ＢＲＩ－Ｈ１９講演会テキスト

住宅にかかわる省エネルギー手法の可能性
環境研究グループ

目
Ⅰ

はじめに

Ⅱ

研究の背景

上席研究員

桑沢

保夫

次

1）京都議定書
2）日本における二酸化炭素排出量の推移
3）京都議定書目標達成計画
Ⅲ

住宅におけるエネルギー消費の実態

Ⅳ

給湯エネルギー1）ガス、灯油を熱源とする給湯器
2）電気を熱源とする給湯器
3）太陽熱給湯器
4）コジェネレーションシステム
5）使い方による影響
6）節湯器具
7）給湯エネルギー削減の可能性

Ⅴ

暖冷房エネルギー
1）エアコン2）床暖房
3）通風による冷房エネルギー削減効果
4）暖冷房エネルギー削減の可能性

Ⅵ

おわりに
参考文献

Ⅰ はじめに

本稿では、エネルギー消費に関する現状を示すとともに、家

我が国は京都議定書遵守のため二酸化炭素排出量削減に向け

庭内におけるエネルギー消費の中でも大きな部分を占める給湯た取組を実施しているところであるが、家庭部門の 2005 年排出及び暖冷房に関して、最新型機器等の特徴やライフスタイルと量は基準年（1990 年）比 37％の増加を示し、大きな課題となっの適合性などの面から省エネルギーの可能性を示す。

ている。
これに対して、建築研究所では、家庭部門における排出量削Ⅱ 研究の背景減を推進するため、家庭内のどこでどのようにエネルギーが消

1）京都議定書費されているかを詳細に解明し、その消費を削減する方法につ

京都議定書（Kyoto Protocol）は、気候変動枠組条約に基づいて様々な角度から研究を実施している。

き、1997 年に京都で開かれた会議（第 3 回気候変動枠組条約締-5-

約国会議）で議決した議定書である。

た。2010 年度における 1990 年比の二酸化炭素排出量を

この議定書によると、一回目の約束期間（2008 年から 2012 年

産業部門では 8．6％の削減、まで）において、温室効果ガスの二酸化炭素に換算した人為的エネルギー転換部門では 16．1％の削減、な排出量の合計を、日本の場合 1990 年における排出量の水準よ

家庭部門では 6．0％の増加、り 6％削減することとなっている。

業務部門では 15．0％の増加、

この議定書が発効するためには、55 か国以上の国による締結

運輸部門では 15．1％の増加、などが条件であったが、2004 年に、ロシア連邦が批准したこととするものである。2002 年には「民生部門では 2％の削減」とにより、2005 年 2 月に発効した。

していたものが、家庭での削減は難しいと判断され、「家庭部門

2）日本における二酸化炭素排出量の推移

では 6．0％の増加」と後退してしまった。なお、家庭に関係す

日本全体における二酸化炭素の排出量は、1990 年と比べてる具体的な対策としては、「住宅の省エネルギー性能の向上」、

2005 年には 13．1％もの増加となっており、議定書の遵守に向「トップランナー基準による機器の効率向上」、「省エネ機器のけてまったく予断を許さない状況となっている。これを部門別買い替え促進」などが挙げられた。

に示したものが図 1 である。もっとも排出量の多い部門である

現在は、2007 年 10 月に「京都議定書目標達成計画の見直しに

産業では－5．5％と削減に貢献しているものの、特に業務その向けた基本方針」が示されたところで、この中に家庭部門に関

他部門で 44．6％、また家庭部門でも 36．7％と大幅な伸びを示

わる検討課題としては、住宅・建築物の省エネ性能の向上のたしており、これらの低減が急務であることは明らかである。

めに、「中小規模や既存の住宅・建築物も含めた規制・誘導策」、「インセンティブの付与方策」が取り上げられている。

3）京都議定書目標達成計画
このような状況の下、政府が示してきた主な対策を挙げていくと、まず、1990 年に「地球温暖化防止行動計画」を地球環境500

保全に関する関係閣僚会議において策定し、各種の対策を講じ
産業(-5.5%)

た。その後、1997 年の京都議定書の採択を受けて、1998 年に「地400

球温暖化対策推進大綱－2010 年に向けた地球温暖化対策につい[100万t CO 2 ]て－」を定めた。この中に住宅・建築に関わるものとして、「家
電・ＯＡ機器等の省エネルギー基準の強化 」、「住宅・建築物の省エネルギー基準の強化 」が示された。前者は、家電・ＯＡ機
器等の省エネルギー基準をトップランナー方式の考え方に基づ300

運輸(18.1%)

業務その他(44.6%)

200

き強化し、エネルギー効率について 8％乃至 30％程度の向上を家 庭 (36.7%)
100目指すとしており、後者では、住宅・建築物の断熱化等に係る発電所等(15.7%)

省エネルギー基準の強化を行い、現行基準と比して、住宅の冷工業プロセス(-13.5%)
廃棄物(61.6%)

暖房用エネルギー消費量の約 20％削減、建築物のエネルギー消

2005

2004

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

費量の約 10％削減を目指すとしている。

1991

1990

0

図 1 各部門における二酸化炭素排出量の推移

さらに、2002 年には、地球温暖化対策推進大綱の改定を行い、(国立環境研究所のデータ1による)2010 年度における 1990 年比の二酸化炭素排出量を産業部門では 7％の削減、民生部門では 2％の削減、運輸部門では 17％の増加とする方針が示された。
2005 年には、それまでの経過もふまえて「京都議定書目標達成計画」という形で、部門別の目安としての新たな目標を示し-6-

Ⅲ 住宅におけるエネルギー消費の実態■照明他電力 ■調理 ■給湯 □冷房 ■暖房

日本の住宅におけるエネルギー消費の概略を図 2 に示す。気象条件を反映して、北海道や東北では暖房エネルギー消費が多く、本州や九州の温暖地では給湯および照明他電力のエネルギ
ー消費の割合が多くなる傾向が見られる。これに対して、東京などの温暖地域で、居住者に最も大きいエネルギー用途を尋ねると、暖房が 40％程度、冷房が 30％程度、給湯は 16％程度となったという調査2もあり、居住者の認識と実際の用途とは大きく乖離している。これは、居住者が省エネルギーに有効であるとしてとった行動が、必ずしも最も効果的なものとはならない可能性を示している。特に冷房に関しては、機器の高効率化などから実際の消費エネルギーは非常に低い比率となっており、居図 2 住宅におけるエネルギー消費の現状

住者の意識との乖離が大きい。
図 3 には、温暖地における詳細調査による用途別 1 次エネル

―8 都市域の戸建て住宅に関する比較―

ギー消費量の例を示す。給湯、暖房ともに負荷が大きくなる冬季にエネルギー消費量が大きくなっている。図 4 には、同じく、■照明他電力 ■調理 ■給湯 □冷房 ■暖房

温暖地における詳細調査による電力消費の内訳の例を示す。電力だけで見るとエアコン、冷蔵庫、待機電力、照明などに多くのエネルギーを使用していることがわかる。
これらの機器の中でも給湯器やエアコンは、カタログ値によれば高効率の機種が多く使われているが、通常の使用状態ではかならずしもカタログ値通りの性能を発揮できる条件ばかりではない。外界条件や機器に要求されている能力（負荷）などによって機器効率は、大きく影響を受けている。つまり、カタロ
図 1 詳細調査事例における用途別 1 次エネルギー消費量

グによる機器の効率と、外界条件、負荷を基に年間のエネルギ
ー消費量を予測しても大きなずれを生じてしまう。そこで、住宅における省エネルギー対策の効果を明らかにする上で、実働効率を明らかにすることが求められている。
これに対して、建築研究所では国土技術政策総合研究所などと協力して、実際の生活を模擬した住宅におけるエネルギー消費を明らかにする実験を実施してきた。この実験では、建築研究所内の集合住宅型試験体を用いて、実際の居住者の行動を想定したエアコンの ON,OFF、水栓の開閉、照度に応じた照明の点灯・消灯、窓・カーテンの開閉、各種家電機器類の ON,OFF などを自動的に行い、そのときのエネルギー消費や外界気象などとの関連を詳しく調べた。
以下では、住宅内で、大きなエネルギー消費を占める給湯設
備と暖冷房設備に焦点を当てて、上に示した実証実験などから、その消費エネルギーや省エネルギー対策などを示す。

図 2 詳細調査事例における電力消費の内訳-7-

Ⅳ 給湯エネルギーされるので、省エネルギー的に大きな期待がかけられている。

1）ガス、灯油を熱源とする給湯器

ただし、ヒートポンプユニットのＣＯＰは外気温度や水温など

ガス熱源の給湯器は最も普及しているが、高効率タイプの「潜にも大きな影響を受けるため、使用状況に応じてその性能は大熱回収型ガス給湯器」が近年登場し、徐々に普及し始めている。

きく変化する。また、各メーカは、貯湯時の放熱ロスを減らす

これは、従来型では排気とともに外気に放出していた熱を二次ため、貯湯温度や量、貯湯する時間帯などに工夫を凝らしてい熱交換機で回収できるようにしたもので、15％程度の効率改善

る。
（* COP：エネルギー消費効率（Coefficient Of Power）の効果を上げている。すでに、サイズは従来型レベルまで小型化、ことで、入力したエネルギーに対する出力するエネルギーの比。

コストも従来型＋α程度まで低下しており、新築だけでなく、大きいほど効率が高い。
）

既築の機器更新時にも積極的に採用出来るものである。ただし、

なお、二酸化炭素排出量の観点からは、発電や送電の効率を

この潜熱回収型では、水蒸気からの熱回収に伴う結露水（ドレ考慮すると電力 1 に対して 2．7 倍程度の二酸化炭素を排出したン）を発生する点に注意する必要がある。これは、ガスが燃焼ことになるため、注意が必要である。この係数は、発電に用いした際に発生する水蒸気に含まれる熱も回収するため、水蒸気ている燃料（動力源）などによっても異なるため、正確には電が結露水となるためである（最大燃焼時に 80 ～100ml/min）。そ力会社や時刻によっても変動している。つまり、その電力会社の際に、排気中に含まれている硫黄酸化物などが結露水中に溶の原子力や水力、風力などの使用割合が高ければ、この係数はけ込むため、結露水は酸性(pH3 程度)となっている。そこで排出小さくなる。また、原子力などの比率が高い深夜の時間帯もこする際に、中和剤により中性化するが、雤水排管へのドレンのの係数が小さくなる。海外における状況を見ると、発電に用い排水は原則認められていないため、集合住宅での導入にはＰＳている燃料（動力源）の違いにより、この係数には国ごとに大内に排水管を設置するなど注意が必要である。

きく異なっている。

灯油を熱源とする給湯器のうち、ガスで用いているような瞬間型についてはガスとほぼ同様である。潜熱回収型の機器開発
はガスに比べるとやや遅れていたが、現在ではガスとほぼ同様のレベルに近づいている。そのほか灯油の場合には、ガスに比べて熱量の調整が難しかったことから、安定した温度による供給のために貯湯タンクに湯をためておいて利用するタイプの製品もある。後述するが、貯湯タンクを利用するとそこからの放熱ロスを必ず生じて効率が低下するので、これらのタイプは省エネルギー的には問題である。

2）電気を熱源とする給湯器

図 3 潜熱回収型ガス給湯機のしくみ

電気を熱源とする給湯器としては、旧来からの電気温水器と、
近年急速に普及している自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器がある。前者は貯湯タンク内のヒータを電気により加熱すること
で温水を作るため、温水を作るのに要したエネルギーとそこに投入したエネルギーは同じである。一方、後者の場合には温水を作るための熱として、エアコンと同じようにヒートポンプを使用して大気中の熱を利用するため、ヒートポンプの性能等を上げれば高効率化が期待できる。たとえば、ヒートポンプユニ
ットのＣＯＰ*＝4．2 の場合には、投入した電力に対して 4．2
倍もの熱を加熱するために利用することが出来る。貯湯時の放図 4 自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機のしくみ

熱ロスがあまり多くならなければ、利用できる熱量は大きく残（ヒートポンプユニットのＣＯＰ＝4．2 の場合）

-8-

ちなみに、ノルウェーなどのように水力発電等の比率が高く普通であったが、集合住宅のベランダなどに設置できるタイプ

この係数が非常に小さい国であればともかく、我が国においても現在開発が進められており、早期の実用化が期待されている。

電気温水器を使用してしまうと、それだけで通常の家庭で消費する一次エネルギーすべて、もしくはそれ以上に相当する量を使ってしまうことになるため、省エネルギーおよび二酸化炭素
排出量削減の面からは、最悪の選択肢である。

3）太陽熱給湯器
最後に太陽熱を熱源に用いる給湯器であるが、これは集熱方式や付属する設備などによっていくつかに分類することが出来る。最も単純なものは、旧来より用いられているタイプで、集熱パネルにより水道水を直接昇温して、そのまま風呂給湯などに使用するものである。水道水の送水圧力を使用することでポンプなどを稼働することがなければ、省エネルギー的には究極の選択肢といえる。しかし、湯の温度が成り行きとなり、また
図 5 太陽熱給湯器 自然循環式（直接集熱）

使用できる湯量も日射量や外気温に依存して大きく変動するため、使用者が常に注意する必要があり、現代の日本ではあまり給湯熱負荷[kJ]
電力量(1次)採用されていないのが現状である。

ガス熱量
ガス効率

給湯機電力量(2次)
全効率(2次換算)

自然循環電力量(2次)全効率(1次換算)

しかし、これらの不便さを解消すべく開発された製品もすで

120,000

300%に市場には出回っている。湯温を安定させるための混合装置と、

100,000250%

湯量・湯温が不足する場合のバックアップボイラーを組み合わ

80,000200%

60,000150%

40,000100%

20,00050%

せた製品である（図 7）。混合措置は、集熱パネルからの湯温が、要求されている水温よりも高ければ、市水と混合して要求されている温度に調整し、バックアップボイラーは着火しない。また、集熱パネルからの湯温が、要求されている水温よりも低い

効率

350%

熱量[kJ]

140,000

0

0%
平日(小)

場合には、市水を混合せずにバックアップボイラーで昇温する。

平日(大)休日外出(大) 休日在宅(小) 休日在宅(大) 休日外出(小)図 6 太陽熱給湯システムの効率測定例

ただし、集熱パネルからの湯温が、要求されている水温よりも尐しだけ低い場合には、バックアップボイラーの最低出力でも、自然循環式（直接集熱）

加熱後には要求されている水温よりも高くなってしまうため、給湯熱負荷[kJ]
全電力量(1次)

効率は当然、天気によって左右されるが、ガス給湯器単体に比べれば非常に高効率といえる（図 8）。
熱量[kJ]

このほか、タンクを用いる方式として、集熱パネルからの温水を別置きのタンクにためておく方式や、集熱パネルに熱媒を循環してその熱でタンク内の水を加熱する方式などがある。これらには、ポンプ動力を必要とするため、その動作に必要な電力消費によって一次エネルギーで比較した省エネルギー性を大給湯機電力量(2次)
全効率(2次換算)

強制循環電力量(2次)全効率(1次換算)

140,000

350%

120,000

300%

100,000

250%

80,000200%

60,000150%

40,000100%

20,00050%

効率

その場合には尐しだけ市水を混合して温度を下げる。

ガス熱量
ガス効率

0

0%
平日(小)

きく損なってしまっている例もある（図 9）。また、凍結防止の平日(大)休日外出(大) 休日在宅(小) 休日在宅(大) 休日外出(小)図 7 太陽熱給湯システムの効率測定例

ヒータも、効率を下げてしまう要因となる場合がある。
なお、これまでは太陽熱給湯器は戸建て住宅に設置するのが強制循環式（間接集熱）-9-

4）コジェネレーションシステム

しており、温水の量や温度が不足する際にはバックアップボイ

コジェネレーションシステムとは、熱電併給システムとも呼ラーにより貯湯タンクからの温水を加熱して供給するが、自然

ばれ、電力と熱を同時に発生させるシステムのことである。家

冷媒ヒートポンプタイプ電気給湯器と同様に、貯湯時の放熱ロ

庭用に用いられているものとしては、燃料電池システムと、ガスを減らすため、各メーカは貯湯温度や量、貯湯する時間帯な

スエンジンコジェネレーションシステムがある。このうち燃料

どに工夫を凝らしている。

電池システムは、省エネルギー効果が期待されるとして 2004 年に市販品として登場してきた。家庭用に用いられている燃料電池は固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）と呼ばれるタイプで、常温から 100℃程度の比較的低温で作動する。都市ガスもしくは灯油を改質器で改質して水素を取り出して、これと空気を燃料電池に送り、水の電気分解の逆反応で電力を発生する。また、発電時に発生する熱で給湯用の温水も作り出す。発電は、そのときの電力需要に応じて行い、熱は一旦貯湯タンクに集められるが、タンクへの貯湯量が充分な場合などは、発電を行わない
図 8 燃料電池システムのしくみこともある。家庭用燃料電池システムは、発電効率が 30％程度、熱回収効率が 40 数％あり、両者を無駄なく使うことが出来れば、100電力会社からの電力と従来型の瞬間型ガス給湯器による温水の一次エネルギー削減量（MJ/日）

使用時に比べて、大きな省エネルギー効果があると期待されている。しかし、現時点では建築研究所での実験のほか、ＮＥＤ
Ｏの大規模実証実験3で一般家庭等に導入するなどしてその効果を確認している段階でもあり、実働効率や耐久性などについて、今しばらく注視していく必要がある。なお、風力発電や太陽光発電など不安定な電力供給の余剰分等を用いて、水の電気分解により水素を貯蔵し、これを家庭用燃料電池のほか車の燃料な

80

60

40

06年冬期（11-12月）
06年冬期（12月）20

07年冬期（2月）

どに用いる水素社会についても盛んに研究が行われているとこ

07年中間期（4-5月）

ろである。

0
0

また、家庭用に使われ始めているもう一つのコジェネレーシ
ョンシステムのガスエンジンコジェネレーションシステムは、
図9

燃料電池システムの改質器と燃料電池部分をガスエンジンに置

20

40
60
80
FCU供給熱量（MJ/日）

100

燃料電池ユニット（FCU）供給熱量に対するき換えたものである。
発電効率が20％程度、熱回収効率が60数％

一次エネルギー消費削減量の測定例

であり、燃料電池に比べると戸建て住宅など熱需要が大きい場合に適している。

GES

GES

これらのシステムは、家庭用の場合いずれも約 1ｋＷの発電能力を有しており、この発電量で不足する場合は電力会社からの

余剰電力用
ヒータ

電力で補う。なお、家庭内で消費している電力が 1ｋＷに満たない場合、燃料電池システムの場合には 0．3ｋＷ程度まではそのガスエンジンユニット

電力需要に合わせて発電量を調整できる。一方、ガスエンジン
コジェネレーションシステムの場合には発電量を調整すると効GEU率が下がることから、余った電力は貯湯タンク内のヒータ加熱

GEU

GEU

図 10 ガスエンジンコジェネレーションシステムのしくみに用いる。また、別に貯湯タンクとバックアップボイラーを有- 10 -

5）使い方による影響

するとともに短時間で温度を上げることが出来る。翌日に再加給湯器の効率は、一般にカタログ性能だけでは推し量れない

熱（沸かし直し）して使用する場合も同様であるが、浴室の気面を持っている。それは、外界条件や給水の温度、それと居住温が高かったり、浴槽の断熱が十分な場合で、浴槽内の水温が者の給湯消費パターンによってその性能が大きく変わる場合があまり低下していなければ、効率としては低下してもエネルギあるからである。

ー消費量としては削減になる場合もあり、判断の難しいところ

ガスや灯油による瞬間型の給湯器の場合には、給湯消費量にである。ただし、浴槽内の水は雑菌によりかなり汚染された状よる影響は比較的小さいが、短時間出湯を繰り返すと、缶体を態となっているので、この点には注意が必要である。

燃料により暖めたかと思うと、すぐに外気で冷やすということ

以上のように、給湯器は居住者の使い方により効率が大きくを繰り返していることになり、効率は低下してしまう。省エネ

影響されるので、こういった点を一般に広めていくことが重要

ルギー化のためには、後述する水栓の工夫などで不要な短時間といえる。

出湯をやめるようにするのも一つの方法である。
自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器や、コジェネレーション

表 1 給湯器の効率変化のイメージ

システムなど、貯湯タンクを有するシステムの場合には、通常、

短時間出湯

学習制御が組み込まれている。これは、居住者が使用する以上

尐

多

給湯総量
尐

多

の熱をためておいても、放熱ロスによって効率を下げてしまうことになるので、その放熱ロスを出来るだけ小さくするために、

瞬間式給湯器ある一定期間に亘って居住者の給湯消費パターン等を記憶しておき、そこからその日に貯湯する量や温度、時刻を決める制御である。予測通りに使用されれば良いが、予測よりも尐ない使

貯湯式給湯器（次表）

用量となった場合には残湯分が無駄となってしまうため効率が低下してしまう。予測よりも多かった場合には、バックアップ
表 2 貯湯式給湯器の湯量による効率変化のイメージ

ボイラーを有するコジェネレーションシステムなどでは温水の不足をカバーできる。しかし、自然冷媒ヒートポンプ式電気給

実際の使用湯量
湯量

湯器の場合には、対応できなくなってしまうため、湯切れを起予想湯量

こさないようにシビアな制御が要求されている。また、自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器には安価な深夜電力料金に対応した運転モードも用意されているが、深夜時間帯に蓄熱しても実際に多く使用されるのは夜になってからという場合が多いので、

小

中

大

小

○

◎

◎

中

△

○

◎

大

×

△

△

コジェネレーションシステムでは電力消費が充分にある場合。電力消費

この場合には放熱時間が長くなることで放熱ロスが増えるととが尐ない場合には、不足する湯をバックアップボイラーで賄うため、効もに、通常は深夜時間帯の方が昼間よりも気温が低いため温水率はバックアップボイラーの性能による。

を作る際のヒートポンプの効率も低くなるなど、省コストではまた、自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器の場合には◎で湯切れを起こ

あっても省エネルギーではない使い方となる可能性がある。さす可能性がある。

らに、使用湯量が多い場合に対応するため蓄熱量を増やすときに、貯湯温度を上げると放熱ロスが大きくなり、また一方、貯6）節湯器具

湯量を増やそうとしてあまりやり過ぎるとヒートポンプユニッ

給湯エネルギーを削減するには、給湯量自体を削減するのがトの効率が大幅に下がる傾向があるなど、制御により効率が大

最も効率的である。居住者は気づかないうちに、もしくは気づ

きく左右される。

いても面倒なために必要でない湯を消費している場合があるの

次に、風呂の追い焚きや自動保温についてであるが、これはで、これらを減らすための器具がすでに市販されている。

瞬間型、貯湯型いずれのシステムにおいても効率を低下させる。

まずは、湯温調節が容易なサーモスタット式混合栓やシング

追い焚きをするよりも高温の差し湯を行った方が、効率が上昇- 11 -

ルレバー混合栓を用いることで、給湯開始ごとの湯温調節、他

従来型とあまり変わらないスペース・費用で設置でき、の場所での給湯使用の影響による湯温再調節などの際における、使い方にはあまり影響されずに、それなりの省エネルギー

調整時の捨て水が削減できる。ただし、このシングルレバー混効果が期待できる。

合栓はくせ者でもある。寒くはないシーズンにおけるちょっと・節湯機器の積極的な採用

した手洗いなど、特段温水を必要としない場合でも、通常のシ

コスト的にも負担があまり大きくなく、また、給湯器のングルレバー混合栓では、右端の位置で使用しない限り、温水種類にかかわらず、10～20％程度の省エネルギー効果を期を有る程度混ぜて使っていることになるからである。これは瞬待できる。

間型給湯器の項で示した、効率を低下させる短時間出湯に他な

なお、コジェネレーションシステムは、現状ではどの程度の4らない。アンケートなどによる調査 でも 40％程度の人が湯と水能力を実働状態で発揮できるかは未知数だが、使い方によってが混合されていることを明確に理解しないままレバーを中央のは期待大である。電力消費との関連もあり、今後の調査・研究・位置で使用しているとしている。実は、このような短時間出湯開発などに注視する必要がある。

を避けるため、右端から中央の位置までは湯が混合されない様

ちなみに二酸化炭素排出量削減の点からは、電気温水器は論になっている製品もすでにある。

外である。

次に、止水機構付きの各種器具であるが、これには、手元に止水機構を有する節湯型シャワーヘッドや、足元止水スイッチ、
自動水栓などが挙げられる。手元に止水機構を有する節湯型シャワーヘッドの場合には、シャワーヘッドを持ったまま容易に止水することが出来るため、必要がない時間帯にも温水を出したままにする無駄を防ぎ易い（図 13）。足元止水スイッチや自動水栓は台所や洗面所での使用が効果的で、洗剤などが付いた手で水栓にふれることなく止水できることから、止水する際の心理的な抵抗が減り無駄な湯の使用を低減できる。

7）給湯エネルギー削減の可能性
図 11 シャワーヘッドの種類による湯水使用量の比較基準となるエネルギー消費を従来型のガス瞬間式給湯式とした場合には、図 14 のようになる。ここから、以下のようなこと
がいえる。

従来型ガス
瞬間式給湯器・太陽熱の有効利用を進めるべき。
自然エネルギーを利用していることから、削減の割合は使い方により太陽熱給湯器高く、積極的に採用することが望まれる。ただし、集合住大きく変化。

自然冷媒ヒート
ポンプ式電気給湯器

宅用の開発や、強制循環型ではポンプ動力の低減など、メ

潜熱回収型ガス
瞬間式給湯器ーカサイドでの努力も期待される。
・自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器は、省エネルギー的な使0用法に関する情報をユーザに与えるべき。

20

40 [%] 6080100

図 12 給湯器の種類による削減率（東京の場合）

省エネルギーへの期待は大きいが、使い方によってその効率が大きく変化してしまうため、省エネルギー的な使用

従来型のガス瞬間式給湯式を基準とした場合。

法に関するわかりやすいユーザ向け情報が必要である。

太陽熱給湯器は潜熱回収型ガス給湯器をバックアップボイラーとした場

・居住者が特定されていないなど、使い方が想定できない場合合。

や、スペース・費用に問題がある場合は潜熱回収型ガス瞬間式
給湯器の採用- 12 -

Ⅴ 暖冷房エネルギー

101）エアコン
エアコンは、年間に 700 万台を超える国内出荷数があり、多

省エネ型

8

くの家庭で使用されている暖冷房機器である。出荷台数も多い

6

COP

ことから各メーカの技術開発にも力が入っており、効率は年々上昇している。最新の機種では、ＣＯＰが、暖房で 7、冷房で 64といった、性能のものも出ている。しかし、このＣＯＰ表記は、室内外が特定の条件における値であるため、様々に変化する通2

常の使用状況を反映していないとの考えから、最近はＡＰＦ（通従来型
0

年エネルギー消費効率：Anual Performance Factor）という表

22

記も併用されるようになった。これは、年間を通じてエアコン

24

26

28

30

32

34

36

外気温度[℃]を使用したとき、1 年間に必要な冷暖房能力を、1 年間でエアコ

図 13 従来型機器と省エネ型機器の効率の比較（冷房時）ンが消費する電力量（期間消費電力量）で除した数値で、これまでよりも実使用に近い評価が出来るようになったとしている。
しかし、試験で 1 年間かけて実際に測定するわけにもいかない

10

居間

ので、いくつかの条件で測定した結果をもとに使用状況や外界

8条件も想定した上で、年間の値を予測しているため、その精度には自ずと限界がある。

6
COP

建築研究所では、実験室で条件がコントロールされた実験の他、実際の外界条件の下で居住者の生活を再現する実験等を実4施して、その実働効率を明らかにする実験を多数実施してきた。

2

図 15、16 には測定例を示す。図 15 は、エアコンの性能による寝室違いを見たものである。カタログ性能で冷房時にはＣＯＰが 60程度の省エネ型の機種と、3 程度の機種を比較しており、外気条

22

24

26

件によって効率は変化するものの、全体を平均的に見れば概ね

28

30

32

34

36

外気温度[℃]

カタログ性能程度の値を実測によっても確認することが出来た。
図 14 居間と寝室の効率の比較（冷房時）

一方、図 16 は、同じ程度の性能の機種（どちらもカタログ性能
でＣＯＰが 6 程度）を違う部屋で使用した場合の結果である。

80

居間で測定した結果は、カタログ性能程度と見ることが出来る

寝室

が、寝室で測定した結果は、平均的にはカタログ性能の半分も

居間

60

頻度[％]

出ていないと言うことがわかった。これは、エアコンの性能が、外気温だけではなくて、そのときの負荷にも影響されているためである。寝室は居間に比べて面積も小さく、また使用時間帯
は外気温の低い夜間が多いため、冷房負荷が小さかったのに対4020して、設置されたエアコンの能力が大き過ぎたために、その能力を十分に発揮できるような領域ではなくて、より小さい負荷負荷率[％]

冷房を省エネルギー化するためには、
図 15 負荷率の頻度分布- 13 -

～100

～90

～80

～70

～60

～50

～40

～30

である（図 17）
。この例から明らかなように、エアコンによる暖

～20

0-10

0

で動く時間が長くなり、結果的に低い効率しか出せなかったの・できるだけ COP の高いものを選定する。

（冷）房専用のタイプには同じ室外機が、エアコンの暖冷房と・「部屋の負荷に適した出力を持つ機器」を選定する。

床暖の両方の熱源として働くものもある。このように、ヒートという 2 点が重要である。後者に関しては、暖冷房が充分に効

ポンプによる方法が加わってきたために、種類が豊富になり、かないというクレームを恐れて、大きめの機種を選択してしま

状況に応じた選択肢の幅が広がってきた。ヒートポンプタイプ

う場合も多いが、「部屋の負荷に適した出力を持つ機器」を選定

は、外気温度や負荷の程度で性能が大きく変わってしまうなどすることで、ごく限られた極端に暑い日や極端に寒い日にはや難点もあるが、技術開発により高効率化する可能性があるので、や能力が不足するとしても、その場合には扇風機など補助的な期待されるところである。

暖冷房機器の活用、もしくは着衣の調整などで対処すれば、年温水の熱源に関しては、基本的には給湯エネルギーの項で見間を通してみたときに省エネルギー効果が得られる点をユーザてきたものと同様なので、それ以外の部分の省エネルギーにつに説明することが望まれる。また、広めのリビングなどで、ないて以下で述べていきたい。

おかつどうしても能力不足になることが許されないような場合

図 19、20 には計算例を示すが、省エネルギーのために重要なには、小さめのエアコンを復数台用意する方法もある。負荷に点は配管からの放熱ロスと、床パネルからの下面への放熱ロス

応じて、なるべく尐ない台数のエアコンにより暖冷房を行うよである。配管からの放熱ロスは、配管の断熱と長さにより影響

うに使えば、低負荷での運転が減り、全体として効率が上昇すされる。配管の断熱に関してはペアチューブと呼ばれている、るとともに、「極端に暑い日や極端に寒い日」にも対応できる。

往管と還管をさらに大きな径の一つの管の中に入れてしまった

ただし、最近の高気密高断熱住宅（特に集合住宅）では部屋ものがよく使用されるようになってきた。これは、別々のままの負荷自体が小さくなってきていることから、市販されているよりも放熱ロスが小さく、また施工上も有利とされている。計

エアコンでは、最も小さい機種（通常 2.2kW 程度）を選んだと算例では、別々の管の場合の例 1 に対して、ペアチューブの例 2

しても、まだ大き過ぎる場合も多くあり、メーカには能力の小の方が 8％の放熱ロス減尐となった。床パネルからの下面への放さな機器や、低負荷でも効率の高い機種の開発を期待する。

熱ロスについては、床パネルおよびその下の断熱材等の下が外気相当となっている場合に問題となるわけで、床下も断熱区画

2）床暖房

内となる基礎断熱の場合や、直下にも断熱区画内となる部屋が空気を暖めるエアコンの暖房の場合には、暖かい空気が上方

ある 2 階以上の部屋に用いる場合は、結果的に家のどこかを暖に集まり上下温度分布が大きくなりがちなのに対して、床暖房

めていることになるので、あまり問題ではない。しかし、床面

は床表面を暖めるため、室内の温度分布が付きにくい（図 18）。

で断熱した場合の 1 階リビングなど、よくある床暖房の場合にそのため快適性が高いとされており、また、既存フローリングは注意を要する。床面を暖めれば当然その下面にも熱は逃げるの上に温水パネルを乗せて、さらにその上から別のフローリン

ので、この量を減らすために床下の断熱を充分に施す必要があグで仕上げる比較的簡易な後付けの工法も出てきたことから、る。計算例では、ポリエチレンフォームＡ種 25mm を用いた例 1

採用する住宅も増えている。

に対して、グラスウール 16Ｋ50mm と断熱を強化した例 2 の方がこの床暖房の場合、加熱方式で大きく 2 つに分類できる。1 つ

3％の放熱ロス減尐となった。

は温水によるもので、もう 1 つは電熱線で直接床面を加熱する

また、よく使用されているガスを熱源とした床暖房の場合、ものである。後者に関しては、電気温水器のところでも述べた

最近の高断熱・高気密化した住宅では熱負荷が小さくなっていように二酸化炭素排出量削減および省エネルギーの面からは、ることから、制御の問題もあってこれまでの送水温度 60℃では、論外と言っていい。前者に関しては、温水の熱源として通常はオーバーヒートしてしまう（室温が設定した温度以上になってガスや灯油が使用されてきたが、近年ヒートポンプのタイプもしまう）ことがある。そこで、最新の機種ではこれを尐しでも登場してきた。
（なお、電気ヒータで水を直接加熱して床暖パネ防ぐため、40℃の送水温度に対応した機種がある。

ルに流すタイプもあるが、これも電気温水器と同様、二酸化炭
素排出量削減および省エネルギーの面からは論外である。
）ヒー
トポンプのタイプの場合には、ガスや灯油の場合と同様に給湯も兼ねるタイプと、暖（冷）房専用のタイプがある。さらに暖- 14 -

3）通風による冷房エネルギー削減効果
室内には、各種の家電機器や人体など発熱源があるため、外気よりは高めの気温となりやすい。そこで、外気がそれほど暑
くはない夏季の夜間や中間期における尐しの暑さであれば、通風を利用することで、冷房エネルギーの削減を期待できる。
図 21 は、茨城県つくば市における実験結果を元にした、省エ
ネルギー効果の試算例である。101 号室では、南北面の開口および室内ドア類を開放してなるべく多くの通風がとれるようにした場合（南北面通風）、室内ドア類は閉鎖して各部屋の窓開口だ
けで通風を利用した場合（片面通風）、窓を閉め切りにして 26℃に設定したエアコンを運転した場合の 3 種類の実験結果、103 号
図 16 床暖房とエアコン使用時の室内上下温度分布の例

室では窓を閉め切りにして 24、26、28℃に設定したエアコンを運転した場合の 3 種類の実験結果から、7～9 月のおけるエアコ
ンの期間積算消費電力量を算定した。ただし、窓を開放するのは在室が想定される時で屋外の風が強すぎないなどの制限を設けており、また窓を開放しても 28℃を上回ってしまうようなときには窓を閉めて、26℃に設定したエアコンを運転した。なお、
エアコンを運転するのも在室が想定される時間のみである。この例では、26℃で運転する場合に比べて南北面通風の場合には、
約 6 割の消費電力量削減、片面通風の場合でも 3 割強の消費電力量削減となった。

図 17 床下断熱・配管保温による熱損失（例 1）

エアコンの設定温度を変えた 103 号室の実験結果も併せてみると、28℃に設定した場合と南北面通風がほぼ同様の消費電力量となっている。しかし、通風を利用した場合には、28℃を超えた場合に 26℃のエアコン運転を行っているため、快適性から

・配管長：7.8m（床下を通す）
・室気温：20℃、外気温：0℃、配管の通る床下気温：10℃

100
50
0

101号室

・往き水温：サヤ管 55℃・ペアチューブ 60℃、還り水温：50℃

冷房28℃

・床暖房の敷設率：70％（床暖房面積 15 )

150

冷房26℃

面積 22 ）

9月
8月
7月

200

冷房24℃

・床暖房の設置箇所：戸建て住宅の 1F 部分の居間・食事室（床

250

冷房26℃

■計算条件

300

片面通風

図 18 床下断熱・配管保温による熱損失（例 2）

350

南北面通風

エアコンの期間積算消費電力量（kWh）

は通風を利用したほうが有利と考えられる。

103号室

図 19 通風、冷房の設定温度による省エネルギー効果- 15 -

ただし、通風の利用にあたっては付随的な効果として、開放上げた「自立循環型住宅への設計ガイドライン」を建築研究所、感を得られるなどの点が上げられる反面、防犯上の問題や外部

国土技術総合研究所の監修で発行しており、これをテキストと騒音の問題もあることから、立地上の制約も考慮しなければな

した、実務家向けの講習会を各地で実施し、研究成果の普及にらない。さらに、地域や周辺の通風に影響する状況が異なれば努めているところである。また、上記ガイドラインでは温暖地

外気温度や外部風速の条件が異なるため、当然今回の試算例とに地域が限られていたため、その改訂版作成とともに、より地は違ってくることがある。

域を広めたバージョンも現在作成中で、最新の研究成果が盛り込まれていく予定である。

4）暖冷房エネルギー削減の可能性
今回は、特に対象としていないが、暖冷房エネルギー削減に
参考文献等

は、当然のことながら建築側における断熱・気密強化による負1 http://www-gio.nies.go.jp/aboutghg/nir/nir-j.html

荷の低減が最重要である。ただし、中間期などにおける冷房負2 森原ほか、「アンケートによる住宅内エネルギー消費の実態に荷削減の点からは、気密化と同時に通風なども配慮するべきで関する研究―地域別エネルギー消費量と居住者の認識―」、日本
建築学会大会学術講演梗概集、環境工学Ⅱ、p.175-176、2007 年
8月
3 http://www.nedo.go.jp/activities/portal/p05013.html
4 鈴木ほか、「台所用シングルレバー型水栓の節水･節湯化手法に関する実験研究 被験者を用いた短時間出湯行為の現状把握
その 1」、空気調和・衛生工学会大会講演梗概集、p.1657-1660、2007 年 9 月ある。
エアコンについては、高効率で部屋の負荷に応じた適切な能力の機種を選択することが重要である。しかし、効率について
はカタログ値で有る程度判別できるが、「負荷に応じた適切な能力」かどうかを判断することは難しい。カタログにも、部屋の広さのほかに、木造か RC 造かの区別があるくらいで、断熱性・気密性の度合いにまでは言及されていないからである。せっかく、高気密・高断熱の住宅に住んでいても、カタログに示されるような能力のエアコンを入れてしまっては、低い負荷率で運転する時間が増えてエアコンのカタログ効率を発揮できずにいることがあり得る。メーカや販売店も大型で値段の高いものを売った方が、利益も上がり、また暖冷房能力が不足するとのクレームも尐ないかもしれないが、適切なサイズを選択出来るよ
うな工夫が必要であろう。また、集合住宅などの低負荷な場合にも対応できるような、ラインナップをメーカには希望する。
温水式床暖房の場合は、高効率な熱源の選択と放熱ロスの低減が重要といえる。
なお、あまり一般的ではないが、二酸化炭素排出量削減の点
からは、薪やペレットによる暖房も効果的である。

Ⅵ おわりに建築研究所における、住宅の省エネルギーに関する研究の中から、給湯設備および暖冷房設備に関していくつか重要な点を示してきた。ここでは示していないが、建物自体の性能を上げることや、照明設備、換気設備についても当然各種の省エネル
ギー手法がある。また、住宅内では、いわゆる家電機器類による消費エネルギーも大きく、これらを省エネルギータイプのものに変更していくことも効果的である。これらを網羅的に取り- 16 -