外断熱の地熱住宅 

■洞爺湖サミット■北海道新聞サミット特集掲載されました 

地熱活用住宅が−北海道新聞平成20年7月サミット特集に「大地の熱を抱きとめる家」として掲載されました。 アイヌの、住居建築の長い歴史を研究したもので同じ考えは現代建築でも活かされています。それが、地熱住宅「もどる歴史の知恵」エコハウスでしょう。
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地熱住宅ってどんな家なの。-毎日新聞平成19年11月19日に掲載されました  

地熱住宅の紹介です

「普通の家だと、エアコンを使う部屋と、使っていない部屋の温度差が大きい。でも、我が家は空気の流れで家全体の温度が均一になりやすい。住んでみて、改めて体が楽と実感しました。」
昨年8月から「地熱住宅」に住む兵庫県猪名川町の主婦、河口洋美さん(36)は話す。
「地熱」というと、温泉地でのマグマの熱を利用した発電などが知られている。しかし、省エネ住宅として取り入れる場合は、地表と地中との温度差を活用するシステムを指すのが一般的だ。

詳しくは、コチラをごらん下さい。

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地熱利用ってなんですか? 


みなさん、こんにちは。
住宅建築アドバイザー 水谷です。
今度、私は「地熱利用住宅」に取り組むことを決意しました。
先日も、「地熱利用」を開発した, エコホームズ(千葉県)まで行ってきました。
この「地熱利用住宅」 をみなさんにご説明したいのですが、簡単にはできません。
かなり長い内容ですが、ぜひ、お読みください。


*下記に記載する測定データ・図・グラフ・写真等はエコホームズ株式会社が作成したものです。

地熱利用について

「地熱利用」の原理は「アイヌの伝統的民家チセ」が利用していたものです。

*写真でご覧の通り、アイヌのチセ住宅は、冬は雪によって「天然の外断熱」 になっていますし、外壁が笹であったため、夏は「笹の葉」が乾いて反り返るので、自然に風通しがよくなっていたそうです。 エコロジー・エコノミーの両方から、究極のエコハウスといえます。

上記左図は「夏のチセ」です。非常に風通しがよい構造です。右図が「冬のチセ」です。雪が天然の外断熱になっています。(新雪はグラスウールと同じ断熱性能) 多数の文献と証言において、その快適な住環境が言及されていますが、「なぜ快適なのか」という原理原則が判明していませんでした。 ちなみに「地熱住宅」の地熱は、マグマの熱ではありません。 太陽熱がもとになっています。ですから、日本全国どこでも利用できます。 地熱住宅の概念を簡単にまとめると下記の通りです。

1)「地熱>」は太陽熱エネルギーが地中に蓄えられているものです。
2)夏の「高温・日射」熱が地中に蓄えられ、それが伝わって、建物下の地中も夏の終わり頃にはだんだん温度が上がってきます。その上がってきた床下地中温度を、冬になっても冷え込まない工夫をして、その床下地中温度に家中が支えられる構造にしているのが「地熱住宅」です。これを特に「伝導型地熱住宅」といいます。






これは、千葉県成田市にあった玉川ホームズモデルハウスで、建物地下の温度測定をおこなった結果を図にしたものです。

上が「2000年7月20日 午前6時」で、下が「2000年9月20日 午前6時」のものです。外気温度が高くなるにつれて、日射と気温で地表面が暖められてきている様子がわかると思います。

また、7月20日と9月20日を比較すると、地表面温度が地中を伝わっているのもわかりますね。

建物の下には、この「地熱」が存在します。その熱を、冬まで持ち越す、つまり、季節が冬に移行する時に、建物地下を冷やさない工夫をすればよいのです。







3)床下は「室内」と考えます。今までの住宅は、床下換気口があるので、床下は外気がそのまま入り込みます。冬になれば当然床下が冬になります。
建物下地中を冷やさないために、床下空間は室内と考えます。
したがって、基礎にも外断熱施工します。
床下は室内ですから、土台の防蟻処理も化学物質は使用禁止です。


左図は、ベタ基礎の外側に「断熱材」を施工してある状態です。基礎外断熱と言います。



左図のように、防蟻処理材として、液状化した炭を塗ります。黒い部分が施工したところです。土台(木材)部分にも塗ります。


4)地中を冷やさないために、床下を室内としても、その上にある建物が冷え込んでしまうと効果がなくなります。したがって、建物は「外断熱+高気密」住宅にしなければなりません。
また、断熱的に弱い窓は、高気密・高断熱サッシが絶対必要です。
これは、室温が床下地中温度を決め、その地中温度で室温が支えられる関係にあるからです。
したがって、「地熱住宅」になるか、単なる高性能住宅に終るかは、窓の性能にかかっているのです。一般の高気密・高断熱サッシの目的は、暖房熱を逃がさないためです。「地熱住宅」の窓の目的は、夏から持ち越しているささやかな地中温度を冷やさないで、暖房しないでも生活できる家にするためです。
目的が明確に違うのです。


青いのが「断熱材」です。このように、建物を外側から断熱材で覆います。これが外断熱工法です。



もちろん、屋根の部分も、外側から断熱材で覆います。断熱材の厚みは、屋根:115ミリ、壁:50ミリです。これで「次世代省エネ基準」に適応しています。

5)アイヌのチセ住宅」の場合、冬になるにつれ、建物下地中熱を冷えこまさない工夫として「床作り」と「アイヌの掟=1年中、土間でチョロチョロと少しだけ薪を燃やし続けること」を実施していました。
地熱住宅では、床下で火を燃やすことはできないので、下記の工夫をしています。
「床作り」⇒基礎外断熱(基礎にも外側に断熱施工します)
「アイヌの掟」⇒床下システム(家の中の廃熱を利用します)


左図は「アイヌの掟」です。土間で1年中チョロチョロと薪を燃やしていました。
冬になってもチョロチョロしか燃やしません。たくさん薪を燃やすと、その熱により断熱材(雪)が溶けてしまうからです。







上図が「地熱を利用するシステム=床下システム」です。これは冬モード」の状態です。
このシステムの場合、冬は9月10日からです。夏に暖められた地熱を冷やさないため、9月10日から準備開始です。

原理は簡単!

どんなに高断熱(外断熱)・高気密住宅にしても、やはり2階天井付近には「暖かい空気」がたまっています。それを「床下システム」で吸い込み、床下へ放出します。
その熱が、床下の基礎コンクリートに蓄熱され、そのわずかな熱で「徐々に冷え込んでくる」ことを防ぎます。
家の中にあり、天井付近にたまっている熱(一般には再利用できませんよね)を再利用します。
これはアイヌの人達が利用していた原理を応用したものです。

結果として、私達の建てる住宅内で温度測定をすると、下記のようになります。






上図は、地熱住宅の「地中から室内にかけての」温度測定結果です。外気温度がマイナス2.9℃でも、室内は18℃前後になっています。建物下が冷え込まない状態であることがおわかりになると思います。
ここまでご説明すると、よく受けるご質問が2種類あります。
1)本当に「地熱利用」の効果があるのですか?
2)地熱を利用しているのではなく、室内からの熱が地下に逃げているだけではないですか?というご質問です。
2)のご質問は、特に建築士の方からいただきます。
1)★本当に「地熱利用」の効果があるのか?これは、一番良い回答方法は、体感していただくことです。できれば、真冬に体験していただくと、何も説明は必要ないようです。
しかし、あくまでも文章でご回答する必要もあります。

どうしたらよいでしょうか?

下記の測定データーをご覧いただくのが一番良いでしょう。






これは、冬中暖房しないで生活された方の測定記録です。
もちろん、日中は太陽の光が家の中に入りますから、そういう意味では、熱源がゼロではありません。自然エネルギーだけを利用しても、グラフからおわかりになる通り、床下の基礎表面温度が15度前後です。外気温度(下の赤色部分)に比べて、室内が温度低下していないことがおわかりになりますね。
これが「地熱利用」です。
しかし、本当に残念なのですが、この効果は「土地の条件」によって変わります。

日射取得量(日当たりが良いか?悪いか??)によって変化します。

上記のI邸は「日当たりが良い立地」でした。ですから、暖房を全く使用しなくても生活することができたのです。
ところが、日当たりの悪い場所では、「補助暖房」が必要になります。

冬の間、だいたい20度前後の温度設定でエアコン(または蓄熱式暖房機【深夜電力利用】)を24時間稼動していただいております。



「えっ!24時間も暖房機を動かしたら、大変な電気代がかかるのでは???」



とお思いですよね。

確かに、冷暖房費に電気代はかかります。冬場はエアコンの暖房運転、そして、夏場はエアコンの除湿運転(27度前後)で24時間稼動していただくのが望ましいのです。
安心してください。高断熱(外断熱)・高気密住宅では、今 あなた様が想像しているほどの電気代はかかりません。

実際に、地熱住宅にお住まいの方の電気使用量をご覧ください。

冷暖房にかかる消費電力を正確に測定するため、エアコン(冷暖房)用に専用の電気メーターを設置させていただきました。 そして、測定した結果です。

年間の消費電力は「1560.1KWh」です。

電気代に換算すると、34,322円程度です。(1kwh=22円での計算です!)

夏と冬にエアコンを24時間稼動しつづけ、それで家全体(居間だけではないですよ)をほぼ同じ温度にする(全館冷暖房です)ための冷暖房費用は、1年間でたった3万5千円程度です。この電気代は高いですか?
*日当たりの良い土地では、暖房費がもっと削減できますね。

これが「地熱住宅」です。

地熱を利用しているのではなく、
室内からの熱が地下に逃げているだけ ではないですか?

これは、次の点からご説明できます。 ①冬場、基礎表面温度より、地中の温度の方が高いことずはグラフをご覧ください。 このグラフは、地熱住宅(千葉県成田市にあったモデルハウス)の1年間の温度測定結果において、「基礎(土間)表面温度」から「居間の温度」を引いた数値をグラフにしたものです。

●基礎表面温度-居間の温度
数値がプラスである場合、基礎表面温度が居間の温度より高いことを意味します。

熱は高い方から低い方へ移動しますから、基礎表面温度が居間の温度より高いと、基礎表面温度(つまり地熱)を利用して生活していることになります。(居間は地中から温度をもらっていることになります)

下記のグラフを見ると、「10月~4月」は【居間は床下地中から熱をもらっている】ことになります。
もしも、「室内から地中へ熱が逃げている」のであれば、居間温度より基礎(土間表面)温度の方が低いはずですね。(熱は高い方から低い方へ移動するので)

また、逆に、夏場を見ると、冬とは逆に、基礎(土間表面)温度が居間の温度より低くなっています。つまり、夏場は【居間は床下地中から地熱(冷熱)をもらっている】ことになります。
それではグラフをご覧ください。






以上が、私達の【地熱利用】です。