ドライビット「アウサレーション®」世界標準の外断熱工法
サンクビット 世界標準の外断熱工法


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『建築技術』掲載
特集 パッシブってなんだろう
3.パッシブ住宅のQ&A

外断熱はそのままパッシブになるのか?

外断熱のブームで注目されだしたパッシブ住宅

建築基準法の改正により、改修工事に対応しやすい透湿型湿式工法1)が可能となり、改装も含め最近の外断熱工法を採用した建築物は増加している。しかし現場で残念に思うことがある。せっかく施主が初期段階から外断熱を希望しているのに、設計者が従来からの内断熱的設計概念で、形態だけ外断熱に変えて、内断熱と同程度の断熱性能・設備に頼るアクティブデザインの建物を設計していることである。

パッシブ設計で進められている外断熱物件は意外に少ない。すなわち、設計上の配慮が十分されてないケースが目立つ。

外断熱パッシブ設計のポイント

  外断熱にすることで、RC駆体を蓄熱体(熱の貯金箱)に利用できる。四季を通じ自然の恵みをうまく生かせば、冷暖房設備に頼りすぎることなく、蓄熱体(RC構造躯体)を快適温度域に維持できる。そのためにはまず、十分な断熱厚さと切れ目や熱橋のない断熱ラインが重要になる。また外断熱工法には内断熱と違って、不用意な断熱は住居の快適性を著しく損なう可能性がある。
 冬季の昼間の日射取得熱をうまく床などに蓄熱しておくことで、夜間快適な高い自然室温となる。そのためには、南向きの適切な開口部や庇・そして床構造が重要となる。またパッシブデザインに適した暖房設備や夜間の開口部断熱などが重要である。日射を取得した分、省エネ効果が大いに発揮される。

 夏季の夜間に換気を工夫して、RC駆体の熱を外部に排出してやり、西面など開口部日射取得を適切に遮蔽ることで、空調設備に殆ど頼らなくても、快適な低い自然室温となる。そのためには、生活実態を想定した日射遮蔽装置や半自動換気装置・補助冷房設備などの工夫が必要である。RC駆体を26℃以下に押さえられれば、輻射冷熱効果により体感的には夏季の快適性がさらに改善される。内部仕上げも重要となり、室温だけでなく、室内壁からの輻射熱など体感上有効な快適性を配慮した設計が効果的となる。天窓や西側開口部などは十分配慮しないと、夏季につらい思いをする。

具体的な事例

パッシブを意識しないで、単に内断熱の建築物で断熱材だけ外側に持っていったような設計をしていると、どのようなことが起こるか、具体的な事例をいくつか挙げてみる
 東京地区の新築RC戸建住宅の例で、施主の希望に設計者が応じる形で外断熱となった。施主の希望は「外断熱で夏涼しく冬暖かい家。しかもトップライトで明るい室内」であった。しかし、設計段階でトップライトによる夏の日射取得効果・冬の夜間での天窓からの放熱ロスなどを配慮されていなかったため、施工段階で設計上の課題が推測された。すなわち、夏は天窓から取得した日射熱が駆体蓄熱にまわり家中をより暑く、冬は予想以上に室内の温度が低下しやすくなる可能性が予測された。そこで、シミュレーションソフトにてこれらを予測し、天窓のマイナス効果を最小限にする対策を仕様に組み込むと同時に、施主への引き渡し時に「暮らし方の中での換気や天窓の夏季遮蔽処理が如何に重要か」についての説明を実施した。

 東京都内の集合住宅新築計画の例である。東西面を開口部とする計画であり、販売の事業性より外断熱建築とされた。初期設計段階ではあくまでも厚い断熱材が外側に取り付けられ、サッシを複層ガラスとする以外は従来の設計手法にて仕様が決められていた。すなわち、パッシブの設計に関係する各種基本仕様は、従来からの内断熱建築での一般的建築仕様で決められていた。詳細設計の検討段階で、夏季の快適性をも考慮した場合、西側面の住戸が西日の日射取得を制御すべきではないか、最適断熱材厚みは厚いほどよいのかなどが問題となった。シミュレーションソフトなどでこの建物に要求されるべきパッシブ設計上の問題を検討し、表1x3、図1のような検証を行った。これらのシミュレーションの中で、各種パッシブ設計主要素に関し、最適化を検証した。結果的に断熱材の最適厚みは50mm、サッシは遮熱断熱仕様、夏季での夜間換気の自動強制強化などにより、夏季でも自然室温が低下しやすくなる仕様となるよう設計を変更した。

表-1 断熱および開口部の仕様

CASE名
断熱仕様
開口部の仕様
ガラス仕様
熱貫流率 W/(㎡・k)
透過率(%)
CASE-1
内断熱  25mm
遮熱複層ガラス
2.9(2.5)
42.8
CASE-2
外断熱  50mm
遮熱複層ガラス
2.9(2.5)
42.8
CASE-3
外断熱100mm
遮熱複層ガラス
2.9(2.5)
42.8
CASE-4
外断熱150mm
遮熱複層ガラス
2.9(2.5)
42.8
CASE-5
外断熱  50mm
遮熱高断熱複層ガラス
1.6(1.4)
35.4
CASE-6
外断熱  50mm
遮熱複層ガラス
2.9(2.5)
74.5

注)断熱材の熱伝導率(W/mK)
内断熱:現場発泡ウレタン(0.026)
外断熱:ドライビットボード (0.04 )
   開口部の熱貫流率はガラスの熱貫流率と等価と仮定した。使用ガラスの空気層は12mm。

表-2 断熱仕様の違いによる自然室温の比較
季節
断熱仕様
開口部
自然気温(℃)
CASE名
最高
平均
最低
2月
内断熱   25mm
11.2
10.4
9.6
CASE-1
外断熱   50mm
12.7
12.3
12.0
CASE-2
外断熱 100mm
13.8
13.5
13.2
CASE-3
外断熱 150mm
14.4
14.1
13.7
CASE-4
8月
内断熱   25mm
32.1
31.4
30.8
CASE-1
外断熱   50mm
33.0
33.0
32.7
CASE-2
外断熱 100mm
34.2
33.9
33.6
CASE-3
外断熱 150mm
34.6
34.3
34.1
CASE-4

解析条件等

  • 気象データ:東京を採用(AMeDAS)
  • 蓄熱体:スラブ厚180mm・壁180mm
  • 気積 約80m3
  • 換気回数:0.5回

表-3 換気回数と室温

換気回数
最高室温
平均室温
最低室温
0.5回
33.3℃
33.0℃
32.7℃
2.0回
31.5℃
29.8℃
28.7℃
5.0回
31.2℃
29.4℃
28.1℃
100回
30.7℃
28.5℃
26.9℃


図-1 一居室の年間熱負荷の比較(単位:MJ)
外断熱の効果
 南面のバルコニー側には大きなサッシのあるマンションの外断熱改修検討で、中間戸の外断熱改修に関し、どの程度のメリットが期待できるかが問題となった。実質的な中間戸での外壁率は極めて小さいため、この住戸の場合、外断熱改修メリットよりサッシ断熱改修メリットの方が遙かに室内環境改善に効果があることは推定されていたが、後述のシミュレーションソフトにより、改修前にその程度が予想出来た。結果的にサッシ改修と外断熱改修にかけるべき予算比率に関して、具体的な検証が可能となった。関係者より、このようなケースでは「外断熱の適切設計」というより「パッシブの適切設計」と捉えないと、判断を誤るとの声が聞かれた。

シュミレーションソフトの有効利用

 外断熱工法の基本がパッシブである。
 しかし、このパッシブデザインは未経験の設計者にとって、分かりにくい面が多い。例えば、南側の開口部上の庇は冬季の日射取得・夏季の日射遮蔽を考慮すると標準的な階高では1m程度が理想であるが、現実のマンションではバルコニーに庭感覚を持たせるため、2m前後となるケースが多い。2mでは当然日射取得が少なくなることで、「寒々とした冬季住環境」になりやすいのであるが、それがどの程度か検証するのは難しい。効果が確認しにくいことは、無視されるため、外断熱にしたがパッシブは配慮しない物件があとを断たない。庇が大きすぎることは認識されながらも、南側の幅広いバルコニーの価値を優先させ、日射取得が犠牲にされた物件は少なくない。庇だけでなく数々の設計要因を考慮する必要のあるパッシブデザインは、未経験の建築技術者に扱いにくい面がある。

 そこで、外断熱の設計をサポートするPC用ソフト「ソトダンデザイナー」2)を開発した。これは「ソーラーデザイナーV4」3)の応用版である。

 このソフトは非定常熱環境をパソコンで簡易に予測しながら、最適な外断熱設計を目指すために開発された。室温や各部位温度の経時変動を予想するとともに、冷暖房負荷も予測する。これによって設計者は設計の初期段階で対話的に検討を行い、断熱や集熱、蓄熱の方針を定めることができる。最適な外断熱建築の設計に有効に利用できる。

[参考文献]
ドライビット湿式外断熱工法(サンクビット):http://www.cinqvit.com/
ソーラーデザイナー(クアトロ):http://www.qcd.co.jp/