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日射をコントロールする家

日射をコントロールする家

家の作り方を工夫することで、たくさんの「窓」がある住宅でのびのびとした生活を送りながらも、省エネルギーを実現することが可能である、というお話を前回したと思います。その中でも前回は「壁」に着目したお話をしましたが、今回は「窓」に着目したお話をします。

 

 

はじめに太陽からの日射のお話をします。太陽からの日射は明るくて暖かいですね。快適なZEH(Zero-Energy House)を創るためには、この明るくて暖かい日射を取り入れたり、逆に遮ったり、上手くコントロールしていくことが大切になってきます。そして、そのコントロールの仕方は、季節や方位に合わせて工夫していくことが重要です。

 

まず、季節による日射の違いについて説明します。夏は太陽高度が高くなり、日照時間は長くなります。このように、夏の昼間は高い位置から日射が入ってくる特徴を持っています。また、夏は長い時間日射を受けて部屋の中が暑くなりやすいので、なるべく日射を遮る工夫をしなくてはなりません。逆に、冬は太陽高度が低くなり、日照時間は短くなります。このように、冬の昼間は低い位置から日射が入ってくる特徴を持っています。そして、冬は日射を受ける時間が少なく部屋の中が寒くなりやすいので、なるべく日射を部屋の中に入れる工夫をしなくてはなりません。

 

つぎに、方位による日射の違いについて説明します。太陽は東から昇り、南を通って西へ沈むので、朝は東側、昼は南側、夕方は西側の窓に対して日射のコントロールをする事が必要です。しかし、細かく見ると、実は夏の間は日の出・日の入りが真東・真西よりも北側になります。つまり、夏には北側の窓にも日射を遮る工夫をしなければ、日の出や日の入りの時間に北側から日射が入り、室内が暑くなってしまうこともあるのです。そして、東や西は低い位置から、南は高い位置から日射が入ってくる特徴があるので、そのことも考える事が大切です。

 

このように、季節や方位によって特徴が違うので、それらに合わせて、どこの窓からの日射をどのようにコントロールするのか、という事を考えなければならないのです。

 

 

では、具体的にどのように日射をコントロールすると良いのでしょうか?窓からの日射をコントロールする方法には大きく分けて2種類あります。1つ目はひさしなどの建物そのものの形を工夫すること、2つ目はカーテンやブラインドなど窓に取り付ける「スクリーン」を工夫する事です。先ほどもお話しましたが、どちらの場合においても、夏はなるべく日射を遮り、冬はなるべく日射を取り入れる方が良いですね。なぜならば、夏は室内を暖めない方が冷房に使うエネルギーが少なくなりますし、冬はなるべく日射を取り入れた方が暖かくなるため暖房に使うエネルギーを減らしながらも快適に暮らせるからです。

 

まず、ひさしについて説明します。ひさしは家についているものなので、一般的に出したり引っ込めたりすることができません。ですから、ひさしは動かせない、という考えに基づいて設計する時は、夏の太陽高度が高い日射は遮り、冬の太陽高度が低い日射は取り入れるように設計するのが一般的です。ひさしが短すぎると夏に日射がたくさん入ってきてしまいますし、逆に長すぎると開放感が無くなってしまう事もあります。ですから、必要最低限の日差しを付ける事で、夏の日射を遮りながら、逆に冬にはたくさんの日射を取り入れる事ができ、開放感も得られる、という事になります。夏と冬でのバランスが大切なのです。そのひさしの長さの決め方は、一番日射を遮りたい夏至の南中時刻における南面の日射を遮ることができれば良いので、窓の高さとその時の太陽高度によって求められる庇の長さにするとよいと言われています。

つぎに、カーテンやブラインドなどのスクリーンについて説明します。窓からの光がまぶしいとき、みなさんはカーテンを閉めたり、ブラインドを下ろしたりしますよね。逆に外の景色が見たいときは、カーテンを開けて外が見えるようにしますね。スクリーンにはブラインドやルーバー、カーテン、緑のカーテンなど様々なものがありますが、スクリーンには日射を遮る効果と共に、視線を遮る効果もあるので、日射と眺望性の両方を考慮して、どんな空間を作りたいかを考えながら、それに合うものを選ぶことが重要になってきます。また、夏にスクリーンを下すことを考慮すると、スクリーンを室内側に設置するとスクリーンが日射で熱せられ、熱くなったスクリーンから発せられる熱で室内の空気を暖めてしまいます。しかし、外にスクリーンを設置することができれば、スクリーンは熱くなっても室内を暖めません。冬はブラインドを開けた方が暖かくて良いので、あまり関係がありません。ですから、夏の快適性を考えれば、スクリーンは屋外に設置するほうが良いと言えます。

 

 

2つの方法を紹介しましたが、ひさしを付けただけでは夏の日射を完全に遮断することはできませんし、スクリーンだけでも遮断することは出来ません。ですから、庇やブラインドを組み合わせた最適な設計をする事が求められるのです。夏の日射を遮り、逆に冬の日射は取り入れるような庇の長さにした後は、季節によって外付けブラインドの高さを変えていくことで日射のコントロールをさらに効果的に行えます。さらに一歩踏み込んで、冬にブラインドのあった位置に透明な膜を張り、温室のようなものを敷設することができると、その空間に太陽の熱で温められた空気がたまるので、室内の環境はさらに向上します。季節に合わせて衣服を脱いだり着たりするように、建築を自分の手で調整していける住まい方は室内の温熱環境を一年中最良に保つことができるのです。