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夏の暑さを防ぐために(植樹、塀などの効果)

2011/07/04 Mon

前回は「夏の暑さを防ぐには庇が効果があるか?」では庇の出が長いほど窓に入る日差しをカットすることができ、夏の暑さから逃れることを説明いたしました。

一方、冬には庇がない方が日射を住宅内に多く取り込むことができ、暖房費を節約することができるメリットがあります。特に高気密・高断熱住宅は、住宅内の熱を外に逃がしづらい性質があるため、日射を効率的に利用することができ大きな省エネ効果を得ることができます。

562zgmwnji4mdf_fa.jpgところが
午後12時頃の太陽高度が一番高い時刻では
庇のような日射遮蔽物は有効に働きますが、
14時以降の太陽高度が下がってくる時刻では、
庇だけでは十分な日射遮蔽を行うことができないのです。

●左写真は我が家の遮光ネットで西日をカットしている様子
特に温暖な地域では夏の日射をより多く遮る工夫をしないと日射が入りオーバーヒートを起こしてしまい冷房なしで生活することができません。高断熱・高気密住宅は少ない冷房エネルギーで賄えるにしても結果的に冷房に頼ることになります。

特に夏の西日は庇だけでは日射遮蔽できません。

562kweoypbeywfhzzq.jpgそこで、その対策として昔ながらの知恵!・・・南や西面に広葉樹を植樹する工夫をするようにしましょう。広葉樹を家の周囲に植えることで(特に窓の前に植える。)太陽高度が下がってくる時刻の日射を和らげることができます。

日射遮蔽による影の位置は、緯度・経度や季節・時刻によって刻々と変わってきます。夏の日射を遮り、冬の日射を取り入られるような位置に、広葉樹などの日射遮蔽物をおくことができれば、省エネには効果的です。(主に昔の農家にあるような茅葺の家の周囲には防風林、防雪林が植えてあって庭にも梅や柿などのシンボルツルー等が植えてあって、それが夏の日差しを遮ることになっていたのです。

夏のカンカン照りの午後でも家の中は(通風もよく日差しが少ないので)とても涼しく昼寝ができたものです。)

左の図は上から見た遮蔽物の効果をイメージしています。
左の青色線は窓を表し、赤線は遮蔽物を表し、
灰色ゾーンは右に太陽があり遮蔽物があるため日蔭をイメージしています。

計算条件は●8月8日
●庇の出は350mm●遮蔽物(木、簾、垣根等)高さ3m、●窓と遮蔽物の距離は2m


上図から順序に
①午後12時

②午後1時

③午後2時

④午後3時

⑤午後4時の遮蔽物の効果をイメージしています。

前回の「夏の暑さを防ぐために庇の効果」では午前11時45分頃から庇の効果がなくなり日射が入るが、この遮蔽物のお陰で午後1時には窓の半分を日射を遮ってくれていることを教えてくれます。 

この遮蔽物が広葉樹であれば冬には葉が落ち、簾のように取り外しが可能なのものであれば冬の日差しは十分入ることになり、今度は冬の暖房の手助けをすることになります。

※家を建てる計画では
除外されがちな外回り庭の木々などの遮蔽物は夏は冷房なしでも涼しさを得る効果があるので予算の中に組み入れるようにましょう!


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夏の暑さを防ぐために(庇の効果)

2011/07/03 Sun

ここ近年、地球温暖化の影響で夏の気温は年々上昇!
それに伴って、何か暑さ対策をしないと冷房をフル回転させなければ夏を快適に過ごすことができない環境になっています。

dc062308.jpgできればはエアコンなしで夏の暑さを快適に(涼しく)過ごしたいものです。

我が家では暑さ対策として、昔ながらの知恵として
計算された庇の出とか写真のように1.2mの出幅のバーゴラ風にして、ツル状植物を植えて日差しをカットしています。
さらに写真の手前は大きなシンボルツリーがあり直射日光をほどよく遮ってくれます。
さらに室内側ではブラインドあるいはロールカーテンを付けて3重の日差しカットをしています。

室内が暗くなるのでは?という心配があるかもしれませんがブラインドを少し斜めに開けることで淡い光で不便はないものです。むしろ、エアコンいらずの涼しい室内環境が体感できます。

下の図は「庇効果の有無の判定グラフ」サンプルですが岩手県盛岡市での午後12時の時の2/1~12/1(各一日の日当たり)に窓に日が当たる面積比率は何%あるのかを示しています。

縦軸は日当たり面積率で横軸は各月の一日を示しています。この時の条件は屋根の軒の出600mm、一階のテラス戸(幅1.6m×高さ2.0m)には庇がない場合の日当た面積率をグラフしています。

結果:一年中通して午後12時にはテラス戸には100%の日射が入ることを示しています。冬季であればとてもありがたい日差しでも、夏季のこの状態では暑くて不快になります。
残念なことに、このような庇がない高気密・高断熱住宅は当たり前のように多く建てられています。

560zgmwodexmdeoj0oqrjepies.jpg

下のグラフは8月8日の一日の庇の効果を面積比率で表しています。
午前5時~午前11時45分頃までは直射日光が入らないが午後12時前後から・・・午後6時30分頃まではテラス戸に100%日差し入り込むことを表しています。
560zgmwodexmdioj0oqrjepivm.jpg


一方、庇があった場合はどうなるか?


下のグラフは庇の出幅を外壁の面か350mmにした場合です。
庇がない場合と比較すると一年中日差しが入るが面積比率が減っています。
6月の12時は50%の日差しをカット、7月には45%の日差しをカット、暑い8月でも50%の日差しをカットすることができる・・・ので庇の効果があることがわかります。
560zgmwodexmdmoj0oqrjepils.jpg

下のグラフは8月8日の一日の庇の効果グラフ
この場合での日差しは午後11時45分から60%日差しが当たり、時間を追うごとに徐々に100%日差しが入ることを表しています。
560zgmwodexmdqoj0oqrjepi2m.jpg

●それでは庇の出幅を900mmにするとどうなるか?を検討してみると2月1日は75%の日差しが入り、序々に日差しの減少が5月1日まで続きます。
5月1日~8月10日頃間は日差しは0%となるので夏の暑さを防ぐ効果があることがわかります。
それから秋から冬にかけては序々に日差しの面積比率が増加して、暖房の手助けをすることがわかります。
560zgmwodexmduoj0oqrjepjgs.jpg

下のグラフは8月8日の一日の庇の効果グラフ
この場合では日差しは午後12時15分から日差しが当たり始め、時間を追うごとに徐々に増加し午後6時45分頃に100%日差しが入ることを表しています。
560zgmwodexmdyoj0oqrjepjxm.jpg


こうして庇の効果度合いをシュミレーションをしてみると効果があることがわかるので新築を計画される方は積極的に庇を取り入れるようにしましょう。

庇の出幅は長ければいいものではありませんが短いとあまり効果がありません。
夏には日差しをより多くカットできて、冬にはより多く日差しを取り入れる庇の出幅を検討することが・・・エアコンなしで夏を快適に過ごす方法となります。


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夏に涼しい家をつくる必須条件

2011/07/01 Fri

冷房のことを温度差の熱伝導だけで考えると暖房と違って内外の温度差が冬より小さいため冷房負荷はとても小さくてすみます。
ところが冬には有難いエネルギーとなる生活発熱と窓から入る日射エネルギーは今度は反対に夏には冷房負荷を上げる要素となってしまうためにとても邪魔な存在となります。
502zgmwnde4mdmoj0oqrjepki9dkk4ykv8x.jpg窓から入る日射エネルギーはとても大きいのです。
例えば軒や庇の出が少ない住宅の場合には床や壁、天井が100mmGW、窓の熱伝導や換気によって室内に入る熱のおよそ4倍もあります。
日射遮蔽がなければ(あっても少なければ)冷房は主に窓とか換気から入ったエネルギーを冷やすためだけに使われることになります。

一方,窓からの日射エネルギーを80%カットできれば冷房機はとても小さくすることが可能となります。
今まで、一部屋で使っていたエアコン1台でも間取りを開放的に造ることで住宅全体を冷房することも可能です。窓からの日射エネルギーを100%カットすることは不可能ですが軒や庇は標準につけて、さらに横から差し込む西日もカットするように日射遮蔽部材を設計の段階で考えるととても効果があることがわかってきました。

※写真は日射遮蔽が不足している参考例
暖房時には、日射エネルギーや生活発熱のプラスになるエネルギーも夏にはこのプラスになる分を今度は冷やすために余計なエネルギーを使わなければなりません。

GW100mm断熱の気密住宅でも日射遮蔽ができないと冷房能力は大きくなってしまいエアコンが1台ですむとろを2台以上必要となってしまいます。
これでは無断熱で日射遮蔽した昔の住宅と変わらない夏の性能だということになります。

高気密・高断熱住宅は夏は暑いといわれる理由の一つには日射遮蔽ができていない家にあります。


夏の涼しさを確保するためには窓の日射遮蔽が非常に大きなポイントになります。

日射がいったん室内に入ってしまうと熱エネルギーは物に吸収され波長が変わり、外に逃げなくなります。
また、カーテンのように室内で日射遮蔽をすると窓の表面温度が高温になり、その輻射熱で体感温度上げてしまうことになり、窓際がムッと熱く、不快な感じがします。
できれば、日射エネルギーは窓の外で処理をしたいものです。

夏になると一般的には室内の温度より窓の表面温度は10℃以上高くなります。
そのため、涼しさは少しも感じられません。
理想は冬と同じように窓の表面温度を室内温度と同じ環境にしてやることです。

暖房の場合は日射取得はプラスに働きますが、冷房の場合は日射の侵入がマイナスになります。
その意味で、窓で日射侵入をコントロールする必要があります。

そこで次世代省エネ基準前の新省エネ基準では日射遮蔽という考え方が示され窓の日射遮蔽係数という基準が導入されました。
この日射遮蔽の基準は窓の3mm透明ガラスに入る熱を1として日射遮蔽係数が0.6以下という基準としました。数値が小さいほど日射遮蔽ができていることになるのですが南面の窓にカーテンをかけたり、庇の出を600mmくらい取れば窓になにもつけなくてもクリアしてしまい割と甘い基準に設定されました。
507zgmwnta2mdeoj0oqrjepki9dkk4xkr6x.jpg
左図は室内で日射遮蔽をした場合の日射遮蔽率で下図は日射遮蔽を外部でした場合の日射遮蔽率です。ぺアガラスだけでも単板ガラスに比較すると下の表のように0.88と12%も日射侵入率は落ちてしまいます。
これ見ると一目瞭然です。

日除けテントなどで軒や庇の出を長く取ったり、外付けタイプのルーバーなどで太陽を遮ることが効果があることがわかります。



高気密・高断熱住宅はかなり普及してきましたが、夏の暑さを防ぐためには断熱・気密の性能を上げる前に日射遮蔽が基本とされている家づくりを目指したいものです。


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簡単なパッシブで涼しさを!

2011/06/30 Thu

夏の日射は、屋根という平面に一番強く当たるため、様々な屋根での工夫がなされています。

次世代省エネ基準では屋根の断熱材を従来より厚くして、夏の日射の熱をできるだけ室内に取り込まないように強化されましたし、屋根に通気層を設けて熱風を棟換気で排出したり、屋根につたのように植物を這わせたり、土を被せて植物を植えたり、また屋上部分に、ソーラーパネルをバーゴラのように並べて、二重屋根のの効果を図っているビルもあります。
その他、屋根面に水流下や蒸発冷却を利用する方法もあります。

339kreo9za9gsyjxslj.jpg●簡単パッシブ
緑化も夏を涼しく過ごすための有効な手段です。
落葉樹は、夏は日射を遮り、冬は落葉することで暖かい日差しを室内に取り込んでくれる自然の外付ブラインドです。

ただし真南の日射対策としては太陽高度が高いため効果はあまり期待できません。
しかし樹木は大きいだけに蒸散作用も大きいのです。

公園が涼しいのは、樹木が地中から多量の水分を吸い上げて、葉の面から蒸散してくれるためです。

その時に周囲の熱を吸収してくれるのです。
さらに樹木は光合成で使う二酸化炭素の量の4分の3くらいの酸素を放出し、大気浄化能力があります。
木を植えることは地球温暖化の防止に役立つのです。

560zgmwnjiymzeoj0oqrjepi2m.jpg藤棚や葡萄棚などは、窓際までもっていけるので南面に効果的です。
日本風物詩ヘチマや朝顔なら2階のベランダにプランターを持ち込んで、2階を遮断できます。
今年はゴーヤが大人気のようですがキュウリ、トマトなどでも実益をかねていいかもしれません。
この方法であればマンションでも利用できます。

スクリーンのように窓面に葉を繁らせれると、日射の30~70%が遮断できると言われます。(ただし、通風が悪くなりますので換気や通風を考える手法としては効果が低くなります。)つたも日射に手段として用いられます。

つたが建物の表面を密に這うことで、つたの葉と壁面のと間が空気層となり、日射で熱せられた空気はその通気層を通って、上部から排出されます。夏は南面より西面が日射を多く受けるので、その対策としては西面につたを這わせるのが効果的です。
最近多く見かけるのは庭の芝生ですが、この芝生は照り返しを防げため夏の涼しさを取り入れるのには大変便利です。

同じ条件下ではアスファルト、コンクリートに比べて、12℃~15℃前後低い結果が報告されています。
芝は芝でも人工芝では逆に高くなってしまいます。
実際の測定レポートはこちら→http://dannetu35.blog90.fc2.com/blog-entry-127.html

芝生は枯れると日射の反射率が高くなります。
夏モードから冬モードに自然に切り替わるパッシブシステムといえます。

しかし植物は生き物ですので住み手がしっかりと管理しなければなりませんが・・・四季折々の風景が自分の家で楽しめるのことができる簡単パッシブなのです。


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省エネ住宅にする簡単な昔からの知恵!

2007/06/02 Sat

高性能住宅の夏に、日射は大敵です。
これを防がないと、家は暑くなり放題!
(気密化と断熱の強化でいったん取り込んだ熱は逃がさない方法の住宅ですから・・当然ですよね。)

そこで、できるだけ機械に頼らない涼しさを取り込む方法を考えましょう。

設計前から南面の屋根の庇を延ばすとか、簾を垂らす。
植物棚を設けたり、つたやヘチマ、ゴーヤ等を這わすエコロジー的な昔ながらの手法はたくさんあります。

154zgmwmja0mdfhbm4gicipq5cumskdhw.jpgブラインドも効果がありますが、日射はなるべく外の段階でくい止める方が効果が高いので、室内のブラインドよりは外の簾の方が涼しくなります。

(簾だとホームセンターで数千円で購入できます。
デザインが今一、我が家は洋風の住宅だという人には外付けブラインド、外付けスクリーン、オーニングがお奨めです。ただ簾よりはコストは高くなります。)

ペアガラスの間にブラインドが入ったものもあります。

これだと掃除はとても楽チンです。



また、予算が許せば、日射熱を大幅にカットする低放射ガラスを使うのもいいでしょう。


カンカン照りの太陽を入れたり、室温より高い外気を入れては、部屋は涼しくなりません。
風があれば湿度は下がるでしょうが、何もしないで温度が外気より下がることはないので、窓の開けすぎには注意が必要です。

しかし、冷房を使わずに過ごせるならそれはなにより、閉めきって家を開けて外気温より、部屋があつくなったいたら、窓を開けて・・・ざっ~と空気を入れ換えましょう。

●夏の日射をできるだけ直接取りこまない上記の方法ができれば、例え、部屋が暑くても高性能住宅であれば少ない冷房費で涼しさを維持することができます。
それが昔ながらの簡単な省エネ方法です。


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パッシブでもっと快適で省エネに!

2006/08/21 Mon

35zjawnja1njlfmji1njqxodprva.jpg冬の日射はありがたい存在であっても夏になると室内に入りこむ日射は大敵となります。

夏の暑さを考えても、やはり断熱材があるのは必須条件です。
太陽の日射が外壁や屋根の温度を高め、壁面から室内へ浸入するのです。

断熱材を入れない壁はトロンブウォール(トロンブウォール:南面のガラス面の内側にコンクリートの蓄熱体を設け、昼間は太陽熱でコンクリートを暖め、夜はそのコンクリートに蓄熱された熱で暖を得るシステム)と同じ、集熱壁になってしまいます。
特にコンクリート造りの場合は、壁に蓄熱された分が抜けきらずに夜になると家が蒸し風呂のようになってしまいかねません。

コンクリート造の場合は断熱材が外側に施工しなければなりません。
断熱、気密化された家は熱がこもりやすいのですが、日射を入れず、排熱する工夫をすれば十分涼しさを得ることができます。
35zjawnja1njlfmjizmzm4mzjsrq.jpg
■蓄熱体に冷たさを閉じ込める。

日中、地表面や建物の表面は太陽から直逹日射、天空日射やその反対日射を受けています。天空は地表面より低温で、常に表面の熱を奪っています。
ただ、日中は大気からの熱の量が多いため、あまり効果がなく、夜間のみ効果が表れるのです。
湿度が低く、気温が高いほど冷却効果は大きく、雲が多く、厚いほど効果は低くなり、日本のような湿気が多い国より、乾燥した砂漠のほうが効果は高くなります。

夏の換気は夜に行うと、温度の低下した風で室内を冷却することができます。夜間換気によって蓄熱体を冷却できれば、室内の温度は日中でも外気温度より低いままです。

蓄熱体の冬の効果と同じく、冷たさをゆっくり放熱してくれためです。
しかし、日本は湿気があるため、やみくもに外気を取り込むと室内の温度が増してムシムシするのでほどほどにする必要もあります。

■日射を遮る日本古来の知恵

昔の日本の住宅は庇が長いのが特徴でした。
深い庇は夏の角度のある庇を遮り、冬の緩やかな角度の日差しを室内に取り込んできました。
縁側によって居住空間が奥まり、さらに日射を遠ざけていました。
庇による遮蔽は南面が最も適しています。
上からの日射に対しては効果がありますが、西などの低い角度で入ってくる日射を防ごうとすると極単に延ばさなければならないからです。

家のデザインが洋風化して合わなくなったせいもあります。
(庇の効果を知らないか、施工コスト削減のため・・のような気がしますが・・)
また、ブラインドの普及にも原因があるかもしれません。

しかし、日よけは室内よりも室外にあるほうが、遮光遮熱効果が高いのです。
[E:flair]室内より室外は3倍の効果があるといわれています。

その他、外づけのルーバー、ロールシェードも効果があります。
水平型、垂直型がありますが、南のように高度が高いほうが水平型が適し、東、西など低い場合は垂直型有利となっています。

簾やブラインドはどの方向に対しても利用できます。

ガラス面で熱を反射させるガラス熱戦反射ガラスを使うと、冬の太陽の熱を利用することができなくなります。
もし洋風デザインのい好きな方は、2F二バルコーを作ると庇の役目も果たします。

高性能住宅では、換気や日射の遮蔽が不十分だと夜になって暑さが抜けきらずに眠れないことがあります。


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昆寛(コン ヒロシ)

Author:昆寛(コン ヒロシ)
住まい環境プランニング:技術顧問
(設計事務所:高性能住宅専門)
希林舘自然クラブ(代表)

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