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イントロ - 木曽の山から | ソーラーの仕組みの考え方 | NCRビル - 自己調節する建築の外皮
星野の山荘 - 室内の微気象 | 日野自工体育館 - 始めてのシミュレーション | ソーラー研究会 | 太陽電池

イントロ - 木曽の山から

夏の日差しはチリチリと肌を刺す。
木曽の人は26℃を越えると、必ず挨拶代わりに「今日は暑いね」という。
ちょっと木陰にはいると汗は引いてしまう。
「これは暑いとはいわない。気持ちがよいというんだ」と私は内心思うが、口では「ああ、暑いね」と合わせる。
大粒の夕立がバタバタという音ではじまる。その後には、爽やかな夕方が来る。
木曽の夏は短い。
夏

秋 お盆が終わると、「今日から秋だ!」と感じる空気の日が来る。
朝夕は肌寒く、掛けぶとんをもう一枚出してくる。
秋草が花を急ぎ、天の川がくっきりと見えてくる。
山の動物も冬支度だ。
明日収穫しようという畑がよくやられる。
彼らは一番美味しい実りを知っている。
「いい季節だ」、だが秋はかけ足で過ぎる。

家具作りで冬の外仕事はつらい。
今はフォークリフトがあるから材木の力仕事はなくなった。
しかし、風があると寒さで思考能力がなくなってしまう。
暖かい部屋に戻ると、血管の中を血が動き出したのがわかる。
音のない夜、藤の実がはじけ飛ぶ乾いた音におどろかされる。
朝焼けに染まる御嶽山は神々しい。
冬

春 春は4月の終わり頃からはじまる。
唐松の芽吹き、川柳の黄色、景色全体が霞のようににじんでいる。
花は一斉に咲く。
5月からは山菜の季節。入梅前に丸太の製材を終えていなければならない。
暖かくなると虫が動き出すからだ。

これは木曽にだけある特別な自然ではない。
形こそ違え、日本の何処にでもある。
都会で暮らしていると、こんな自然の刺激を永いあいだ忘れてしまっていた。
自然の変化は、私も「生きもの」のひとつなんだということを思い出させてくれる。


ソーラーの仕組みの考え方 Top

「人間には適度な刺激が必要である。それによって、人は生きものとしての活性を得、健全で健康な心と体を保つことができる。」というのがソーラーの仕組みの基本的な考え方である。それには、自然の変化に触れ、それと上手につきあうことである。人間は自然の変化のリズムと同調する本性をまだ失ってはいない。恒温・恒湿・無刺激な環境は、ICUの患者や未熟児には必要だが、健康な人には耐えられない。
都市に住んで、自然からの刺激を享受するようなことは可能だろうか。勿論、都市環境そのものを悪化させない、よりよい方向に変えてゆく努力に参加することが必要である。それは、自分や家族の生活をより多く自然の力に依存し、共生していくことと何ら矛盾していない。都市の中でもやれることは多いし、都市も自然の一形態である。
ソーラーの仕組みは、原始的な生活に我慢しようと考えているわけではない。反対に、新しい技術・・・「適正な」技術を利用・開発して、豊かで健康で、自然と共に生きる生活を求めようとしている。
今日、明日にもできることは、やりながら改善していきたい。同時に、本当の豊かさや健康とは何か、利便とは何かについても、多くの人と共に考えていきたい。仕組みは固定した技術ではないし、省エネルギー技術だけでもない。
地域の自然は地域の気象に大きく支配されている。地域の文化も自然や気象と関わって育ってきた。それなのに、ここ数十年の技術と建築は日本中にモノカルチャーをスプロールしてきた。「適正な」技術は、根に共通性を持ちながら、再び地域性と多様性を広げる力になるだろうという期待もある。


NCRビル - 自己調節する建築の外皮 Top

NCRビルソーラー仕組みの考え方は、40年くらいかかって今のところへきた。私はそれだけを考えていたわけでもないし、行き先がわかっていたわけでもない。
OMという名前を付けられる以前に関わった建物を、ふざけてNLと呼んでいる。吉村順三設計事務所で担当した赤坂・溜池のNCRビル(1962)は、NLの最初のものである。設計を始めたときからは40年近くになる。
その頃は、一つの会社だけで使う専用ビルという例はまだまれだった。NCRは、キャッシュレジスター、バンクマシン、ホテルマシンなど、専用化された機械式計算機からコンピューター化に移行しようとして、社名も変更した。吉村事務所は、新しいNCRのイメージを具現したデザインをしなければならないと考えた。敷地も、周囲を道路の囲まれた独立したものだった。独立した、しかも3角形の敷地は、太陽の移動に従って刻々に建物の負荷が移動して、内部環境を変動させる。今なら機械力で押さえ込むことも可能だが、当時は高価だった。生きもののように、建築の外皮に外界の変動の影響を縮小する能力を持たせられないだろうか。建物は換気のために新しい空気を取り入れ、その分と同量を排気している。捨てる空気の温度は、調節された室内と同じである。屋根までつながる2重のサッシュをつけて、その中に排気を通して、捨てた空気で建物を包んでしまえば、冬の負荷を半減させることができるだろう。外側のガラスに熱線吸収ガラスを使えば、浮力によって日射を受けている面に排気が集中してきて、夏の日射による影響もほぼ半減できるだろう。NCRビルこの自立的な調節能力によって、内部環境の方位による変動は縮小されるはずである。
完成後の測定は、このビルは他に較べて重油の総使用量が35%少ないことを示していた。この時代は、「エネルギーの使用量がその国の文化のバロメーターであり、浪費が雇用を促進し景気を維持する」という、今では信じられないような考え方が通用していた。私は、「エネルギーの多消費は人間にとって快適な環境を作らない」と考えていた。換気を自然エネルギーの利用手段として捉えたこともOMソーラーと共通だった。


星野の山荘 - 室内の微気象 Top

星野の山荘弟の山荘、星野の山荘(中軽井沢、1973年)の敷地は美しい雑木林の傾斜地だった。小鳥を間近に見たい、木を切りたくない。コンパクトな3階にまとめた。吉村事務所では、早くから温水床暖房や温風床暖房を手がけていた。凍結の心配のない温風床暖房は寒冷地の山荘に適しているのだが、立ち上がりが遅いことが難点だった。石油ストーブを使えばとりあえずの立ち上がりは速い。煙突の廻りに熱回収するダクトをつけて、その温風を床暖房に使えばいい。いろいろな危険は回避する方法がある。
星野の山荘しかし、たった1つのストーブを熱源として3階に回すためには、自然に発生する小さな温度差を動力源として、分散した対流が熱を各部に運ぶように、建築空間を作らなければならない。強い大きな上昇流は不快な下降流を生むから、空間の形や扉や窓でで分流させたり、下降流が起こる窓面の下には床暖房の吹出し口をつけて対抗させる。つまり、室内空間の微気象を意図的に調整する方法である。
このやり方は、都市の小住宅でもいくつか使われた。
室内空間の微気象的捉え方は、ソーラーの仕組みの集熱を分布させる基本的な考え方となった。
煙道熱交換ダクトをつけた石油ストーブを補助暖房に使うのは、どちらも空気式なのでなじみがよい。
太陽熱利用の住宅を少しづつ試み始めた。


日野自工体育館 - 始めてのシミュレーション Top

日野自工体育館群馬県新田の日野自工健康保険組合体育館(1983年、奥村・野沢共同設計)は工場従業員のためのものである。ウイークデーには従業員は夜しか使えない。群馬県は内陸的な気候で、冬は赤城下ろしが強く冷え込みがきつく、夏はまた暑い。しかし、冬の日射量は多いところである。冷暖房のない体育館の、冬の寒さ、夏の蒸し暑さはなんとかしたい。しかし、大空間の熱性能を上げるには大きな費用がかかる。体育館には大きな屋根がかかる。それが大きな熱損失と受熱をもたらす。それを太陽熱の空気集熱面にすることは簡単である。体育館の床構造は、厚い木質床とその下にコンクリート土間があって、そのままで昼間取得した熱の蓄熱体になる。床が少しでも暖かくなれば冬に寒さは助かるだろう。南側に窓と観覧席があれば、窓から直接の太陽熱とその蓄熱に使えるだろう。夏は集熱した空気を捨ててしまえば、その分室内に入る熱は減る。床面に近いところの通風を良くすれば、体感はだいぶ改善されるだろう。部分での熱収支は簡単な式で表される。建物を細かな部分に分けて、順に計算を繰り返せばある時の全体の状態がわかるだろう。その結果を次ぎの時間の始めの値とし、また繰り返せばその時間の終わりの状態が出る。大きな紙を用意して、左上から右下に電卓を繰り返して欄を埋めてゆく。
1日やるとある時間の状態が出る。「太陽熱は結構いけそうだ」、しかしこれで何日間かをやるのは大変だ。
日野自工体育館研究室の学生たちがポケットコンピューターなるものをプレゼントしてくれた。始めてプログラムというものを書き、動かしてみる。1日かかっていたことが煙草ひと吸いのあいだに終わる。ポケコンはポケコンにすぎないことも間もなくわかる。現場が終わりに近い頃、シミュレーションプログラムは完成した。
建物が完成し、実測をしてみると、シミュレーションが実に正確に結果を予測していることに驚いた。
もっと早くシミュレーションができていたら、設計を事前にもっと改善できていたはずだ。容易に机上実験ができる。始めてのコンピュータとの出会いだった。


ソーラー研究会 Top

日野自工の体育館の後、私は住宅での太陽熱利用を積極的に始めた。ファン、コイル、ダンパーなど既成のものや手作りを組み合わせて作った。シミュレーションプログラムも住宅用に作り替えた。工事をする方も手さぐりで大変だった。しかし、住み手には喜ばれた。
友人の建築家や研究者などが集まって、太陽熱や自然エネルギーの利用など、自分の仕事や考え方を話し合う集まりができた。メンバーもはっきり決まっているわけでなく、好きな人が私の事務所に集まってワイワイと楽しくやるものだった。見学に行ったり、他人の話を聞くこともあった。名前も自然に「ソーラー研」となった。ソーラー研は、1981年4月から1989年7月ま8年余、32回、参加者は約50名にのぼった。いろいろなアイディアが出て、それぞれが自分の仕事の中で確かめ、またそれを持ち寄って議論する。たくさんの技術が生まれ、それらが統合されていった。
ソーラー研を動かしたのはたくさんの人の「おもしろ精神」である。こうしてソーラーの仕組みの原型が作られていった。


太陽電池 Top

屋根面に設置したところ
屋根面に設置したところ
太陽光発電は、クリーンな石油代替エンルギーとして位置し、地球環境への対応等の視点から極めて有効なエネルギー源です。しかし太陽電池そのものの技術はほぼ出来上がっているにもかかわらず、今まではコストのこと意匠上のこと、また蓄電池と組み合わせの場合、蓄電池の材料が別の公害の元であるといったことなど、周辺のソフト技術や、制度が整備されていなかったために普及が妨げられていました。われわれが「外気導入式ソーラーシステム」との組み合わせで敷設している太陽電池には以下の特徴があります。
  • 年間に住宅で使用する電気量のほぼ全量を発電することができる。イニシャルコストが少ない。
  • 太陽電池、系統連系保護装置を含めて補助金を利用することができ、比較的少ない工事費の加算で設置することができる。
  • 外観は普通の瓦棒葺、もしくは横葺とほとんど見分けがつかず、太陽電池が目立たない。
  • 空気式ソーラーシステムの屋根集熱面そのものを使って熱と電気を同時に採ることができる。集熱屋根の施工と太陽電池の施工を同時に行うことができる。
  • 系統を連系することによって逆潮流売買電が可能になるため、発電が余っても足りなくても心配がいらない。
  • 太陽電池については基本的なメインテナンスの必要がなく、寿命については屋根材と同じと見て良い。
裏面
裏面
施工
施工
裏面
 

太陽電池には単結晶型、多結晶型、アモルファス(非結晶)型の3種類があります。発電性能は単結晶型が最も高く、アモルファス型はやや劣ります。それにもかかわらず我々がアモルファス型を使うのには理由があります。第一は屋根面でのソーラーシステムと共存するために屋根一体化の可能なものでなければならないことです。アモルファス型は薄い膜状にすることができ、金属板に貼り付けることができます。保護フィルムを貼ればその上を歩くことも、多少の曲面にすることもできます。単結晶型や多結晶型は、通常パネル化されているように、加工が困難で、上に乗ると割れてしまいそのまま屋根にすることはできません。また、単結晶型や多結晶型は、太陽電池面の温度が高くなると発電能力が低下します。そのためパネル化して架台の上に据えて敷設します。アモルファス型は光によって多少劣化しますが、この劣化については、高温環境下でのアニール効果によって、回復することが知られています。このことは、屋根面で集熱を行うソーラーシステムの集熱面と兼用するにはうってつけの性質です。最近ではガラス付き集熱パネルの中に太陽電池を内蔵して、積雪地帯や、商電を使わない集熱パネルの実験も行っています。
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