家づくり西方設計:Q1パッシブハウス無暖房住宅

カテゴリ：Q1パッシブハウス無暖房住宅

• インヴェンダーの隠れた効用
  [ 2012-02-26 14:06 ]
• 気候・性能数値の地域性
  [ 2012-01-26 23:49 ]
• J-パッシブハウス2
  [ 2011-07-26 10:28 ]
• 停電5日間のQ1.0住宅の室温
  [ 2011-06-05 14:12 ]
• 高透過トリプルガラス使用トリプルシャノン
  [ 2011-06-03 10:31 ]
• 高透過トリプルガラス
  [ 2011-05-31 14:53 ]
• ドイツと日本の暖房度日数と日射量
  [ 2011-05-30 12:19 ]
• Q1.0-X　とは
  [ 2011-05-27 10:00 ]
• 電力不足、日射遮蔽で冷房負荷減少：Q1.0住宅
  [ 2011-03-29 09:53 ]
• 熱交換換気システムは必要か
  [ 2011-02-07 00:52 ]

インヴェンダーの隠れた効用

換気は建築の予算と性能に合わせて選択している。
その中で個別全熱交換換気システムのインヴェンダーは価格的に中の上くらいの機器でダクトがないのがすこぶる良い。
何件かに使ってみて、隠れた効用があった。

躯体はより高性能に、設備機器はより簡単な方が良いと考える。
Q値が1.0W/m2K以下・暖冷房負荷が15kW/m2前後の家の、暖房はエアコン床下暖房、冷房は２階のホールに設置するエアコンというようにシンプルにしている。

オープンな空間はこれで良いが、個室の暖冷房をどうするかが工夫どころになる。
インヴェンダーの場合は、個室とエアコンで暖冷房されているオープンな空間を換気量空気が出入りするので、個室に冬は暖かい空気が夏は涼しい空気が入る。
個室の暖冷房のための特別な通風ファンや通風ダクトの必要がない。
暖冷房用の2台のエアコンで40万円、インヴェンダーが40万円の計80万円前後で暖冷房熱交換換気システムが納まる。

もちろん、上級の換気暖冷房調湿は、熱交換換気システムに暖冷房ユニットや調湿ユニットを組み込めば良い。
計画中のCLTなどのマッシヴホルツの家にこれを提案するが、200万円を超える。

気候・性能数値の地域性

下の資料は新住協事務局の会沢さんが昨年の2011年12月27日に、日本の北端付近の猿払から南の徳島までの各地の会員から頂いた写真と日射量をプレゼしたもの。
こんなにも地域差がある。

この中で最も日射量が少ないのが山形県新庄市の70Wh/m2、最も多いのが153Wh/m2のいわき市。
帯広市は146Wh/m2、我が能代は83Wh/m2。日本海側の12月1月の日射量は太平洋側の1/3〜1/4になる。
最低温度は書かれていないが、猿払や岩見沢の-20℃から徳島の+2℃前後である。

冬に日射が多い所少ない所、外気温が低い所高い所、雪が多い所少ない所、風が強い所弱い所と格差が幅広く大きい。

クリックすると大きくなります。資料は新住協から転載。
クリックすると大きくなります。資料は新住協から転載。
表の中で日射が最も多い所は熊谷で166Wh/m2、最も少ない所が鶴岡の65Wh/m2。
日本の暖房度日数と日射量の範囲はすこぶる広いが、
ドイツの暖房度日数は東北地方北3県に当たり、日射量は山形県・秋田県・青森県の日本海側より少ない。
ドイツの暖房度日数、日射量とも狭い範囲に収まっていて、暖冷房消費エネルギーや躯体性能のQ値を一つのパターンで現せる。

日本の場合は、北海道の暖房度日数はドイツ以上の北欧並だし、沖縄は0である。
これをドイツのパッシブハウスのように一つの数値の15kWh/m2aとするには無理である。あまりにも躯体性能が違いすぎる。
躯体性能のQ値と暖冷房消費エネルギーと併記するのが妥当に思われる。

クリックすると大きくなります。資料は新住協から転載したものに西方が説明上書きした。

J-パッシブハウス2

関わっている「J-パッシブハウス2」の概念図

停電5日間のQ1.0住宅の室温

NPO新住協の事務局Aさんの家は断熱・耐震改修したQ1.0住宅。

3・11の東日本大震災で津波の被害をまぬがれた仙台市若林区のQ値=1.47W/m2Kのこの家は5日間停電であったが、暖房無しで概ね15°C〜16°Cで暮らせた。

真冬並の寒波(曇り)の17日の外の最低温度が-2.5°Cの時にでも室温は瞬間的に13°Cまでにしかさがらない、18日の-4°Cの時にでも室温が瞬間的に12°Cまでにしか下がらない。「厚めのセーターに下ズボンで暖房が無くても寒さに縮むこと無く過ごせている。
日が照れば窓からの日射熱取得で室温が約18°Cまであがり、蓄熱・保温効果で室温がドンドン下がる事は無く、概ね15°C〜16°Cで平衡状態に落ち着いている。」

室内の自然温度は、日射取得熱と人体と家電等からの発生熱が合計された室内取得熱が加味されているが、停電時は冷蔵庫やテレビ等の家電や照明器具からの排熱が無くなってしまう。それでも概ね15°C〜16°Cで平衡状態を保っていられるナチュラルな高性能の家だ。

　　　クリックで大きくなります。
出典：「新住協技術情報第43号　3.11大震災後　　無暖房で暮らせた人の証言レポート」NPO新住協

高透過トリプルガラス使用トリプルシャノン

NPO新住協総会の研修会の大きなテーマはQ1.0-Xであったが、窓は断熱の他に日射取得・日射遮蔽の相反する性能を東西南北、各地域の暖房度日数と日射量の要素から計画する必要がある。

ペガラスやトリプルガラスで冷輻射を遮るには断熱性が必要でアルゴンガスやLow-Eを使うのだが、Low-Eは日射取得が減ってしまう。
また、冬以外では日射遮蔽を考えなければお暑くなりオーバーヒートしてしまうので、窓では日射遮蔽ガラスを使うのが有効だ。しかし、冬期の日射取得には不利になる。

これらの問題をQPEX3で夏の冷房負荷と冬の暖房負荷を計算しながらバランスを考える。
ほぼ無暖房住宅の「Jパッシブハウスさいたま」はU値=0.8W/m2Kのパッシブハウス対応級のトリプルガラス2Low-E2アルゴンガス木製サッシ+外付ブラインドだが高価になってしまう。

研修会で紹介されたのが日射取得率を引き上げた日本板硝子の高透過トリプルガラスを使ったトリプルシャノンが紹介された。

下記の表は日射量が少ない秋田地域の例。秋田は暖房度日数（DD18-18）2,700〜3,000前後、南鉛直日射量90W/m2。

同じトリプルシャノンでもU値=1.23W/m2Kのがあるが2Low-Eで数値が良いのだろう。高透過トリプルガラスしようのはU値=1.40W/m2Kと下がるが、日射取得率が高く、暖房負荷が低くなっている。
日射量が低い秋田地域でも高透過トリプルガラスは暖房負荷が下がる。

これまでの計算では秋田地域で暖房負が下がるのはパッシブハウス対応級の木製サッシだけだった。それだけ高透過トリプルガラスの効果が多きのだろう。
しかし、冬も含め冬以外のオールシーズンの日射遮蔽を考えなければならない。

高透過トリプルガラス

今回のNPO新住協の総会研修会の話題は「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」の小冊子のQ1.0-Xであった。
鎌田先生は研修会の初日の90分で概論、2日目は詳しく3時間をQ1.0-Xの説明に費やした。

断熱は極限まで厚くなり、換気は高効率で手軽な価格の熱交換換気システムが望まれ、後は（U値=0.5〜0.8W/m2Kのパッシブハウス用窓はあるがすこぶる高いので）使い勝手が良い価格の窓である。
いかに日射を取入れ遮蔽するかの設定だ。

窓のU値の性能が良くなってくると、U値だけでなく、
暖房期に日射を取入れるには、南面の窓を大きく、窓のガラス率を多く、日射遮蔽侵入率の高いガラスを用いる事だ。
それ以外の期節や必要時には外付ブラインドなどの効率の良い日射遮蔽が必要になる。

　　　「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」NPO新住協から転載

ドイツと日本の暖房度日数と日射量

日本の暖房度日数と日射量の表（NPO新住協「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」）にドイツのを、書込んだ。

日本の場合の暖房度日数は沖縄の0、鹿児島の約1,000から北海道北部の5,000まで巾広い。
また、日射量も鶴岡の65W/m2から、八王子の155W/m2それ以上の170W/m2でやはり巾広い。

パッシブハウスのドイツは表のグレーのドイツPH部分の様に巾が狭い。
暖房度日数は山形や秋田の約2,700から函館の約3,400くらい、
日射は寒冷ながら日射量が多い帯広の約145W/m2の約1/3、秋田の約90W/m2半分以下、鶴岡の約65W/m2以下の50W/m2前後である。

ドイツの暖房度日数は、山形市から函館市の範囲で、
日射量は、多い太平洋側の1/6から1/4、少ない日本海側の1/3から1/2で極めて少ない。
そうした気候条件からドイツのパッシブハウスは出来上がっている。

これらの要素を踏まえた超省エネルギー住宅のパッシブハウスやQ1.0-Xはそれぞれの地域の特色により仕様が大きく変わり、各地域対応が必要だ。

　　　クリックで大きくなります出典：　NPO新住協「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」、太文字と太線囲いは西方が書込む。

Q1.0-X とは

20・21日の今回の京都でのNPO新住協の総会研修会の話題は「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」の小冊子の
Q1.0-Xであった。Xはテンと読む。

これまではQ1.0住宅Sがパッシブハウス相当の性能なのだがQ1.0-Xは何なのだろうかと。

Q1.0-Xは総称で、その中にはGrade1からGrade4がある。
これまでのQ1.0住宅はGrade2、Q1.0住宅S（パッシブハウス相当）はGrade3になる。Grade4は「ほぼ無暖房住宅」で北海道の工務店からセールスポイント上、強い希望で設けられた。

セールスポイントなら無暖房住宅なのだろうが、NPO新住協としては誤解を招く名称なので「ほぼ無暖房住宅」なのだと。

ドイツのパッシブハウスの地域は暖房度日数と日射量が差異が少ない地域なのだが、日本の場合は別に示す表の様にすこぶる幅広く、一様に15kWh/m2年とはいきがたい。

Ⅲ地域でのGrade1は次世代省エネルギー基準の1/3、Grade2は1/4、Grade3は1/6、Grade4は1/10となる。
Ⅳ地域でのGrade1は次世代省エネルギー基準の1/4、Grade2は1/5、Grade3は1/10、Grade4は0となる。

これまでは基準となるモデルは個別の実際の家の次世代省エネルギー基準対応であったが基準値が変動するので、新たに固定した基準モデルを設けている。

それで下記の表の様に地域別に対応している。これでQ1.0住宅の性能の曖昧さがなくなった。

kWh/m2年での暖房消費エネルギー（クリックで大きくなります）
　　　NPO新住協「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」から転載

灯油での暖房消費エネルギー（クリックで大きくなります）]
　　　NPO新住協「Q1.0住宅BOOK・・・Q1.0からQ1.0-Xへ」から転載

電力不足、日射遮蔽で冷房負荷減少：Q1.0住宅

首都圏の電力不足で計画停電を行っているが、これからのの冷房期には更に電力不足になる。
ある雑誌の4ページ分の「「遮熱、日射遮へい、緑化」――建物外皮性能向上の工夫」の文章を書き終えた。

その中の「冷房の負荷を各手法で減らす」の一部分。
場所は東京、延べ床面積167.0m2、相当床面積193.0m2の住宅を例にする。
A]庇の無い場合を基準：PVCペアガラス（Q値=1.09W/m2K）
1.庇が無い。
2.屋根に長さ90cmの庇を付けると冷房負荷が49％に減じる。
3.室内にブラインドを付けると33％に減少。
4.ガラスを遮熱Low-E（Q値=1.02W/m2K）にすると25.7％に減少。
5.開口部の日射遮蔽に大きな効果がある外付ブラインドを付けると16.0％に減少。

B]庇がある場合を基準
1. 庇がある。
2. 室内にブラインドを付けると67.2％に減少。
3. ガラスを遮熱Low-E（Q値=1.02W/m2K）にすると52.5％に減少。
4. 外付ブラインドを付けると31.6％に減少。

Q1.0住宅では
・庇が無い家では、庇を付け遮熱Low-Eガラスにすると冷房負荷を74.3％も減少させることができる。更に外付ブラインドをつけると84.0％も減少できる。
・初めから庇がある家でも外付ブラインドをつけると68.4％も減少できる。

熱交換換気システムは必要か

Q値を1.0W/m2K以下にするのに計算上は熱交換換気システムが必要だが、25年ほど前の失敗からズーッと馴染めていなかった。

換気廃熱を有効利用するのは熱交換換気設備だけではなく、それは成績係数が良くて1.0以上はないが、ヒートポンプを噛ませれば成績係数が3.0以上になる。

そんな事から、私は、冬期の日射が極小で寒冷なかつては裏日本と呼ばれた日本海沿岸地域では熱セーブ型の第三種換気設備とヒートポンプを使い、安定した換気廃熱を暖房負荷軽減と給湯に回している。両方に使えるのだ。しかも暖房負荷は低減されるので、寒冷地用で成績係数が零下５℃時に約2.6のエアコンを使うと電気代は上越で真冬の１月で6,000円弱である。

冬期日射が多い関東以西の太平洋側では、Q値が0.8W/m2K以下になると第三種換気設備だけでも暖房は窓からの日射で十分以上だし、逆にオーバーヒートし日射遮蔽を考えなければならない。曇りの日などは補助暖房にエアコンを使うと成績係数が3.0以上なので効果的で、給湯は太陽熱給湯が良いと考えていたが、
ここでも、高効率で高価ながら成績係数が1.0以上にならない熱交換換気システムを使うより、第三種換気の廃熱を利用したヒートポンプ給湯と暖房にエアコンを使った方が理にかなうと思っている。だが、まだ実績がない。

そうした所に、今朝に届いた建築士会の機関誌「建築士２月号」の連載講座「環境時代の住宅設計」の第４回に、北総研のパッシブ換気の福島明氏の「地球環境時代のすまいに思う換気の未来」を読んで、なおいっそう熱交換システムの疑問が増した。
福島氏も熱交換換気システムはどんなに性能が良くても成績係数は1.0以上にならないし、電気代がDCモーターでも年間約500kW＝約１万円かかり、意味がなくなってしまうと、いつもながらの含蓄に富んだ話を述べている。