標準モデルの外皮性能

標準モデルの断熱性能を整理し、「省エネルギー基準」について考えてみます

この記事のポイントです

【結論】詳細計算ルートを使えば、リーズナブルな省エネルギー住宅を計画できる　
　１．外皮性能（UAとη）
　２．断熱材は色々あります
　３．断熱材の熱抵抗Ｒと各部位のＵ
　４．サッシの性能
　５．国交省モデルのサッシ性能
　６．省エネルギー基準は国交省モデルのサッシが変わっただけ
　７．省エネルギー基準の外皮性能
です。

１．外皮性能　～UAとη

「外皮」は建物の内と外を隔てる外壁や天井、床、サッシ等の「面」を指します。
各部位によって、断熱材の入れ方が異なるので、それぞれの断熱性能を計算し、建物全体の「外皮性能」（熱貫流率UAと日射熱取得率η）を求めます。

外皮のイメージ

天井（屋根）、外壁、床、サッシのそれぞれで断熱性能が違います
各部位の断熱性能を計算して、建物全体のUAとηを求めます

２．断熱材は色々あります

天井や外壁、床に入れる断熱材には色々な種類があり、厚さや重さによって施工性が違います。
よく使う「グラウウール（GW）」にも重量（10kg品や16kg品）や厚さ（5㎝、10㎝）、普通のGWや高性能GW、固形や吹き付け等の形状の違いがあります。


色々な断熱材



床材に使う断熱材は固形の面材でカットして施工できます。

３．断熱材の熱抵抗Ｒと各部位のＵ

外壁、天井、床の各部位に入れる断熱材の種類が異なり、厚さも違っています。
断熱材の種類や厚さによって、それぞれ熱抵抗Ｒが決まっています。

　外壁の断熱材Ｒ≧2.2

というのは、「Ｒが2.2以上の断熱材を入れなさい」という指示ですが、これは断熱材自体のＲを指しています。
実際には各部位によってボードや下地の違いもあるので、「面」全体としての性能（Ｕ）を求めます。
（詳しい計算方法は別の機会に・・）

各部位に入れる断熱材と熱抵抗R、各部位の熱貫流量率Ｕ

部位	断熱材	断熱材のR	→	部位別のＵ
天井	高性能グラスウール16kg品　155㎜	4.709		0.23
外壁	高性能グラスウール16kg品　90㎜	2.368		0.44
床	押出法ポリスチレンフォーム３種ｂA	2.321		0.48

４．サッシの性能

サッシにも色々種類があります。枠の種類によって断熱性能が違います。
また、ガラスにも種類があり、それぞれ性能が異なります。

サッシの種類と性能



計算が面倒なので、メーカーではひとまとめにして、

　熱貫流率（Ｕ値）＝1.31

とか表示します。つまり、窓も玄関ドアもメーカーのカタログを見れば一目瞭然なのです。

カタログを見れば熱貫流率が分かります

５．国交省モデルのサッシ性能

国交省の場合は、特定のサッシメーカーの製品を表示するわけにもいかないので、一般的なサッシの性能を採用しています。

サッシの種類と熱貫流量率Ｕ

場所	材料	熱貫流率U
洋室窓	アルミサッシ＋複層ガラス（A6）（付属部材：なし）	4.65
和室窓	アルミサッシ＋複層ガラス（A6）（付属部材：障子）	4.65
ドア	スチールドア（ハニカムフラッシュ構造・ガラスなし）	4.65

更に、各窓に「庇」が設置されていて、庇を含めてηを計算しなければなりません。（庇の必要性については別の機会に・・・）
それにしても、「U＝4.6」というのは大分昔の数値です。現在はU=1.3とかの時代ですから、サッシの性能がかなり低い・・

省エネルギー基準は国交省モデルのサッシが変わっただけ

仕様基準ガイドブックの「省エネルギー基準編」に関しては、複雑な計算をしなくてもいいように、単純にまとめてありますが、実は、サッシ以外は今までの断熱性能がそのままなのです。

省エネルギー基準のサッシ

場所	材料	熱貫流率U	日射熱取得率ηAC
有効な庇等のある窓	金属製建具＋複層ガラス（A6）	4.7
庇の無い窓	金属製建具＋LowーE複層ガラス（A6）	4.1	η＝0.32（日射遮蔽型）
ドア	枠：金属製　戸：金属製フラッシュ構造　二層複層ガラス	2.9

「庇」については別の機会に詳しくやろうと思いますが・・要は、


Low-Eペアガラスにすれば庇は要らないし計算が単純になる


という結論に達したようです。（くどいようですが、庇の必要性については別の機会にしたいと思います）

いずれにせよ、

「省エネルギー基準」は今までの国交省の標準モデルの「サッシが変わっただけ」

です。
言い換えれば、今までの国交省の標準モデルがいかに優れていたか・・を物語っているわけです。（ヨイショか？）

７．省エネルギー基準の外皮性能

以上を踏まえて、外皮性能の計算を行ってみます。

貫流熱損失ｑの計算

部位	外皮面積A	U	温度差係数H	貫流熱損失ｑ	損失率％
屋根・天井	67.91	0.23	1	15.62	6.71％
外壁	140.04	0.44	1	61.62	26.47％
ドア	3.51	2.90	1	10.18	4.37％
窓	28.71	4.10	1	117.71	50.58％
床	58.8	0.48	0.7	19.76	8.49％
基礎（外）	8.65ｍ	0.44	1	3.80	1.63％
基礎（内）	8.65ｍ	0.67	0.7	4.05	1.74％
合計	308.07			232.74	100％

q=A×U×Hで計算します
それにしても、未だに熱の半分が窓から逃げています・・
↓　ｑ＝A×U×Hの式はここで説明しています

U値を補正する　一次エネルギー消費量の計算（２） - べんりや日記

気になる外皮性能の計算です。

UA＝232.74　÷　308.07＝0.76　≦　0.87　（５地域UA）OK
ｍｃ＝7.19
ｍH＝12.60
ηAC＝7.19　÷　308.07　＝2.33　≦　3（５地域ηAC）　OK
ηAH＝12.60　÷　308.07　＝4.08

となり、基準をクリアしている事が確かめられました。

この外皮性能が求められれば、「精密計算ルート」での計算が可能となってきます。
例えば、サッシを高性能に上げて、設備機器のランクを落とす・・という自由度が出てくるのです。

「仕様基準」を使うと、どうしても安全側になってしまいコスト高になってしまいますが、「詳細計算ルート」を使えば


性能は確保したままで、リーズナブルな住宅の設計が可能


となるわけです。
次回は、それをやってみましょう。


次の記事へ・・

U値とは？　一次エネルギー消費量の計算（１） - べんりや日記

U値を補正する　一次エネルギー消費量の計算（２） - べんりや日記

平成３０年（令和元年）省エネルギー基準の地域区分　　外皮性能の基準値 - べんりや日記

平成２５年省エネルギー基準の地域区分　　外皮平均熱貫流率ＵAの基準値 - べんりや日記

一次エネルギー消費量の計算　省エネ住宅エコポイント対応の新築工事の断熱設計 - べんりや日記

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