12月21日は日本では季節の変わり目として毎年話題になる冬至です。せっかくの記事を書くのには良いネタであるにもかかわらず、すでに冬至の日に間に合わないままめげずに記事を書いています(笑)

冬至といえば柚を思い浮かべるのが普通のひとかと思いますが、建築クラスターは太陽高度が一年で一番低い日であるとか南側鉛直面の日射量が多い日だとかで話題になる程度のオタクぶりを発揮する日になります。

太陽からの電磁波は人間からすると光と熱というエネルギーをもたらしてくれています。

日照(光)の面でいえば、一年で一番日が短い、つまり可照時間が最短となります。冬至の日は日出7:15で日没16:45ですので可照時間は9時間30分となります。ちなみに夏至は可照時間が最長で、日出4:45の日没19:15となり可照時間は14時間30分となります。冬至と夏至で5時間もの差があるという訳です。

次の日照(熱)の面からすると、外壁や屋根の受熱量が冬至と夏至では違うことになります。
正午(南中時)における太陽の高さ(太陽高度)は緯度によって異なります。東京近辺(北緯35度付近)の場合、冬至の太陽高度は約30度程度であり、夏至の太陽高度は78度程度となります。
受熱量については、太陽の電磁波がまっすぐ鉛直にぶつかる角度が一番受熱量の多い状態になります。
たとえば上記の北緯35度付近で夏至における太陽高度を考えてみると、夏至の日は太陽高度が78度であれば水平の面(フラット屋根など)には90−78=12度(入射角といいます)となりますが、鉛直面(外壁など)には入射角78度となりますので、外壁より屋根の方が受熱量が多いと分かります。
同じように冬至における太陽高度は、水平の面で90−30=60度となり鉛直面で30度となりますので屋根より外壁の方が受熱量が多いと分かります。
これらは入射角が小さい方が受熱量が多いということになりますので、大小関係でいえば
夏至水平面(12度)>冬至鉛直面(30度)>冬至水平面(60度)>夏至鉛直面(78度)
という関係になります。
ちなみに、入射角が同じ場合は受熱している時間で大小関係が決まります。

このようなことを考えながら、上手に太陽の光や熱を取入れたり入らないようにしたりする技術がパッシブな手法であったり断熱の手法であったりします。

図を作成していないので分かりづらいかもしれないですが、とりあえず記事公開しておきます。スケッチを書いたら追記で掲載するようにしましょう(いつできるかしら^^;

初稿2018.12.22

夏至と住宅

夏至と住宅

定気法による夏至(世界時)によると6/20(22:34)は夏至でした。日本の日付的には6/21になるそうですが、この日は一年で一番昼間が長い日ですね。713px-Solar_altitude.svg
東京近辺(北緯35度)あたりですと、正午(南中時)の太陽の高さは地面から約78度になります。また、日の出の位置が実は真東よりも北側であり、日没も真西よりも北側になります。
ちなみに冬至は定気法によれば今年は12月21日10:44になります。このときは太陽の高さは約30度です。ずいぶんと差がありますね。春秋分は地球の地軸の傾き(23.4度)により冬至から23.4度高くなります。
そして、この日は実は屋根の太陽熱の取得量がとても多い日でもあります。2寸勾配からフラット屋根などですと、ほぼ垂直に日射熱が当たってくるので相当な受熱量になるという訳です。
このように、夏季においてはとりわけ外壁などの垂直な面よりも水平面である屋根面のほうが受熱量が多いことより、断熱材は壁よりも屋根断熱の方が多く入れている訳です。
省エネ法などに出てくる断熱材の部位ごとの量は、このような受熱量などの観測測定したデータを元に算出されています。

画像引用:wikipedia.en

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