Loading article…
低エネルギー住宅は、エネルギー効率の良い設計と技術的特徴によって、低いエネルギー消費量と炭素排出量で高い生活水準と快適さを提供できるのが特徴です。従来の暖房およびアクティブ冷却システムは存在しないか、使用は二次的です。[ 1 ] [ 2 ]低エネルギー建築は、持続可能な建築の例と見なすことができます。低エネルギー住宅には、住宅のエネルギー消費を削減し、居住者のライフスタイルへの影響を最小限に抑えるアクティブおよびパッシブソーラー建築設計とコンポーネントがよくあります。世界中で、企業や非営利団体が、建物のエネルギー性能とそのプロセスおよび材料を保証するためのガイドラインを提供し、認証を発行しています。認証には、パッシブハウス、BBC—Bâtiment Basse Consommation—Effinergie（フランス）、ゼロカーボンハウス（英国）、Minergie（スイス）などがあります。[ 3 ]
2008年時点で、建物だけで人間の温室効果ガス排出量（GHG）全体の38％を占めており、そのうち20％が住宅、18％が商業ビルによるものでした。[ 4 ]気候変動に関する政府間パネル（IPCC）によると、建物はGHG削減のための最も費用対効果の高い機会を提供するセクターです。[ 5 ]
1970年代には、デンマーク、スウェーデン、ドイツ、カナダ、米国で低エネルギー建築に関する研究が行われた。標準化された低エネルギー建築コンセプトの導入は、各国で異なる形で発展してきた。[ 6 ]
1970年代後半、サスカチュワン州は、冬の気温が摂氏マイナス40度（-40°F）まで下がることもあるカナダ大平原の過酷な気候に適したパッシブソーラーハウスの設計と建設をサスカチュワン研究評議会に委託した。 [ 7 ]このプロジェクトは、エンジニアのハロルド・オア率いるチームによって1977年にレジャイナにサスカチュワン保全住宅が建設されるという結果になった。[ 8 ]このプロジェクトでは、熱回収空気交換器（HRV）、温水回収、建物の気密性を測定するためのブロワー・ドア装置が開発され、これらの技術は世界の他の地域の低エネルギー建築で一般的になった。[ 9 ]オアはその後、これらの技術の多くを既存の建物の改修に適用してエネルギー効率を向上させることになる。[ 10 ] [ 11 ]
1970年代に最初のエネルギー危機と高まる環境意識をきっかけに、ドイツではエネルギー保全がますます重要になってきた。[ 12 ] 1977年には、ドイツ初のエネルギー関連の建築基準が制定された。ドイツ・パッシブハウス研究所は1990年に最初の認証パッシブハウスを発表した。年間暖房需要は、第3次ドイツ断熱条例（1995年）で重要なパラメータとして導入された。しかし、2013年時点では、ドイツには低エネルギー建築基準に関する明確な法的要件はなかった。マリア・パナギオティドゥとロバート・J・フラーによれば、ゼロエネルギー建築の定義、政策、建設活動は明確でなければならない。[ 13 ]欧州連合のエネルギー性能指令では、2021年から低エネルギー建築のみ建設できることが義務付けられている。[ 14 ]
英国では2015年5月以降、国家政策に変更が生じている。最も重要な変更の1つは、住宅の環境設計の改善を評価し奨励するためのシステムとして、持続可能な住宅コード（CfSH）が廃止されたことである。 [ 15 ]これにより、達成レベルの枠組みを提供し、低エネルギー設計者が達成または超過を目指すことができるコードの概略図が放棄された。建築基準法には依然として省エネルギー法が存在するが、[ 16 ]基本的な規制を超える適切な基準が不足している。その結果、パッシブハウス基準がエネルギー効率の高い住宅に対する影響力と効果を拡大する可能性がある。[ 17 ]
米国では、エネルギー価格の上昇、オンサイト再生可能エネルギーシステムのコスト低下、気候変動への懸念の高まりを主な理由として、低エネルギー建築への関心が高まっている。カリフォルニア州では、2020年までにすべての新築住宅をネットゼロエネルギーにすることが義務付けられている。 [ 1 ]
低エネルギー住宅の定義は広いが、一般的には国の建築基準で規制されている一般的な建物よりもエネルギー需要が低い住宅として知られている。一部の国では、「低エネルギー住宅」という用語は特定の種類の建物を指すのに使用されている。[ 18 ]
低エネルギー住宅は、具体的な数値（熱負荷や暖房の最小値など）が規定されることは稀なガイドラインです。一方、パッシブハウスは基準であり、暖房エネルギーを節約するための具体的な推奨事項が示されています。
一方の極端な例としては、暖房需要が極めて低く、冬期でも輸入エネルギーの使用量が少なく、ほぼ自立型の建物が挙げられます。もう一方の極端な例としては、暖房需要の削減にほとんど努力が払われず、冬期に輸入エネルギーを大量に消費する建物があります。これは年間を通して再生可能エネルギーの発電量が多いことで相殺される場合もありますが、冬期には国のエネルギーインフラに大きな負担をかけることになります。
「低エネルギー住宅」という用語は、国の建築基準を指す場合がある。[ 19 ]これらの基準は、多くの気候帯で最大のエネルギー消費源である暖房に使用されるエネルギーを制限することを目的としている場合がある。他のエネルギー使用も規制される可能性がある。パッシブソーラー建築設計の歴史は、低エネルギー建築開発と基準の一形態に関する国際的な見解を提供する。
ヨーロッパにおける低エネルギー建築物の基準は各国で異なっており、すべてのEU加盟国で有効な低エネルギー建築物に関する共通の認証や法律は存在しない。エネルギー使用量と排出量の削減に向けた動きとして、建物のエネルギー性能に関する共通の法律である建築物のエネルギー性能指令（EPBD）が2002年に発行され、2003年1月に発効した。[ 20 ]
NS 3700（公式規格案）では、低エネルギー建築物が定義されている。建築物のエネルギー性能については、一次エネルギー消費量を評価するための2つの代替案が検討されている。
低エネルギー住宅は、国家建築基準法「建築基準法08」で定義されており、2つのクラスに分けられています。これらは、同基準法の第7.2.4章「低エネルギー」で規制されています。
RAL-GZ 965で認証された低エネルギー住宅は、国の建築基準であるEnEVで規制されているよりも熱損失が30%少ない。その他の基準は、断熱、気密性、換気に影響する。低エネルギー建築物は、計画または建設のためにRAL-GZ 965で認証される可能性がある。[ 18 ]
低エネルギー建築物は、新築および改修建築物の品質ラベルであるMinergie認証を取得できます。Minergie基準では、建物のエネルギー消費量が平均的な建物の75%を超えないこと、化石燃料の消費量が平均的な建物の50%を超えないことが求められます。[ 21 ]
欧州連合指令はヨーロッパにおける低エネルギー住宅を明確にし、北米におけるゼロエネルギー建築に関する議論の大部分は米国国立再生可能エネルギー研究所（NREL）に由来する。[ 22 ]
エネルギースタープログラムは、米国で最大の低エネルギー住宅および消費財の認証機関です。エネルギースター認証を受けた住宅は、国際住宅基準に従って建てられた標準的な新築住宅よりも少なくとも15%少ないエネルギーを使用しますが、通常は20～30%の節約を実現します。 [ 23 ]米国エネルギー省は、 2008年に全国にゼロエネルギー住宅を普及させるプログラムを導入しました。[ 24 ]
カナダの建設業者は、特定のプロジェクトにおける高いエネルギー性能を実証するために、さまざまな基準、ラベル、認証プログラムを利用することができます。これらには以下が含まれます。
ブリティッシュコロンビア州では、上記のプログラムはBCエネルギー・ステップコードに準拠しています。これは、新築建物のエネルギー効率を基本建築基準を超えるレベルまで高めることを奨励（または義務付け）する州の規制です。このコードは、州が2032年までにすべての新築建物をネットゼロエネルギー対応にするという目標を達成するための技術的なロードマップとして設計されました。
エネルギー効率の高い住宅は室内空気の質に影響を与えます。気密性の高い住宅は、室内で発生したか屋外で発生したかにかかわらず、汚染物質を室内に閉じ込め、人体への曝露の増加や健康問題の可能性につながります。[ 29 ] [ 30 ]
エネルギー効率の高い設計は、多くの場合、新しい技術や手法に依存しています。これらは、技術的な障害に加えて、社会的、文化的、経済的な非技術的な障害を生み出す可能性があります。[ 17 ]
エネルギー効率を重視して設計された建物でも、必ずしも設計目標を達成できるとは限りません。この性能ギャップが生じる理由は様々です。
低エネルギー建築設計は、資源効率を促進し、化石燃料の燃焼に伴う地球規模の気候変動を軽減するために重要であると考えられています。設計には、エネルギー効率対策 (EEM) によって建物のエネルギー使用の必要性 (特に暖房と冷房) を最小限に抑えることと、残りのエネルギー需要を満たすために再生可能エネルギーやその他の技術 (RET) を採用することという 2 つの一般的な戦略が含まれます。EEM には、建物の外皮、内部環境、および建物サービス システムが含まれます。RET には、太陽光発電または建物一体型太陽光発電、風力タービン、太陽熱 (太陽熱温水器)、ヒートポンプ、および地域暖房と冷房が含まれます。影響には、ライフサイクル コスト、環境への影響、気候変動および社会政策の問題が含まれます。[ 31 ]最良の低エネルギー設計は、エネルギー コストの削減に加えて、居住者により良い環境とより安定した制御された熱的快適性を提供します。
建物の建設に伴う温室効果ガス排出量は主に以下のものから発生します。
一般的な建物の建設、改修、解体は、平均して1,000 ～ 1,500 kg CO 2 e/m 2の排出量を伴います（建設のみの場合は約500 kg CO 2 e/m 2 ）。
低炭素建築物が建設中の温室効果ガス排出量を削減するために採用している戦略には、以下のようなものがある。
エネルギー消費量を削減することは、低エネルギー目標を達成するためにオンサイト生産を増やすよりも、環境的にも経済的にも有利です。住宅の消費量が少なければ少ないほど、ネットゼロを達成するために必要な再生可能エネルギーシステムは小さくなります。エネルギー効率は、低エネルギー住宅の設計における常に主要な戦略であるべきです。[ 1 ]
パッシブソーラー建築設計とエネルギー効率の良い景観設計は、省エネルギー住宅をサポートし、近隣や環境に統合することができます。パッシブソーラー建築技術では、建物の形状をコンパクトにして表面積を減らし、主要な窓を赤道方向（北半球では南、南半球では北）に向けることで、パッシブソーラーゲインを最大化します。ただし、太陽熱ゲイン（特に温帯気候の場合）は、住宅全体のエネルギー要件を最小限に抑えることよりも二次的なものです。高温では、過剰な熱が不快な室内環境を作り出す可能性があります。温度依存換気などの空調システムのパッシブ代替手段は、冷房が必要な地域で効果的であることが示されています。[ 32 ]過剰な太陽熱を減らすその他の技術には、ブリーズソレイユ、樹木、つる植物を取り付けたパーゴラ、垂直庭園、緑化屋根などがあります。
低エネルギー住宅は高密度または軽量の材料で建設できますが、通常は内部に蓄熱材を組み込むことで、夏のピーク時の気温を下げ、冬の気温を安定させ、春や秋に太陽高度が高くなる前に日中の壁面への日差しや窓からの光の侵入を遮り、過熱を防ぎます。外壁の色（表面が選択可能な場合）の反射率や吸収率は、年間を通しての屋外温度によって決まります。温帯気候では、落葉樹や壁に絡ませた（または自然に付着する）つる植物の利用が効果的です。
総一次エネルギー消費量を最小限に抑えるためには、まず日中のパッシブ採光とアクティブ採光が有効な解決策となります。日照量の少ない日、採光のない空間、夜間には、低エネルギー源（標準電圧コンパクト蛍光灯、LEDランプ、OLED、ポリマー発光ダイオードなどの固体照明、低電圧白熱電球、コンパクトメタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプなど）を用いた持続可能な照明設計が有効です。
太陽光発電式の屋外防犯照明や景観照明は、各照明器具に太陽電池が搭載されているか、中央のソーラーパネルに接続されており、庭や屋外のニーズに対応します。低電圧システムを使用すれば、従来の照明器具やランプよりも少ない電力で、より制御された（または独立した）照明を実現できます。タイマー、人感センサー、昼光センサーなどにより、エネルギー消費量と光害をさらに低減できます。
省エネ住宅には、独立したエネルギー効率試験に合格し、電気と天然ガスの消費量削減を示すエコラベル認証マークと、製品製造時の二酸化炭素排出量ラベルを取得した家電製品が推奨されます。エネルギースターやEKOenergyもその他の認証マークです。
建物
空気と気温
太陽
持続可能性
エネルギー評価基準