パッシブデザイン　建築

パッシブ暖房計画(Passive Heating ) & 「床下暖房」

（Passive Heating tactics具体策）
（1）「パッシブソーラデザイン」戦略；　直接的に太陽エネルギーを取得（ダイレクトゲイン）・集熱するため、建築デザイン的に工夫して積極的に取入れる。できるだけ動力（機械設備）を使わないで、「快適居住環境（Ｃｏｍｆｏｒｔ）」を求める。
　⇒　「パッシブソーラシステム」の構築・成立：　　
ｓｔｅｐ１；建物の高気密化（換気損失対策）・高外断熱化（貫流熱損失対策）を行い、保温（省エネルギー化）の環境をつくる。
ｓｔｅｐ２；太陽の日射を直接的に（ダイレクトゲイン）蓄熱体に「集熱」、20180208_外気温-0.3度・室内温35.3度（ダイレクトゲインによる集熱)　
ｓｔｅｐ３；「蓄熱と熱容量」と「放熱」との収支を計算・考慮して、室内の温度変化を少なくする建築的パッシブデザインの設計・工夫を行う。(建物自体の熱容量を大きくし、昼夜室温の温度変動を抑制させ、屋内全体に熱（通風）を自然に循環させ、全室の暖冷房を行い、結露を防ぐ）　
またそのための、①日射の透過材（ガラス）、②断熱・保温材（とその施工技術）、③適切な蓄熱材を利用する。　　
　⇒　「パッシブソーラシステム」の成立

太陽の日射を直接的に（ダイレクトゲイン）、躯体の床土間・躯体壁等の蓄熱体に「集熱」



20180208_外気温-0.3度・室内温35.3度（ダイレクトゲインによる集熱）
　


20180130 昨夜からの降雪が積雪
　直接的に太陽エネルギーを取得（ダイレクトゲイン）・集熱した床土間・躯体壁（集熱蓄熱体）の輻射熱及び温めた空気を対流・伝導循環させ、全館に伝えて暖房と換気を同時に行う。（※床付近の寒さを排除すれば、自然と、天井付近の暖かさは居住域下レベルへ降りてくる。）　
⇒　「対流」と「輻射」を組み合わせた熱伝導・輻射方式　⇒　「除寒」する暖房へのパッシブデザイン戦略

（2） 「自然対流式床下暖房換気システム」（特許第4392508 号）の導入
　補助的な熱源に、深夜電力蓄熱式電気暖房機（電源ブレーカーで運転台数を制御）による「蓄暖」を、空気循環のルートと形成を考慮しながら床下や地下室に設置し、「床下土間空間」を給気経路と予熱帯に利用する。その対流・伝導により、一階の床を暖め、さらにコンクリート床面からの輻射（熱が電磁波として運ばれる現象）による熱（電磁波）供給を行いながら、
①、南側窓下に設けた開口の「床ガラリ」で開口部の冷輻射・Colddraftをカバーリングしながら押し上げ、しかも結露対処し、及び「床面輻射」 → 「階段」や　「ＬＤ吹抜け」（ｕｐ） → 「吹抜け面の内窓等」 又は 屋根裏（一部排気）　→　「玄関ホール・吹抜け（ｄｏｗｎ用）」 → 「1Ｆホール・床ガラリ（return）」 → 「床下」へ戻る（一部排気）経路・流れの　「外循環」。　
②、さらに「通気用ふかし壁」の真下に専用放熱器を設置し、積極的に暖めた空気を上昇させ → 「２Ｆ床通風ガラリ」 → 「２Ｆ」　→　「リターン通風ガラリ」　→　「１Ｆ天井通気口（ｄｏｗｎ用）」または「吹抜け（ｄｏｗｎ用）」 → ｢床下」（return）へ帰る（一部排気）　「内循環」
この二つ経路を併用組み合わせて、室内全体に暖気及び輻射熱と換気を同時循環させ、全室暖房を行い、結露のない快適な居住環境を形成・養成する。

上記のようにして、上下、南北間に適切な（少ない）温度差をつくり循環させるが、ところが、暖気循環量が多くなると各空間の空気温度に差がなくなり、空気が動くための圧力差が小さくなる。このようにして、温度差が小さくなったということは、すなわち暖房が適切に行われているということになる。
一方で、この「容認する温度差」をどのくらいにするかで「蓄暖」や開口部をコントロールすることになる。　
⇒　開度調整が可能な通気ガラリや換気扇（温度や湿度感知センサー）の採用。

（3） ダイレクトゲイン（日射）と開口部の熱損失との収支対策　；
⇒　建具（断熱サッシガラスと障子）の重ね使い。例えば、Low-Eガラスを使用すると熱貫流率（1.5）は低くなるが、日射透過率（0.47）も小さくなる。　しかし、ガラスサッシの内側に障子を立て込み、建具の重ね使いをすれば、日射の取得時は障子を開けて日射透過率を下げずに集熱ができ、夜は障子を閉めて断熱性を高め、熱貫流率（1.7）、熱損失を抑えることができる。
（4） 床下土間コンクリートの蓄熱体を活用；　
⇒　大地は巨大な蓄熱層であり、地中の温度は年間を通して変化が小さい。深さが２ｍ以上になると安定した床下温度を確保できる。さらに地下５メートルの安定層まで繋がるとき「無限の蓄熱体」（およそ１５℃～１８℃程度）となる。それ故、しっかり基礎外断熱（基礎周りのべた基礎下1メートル程度の断熱を含む）をし、家全体の断熱を高めた場合、地中の熱は足し算され、低めでも、「除寒効果」で寒く感じないので、輻射熱の自然で健康的な冬期を楽しめる。
⇒　基礎下の地下層は、冬でも、巨大な蓄熱体として、冬の室温の安定に寄与する。
※　基礎外断熱（＋スカート工法）の強化において、土間床に断熱材を施工し、地盤への吸熱を防ぐ断熱強化は、住宅全体の熱損失で比較すると、例えば、床下温度が３０℃の場合で1～2％程度の熱損失を低下させるに過ぎない。この意味で特に、基礎土間下の断熱強化の必要性は少ない。

（5） 土間床（蓄熱体）を直接的、間接的（木造床を土間床の上に架け、間に空気を循環させる等）に活用、さらにテラコッタ仕上げ等の「蓄熱床」で建物自体の「熱容量」を多く確保し、｢集熱｣ ｢蓄熱｣したエネルギーを輻射放熱して利用する。　　
（6） 床下暖房機設置位置と１Ｆ床材質の吟味；　南側の①Officeの机下、②Family Diningのキッチン前とdining table下、③北側の琉球和室の掘りコタツ仕様などと、床下暖房機設置位置とをよく考慮し、熱伝導性と蓄熱量のよい床タイルや天然石材、そして小上がり床材は通気も良い無垢材・畳等の材質を吟味し敷設する。
（7） パッシブデザイン的発想の風対策；　
「漏気量は風速に比例する」　⇒　パッシブデザイン的対応は「風を防ぎながら、風を取入れる」　
⇒　風を防風またはそらして、建物への風当りを弱めるための建築的パッシブデザイン上（風除室）や外構計画上（その取り巻く周辺の「ミクロクリマ（微気候）」生垣・樹木）の工夫をし、気密性能を高め、断熱材の効果を発揮させる。　
（8） 過乾燥対策；　（屋内・全室暖房と換気による冬季の乾燥弊害）　
　日本の冬はかなり低温で乾燥しているので、気密性のよくない家の場合、暖めれば暖めただけ外気以上に乾燥することになる。しかし加湿をすると窓や暖房していない部屋や押入の隅、壁の内で温度差による露点が生じ、結露するという問題を抱えてきた。（露点表Dew point.pdf へのリンク
）
　しかし、The Heart-Hills Villaのパッシブ暖房では、その①高い気密性は、冬の低温乾燥空気をシャットアウトし、②高外断熱性を発揮させ、③安定した蓄熱体（輻射）、④よどみのない換気・通風は、屋内全体の温度差をなくし、結露をなくす。しかも新鮮な空気を必要最小限かつ効率よく取り入れ、熱損失を抑えることができる。　
特に、冬の乾燥対処（又は夏の多湿対策）には、特に高気密が重要であり、室温は同一でも、（冬には）湿度が高いほうが暖かく感じて、快適度は高い。



第９章へ