カテゴリー: パッシブ

太陽光を使って暖かく過ごせる住まいを実現する方法

南窓から差し込む陽差し

11月中旬、秋のよく晴れた日。室内にぽかぽかと暖かい日差しが差し込んできます。この日は、最高気温15度と秋の新潟らしい少し肌寒い日でしたが、屋内温度は24度、軽装で過ごせるほどの温かさでした。

秋から春の寒い時期でも、よく晴れた気持ちよい日があります。そんな日に、太陽光を室内に取り入れ、暖房効果を図りたいと思ったことはありませんか。(自然エネルギーを利用して暖房することをパッシブ暖房と呼びます)

太陽光を使って暖房する方法

太陽光を取り入れるのに、特殊な設備が必要な訳ではありません。以下の2点を住まいに取り入れることで、簡単に実現することができます。

・南面に大きな窓を設けること。
・窓の上には庇を大きく張り出すこと。

大きな南窓と庇

この2点を実現できれば、写真のように、秋から春にかけて窓からの光が屋内の奥深くまで射しこんでくるはずです。この時期の新潟なら、そろそろ暖房をつけて過ごす頃ですが、写真を撮った日は全く暖房を使わず、一日快適に過ごすことができました。

冬季の日照率が高い太平洋側の地域であれば、より有効に太陽エネルギーを利用できるはずです。また、高断熱な住宅であれば、昼に室内に蓄えた熱を夜まで逃がすことなく使えるので、暖房費をかなり安く抑えられます。

太陽光を取り入れるだけなら、庇がなくとも、ただ南側に大きな窓があれば、パッシブ暖房は実現できます。しかし、庇がない場合、夏場には一日中、陽差しが差し込み、冷房をつけなければ過ごせないほどの過酷な環境になってしまいます。ですから、南側の大きな窓+庇はセットで考えてください。

取り入れた熱を逃がさない

昼に太陽の熱で暖まった室内も、陽が落ちて外気温が下がってくると、窓を通して外へと逃げていってしまいます。窓は、太陽光を取り込む反面、熱を逃がてしまう欠点にもなります。熱を逃がさないようにするために、窓の内側に障子戸やハニカムブラインドを設けることが有効です。

障子一枚でも保温効果は抜群です。この日は夜23時の時点で室内温度20度ありました。陽が射しこむ間は障子戸やブラインドを開け、陽が落ちた後は閉めることで、保温効果を上げ、夜でも暖かさが持続します。

太陽熱を蓄熱する方法

土間

昼間に温めた熱を有効に蓄えておく方法として、日差しの差し込む床や壁を蓄熱量の多いコンクリや石、タイルで仕上げる方法が有効です。

蓄熱量の多い材料は、(土鍋のように)一度暖まると、冷えにくい性質があります。その性質を活かせば、昼に太陽熱を蓄え、夜間には熱を発して部屋を暖めることが可能になります。

せっかくある自然エネルギーを利用しない手はありません。少し工夫することで、暖房費を掛けずに、暖かい冬を過ごしましょう。

軒先長さの適切な寸法について

「岩室の平屋」スタディ模型を使って、軒先長さを検討中です。「岩室の平屋」は、真南の面をガラスの大開口という構成にしています。これだけの面に真夏の日が当たれば、かなりの日射熱が室内に入り込んでしまいますので、真夏の日差しを遮る庇を設けています。逆に、冬場であれば、できる限り日差しを室内に取り込んで、室内を暖めたい、と夏と冬では、日差しを遮る条件が異なります。

南側から差し込む日差しは、夏と冬では、差し込んでくる太陽高度が大きく異なるので、軒の長さをうまくコントロールすることで、夏には陽を遮り、冬には陽を取り込むという調整ができるようになります。できるだけ空調機などの機械の力に頼らず、自然の力を使ったパッシブ(受動的)な室内環境を実現しようという考え方です。

南側に面したガラス窓の高さと軒先の長さから算出すると、日差しの角度が約64度を超えれば、室内に日差しが入らないという事になります。
新潟の太陽高度から算出してみると、
6月中旬~7月中旬は、午前10時から13:00頃まで、
8月上旬から下旬は、午前11時から12:30頃まで、昼の前後に掛けては陽差しを完全に遮ることができる事が分かります。

逆に、10月から5月頃までは、室内へ一日を通して日差しを取り込む事ができるという事になります。
特に寒い12月頃の太陽高度を見てみると昼くらいに29度ですので、かなり室内の奥にまで陽が差し込む計算になります。(天気が晴れればですが)

日差しを遮りたい期間を考慮すると、もう少し軒先を長くしても良いかな、という感じですが、今回、窓際には障子戸を設けますので、ある程度の陽差しのカットは障子戸でも調整できるだろと考えて、庇長さ:窓高さ=1:1.8という比率で設定しました。

寒い地域であれば、もっと軒を短くして日射熱を取り込む方が有利でしょうし、暑い地域ではもっと軒を伸ばして遮る方が有利でしょうし、冬場に太陽が出る日数が多い・少ないで、そのバランスは変わってきます。軒の長さは、建物が建つ地域の気候特性によって異なりますので、いくつが最も適しているかは、一概に言い切ることはできず、気候条件を判断した上で決定していく必要があります。

軒先長さ確認

軒先長さと窓高さのバランスについて

「上越滝寺の店舗併用住宅」こちらの住宅は、南側に面して大開口を設ける構成を採用しています。室内を明るく、開放的にしようと安易に大きな窓を設けてしまうと、夏場に日差しが差し込み、(見た目は良いが)暑くて快適に過ごせない空間となってしまいます。そこで、こちらの住宅では窓の上部に大きく軒を張り出し、夏の日差しを遮るような作りとしています。

軒の長さと窓の高さのバランスによって、どの季節に陽差しを遮るかが決まってきます。今回、軒長さ:窓高さ=1:1.3という比に設定しています。1:1.3を角度に換算すると、約52度。太陽高度が52度を超えれば陽差しを遮り、52度を下回れば、陽差しが差し込んできます。上越という場所で算定してみると、
5月中旬から7月中旬:午前9時頃から14時30分くらいまで、
7月中旬から9月中旬:午前10時30分頃から13時くらいまで、
と、およそ夏の暑い時期の昼にかけての時間帯、陽を完全に遮ることができると分かります。
これはかなり有効な数字で、夏場には有利に働くと予想されます。

ちなみに、10月中旬から3月中旬までは一日を通して室内に陽が差し込み、室内を暖める効果が期待できます。冬場の太陽高度は約30度と低く、もし晴れれば室内へ多くの陽が差し込むのですが、雪の日が多い上越では、冬季の日射熱効果はあまり期待しない方が良いかもしれません。という事で、南側の開口部のガラスといえども、日射取得型ではなく、日射遮蔽型を採用していく方が良いかと。近年、温暖化が急速に進んでいるようで、ここ上越でも雪が少なくなってきています。温熱環境を判断する上でも、冬季よりも、夏季を基準に検討していった方が今後は良いのかもしれません。

軒先長さ