パッシブハウス

パッシブハウス（ドイツ語：Passivhaus ）は、建物の二酸化炭素排出量を削減する建物のエネルギー効率に関する自主基準である。^[1]これらの基準に適合すると、空間の暖房や冷房に必要なエネルギーが少ない超低エネルギーの建物となる。 ^{[2] [3] [4] [5] [6]}同様の基準であるMINERGIE-Pは、スイスで使用されている。^[7]住宅用の基準があり、いくつかのオフィスビル、学校、幼稚園、スーパーマーケットもこの基準に従って建設されている。エネルギー効率は、建築設計の付属物や補足物ではなく、建築設計と統合された設計プロセスである。^[8]一般的には新築の建物に適用されますが、改築にも使用されている。

2008年には、世界中のパッシブハウスの数は15,000から20,000棟と推定されていました。^{[9] [10]} 2016年には、世界中であらゆるタイプの認証を受けた建物が約60,000棟ありました。^{[11]パッシブハウスの大部分はドイツ語圏と}スカンジナビア諸国で建設されています。^[9]

パッシブハウスという用語は、文献では少なくとも2つの意味を持っています。1970年代から使われてきた初期の意味は、パッシブソーラー技術を活用し、暖房や冷房に必要なエネルギーが少なく、快適な室内温度を保つように設計された低エネルギーの建物を指していました。最近では、この用語は、気密性、温熱快適性要件、暖房に関連しないエネルギー需要に加えて、暖房、冷房、一次エネルギー需要を含むパッシブハウス基準の基準を満たすことが認定された建物を指すために使用されています。^[12]

パッシブハウスの基準は、1988年5月にスウェーデンのルンド大学のボー・アダムソンとドイツのダルムシュタットにある住宅と環境研究所のヴォルフガング・ファイストの間で行われた会話から生まれました。 [13] 彼らのコンセプトは、ドイツのヘッセン州からの財政支援を受けて、いくつかの研究プロジェクトを通じて開発されました。 [ ^{14 ]}

初期のパッシブハウスの多くは、1970年代の北米の建築業者の研究と経験に基づいていました。彼らは、OPECの石油禁輸措置に応​​えて、エネルギーをほとんどまたはまったく使用しない住宅を建てようとしました。^[15]これらの設計では、太陽を熱源として利用する大きなソーラーゲインウィンドウがよく使用されました。しかし、サスカチュワン州レジーナのサスカチュワンコンサベーションハウス（1977年）やマサチューセッツ州ペッパーレルのレガーハウス（1977年）に見られるように、スーパーインシュレーションがそのような取り組みの重要な特徴になりました。 ^{[16]サスカチュワンコンサベーションハウスは、}ハロルド・オールを主任エンジニアとするサスカチュワン研究会議（SRC）のプロジェクトでした。 ^[17]チームは、建物の気密性を測定するために、熱回収空気交換器、温水回収装置、およびブロアドア装置を独自に開発しました。^{[18]注目すべきは、この住宅が}カナダの平原地帯の極端な−40℃から+40℃の気候に合わせて設計されたことである。SRC住宅とレジャー住宅は、デンマーク工科大学が開発したデンマークのリンビー住宅（1975年）に先行しており、1977年から1979年の間にはイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校が開発したLo-Cal住宅設計（1976年）に基づいていくつかの住宅が建てられた。^[19]

パッシブという用語は、第二次世界大戦中のマンハッタン計画に貢献し、1970年代にエネルギー効率の高い住宅設計の提唱者となった アメリカの物理学者ウィリアム・シャークリフに一部由来しています。

この新しいシステムにはどんな名前をつければいいでしょうか? 超絶縁パッシブ? 超節約パッシブ? ミニニードパッシブ? マイクロロードパッシブ? 私は「マイクロロードパッシブ」に傾いています。どんな名前で呼ばれるにせよ、大きな未来があると思います (と予測しています)。

— ウィリアム・シャークリフ、^[20]

パッシブハウス建設の概念を説明した初期の本は、1979年にエドワード・マズリアが書いた「パッシブソーラーエネルギーブック」である^。[21]

最終的に建設された 4 軒の長屋(テラスハウスまたはタウンハウス) は、建築会社Bott、Ridder、Westermeyerによって 4 人の個人顧客向けに設計されました。最初のパッシブ ハウス住宅は1990 年にダルムシュタットに建設され、翌年から入居されました。

1996年9月、パッシブハウスの基準を推進し管理するために、ダルムシュタットにパッシブハウス研究所が設立されました。2010年までに25,000棟以上のパッシブハウスが建設されたと推定されています。^{[1] [9] [22]そのほとんどはドイツと}オーストリアにありますが、その他は世界各国にあります。

1996年、ダルムシュタットの研究所でこのコンセプトが検証され、当時の標準的な新築建物に必要とされる暖房よりも90%少ない空間暖房が可能になった後、経済的なパッシブハウスのワーキンググループが設立されました。このグループは計画パッケージを開発し、窓や高効率換気システムなど、使用された革新的な部品の製造を開始しました。その間、シュトゥットガルト（1993年）、ナウムブルク、ヘッセン、ヴィースバーデン、ケルン（1997年）でさらにパッシブハウスが建設されました。^[23]

パッシブハウス基準に従って開発された製品は、欧州連合が後援するCEPHEUSプロジェクトの期間中および終了後にさらに商品化され、2000年から2001年の冬にヨーロッパ5か国でその概念が実証されました。最初の認証住宅は2006年にミネソタ州ベミジ近郊のドイツ・コンコルディア言語村のキャンプ・ヴァルトゼーに建設されました。^{[24]米国初のパッシブ改修プロジェクトである}カリフォルニア州ソノマの職人技による改装されたオニールハウス^[25]は、2010年7月に認証されました。

米国では、パッシブハウス設計は、2003年にカトリン・クリンゲンバーグがイリノイ州アーバナに「ザ・スミス・ハウス」というパッシブ住宅のプロトタイプを建設したときに初めて実装されました。^[26]その後、彼女と建築家のマイク・カーナギスは、手頃な価格のパッシブ設計の実現可能性をさらに調査するために、2004年にエコロジカル・コンストラクション・ラボラトリーを共同設立しました。^[27]これは最終的に、2007年にパッシブハウス研究所米国（PHIUS）の設立につながりました。 ^[28]その後、PHIUSはPHIUS + 2015建築基準を発表し、米国全土で1,200を超えるプロジェクトと110万平方フィート（100,000 m ^{2 ）を認証しました。 [28]} 2019年、ニューヨークの低所得者向け住宅ビルであるパー​​クアベニューグリーンがパッシブハウス基準で建設されました。この建物は後に北米最大の認証パッシブハウスとなりました。^[29]

アイルランド初のパッシブハウス^[30]は、パッシブハウスの設計者であり教師でもあるトーマス・オリアリーによって2005年に建てられました。この家は「アウト・オブ・ザ・ブルー」と呼ばれていました。完成後、トーマスはこの建物に引っ越しました。^[31]

世界初の標準化されたパッシブプレハブ住宅は、 2005年にスウェーデンの会社であるスカンジナビアンホームズ^{[32] [33]によって}アイルランドに建設され、その後、同社はイギリスとポーランドでさらに多くのパッシブハウスを建設しました。^[34]

ベルギーのアントワープで最初の認証パッシブハウスが2010年に建設されました。^[35] 2011年にはドイツのハイデルベルクで世界最大のパッシブハウス建設地域と目されるバーンシュタットプロジェクトが開始されました。^[36]カタールの企業は2013年に同国初のパッシブハウスを計画し、^[37]地域初のパッシブハウスとなりました。

世界で最も高いパッシブハウスは、スペインのビルバオにあるボルエタ地区に建てられました。高さ289フィート（88メートル）のこの建物は、2018年にこの基準に基づいて認定された世界一高い建物です。1,450万ドル、171戸の開発（高層ビルの9階建ての別棟を含む）は、すべて社会住宅で構成されています。

中国の高碑店は、2019年に第23回国際パッシブハウス会議を主催し、その後、「世界最大のパッシブハウスプロジェクト」と報告されている高碑店鉄道城のアパート複合施設を建設しました。^[38]中国はパッシブハウス建設で主導的な役割を果たしており、73の異なる企業が「「パッシブハウス」基準に従って窓を製造しています。」^[38]

英国初のパッシブハウス健康センターがフォールズヒルに2021年11月にオープンした。^[39]

パッシブハウス基準のために特別に開発された技術やテクノロジーもありますが、スーパーインシュレーションなど、すでに存在していたものもあり、パッシブソーラー建築設計のコンセプトは古代にまで遡ります。それ以前にも、スウェーデンやデンマークの厳しいエネルギー基準に従って建設された建物に加えて、ドイツのニードリゲネルギーハウス（低エネルギー住宅）基準など、低エネルギー建築基準を備えた建物がありました。

パッシブハウス基準では、建物が以下の要件を満たすことが求められています。^{[40] [41] [42]}

• Passivhaus プランニング パッケージで計算された床面積あたり年間最大 15 kWh/m ² (4,755  BTU /平方フィート、5.017  MJ /平方フィート) の熱を暖房と冷房に使用します。または、地域の気候データに基づいて、床面積あたり 10 W/m ² (1.2 hp/1000 平方フィート) のピーク熱負荷を使用します。
• 年間床面積あたり最大 60 kWh/m ^{2 (19,020 BTU/平方フィート、20.07 MJ/平方フィート) の}一次エネルギー(暖房、温水、電気用) を使用します。
• ブロワードアによるテストで、50 Pa (0.0073 psi) で1 時間あたり最大で建物容積の 0.6 倍 ( n ₅₀ ≤ 0.6 / 時間)の空気が漏れる。または、筐体の表面積 1 平方フィートあたり最大 0.05 立方フィート / 分 (1.4 L/分) の空気が漏れる。

設計温度における加熱源の比熱負荷は10  W /m ² (3.17  btu /(h⋅ft ² ))未満にすることが推奨されますが、必須ではありません。

これらの基準は、ほとんどの通常の建築基準に従って建てられた住宅よりもはるかに厳しいものです。比較については、以下の国際比較セクションを参照してください。

「欧州パッシブハウス推進コンソーシアム」内の各国のパートナーは、これらの制限を地域に合わせて調整する柔軟性を持っていると考えられています。^[43]

米国では、パッシブハウス協会（PHI）とパッシブハウス協会US（PHIUS）という2つの別々の団体によって推進されている2つのバージョンのパッシブハウスがあります。^[44]

PHIUSはもともとパッシブハウス研究所の関連団体であり、認定トレーナーおよび認証機関でした。2011年、PHIは不正行為を理由にPHIUSとの契約を解除しました。^[45] PHIUSはPHIの主張に異議を唱え、独立した建物性能プログラムの立ち上げに向けて取り組みを続けました。

2015年にPHIUSは独自のPHIUS+規格を立ち上げました。これは主に、あらゆるタイプの建物の運用による悪影響を軽減することに焦点を当てています。この規格では、気候データセットを使用して、さまざまな地域の特定の建物のパフォーマンス基準も決定します。このような情報は、大幅な炭素およびエネルギー削減が費用対効果と重なる領域を表す指標を使用して決定されます。 ^[46]全体として、PHIUSデータベースには北米の1,000を超える気候データセットが含まれています。 ^[46]

この基準は、気密性、換気、防水、暖房と冷房、電気負荷の5つの原則に基づいています。^[47]これらの原則の範囲内で、プロジェクトは建物に指定されたブロアドア、換気気流、全体の気流、電気負荷テストに合格する必要があります。また、建物は、低排出材料、再生可能エネルギーシステム、湿気制御、屋外換気、エネルギー効率の高い換気、空間調節装置などの他の対策も達成する必要があります。^[47]すべての建物は、品質保証および品質管理テストにも合格する必要があります。これは、建物がPHIUSの気候データによって設定された地域基準に準拠し続けることを保証するために実施されます。^[47]これらのテストと運用条件の分析は、PHIUSの評価者または検証者によって実行されます。これらは、PHIUSから認定された専門家であり、現場でテストと検査を実行して、新しく建設された建物が建設計画、作成されたエネルギーモデル、および望ましい運用条件に準拠していることを確認します。^[48]

2 つの標準 (パッシブ ハウスと PHIUS+) はそれぞれ異なるものであり、異なるパフォーマンス メトリックを対象とし、異なるエネルギー モデリング ソフトウェアとプロトコルを使用します。

パッシブハウスでは、従来の暖房システムを交換することで節約した費用を、建物の外壁や熱回収換気システムのアップグレードに充てることができます。入念な設計と、特別に設計されたパッシブハウス建築製品の供給における競争の激化により、ドイツでは現在、通常のドイツの建築基準で建てられた建物と同じコストで建物を建設することが可能であり、これはフライブルクのヴォーバンのパッシブハウスアパートメントで行われたことです。^[49]平均して、パッシブハウスは従来の建物よりも初期費用が高いことが報告されています。ドイツでは5%～8%、^{[50] [51]}英国では8%～10% ^[52]米国では5%～10%です。^{[53] [54] [55] [56]}

評価によると、技術的には可能だが、北ヨーロッパの緯度60度以上の地域で建築する場合、パッシブハウス基準を満たすためのコストが大幅に増加する。^{[57] [58]}緯度約60度のヨーロッパの都市には、フィンランドのヘルシンキやノルウェーのベルゲンなどがある。ロンドンは51度、モスクワは55度である。

基準で要求される暖房エネルギー消費量の大幅な削減を達成するには、建物の設計と建設に対するアプローチの転換が必要です。設計は、特別に設計されたコンピュータシミュレーションを使用するパッシブハウス計画パッケージ（PHPP） ^[59]の使用によって支援される場合があります。

以下は、この基準を達成するために使用された技術である。^[2]

パッシブソーラー建築設計とエネルギー効率の良い造園は、パッシブハウスの省エネをサポートし、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に従い、可能な限り建物をコンパクトな形にして表面積を減らし、主要な窓を赤道に向けてパッシブソーラーゲインを最大化します。ただし、特に温暖な 気候の地域では、太陽熱ゲインの利用は、住宅全体のエネルギー要件を最小限に抑えることに次ぐものです。直接または反射源による過度の夏のパッシブソーラー熱ゲインを減らす必要がある気候や地域では、ブリーズソレイユ、木、つる植物が付いたパーゴラ、垂直庭園、緑の屋根、その他の技術が実装されています。

外壁の色は、表面が反射または吸収の日光特性を選択できる場合、年間を通じて主な屋外の周囲温度によって決まります。落葉樹や壁の格子または自生するつる植物を使用すると、気温が極端に高くない気候でも役立ちます。

パッシブハウスは、従来の建物に比べて壁、屋根、床を通じた熱伝達を大幅に削減するために超断熱を採用しています。[ 60 ]^必要とされる高いR値（低いU値、通常は0.10～0.15 W/(m ^{2 ·K)の範囲）を提供するために、さまざまな断熱材を使用できます。}熱橋を排除することに特別な注意が払われています。

パッシブハウス基準の要件を満たすため、窓は非常に高いR値（U値が低く、窓全体とフレームで通常0.85～0.45 W/(m ^{2 ·K)）で製造されます。窓は通常、3重または}4重ガラスの断熱ガラス（適切な太陽熱取得係数、^{[2] [60] 、} 低放射コーティング、アルゴンガスまたはクリプトンガスを封入し たガラス間隙間、「ウォームエッジ」断熱ガラススペーサー）とエアシール、および特別に開発された断熱窓フレームを組み合わせています。

パッシブハウス基準の建物外壁は、従来の建築に比べて極めて気密性が高くなければなりません。建物の容積に基づいて、0.60 ACH50（50パスカルでの1時間あたりの空気交換回数）を満たす必要があります。これらの基準を達成するためのベストプラクティスは、可能であれば、建設の途中でブロアドアを使用して建物の空気バリアエンクロージャをテストすることです。 ^{[2] [61]}

パッシブハウスは、熱損失（気候によっては熱取得）を最小限に抑えるために、外部との空気交換のほとんどが熱交換器を介した制御された換気によって行われるように設計されているため、制御されていない空気の漏れは避けられます。 ^[2]もう1つの理由は、パッシブハウスの基準では断熱材を多用しているため、通常、湿気と露点の慎重な管理が必要になることです。^[62]これは、空気バリア、建物エンベロープのすべての建設ジョイントの慎重な密閉、およびすべてのサービス貫通部の密閉によって実現されます。^[60]

パッシブな自然換気の使用は、周囲温度が適切なパッシブハウス設計の不可欠な要素です。これは、単独または横断換気、単純な開口部、または小さな入口と大きな出口窓および/または高窓で操作できる天窓によるスタック効果によって強化されます。

周囲の気候が適していない場合、空気の質を維持し、従来のセントラルヒーティングシステムを使わずに済むように十分な熱を回収するために、熱回収率が80%を超える機械式熱回収換気システムと高効率電子整流モーター（ECM）が使用されます。 ^[2]パッシブデザインの建物は基本的に気密性が高いため、換気速度を最適化し、 1時間あたり約0.4回の換気速度で注意深く制御できます。すべての換気ダクトは断熱され、漏れないように密閉されています。

パッシブハウスの建設業者の中には、地中熱交換チューブの使用を推進しているところもある。チューブは通常、直径約200ミリメートル（7.9インチ）、長さ40メートル（130フィート）、深さ約1.5メートル（4.9フィート）である。地中に埋められ、地中から空気への熱交換器として機能し、換気システムの吸入空気を予熱（または予冷）する。寒い天候では、温められた空気は熱回収システムの熱交換器での氷の形成も防ぐ。この技術については、結露やカビの問題から、気候によっては懸念が生じている。^[63]

パッシブハウスでは、パッシブソーラーゲインを利用するだけでなく、照明、大型家電製品、その他の電気機器（専用ヒーターは除く）からの廃熱や、建物内の人や他の動物の体温など、内部の熱源からの固有熱を広範に利用します。これは、人間が平均して放射熱エネルギー100ワットに相当する熱を放出しているという事実によるものです。

包括的な省エネ対策を講じれば、従来のセントラルヒーティングシステムは必要なくなりますが、顧客の懐疑心により設置されることもあります。^[64]

その代わりに、パッシブ ハウスには、最も寒い日に使用するために、換気システムの給気ダクトに統合された 800 ～ 1,500ワットの暖房および/または冷房の二重目的の要素が備えられていることがあります。換気に必要な通常の低空気量で必要な熱をすべて運ぶことができることが設計の基本です。システムのフィルターから漏れるほこりから発生する焦げた臭いを防ぐために、最高空気温度は 50 °C (122 °F) に設定されています。

^{熱回収換気ユニットによる熱回収以外に、ヨーロッパの気候に適した設計のパッシブハウスでは、暖房負荷が10 W/m 2}以下に保たれていれば、補助熱源は必要ないはずです。^{[65] [リンク切れ‍ ]}

ヨーロッパのパッシブハウス基準では、年間15kWh/m ^{2 (4,750 BTU/平方フィート)の空間暖房および冷房エネルギー需要と、10W/m 2} (3.2 Btu/h/平方フィート)のピーク需要を設定しています。さらに、暖房、冷房、照明、機器、温水、プラグ負荷などを含む建物の運用に使用される総エネルギーは、処理された床面積あたり年間120kWh/m ² (38,000 BTU/平方フィート)に制限されています。^{[66] [リンク切れ‍ ]}

• ^{パッシブハウスの}基準は、居住者が規定された行動を取らなければならないため、一般的なアプローチではないという懸念を表明する人もいます。例えば、窓をあまり開けすぎないなどです。2013年の研究では、一般的にパッシブハウスは予想よりもそのような行動に敏感ではないという結論が出ています^。 [ ^{67 ]}

• 米国では、パッシブハウス基準に従って建てられた住宅では、暖房度日あたり1平方フィートあたり1英国熱量単位（11  kJ / m ² ）の暖房エネルギーを必要とする建物になります。これに対し、2003年モデルエネルギー効率コードを満たすように建てられた同様の建物では、暖房度日あたり約5〜15 BTU/平方フィート（57〜170 kJ/m ²）です。これは、今日の米国のエネルギー効率コードを満たす現在の新しい建物よりも、暖房と冷房のエネルギーが75〜95％少ないことを意味します。ミネソタ州ヴァルトゼーのドイツ語キャンプのパッシブハウスは、ミネアポリスとミュンヘンに拠点を置く高性能で持続可能な建設のコンサルティング会社、INTEP、LLCの建築家ステファン・タナーによって設計されました。 Waldsee BioHausはドイツのパッシブハウス基準をモデルにしており、米国のLEED基準の住宅と比較すると、後者の基準で建てられた住宅よりも85％少ないエネルギーを使用しながら、建物内の生活の質が向上しています。^[68] VOLKsHouse 1.0は、ニューメキシコ州サンタフェで提供および販売された最初の認定「パッシブハウス」でした。^[69]
• 英国では、パッシブハウス基準に従って建てられた平均的な新築住宅は、2006年頃の建築規制に基づいて建てられた住宅と比較して、暖房に使用するエネルギーが77%も少なくなっています。^[70]
• アイルランドでは、2002年の建築規制ではなくパッシブハウス基準に従って建てられた典型的な住宅では、暖房用のエネルギー消費が85％少なく、暖房に関連する炭素排出量が94％削減されました。^[71]

アメリカ合衆国ルイジアナ州ラファイエットの高温多湿の気候に、認定パッシブハウスが建てられました。この住宅では、エネルギー回収換気と効率的な1トンのエアコンを使用して、冷却と除湿を行っています。^{[72] [73]}

• Mansoori, GA; Enayati, N.; Agyarko, LB (2016).エネルギー：資源、利用、法律、持続可能性、モデル州としてのイリノイ州。シンガポール：World Scientific Publishing Co. doi :10.1142/9699. ISBN 978-981-4704-00-7。
• キーナン、サンディ（2013 年 8 月 14 日）。「パッシブ ハウス：新鮮さを保つために密閉」。ニューヨーク タイムズ。p. D-1。
• レイバー、アン（2013 年 8 月 14 日）。「完璧な受動性の追求」ニューヨーク タイムズ、p. D-1。
• Homod, Raad Z. (2013 年 5 月)。「パッシブ気候のハイブリッド住宅建築モデルにおける機械的換気と自然換気のスマートな利用によるエネルギー節約」。エネルギーと建物。60 : 310–329。Bibcode :2013EneBu..60..310H。doi :10.1016/ j.enbuild.2012.10.034。

ウィキメディア・コモンズには、パッシブハウスに関連するメディアがあります。

• パッシブハウス研究所 (PHI) (英語)
• 国際パッシブハウス協会（iPHA）
• Passipedia - パッシブハウスのリソース
• 北米パッシブハウスネットワーク
• カナダパッシブハウス協会 (CanPHI)
• Passive House Institute US 2011-03-27 にWayback Machineでアーカイブ
• ヨーロッパのパッシブハウス
• パッシブハウスアライアンス米国
• パッシブハウス カリフォルニア
• ニューヨークパッシブハウス
• パッシブハウス協会ニュージーランド
• パッシブハウス協会オーストラリア
• Passivhaus Germany 2011-03-09 にWayback Machineでアーカイブ
• パッシブハウス イラワラ
• パッシブハウスアクセラレータ