省エネ住宅を目指すには、建築物の断熱性能に大きく関わる外皮性能の向上が不可欠です。

この記事では、外皮についての基礎知識や省エネ基準についてわかりやすく解説します。

外皮性能を向上させる方法も具体的に紹介するので、外皮性能について詳しく知りたい方は参考にしてください。

住宅における外皮とは

住宅の外皮とは、住宅の室内と屋外を区分する「熱的境界」を構成する部位です。

• 外壁
• 天井、屋根、床など
• 開口部（窓・玄関ドアなど）
• 基礎　など

一般的な建築物では、断熱材が導入されている部分が熱的境界です。

引用：国土交通省「住宅における外皮性能」

そのため外皮性能は省エネ住宅に欠かせない断熱性能と関わりが深く、外皮性能が高いほど断熱性能も高くなります。

省エネ基準を満たすための外皮基準

基本的に住宅の省エネ性能を審査する際は、「外皮性能」と「一次エネルギー消費量性能」の2つが基準に適合しているか評価します。

そのなかで外皮性能は、外皮平均熱感流率（UA値）と冷房期の平均日射熱取得率（ηAC値）の基準をクリアしているのが条件です。

ここでは、UA値とηAC値の概要と省エネ基準について詳しく解説します。

外皮平均熱感流率（UA値）

UA値（外皮平均熱感流率）は住宅の断熱性能を数値化したもので、室内に外気の熱がどれだけ出入りしやすいかを表わしています。

UA値を求める計算式は、下記のとおりです。

 

UA値［W/(㎡・K)］＝単位温度差当たりの外皮総熱損出量÷外皮の部位の総面積

 

「単位温度差あたりの外皮総損出量」は熱的境界にある外壁や窓、ドア、天井、床などから外に流れてしまう「熱損失量」をすべて足す必要があります。

断熱の施工方法によって計算箇所が異なるため、注意しましょう。

またUA値は、地域区分別に基準値が異なります。（下記グラフ参照）

北海道や東北など寒い地域ほど高い外皮性能が必要になるため、基準値が高く設定されているのが特徴です。

冬も暖かい沖縄では、基準値が設定されていません。

引用：国土交通省「各ラベル項目の解説『断熱性能』」

 

地域区分	1	2	3	4	5	6	7	8
UA値 ［W/(㎡・K)］	0.46	0.46	0.56	0.75	0.87	0.87	0.87	–

UA値が小さければ小さいほど断熱性能が高くなり、一年を通して低燃費で快適な生活が実現できます。

冷房期の平均日射取得（ηAC値）

ηAC値とは、冷房が必要な時期に室内に太陽熱がどのくらい入りやすいかどうかを数値化したものです。

暑い季節に太陽光が入りやすいと室内も暑くなりやすいため、断熱には遮熱性能の高さが重要と言えます。

ηAC値の計算式は、下記のとおりです。

 

ηAC値＝建築物が取得する日射量の合計[W/(W/ｍ2)]÷外皮等総面積

 

「建築物の取得する日射量」は屋根や外壁、窓、ドアなどの外皮の日射取得量をすべて足して算出します。

ηAC値も地域によって基準が異なり、北海道や東北など寒い地域では基準値が設定されていません。

 

地域区分	1	2	3	4	5	6	7	8
ηAC値	–	–	–	–	3.0	2.8	2.7	6.7

ηAC値が小さければ小さいほど遮熱性能が高く、夏の強い日射を遮蔽できるので、少ないエネルギーでも涼しく快適な暮らしを手に入れられます。

住宅の断熱性能等級はUA値で決まる

住宅の断熱性能を判断する基準として、国が定めた「断熱性能等級」があります。

等級を振り分ける判断基準は、断熱性能の高さを数値化しているUA値です。

引用：国土交通省「各ラベル項目の解説『断熱性能』」

等級が高いほど断熱性能が高いと評価できるので、高い等級を目指すためには外皮性能にこだわる必要があるでしょう。

 

非住宅における外皮性能とは

商業ビルや工場などの非住宅では、外皮性能の評価をUA値ではなくPAL*（ベリメーターゾーンの年間熱負荷係数）で考えるのが基本です。

ここでは、非住宅の外皮性能と省エネ基準の関係についてわかりやすく解説します。

ベリメータゾーンの年間熱負荷係数（PAL*）で評価

PAL*（ベリメータゾーンの年間熱負荷係数）とは、非住宅建築物の各階の室内周囲空間（ペリメータ―ゾーン）の年間熱負荷を、室内周囲空間の床面積の合計で除した数値です。

非住宅の省エネ基準を客観的に評価するために、国によって定められました。

引用：国土交通省「非住宅における外皮性能」

 

年間熱負荷には、次の計算条件が存在します。

• 地域区分
• 建材の物性値
• 室使用条件
• 外気負荷及び内部発熱

さらにホテルや病院、集会場などは、室内の使用目的（事務室、会議室、ロビーなど）によって計算条件が異なります。

PAL*の算出方法は、下記のとおりです。

 

PAL*［MJ／m2／年］＝ペリメータ―ゾーンの年間熱負荷÷ペリメータ―ゾーンの床面積

数値が小さければ小さいほど外皮性能が高く、省エネ性能も高いと判断できます。

非住宅の外皮性能は省エネ認定の義務対象外

非住宅の外皮性能はPAL*で評価できますが、非住宅の省エネ基準の適用対象外であり、誘導基準のみに適用されています。

しかし、非住宅の省エネ基準である一次エネルギー消費性能の向上には、優れた外皮性能による冷暖房の効率化が欠かせません。

省エネ性能を向上させるために、BEI（一次エネルギー消費量）だけでなくPAL*の算出もしましょう。

建築物の外皮性能を向上させる3つのメリット

建築物の外皮性能の向上により、断熱性能が高くなることで得られるメリットを、3つ紹介します。

光熱費が削減でき、利用者に快適な環境を提供できる

外皮性能が高い建築物は冷暖房の効率が良いため、一次エネルギー消費量を最低限に抑えられ、光熱費の削減が実現します。

また外気温の影響を受けにくくなるので、夏は暑い空気が室内に入るのを防ぎ、冬は室内の温かい空気が外に逃げるのを抑えられます。

冷暖房機を頻繁に使用しなくても部屋の温度を快適に保てるので、余計な光熱費をかけずに済むでしょう。

快適性や生産性が高まり、労働環境の満足度につながる

外皮性能が高い建築物は室内温度を一定に保つ性能があるため、快適な労働環境が長く持続します。

光熱費を抑えようと冷暖房の使用を制限しなくても、最低限のエネルギーで効率よく室内温度を快適にできるのも魅力です。

快適な空間は仕事もしやすいので、生産性が高まりやすい点も企業にとって大きなメリットになるでしょう。

熱中症やヒートショックなど健康リスクの予防になる

外皮性能が高い建築物は住宅内で温度差が生じにくいため、急激な温度変化によって血圧が急変して死を招くヒートショックの防止に有効です。

また外からの熱気の侵入を抑えられるため、夏場の熱中症リスクも軽減できるでしょう。

他にも湿度を一定に保ちやすいため、結露によるカビの発生を防ぎやすく、アレルギーなどの発症を減らせるなど、健康リスクの予防になるのが大きなメリットと言えます。

 

建築物の外皮性能を向上させる3つの方法

建築物の外皮性能を向上させるのに有効な方法を3つ紹介します。

熱伝導率が低い高性能断熱材を利用する

外気に触れている外壁・屋根・床などから室外の熱を室内に伝わりにくくするには、高性能断熱材の利用が必要です。

高性能断熱材は熱伝導率が低く、夏場は日射熱などの侵入を防ぎ、冬場は室内の熱が外に放出してしまうのを防ぐ役割が期待できます。

断熱材の主な種類と特徴は、下記のとおりです。

 

分類	種類	特徴
繊維系	グラスウール	・耐火性や防音性が高い ・防虫効果がある ・湿気に弱い ・他の素材よりも断熱性能が低い
	ロックウール	・耐火性や防音性が高い ・防虫効果がある ・グラスウールよりも高価 ・湿気に弱い
	セルロースファイバー	・調湿効果や防虫効果がある ・施工が難しくコストが高い
発泡系	押出発泡ポリエチレン	・耐水性が高い ・柔らかく加工性が高い ・断熱性がやや低い ・熱や火に弱い ・白アリに弱い ・ホルムアルデヒド不使用 ・発泡系では安価
	ビーズ法ポリエチレン	・耐水性が高い ・柔らかく形成が自由自在 ・施工が簡易 ・熱や火に弱い ・白アリに弱い

断熱性能は発泡系の方が高く、繊維系は防虫や耐火などの付加高価が多い傾向です。

繊維系は防水シートなどで湿気対策、発泡系は防火対策など弱点への対処が不可欠でしょう。

それぞれ特徴や施工方法が異なるため、断熱性能の高さだけでなく施工場所に適した素材を選ぶのが重要です。

開口部に遮熱窓を採用する

窓やドアなどの開口部は、外皮の中でも熱の出入りが多い部位だとされています。

そのため開口部には、断熱性能の高いガラスや素材を採用するのが大切です。

断熱性能が高いとされている代表的な窓ガラスは、「複層ガラス」です。

一般的な窓ガラスが1枚で造られているのに対し、複層ガラスは2枚のガラスで構成されています。

ガラスとガラスの間に中空層という空間を設け、そのなかに熱伝導率が低いガスなどを封入して断熱性能を高めています。

さらに複層ガラスには、「Low-E複層ガラス」があり、複層ガラスの表面に熱伝導率が低い特殊金属膜を施しているため、より高い遮熱性能が期待できるでしょう。

室内への日射を遮蔽する

夏場は日射熱が非常に強く、一度室内に侵入するとそれを冷やすのに大量の一次エネルギーを消費します。

そのため屋根や外壁、窓から室内に侵入する日射を遮蔽し、冷房負荷を減らすのが重要です。

とくに日射熱が侵入するルートの7割は窓ガラスからなので、窓ガラスの日射遮蔽に力を入れる必要があります。

窓ガラスの日射遮蔽対策として、ブラインドやルーバー、庇などが有効です。

とくにブラインドは、日差しを遮蔽しながら自然光を取り込むことも可能なので、有益な省エネ設備として利用されています。

 

省エネ計算についてお悩みなら実績豊富な「環境・省エネルギー計算センター」にお任せください

建築物の省エネ性能を向上させるには、室内への外気の出入りをコントロールする外皮性能の高さが必要です。

また外皮性能の算出には、UA値やηAC値、PAL*など難しい省エネ計算が求められます。

省エネ計算は非常に複雑で、設計などの業務に支障をきたす程時間や手間がかかる恐れがあるため、代行会社への依頼がお勧めです。

「環境・省エネルギー計算センター」では、省エネ計算業務に関する相談を受け付けております。ぜひお気軽にお問い合わせください。

※専門的な内容となりますので、個人の方は設計事務所や施工会社を通してご相談された方がスムーズです。