OMソーラーの評価OMソーラーの評価OMソーラーについて太陽からのエネルギーをどれだけ取り込んだか、またそのために必要としたエネルギーはどれほどであったかを評価しました。論文として、「もったいない学会(1)」において発表(2)しましたので、それをベースに加筆し掲載します。はじめに家庭部門におけるエネルギー消費は、給湯30%と暖房22%で全体の半分を占め(3)、この分野の省エネルギー化が求められます。住宅の省エネルギー化にはさまざまなものがありますが、太陽の熱エネルギーを直接取り込み、暖房と給湯に用いるパッシブソーラシステムが有望です。OMソーラー(4)として商品化されており、報告者は家を新築する際2002年に導入しました。日野気象台で気温、室温、太陽の強さなどを計測するとともに、エネルギー消費について統計データを取ることができましたので、それを元にOMソーラのエネルギー収支の評価(EPR評価)を行いました。1.OMソーラーのしくみOMソーラーは太陽の熱エネルギーを屋根で集めて、変換せず熱として直接取り込むパッシブソーラシステムで、1980年代に奥村昭雄(5)が提唱したものです。冬季の場合から説明します。図1.に示すように、屋根は2重構造になっており、軒先から外気をとりいれ、降り注ぐ太陽の熱で2重屋根の間を通過する間に温められます。それをモータ駆動のファンにより床下に送り、基礎コンクリートに熱を蓄えます。蓄えた熱は、夕方以降、ゆっくりと放熱して建物全体を床から温めます。稼働している間は、常に新鮮な外気を室内に取り込み、暖房しながら換気するのが特色で、いわゆる健康住宅といわれます。夏は、窓を大きく開け自然換気が基本です。風向を事前調査し、風を取り込むよう住宅設計をします。夏の間、図2.のように屋根の熱は室内に取り込むことなく、お湯採りに利用し、余った熱を屋外へ排出します。夏の晴れた日の夜間は、放射冷却によって屋根が冷えるので、温度の下がった空気を室内に取り込むことができます。各所に温度センサがあり、その値によって、夏・冬、昼・夜などに対応した空気の流れを制御します。そのための主要構成品はハンドリングボックスと呼ばれ、図3.に示すような構造です。夏のお湯採りは図4.のように、行われます。太陽熱だけで足りないときは補助暖房装置を、夏期においては必要により冷房装置を動かします。報告者は、2002年12月にOMソーラー住宅を建設、入居しましました(表1)。取り込んだ太陽熱を有効に生かすため、高気密、高断熱など、住宅の基本的な性能が重要です。十分な量の断熱材を用いるのみならず、窓からにげる熱を減らすため、アルゴンガス入り複層ガラス、木製サッシを採用しました。これらはOMソーラー独特のものではなく、近年の高性能住宅仕様と同等です。OMソーラーの住宅は、高性能住宅に上記2重屋根、ハンドリングボックスとエネルギー蓄積装置としての貯湯タンクなどを付加したものです。屋根の2重構造(鉄板)、ダクト(ボール紙)などは、通常の部材が用いられています。制御用のセンサのほかに、気象センサを設置し、計測データをパソコンに取り込むようにしましました。計測し、その結果をホームページに5分ごとにアップし、デジタル日野気象台として公表(6)しています。鈴木工務店(東京都町田市)3.測定結果たとえば、図5.は7月の1ヶ月の風向、風速の統計データで、夏は南西の風が多く吹き、夜間にはおさまることがわかります。夏の南西の風が、2階の北側の窓にスムースに流れるようにい、吹き抜け構造としています。図6.は1年間の外気温と室温を示したもので、外気は最低マイナス6°C、最高37°Cにもなります。OMソーラーの導入により、室内は冬において最低気温は15°Cにおさえられ、また夏もほとんど冷房なしに、過ごすことができました。自然界からエネルギーという恵を得ようとする際に、それを得るためにエネルギーが必要です。Ratio)といいます(7)。EPRが大きいほど質の高いエネルギー源といいます。石油を油田から獲得する場合、多くの油田で開発当初は100バレルの石油を得るのに、1バレルのエネルギーしか必要なかったものが(EPR=100)、その油田が古くなると、海水注入などたくさんのエネルギーを必要とし、EPR=3程度となってしまうといわれています。EPR次にOMソーラーについてエネルギー収支(EPR)を計算してみます。(A)の取り込んだ太陽エネルギーについては直接測定ができないので、OMソーラーを使用していない住宅の消費エネルギー(C)と当住宅の消費エネルギー(D)の差をもって、太陽から得られたエネルギーとします。Dで求めることとします。スと電気の検針データを、Jに換算して消費エネルギーとします。図8.に示すように電気消費量は通年でほとんど変化が無く、冬は、補助暖房により、ガス消費が増大しています。夏の給湯はほとんど太陽熱により供給されるので、ガス消費が激減しています。つぎに、(C)のOMソーラーのない住宅の消費エネルギーについて求めます。本来ならば当住宅において1年間OMソーラーを切って運用し、その消費エネルギーを測定すべきですが、生活上それは不可能なので、同程度の仕様の高性能住宅と比較することとします。NEDOが当住宅と同程度の規格(補助金を出す要件)を持った住宅のデータを公表していますので(8)、その中から当住宅と同様の気象条件のもの(690世帯分の平均)の消費エネルギーを用いることとします。−69GJとなります。(図9.)一方、(B)は、OMソーラーを運転するために必要となるエネルギーで、空気を取り入れるためのモータの電気消費量です。Wのモータが1日10時間運転に相当します。このほか、OMソーラーを建設・廃棄するためのエネルギーも考慮します。単位換算係数により、建設の設備エネルギーを計算します。4.2であり、これにより88MJ/年を得ます。消費したエネルギーの約7倍のエネルギーを獲得することができます。ton5.まとめ太陽熱利用形のOMソーラー住宅は、ローテクながら良い性能で、EPR約7が得られました。それ以上に自然のめぐみを感じる家で、なによりも快適です。家中、温度差がなく、”温度のバリアフリー”実現されています。早春の季節で、花粉症に悩まされていましたが、この家はこの時期、暖気を屋根から取り入れていますが、空気の速度は遅く、花粉は入ってこないため、花粉症から解放されました。入居から8年たちましたがその間無故障で運転しています。ックタイムを計算すると12年となります。コストの点からも妥当な解といえます。改善したい点をしいて挙げるとすれば、現在、取り入れのためのモータは、交流の商用電源を用いていますが、直流モータとして、太陽電池で運転すればさらにEPRは向上されるでしょう(すでに商品化されている)。もったいない学会:NPO法人「もったいない学会」とは、正式には「石油ピークを啓蒙し脱浪費社会をめざすもったいない学会」という。エネルギーと文明の関係を正しく理解し、石油ピーク後の社会を皆で考え拡げていくのが目的、2006年8月に発足、翌年東京都の法人となった。天野治:「エネルギー原単位表」もったいない学会ホームページtop。