2022年 10月 27日
エネルギー価格が上昇し、ネットゼロへの競争が激化する中、ハイテクな選択肢が唯一の解決策のように思われがちですが、建物のエネルギー消費の背後にある基本的な理由を覚えておくことが重要です。建物の挙動を十分に理解することで、既存の建物のエネルギー消費を削減したり、よりエネルギー効率の高い新しい建物を設計したりすることが容易になるのです。エネルギー効率 “の記事で紹介したように。Anneli Tostar氏、Laure Ferrand氏、Tessa Lee氏、LeAnna Roaf氏らによる記事「Energy efficiency: The unsung hero of Net Zero Carbon”」にもあるように、エネルギー効率向上策による消費削減はネットゼロに向けた不可欠なステップなのです。
気候変動の影響が続く中、30年後、50年後も性能を維持できるレジリエントな建物を設計する必要性がさらに高まっています。気温の上昇により、冷房システムの負担が増し、パッシブソリューションの必要性が高まっています。
パッシブ・ソリューション – 自然換気、昼光、外部遮光、パッシブヒートゲインなど、すでに存在する要素を活用すること。
望ましい環境の維持
人間の健康に寄与し、建物の用途に応じた内部環境をつくるには、自然がすでに提供しているものを利用し、それを補う設計が必要です。
建物を設計するとき、何故そのように快適と感じたかは分からないかもしれません。しかし、不快な部屋を想像してみると、何が原因かは一目瞭然です。思い当たる例をいくつか挙げてみましょう。
- 部屋は息苦しいほど暑く、または鳥肌が立つほど寒い。
- 掃除用具やカビのような不快な臭いがする。
- 暗くて薄暗い、あるいは窓から差し込む太陽の光がまぶしくて、時間帯によっては目がくらむことがある。
なぜか不快に感じる環境は、その空間がもっとよくデザインされていれば、あるいは運用されていればと思うはずです。私たちは、可能な限りサステナブルな方法で、そこにいることが楽しいと思えるような空間づくりを目指さなければなりません。
冷暖房について
熱的快適性は、画一的な解決策では効率的に達成できません。場所や時期によって状況は大きく異なるため、それぞれの建物に合った方法をとる必要があるのです。ただし、基本的な原理は、極めて普遍的なものなのです。
建物の冷暖房システムですぐに温度をコントロールしようとする前に、すでにある熱の獲得・損失の仕組みを利用することが最も望ましい方法です。一般に、建物の場合、これらは次のいずれかのタイプに分類されます。
- 内部取得熱：人が照明や電気、調理器具など、空間内の物体から発生する排熱。人、照明、電気、調理器具など、空間内の物体から発生する廃熱。
- 日射取得：窓から入る太陽光の一部として伝わる熱。窓から差し込む太陽光の一部として伝わる熱。
- 伝導：壁、窓、ドア、床などを伝わってくる熱。伝導：壁、窓、ドア、床、屋根などを通して伝導する熱。
- 換気：室内を換気すること。室内外の空気の入れ替えに伴う熱の移動。
上記の各項目は、望ましい温熱環境を実現するための重要な要素ですが、ある側面が目標に反して作用しないように、全体的な設計戦略の一部として考慮されるべきです（例えば、断熱性が高くても「漏れのある」建物では、寒い時期に大量の熱が失われることになります）。パッシブハウス（リンク）などの設計基準は、この全体的なパッシブデザインの概念に基づいており、最適化された構造によって冷暖房の必要性を最小限に抑えることができる。
人間は気温の変化に適応する優れた能力を持っていますが、それは変化が緩やかな場合に限られます。機械的な冷暖房に頼りすぎると、体が外気温に適応する機会がなく、建物から出入りするときにストレスを感じます。
上記の要素が特定の建物と用途の文脈で理解されて初めて、機械的な冷暖房対策が実施されるべきです。英国の典型的なオフィスでは、冷暖房に関するパッシブ対策により、エネルギー消費量を60%以上削減することができます (リンク)。
機械式換気
室内環境に新鮮な空気を供給することは、居住者の健康維持に欠かせません。換気が不足すると、CO2、粒子状物質、TVOC（有害揮発性有機化合物）などの有害な汚染物質が空気中に蓄積されることになります。これらの汚染物質のレベルは、その発生源（TVOCについては塗料や洗浄剤など）を最小限に抑えることで減らすことができますが、空気をリフレッシュさせる必要性は常にあります。そのため、エネルギー消費を抑えるには、新鮮な空気をできるだけ効率的に供給することが不可欠です。
開閉可能な窓を使用すれば、外気温が高すぎる時間帯や、騒音や空気の質の問題を考慮しながら設計する必要がありますが、自由な冷却というボーナスを得ることができます。ファンやダクトの適切なサイジングと、空間の使用状況に応じて最適な換気量に制限することで、機械換気が必要な場所ではファンのエネルギー消費量を最小限に抑えることができます。英国の一般的なオフィスでは、換気に関するパッシブな対策により、総エネルギー消費量を25％以上削減することができます (リンク) 。
ライティング
居住者のウェルビーイングを確保するために必要な光量を得るには、昼光を最大限に利用し、効率的で特注の人工照明で補う必要があります。昼光のレベルは場所や時期によって大きく異なるため、照明デザインの選択は、居住者のニーズを満たすために十分に考慮されなければなりません。まぶしさを抑え、不要な日射取得を減らすために、外部および内部の遮光を行う必要があります。
グレージング部分は、オーバーヒートや熱損失のリスクを最小限に抑えながら、昼光を最大限に取り込むように設計する必要があります。ファサードのできるだけ高い位置にグレージングを配置することで、日光を最大限に取り入れることができます。一方、低い位置のグレージングは日光の恩恵をあまり受けずに太陽熱の取得を増やします（建物が暑くなりすぎる一方で、暗くなることもあります）。人工照明は、自然光を十分に活用した後に検討すべきものです。効率的なLEDを使用して、スペースの使用要件に応じた最適なレベルの光を提供し、昼光と稼働率に基づく制御により、不要なエネルギー消費を削減できるようにする必要があります。英国の一般的なオフィスでは、照明に関するパッシブな対策により、総エネルギー消費量を40％以上削減することができます (リンク) 。
ネット・ゼロを取り戻す
現在のグローバルな課題を考えると、エネルギーをできるだけ効率的に利用できるような建築物を設計することが不可欠です。これまで見てきたように、パッシブ対策だけで大幅な省エネが可能であり、この原則はあらゆる種類の建築物に当てはまります。このような省エネは、ヒートポンプのようなハイテクノロジーな対策だけで達成できるものよりも、はるかに大きな効果をもたらすことが多いのです。したがって、どちらも必要でありながら、パッシブ対策を優先し、建築設計の早い段階で統合することで、機械システムの必要性を低減することができます。不必要なエネルギー消費を抑えるだけでなく、外部環境と調和するように建物を設計することで、将来の気候変動にも耐えうるレジリエンスと適応性を確立することができるのです。建物の基本的な特性を理解した上で設計を行うことで、エネルギーコストの削減、ネットゼロへの対応、気候変動への耐性を高めることができます。
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