南向き住戸のメリットを計算!1年で窓1枚10,000円の冷暖房費が節約可能!?

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南向き住戸のメリットを計算!1年で窓1枚35,000円の冷暖房費が節約可能!?

マンションの購入に先立ち、母親から、

・日当たりが全然違うから、南向きを買いなさい!!

と、ひたすら言われました。
実際のところ、

・「洗濯物がよく乾く。」
・日が当たる部屋のほうが気持ちいい。

という、あいまいなうえでの意見だったのですが、いろいろと調べていくうちに、南向きの家のメリットは、そんなあいまいなものではなく、

・光熱費が全然違う!!

ということがわかってきました。
そこで、今回は、そんな南向き住戸のメリットについて、理系の計算も踏まえて、解説していきたいと思います!

結論から

忙しい人のために結論から先に。

南向きの窓と、東西面の窓をくらべると、下表のとおり、
南向きの窓のほうが、一枚(2.0m×1.7m)当たり、

・冷房期間は、2600円/年 冷房代が安くなり、
・暖房機関は 8300円/年 暖房代が安くなる。

期間 東西
冷房70009600-2600
暖房-12600-4300-8300
合計-56005300-10900

結果として、1年間で10900円得をすることになります!

ということで、なぜこのようになるのか下記に説明していこうと思います!

南向き住戸のメリットは夏は日差しが入らず、冬に日差しが入ること!!

南向きというと、

・とにかく日当たりがいい!!

と思いがちですが、実は違います。

・熱い夏には日が当たらず、寒い冬には日が当たる。

というのが、正しい認識となります。
まずは、下の図をご覧ください。

下の図は、太陽が真南に来たときの、太陽の日射の角度になります。
左から、夏至で一番太陽が高いとき、そこから、暑い8月、9月の太陽の角度、12月の太陽の向きを表しています。

この図を見てもわかる通り、暑いときには日はそこまで差し込まずに、寒い12月などは日が差し込んでいることが分かります。

では、これが西や東になるとどうなるのでしょうか?

その結果を表すグラフが下の「各面の直達日射量」になります。
横軸が月日を表し、縦軸がどれくらい日射が入り込んでくるかを表しています。

画像に alt 属性が指定されていません。ファイル名: image-58.png

日射量と可照時間

まずは、南面を見てみましょう。
先ほども解説した通り、太陽が一番高い夏至の時には光が差し込みませんので、直達日射量は1年の中で一番減ります。それに対して、太陽の力が弱まる冬には、日射が差し込むので、直達日射量が増加していることが分かります。

それに対して、東西面を見てみましょう。
すると、南面と正反対で、東西面は太陽の力と同様のカーブを描いていることが分かります。これは、

・南面が「暑いときには日が入らず、寒いときの日が入る」

という理想的な家であったのに対して、

東西面は「暑いときに日が入って、寒いときには日が入らない」

ことを表しています。

この、日当たりの影響による光熱費を計算してみる。

ということで、この日当たりの影響による光熱費の差を計算してみたいと思います。

まずは、上記のグラフを読み取り、サインカーブに置き換えてみました。
水平面、東西面は1年間で1周するような単純なサインカーブを描くようですが、南面は、冬にサインカーブと外れた動きをするようです。
今回は類似するように、1年で、-70°~430°まで動くカーブとしています。

このグラフに、東京の2019年の平均気温、最高気温、最低気温を入れたグラフが下記のとおりです。

夏至から2カ月遅れの8月くらいに暑さのピークがきて、冬至の1か月遅れの1月くらいに寒さのピークを迎えるのが分かります。地球自体が蓄熱している影響でこのような遅れが生じることになるようです。

では、このグラフに、
・冷房が必要なとき → 最高気温が25度以上の時をオレンジ色
・暖房が必要なとき → 平均温度が12度以下の時を青色
で図示してみました。
すると、
・冷房が必要なときは、5月半ば~9月いっぱい、
・暖房が必要なときは、11月中旬~3月いっぱい、
ということが分かります。

赤色の部分は、日が当たるとその分も冷房で冷やさないといけないので、電気代が高くなる部分。青色の部分は、日が当たってくれると、その暖房がいらなくなるので、電気代が安くなります。

ということで、この総量を計算していきたいと思います。

南面の日射取得料の計算

まずは南面の日射取得量の計算をしていきます。5/1~9/31

冷房期間の計算

冷房が必要な期間の日射取得量の総量は、グラフで言うとこの面積に当たります。

ですので、まずこの面積を求めました。すると、

日射取得量=グラフの面積=892×103 [kJ/m2]

となります。窓の面積は、標準的な、1.7*2.0mとして

窓の面積=1.7*2.0=3.4 [m2]

よって、窓一枚あたり夏のうちに受けるエネルギーは、

窓一枚当たりの日射取得量
=892×103[kJ/m2] × 3.4 [m2] =3032×103 [kJ]

エアコンの効率を「3」と仮定すると、窓一枚当たりの消費電力は、

窓一枚当たりの消費電力
=3032×103 [kJ] / 3 = 1011×103 [kJ]

となります。

電気代を25円/kWhとすると、

1011×103 [kJ] / 3600 [kJ/kWh] = 0.28×103 [kWh]

0.28×103 [kWh] × 25[円/kWh] = 7000[円]

となり、日射取得した分の熱を冷やすために年間7,000円の電気代が必要になります。

暖房期間の計算

同様に、暖房機関の計算をしていきたいと思います。

11/15~3/31

計算の流れは同じです。
が、今回は日射により暖房費が節約される方向に働きます。

日射取得量=グラフの面積=1608×103 [kJ/m2]

窓の面積=1.7*2.0=3.4 [m2]

窓一枚当たりの日射取得量
=1608×103[kJ/m2] × 3.4 [m2] =5467×103 [kJ]

窓一枚当たりの消費電力
=5467×103 [kJ] / 3 = 1822×103 [kJ]

1822×103 [kJ] / 3600 [kJ/kWh] = 0.506×103 [kWh]

0.506×103 [kWh] × 25[円/kWh] = 12,600[円]

南面についてまとめると5600円光熱費が節約できる。

南面の冷房費、暖房費の計算結果をまとめると、

日射の影響で

冷房費が +7000円 高くなる。
暖房費 -12600円 削減できる

よって、-5600円の光熱費が節約できる。

と、なります。
暖房費が大きく節約でき、1年間トータルで電気代がお得になることがわかります。

東西面の計算

東西面も同様に計算してみます。

冷房期間

日射取得量=グラフの面積=1223×103 [kJ/m2]

窓の面積=1.7*2.0=3.4 [m2]

窓一枚当たりの日射取得量
=1223×103[kJ/m2] × 3.4 [m2] =4158×103 [kJ]

窓一枚当たりの消費電力
=4158×103 [kJ] / 3 = 1386×103 [kJ]

1386×103 [kJ] / 3600 [kJ/kWh] = 0.385×103 [kWh]

0.385×103 [kWh] × 25[円/kWh] = 9,600[円]

暖房期間

日射取得量=グラフの面積=550×103 [kJ/m2]

窓の面積=1.7*2.0=3.4 [m2]

窓一枚当たりの日射取得量
=1608×103[kJ/m2] × 3.4 [m2] =1870×103 [kJ]

窓一枚当たりの消費電力
=1870×103 [kJ] / 3 = 623×103 [kJ]

623×103 [kJ] / 3600 [kJ/kWh] = 0.173×103 [kWh]

0.173×103 [kWh] × 25[円/kWh] = 4,300[円]

東西面は、暖房量が足りず、光熱費が高い。

東西面をまとめると、下記の通りとなります。

日射の影響で

冷房費が +9,600円 高くなる。
暖房費 -4,300円 削減できる

よって、+5300円の光熱費が余分にかかる

暖房が必要な寒い時期に強い光が差し込まないことで、暖房期間の太陽光のサポートが少なく、冷房費用のほうが買ってしまっていることがわかります。

南面、東西面を比較してみる。

ということで、計算結果を比較した結果が、以下の表になります。

夏は、そこまで差が出ないことがわかりますが、冬に強い光が差し込む南面は、大きく暖房代の節約ができることがわかります。

冷房の期間であれば、すだれを付けることでかなり直射日光の影響を最小限にしたとしても、寒い時期の日当たりは改善する方法がありませんので8300円程度は差が出てくることになります。

期間 東西
冷房700096002600
暖房-12600-43008300
合計-5600530010900

ライフタイムでどうなるのかを考えると、

・リビングに2枚、子供部屋2部屋に2枚ずつ、計4枚の窓が南向きにあるとすると、

10,900円/年・窓 × 4枚 =43,600円
43,600円/年 × 30年 = 130万円
43,600円/年 × 50年 = 218万円

光熱費が変わってくることになります。

あくまで単純計算なので、
・実際には、共働きでお昼間は使わない。
・基本的にリビングにいる。

などなどがの条件により、ここまでの効果は出ないかもしれませんが、断熱性がきっちりとした家であれば、冬に暖房いらずで過ごせる可能性もあります。

窓1枚から得られるエネルギーは、こたつ2台分。ホットカーペット4畳分。

ちなみに、「この冬の日射がどれくらいの効果があるか」ですが、

JIS規格の計算上の冬の日射量は300W/m2に、単純に窓の面積を書けると

300W/m2  × 3.4m2  = 1000W =1kW

となります。こたつが500W程度ですので、こたつ2台分の熱が窓から降り注ぐことになります。

ホットカーペットだとすると、2畳用が500W程度ですので、4畳用のカーペットがひいてあるのと同じことになりますね!

まとめ

南向きの家がいい!!といわれていますが、

先人からの知恵は正しく、南向きの面に窓が多い家は、

・夏涼しく、冬に暖かい家が

実現できることになります。
実際に電気代に換算すると、

窓1枚当たり、年間10,900円

の節約ができることがわかりました!
南向きのメリットを確認して、いい家を建ててください!!

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