■日射取得を考える　その１

さあ、いよいよ「なんちゃってパッシブ」についてお話ししたいと思います。
今回自分で文章をまとめていて、うんざりするほど計算が出てきました。
さあ、いつもの誰得シリーズですが始めていきますね。

「パッシブデザイン」
素敵な響きですよね。

・冬の太陽光を南の窓から取り入れて、冬の暖房費を節約しよう。
・夏の太陽光は、庇でカットするので暑くはなりません。

思いっきり簡単に言うと、こういうことになります。

じゃあ、冬の日光って、どれくらい暖かくなるの？
これを知りたくて計算してました。
ゆえに「自分でやってみた、なんちゃってパッシブ」ということになります。

なお、計算については我流のため「全く的外れである場合があります」
あらかじめその点ご了承ください。

■「パッシブデザイン」というキーワードで検索

まずは、技術者さんの声を聴いてみます。
「パッシブデザイン」というキーワードで検索すると、出てくるのは

・南の窓を重視しろ。

・場合によっては「日射取得ガラス」

・トリプルガラスより、ペアのほうが日射取得に有利

・東と西は窓を小さくする

・庇をたっぷり、夏の日差しを遮る

・落ちているエネルギーを拾って、冬の暖房費を賢く節約しましょう

こんな感じの意見ですね。
じゃあ、落ちているからと言って、たくさん拾えるだけ拾うのが賢いのか。
さて、どうなんでしょうね。

■太陽光のエネルギー量を考える

「日射取得を考えましょう」そう言っているプロの建築家は多いのですが、では「どのくらいのエネルギーが太陽から得られるか」について書いているサイトやブログは、簡単に見つかりません。
前回のUA値で学んだように、出ていくエネルギー量は概算できました。
じゃあ、入ってくる太陽エネルギーの量くらいはＷ/㎡で出しておいてくれよ。
プロでしょうが。
そう思いながら検索を続けます。

「パッシブデザイン　Ｗ/㎡　太陽」
このキーワードで検索したところ、次のサイトが見つかりました。

以下引用です。

太陽の表面温度は6000℃といわれ、その熱が放射によって地球に到達します。生活の中で「熱」は暖房やお湯を沸かす給湯に必要です。

外気温の下る冬場の陽だまりが暖かく感じるのは太陽光が「熱」に変換されたせいです。

いったいどれくらいのエネルギーかと言うとあるデータで「東京の冬場の南面1㎡あたりの平均熱エネルギーは336W」とあります。これがどの位の「暖かさ」かというと、一般的な電気ストーブは1本の電熱線で500W能力(2本で1,000W)です。

一般的な掃き出し窓(ガラス)の面積が≒3㎡、336W×3㎡=1,008W。

そう、冬の南の陽だまりには1,000W程度の電気ストーブが置いてあるのと変わらない訳ですから暖かいのは当然ですね！

※太線はオットによるものです。

336Ｗ/㎡、という数字が出てきました。あるデータ、とソースが不明、単位時間が不明ですが、おそらく一時間当たりと考えてよさそうですね。手がかりその１です。

次に見たのがこのサイト。

以下引用です。

建築においても、太陽エネルギーは功罪両面において大きな役割をもっており、建物の窓から入射する太陽エネルギー（以下、日射）は、冬の室温の上昇に役立ち、殺菌、乾燥などの衛生面でも重要な役割を果たしています。

逆に過度な日射は、夏に冷房に必要なエネルギーを増加させたり、家具などに劣化、退色などの有害な働きをします。

そんな太陽エネルギーは、地球から約1億5,000万ｋｍ離れた彼方から放射エネルギーとして運ばれて来ますが、太陽から地球の大気圏外に到達する法線面太陽エネルギー量は、年平均で1.94cal／ｃｍ²・minで、これを太陽定数Ｊ₀と呼びます。

［太陽定数Ｊ₀＝1.94 cal／ｃｍ²・min＝1,353Ｗ／㎡＝1,164Kcal／ｍ²･ｈ］

ここから地球全体の年平均の熱バランスを考えると、大気圏外の太陽放射による受熱量は太陽定数（1,353W／㎡）に等しいですが、地表１㎡の受熱量は地球が球形であるため、年平均値はその１／４である338W／㎡になります。

また、このうちの１／３は雲などによって反射されますので、地球の実質的な平均受熱量はその２／３にあたる「226W／㎡」になります。

※太線はオットによるものです。

新しいキーワード、「太陽定数」　というものが出てきました。後ほど調べてみます。
先ほどの336Ｗ/㎡と似た数字、338Ｗ/㎡が出てきました。おそらく、先ほどのネタ元はこの計算式でしょうか。
雲の反射で226Ｗ/㎡　説得力がありますね。

■太陽定数を調べてみる

まずはおなじみウィキペディア。

以下引用です。

太陽から地球に入射するエネルギーの約20%は大気及びそこに含まれる水蒸気などで宇宙空間に反射され、地表面に到達するのは残りの約80%である。

さらに実際に地表面が単位面積当りに受け取るエネルギーは緯度と季節及び時刻によって変化する太陽光の入射角に依存し、例えば春分と秋分の赤道や夏至の回帰線上の太陽時正午には太陽定数から前述の大気の損失を除いた分がそのまま地表面への単位面積当たりの入射仕事率となるが、

東京（北緯35.7度）では冬至の正午では快晴でも約528W/m2（1366W/m2×80%×cos(37.7+23.4)、23.4度は地軸の傾き）にとどまる。

どうも、太陽定数は地球外での光の強さで、1350-1370Ｗ/㎡、そこから天気や雲、緯度によって減衰して届く、ということらしいですね。
どこにも時間単位が書いていないのですが、これは一時間ということでおそらく間違いないのかな？と思います（確信持てないまま）
出てきた数字が226Ｗ、336Ｗ、528Ｗとなりました。
が、いまのままでは我が家の数字はわからないままです。

次回は、もう一歩進んだ計算となります。