日射のコントロールがいかに大切か を改めて感じました。

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次回は、さらに詳しく シミュレーションを活用するポイント をご紹介します。

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