バイオミミクリー型環境調整システム Biomimicry environmental conditioning system
システムのコンセプト System concept

システムの方針・目標

生物細胞には、外部からの刺激を選択的に受容し、その一部を変換して有効利用する器官（レセプター）が存在します。それを模倣し、強い日射と高温多湿な外気と言う刺激を有効利用するレセプターを備える環境調整システムを考案しました。
これを「バイオミミクリー（生物模倣）型環境調整システム」と呼びます。

System Policies and Goals

沖縄県は、本州地域とは約 10 度の緯度差があり、強い日射と高温多湿な環境を生み出します。
このような亜熱帯地域においてカーボンニュートラル化を推進するためには、日射遮蔽効果と眺望の確保の両立、そして除湿エネルギーの削減が鍵となると考えました。そこで、建築外皮と設備システムとを統合し、これら２つの鍵を効率的に解くことを目指して「バイオミミクリー型環境調整システム」を開発しました。日本において沖縄は特殊な環境と言えますが、海外では亜熱帯地域は広く分布し、これらの地域でのカーボンニュートラル化に寄与することを目標としました。
Okinawa Prefecture is a hot and humid environment with strong solar radiation.In order to promote carbon neutrality insuch a subtropical region,we considered that the two key factors are to achieve both sun shading and a view,and to reduce
dehumidification energy.Therefore,we developed a "biomimicry-type environmental control system" that integrates the building
envelope and facility system to efficiently solve these two key issues.Okinawa is a unique environment in Japan, but subtropicalregions are widely distributed throughout the world, and our goal was to contribute to carbon neutrality in these regions.

Similar to biological cells, this system is equipped with a RECEPTOR(environmental conditioner) that selectively receives external
environmental stimuli and effectively uses it.
We call this a "biomimicry environmental conditioning system".

システムの概要 Overview of the system

日射を受けて自律的に開閉する可動ルーバーと、自然エネルギー（井水冷熱、太陽熱、冷排熱）を用いて効率よく外気を除湿するデシカントシステムとを、
have developed a system that integrates movable louvers that open and close autonomously in response to solar radiation and a desiccant system that
ダブルスキンを介して統合したレセプターを開発しました。 We
efficiently dehumidifies outdoor air using natural energy (solar heat, cold heat of well water, and cold waste heat) through a double-skin facade.

バイオミミクリー型環境調整システム
Biomimicry environmental conditioning system⇒①＋②＝レセプター
Receptor

ダブルスキンファサード
Double skin façade

強い日射
Strong solar radiation①自律制御可動ルーバー

太陽熱
Solar heat

デシカント外調機 Desiccant outside air conditioner
空気熱源 HP 温水器 Air-source HP water heater

高温多湿の外気
Hot and humid outdoor-air②自然エネルギーデシカントシステム
Natural energy desiccant system

Autonomously controlled louvers

デシカント外調機Desiccant outside air conditioner

井水冷熱システム導入施設例：沖縄セルラーフォレストビル
延床面積：8,002.84㎡ 階数：地上 13 階 地下１階
建築主 : 沖縄セルラー電話株式会社

Cold heat of well water

空気熱源 HP 温水器
Air-source HP water heater

自律制御可動ルーバー Autonomously controlled louvers

自然エネルギーデシカントシステム Natural energy desiccant system
デシカントロータ ( 吸湿材 ) で除湿するため、その再生 ( 乾燥 ) に温熱が必要となります。自律
制御可動ルーバーによって遮られた太陽光はダブルスキン内で太陽熱に変換され、この熱でデシカントロータを再生します。つまり、遮蔽した日射熱を太陽熱として除湿に利用します。

ダブルスキン内に設置した太陽熱集熱板によって太陽光を熱に変換し、その熱でサーモエレメント内のワックスが膨張することで先端のピストンが押し出され、駆動装置を介してその力でルーバーを開閉させます。これは、電力やモーター、自動制御機器を使用することなく無音で動作し、沖縄の強い日射の刺激によって、自律的にその日射を遮ることができるレセプターです。

Dehumidification by the desiccant rotor (moisture absorbing material) requires heat to regenerate (dry) it. Sunlight interceptedby the autonomously controlled louvers is converted into solar heat in the double skin, and this heat is used to regenerate thedesiccant rotor. In other words, the intercepted solar radiation is used as solar heat for dehumidification.

The basic operation occurs when sunlight hits a black heat collecting plate, the thermo-element is heated, and the wax in thethermo-element is thermally expanded to push out the front-end pistons. This force is used to close the louver. When there is
no more sunlight, the thermo-element cools and the louver opens as the wax is compressed.The autonomous control of thelouver by the thermo-element does not require electric power by a motor and opens and closes quietly and naturally.

太陽熱が得られない時は、空気熱源ヒートポ
ンプ温水器で製造した温熱で再生しますが、その時に得られた冷排熱で外気を冷却します。除湿後の外気は井水の冷熱で冷却します。
When there is no insolation, the heat is reheated by thehot water coil made by the air-source heat pump water
heater.At that time, it is possible to cool the intake outside
air by the waste cold heat of the heat pump.The hotoutside air dehumidified by the desiccant rotor is cooled
by well water.

空気熱源 HP 温水器の冷排熱による外気冷却効果システムの評価と実績

Effect of cooling outside air by cold waste
heat from air source HP water heater

Effectiveness of the system

ルーバー・ダブルスキンが無く、従来の除湿を行うシステムと比較して、45％の一次エネルギー削減効果を確認しました。可動ルーバーで遮蔽された、従来なら冷房負荷となる日射熱を除湿のための温熱として利用することによって、二重の効果を生み出すシステムです。 このシステムは、沖縄と同様の亜熱帯気候特性を持つ海外の多くの地域への普及が期待できます。The primary energy reduction effect by this system was estimated to be about 45% reduction compared with a conventional system, without double skin or louvers, and utilizing
評価表（自己評価）
01審美感☆

亜熱帯・暑熱地域の特性（気候･風土）の原点に立った環境・設備デザイン、自然の力を生かしたシステムは周辺環境と調和している。

02調和性
Ａ.感性軸（造形）
03独創性
Form

☆

○ 2
○ステムを象徴している。

1○ 2

ライトシェルフ効果を併せ持つS字型のルーバー断面は独創的なデザインとなっている。
沖縄の環境の中で成長する森（ムイ）をイメージしたファサードデザインはバイオミミクリー型環境調整シ

04象徴性

○1

Ａ.感性軸（造形）Technology☆

日射遮蔽効果とライトシェルフ効果を併せ持つルーバーは完成度の高いデザインである。

○ 2

Ｃ.社会軸（環境）

06機能性

☆

電力やモーター、自動制御機器を使用することなく無音で動作する自律制御可動ルーバーは高い機能性を有している。

○ 2

Environment

07効率性

☆

サーモエレメントによるルーバーの可動は、電力を使用せず効率が高い。

○ 2☆

自律制御可動ルーバーによりブラインド操作が不要とはなり、居住者の利便性を高めている。

○ 2

09安全性

ダブルスキン内に可動するルーバーを納めているため、居住者にとっての安全性が高い。
バイオミミクリー型環境調整システムは、海外を含む暑熱地域のカーボンニュートラル化を推進する先導

10先導性

☆

11環境負荷☆

的な技術となっている。
ルーバー・ダブルスキンが無く、従来の除湿を行う通常のシステムと比較して、45％の一次エネルギー削減効果がある。

☆

ダブルスキン熱、空気熱源ヒートポンプ排冷熱、井水冷熱を活用し、さらに冷熱として使用した後の井水を雑用水として利用することで資源消費を抑制している。

12資源消費Ｃ.社会軸（環境）13地域環境性
Environment

最上階に設置した自然エネルギーデシカントシステムは、排熱を上部で大気に放出しているため、地域環境の向上に貢献している。

14ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙ性

☆

15先進性

☆

16ｲﾆｼｬﾙｺｽﾄ

○ 2
○ 2○☆

通常のシステムと比べて、 ランニングコストを45％削減している。

18維持管理☆

サーモエレメントを用いた自律制御可動ルーバーはメンテナンスフリーとなっている。自然エネルギーデシカ

19耐久性

☆

サーモエレメントを用いた自律制御可動ルーバーはメンテナンスフリーの上、耐久性に優れている。

ントシステムの維持管理は、従来システムと同等である。

ルーバー・ダブルスキンが無く、従来の除湿を行う通常のシステムと比較して、30年のライフサイクルコストは同等以下である。

1○ 2○ 2を巧みに組み合わせることで先進性をさらに高めている。
イニシャルコストは高価であるが、ランニングコストの低減効果で相殺可能である。

1○ 2

沖縄の暑熱地域に適したシステムであるが、同様な気候特性の海外に波及・普及が望めるユニバーサ
ル性の高いシステムである。
デシカント空調と言う先進技術と、ヒートポンプ、中温大温度差送水・熱回収・太陽熱集熱既往技術

17ﾗﾝﾆﾝｸﾞｺｽﾄ

20ＬＣＣ

○

○

1
○ 2

○

Ｄ.経済軸（LCC）
Life Cycle Cost
01審美感
02調和性

20ＬＣＣ

03独創性

19耐久性

04象徴性

18維持管理17ｴﾈﾙｷﾞｰｺｽﾄ05完成度

16ｲﾆｼｬﾙｺｽﾄ

06機能性

15先進性

07効率性

1
○ 2

○

Ｂ.機能軸（技術）

Form

05完成度

Ｂ.機能軸（技術）08利便性Technology

Ｄ.経済軸（LCC）
Life Cycle Cost

ダブルスキン内にルーバーを納めたデザインは、他の沖縄のルーバー建築と異なり、すっきりしたファサードを創り出している。

conventional cooling dehumidification.The innovation of this system is not only to reduce the air conditioning load by blocking strong solar radiation by the louver, but also tocreate a double energy reduction effect by converting the sunlight blocked by the louver into heat and using it for energy for dehumidification.
This system is expected to spread to many regions with subtropical climate characteristics similar to Okinawa.

108利便性14ﾕﾆﾊﾞｰｻﾙ性
13地域環境性

09安全性

12資源消費

10先導性
11環境負荷第 22 回 環境・設備デザイン賞

Environmental and Equipment Design Award 2023