第７回 一般社団法人 放射･輻射冷暖房協議会 セミナー
2023年3月2日(木)『脱炭素社会実現に向けた放射･輻射冷暖房の役割』
脱炭素化に向けた日本の取り組みと最新の放射空調の動向

ビッグデータ解析から分かる
非住宅建築物の省エネ設計の実態と今後の動向
国土交通省 国土技術政策総合研究所
宮田 征門

国土技術政策総合研究所 (国総研, NILIM)
住宅・社会資本分野における唯一の国の研究機関として、技術を原動力に、現在そして将来にわたって安全・安心で活力と魅力ある国土と社会の実現を目指します• 国土交通政策の企画・立案、普及を支える研究開発• 災害・事故対応への高度な技術的支援と対策技術の高度化• 地方整備局等の現場技術力の向上を支援• 政策形成の技術的基盤となるデータの収集・分析・管理、社会への還元

土木・建築・湾岸関係の研究者 約250名
国総研レポート： http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/siryou/k2022j.pdf
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発表の概要
1. 建築物省エネ法・省エネ基準に関する動き
2. 省エネ基準申請データ(非住宅)の分析
1) 基準適合率
2) BEI別の外皮・設備設計仕様

3. 2024年改正省エネ基準が求めている設計
4. まとめと課題

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「建築物の脱炭素化」の重要性• エネルギー起源CO2の36%は 建築分野（業務＋家庭）から排出– 年々その割合は増えている。建築分野の脱炭素化は世界的な課題• 脱炭素化の実現に向けて地球温暖化対策計画が改定 (2021.10)– 建築分野の削減目標は非常に高い（野心的）[出典] 環境省 http://www.env.go.jp/earth/211022/mat02.pdf
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4住宅・建築物の省エネルギー基準
着工

設計

工事完了、引渡し

施工

運用

省エネ法（建築物に係る措置）

省エネ法（工場等に係る措置）

・省エネ計画書の届出義務

・ エネルギー使用状況の定期報告義務・ 削減目標の設定、努力義務

建築物省エネ法 (2015年公布）
・省エネ計画書の届出義務, 説明義務
・大規模非住宅の適合義務化（2017年〜）
・中規模非住宅の適合義務化（2021年〜）
・ 全ての住宅・非住宅の適合義務化（2025年〜）

省エネ基準
評価区分： 住宅、非住宅 (住宅以外)
評価指標：
・ 外皮性能（断熱性能）
・ 設備機器の一次エネルギー消費量（電気＋ガス＋重油＋灯油等）

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5建築物省エネ法・省エネ基準（非住宅）設計性能の評価（建築確認申請と連動）

適合性判定プログラム (WEBプログラム)
https://www.kenken.go.jp/becc/index.html• 一次エネルギー消費量基準
空調(外皮)、換気、照明、給湯、昇降機、太陽光発電、コジェネ、その他（コンセント電力等）

BEI = ( 設計一次エネ – その他 )/ ( 基準一次エネ – その他 )① 標準入力法（詳細計算）• 外皮基準 (PAL＊）
壁、屋根、ピロティ床 、窓、日よけ

BPI =PAL＊の設計値 / PAL＊の基準値
一次エネルギー消費量基準の適合義務化：
2017年より開始。2021年4月より対象を300m2以上の非住宅建築物に拡大。
⇒ 不適合であれば着工できない。

② モデル建物法（簡易計算）
設計仕様をExcelファイルに入力してアップロード※ 基準値は、地域別・用途別に規定されている床面積あたりの原単位に基づき算出

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6設計時の性能評価の重要性• 建築物は一品生産！ 試作できない !
• 外皮性能評価の必要性：– 躯体の寿命は長い。
– 後で断熱を付与するのは至難の業。
– 空調のエネルギーや快適性にも関係。

• 設備（一次エネルギー消費量）性能評価の必要性：– 設計条件, 機器選定次第で大きくエネルギー消費量が変わる。
大は小を兼ねない不確定要素を恐れて余裕を持ちすぎた設備を入れるのはエネルギー的には悪。

空調：多くのビルで能力過剰⇒ 低負荷域での効率の悪い運転

照明：過剰な照度,不充分なゾーニング

ただし「大」を求めるのは「建築主」「建築主」が気にするのは「お客様」(設計者や建築主が悪いとは言い切れない)

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オンラインプログラムによる評価とデータ収集①省エネ基準の適合性判定 (2013〜)

国総研、建築研究所が開発・整備
省エネ基準適合性判定プログラム（非住宅）
https://www.kenken.go.jp/becc/index.html

・サーバ側で高速演算・バージョン管理も厳格に※ 使用許諾条件 第9条： 本プログラムを使用する際に入力する建築材料及び建築設備の仕様等や本プログラムにより出力される計算結果及び評価結果に関する情報は、次の①から③までに掲げる目的で、個人や個別の建築物が特定されないようにした上で収集・管理・利用されます。

②申請データの収集・分析(2018〜)

・行政庁の負担軽減
・プログラムの入出力データを全て収集

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8建築設計に関わるビッグデータの収集と公表•国総研資料 http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/siryou/tnn/tn_nilim.htm– 国総研資料 No.1107 ⇒ 2018年度申請データ (14,802件分)– 国総研資料 No.1143 ⇒ 2019年度申請データ (14,490件分)– 国総研資料 No.1184 ⇒ 2020年度申請データ (14,099件分)– 国総研資料 No.1229 ⇒ 2021年度申請データ (12,054件分)

2022年11月1日記者発表
全体

空調

換気

照明

給湯昇降機

掲載データの例：BEIの分布

http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/kisya/journal/kisya20221101.pdf

その他、地域別、用途別、規模別に、外皮の断熱仕様（熱貫流率）、窓面積率、空調設備の熱源機種・能力・効率、換気設備の消費電力・制御の採用率、照明設備の消費電力・制御の採用率、給湯設備の熱源効率・保温仕様、昇降機の制御仕様、太陽光発電の容量などを掲載。

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9ビッグデータを活用した施策検討の支援
民生部門– EBPM: Evidenced Based Policy Making– 政府目標からのトップダウンアプローチ– 現状からのボトムアップアプローチ？
• 現状の基準適合率の把握（BEIの分布）

CO2排出量 [百万t-CO2]① 長期目標の策定のための検討を支援：

12001011000225

産業部門

800600

運輸部門

エネルギー転換17%減
90207429
386

400
200

480

56146289
3510
2013年

46%減

2019年

186
2030年(目標)

一次エネルギー量基準の判断指標 BEI (Building Energy Index)
BEI =設計一次エネルギー消費量 ※1
基準一次エネルギー消費量 ※2

BEI≦1.00で基準適合と判断② 技術的・財政的な支援・補助のための検討を支援：– 強化基準への適合には、設計仕様をどのように変えればよいか？
• 実現可能な設計仕様なのか？コストアップは？
• ばらまきではなく、ポイントを明確にした支援・補助• 建築主・設計者に具体的な技術情報を周知（講習会等）※1 設計一次エネルギー消費量： 設計仕様を基にWebプログラムで計算した一次エネルギー消費量。
※2 基準一次エネルギー消費量： 告示で定められている基準値原単位（用途毎、地域毎、面積あたり）を基に計算した一次エネルギー消費量。
なお、BEI算出時の設計、基準一次エネルギー消費量には、その他一次エネルギー消費量（OA機器、家電等のエネルギー消費量）は含まない。
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分析①：政府の目標• 脱炭素化に向けて地球温暖化対策計画が改定 (2021.10) 再掲[出典] 環境省 http://www.env.go.jp/earth/211022/mat02.pdf•

脱炭素社会に向けた住宅・建築物の省エネ対策等のあり方検討会 (2021.8)––––

2024年 大規模非住宅の省エネ基準（適合義務基準） 2割強化 (BEI ≦ 0.8)
2025年 小規模非住宅の省エネ基準適合を義務化
2026年 中規模非住宅の省エネ基準（適合義務基準） 2割強化 (BEI ≦ 0.8)
2030年まで 大中規模非住宅の省エネ基準 3〜4割強化 (BEI ≦ 0.6, 0.7)
小規模非住宅の省エネ基準 2割強化 (BEI ≦ 0.8)
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分析①：現状の基準適合率の分析• 一次エネルギー消費量基準（BEI）、外皮基準（BPI）の分布を分析– 1.0適合率： BEI (BPI) が 1.00以下となる建築物の比率– 0.8適合率： BEI (BPI) が 0.80以下となる建築物の比率 ←2024, 2026年– 0.6適合率： BEI (BPI) が 0.60以下となる建築物の比率 ←2030年まで• 2018〜2021年度申請データ（約55,000件分）を使用– 評価法は「標準入力法」,「モデル建物法」の両方を対象– 工事種別は「新築」に限定（増改築は対象外）• 地域別、規模別、建物用途毎に分析– 複数用途建築物の場合は「主たる建物用途」で用途を判断。
• 事務所、ホテル、病院、学校、百貨店、飲食店、集会所、工場• 主たる建物用途が「事務所」である建築物であっても、実際には他の建物用途に属する部分の影響を受けている場合があることに注意。

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12分析①：BEI 適合率の分析（全地域, 全規模）
• 0.8適合率は3グループに分かれる。病院、飲食店、集会所の適合率が低い。
• 0.6適合率は工場以外は20%以下。

学校
工場
事務所

ホテル
百貨店
工場

BEI ≦ 0.50 (≒ ZEB Ready)
全建築物の 8.8%
工場を除くと 4.3%

病院
飲食店
集会所

2018〜2021年度申請データ、新築のみ。複数用途建築物の場合は「主たる建物用途」で用途を判断。

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分析①：BEI 適合率の分析（全地域, 2,000m2以上）• 2,000m2以上に限定すると、0.8適合率, 0.6適合率ともに下がる。
• 病院、飲食店、集会所の0.8適合率が低い。0.6適合率は工場以外は15%以下。

工場
強化

2024年度からの基準値

工場

緩和

飲食店
病院
集会所

2018〜2021年度申請データ、新築のみ。複数用途建築物の場合は「主たる建物用途」で用途を判断。

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14分析①：BEI 適合率の分析（全地域, 30,000m2以上）• 30,000m2以上に限定すると、工場以外は0.8適合率, 0.6適合率ともに更に下がる。
• 病院、集会所の0.8適合率が低い。0.6適合率が0%である用途も多い。

工場

工場

事務所
学校
百貨店
ホテル

病院、集会所2018〜2021年度申請データ、新築のみ。複数用途建築物の場合は「主たる建物用途」で用途を判断。

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分析①：省エネ基準の段階的強化•

脱炭素社会に向けた住宅・建築物の省エネ対策等のあり方検討会 (2021.8)––––

2024年 大規模非住宅の省エネ基準（適合義務基準） 2割強化 (BEI ≦ 0.8) <決定>2025年 小規模非住宅の省エネ基準適合を義務化 <決定>2026年 中規模非住宅の省エネ基準（適合義務基準） 2割強化 (BEI ≦ 0.8)
2030年まで 大中規模非住宅の省エネ基準 3〜4割強化 (BEI ≦ 0.6, 0.7)
小規模非住宅の省エネ基準 2割強化 (BEI ≦ 0.8)

[出典] 国土交通省 https://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/content/001490461.pdf
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16分析②：外皮・設備設計仕様の分析• BEI別（5区分）に外皮・設備設計仕様の分布を分析• 2018〜2021年度申請データ（約55,000件分）を使用• 評価法が「モデル建物法」である建築物に限定（全体の約95%）• 工事種別は「新築」に限定（増改築は対象外）• 地域別、規模別、建物用途毎に分析• 寒冷地(1,2地域) 、準寒冷地(3,4地域) 、温暖地(5,6,7地域) 、蒸暑地(8地域)• 中規模(300〜2,000m2)、大規模(2,000m2〜)• 建物用途はモデル建物法で定義されている用途毎に分析。
• 例えば、事務所と飲食店の複数用途建築物の場合、事務所部分と飲食店部分に分けて設計仕様を分析。従って、建築物の総数と分析対象総件数は一致しない。
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17分析②：分析対象設計仕様
B. 設備設計仕様

A. 外皮設計仕様
名称定義

外壁の熱貫流率[W/m2K]

鉛直面外壁の平均熱貫流率（複数の仕様が存在する場
合は外壁面積で重み付けして平均）[PAL12]

屋根の熱貫流率[W/m2K]

屋根面の平均熱貫流率（複数の仕様が存在する場合は屋根面積で重み付けして平均）[PAL13]

窓の熱貫流率[W/m2K]

鉛直面外皮に設置された窓の平均熱貫流率（複数の仕様が存在する場合は、窓面積で重み付けして平均）[PAL20]

窓の日射熱取得率[-]

鉛直面外皮に設置された窓の平均日射熱取得率（複数の仕様が存在する場合は、窓面積で重み付けして平均）[PAL21]

鉛直外皮面積率（床面積あたり）[-]

鉛直面外壁面積[PAL6〜9の合計]と鉛直面窓面積[PAL15〜PAL18の合計]の合計値を、計算対象床面積[C5]で除した値

開口率（鉛直外皮面積あたり）[-]

鉛直面窓面積[PAL15〜PAL18の合計]を、鉛直面外壁面積[PAL6〜9の合計]と鉛直面窓面積[PAL15〜PAL18の合計]の合計値で除した値

外皮平均熱貫流率 Ua値

部位毎のUA（熱貫流率×面積）の合計値を総外皮面積で除した値。ただし、熱橋の影響は加味しない。

冷房期の平均日射熱取得率ηac値

部位毎の日射熱取得量（非透明部位は0.34×熱貫流率×面積×方位係数、透明部位は日射熱取得率×面積×方位係数）の合計値を総外皮面積で除した値。
ただし、方位係数は住宅省エネ基準で規定されている値をそのまま適用する。

名称

定義

空調熱源
定格能力
[W/m2]

空調熱源機器の定格能力の合計値を、空調対象床面積で除した値。冷房と暖房でそれぞれ定義される。
[AC4, AC10]

空調熱源
定格効率
[-]

空調熱源機器の定格効率（一次エネルギー換算）の平均値（複数の仕様が存在する場合は、熱源定格能力で重み付けして平均）。冷房と暖房でそれぞれ定義される。
[AC6, AC12]照明消費電力[W/m2]

照明器具の定格消費電力の合計値を、当該器具が設置されている床面積の合計値で除した値。
建物用途毎に定められた室用途（例えば、建物用途「事務所」であれば「事務室」のみ、建物用途「ビジネスホテル」であれば「客室」、「ロビー」、「レストラン」の3つ）毎に算出する。[L3]

給湯熱源効率[-]

給湯熱源機器の定格効率（一次エネルギー換算）の平均値（複数の仕様が存在する場合は、熱源加熱能力で重み付けして平均）。
給湯用途（洗面手洗い、浴室、厨房の3用途）毎に算出する。[HW3]

いずれもモデル建物法の入力項目から算出できる値である。
表中の[PAL12]等はモデル建物法の入力項目のIDを示す。

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18分析②：外皮設計仕様の例（事務所・温暖地）
中規模 (300〜2,000m2)

大規模 (2,000m2以上)

1.08

外壁の熱貫流率
0.78

0.97

1.13

0.50

0.51

0.49窓の日射
熱取得率

開口率(鉛直外皮面積あたり)

0.17

0.19

0.22

0.91

1.05

0.41

0.40

0.38

0.22

0.26

0.26

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19分析②：設備設計仕様の例（事務所・温暖地）
中規模 (300〜2,000m2)

空調熱源
定格能力
(冷房)

空調熱源
定格効率
(冷房)

照明
消費電力
(事務室)

192

1.36

259

大規模 (2,000m2以上)

326
172

1.30

1.21

254

330

1.20

1.21

8.1

11.0

1.17

5.9

8.2

11.7
6.0

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分析②：外皮・設備設計仕様（事務所・中規模）• 断熱強化、空調熱源容量削減＆効率向上、照明消費電力削減

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212024年改正省エネ基準が求めている設計
最小限でシンプルなシステムを高度に動かす！
• 負荷削減– 設計初期段階からエンジニアリングを。シミュレーションの援用。

• 最適な機器選定– 適切なピーク負荷計算 ← 適切な条件設定（機器発熱等）、安全率– シミュレーションによる室内環境の検証– 発注者要件（OPR）、設計主旨文書（BoD）の明確化・文章化 ⇒ Cx

• 高効率化– ほぼ限界？ 低負荷率時の高効率化に課題あり？
• 建築分野と機械分野の協働が必要。

• 省エネ制御– ピーク時の性能だけではなく、年間性能を考慮した設計を。
• やはりシミュレーションの援用が重要。
– 運用開始後の検証、チューニングも重要。特に搬送系。
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まとめと課題• 非住宅の省エネ基準適合状況を分析 → 2024年以降段階的に規制強化• 2024年改正省エネ基準が求めている設計：– 負荷削減、最適な機器選定、高効率化、省エネ制御→ どの程度の「余裕」を持たせるべきか。意図しない余裕の排除。
→ 改めて「室の使われ方（在室人員や機器発熱量）の実態調査」が必要。
• 建築環境エンジニアリングが必要：– シミュレーション（≠ Webプログラム）の本格活用を。
→ 建築主とのリスクコミュニケーション（ダウンサイジングをすると温熱環境等にどのようなリスクが生じうるか等）をどう行うか？
• PDCAサイクルを回すことが肝要：– これまでの経験が通用しない設計• 運用開始後に検証（モニタリング）し、次の設計に活かすことが重要。
– 省エネルギーと室内環境の質との両立。
• Cx（Commissioning）• POE（Post Occupancy Evaluation）
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23参考：ビッグデータ解析に関わる発表論文•宮田征門, 平川侑: 省エネ基準適合性判定プログラムの入出力データを活用した非住宅建築物の外皮・設備設計の実態分析, (その１)新築事務所ビルを対象とした省エネ基準評価結果別の標準的な設計仕様の解明, 日本建築学会環境系論文集, 第85巻, 第777号, pp.859-869, 2020.11, https://doi.org/10.3130/aije.85.859•鳴川公彬, 山口容平, 下田吉之, 宮田征門: 省エネ基準適合性判定プログラムの入出力データを活用した非住宅建築物の外皮・設備設計の実態分析,（その２）ロジスティック回帰による規模・立地別の設計仕様の分析, 日本建築学会環境系論文集, 第87巻, 第797号, pp.448-459, 2022.7, https://doi.org/10.3130/aije.87.448•宮田征門: 省エネ基準適合性判定プログラムの入力データを活用した空調熱源・搬送システム設計仕様の実態分析, 空気調和衛生工学会論文集, Vol.46, No.291, pp.3946, 2021.6, https://doi.org/10.18948/shase.46.291_39•

宮田征門: 共同住宅共用部の設備設計仕様の実態分析, 日本建築学会技術報告集, 第28巻 第68号, pp.314-319, 2022.2,
https://doi.org/10.3130/aijt.28.314•

宮田征門: 非住宅建築物の外皮基準適合率と外皮設計仕様の実態分析, 日本建築学会
技術報告集, 第28巻 第70号, pp.1307-1312, 2022.10,
https://doi.org/10.3130/aijt.28.1307
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