この魔法のような建物は、どのようにして「冬は暖かく、夏は涼しい」という魅力を備えているのでしょうか?

エアコンや暖房がなくても、冬は暖かく、夏は涼しい建物があります。すごいと思いませんか？

このように「冬は暖かく、夏は涼しい」という機能が備わった住宅をパッシブ建築といいます。通常の建物に比べ、環境に優しく、炭素排出量も少ないです。

1. 暖かい冬と涼しい夏の秘密

パッシブビルディングは、ハルの移動可能な「城」ではなく、新しいタイプの低炭素省エネビルディングです。これらは従来のエネルギー源に依存せず、屋内の暖房、冷房、照明のニーズを完全にまたは部分的に満たし、建物内の温度、湿度、酸素、その他の環境指標を一定に保つことができます。従来の「アクティブな」建物を「ガラス瓶」と比較すると、内部の温度を一定に保つには、アクティブな加熱または冷却が必要であり、これはエネルギーを消費するプロセスです。そうすると、パッシブ建築は、外が夏は暑くても、冬は寒くても、建物内を一定の温度に保つことができる「魔法瓶」のような建物になります。

パッシブビルディングはなぜ素晴らしいのでしょうか?まず、熱橋のない設計コンセプトにより、パッシブな建物外皮構造は、一般的な建物の大きな熱損失という「弱点」を克服することができます。密閉構造により断熱性、気密性に優れています。新しい断熱材、高性能断熱壁、高性能多層省エネガラスなどの対策を採用することで、パッシブビルディングは厚くて密閉性の高い綿のコートを着ているようなものになり、熱伝達率が大幅に低下します。第二に、自然換気や自然採光などのパッシブ技術を採用し、再生可能エネルギーを最大限に活用することで、建物は従来の化石エネルギーへの依存から解放されました。 3 つ目は、効率的な熱回収外気システムにより、新鮮な空気が継続的に室内に供給され、エネルギー利用率が向上し、室内の空気質が確保されます。

図1 パッシブビルディング「ブラックテクノロジー」

2. 「パッシブハウス」の起源と発展

パッシブ建築技術には長い歴史があります。例えば、厚い壁と屋根を持つ洞窟住居は断熱性が高く、冬は暖かく、夏は涼しいです。 「パッシブハウス」の概念は、1980年代にドイツの低エネルギー建築のコンセプトに基づいて確立されました。これは、ドイツパッシブハウス研究所（PHI）とスウェーデンのルンド大学の研究者によって提案されました。暖房や空調のシステムを使わなくても、快適な室内温熱環境を維持できるのが特徴です。 1991年、ドイツのダルムシュタットに最初の「パッシブハウス」が建設されました。他の国々でも、現地のパッシブ建築技術基準を導入し、「パッシブハウス」建設プロジェクトを立ち上げています。

私の国で「パッシブハウス」として認定された最初の建物は、2010年の上海万博の「ハンブルクハウス」でした。 「ハンブルクハウス」は建築面積3,150平方メートル、高さは約18メートル。外観は、4 つの赤い「引き出し」が開いて組み合わされているように見えます。建物の外装は断熱性、遮音性、気密性に優れた建築資材で作られています。屋上に約450㎡の太陽光発電装置を設置しています。冷房、除湿、熱回収機能を備えた外気導入システムを採用し、冷暖房には地中熱ヒートポンプシステムを採用しています。一連の新しい省エネ材料、新しい技術、新しい設備の適用により、建物が積極的にエネルギーを供給する必要はほとんどなくなりましたが、それでも建物内の人々は一年中春のような気分を味わうことができます。

図2：「ハンブルクハウス」の外観

科学技術博物館の「パッシブハウス」展示

パッシブ建築とその中の新技術の推進に伴い、関連する科学普及展示や展覧会が徐々に登場しています。例えば、中国科学技術館4階の挑戦と未来展示ホールにある「グリーンハウス」の展示は「パッシブハウス」です。来場者は、この超低エネルギー消費住宅の内部構造や省エネ技術を見学できるだけでなく、「省エネ住宅づくりゲーム」を通じて、エネルギー消費量の異なる住宅を自ら設計することもできます。省エネ効果の異なる壁、屋根、窓、床、照明システム、空気循環システムを選択すると、システムは訪問者が設計した住宅を自動的に生成し、その住宅が省エネ住宅か非省エネ住宅かを判定します。

図3 「グリーンハウス」展示

4. 未来の「低炭素建築」

建物の持続可能性の本質はエネルギー問題であり、それは快適で健康的かつ効率的な建物の熱環境に直接反映されます。パッシブ建築技術は、低炭素と省エネの両方を考慮し、室内環境の質を最適化することで、建築分野における将来の発展に向けた新たな方向性を模索してきました。パッシブ建築と超低エネルギー消費建築の開発は、将来の建築省エネと炭素削減に向けた重要な方向性であり、地域のエネルギー転換を促進し、カーボンピークとカーボンニュートラルを推進するための重要な方法でもあります。もちろん、「パッシブハウス」の建物や関連基準は海外から導入されたものなので、わが国での開発には、現地の経済発展レベルや建設コスト、建築・材料技術、気候特性、人々の生活習慣、室内環境基準などを考慮する必要があります。たとえば、気候帯の違いにより、パッシブ建築の統一的なエネルギー消費指標を実施することは困難です。 「パッシブハウス」の技術原理をどのように活用して、現地の建築設計を行い、実践を模索し、現地の状況に応じて革新とアップグレードを行うかについての研究は、わが国におけるパッシブ建築の発展にとって大きな意義を持っています。

著者: 王文元、中国科学技術博物館研究員

レビュー専門家：北京建築設計研究所株式会社、シニアエンジニア、王毅