LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

LCCM住宅に関する研究開発と普及－低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅－

環境研究グループ
上席研究員
桑沢 保夫

1

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅰ 研究の背景

図 1 ボトムアップ研究による2030年の世界の緩和における部門別の経済的ポテンシャルの推計値（各部門の評価で仮定されたそれぞれのベースラインと比較した値）
IPCCC第4次評価報告書第3作業部会報告書より
2

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Ⅰ 研究の背景

図 2 部門別の二酸化炭素排出量の推移
国立環境研究所HPより
3

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Ⅰ 研究の背景
２００８年のCO2排出量：住宅や業務用建築１９９０年比で３０～４０％の増加
政府：
２０２０年に温室効果ガスを１９９０年比で２５％削減「新成長戦略」（平成２２年６月１８日閣議決定）の長期目標

国土交通省：
省エネ基準への適合義務づけの必要性、その検討開始→新築の住宅・建築物の１００％省エネ化を目指す。
建築研究所：
先導的なモデルとなりうる「LCCM住宅」の研究開発に着手（自立循環型住宅の研究などで培ってきた知見を活用）
4

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Ⅱ 住宅の省エネルギー技術
これまでの住宅の省エネ基準• 住宅の断熱・気密性を高めることで暖冷房負荷を減らしてきた。
91980年基準
1992年基準
1999年基準

熱損失係数[W/m 2 K]

8765432

図 3 熱損失係数基準値

10Ⅰ

ⅡⅢ

地域

ⅣⅤ

Ⅵ
5LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅱ 住宅の省エネルギー技術
日本の住宅におけるエネルギー消費の実態[GJ/戸]
120■照明他電力 ■調理 ■給湯 ■冷房 ■暖房
暖冷房機器の高効率化とともに、給湯や照明他電力などに関しても十分な配慮をする必要

100
80604020

暖冷房エネルギー

0札幌

仙台 新潟 東京 名古屋 京都 福岡 那覇
図 4 住宅におけるエネルギー消費の現状―8都市域の戸建て住宅に関する比較―

6

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Ⅲ 先進的省エネルギー住宅

躯体の断熱・気密性強化

高効率機器の導入

再生可能エネルギーの活用

7

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Ⅲ 先進的省エネルギー住宅
躯体の断熱・気密性強化→ 暖冷房負荷の削減(気候条件、ライフスタイルとの適合）

高効率機器の導入→ エネルギー効率の向上

再生可能エネルギーの活用 → 建築的活用
太陽熱・太陽光・風 etc→ 設備的活用
太陽光発電太陽熱給湯 etc

8

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Ⅲ 先進的省エネルギー住宅
気候条件やライフスタイルに応じた適切な断熱・気密性能・設備の見極め
個別の住宅への建築的な方法による再生可能エネルギーの活用
実験住宅としての建設は容易
課題
いかにして一般的な住宅として普及させるか9

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －Ⅳ LCCM住宅
１） コンセプト

平成22年度建研講演会

省エネ技術の導入により運用時のCO2発生量を大幅に削減
返済分： 建設時に発生したCO2を、運用時の余剰エネルギーにより返済

照明他

年間のCO2発生量

調理
給湯

冷房

太陽光発電による創エネルギー

暖房

省エネ前

一般住宅

省エネ後太陽光発電

LCCM住宅10

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Ⅳ LCCM住宅
１） コンセプト
ライフサイクルにわたるCO2収支のイメージ従来の住宅

LCCM住宅改修②改修①－②①

建設

CO2収支 [CO2-t]＋

年数

建設段階で生じるCO2債務をなるべく早く返済し、運用段階のカーボンマイナスにより、生涯累積のCO2収支を黒字にする
開発と同時に普及を主なる課題とし、優良住宅資産を蓄積

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －11

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．暖冷房
暖冷房にかかるCO2排出量の低減◆暖冷房負荷の低減
断熱・気密性能（気候条件やライフスタイルに対応）
通風などによる排熱性能（中間期・夏期）
庇などによる遮熱性能（中間期・夏期）◆効率的な暖冷房機器の選択
高効率ヒートポンプ（負荷に対応した能力の選択）
LCCM住宅では超低負荷

12LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．給湯• 熱源機
– エコキュート– 燃料電池
– 太陽熱温水器

気候条件、地域のエネルギー供給体制による有利・不利を勘案する• 配管– 配管の短縮・小口径化• 端末（水栓・浴槽）– 節水型シャワー・水栓– 高断熱浴槽・浴室

熱源機
熱源機

配管
配管

端末
端末
13

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Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．給湯
• 熱源機
– エコキュート
– 燃料電池– 太陽熱温水器

熱源機
熱源機

気候条件、地域のエネルギー供給体制による有利・不利を勘案する

太陽熱集熱器対応型エコキュート

燃料電池

14

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会• 節湯型機器– 手元止水機能・小流量吐水• 高断熱浴槽・浴室• 配管方式– 経路の短縮・小口径化が有効

節湯型機器の例

高断熱浴槽・浴室の例

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －15

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．照明• 光源の種類とＣＯ２排出量（製造、運用時、廃棄）
発光効率（運用時エネルギー消費量）
白熱電球 ＞＞ ＬＥＤ電球 ＞ 電球形蛍光ランプ
１時間当りに換算したＣＯ２排出量（ライフタイムトータル）
白熱電球 ＞＞ 電球形蛍光ランプ ＞ ＬＥＤ電球

16

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Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．換気• 熱交換型第一種換気設備→ 換気動力は増えるが熱交換により暖房負荷を低減できる。良好な温熱・空気環境を提供できる。
• ＤＣブラシレスモーター→ エネルギー消費量削減• 排気のみの片側運転→ 外気冷房（負荷の削減）＋省電力

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －17

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅
２） 運用時のエネルギー消費に関する検討
イ．換気• 省エネルギーに注目した別のアプローチ
ハイブリッド換気システム
温度差・外部風による自然換気システム ＋
機械換気システム

自然換気システムが活用できる場合にはできるだけこれを生かして、不足分を機械換気で補う

18

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Ⅳ LCCM住宅 ３） イニシャルCO2に関する検討

CO2排出量［t-CO2/棟］

地場木材であっても24時間木屑乾燥でないと、輸入木材よりもCO2が多い可能性がある。
地場木材を
14
12

昼間は木屑、夜間はA重油で乾燥

原木輸送

10

国産の丸太を集荷・製材し、24時間木屑で乾燥

86

乾燥

24時間木屑で乾燥

北米の丸太を輸入・製材し、24時間木屑でコージェネ（発電と乾燥）69％削減

製材輸送
製材輸送

4

原木輸送

20

乾燥
加工

加工

推計ケース

原木輸送
乾燥加工乾燥
加工

現状ケース

木材

国産材
（地場産材）

木屑利用率

【59％】

対策ケース

国産材
（一般材）

輸入材

国産材
（地場産材）【100％】【100％】【100％】

Ikaga Lab., Keio University

19

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Ⅳ LCCM住宅 ３） イニシャルCO2に関する検討
木屑でもCO2以外の温室効果ガスを考慮する必要あり

CO2原単位[kg‐CO2eq/t]

100

CH4、N2O排出量に、温暖化係数（CH4: 21、N2O: 310）を掛け換算■ CH4、N2Oの影響は全体の10-15%程度

N2O

50

CH4CO20

H工場

K工場
Ikaga Lab., Keio University

I工場
20

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (1)多層レイヤー
日射遮蔽、断熱、視線制
御、防犯等の役割を担う様々なレイヤーを組み込み、それらの組み合わせによって、環境制御を行い、様々なアクティビティへの適応を行う。

首都大学東京 小泉雅生教授

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －21

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (2)ストライプ状の平面構成
熱や風を和らげて取り込む緩衝領域、動的なアクティビティに対応した天井の高い空間、静的なアクティビティに対応した小空間などを確保し、多層レイヤーによるストライプ状の空間構成とする。

首都大学東京 小泉雅生教授

22

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (3)積層された断面構成
人が出入りするレベ
ル、光と空気が出入りするレベルを、高さ方向に積層し、断面的にもレイヤーが積み重ねられた断面構成とする。

首都大学東京 小泉雅生教授

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －23

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (4)モード

住宅の衣替えレイヤーの開閉により、夏・冬、昼・夜間といった季節や時間に対応したモード、不在時や就寝時といった生活に対応したモードなど、様々なモードを実現する。

首都大学東京 小泉雅生教授

24

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (5)自然エネルギー利用
太陽光発電パネルを一体化した屋根形状、風を取り込み空気の流れを作り出す通風塔、熱や風を取り込むパラボラ状の緩衝領域形状など、自然エネルギーの利用を図る建物形状とする。
首都大学東京 小泉雅生教授

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －25

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅① デザインコンセプト (6)アクティビティに応じた空間構成
熱的緩衝領域を滞在時間の短い動線空間とし、身体感覚の延長としてとらえられる気積の小さい空間を滞在時間の長い就寝空間とするなど、アクティビティと温熱環境との重ね合わせを考慮する。
首都大学東京 小泉雅生教授

26

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 イ．暖冷房
4.部分間欠(セントラル空調)

全館連続(セントラル空調)
暖房

冷房

合計
60.00

50.00

50.00

エネルギー消費量[GJ/年]

エネルギー消費量[GJ/年]

合計
60.00

40.00
30.00
20.00
10.00
0.00

冷房

40.00
30.00
20.00
10.00
0.00

0.6 0.81

1.2 1.4 1.6 1.82

2.2 2.4 2.6 2.8

0.6 0.8

1

Q値[W/m2･K]

1.2 1.4 1.6 1.82

2.2 2.4 2.6 2.8

Q値[W/m2･K]

2.全館連続(高効率エアコン+ファン)

3.部分間欠(エアコン)
合計

暖房

冷房

合計

60.00

60.00

50.00

50.00

エネルギー消費量[GJ/年]

エネルギー消費量[GJ/年]

暖房

40.00
30.00
20.00
10.00
0.00

暖房

冷房

40.00
30.00
20.00
10.00
0.00

0.6 0.8

11.2

1.4 1.6

1.8

2

2.2 2.4

2.6 2.8

0.6 0.8

Q値[W/m2･K]1

1.2 1.4 1.6 1.82

2.2 2.4 2.6 2.8

Q値[W/m2･K]

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －27

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 イ．暖冷房
1階平面図 ※（）内は空間容積
浴室）（5.22m3洗面室
台所（10.93m3）

和室（19.13m3）

Y33）
LDK（91.41m
LDKY23）（緩衝空間）（94.28m（緩衝空間）

Y12階平面図
子供室①（13.32m3）

主寝室（17.77m3）

子供室②（12.92m3）

ふすま（熱貫流率：3.75W/m2・K）を設置
エアコンを設置

WS①
WS①（45.21m3）

WS②
WS②（45.21m3）

窓ガラスを設置（緩衝空間）
28

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 イ．暖冷房
熱負荷に対応したエアコンの選定
設定温度に達しない時間率
機種
最小機種
選定機種
負荷対応機種エアコン定格冷房能力の設定条件
最小機種
選定機種
リビング2.2kW2.8kW
個室１2.2kW
2.2kW
個室２2.2kW
2.2kW

負荷対応機種
5.0kW
2.2kW
4.0kW

窓面積率は南面の70%、窓面のハニカム断熱あり、蓄熱あり
Ⅱ地域次世代基準の断熱性、緩衝空間外側はLow-e複層、内側は単板ガラス

暖房
冷房
暖房
冷房
暖房
冷房

リビング
0%
31%
0%
20%
0%
4%

個室１0%
0%
0%
0%
0%
0%

個室２0%
12%
0%
12%
0%
2%

タイマー運転により立ち上げ時刻を早めたり、着衣による調節を行うな
どの生活スタイルで許容すればエネ
ルギー消費量の面からは有利
29

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 ロ．給湯
• 熱源機
– エコキュート
– 燃料電池– 太陽熱温水器

熱源機
熱源機

気候条件、地域のエネルギー供給体制による有利・不利を勘案する

太陽熱集熱器対応型エコキュート

燃料電池

30

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会• 節湯型機器– 手元止水機能・小流量吐水• 高断熱浴槽・浴室• 配管方式– 経路の短縮・小口径化が有効

節湯型機器の例

高断熱浴槽・浴室の例

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －31

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 ハ．照明・光環境

・照明の光源にはLEDランプを採用
・南面のグレア防止、・高効率照明器具（LED）の多灯分散配置（昼光、人工照明）
シミュレーション
開口配置、配灯計画

図 21 内観リアルアピアランス画像
32

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅② 環境設備から見た検討 ニ．換気・通風
ハイブリッド換気システム
温度差・外部風による自然換気システム ＋機械換気システム

換気塔を活用→自然換気システムが活用できる場合にはできるだけこれを生かして、不足分を機械換気で補う

図 22 CFDを用いた換気塔の検討
33

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅③ LCCO2からみた検討
構造
軸組材
コンクリート：木造を採用：イニシャルCO2発生量の小さいものを選択：高炉コンクリートの採用、布基礎形式の採用

40.00

イニシャルのCO2排出量[t-CO2/棟]

35.00
その他

その他

太陽光発電

太陽光発電

PB

PB

ガラス

ガラス

その他

30.00

その他

25.00

太陽光発電

その他

太陽光発電
20.00
屋根瓦
PB

15.00

PB
PB

ガラス

ガラス

ガラス
断熱材

10.00

木面材

断熱材

断熱材

断熱材

木構造材

木面材・仕上木面材・仕上木面材・仕上木面材5.00

断熱材

木面材

木面材

木面材・仕上
木面材

木構造材

木構造材

木構造材

木構造材

コンクリートコンクリートコンクリートコンクリートLCCM基準設計案

LCCM
対策(高炉)LCCM 対策(高炉+ガラス)

LCCM 対策(高炉+ガラス+GW)

コンクリート
鉄筋

0.00

一般的な住宅

その他
仕上げ
断熱材

太陽光発電
塗料
木面材・仕上

木窓
モルタル
木面材

サッシュ
タイル
木構造材

窯業系サイディング
PB
コンクリート

屋根鋼板
畳
鉄筋

屋根瓦
ガラス

図 24 イニシャルCO2の低減対策とその効果

東京大学大学院 清家剛准教授

34

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅③ LCCO2からみた検討
140

イニシャルCO2[t‐CO2/棟]

120
100
80
60
40
20
030年

40年

50年

60年

70年

80年

90年

計画供用期間図 23 共用期間とイニシャルCO2の関係
東京大学大学院 清家剛准教授

LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －35

平成22年度建研講演会

Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅④ LCCMの実現性に関する検討
運用時エネルギー消費量
イニシャルCO2、CO 2換算エネルギー消費量・発電量

350t
300t

イニシャルCO2

発電量250t
200t
150t
100t
50t
0t
30年

電力のCO2排出量原単位による影響が大きいので、注意の必要

40年

50年

60年
70年
共用期間

80年

90年

図 25 CO2排出量・発電量の推移
太陽熱エコキュート利用、全電源平均(0.418kg‐CO2/kWh)とした場合

36

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅⑤ 住宅の概要
建築概要
・延床面積・工法
・基礎・軸組・断熱・開口部・ガラス・屋根・外壁
・床：143㎡（２階建て）：木造在来工法：布基礎、高炉セメント：国産材：次世代省エネ基準(H11)Ⅱ地域相当：木製気密サッシ＋一部樹脂サッシ、
木製日射遮蔽ルーバー、断熱スクリーン：真空ガラス：金属板葺き：サイディング・金属パネル・木羽目板：無垢板フローリング
37

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Ⅳ LCCM住宅 ４）つくばデモンストレーション住宅⑤ 住宅の概要
設備概要
・太陽光発電パネル：8kw
・ヒートポンプ式エアコン（2.2kw×2+2.8kw×１）
・太陽熱集熱器対応エコキュート
・家庭用燃料電池
・LED照明（多灯分散）・コンロ（IH＋ガス）・HEＭＳ（HOME ENERGY MANAGEMENT SYSTEM）

38

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Ⅴ 将来の展望■LCCMデモンストレーション住宅（つくば）イニシャルCO2：
建設時の廃棄物等も勘案して正確に求める。
運用時エネルギー消費量：
模擬居住実験で検証する。

■ LCCM住宅評価ツールの作成
日本の様々な気候やライフスタイルに対応■普及促進を目指すLCCM住宅の認証に活用
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LCCM住宅に関する研究開発と普及－ 低炭素社会に向けた動向と先進的省エネルギー住宅 －平成22年度建研講演会

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