3.9 ＬＣＣＭ住宅の概要（住宅研究部 住宅情報システム研究官 桑沢 保夫）

ただいまご紹介いただきました住宅研究部の桑沢と申します。
私からは、こちらにありますように、ＬＣＣＭ住宅の概要ということでお話をさせていただきたいと思います。
ＬＣＣということであれば、ライフ・サイクル・コストということで、昔から使われていると思います。これに対しまして、建築の分野ではＬＣＣＯ２という言葉も少し前から使われております。こちらにありますＬＣＣＭといいますのは、さらにそれにＭがつきまして、こちらに略称のもとが書いてありますけれども、ライフ・サイクル・カーボンマイナス、このような概念でつくられた住宅ということで、こちらについてご紹介をさせていただきたいと思います。

もともとの研究の背景ということですけれども、こちらの研究を始めるに当たりまして、2008
年ごろになりますが、ＣＯ２排出量が日本全国でみたときに、住宅や業務用建築でみますと、1990年と比べてみまして 30～40％増加していました。
これに対応しまして、政府といたしましては、新成長戦略という中で、2020 年に温室効果ガスを1990 年比で 25％削減するということを示しました。国交省としてもこれに対応いたしまして、省エネ基準がありましたが、このときにはまだ義務にはなっていませんでした。これをさらに義務づけする必要があるだろうということで、その検討を開始したということでして、将来的には全ての新築の住宅建築物、省エネ化を義務づけましょうという内容でした。
このような内容に対しまして、国総研、建築研究所と共同研究を行い、このような将来に向けて先導的なモデルとなるように、ＬＣＣＭ住宅の研究開発に着手しました。

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これは最近の状況になりますけれども、つい昨年ではパリ協定ができてまいりました。この中では、2013 年に比べまして 25％のＣＯ２排出量を日本全国で減らしましょうということになっています。その中でみてみますと、表の赤字のところにありますけれども、業務その他部門、家庭部門がそれぞれ大体 40％の削減を目指すということでして、全体の 25％に比べると随分大きな値が表示されている、つまり、削減が非常に大きく期待されているということがここでも示されています。

さて、このＬＣＣＭ住宅、具体的にどのようなコンセプトでできているのかというのを少しご説明させていただきます。
まず初めに、省エネをする前、普通の住宅がこれぐらい年間でＣＯ２を発生しているだろうという模式図になっております（左の棒グラフ）。
暖房や給湯が大きな値になります。地域によって変わってきますけれども、これは、東京付近としてのプロポーションになっております。これに対しまして、いろいろな省エネの工夫を積み重ねていくことで、半分ぐらい、これぐらいはそんなに無理なく削減できそうだということがあります（中央の棒グラフ）。
これに対しまして、太陽光発電をできるだけ大きく積みます。右のほうの２つの棒グラフがＬＣＣＭ住宅となります。ここで比べてみますと、省エネ後に使うはずのエネルギー消費量、ＣＯ２発生量に比べまして、太陽光発電で発生するエネルギー量が大きく上回るようにすることができます。これを右上に書いてありますように、ライフサイクルで考えるということは、つまり建設時のことを考えなければいけませんので、建設時に発生するＣＯ２を運用時の余剰エネルギーで返済することを考えます。返済といっても、どのように返済をするかということになるわけですけれども、具体的には余ったエネルギー、電力になるわけですが、この電力をこの住宅で使わない、つまりそのほかの住宅や建物で使ってもらうことになります。
これはどのようなことを意味するかといいますと、電力会社が発電所でその分の電力を発生する必要がない。つまり、電力を発生するためのエネルギーを使わない、ＣＯ２が発生しないということになりますので、この分はマイナスでカウントできないだろうかということを考えたわけです。
つまり、そのマイナス分によりまして、建設時のＣＯ２を返済していこうという考え方になります。

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こちらは、横軸を年数ということで時間軸にしたときに、ライフサイクルのＣＯ２発生量がどうなっていくかということを描いた図になっています。赤い線が従来の住宅です。建設するときにそれなりのＣＯ２が発生してしまいます。それから、使えば使うほど住宅中でエネルギーを使いますので、右上がりにどんどんＣＯ２発生量がふえていきます。改修が必要になってきますので、そのときにもＣＯ２が発生してしまいます。
こうやってどんどん右上がりで上がっていくわけですけれども、一方、今回のＬＣＣＭ住宅を考えてみますと、つくるときにはいろいろ工夫する必要があって、若干ＣＯ２発生量がふえる傾向があります。しかし、その後、使えば使うほど、先ほど右上がりだった線が右下がりでどんどん減っていくということになります。改修の時期を少しずらして発生量を抑えることができます。それから、改修に必要なＣＯ２を工夫して減らすことができる。このようなことを積み重ねていくと、一番右端にありますように、点線になって、ＣＯ２収支としてはマイナス、つまりライフサイクルのＣＯ２収支をマイナスにすることができることになります。このようなコンセプトに基づいて、ＬＣＣＭ住宅を研究してまいりました。

では、具体的にＬＣＣＭ住宅を達成していく上でどのようなことをやっていくか。まず、イニシャルＣＯ２の削減ということを考えました。これは、つくるときのＣＯ２、どうしてもふえてしまうということはありますけれども、そのふえてしまう中でもなるべくＣＯ２発生量の少ない材料を選択してあげる、さらに使う量も減らしてあげる、こういったことを組み合わせてあげれば、できるだけＣＯ２発生量、イニシャルで減らすことができるだろうということになります。

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次に、ランニングＣＯ２削減ということになります。これは、実際に住宅を使っているとき、人が住んでいるときにどれくらいＣＯ２が発生するか、これをどのように削減していくかということになります。
通常、大きくは３つの項目を挙げて説明されることが多いです。１つ目は、躯体の断熱、気密性強化ということでありまして、こちらは主に暖冷房の負荷を削減します。負荷というのは、暖房や冷房をするときに必要なエネルギーを意味します。
続きまして、右上に高効率機器の導入と書いてあります。これは、エネルギー効率の向上と書いてありますけれども、暖冷房、もしくは照明など、いろいろな用途があるわけですが、その用途に対して同じエネルギーを使っても得られる効果が変わってくる場合があります。この場合に、なるべく効果の高いもの、効率の高いものを使うということで、消費エネルギーを減らすことが可能になってきます。
そして、３番目に再生可能エネルギーの活用ということになります。再生可能エネルギーですから、基本的にＣＯ２は発生しません。ここに風車の絵と太陽光発電パネルの絵が描いてありますけ
れども、どちらもこれを使うときにはＣＯ２は発生しません。それぞれのデバイスをつくるときにはＣＯ２が発生しますが、使っている間にＣＯ２は発生しないということになります。このようなものをなるべく活用しようということになります。方法としては、ここに書いてありますけれども、建築的な手法や設備的な手法が考えられます。再生可能エネルギーといっても、ここに書いてあるように、電力を発電するだけではなくて、例えば通風をとるというのもありますので、そういったものは建築的手法ということができると思います。
さらに、これとは別に、実は中で住んでいる人の使い方が大きな影響を与えます。ですから、これも少し工夫することでランニングＣＯ２を減らすことができるだろうということになります。

さらに、ランニングＣＯ２につきまして細かく考えてみますと、まず暖冷房に係るＣＯ２削減、排出量を減らすにはどうしたらいいかということを考えてみます。まず暖冷房のために必要なエネルギーを減らすということで、そのために断熱や気密性能をよくしてあげるということでして、
これを基本的に上げるということで、暖房や冷房の負荷を減らすことができます。そのほか、先ほど出てきました通風をとる話。もしくは、ひさし- 150 -をうまく使ってあげることで、余計な日差しが入ってこないので冷房負荷を減らすことができる。
さらには、冷房とは逆に日射熱をどんどん取り入れて、暖房のエネルギーを減らすことが考えられるわけです。
さらにもう１つ、高効率の機器を使うという方法もあります。こちらは基本的にはヒートポンプ（エアコン）を使うのが大変効率が高いです。これをうまく使ってあげる。ただのヒートポンプではなくて、高効率のタイプです。さらに括弧内に書いてありますけれども、負荷に対応した能力の選択と書いてあります。これもヒートポンプを使う上では非常に重要な選択の基準となります。
特にＬＣＣＭ住宅で超低負荷と書いてありますけれども、負荷に応じた能力のヒートポンプを使えば、当然 能力を発揮することができます。暖房や冷房をするときの効率、ＣＯＰと呼んでいますが、これは随分変わってしまいますので、なるべくＣＯＰの高いところを使うことができるように注意する必要があるということです。

続きまして、給湯です。給湯も比較的大きなエネルギー消費を要しております。給湯に関しては、ここにありますように熱源があって、それを配管でお湯を運んで、さらに端末で使うということになりますので、それぞれに対していろいろな省エネ手法があります。

熱源機に関しましては、こちらにありますようなエコキュートがあります。これもヒートポンプを使ってお湯を沸かすタイプで電力を使うタイプ。それから、最近出てまいりました燃料電池、さらに太陽熱温水器といったものを組み合わせたりして使うことで、エネルギー効率を大変上げることができます。

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こちらは、配管とか端末部材ということですけ
れども、なるべく細い配管を使う。ヘッダーを使うということで、お湯の使用量を減らすことができるといわれていますし、そのほか手元の水栓でもいろいろな削減手法があります。

続きまして、もう１つ照明についてもご紹介しますが、ＬＣＣＭ住宅の検討を開始した当時ですと、この上の式にありますように、白熱電球に比べてＬＥＤや電球型蛍光ランプのほうが圧倒的に消費エネルギーが少ないということでした。ただし、これは建設当時のことで、現状では蛍光ランプよりもＬＥＤが高効率化しています。
もう１つ考えなければならないのは、１時間当たりに換算したＣＯ２の排出量。ライフタイムでどうなっているかということです。こちらで考えてみますと、蛍光ランプに比べてＬＥＤのほうが圧倒的に寿命が長いということがありますので、この２つを並べてみたときに、建設当時、デモ住宅をこれからご紹介しますが、そのときにもＬＥＤを選択したということになっております。

ここから、今申し上げた概念によって、実際にＬＣＣがどのようにでき上がるかということを確認するために行った住宅のデモンストレーションについてご紹介させていただきたいと思います。
建物は、つくばにあります共同研究開発先の建築研究所の敷地の中に建てられたものでして、４人家族が住めるということを想定した住宅になっております。

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詳細はこちらに書いてあるような内容になっておりまして、太陽光発電パネルは約８キロワッ
トということで、通常、３キロから４キロぐらいの発電パネルを積んでいるところが多いわけですけれども、それに比べるとかなり大きな発電パネルを積んでいたということであります。
最近は、かなり大きな発電パネルを積んでいる住宅も普通に出ていますので、当時は非常に大きなものだったのですが、最近では特別大きいということではないかもしれません。

こちらは正面からみた写真になっておりまして、真南を向いた住宅になっております。窓が大変大きくあいております。これがこの建物の１つの特徴です。これは、太陽熱を取り入れる大開口と書いてありますけれども、冬場にここから日差しを取り入れることで、暖房のエネルギー使用量を減らそうということを想定しております。
次に、後ろに塔が２つ建っております。この塔は、通風に活用する換気塔と呼んでおりまして、住宅内の空気の流通をとるためには、上部方向に高さの差があったほうが有効に活用できますので、それを稼ぐためにこのような換気塔をつくったということです。
右下にボリュームを抑えた基礎と書いてあります。これは、イニシャルのＣＯ２発生量を減らすということを目的にしまして、通常、住宅ですと基礎にコンクリートを使うわけですが、コンクリートというのはＣＯ２発生量が大変多いものですから、これを少しでも減らそうということの一環としてこのようなことを行いました。

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そして、左のほうにも太陽光発電パネル８キロワットと出てまいりましたが、これは先ほどご紹介したものです。
それとあわせまして、屋根の一番奥の真ん中には、太陽熱温水パネルも用意してあります。これももとは太陽の熱ですから、再生可能エネルギーを活用しようということの一環になっております。そして、両サイドには光や風を取り込む袖壁というのを用意しまして、これを活用して、風や光が入ってきやすいような住宅内にしてあるということです。

これは、後ろからみた風景ということでして、中央に換気塔が２つ建っているのがよくわかると思います。

こちらは、給湯に関しましてですけれども、東京付近の温暖地域で通常の住宅の中で使われるエネルギーとして一番多いといわれておりますので、これは非常に気にしていたところで、給湯器を２つ用意しました。１つは、太陽熱利用型エコキュートと呼ばれている左側のものでして、普通のエコキュートではなくて、屋根に乗っていた太陽熱温水パネルの熱も同時に使えるという少し変わったタイプの給湯器ということになります。
右側にありますのが燃料電池でして、当時、最新型のものを入れたということでして、これもエネルギー消費削減には非常に効果が期待できるというものです。ＬＣＣＭ住宅には２つとも必要というわけではなくて、電気のタイプ、ガスのタイプ、最も効率のよさそうなものを入れて、それぞれの効率を確認するという作業を行いました。

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通風に関しましては、このようなコンピューターによるシミュレーションを行いました。通風が欲しくなるような夏の前、もしくは夏の後ぐらいのシーズンには、比較的東西方向の風が多く吹くということがわかっていましたので、それを想定したシミュレーションを行いますと、通風塔の真ん中に圧力が下がる領域ができるということがわかってまいりましたので、これを活用することで、換気のためのエネルギーも削減できるだろうということを期待しております。

もう１つ、この建物をつくる上で、衣替えする住宅といったことを１つのコンセプトに挙げました。普通、人は暑い時期と寒い時期で着るものを厚くしたり薄くしたりして、それぞれの暑さ、寒さに対応するわけですけれども、住宅自体が同じようなシステムができないかということで、このように夏と冬で少し使い方が違うことを想定いたしました。みていただきますと、左側のほうは窓から日が十分入ってくるような形になっていますが、右側の夏モードのときには、白いルーバーを全面に出してしまって、日射が下に入ってきにくいようにするという工夫をしているわけです。

具体的に中からみますと、このような状態になっていまして、これは夏モードと呼んでいます。
外側に白いルーバーが横に走っているのがみえると思います。ルーバーの外側に窓があるわけですが、これを開放します。そのかわりに、開放したところのすぐのところはいわゆる縁側空間になっていまして、さらにその内側にもう１つスクリーンがありますので、これを閉めてしまいます。スクリーンの内側だけが冷房空間ということにしまして、日射熱が入ってきにくくするということです。
これはたまたま撮った写真が真夏の時期ではなくて、太陽光度の低い時期だったので、床の上に太陽光が入ってきているようにみえますけれども、夏に撮ってあげれば、この中に入ってくる日の部分が影になってしまいまして、完全に遮ることができるというものになっております。

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一方、冬のときにはどうするかということですが、先ほど引き出していた白いルーバーを全部中央にしまってしまいまして、日射が十分中に入ってくるようにする。そして、内側のスクリーンをあけてしまいまして、部屋全体を日射熱で温めることができるというシステムです。

ただし、日が沈んでしまうとそのようなわけにはいきませんので、そのときには先ほどの夏にも使っていた内側のスクリーンを閉めてしまいまして、暖房する空間を少しでも小さくするという工夫をしています。

また、日が沈んでしまいますと、窓面というのは壁に比べると断熱性が非常に低いです。つまり、熱は逃げやすいです。日射は入ってくるからいいのですけれども、中の熱が外に逃げやすいということになりますので、それを少しでも防ごうということで、右側の写真にありますようなスクリーンをおろしてあげます。空気層が間にあるようなハニカム・サーモスクリーンというタイプで、これを使うことで断熱性も多少は確保してあげることができるということになっております。

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さらに、先ほど出てまいりました通風も活用するシーズンもあります。そのときには、このようにルーバーを出してあげるわけです。廊下の奥に黒い部分があると思います。これは、実は床下からの風を取り入れる口になっております。

それがこの次の写真になりまして、通常は閉めているわけですが、開放することができますので、床下を通ってきた冷たい風をここから部屋の中に取り入れることができます。

さらに、入ってきた風は、先ほどご紹介した通風塔、屋根の上にあるわけですが、ここから上に行くことができます。ちなみに、右の写真では半分ぐらいのところまで閉めてあるのですが、実際には全部開閉できるようになっておりまして風が通るときにあけておけばいいのですが、暖房や冷房をするときには、せっかく温めた空気が浮いてしまう、もしくは冷房のときにはせっかく冷ました空気が下におりてきてしまうという無駄な動きがありますので、それをスクリーンを閉めることで止めることもできます。

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こちらは、照明に関する内容でして、壁が明るいと比較的明るさを感じやすいということがありますので、ＬＥＤ照明を使って、そのような効果を期待してこのような照明になっています。

これは、２階。

これは、外からみるとこのような状況になっています。

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以上のようなことで、実際にＣＯ２発生量がどうなっているかを確認した作業がこちらからの写真になりまして、これは建設時にどのぐらいＣＯ２が発生したかということです。廃材も出てきますので、廃材などもちゃんと重量計を使ってはかることで、どれくらいＣＯ２が発生しているかを正確に確認しました。

そして、ランニングに関しましては、学生さんに夏の時期、冬の時期、中間期ということで、しばらく中に滞在してもらって、実際に生活スケジュールを再現することで、どれくらいＣＯ２が発生するかを確認いたしました。

こちらは、ランニングのときの結果ということです。これは３月の結果ですけれども、下が太陽光による発電量で、上が実際使ったエネルギー量ということになります。この辺（3/1～3/6）は大変天気がよかったので、発電量が多いですけれども、こちら（3/7）は天気が悪い日でしたので、発電量が少ないです。さらに寒い日でしたので、暖房のためのエネルギー消費をたくさん使っていまして、こんな形となっています。当然、日によって多かったり少なかったりするわけですけれども、トータルでみれば橙色の部分が全体的に多いです。

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年間展開しますとこのような形になりまして、使ったエネルギーに対して、太陽光で発電した量が大体倍近くあったということが確認できました。

これを総計いたしまして、将来的にどうなるかということを積み上げたものがこちらになっています。緑の棒が太陽光発電で発電した総量ということになりまして、赤の棒と青の棒が実際使ったエネルギーということですが、実は 30 年で既に緑のほうが大きくなっていますので、30 年以降使えば、ＬＣＣＭのマイナス分を大きくすることができるということが確認できたわけです。

最後にまとめになりますけれども、こちらにありますように、ＬＣＣＭ住宅という概念を考えまして、デモンストレーションをつくばでつくって、実際にライフ・サイクル・カーボン・マイナスが可能であるということを確認したというのが１つ目。
こちらで確認した内容、計算方法といったものをＬＣＣＭ住宅の評価ツールの作成ということにもつなげまして、今回、つくばの気候ということになりましたが、そのほかの気候でも対応できるようなものをつくりました。
さらに、できました評価ツールを用いまして、ＬＣＣＭ住宅の認定ということにも活用されるという状況になっております。

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以上で私からの発表は終わりにさせていただ
きたいと思います。

――了――- 161 -