BECC JAPAN 2015

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ユーザーの省エネ行動を誘発する
ICTを利用した環境情報の提示と窓システムの連携
エネマネハウス2014早稲田大学ZEH Nobi-Nobi HOUSEの事例からお茶の水女子大学 基幹研究院○長澤夏子
早稲田大学 理工学術院建築学科

田辺新一©TakeshiYAMAGISHI

目次

①ZEH
早稲田Nobi-Nobi HOUSE 概要とコンセプト②ICT技術を利用した実例１
省エネ行動を促すための環境の見せる化デザイン③ICT技術を利用した実例２
環境センサーと窓システム・エアコンの協調制御する
HEMS④ 高効率機器導入とライフスタイル

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ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（経緯）3

経済産業省 資源エネルギー庁主催「エネマネハウス2014」が2014年1月に開催
目的：ZEHの普及促進～2020年 全ての新築住宅を対象に省エネルギー基準の適合義務化

５大学がそれぞれ企業と組んで、ZEHを設計し建設するコンペ→パッシブ技術を利用した
高気密高断熱住宅やZEHの普及

芝浦工業大学

エネルギー × ライフ × アジア

早稲田大学
芝浦工業大学

千葉大学

東京大学

慶応大学

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（概要とコンセプト）

4©TakeshiYAMAGISHI

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（特徴：３重構造の平面構成）

NobiNobiゾーン

平面構成

5

重ね着するすまい
設備コア
居住ゾーン
Nobi-Nobiゾーン©TakeshiYAMAGISHI

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（居住ゾーン）

6©TakeshiYAMAGISHI

半屋外と一体で利用する室内窓を大きくとる ：省エネ面では不利だが 居住性が高い
期待している省エネ行動 ：窓やドアをあけて屋外のよい気候をとりこむ

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（居住ゾーン）

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ZEHの特徴建築設備：高性能な自然エネルギーを利用した創エネ、蓄エネ、と省エネ機器
建築計画は、断熱性、気密能を高める建築的工夫（壁の断熱性能、窓やサッシの性能や大きさを小さくする）↓省エネ行動
屋外の変動（気温や湿度、日射）の影響が室内におよばないようにし、夏冬のエネルギーロスを抑える行動
住み手にとっては屋外の変化に気付きにくいため、居住性でのデメリットと、省エネ行動をとりにくい©TakeshiYAMAGISHI

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（夏季のシステム）

8・窓には、日射遮蔽ブラインド・のびのびゾーン
半屋外（すだれ利用）

省エネのための使い方
屋外の日射遮蔽、窓からの室内への日射を防ぐ、窓では冷熱の損失をおさえる

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（中間期のシステム）

9・自然換気窓の活用
防犯、風力

省エネのための使い方
自然換気 半屋外でのアクティビティ

ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（冬のシステム）

10・のびのびゾーン（冬の温室利用）
計測：1月でも41℃

・断熱ブラインド

省エネのための使い方
温室利用、温室の熱の取り込み、熱を逃がさない3028262422201816141210508/2410/3045中間期
40夏季

グローブ温度[℃]

空気温度[℃]ZEH 早稲田Nobi-Nobi HOUSE（各季節での室内温度）

直達日射の影響3530252015105除湿

0

冷房

612リビングA

18024 00:00
6リビングB

1218

寝室

2450454035302520151050111/18

冬季

6:00
06

浴室

12外気

182412:00

温室

・２名の人を想定した発熱発室を行ない、室温とエネルギー計測を行った。
夏季 中間期 冬季

・夏季、冬季ともエアコン1台で十分に冷暖房を行える・中間期は自然換気窓を常時開放しても適切な温熱環境が保たれていた
・冬季の温室は無暖房でも最高46.4℃となった
１年間の計測の結果より、このように室内の温度を適切に保つ運用をしても、トータルのエネルギー消費の計測結果と合わせて、年間でZEHが達成できることが示された。

最大値[℃]

27.8

22.3

24.1

最小値[℃]

24.6

17.5

20.2

平均値[℃]

26.3

20.1

22.0

目次

①ZEH
早稲田Nobi-Nobi HOUSE 概要とコンセプト②ICT技術を利用した実例１
省エネ行動を促すための環境の見せる化デザイン③ICT技術を利用した実例２
環境センサーと窓システム・エアコンの協調制御する
HEMS④高効率機器導入とライフスタイル

12環境の見せる化デザイン

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高気密高断熱の室内は、外部の環境の変化を感じにくい©TakeshiYAMAGISHI

環境の見せる化デザイン
有機EL照明に、マイコンボードをつけて制御し、その場所の気温を照明の色として出力します。

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環境の見せる化デザイン（ICTと建築の融合)

センサーとマイコンで、制御プログラムを自作できた →以外と簡単
ICTが建築に組みこまれ、人の行動に合わせて省エネを行う、あるいは、省エネ行動を助ける技術が急速に増えている

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目次

①ZEH
早稲田Nobi-Nobi HOUSE 概要とコンセプト②ICT技術を利用した実例１
省エネ行動を促すための環境の見せる化デザイン③ICT技術を利用した実例２
環境センサーと窓システム・エアコンの協調制御する
HEMS④ 高効率機器導入とライフスタイル

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環境センサーと窓システムの協調制御HEMS

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機器を連携して稼働することによって、さらなる省エネができる
しかし、居住者が仕組みを理解して省エネ行動をとるのは難しい
本ZEHには、・自然換気窓（風力で開閉し外気を取り込む）・ガラス窓部に２種類（日射遮蔽スクリーン・断熱ブラインド）を設置した。

日射遮蔽スクリーン

断熱ブラインド

自然換気窓

②環境センサーと窓システムの協調制御HEMS（simulation)18

日本では、理想とする窓の状態が、四季・外部条件によって細かく変わる
そこで、自然換気窓、日射遮蔽スクリーン、断熱ブラインド、エアコンを協調制御して省エネを目指す（協調制御するHEMSの開発）対象となる建築を決定
室温変動計算モデルによる計算
室温・平均放射温度(MRT)の算出
窓の制御

協調制
御シス
テム

NO

室内のPMV評価

室温の算出
日射遮蔽ブラインド
断熱ブラインドの制御

NO

快適範囲に収まっているかYES

室温の算出
室内の処理すべき熱負荷の算出

室内のPMV評価

NO

快適範囲に収まっているかNO

室内の処理すべき熱負荷の算出
エアコンの制御

エアコンの制御
YES

電力消費量の算出

エア
コン
単体
制
御シス
テ
ム

1
時
間
ごとに計
算を
繰
り返す

②環境センサーと窓システムの協調制御HEMS（simulation)19

外部温度変化を入力した時の室内の熱環境のシミュレーションと、ZEHの実測結果を合わせてみると、下図のように大変よく合うことを確認した。

空気温度[℃]

32：外気温
：全天日射量2100：室内温度（実測値）：室内温度（シミュレーション値）

1800

30

1500

281200

26900

24600

22300

20

全天日射量[W/m2]

34

09/2

9/3

9/49/59/69/7

これを用いて、年間のエネルギー削減のシミュレーションを行う。
出典：江部真里奈,長澤夏子,田辺新一他：熱的快適性・省エネルギー性を考慮した窓システ
ムとエアコンの協調制御 その3：室温変動計算モデルの妥当性評価, 日本建築学会大会学術講演梗概集, 2015

②環境センサーと窓システムの協調制御HEMS（simulation)

協調制御：高断熱建物 41%、一般断熱建物 36%20削減

断熱材性能2条件における月積算電力消費量
高断熱建物（協調制御）
高断熱建物（エアコン単体制御）高断熱建物（協調制御）
高断熱建物（エアコン単体制御）
一般断熱建物（エアコン単体制御）
一般断熱建物（協調制御）
一般断熱建物（エアコン単体制御）
一般断熱建物（協調制御）

電力消費量 [kWh]300250200150
1005001月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月

出典：江部真里奈,長澤夏子,田辺新一他：熱的快適性・省エネルギー性を考慮した窓システ
ムとエアコンの協調制御 その3：室温変動計算モデルの妥当性評価, 日本建築学会大会学術講演梗概集, 2015

目次

①ZEH
早稲田Nobi-Nobi HOUSE 概要とコンセプト②ICT技術を利用した実例１
省エネ行動を促すための環境の見せる化デザイン③ICT技術を利用した実例２
環境センサーと窓システム・エアコンの協調制御するHEMS④ 高効率機器導入とライフスタイル

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高性能創エネ機器導入とライフスタイル（模擬実験)

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目的 ：ライフスタイルの違いと、家庭用創エネルギー設備の導入効果
一次エネルギー換算による省エネルギー性の評価
1、日積算の総合電力消費量:10.2～24.4 kWh→在室時間よりもライフスタイルや、機器の使用法が一次エネルギー消費量の削減に影響を及ぼす

ガス消費量

電力消費量

SOFC（給湯）

400

達成率

PV（電力）

200

300

150

200

100Et

100 Ese5000-100Ep

ZEH達成率[%]

1日あたりの一次エネルギー換算発電量・消費量[MJ]

2、家庭用創エネルギー設備導入前後の1日あたりの一次エネルギー消費量-50-200A
例BCD

日中在室多消費型E

A

B

C

D

日中在室標準型

E

A

B

C

D

日中不在標準型

空調使用時

E

A

B

C

D

日中在室
節約型

E

A

B

C

D

日中在室多消費型

E

A

B

C

D

日中在室標準型

E

A

B

C

D

日中不在標準型

E

A

B

C

D

E

-100

日中在室
節約型

自然換気時

出典：渋谷彩音,長澤夏子,田辺新一他：ゼロ・エネルギー住宅におけるライフスタイルがエネ
ルギー消費量に与える影響, 日本建築学会大会学術講演梗概集, 2015

まとめ

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ZEHの住み手に、環境調整の省エネ行動を促すためには、環境を感じられるように空間デザインの工夫が必要
環境センサーと窓システム・エアコンの協調制御が有効だが、省エネ・快適性をたもつよう人が自分で最適にするのは困難
学習機能などで、好みや行動と合わせたスマートな制御が期待でき、行動にもつながるのではないか
高効率の創エネ機器導入とライフスタイル
在室時間よりも、多消費型といったライフスタイルや、エアコンなど機器の使用が、エネルギー消費に与える影響が大きい。
ZEHにおいても、より省エネ行動が重要である。

ZEHが増える中、どのように使えば（暮らせば／行動すれば）、省エネになるかは、まだ十分に知られていない。この関係を明らかにすることが必要。
また、住まい手が考える、省エネ行動だとおもう（認識）行動と、実際が合致する（わかる）ことが重要である。