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建物外皮

セクション 1：外皮の性能要件

建物外皮は、屋内環境と屋外環境を隔てる重要な境界です。次の4つの機能を同時に果たす必要があります。

1. 構造的支持： 風荷重、固定荷重（自重＋外装材）、地震力を主構造に伝達します。衝撃荷重（ハリケーン地帯で風に飛ばされる飛来物）にも耐えます。
2. 気象からの保護： 雨、雪、風、紫外線を遮断します。水分を3つの状態（液体の水、水蒸気、氷）すべてにおいて管理します。
3. 熱性能とエネルギー性能： 熱の移動（伝導、対流、放射）、日射取得、空気漏れ、結露を制御します。建物の総エネルギー消費量の25～50％は外皮によるものです。
4. 美観とアイデンティティ： ファサードは建物の顔です。素材、プロポーション、質感、色、透明性が建築の個性を形づくります。

1.1 性能指標

指標	単位	説明
U値	W/m²K	熱貫流率（値が低いほど断熱性が高い）
R値	m²K/W	熱抵抗（値が高いほど断熱性が高い）；R = 1/U
g値（SHGC）	無次元（0～1）	日射熱取得率 — ガラスを透過する日射エネルギーの割合
VLT	%	ガラスを透過する可視光の割合
気密性	50 Pa時のm³/h/m²	50 Paの圧力差における外皮からの空気漏れ率
透湿抵抗	MNs/g または sd（m）	水蒸気の拡散に対する抵抗
Rw	dB	加重音響低減指数（音響）
耐火時間	分／時間	火災時に構成部材が一体性と断熱性を維持する時間

1.2 気候別の性能目標

暑熱乾燥気候（ASHRAE CZ 1B–3B、例：リヤド、フェニックス）：

• 壁のU値：≤0.35 W/m²K
• 屋根のU値：≤0.20 W/m²K
• 窓のU値：≤2.4 W/m²K（複層ガラス、日射制御）
• SHGC：≤0.25（重要 — 主な課題は日射の遮蔽です）
• 日よけ：外付け日よけが不可欠です。日よけ係数は0.3–0.5です
• 熱容量：日較差の緩和に有効です（>300 kg/m²が望ましい）
• 気密性：50 Paで≤3.0 m³/h/m²（砂やほこりの侵入を防止）
• 主な戦略：日射を遮断し、熱容量を確保し、すべてのガラス面に日よけを設け、WWRを25–35%に抑えます

高温多湿気候（ASHRAE CZ 1A–2A、例：シンガポール、マイアミ）：

• 壁のU値：≤0.45 W/m²K
• 屋根のU値：≤0.25 W/m²K
• 窓のU値：≤2.4 W/m²K
• SHGC：≤0.25
• 換気：重要です — 通風を確保する設計とし、防犯上問題がなければ開閉可能な窓を設けます
• 防湿制御：断熱材の外側に防湿層を設置します（水蒸気は内向きに移動します）
• 気密性：50 Paで≤5.0 m³/h/m²
• 主な戦略：日射熱取得を抑え、湿度を管理し、自然換気を可能にし、冷房で冷えた表面の結露を防ぎます

温帯気候（ASHRAE CZ 4A–5A、例：ロンドン、ニューヨーク）：

• 壁のU値：≤0.18 W/m²K（英国建築規則 Part L 2021：0.18）
• 屋根のU値：≤0.13 W/m²K（Part L：0.11）
• 窓のU値：≤1.2 W/m²K（Part L：1.2）
• SHGC：0.25–0.40（冬の日射取得と夏の過熱のバランスを取ります）
• 気密性：50 Paで≤5.0 m³/h/m²（Part L：最大8.0、推奨5.0）
• 主な戦略：熱損失の防止と日射熱取得の活用のバランスを取り、夏の過熱を避け、連続した断熱層と気密層を設けます

寒冷気候（ASHRAE CZ 6A–8、例：ストックホルム、モントリオール）：

• 壁のU値：≤0.15 W/m²K
• 屋根のU値：≤0.10 W/m²K
• 窓のU値：≤0.80 W/m²K（三層ガラスが不可欠）
• SHGC：0.40–0.60（南向きの外壁でパッシブな日射熱取得を最大化します）
• 気密性：50 Paで≤1.0 m³/h/m²
• 主な戦略：断熱性を最大化し、熱橋をなくし、気密性の高い構法を採用し、三層ガラスを使用し、南向きのガラス面を最大化します。MVHRは不可欠です

パッシブハウス基準（すべての気候）：

• 壁のU値：≤0.15 W/m²K
• 屋根のU値：≤0.10 W/m²K
• 床のU値：≤0.15 W/m²K
• 窓のU値：≤0.80 W/m²K（枠を含む施工後の値）
• SHGC：南向きでは≥0.50（パッシブな日射熱取得を最大化）
• 気密性：50 Paで≤0.6 ach（建物全体、ブロワードアテスト）
• 熱橋：すべての接合部でψ ≤0.01 W/mK（「熱橋なし」）
• 暖房需要：≤15 kWh/m²/year
• 一次エネルギー需要：≤60 kWh/m²/year（PER：120 kWh/m²/year）

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セクション 2：壁システム

2.1 組積造二重壁（レンガ–断熱材–ブロック）

構成（外側から内側へ）： 102.5 mmの化粧レンガ → 50 mmの空気層 → 100–150 mmのミネラルウール／PIR断熱材 → 140 mmのコンクリートブロック → 12.5 mmのプラスター

性能：

• 総厚さ：405–455 mm
• U値：0.18–0.25 W/m²K（断熱材の厚さによる）
• 耐火性能：120分以上（全層不燃材）
• 遮音性能：Rw 50–55 dB
• エンボディドカーボン：80–120 kgCO2e/m²
• 価格帯：$150–250/m²（材料費＋施工費）
• 最適用途：住宅、低層～中層の商業施設、公共施設（英国／北欧の伝統的な工法）
• 利点：耐久性が高い（耐用年数100年以上）、メンテナンスが少ない、熱容量が大きい、施工業者になじみのある工法です
• 欠点：施工に時間がかかる（湿式工法）、重量が大きい（自重約350 kg/m²）、支持なしで建てられる高さに制限があります（通常、9 m間隔で横方向の拘束を設けない場合は最大15 m）

2.2 断熱コンクリート型枠（ICF）

構成： 50–100 mm EPS型枠（外側） → 150–300 mmの鉄筋コンクリートコア → 50–100 mm EPS型枠（内側） → 石膏ボード仕上げ

性能：

• 総厚：300–500 mm
• U値：0.11–0.20 W/m²K
• 耐火時間：120–240分（コンクリートコア）
• 遮音性能：Rw 50–58 dB
• 内包炭素：120–180 kgCO2e/m²（コンクリートのため高い）
• 価格帯：$180–300/m²
• 最適用途：住宅、学校、スイミングプール、高い熱容量とセキュリティが求められる建物
• 利点：施工が速い（型枠を残したままにできる）、優れた気密性、良好な熱容量、構造体を通じた熱橋がない
• 欠点：熟練した施工業者が必要、EPSは可燃性（保護が必要）、重量がある、施工後の変更が困難

2.3 木造枠組壁工法（プラットフォームフレーム）

構成： 外装材（仕様による） → 25 mm通気層 → 透湿防水シート → 9 mm OSB下地材 → 140 mmの木製間柱と間に充填したミネラルウール → 防湿層（VCL） → 12.5 mm石膏ボード

性能：

• 総厚：250–350 mm（外装材を除く）
• U値：0.18–0.25 W/m²K（140 mm間柱の場合）；外断熱を追加した場合は0.12–0.15
• 耐火時間：30–60分（石膏ボードで保護した場合；2層で60分）
• 遮音性能：Rw 40–48 dB（防振バーとボードの追加で改善）
• 内包炭素：25–50 kgCO2e/m²（木材による炭素貯蔵が相殺効果をもたらす）
• 価格帯：$120–200/m²
• 最適用途：住宅（防火設計を行えば最大7階建て）、低層商業施設、学校
• 利点：軽量、建方が速い（プレファブパネル）、内包炭素が少ない、間柱間の断熱性が良好、乾式工法
• 欠点：湿気に弱い（慎重なディテール設計が必要）、CLT／集成材なしでは高さに制限がある、遮音性能には慎重な設計が必要、間柱を通じた熱橋が生じる（断熱材の0.04 W/mKに対し0.15 W/mK）

2.4 充填材入り鉄骨フレーム

構成： 外装材 → 50 mm空気層 → 透湿防水シート → 100–150 mm断熱材（鉄骨間柱の間） → 防湿層 → 12.5–15 mm石膏ボード

性能：

• 総厚：200–350 mm
• U値：0.20–0.35 W/m²K（熱遮断がない場合、鉄骨間柱を通じて深刻な熱橋が生じる）
• 耐火時間：30–120分（耐火ボード仕上げの場合）
• 遮音性能：Rw 42–50 dB
• 内包炭素：60–100 kgCO2e/m²
• 価格帯：$130–220/m²
• 最適用途：商業施設、工業施設、医療施設、短工期のプロジェクト、高層建築の充填パネル
• 利点：軽量、不燃性、建方が速い、大きな開口部に対応できる
• 欠点：熱橋が大きい（鉄骨間柱の熱伝導率は木材の50倍）；熱遮断クリップまたは連続外断熱が必要；腐食のリスクがある

2.5 構造用断熱パネル（SIP）

構成： 11 mm OSB → 117–217 mm EPS／PURコア → 11 mm OSB。外装材と内装仕上げは現場で施工します。

性能：

• 総厚：139–239 mm（パネルのみ）＋外装材＋内装仕上げ
• U値：0.12–0.20 W/m²K
• 耐火時間：30分（OSB面）；60分には追加の内装材が必要
• 遮音性能：Rw 32–38 dB（軽量のため、追加の質量が必要）
• 内包炭素：35–65 kgCO2e/m²
• 価格帯：$140–230/m²
• 最適用途：住宅、モジュール建築、セルフビルド、短工期の低層建築
• 利点：優れた気密性（継ぎ目を工場で密閉）、建方が速い（パネルは事前に切断済み）、熱橋がない（断熱材が連続）、良好な構造性能（ストレスドスキン構造）
• 欠点：EPS／PURコアは可燃性、OSBは湿気に弱い、低層建築に限定される（通常3–4階建て）、変更が困難、遮音性能の補強が必要

2.6 外断熱付きCLT（直交集成板）

構成： 外装材 → 通気層 → 透湿防水シート → 100–200 mmのミネラルウール／木質繊維断熱材 → 100–160 mmのCLTパネル → 内装仕上げ（CLT現しまたは石膏ボード）

性能：

• 全厚：280–450 mm
• U値：0.12–0.18 W/m²K
• 耐火性能：60–120分（CLTは約0.65 mm/minで炭化します。厚さ100 mmのパネルで、構造耐火性能は約90分です）
• 遮音性能：Rw 38–44 dB（CLT単体）。弾性マウント＋石膏ボードで55 dB以上
• エンボディドカーボン：-10〜+30 kgCO2e/m²（木材への炭素貯蔵により、カーボンネガティブを実現できる場合があります）
• 価格帯：$200–350/m²
• 最適な用途：住宅（18階建てまでの実績あり）、オフィス、学校、中層の公共施設
• メリット：カーボンネガティブの可能性、迅速な建方（パネル設置）、構造壁と断熱の一体化、木材を現しにした内装の美観、優れた気密性
• デメリット：施工中の湿気管理が重要、コンクリート構造に比べて割高、パネルが剛体のため側路伝搬音が生じる、超高層建築では耐火設計が必要

2.7 カーテンウォール（スティック方式とユニット方式）

構成： 外側のガラス／パネル → 断熱ブレーク付きアルミニウム製方立・無目フレーム → 複層ガラス（ペアガラス／トリプルガラス）または断熱材入りの不透明なスパンドレルパネル

性能（ガラス部分）：

• 全厚：100–200 mm（フレームの奥行き）
• U値（ガラス中央部）：1.0–1.6 W/m²K（ペアガラス）。0.5–0.8（トリプルガラス）
• U値（フレームを含むカーテンウォール全体）：1.4–2.2 W/m²K（ペアガラス）。0.8–1.2（トリプルガラス）
• 耐火性能：一般的にE30/EW30（耐火中間膜により、ガラスは30分間性能を維持）。スパンドレルパネルは耐火裏張りにより60–120分
• 遮音性能：Rw 32–42 dB（ガラスの厚さと合わせガラスの構成によって異なります）
• エンボディドカーボン：80–150 kgCO2e/m²（アルミニウムの使用量が多い）
• 価格帯：$400–1200/m²（スティック方式は低価格、ユニット方式は高価格、構造ガラス方式が最も高価格）

スティック方式： アルミニウム押出材から方立と無目を現場で組み立て、ガラス／パネルを一枚ずつ取り付けます。低層から中層の、形状が不規則なファサードに適しています。

ユニット方式： 工場で組み立てたパネル（通常、幅1.5 m、階高分の高さ）を、建物の内側からユニット単位で設置します。高層建築に適しており、天候に左右されず迅速に施工できます。

• 最適な用途：商業オフィス、公共施設、高層建築、ランドマークとなる建築物
• メリット：最大限の透明性、建築デザインの自由度、軽量、高品質な工場仕上げ
• デメリット：高コスト、エンボディドカーボンが高い（アルミニウム）、フレームにより断熱性能が制限される、組積造より遮音性能が低い、熱橋で結露するリスクがある

2.8 レインスクリーンクラッディング（通気ファサード）

構成: クラッディングパネル（石材、金属、繊維セメント、テラコッタ、HPL）→ 50 mm の通気キャビティ → 支持ブラケット／レール → 透湿防水シート → 連続断熱材（100–200 mm のミネラルウール／PIR）→ 構造壁（コンクリート、組積造、CLT、鉄骨フレーム）

性能:

• 全厚: 250–450 mm（クラッディング＋キャビティ＋断熱材＋構造体）
• U 値: 0.12–0.20 W/m²K（連続断熱材によって決まります）
• 耐火性能: 下地壁＋断熱材によって異なります。18 m を超える建物では、クラッディングパネルに不燃材料を使用する必要があります（英国のグレンフェル火災後の要件。BS 8414 / BR 135）
• 遮音性能: Rw 45–60 dB（下地壁の質量によって異なります）
• エンボディドカーボン: 50–200 kgCO2e/m²（クラッディング材によって大幅に異なります）
• 価格帯: $250–600/m²（材料によって異なります）

換気の原理: クラッディングの背後にあるキャビティは、上部と下部が開放されています（隙間は最低 50 mm）。空気が煙突効果によって循環し、断熱材から湿気を除去して、日射によって内向きに移動する水蒸気を減らします。圧力の均衡化により、風による雨水の侵入を抑えます。

• 最適な用途: 商業施設、公共施設、住宅（中高層）、改修／外装重ね張り
• 利点: 連続断熱（クラッディングを介した熱橋がありません）、湿気管理、設計の柔軟性（幅広いクラッディングの選択肢）、パネルの交換が容易
• 欠点: キャビティ内の火災リスク（BS 9414 / NFPA 285 に基づき、各階および開口部の周囲に防火区画が必要）、支持ブラケットによる熱橋（熱遮断ブラケットを使用してください）、コスト

2.9 プレキャストコンクリートパネル

構成: 厚さ 75 mm のプレキャストコンクリート外面材 → 100–150 mm の断熱材 → 厚さ 100 mm のプレキャストコンクリート内側材（サンドイッチパネル）。または、外断熱材とクラッディングを施した単層プレキャストコンクリート。

性能:

• 全厚: 275–375 mm（サンドイッチパネル）
• U 値: 0.15–0.25 W/m²K
• 耐火性能: 120–240 分（不燃）
• 遮音性能: Rw 50–58 dB
• エンボディドカーボン: 100–160 kgCO2e/m²
• 価格帯: $200–400/m²
• 最適な用途: 商業施設、駐車場施設、工業施設、高層住宅、モジュール式／プレハブ建築
• 利点: 工場での品質管理、迅速な施工（クレーンで設置）、耐久性、耐火性、優れた遮音質量、仕上がりの一貫性
• 欠点: 重量がある（200–500 kg/m²）、クレーンの進入が必要、大型パネルの輸送計画が必要、目地の納まりが重要（シーリング材のメンテナンス）、製造後の設計変更が困難

2.10 内断熱を施したマスティンバー

構成: CLT または集成材の構造壁（100–200 mm）→ 断熱材入りの設備用空間（50 mm）→ VCL → 石膏ボード。外面は、耐候性仕上げ（オイル、ステイン、炭化処理）を施した現し木材、またはレインスクリーンクラッディングです。

性能:

• 全厚: 200–350 mm
• U 値: 0.15–0.25 W/m²K（内断熱＋木材の断熱抵抗による）
• 耐火性能: 60–90 分（厚さ 100 mm の CLT＋石膏ボード）
• 遮音性能: Rw 40–50 dB
• エンボディドカーボン: -20～+20 kgCO2e/m²（正味の炭素削減効果）
• 価格帯: $220–380/m²
• 最適な用途: 低層～中層住宅、文化施設、山岳・農村建築、エコ建築
• 利点: カーボンネガティブの可能性、現し木材の美観（外部）、独自の特性、構造と外皮の一体化
• 欠点: 外部木材にはメンテナンスが必要（3～5 年ごとの再塗油または炭化処理）、風化にむらが生じること、木材を現しにしたファサードには耐火設計が必要、追加保護なしでは建物の高さに制限がある

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セクション 3: ガラスシステム

3.1 ガラスの種類

ガラスの種類	厚さ（mm）	説明	主な特性
フロート（アニール）	3–19	標準的な平板ガラス	鋭利な破片になって割れます。安全ガラスではありません
強化（テンパード）	4–19	4倍の強度を得るために熱処理されています	小さな粒状になって割れます。安全ガラスです
合わせ	6.4–25+	PVB/SGP中間膜を挟んだ2枚以上のガラス板	割れても破片が飛び散りません。安全性、遮音性、UVカットに優れています
複層（IGU）	24–60	密閉されたガス充填空間を挟んだ2枚または3枚のガラス板	断熱性に優れ、建物のファサードで最も一般的です
網入り	6–7	ワイヤーメッシュを埋め込んでいます	火災時の遮炎性（E30）を備えています。安全ガラスではありません
防火	15–54	ホウケイ酸ガラスまたはゲル中間膜を使用しています	EI30–EI120に対応し、耐火性と断熱性を備えています

3.2 コーティング

Low-e（低放射）コーティング：

• 空洞を通過する放射熱の移動を抑えます
• ハードコート（熱分解法）：製造中に塗布します。耐久性が高く、放射率は約0.15–0.20です
• ソフトコート（スパッタリング法）：製造後に塗布します。放射率がより低く（約0.02–0.05）、デリケートなため、空洞側に向ける必要があります
• 配置：複層ガラスの表面3（外側ガラス板の内面）は日射制御用、表面2（内側ガラス板の外面）は寒冷地で熱を保持するために使用します

日射制御コーティング：

• VLT 40–70%を維持しながら、SHGCを0.15–0.35に抑えます
• 選択性コーティング：可視光を透過し、近赤外線を反射します
• 着色日射制御ガラス：ガラス自体を着色（グレー、ブロンズ、グリーン）し、VLTを比例して低減します
• 製品：Guardian SunGuard（SHGC 0.19、VLT 50%）、AGC iplus（SHGC 0.22、VLT 62%）、Pilkington Suncool（SHGC 0.25、VLT 55%）

セルフクリーニングコーティング：

• Pilkington Activ、Saint-Gobain Bioclean
• TiO2光触媒コーティング：紫外線で有機性の汚れを分解します
• 親水性表面：雨水が表面を流れ落ち、浮いた汚れを洗い流します

3.3 ガス充填とスペーサーバー

ガス充填：

ガス	熱伝導率（W/mK）	密度（kg/m³）	空洞の性能向上
空気	0.026	1.23	基準
アルゴン	0.018	1.66	空気と比べて30%向上
クリプトン	0.009	3.48	65%向上。より薄い空洞（10–12 mm）が可能
キセノン	0.006	5.49	77%向上。非常に高価で、ほとんど使用されません

最適な空洞幅：アルゴンは16 mm、クリプトンは12 mmです（これを超えると対流が発生し、効果が低下します）。

スペーサーバー：

• アルミニウムスペーサー：従来型で、熱伝導率が高いためガラス端部に熱橋が生じます。Psi値は約0.08 W/mKです
• ウォームエッジスペーサー（TGI/Thermix/Super Spacer）：ステンレス鋼、ハイブリッド材、または発泡材を使用します。Psi値は0.03–0.04 W/mKです
• パッシブハウス認証スペーサー：psi ≤0.032 W/mK（例：Swisspacer Ultimate：0.028）

3.4 窓のU値

構成	U値の目安（W/m²K）	備考
単板ガラス（フロート6 mm）	5.6	現代の建物では不適切です
複層ガラス（空気充填、コーティングなし）	2.7–2.9	基本的な複層ガラス
複層ガラス（アルゴン、Low-e）	1.1–1.4	温帯気候における現在の標準です
複層ガラス（クリプトン、Low-e）	0.9–1.1	高級仕様の複層ガラス
三層ガラス（アルゴン、Low-e 2枚）	0.5–0.8	寒冷地／パッシブハウスの標準です
三層ガラス（クリプトン、Low-e 2枚）	0.4–0.6	高級仕様のパッシブハウス向け
四層ガラス（真空＋クリプトン）	0.3–0.4	超高性能。実験段階です

3.5 枠の種類

枠材	枠のU値（W/m²K）	長所	短所
アルミニウム（断熱ブレークなし）	5.0–7.0	高強度、スリムな形状、耐久性が高い	熱橋が非常に大きく、断熱性能を求める用途には不向き
アルミニウム（断熱ブレークあり）	1.5–3.0	高強度、スリム、耐久性が高い、リサイクル可能	断熱ブレークの深さにより性能が制限される、高価
木材（針葉樹）	1.2–1.6	内包炭素が少なく、断熱性に優れる	メンテナンス（塗装）、湿気のリスク、形状が幅広になる
木材とアルミニウムの複合材	0.8–1.3	両方の長所を兼備：内側は木材、外側はアルミニウム	割高、重量がある
uPVC	1.2–1.8	低コスト、メンテナンス不要、断熱性に優れる	リサイクルが容易でない、形状が幅広になる、色の選択肢が限られる、紫外線による劣化
複合材（ガラス繊維／引抜成形）	1.0–1.5	高強度、スリム、断熱性に優れる、メンテナンスが少ない	入手先が限られる、専門業者が必要

3.6 ファサードの窓枠システム

壁面開口窓： 個別の窓ユニットを不透明な壁に設置します。壁と窓が視覚的に明確に分かれます。断熱や熱橋の納まりが最も容易です。一般的な住宅建築や伝統的な建築で使われます。

連窓： 水平方向に連続するガラス面で、通常は階高位置のスパンドレルパネルで区切られます。ル・コルビュジエの「fenetre en longueur」です。採光性に優れ、水平方向を強調します。

カーテンウォール： 連続したファサードシステムです。方立と無目が階から階へと延び、ガラスや不透明パネルがその間に組み込まれます。システムの種類については、セクション2.7を参照してください。

構造ガラス： 構造用シリコーンシーラントでガラスを枠に接着し、外部から見える枠をなくします。すっきりとした面一の外観になります。保証のため、シーラントは工場で塗布する必要があります。

3.7 窓面積比（WWR）の指針

方位	高温気候	温帯気候	寒冷気候
北（北半球）／南（南半球）	20–30%	30–50%	20–35%
南（北半球）／北（南半球）	15–25%（日射遮蔽あり）	40–60%（パッシブソーラー）	40–60%（パッシブソーラー）
東	15–25%	25–35%	20–30%
西	10–20%（眩しさ／暑さの点で最も不利な方位）	20–30%	15–25%
全体平均	20–30%	30–45%	25–40%

ASHRAE 90.1の基準値：WWR 40%。WWRを高くする場合は、補完策（U値の改善、SHGCの低減、外部日射遮蔽）が必要です。

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セクション4：屋根システム

4.1 フラットルーフ — ウォームデッキ

構成（上から下）： 防水膜（単層または積層）→ 断熱材（PIR/EPS/ミネラルウール）→ VCL → 構造デッキ（コンクリート／金属／木材）

• 断熱材の厚さ：120–250 mm（U値 0.10–0.18 W/m²K）
• 勾配：最低1:60（推奨1:40）。断熱材（勾配付き）または構造体で形成
• 排水：100–200 m²あたり1か所の屋内雨水排水口、または外周樋
• 利点：VCLが暖かい位置にある（結露リスクが低い）、施工が簡単、断熱材が連続する
• 防水膜の選択肢：単層（EPDM、TPO、PVC）— 1.2–2.0 mm；積層フェルト（3層）— 12–15 mm；塗膜防水— 2–3 mm
• 耐用年数：単層 25–35年；積層 20–25年；塗膜防水 15–25年

4.2 フラットルーフ — インバーテッド（逆転屋根）

構成： バラスト（砂利／舗装材）→ フィルターフリース → 断熱材（XPSのみ。吸水に耐える必要があります）→ 防水膜 → 構造デッキ

• 断熱材の厚さ：XPS 100–200 mm（U値 0.15–0.25 W/m²K）
• 利点：防水膜を紫外線、温度変化、機械的損傷から保護し、防水膜の耐用年数が長く、屋根面を利用可能
• 欠点：雨水冷却係数（水が断熱材の下を流れ、断熱性能を約5–10%低下させる）；XPSのみ使用可能（ミネラルウールより内包炭素が多い）
• 勾配：構造体、または防水膜の下のスクリードで形成

4.3 フラットルーフ — 緑化屋根

構成: 植生 → 生育基盤（80–300 mm）→ フィルターフリース → 排水層（25–60 mm）→ ルートバリア → 防水膜 → 断熱材 → VCL → 構造体

粗放型緑化屋根: セダム／コケ、生育基盤 80–150 mm、飽和時 60–180 kg/m²、メンテナンスが少ない 集約型緑化屋根: 低木／樹木、生育基盤 300–1500 mm、飽和時 300–1500 kg/m²、灌漑が必要

• 追加構造荷重：1.0–2.0 kN/m²（粗放型）、5.0–15.0 kN/m²（集約型）
• メリット：雨水貯留（年間の50–90%）、都市ヒートアイランドの緩和（暗色の防水膜より表面温度が30°C低い）、生物多様性、防水膜の耐用年数延長（2倍）、遮音性（+8–10 dB）、断熱性能の向上（実効U値を約10%低減）
• 規格：FLL Guidelines（ドイツ）、GRO Code（英国）、ASTM E2397/E2400（米国）

4.4 勾配屋根 — 換気型（コールドルーフ）

構成: 瓦／スレート → 桟木 → 通気桟木 → 透湿性下葺き材 → 通気層（最小50 mm）→ 垂木間または天井面の断熱材 → VCL → 石膏ボード

• 換気：軒先で1メートルあたり10,000 mm²、棟で1メートルあたり5,000 mm²（英国建築規則）
• 断熱材：垂木間に100–150 mm＋天井面に200–400 mm、または勾配天井の場合はすべて垂木間／垂木上に施工
• 最小勾配：かみ合わせ瓦は15°、平瓦は20°、天然スレートは25°、茅葺きは35°
• U値：断熱材の合計厚さを300+ mmにすると、0.10–0.16 W/m²Kを実現可能

4.5 勾配屋根 — ウォームルーフ

構成: 瓦／スレート → 桟木 → 通気桟木 → 透湿性下葺き材 → 垂木上の連続断熱材（硬質ボード）→ 気密層／VCL → 垂木 → 石膏ボード

• メリット：換気が不要、断熱材が連続している（垂木を通じた熱橋がない）、垂木の深さを設備配管に利用可能
• デメリット：垂木上の層が厚くなり、棟の高さが上がる、重量が増す

4.6 膜構造とバレルヴォールト

• ETFEクッション：U値1.8–3.5 W/m²K（3層）、軽量（0.35 kg/m²）、VLT 95%、最大スパン100 m。例：Eden Project、Allianz Arena、Beijing Aquatics Center
• PTFEコーティングガラス繊維：引張膜、半透明、U値は低性能（単層で約6.0）、半屋外／日よけ用途に最適
• 立平葺き金属屋根：亜鉛、銅、アルミニウム、鋼材、最小勾配3°、耐用年数40–100年（亜鉛／銅）

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セクション5：湿気管理

5.1 「パーフェクトウォール」の原則

外側から内側に向かって、制御層は次の順序で配置します。

1. 雨仕舞い／雨水制御: 最外層で大量の水を遮断します（水分負荷の99%超）。外装材の背後に排水・換気層を設けます。
2. 気密層: 空気によって運ばれる湿気が構成体を通過するのを防ぎます。連続して設け、すべての継ぎ目を密閉し、風圧に耐えられる必要があります。気密層は、最も重要な単一の湿気制御層です。
3. 断熱材: 熱流を制御し、壁内の温度分布を決定します。配置によって結露リスクが左右されます。
4. 防湿層（VCL）: 水蒸気の拡散を制御します。配置は気候によって異なります。
   • 寒冷／温帯：断熱材の暖側（室内側）にVCLを設置
   • 高温多湿：断熱材の暖側（屋外側）にVCLを設置（またはスマートVCLを使用）
   • 混合気候：湿度に応じて透湿性を調整するスマート／可変VCLを使用
5. 構造体: 荷重を支持する部材。

5.2 水蒸気駆動力の分析

気候	支配的な水蒸気駆動方向	VCL の位置	断熱材の位置
冬の寒冷地（暖房が主体）	外向き（室内から屋外）	室内側	外張りまたは充填
高温多湿（冷房が主体）	内向き（屋外から室内）	屋外側	室内側
混合気候（暖房＋冷房）	季節に応じて両方向	可変透湿型 VCL	外張りを推奨
温暖な温帯（英国）	外向きが主体	室内側（透湿性のある構成なら省略可）	外張りまたは充填

スマート防湿層： Intello Plus（Pro Clima）や DB+（SIGA）のような素材は、水蒸気抵抗が変化します。夏季は sd 値が 0.25 m となり、内向きの乾燥を可能にし、冬季は sd 値が 10 m 以上となり、外向きの水蒸気拡散を抑えます。混合気候や木造建築では不可欠です。

5.3 結露リスク — 壁内結露の分析（Glaser 法）

Glaser 法（BS EN ISO 13788）では、壁構成内部の結露リスクを計算します。

1. 壁を通じた温度勾配を求めます（各層の熱抵抗に基づく線形勾配）
2. 各層の境界面における露点温度を求めます（各層の水蒸気抵抗に基づく水蒸気圧勾配から算出）
3. いずれかの境界面の温度が露点温度を下回ると、その位置で結露が発生します
4. 暖房期における結露の累積量を計算します
5. 乾燥期に結露水が蒸発することを確認します

許容限度（BS EN ISO 13788）：

• 結露水が滴下したり、シミをつけたり、材料を損傷したりしてはなりません
• 最大累積水分量：非吸水層は 200 g/m²、吸水層（ミネラルウール）は 500 g/m²
• すべての結露水が乾燥期中に蒸発しなければなりません（年間の正味収支はゼロ以下である必要があります）

Glaser 法の限界： 定常状態のみを扱い、水分の蓄積、毛細管現象、空気の移動、日射による水蒸気移動、実際の気象変動は考慮しません。正確な分析には、WUFI、DELPHIN、または HYGROTHERMAL ツールを用いた動的シミュレーションを使用してください。

5.4 接合部の納まり

壁と屋根の接合部：

• 壁から屋根まで連続した気密層（通常は膜材を重ねてシール）
• 断熱材の連続性を確保：パラペット／軒先で屋根の断熱材を壁の断熱材に重ねます
• パラペット：内樋を推奨します（笠木の下は暖屋根）。パラペットが低温になる場合は、結露リスクがあるため外樋を使用します
• 軒の出：下部の壁を雨から保護するため最低 300 mm、風雨にさらされる場所では 600 mm

壁と窓の接合部：

• 窓枠まで窓の開口部に断熱材を回し込みます（最低 30 mm、推奨 50 mm）
• テープまたはガスケット（例：SIGA Fentrim、Tescon Profil）で気密層を窓枠にシールします
• 室内側の VCL を窓枠まで重ねてシールします
• 窓台の水切り：窓枠の裏側で立ち上げ、垂れ縁を壁面から最低 30 mm 張り出します
• 窓上部にキャビティトレイを設け、中心間隔 450 mm で水抜き穴を設置します

壁と地面の接合部：

• 地中部の防水：防水膜（タイプ A、BS 8102）、構造用防水コンクリート（タイプ B）、または排水空洞（タイプ C）
• 断熱材を地中まで延ばします：耐湿性のある XPS または発泡ガラスを使用します
• 基礎部分の熱橋：スラブ端部の下に断熱材を設けるか、断熱基礎システムを使用します
• DPC（防湿層）：完成地盤面から最低 150 mm 上に設置します（英国建築規則）

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セクション 6：熱橋の防止

6.1 熱橋とは？

熱橋とは、建物外皮の局所的な部分で、隣接する一般部分よりも熱流が著しく大きい箇所です。熱橋は次の影響を及ぼします。

• 従来の建築では、総熱損失を 10～30％増加させます
• 室内表面温度を低下させ、結露やカビのリスクを高めます
• パッシブハウス性能の達成を妨げる主な要因です

6.2 一般的な接合部の ψ 値

ψ 値（線熱貫流率）は、接合部の長さ 1 メートルあたりの追加熱損失を W/mK で表します。

接合部	一般的な施工の ψ（W/mK）	良好な施工の ψ（W/mK）	パッシブハウスの上限 ψ（W/mK）
壁と床の接合部（地上階）	0.16	0.08	≤0.01
壁と床の接合部（中間階）	0.07	0.03	≤0.01
壁と屋根の接合部（陸屋根）	0.12	0.06	≤0.01
壁と屋根の接合部（勾配屋根、軒先）	0.10	0.04	≤0.01
窓の上枠	0.15	0.05	≤0.01
窓の下枠	0.10	0.04	≤0.01
窓の縦枠	0.08	0.03	≤0.01
外角	0.09	0.04	≤0.01
バルコニー（断熱されていないスラブ）	0.50–1.00	0.15	≤0.01（熱遮断部材が必須）
パラペット	0.20	0.08	≤0.01
鋼製梁の貫通部	0.10–0.30	0.05	≤0.01

6.3 熱橋を防ぐための対策

断熱材の連続施工： 最も効果的な対策です。断熱材を途切れさせずに建物外皮全体を連続して覆います。外断熱（ETICS／レインスクリーン）は、充填断熱や内断熱よりも容易に実現できます。

熱遮断コネクター：

• Schock Isokorb：コンクリート同士のバルコニー接合部に用いる構造用熱遮断部材です。ψ を約 0.70 から 0.15 W/mK に低減します。曲げ荷重、せん断荷重、複合荷重に対応した製品があります。
• Halfen HIT：同様の構造用熱遮断システムです
• Armatherm：鋼材同士および鋼材とコンクリートの接合部に用いる FRP（繊維強化ポリマー）製熱遮断パッドです
• 熱遮断部材の一般的な厚さ：構造接合部内に設ける断熱材が 80–120 mm

レインスクリーンクラッディング用の専用ブラケット：

• 標準アルミニウム製ブラケット：ブラケット 1 個あたり ψ ≈ 0.04–0.08 W/mK
• 熱遮断ブラケット（例：Leviat Halfen、Fischer Thermax）：ブラケット 1 個あたり ψ ≈ 0.01–0.02
• ブラケット数：通常、ファサード 1 m² あたり 4–6 個
• ファサード全体のブラケットによる熱橋：熱遮断されていない場合、壁の実効 U 値に 0.02–0.05 W/m²K が加わることがあります

6.4 よく見られる熱橋の位置

窓の上枠、下枠、縦枠：

• 窓は断熱層の位置に設置します（窓開口部の奥ではありません）
• 開口部の内側まで断熱材を折り返します：枠に 30 mm 以上重ねます
• パッシブハウス仕様の納まりには、断熱窓サブフレーム（Purenit、Compacfoam）を使用します
• パッシブハウスの設置位置：断熱層が通る位置に窓を配置します（通常、外面から 1/3 の位置）

床端部（中間階）：

• ファサードに露出したコンクリートスラブ端部：大きな熱橋です（ψ = 0.07–0.15）
• 対策：スラブ端部を断熱材で覆います（周縁断熱材、30–50 mm）
• または、スラブ端部を覆う断熱スパンドレルパネル付きカーテンウォールを使用します

バルコニーの接合部：

• 断熱層を貫通する、断熱されていないコンクリートバルコニーは、一般的な熱橋の中で最も深刻です
• 対策：構造用熱遮断部材（Isokorb タイプ）、独立構造に取り付ける吊りバルコニー、熱遮断部材を備えた片持ち鋼製ブラケット、熱的に分離されたプレハブバルコニーユニット

パラペット：

• 断熱屋根より上に延びるコンクリートまたは組積造のパラペットは、熱橋となり、結露のリスクも生じます
• 対策：パラペットの内側、上面、外側の 3 面すべてを断熱し、暖かい温度を保ちます
• または、屋根端部の納まりと外部雨樋を採用してパラペットをなくします

基礎：

• 断熱壁の下に延びるコンクリート基礎壁は、地盤への熱橋となります
• 対策：基礎の外側を深さ 600 mm 以上（凍結深度）まで断熱します。断熱基礎システム（床下に XPS／発泡ガラスを敷き、周縁断熱を施したパッシブハウス基礎）を使用します
• パッシブハウスの手法：壁の基部に Foamglas Perinsul ブロックを設置し、DPC の位置で熱橋を遮断します

6.5 熱橋の計算方法

• 2D解析： THERM（無料、LBNL）、Flixo、HTflux、Psi-Therm。BS EN ISO 10211に従い、線状接合部のψ値を算出します。
• 3D解析： 点状熱橋（ブラケット、アンカー、バルコニーの接続部）には必須です。HEAT3、AnTherm、Comsolを使用します。
• 規約： BRE IP 1/06（英国）、PHI Protocol（パッシブハウス）。内法寸法法と外法寸法法ではψ値に影響があるため、使用した規約を必ず明記してください。
• SAP/SBEM（英国）： Accredited Construction DetailsまたはBR 497の表形式のψ値を使用します。熱解析による独自の値も認められています。

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付録A：外皮の試験と試運転

気密性試験

ブロワードア試験（BS EN ISO 9972 / ASTM E779）：

• 建物を50 Paに加圧し、圧力を維持するために必要な空気流量を測定します。
• 結果は、50 Pa時のm³/(h·m²)（外皮面積基準）、または50 Pa時の1時間あたりの換気回数（ach50、容積基準）で表します。
• 英国のBuilding Regs Part L：最大8.0 m³/(h·m²)、推奨値は≤5.0、最良の実務基準は≤3.0です。
• パッシブハウス：≤0.6 ach50（極めて高い気密性。一般的な値は約1.0 m³/(h·m²)です）。
• 試験：英国では2006年以降、新築建物の完成時に必須です。抜き取りまたは全住戸を対象に実施します。
• 一般的な漏気箇所：設備貫通部、壁と床の接合部、窓枠、屋根裏のハッチ、外壁のコンセント

水密性試験（カーテンウォール）

• AAMA 501.1： 校正済み散水ラックを使用する現場試験。水量は34 liters/m²/hour、圧力差は137 Paです。
• AAMA 503： 体積試験 — 浸入した水の総量を測定します。
• EN 12155： 静圧および動圧下でのラボ試験（静圧は最大600 Pa、突風時は250 Pa）。
• CWCT Standard（英国）： 静圧600 Paでのラボ試験。防水層を越える水の浸入がないことを確認します。
• ホース試験（AAMA 501.2）： 現場での診断試験 — 手持ちノズルを用い、22 liters/min、距離300 mmで系統的に散水します。漏水箇所を特定します。

サーモグラフィー（赤外線サーモグラフィー）

• BS EN 13187：建物外皮の熱的な不均一箇所を定性的に検出します。
• 暖房期に実施します。室内外の温度差は最低10°C必要です。
• 太陽光による外壁の加熱を避けるため、夜明け前の実施が望ましいです。
• 熱橋、断熱材の欠損、漏気経路、水分の浸入を特定します。
• U値の定量化はできません。定性的な評価のみです（色の分布は表面温度の相対的な違いを示します）。

付録 B：主要な規格とコードの参照

規格	適用範囲	適用地域
UK Building Regs Part L (2021)	燃料と電力の保全（U値、気密性）	イングランド
ASHRAE 90.1	建築物のエネルギー規格	米国／国際
ASHRAE 90.2	低層住宅のエネルギー規格	米国
IECC (International Energy Conservation Code)	外皮の断熱、窓・開口部、気密性	米国
Passive House Standard (PHI)	超低エネルギー設計規格	国際
BS EN ISO 6946	建築部材の熱抵抗計算	欧州／国際
BS EN ISO 13788	温湿度性能 — 層間結露（グレーザー法）	欧州
BS EN ISO 10211	熱橋 — 熱流と表面温度の計算	欧州
BS EN ISO 13370	地盤を介した熱伝達	欧州
BS EN 14351-1	窓およびドア — 製品規格と性能	欧州
BS EN 13830	カーテンウォール製品規格	欧州
CWCT Standard	カーテンウォールの規格（英国の業界標準）	英国
AAMA/NAFS	北米の窓・開口部規格	米国／カナダ
NFPA 285	外壁アセンブリにおける火炎伝播	米国
BS 8414	外装材システムの耐火性能	英国
BR 135	外断熱の耐火性能	英国（BREガイダンス）
ETAG 034 / EAD	ETICS（外断熱）の欧州評価文書	欧州
EN 1991-1-4	構造物に作用する風荷重（ファサード設計用の風荷重）	欧州
ASTM E283	カーテンウォールおよび窓の空気漏れ	米国
ASTM E331	静圧下での水の浸入	米国

外皮性能の経験則

パラメーター	経験則	備考
断熱材の厚さ（ミネラルウール）	U値を0.01 W/m²K低減するごとに25 mm	概算値。200 mmを超えると効果は逓減します
アルゴン封入複層ガラスの空気層幅	最適値は16 mm	20 mmを超えると、対流により効果が低下します
クリプトン封入複層ガラスの空気層幅	最適値は12 mm	ガスが高価なため、ユニットを薄くできます
窓壁面積比によるエネルギーへの影響	WWRが10％増加するごとに、ファサードの熱損失が約5～8％増加	気候によって異なります
熱橋による割増	従来工法では、算出したU値に10～30％を加算	Passive Houseでは5％未満に低減
外皮のエンボディドカーボン目標値	ファサードあたり<60～80 kgCO2e/m²	LETIのベンチマーク
建築費に占めるファサード費の割合	商業施設では15～25％、住宅では8～15％	カーテンウォールは上限に近い値
ファサードの重量	30～60 kg/m²（カーテンウォール）、150～350 kg/m²（組積造／プレキャスト）	構造設計の入力値
メンテナンス周期（塗装木材）	5～8年	屋外に露出する部材
メンテナンス周期（アルミニウムPPC）	25年以上	BS EN 12206準拠の粉体塗装
シーラントの交換周期	15～25年	シリコーンはポリウレタンより長持ちします
陸屋根の防水膜の交換	20～30年（単層）、15～20年（積層）	緑化屋根の防水膜は保護されるため、さらに長持ちします