集合住宅の間取りと通風性能の関係について

小原
1.はじめに可南子

ながら，大正14年から鉄筋コンクリート造によるア

1-1.研究背景と目的パートメントを東京、神奈川各地に建設した3）。図1

集合住宅の間取りは、この100年で大きな変遷が遂

右は代官山アパートメントの世帯住戸であり、玄関かげられており、住環境の整備、向上が長年にわたってら各居室へ直接向かうことができる間取りとなってい図られた痕跡が数多く残っている。環境的側面から切る。また、東京大学の吉武研究室によって公営住宅のり取ってみた場合、比較的小規模な開口部の開閉によ標準設計51C型という食寝分離論を用いた２DKの原る自然換気だけであったところから、換気扇の普及に型となった間取りや、前川國男によって設計された晴よる換気性能の向上や、開口部を大きく開けた新たな海高層アパート、中層集合住宅である蓮根団地、長屋間取りへの移行により居室内の空気は絶えず入れ替え建ての低層集合住宅である多摩平団地などが昭和30られ、快適な環境が保ち続けられるようになった。し年代に建設された。図1左は蓮根団地の1室であり、かし、高度経済成長期移行に主流となったLDK 論にキッチン兼ダイニングルームが加わっている。その後、縛られたプランにより、現在に至るまで間取りの構成

高度経済成長期真っ只中の1970年代からはLDKプラ自体の大きな変化はなく、自然換気における空間環境ンが主流となり、現在に至るまでそれを基軸とした間の向上は鈍化し機械換気の技術のみが先行している印取りとなっている。

2）

1-3.換気性能の向上とその研究について象を受けた。そこで本論では、これまでの集合住宅の間取りの変遷を鑑みつつ、現代の集合住宅の間取りと、産業革命以降、機械換気による住環境の整備がなさ主に開口部を開ける時間が長い夏季の自然通風性能のれた。例えば、換気扇やエアーコンディショナーによ関係性を明らかにする。また、夏季の通風性能を評価る温度管理や湿度管理が可能となり、近年では人感セし、影響を与える要因を発見することを目的とする。

ンサーで風量、風速を調節することも可能となり、設1-2.集合住宅の間取りの変遷とその歴史について

備の発達により最適な環境を半永久的に維持すること幾つかの世帯の住戸が集まって一つの建築を作り上が可能となっている。また、浴室やトイレに設けられげる形式は様々な変化を遂げた。まず、江戸時代におている24時間換気システム4）が搭載された集合住宅がいては長屋があげられる。割長屋、棟割長屋があり、主流となり、常に空気が循環する空間が実現した。そ特に後者については開口面が一か所のみになる場合がれらの発展に伴って換気効率の研究も進められた。5）

1-4.自然換気の種類とその効果多く、通風性能が著しく低かった。その後、1923年の関東大震災の翌年に震災への義援金をもとに発足し風力換気の内、1方向のみに配置された窓を開放すた同潤会によって、被災者のための木造仮住宅の供給るシングルベンチレーションと2方向に窓を設け開放から始まり，木造の普通住宅，分譲住宅などを手がけして換気するクロスベンチレーションがある。
FlowDesignerによる風解析を用いて両者の比較を行った。幅6.5m、奥行11.5m、天井高2.5mの居室を仮定した間取り構成とした。解析領域は居室の幅、奥行、高さの長さの2倍とした。東京にあると仮定し、乱流モデルk-ε、メッシュ数100,000、南風、風速１m/sとした。シングルベンチレーションのほうはベランダの出入り口の窓のみを開放し、クロスベンチレーションのほうは玄関横居室にも開閉式の窓を配置し居室のドアを開放した。以上の条件で解析したところ、
図２のようになった。

図1 代官山アパートメント(右)と蓮根団地(左)2）

シングルベンチレーションは全体的に微風状態と49-1

なる項目について考えていることが分かった。以上を踏まえて、本研究ではまず自然通風によって快適な環境が維持されている空間を風速によって定義した。 13）
また、解析時に全てのサンプルに共通する条件の設定を行い、評価の正確性を図った。14）2-4.解析の流れ

解析の流れとしては以下の通りとなる。

図2 シングルベンチレーショント(右)と（ⅰ）モデリング15）：新建築に掲載されている各事例

クロスベンチレーション(左)6）の平面図、断面図等を参照しながらモデルを作成する。

なっており、空気の循環ができていない。
（図２右）以下これをdata-Aとする。同時に、住所や敷地図など

一方クロスベンチレーションでは風を多く取り込むこをもとに建物の周り一周分の周辺建築物を簡易的に作とができている。（図２左）クロスベンチレーション成した。以下これをdata-Bとする。の場合は玄関からベランダまで廊下を介してつながり、（ⅱ）敷地解析：data-Bを用いてFlowDesignerにて風風の入り口と出口が反対方向にあることで動線が確保

解析を定常状態にて行い、事例の敷地周囲に流れる風され、居室全体に空気が循環している。

向、風速を決定 する。風向、風速については新建築

2.解析・実験に掲載された所在地を参考に、気象庁の風における過2-1.FlowDesignerを用いたシミュレーション

去データを用いるものとし、本研究では6月分のデー

本 論 で はFlowDesignerと い う 環 境 系 シ ミ ュ レ ータを用いた。

ションソフトウェアを用いて解析をおこなった。この（ⅲ）建物解析：data-Aを用いて建物内における通風ソフトウェアは気流や温熱・汚染度の３次元分布をシ性能を調査し、解析を行った。この時（ⅱ）で決定しミュレーションするソフトウェアである。 環境的なた風向、風速条件を用いた。

要素を入力し日射解析、風解析、輻射解析、快適性指（ⅳ）ヒストグラム14）：（ⅲ）で得られた結果をもとに

標解析8）をとおしてBIM9）ソフトで作成した建物や周辺ヒストグラムを作成した。解析領域は居室1つ分とし、の環境シミュレーションをおこなうことができる。

FlowDesigner内の結果表示よりグラフを作成した。

7）

2-2.研究サンプルについて（ⅴ）ヒストグラムからCSVデータ作成：CSVデータをエクスポートする。その後、エクセル内で風速0.4

本論では、新建築 の集合住宅の特集をしている2
10）

月、8月分について、2017年度から2021年度分の5～ 1.0m/sの割合を計算するために行った。

年間において掲載されたものから研究対象(以下サン（ⅵ）開口面の面積率の計算：data-Aを用いて各事例プルと表記する)を50個選択した。なお、サンプルにそれぞれの壁面積に対する窓面積を計算した。

ついてだが、寸法が記載されている専門雑誌に掲載さ（ⅶ）グラフ化：50個全ての事例において（ⅰ）~（ⅵ）

れているものを使用した。この際、日本国内に建設さまでを終了したのち、エクセルにてデータを集計した。

れたものを対象とし、サンプルを選択した。また、サ以下data-Cとし、その後data-Cからエクセルを用いてンプルの作成に当たり、壁の構成が複雑であるなどモグラフを作成した。

デリングが難しいもの、また煩雑であるものは除外し（ⅷ）フォーマット化：最後に、全ての事例をフォーマッた。また、作品内容にも目を通し、用途が集合住宅でトにまとめた。
3.解析結果ないことが明らかであるものも同様に除外した。

3-1.結果と分析

2-3.解析手法

横軸を開口面積率(%)、縦軸を快適領域(%)として各解析時にどのような手法をとるかについては検討がサンプルをプロットした。（図3）必要である。以前の研究では建築物の通風性能を評価する際には定量的に評価する指標として地域指標、立開口面積率が高くなるにつれ快適領域が大きくなる地指標、建物性能指標を掲げ、総合的に通風性能評価傾向にあった。また、開口面積率はおおむね0.00％を行た研究11）や、集合住宅における室内ドアの開閉とから30.0%の間におさまり、快適領域は多くのサンプ開口面積(ガラリ)に着目し，外部開口と組み合わせた

ルで0.00％以上10.0％以下になった。

通風性能の実測を行った研究 があった。いずれの場

また、結果に至る要因としてすべてのサンプルに共合においても、まず通風性能を評価をする上で重要と通していたのは、窓の数と吹き込む風の条件であった。

12）

49-2

のようになった。西側の部屋は快適領域が広がってい50.0Group145.0

るが、これは開口部の位置が関係していると考えられ40.0た。すなわち、北面と南面に開口部が設けられており、快適域（％）

35.0

風の導線が確保されている、いわばクロスベンチレー

30.025.0

ションが可能となった間取りとなっていることが起因20.0していたと考えられた。また、環境的要因としては、

15.0
10.0

Group25.0

開口部の方角と風の吹き込む方角が一致していたことがある。サンプルNo.15も北北西から吹く風があった

0.00.05.0

10.0Group3

図315.020.025.0

30.0

35.0

40.0

45.0

50.0

開口面積率（％）

ため、快適領域の領域の割合が高かったと分析した。

開口面積率と通風性能の関係

Group2：開口面積率が高いにもかかわらず快適領域

また、中住戸による1面開口という集合住宅ならではが少ないサンプルでは結果に至る原因として設けられの特徴がシングルベンチレーションとなる要因であった窓の数が多かったものの、快適領域の割合の増加にた。しかし中住戸でも快適領域の割合が多いものもは至らなかったことが挙げられた。サンプルNo.6であった。例えばサンプルNo.7では快適領域9.23%、開は、結果が図6のようになった。全体的に快適領域は口面積率20.2%であった。（図4）間取りに注目すると、見受けられず、微風が吹いている状態となった。要因北面と南面に窓が配置されていた。そこを風が通過しとしては二つあると考察した。まず、窓は数多く配置ていることがうかがえる。

されており、開口面積率は高いが、その多くが羽目殺3-2傾向に反する事例について

し窓となっており通風の目的で窓が設けられていな

図3より、通風性能における快適領域と開口面積率かった点にある。実際にサンプルNo.6の間取りにおには相関があった。しかし、幾つかのサンプルでは傾ける通風可能な窓は東側の１箇所のみであった。これ

向に反していた。そこで、3つのグループに分けて考により開口部を生かして風を効率良く取り入れること察を行った。

ができないと考えられた。2つ目に、建物の周辺環境

Group1：開口面積率は低いが、快適領域が大きかっにある。サンプルNo.6の敷地は東京都豊島区南長崎

たサンプル風が吹き込む方向の窓の面積が大きかったの建物が密集するエリアで風が吹き込みにくい環境にことにより取り込む風量が多かったため快適領域の割より、微風状態であったと考えられた。

合が高かった。サンプルNo.15では、解析結果が図5Group3：快適領域が全くなかったサンプル：快適領

快適領域の割合

快適領域の割合

開口面積率

開口面積率9.23%

38.9%

20.2%

図4

サンプルNo.715.7%

解析結果表示15）

図5

サンプルNo.15

快適領域の割合

快適領域の割合

開口面積率

開口面積率

2.10%

0.00%

47.8%

図6

サンプルNo.6

解析結果表示16）11.1%

解析結果表示17）

図749-3

サンプルNo.4

解析結果表示18）域の割合が開口面積率に関係なく0.00％となった。こ

置はきわめて間取り構成において重要であると結論付

れには、サンプルの間取りの構成や住戸の位置が関けることができた。また、風の動線となりうる構成と係していた。サンプルNo.4の解析結果は図7のようにしては上記のような部屋がある場合と、廊下を介したなった。表示の出方としては図6と似たような結果と場合との2種類があった。いずれにせよ、住戸を縦断なった。結果に至る要因としてはまず、このサンプルする動線を確保できるような間取り構成とすれば快適に関しては棟割長屋に近い配置となっていることがあ領域の割合が高くなると結論付けた。
4-2.今後の展望げられ、次に開口部の少なさがが考えられたが、図3によると、開口面積が10％以上であっても快適領域

本論では集合住宅の通風性能を間取りと開口面積率が0.00％となっているサンプルが幾つかあった。よっという計画的側面からのアプローチと、サンプル周辺て開口部の少なさが快適領域の減少につながっているに吹き込む風の風向、風速という環境的側面からのアわけではないと分析できた。また、風の導線を考えてプローチによって評価した。そして、これら2つは通みたところ図7に該当するサンプルは総じてシングル風性能に大きく影響する要素であることがわかった。

ベンチレーションとなる間取りとなっていた。

しかし、上記の要素だけでは評価することができない

4. 結び

サンプルもいくつかあった。また、今回は夏季におけ

4-1. 総合考察

る通風性能を解析しただけであり、気温や湿度、日射本論では、集合住宅における通風性能と間取りの構などによる評価は行わなかった。以上から、今後の展成との関係を明らかにすることを目的として、自然換

望としては、風解析による通風性能の評価軸において、気の中でも風を利用した風力換気による通風性能を評

気温、湿度、日射等のパラメーターを加え、建物の間価した。50個のサンプルを解析して得られた結果を取りの構成を多角的な視点から総合的に評価したいと踏まえたところ、おおよその傾向としては、開口面積考えている。

率が高くなるにつれ快適領域の割合も増えるような結注
1．住宅の間取りを表す言葉。
2．UR都市機構、集合住宅歴史館再現住戸図面より作成
3．栢木まどか「戦前期の日本における集合住宅の歴史−同潤会アパートを中心に−」、理大フォーラム2017年5月号pp.24-29 参照
4．窓を開けていない状態でも空気が循環する仕組みのこと。
5．村上周三・加藤信介「新たな換気効率指標と三次元乱流数値シミュレーションによる算出法換気効率の評価モデルに 関する研究」、空気調和・衛生工学会論文集,No.32,1986年10月
6．モデルについては坂本雄三・澤地孝男・桑沢保夫ら「集合住宅の住まい方・設備保有状況に関する基礎調査」、建築研究資料 第155号、pp.63、2014年2月 を基に作成、データはFlowDesigner2020より作成
7．FlowDesiner2020 リファレンスガイドp.11より引用
8．STE*、PMVを解析する
9．3Dモデルにコストや仕上げ、管理情報などの属性データを追加した建築の」データ
ベースを設計、施工、維持管理までのあらゆる工程で活用する新しいワークフロー
10．新建築社が発行する建築デザイン専門月刊誌。
11．赤林伸一・佐々木淑・坂冂淳・富永禎秀「通風性能の定量的評価手法に関する研究」、
日本建築学会環境系論文集 第568号，pp.49-56，2003年6 月
12．山田一貴・西村欣英・酒井孝司「集合住宅の通風性能に関する研究（その1）
室内ドア開口面積が通風量に及ぼす影響の実測」、空気調和・衛生工学会大会学術講演
論文集、2014.9
13．以下の通りa) ～ j)の条件を設けた。
a）解析は全て定常状態(風向、風速が一定の状態)での夏季における風解析とした。
b）風向は16方位で表すものとした。
c）気温を一定とした。
d）解析領域はサンプルの大きさの8倍とした。
e）住戸内のドアは占めた状態とした。
f）高レイノルズ数型/k-εモデルを用いた。
g）敷地解析時におけるメッシュ数は同じとした。
h）敷地周辺はサンプル周り一周分を作成した。
i）窓は全開とした。
j）結果の表示領域は1住戸とした。
結果から作成する際に縦軸としてk)、横軸としてl )を決定した。
k）快適領域の割合：自然換気による快適領域は、風速0.4m/s~1.0m/sの風が流れている領域とし、ヒストグラムを用いて算出した。
l）開口面積率：本論文ではドアを除いた開口部の面積率を算出し、これを開口面積率とした。
13．3Dオブジェクトをソフトウェアを用いて作成するプロセスのこと。
14．ある特定のデータを区間ごとに区切り、各区間における数値のばらつきを縦軸で表したグラフ。
15．新建築、新建築社、pp.104~111、2021年2月よりモデル作成、FlowDesiner2020
よりデータ作成
16．新建築、新建築社、pp.136~141、2020年8月よりモデル作成、FlowDesiner2020
よりデータ作成
17．新建築、新建築社、pp.56~65、2021年2月よりモデル作成、FlowDesiner2020よりデータ作成
18．新建築、新建築社、pp.124~129、2021年8月よりモデル作成、FlowDesiner2020
よりデータ作成果となり、サンプルにおける開口面積率と快適領域には相関があった。しかし、開口面積率が高いにもかかわらず快適領域が少ないサンプル、開口面積率は低いが、快適領域が大きかったサンプル、快適領域が全くなかったサンプルの3種類の反例があった。それぞれの結果に至る要因としては、クロスベンチレーションが可能な窓配置であり、また開口部の方角と風の吹き込む方角が一致していたこと、窓の種類、周辺環境の密集状況、そして棟割長屋に近い間取りであったことや、シングルベンチレーションとなる窓配置だったことがあると分析できた。

以上から、集合住宅の通風性能は開口面積に限らず、窓の種類であったり、集合住宅が建設された立地の条件であったりと、建築を設計するうえで発生する内的要因と外部の環境による外的要因が影響すると考察した。
こ れ ら を 踏 ま え、 間 取 り の 構 成 と の 関 係 性 に
つ い て 考 察 し た い。 サ ン プ ル の 間 取 り の 構 成 はそ の ほ と ん ど がLDKを も と に し た １ LDK、2DK、2K、１K などであったが、サンプルNo.4の棟割長屋形式、No.27の長屋形式といったものからNo.45のような1ルームといったものまで様々であった。それらの中での評価の高かったサンプルは中心となる部屋が大きく取られ、そこに風の動線が確保されていたものであった。つまり、住戸の大きさに関係なく窓の配49-4