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8.オフィスビルの法律

都心部を歩いていると街並みの中で頭１つ飛び出している建物を時に見かけることがあります。六本木ヒルズやミッドタウンといったランドマークとなっているような建物もそうですし、超高層建築物でなくて比較的小さな建物でも目につくことがあります。これらは高さに関することなので、先に8-1「高さ制限」の稿で簡単に触れましたが、地区計画あるいは総合設計制度に基づいて、基準法の規定が一部緩和、あるいは変更されたことを前提としてこれらの建物が成立しています。
地区計画とは何か？東京都都市整備局のホームページにはこのように解説がなされています。
「地区計画とは、地区の課題や特徴を踏まえ、住民と区市町村とが連携しながら、地区の目指すべき将来像を設定し、その実現に向けて都市計画に位置づけて「まちづくり」を進めていく手法です。」
ここで謳われている「住民と市区町村とが連携」しているかどうかは疑問の余地がありますが、建築基準法や都市計画法といった全国一律の同じような枠組みで建築物を帰省するのではなくて、「地区の課題や特徴」を汲み取ったまちづくりを考えていきましょう、ということが制度上の趣旨だと思われます。

このような仕組みを使って１つの循環するシステムとして出来たのがヒートポンプです。ポンプといえば水を高い位置にくみ上げる機械ですが、位置エネルギーをポンプによって与えることで水が重力に従って落ちていく、その際には運動エネルギーをもつという関係になっています。ヒートポンプというのはそのサイクルをイメージしたもので、熱は温度が高いところから自然と低いところに移っていきますが、その熱を温度が低い位置から高い位置に上げるのがヒートポンプです。そのために先に挙げた、蒸発→圧縮→凝縮→膨張→蒸発というサイクルをつくるものです。
具体的に冷房を考えます。空調機は基本的に室内機と室外機というものがあります。それらの間には冷媒という物質が行き来しており、熱の移動を担っています。まず、室内で冷媒が蒸発するとその気化熱で室内機側の空気が冷やされます。気化した冷媒は暖まった状態で室外機側に移動して、そこで力学的に圧縮されます。圧縮された気体は液体に変化し温度が上がるので、そこでラジエター状のものに冷媒を通しファンで廻すことによって、周辺の空気に熱を逃がします。そのようにして温度が下がった冷媒はエアコンに戻り、同様のサイクルを繰り返すわけです。最終的にラジエターに風を当てるという仕組みは、先述の古代エジプトの例と何ら変わりはありません。
ところで暖房の場合はこの逆のサイクルをすることによって、室内側の空気を暖めるわけです。

ものを冷却する原理としてはこの気化熱がベースになります。より身近な現象を思い起こせば、スプレー缶を使用した際にそのスプレー缶は冷やされるということがあります。それは管の中に圧縮されていた液体が気体として放出されるためです。このような原理をより大掛かりに使用したのが冷房であり、冷凍庫、冷蔵庫も同じ仕組みを利用しています。
これらの仕組みは学術的には逆カルノーサイクルといって、1824年にフランスの物理学者のカルノーが理論的に位置づけたとされています。実験的にはそれより前に18世紀半ばにアルコールを揮発させることで物体を氷点下まで冷却させることに成功し、1820年にはイギリスのマイケル・ファラデーが圧縮したアンモニアを気化させて物体を冷やすことにも成功しています。この一旦、物体を圧縮するという過程を経ることによって、冷媒を他のエネルギーによって圧縮、膨張させて温度をコントロールするという流れに繋がります。1840年代にはこれらの仕組みを利用して、まずは氷を作りそれで病院の病室を冷やすということをやっているので、この時点で部屋を冷やす冷房という発想にたどり着いたといえるでしょうか。

空気などを暖める暖房の仕組みはこれまでの通りいくつかの仕組みがありました。一方で冷房の方はというと基本的には1つの仕組みでしかありません。物質の3態、個体/液体/気体がありますが、それらが様態を変えるとき（遷移）に、熱のやりとりがあります。液体が気体に変わる時（気化）には熱が放出されます。これが気化熱です。良くいわれる例えは、注射の前にアルコール消毒をしますが、アルコールはすぐに気化して、消毒した部分はすーっとするといったことです。この気化熱を利用して、古代エジプトでは既に冷房に近い装置が作られたといいます。それは大きな壺に水をためて奴隷が大きな団扇でその壺を扇ぐというものです。恐らくその壺は土器だったのだと思われますが、中に貯められた水が完全には閉じられていなくて、壺の表面にじわっと水分が染み出ていたのだと思います。それを団扇で扇ぐことで蒸発をさせて涼風を得ていたようです。現在でもエジプトでは素焼きの壺に水や食料を一緒に入れておいて、それを風通しの良いところにおいておくことで、壺の中のものを冷やすということをやっているようです。

また電気ストーブも徐々に減ってはきていますが、未だに使われることがあるのではないでしょうか。仕組みとしては、電気エネルギーを赤外線として放射する輻射熱式（オレンジの光が出る蛍光灯のような形のもの）、ヘアドライヤーのように電熱線で発生した熱をファンで空気を送る温風式、オイルヒーターなどのようにラジエターに入ったオイルを暖めて空気を対流させて部屋全体を暖める対流式と大きく3通りが考えられます。輻射熱式は赤外線に当たることによって体が直接暖められるので、内外の空気の出入りがあるような店舗などでも局所的に暖をとるのには効果的です。電気式の炬燵で使われているのも輻射熱式ですが、これも炬燵という限られたスペースを暖めるのに効率的だからです。一方で広いスペースを暖めるには、赤外線が空気は暖めず人以外のものも暖めるということと、電気量に対して発生する熱量を考慮すると効率的ではないとされています。
最後に暖房の種類として現在、最も広く利用されているいわゆるエアコン（エアー・コンディショナー）に筆を進めますが、上述の暖房のシステムとは違い、エアコンの場合はシステム的に冷房と表裏一体となっているので、ここで一旦冷房の話題に進んでからエアコンに戻ってきます。