オリジナル断熱仕様を使ったシミュレーション
はじめにESH パッシブデザインツール（以下ツールといいます）には、あらかじめ構法・仕様の異なるデータセットが組み込まれています。メニューから選択するだけで、モデル全体に適用される非常に優れた仕組みです。目的に応じて、性能や特性の異なるデータセットの中から選択することで簡単にシミュレーションを行っていただけます。
更に、ユーザー自身で構法・仕様データセットを編集・作成することでオリジナルの断熱仕様を利用したシミュレーションを行うことができます。この手順を習得することでツール利用の可能性が一気に広がりますので是非チャレンジしてください。
ここでは、木造軸組構法を中心に外壁部分の構法・仕様の指定の手順をご紹介します。
《留意点》
建築物省エネ法における外皮性能の算定
１．熱橋部分が木造の場合の計算方法
建築物省エネ法では、熱橋部分が木造の場合の計算方法を以下の３種類規定しています。
①詳細計算方法②簡略計算方法-1③簡略計算方法-2
本ツールでは、②簡略計算方法-1 によってデータセットを作成しています。各部位の工法毎に決められた、熱橋部と一般部（断熱部）の面積比率を用いて計算する方法です。
２．通気層がある場合、外装材の熱抵抗を加算しない
建築物省エネ法での熱貫流率の算定において、通気層がある場合は外装材の熱抵抗を加算しないことになっています。データセットの作成にあたっても、このルールに従って熱貫流率を取り扱っています。

EnergyPlus のルールに即したデータセットの作成
１．熱橋を含んだ構法・仕様データセットの作成
シミュレーションに用いる計算モデルは、床、壁、天井など各部位の構法・仕様を一様なものとして作成する必要があります。
そのため、外壁部の熱橋を考慮した熱貫流率 U'と、新たに作成するデータセットの熱貫流率 U が同じ値となるように、断熱材の厚さ d₂を使って調整を行うこととします。
２．通気層がある場合、通気層と外装材も定義する
建築物省エネ法のルールによって、通気層がある場合には外装材の熱抵抗を加算しないこととしましたが、シミュレーションでは、日射や外気の影響を含めて計算を行うので、通気層と外装材はあるものとしてデータセットを作成します。目次■熱橋を考慮した構法・仕様データセットの作成■データセットの作成方法■データセットの作成

その１充填断熱の例

PWG1-5＜熱橋を含んだ構法の作成例＞■データセットの作成 その２ 充填付加断熱の例
ESH パッシブデザインツールの構法のリスト
木造の外張断熱・充填断熱 ) は、熱橋を考慮し■データセットの作成 その３ (その他構造たデータセットが予め用意されています。その他の構法を利用する場合には、熱橋を含んだデー■参考 熱橋部分が木造の場合の計算方法タセットを用意する必要があります。

熱橋を考慮した構法・仕様データセットの作成
ESH パッシブデザインツールの計算モデルでは、構法は一様の部位として作成します。熱橋が冒頭の留意点にも記載していますが、例えば外壁の構成を定義するときには、一般部（断熱部）と考慮された熱貫流率 K? と、作成するデータセットの熱貫流率 K が同じとなるように調整します。
熱橋となる部分の平均値として断熱性能を適用する必要があります。
下図は、一般部と熱橋部からなる外壁の構成を一様なものとして置き換える様子を模式的に示した
下図の壁の熱橋を含んだ熱貫流率 K? を用いて、断熱材の厚み d₂を調整します。
ものです。熱橋部を含む、外壁の熱貫流率 U’ を用いて、逆算して断熱材の厚み d₂を求めます。このとき、熱橋の原因となる柱・間柱が断熱材に置き換わっていることに注意してください。
作成するデータセット
熱貫流率 K?

厚み（ｍ）熱伝導率 (W/mK)

熱貫流率 K

熱貫流率 U'U

d₃λ₃d₂λ₂d₁λ₁

一般部

一般部

※熱橋を含んだ熱貫流率 K? の値が分かっている必要があります。

熱橋部※熱橋を含んだ熱貫流率 U' の値がわかっている必要があります。

1①作成する部位の室内外熱伝達抵抗を表より選択
例：外壁

1=0.11,3A

W

32K/1A

W3.

eVer.11（住宅・住戸の外皮性能の計算プログラム Ver.02.01 ～）2018.4
33890/②d ₂を算出=0.04e
付録 A 表 3.1 より抜粋
45V

※1U
求めた d₂を使ってデータセットを作成します。
求めた d ₂を使ってデータセットを作成します。

空気層がある場合には、空気層の熱抵抗をに代入します。

通気層を設ける場合は 0.11、ない場合は 0.04 を入力します。

データセットの作成は、データセットマニュアル 11, 13 ページをご確認ください。

データセットの作成方法
ツールの操作画面上では、データセットファイルを指定のフォルダに追加すると、ファイル名が表示されるようになります。ファイル名は半角英数文字に限定する必要はなく、任意に作成することができ、日本語でも構いません。拡張子は.idf です。
データセットファイルはテキスト形式で記述されているので、メモ帳アプリを使って内容を編集、作成することができます。はじめて取り組まれる方は、既存のファイルをコピーして、必要な部分を編集しながら作業を進めると安心です。
データセットファイルは必ず以下のフォルダに保存してください。x.x.x はバージョン番号です。
構法・仕様データセット（１）MaterialC:¥PassiveDesignToolx.x.x¥Exe¥DataSets¥Construction

材料の登録

【物性値】
・計算に必要な物性値は、下表にある表面の荒さについてと７つの数値です。表面の荒さ、長波長放射率、日射吸収率 ※１、可視光透過率についてはすべての材料で共通の値として取り扱うこととしているので、任意材料を定義するには、材料厚さ、熱伝導率、比熱、密度の４つのデータが必要です。
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この３つの値は固定値としていますが、ユーザーが定義されても構いません。

・調整後の断熱材の厚さ d₂を用いてデータセットを作成します。

【表示名】
・同じ材料であっても厚みが異なる場合には、別途オブジェクトが必要です。これらを区別するた
めにオブジェクト名には、材料名、厚みの呼び寸法、計算上の寸法を含んだ名前とします。
・ツールで表示される名称は ! 以降の部分です。

Construction で定義するオブジェクト名
調整後のオブジェクト名は以下のようにします。
HG_GW16K_d2mm_105mm

d2 の値を入力

物性値の設定に必要な４つの値

最終行にはセミコロン ;【Material の区切り】
・Material では、複数の材料を定義することができます。順番は問いませんが、どこに区切りがあるのか、プログラムに示す必要があります。物性値の最終行にはカンマ , ではなく、セミコロン ;を用います。
（２）Construction

構法の設定

ここでは構法の設定を行います。はじめに部位を指定して、建物の外側から室内側に向かって材料を設定します。材料のオブジェクト名は Material で定義した名称と揃えます。

Material で編集したオブジェクト名となっているか注意

6 9
B 8 9.- 2 5 8

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55 7P!

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1
978 05C805C8O

以上が完了したら、ファイル名を確認して指定のフォルダにデータセットファイルを保存してください。これで新しいデータセットを利用することができます。

データセットの作成

その１

充填断熱の例

実際に、充填断熱構法を例にオリジナル断熱仕様の構法データセットを作成します。６地域において、以下の表にある仕様を想定します。建築物省エネ法のルールに従い、通気層の外側の外装材はないものとして取り扱っています。

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はじめに、一般部と熱橋部それぞれの熱抵抗の合計を求めてから、その逆数にあたる熱貫流率を求めます。一般部と熱橋部の比率は、参考「木造軸組構法の熱貫流率算定における各部位の面積比率」から 83%と 17%とし、それらを加重平均した結果、熱貫流率 U' ：0.424W/(㎡ K)が得られます。
次に、調整後の断熱材の厚さ d₂を求めるために、熱橋となる柱の部分を除いて一様な面材のみで計算を行います。d₂の算定式を用いて、グラスウール断熱材の厚さを求めた結果、79.7mm となりました。
実際のグラスウール断熱材の厚さは 105mm ですが、シミュレーションでは 79.7mm を用いた計算が行われることになります。

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2 -*/:)#+0 2/+#;:)<0/+#;:)<0$"&%&データセットの作成・編集
ここでは次の２つの作業を行います。
・Material での材料名と物性値の登録
・Construction での材料構成の定義①

Material
・材料物性値の設定に必要なデータは、材料厚さ、熱伝導率、比熱、密度の４つです。

d2 の値

0.0797 を入力

高性能グラスウール 16K 相当の厚さを調整することで U 値を調整しています。
②

Construction
外壁の構成について、外側から順に記述します（通気層があるので、外装材は省略されています）。

Material で登録した
オブジェクト名データセットの作成

その２

充填付加断熱の例

別の例として、木造充填付加断熱構法を取り上げます。充填断熱構法と違って、柱の外側部分に断熱材を固定するための軸組部が熱橋部として加わっています。
ここでは、３地域における充填付加断熱の横下地の場合を例に以下の仕様を想定します。

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下図に示すように、断熱部（一般部）e、断熱部＋熱橋部 f＋g、熱橋部 h のぞれぞれの面積比率を表中の数値とした場合、平均の熱貫流率 U’値は 0.210 となります。

次に、熱橋となる部分を除いて、一様な面材として計算を行います。
厚さの調整は XPS（3 種）で行うこととし、厚さ d₂は 47.0mm という結果が得られます。

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データセットの作成・編集
XPS 3 種 の厚さを調整することで、データセットを作成します。
①

Material
材料物性値の設定に必要なデータは、材料厚さ、熱伝導率、比熱、密度の４つでした。手順は充填断熱構法の場合と同様です。

Construction で定義するオブジェクト名

d2 の値 47mm を入力②Construction
・外壁の構成について記述します。

Material で登録した
オブジェクト名データセットの作成

その３

その他構造の例

Material での材料の定義と、Construction では外部から内側に向かって材料を定義すれば、自由に材料を組み合わせてシミュレーションを行うことができます。木造建物の場合、建築物省エネ法との整合を取るために、通気層がある場合には外装材を省略して熱貫流率を求めました。その場合は、EnergyPlus の計算上、断熱材が最外部の材料として計算が行われるため、日射吸収率を 0.8 から 0.1として調整が必要でした。
その他構造としてデータセットを作成する場合でも、上記の配慮は同様ですが、ユーザーの方針として、建築物省エネ法に合わせる必要はなく、通気層を設けて外装材も計算に加えたいならば自由にお使いいただいて構いません。ここでは壁式 RC 造の作成例を取り上げます。木造に比べると熱容量が１０倍程度大きな建物になるので、様々なシミュレーションを行うことで新たな知識が得られることとおもいます。この壁式 RC 造の材料を変更するだけで、簡易にログハウスや CLT の建物としてデータセットを作ることもできますので是非お試し下さい。
また、コンピューターを使ったシミュレーションならではの使い方として、実際には実現しそうもな
い全面ガラス張りの建物や、すべて土で造る、全面を鉄にしてみたらどうなるのか、分厚い断熱材にしてしまうなど発想の限りにおいて自由にお使いいただくことも一考です。

データセットの作成・編集
外壁の部分のみ、厚さ 180mm の RC 造の打ち放し、内部に 9.5mm の石膏ボード貼りのデータセッ
トを作成します。操作マニュアルの p.41 に、物性値の一覧があるので参照してください。
RC なので、実際にはコンクリートと鉄筋の平均値を用いますが、ここではコンクリートの物性値を入力しています。
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SRroConstruction では、すでに登録済のせっこうボード 12.5mm を記述します。

参考《熱橋部分が木造の場合の計算方法》
建築物省エネ法では、建物の熱橋部分が木造となる場合の一般部位の熱貫流率（Ui）の計算方法について、以下の３通りを定めています。ただし、丸太組構法においては①のみとなっています。
①詳細計算方法
部位ごとに、熱橋部と一般部の見付面積を部材一本ずつ拾い、それぞれの部位の面積を合計した値を総面積で除することにより面積比率を算出し、あとは部位ごとの熱貫流率を加重平均することで当該部位の熱貫流率を求めたものです。
②簡略計算方法—1
一般部位 i の熱貫流率 Ui は、一般部位 i の部分である k の面積比率を、木造軸組構法の場合は下表の値を用いることができます。
【木造軸組構法の熱貫流率算定における各部位の面積比率】2)K,5.
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出典：外皮の熱損失の計算方法

国立研究開発法人 建築研究所

https://www.kenken.go.jp/becc/documents/house/Manual_HeatLoss_20130712.pdf③簡略計算方法-2
簡略計算法-1 を更に簡略化した計算方法で、断熱部の熱貫流率を求めてこの値に補正熱貫流率を加算することで当該部位の熱貫流率を求めることができます。
なお、ここで定める計算方法は、熱橋部が一定の断熱性能を有する木造であるため適用できる計算方法となっているので、熱橋部が鉄骨造や鉄筋コンクリート造などの場合はこの計算方法によることは出来ません。
最新の情報については国立研究開発法人建築研究所が公開する平成 28 年省エネルギー基準に準拠したエネルギー消費性能の評価に関する技術情報は以下のページを参照してください。
https://www.kenken.go.jp/becc/house.html
以上