カーボンニュートラル賞
受賞名称
第6回カーボンニュートラル賞 北海道支部
カーボンニュートラル賞選考支部名称
第6回カーボンニュートラル賞選考委員会 北海道支部
業績の名称
北海道大谷室蘭高等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践
所在地
北海道室蘭市八丁平３－１－１

応募に係わる建築設備士の関与
株式会社日本設計
応募者又は応募機関
代表応募者・機関 株式会社日本設計
学校法人望洋大谷学園
建 築 主
設

計者

株式会社日本設計

施工者

西松建設株式会社

佐藤昌之

星野秀明

北海道大谷室蘭高等学校

建物管理者
建物利用者
検証者

北海道大学工学部建築学科
准教授 森 太郎
10,091.88

延 床 面 積階
主数
用

途

竣 工 年 月 日

地上3階
高等学校

建築環境学研究室
㎡
塔屋-階

地下1階

2014年1月

支部選考委員長講評
本件は、既存校舎の老朽化と近隣姉妹校との統合に伴い、環境配慮型校舎を目指して普通教室棟・特別教室棟を建て替えた新校舎の計画である。
校舎の設備運転は設備専門技術者不在で行われるため、「建築的配慮によるパッシブ技術と汎用技術の採用」をメインコンセプトとして、容易な運用が可能で低コストの設備計画を行っている。
積雪寒冷地の学校建築の主要エネルギー用途である「暖房」、「外気処理」、「照明」についての省エネ対策を建築的工夫による再生可能エネルギー利用技術や高効率機器の導入で実現している。
外断熱工法による高断熱・高気密化によって暖房エネルギーの低減化を図る一方で、教室の外壁面をソーラーウォール構造、講堂の下部ピットをクールヒートチューブ空間として計画し、太陽熱や地中熱によって取り入れ空気の予熱予冷を行い外気負荷を削減している。暖房期間は、クールヒートチューブで10℃、ソーラーウォールで5℃の温度上昇効果が検証されており、特に厳冬期のクールヒートチューブ取得熱量は同時期の暖房熱量の約1/2に達すると試算しており、熱負荷削減効果は極めて大きい。
照明については、ハイサイドライト、大庇空間の効果的な配置によって自然採光を確保し、LED照明の導入効果と合わせ電気エネルギーの削減を図っている。建替え前後を比較すると、冬期における電気エネルギーの削減量が顕著であり約40％削減されている。
暖房用燃料は低炭素化をコンセプトとし、灯油主体からLPG主体へ転換しており、2016年度実績で本校建物全体のCO2排出量は24ｋｇ-CO2/㎡であり、北海道地区で同年代竣工の高校と比較して35％以上のCO2排出削減を達成している。一次エネルギーについても傾向は同様であり燃料・電気いずれも30％以上削減されている。
教室の「断熱採光障子」を開発、採用し、熱貫流率U値1.3を実証している。障子閉鎖時は、窓面からの冷放射による寒さの改善や夜間の貫流負荷削減に効果的であり、快適な教室環境維持と暖房エネルギー削減効果が確認されている。
本件により実証されたパッシブ及び再生可能エネルギー活用技術、高効率機器等による省エネルギー、CO2削減手法
は建築用途問わず採用することができ、低炭素社会の実現に向けた建築物のニュートラル化への貢献が大きく期待できることから受賞に値すると評価する。
関与した建築設備士の言葉
北海道大谷室蘭高等学校は、寒冷地の気候に適合した暖かい校舎の実現を目指し、建物の高断熱化や外気取入時の予熱/予冷といった、使い手が意識せずともエネルギーを削減できる取組みを建築・設備の両面から行いました。
教室は外断熱や断熱障子によって外装の性能を高めるとともに、外気取入に太陽熱を利用しています。半地下の講堂
はLED照明等の高性能設備を導入するとともに、クールヒートトレンチによって地中熱を利用しています。
シンプルながら効果が見込める取組みを着実に行った上で、竣工後の運用について検証を行い、エネルギーの無駄遣いを省く運用が徹底されました。その結果、旧来の校舎よりも快適性が向上するとともに、省エネルギーにつながりました。今後もより良い運用に向けて専門的視点からサポートをしたいと思います。
( 星野 秀明：株式会社日本設計)
一般社団法人建築設備技術者協会カーボンニュートラル賞運営委員会

応募申請書様式３

業績の名称：北海道大谷室蘭高等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践■

業績の概要とカーボンニュートラル化に係わる取り組みの説明

１／４

北海道⼤⾕室蘭⾼等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践

北海道⼤⾕室蘭⾼等学校は、既存校舎の⽼朽化と近隣姉妹校との統合に伴い、環境配慮型校舎を⽬指して普通教室棟・特別教室棟を建替えた新校舎の計画である。地域性への配慮、真宗⼤⾕派の教えの伝承という建物コンセプトに従い、以下の取組みを⾏っている。学校設備の運転は設備の専⾨技術者が不在の中で⾏われるため、建築的配慮によるパッシブな技術と汎⽤機器の採⽤により、容易に運⽤可能で、単純かつ低コストの設備計画を⾏った。

①北国の気候に配慮した建築的取組み
・外断熱/⾼気密の⾼性能外⽪＋太陽熱利⽤
・断熱採光障⼦＋Low‐eガラスの⾼性能サッシ
・年間を通して温度が安定した地中熱利⽤②学校用途のエネルギー消費先を考慮した設備高効率化
・照明の⾼効率化/制御の導⼊(LED/明るさ・⼈感センサー）
・全熱交換器による外気負荷低減③低炭素燃料への転換
・灯油主体⇒LPG主体へ
既存部分（体育館等）を含む建物全体のCO2排出量は24kg‐CO2/㎡・年であり、ベースラインが他の建物⽤途として学校建築は低いが、DECCデータベースの同地区・同年代竣⼯の⾼校と⽐較して35%以上のCO2排出削減を達成している。
特別教室・ゼミ室

LPGバルク庫
体育館
2,300㎡

第二体育館
675㎡

普通教室

新校舎：6,284㎡

職員室
・事務室・会議室

部室棟
850㎡

新築
既存

校舎配置図

平面図（2階）

建築概要
所在地

設備概要

室蘭市⼋丁平３−１−１

教室

FF暖房機(LPG)+全熱交換器

職員室・情報室

GHPビルマルチPAC(LPG)＋全熱交換器

敷地⾯積72,128㎡

建築⾯積

2,727㎡

講堂

⾼温⾵暖房機(LPG)

延床⾯積10,091㎡（新築6,284㎡＋既存3,807㎡）

教室・職員室

Hf蛍光灯（明るさセンサー制御）

階数

地下1階

講堂

LED構造

RC造

トイレ

LED（⼈感センサー制御）

空調・換気

地上3階

照明

この資料は受賞者の了解を得て建築設備技術者協会より公開している資料です。個人で利用するに留め、無断転載等を禁止します。

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応募申請書様式３

業績の名称：北海道大谷室蘭高等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践■

業績の概要とカーボンニュートラル化に係わる取り組みの説明２／４〜省エネルギーへの取り組み・⼯夫〜

地域性を表現する外断熱外装と太陽熱利⽤
アルミレンガシャフト①外装材の構成
南向きの普通教室の外装は北海道らしさを象徴させる素材のレンガと、鉄鋼の街である室蘭を想起させる⾦属素材のアルミスパンドレルによって構成されている。
②外断熱について北国の厳しい冬の環境においても安定で快適な室内環境を実現するため、省エネ基準等級４相当の外断断熱材型枠使用範囲
熱（外壁65mm、屋根75mm）により⾼断熱・⾼気密で熱を逃がさない構造としている。外断熱⼯法は⼯
普通教室の外装期短縮・コスト低減を図り下地レス通気⼯法、断熱材型枠⼯法による施⼯合理化を検討し、現場での実証試験の上採⽤した。
室内に取込み③太陽熱による外気負荷低減（ソーラーウォール）
アルミ外壁の背⾯には空気層があり、⽇射によって暖められた空気がレンガシャフト経由で教室の外気 レンガシャフトを上昇として取り⼊れられる。太陽⾼度の低い冬期に⽇射を多く受けるアルミ外壁の背⾯の空気は5℃程度の温度上昇があり、外気負荷削減に加え、冬期の低温の外気と室温の温度差を緩和することができる。
夏期については鉛直⾯⽇射量が少なくなることに加 日射でアルミ面裏空気に集熱え、8⽉でも最⾼気温の⽉平均が24℃の室蘭においては窓を開ける運⽤が可能なため、室内環境への影響は⽣じない。

断熱材型枠

ソーラーウォール内温度約5℃上昇

外気温

ソーラーウォール測定結果

窓廻り断面図

断熱採光障⼦とLow-eガラスによる⾼性能サッシ

教室の内観

断熱採光障子

20時～8時：断熱障子閉鎖
断熱戸閉鎖
断熱戸閉鎖

0:00:00
3:00:00
6:00:00
9:00:00
12:00:00
15:00:00
18:00:00
21:00:00
0:00:00
3:00:00
6:00:00
9:00:00
12:00:00
15:00:00
18:00:00
21:00:00
0:00:00
3:00:00
6:00:00
9:00:00
12:00:00
15:00:00
18:00:00
21:00:00
0:00:00

窓表面温度の推移
⾵防段ボール

障子閉止時の表面温度

恒温室(低温室)
壁⾵除網

空調⾵除⽤幕
熱電対

北側中間

熱流板
試験体(窓)

データロガー

内窓FAN

⾵量計

簡易熱箱法による試験

不織布

北側端部

南側中間南側端部

運用シミュレーションモデル

年積算暖房エネルギー（熱貫流のみ）[kWh]恒温恒湿室(⾼温室)

削減率
1000

100900

90800

80700

70600

60500504004030020030

障子なし

8時～20時開8時～15時開 20

100

1000

暖房エネルギー削減率[%]①断熱採光障子の熱性能
教室の冬場の⽇射抑制、断熱性向上のために半透明素材を⽤いた断熱採光障⼦を開発した。簡易熱箱法を⽤いた単体試験、現地実測を⾏い、いずれにおいてもLow‐eガラスサッシと組み合わせることで熱貫流率U値が1.3になることを実証した。障⼦閉鎖時のLow‐eガラスの室内側表⾯温度は低下するが、外部への熱流が⼩さくなっていることを意味する。
②放射環境の改善
障⼦を閉鎖すること(熱画像右側閉鎖部分)で室内に⾯する障⼦の表⾯温度が上昇するため、放射による寒 4035さの改善にも寄与する。
30③断熱障子の負荷削減効果
25
⾮定常熱負荷計算ソフトEsp‐rを⽤いて暖房時の窓開 20閉パターンのシミュレーションを⾏い、教室の校舎 15内での位置（⽅位・端部⼜は中間）毎に負荷削減効 10果を検証した。⽅位・位置にほぼ関係なく、また夜 5間閉⽌であれば閉⽌を始める時間によらず10%程度 0の貫流負荷削減効果があることが確認された。

障子の運用と貫流負荷

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応募申請書様式３

業績の名称：北海道大谷室蘭高等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践■

業績の概要とカーボンニュートラル化に係わる取り組みの説明

３／４〜省エネルギーへの取り組み・⼯夫〜

真宗⼤⾕派の教えを象徴する講堂とクールヒートチューブによる外気低減

250

暖房機へ

入口

上部講堂範囲講堂の内観講堂地下ピットの空気流通経路

大会議室

図書準備室

図書室

電気室

機械室

講堂

ＤＳ

1 0
９８７６５４３２
１約4m
熱取得（冬）

排熱（夏）クールピットクールヒートチューブ

地中温度は年間を通じて安定

講堂断面・クールヒートチューブ概念図
温度 ℃
30
28
26
24
22
20
18
16
1412102015/7/20 2015/7/20 2015/7/21 2015/7/21 2015/7/22 2015/7/22 2015/7/23 2015/7/23 2015/7/24 2015/7/24 2015/7/25 2015/7/25 2015/7/26 2015/7/26 2015/7/27 2015/7/27
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00

入口

5℃の温度低下出口

ピット1（入口）200

ピット2（中間）

ピット3（出口）

夏期の温度測定結果

150

ｋWh/day

ガラリより

23m

①講堂
半地下に位置する講堂は浄⼟真宗⼤⾕派の教えを教育理念とする学校の象徴的な仏壇が置かれる場所であり、全校⽣徒の集会等に加え、様々な校内・校外のイベントで使⽤することができる⼤空間の多⽬的スペースである。最⼤500⼈（外気量約10,000m3/h）が収容されるため、外気負荷低減が重要となる。
②クールヒートチューブの配置
クールヒートチューブは半地下空間である講堂の地下ピット（ピット底⾯：GL-約4m）を利⽤しており、空気の流通経路は約50m確保している。講堂の床下は断熱材(t=50mm)を敷設しており、ピット内に外気が流通することによる底冷え防⽌を図っている。OAガラリより取⼊れた外気は⼀旦ピットにて開放し、出⼝部までピット内を流通してからダクトにて暖房機へと外気を送る。
③クールヒートチューブの効果
年間を通して温度が安定した地中部において空気が接することで、冬期は集熱、夏期は排熱が⾏われる。これにより換気運転時に夏期は5℃の温度低下、冬期は10℃の温度上昇効果が検証されている。換気装置停⽌時にはピット内空気温度は安定し、冬でも外気と⽐べて⾼い10℃程度である。
Esp-rを⽤いて運⽤を想定した⾮定常解析を⾏い、暖房期間においてクールヒートチューブの効果が⼤きいことを確認した。
④高効率設備の導入
⾼天井の空間のメンテナンス性に配慮し、LED照明を採⽤している。また、低⾵量⼤温度差の暖房が可能となる⾼温⾵暖房機（吹出温度80℃）を採⽤し、空気搬送動⼒の低減を⾏っている。

温度 ℃
201816141210864202016/1/13 2016/1/13 2016/1/14 2016/1/14 2016/1/15 2016/1/15 2016/1/16 2016/1/16 2016/1/17 2016/1/17 2016/1/18 2016/1/18 2016/1/19 2016/1/19 2016/1/20 2016/1/20
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00
0:00
12:00

10℃の温度上昇

10050
0JanFebMar

AprMay

Jun

Jul

‐50

暖房負荷
暖房負荷

クールヒートチューブ取得熱アースチューブ取得熱換気運転停止時：空気温度安定

入口

ピット1（入口）

月別の熱負荷とクールヒートチューブ取得熱

出口

ピット2（中間）

ピット3（出口）

冬期の温度測定結果

⾃然通⾵・⾃然採光に配慮した建築計画①年間を通して使用できる半屋外空間の創出
⽣徒の居場所となる空間として、⼤庇による半屋外空間を設けている。(30m×8m）
夏は⽇射を遮り⾵が通る空間、冬は雪を防ぎ採光を取り込む空間として、年間を通じて利⽤することができる。
②ハイサイドライトによる自然採光
職員室・会議室、図書室にはハイサイドライトを設けることで、南⾯に開⼝を設けていない居室にも⾃然採光を導く計画としている。
大庇による半屋外空間

ハイサイドライト

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応募申請書様式３

業績の名称：北海道大谷室蘭高等学校における寒冷地の気候に適合した環境配慮型校舎の実践■

業績の概要とカーボンニュートラル化に係わる取り組みの説明

４／４〜低カーボンエネルギーへの転換・再⽣可能エネルギー利⽤（将来計画）〜

CO2排出量・エネルギー排出量実績
電気

都市ガス

LPG

A重油

灯油

600

軽油

DECC平均37.0kg-CO2/㎡・年

4035%減302010北海道大谷室蘭
A13092009
A13092008
A13081226
A13081213
A13001133
A13081227
A13081320
B13000402
A13081273
A13092029
A13001018
A13001063
A13092005
A13100864
A13001090
A13081224
A13100890
A130810480年間エネルギー消費原単位[MJ/㎡・年]

床⾯積当たりCO2排出量[kg‐CO2/㎡・年]

50

北海道の同地区の高校とCO2排出量の比較

34%減

500

229400300

147200

325
218

1000

北海道大谷室蘭(2016年度)

電気

DECC‐2000年以降の平均

燃料（都市ガス・LPG・灯油ほか）

平均との1次エネルギー原単位比較

1次エネルギー消費量[GJ]

5,000
4,139

11%減

18%減

4,000
1,065
3,000

3,686

3,386

397

422

461

1,086

947

2,000
2,613

1,000

冬期電⼒40%減

2,017

2,202

2015年度LPG 灯油2016年度

0

建替前後の年間エネルギー消費量

建替前後の月別エネルギー消費量

日平均外気温週間平日平均外気温
日積算暖房負荷
日積算暖房負荷（週間平日平均）

30,00025,000201520,000

1015,000

510,000

05,000‐502015/10/1ピーク日の時別暖房エネルギー

⽇平均外気温[℃]

旧校舎
電気

⽇積算暖房エネルギー[kWh]①北海道同地区の他の高校との比較
DECCデータベース(2016年版)の地域２に電気・燃料使⽤量がいずれも登録されている18校のエネルギー使⽤実績と⽐較を⾏った。このデータと⽐較すると本校のCO2消費原単位（既存部分含む）は最も少ない値となり、平均から35%削減されている。
1次エネルギーについても傾向は同様であり、電気、燃料のいずれもが30%以上削減されている。
②従前の校舎との比較
従前の校舎(2014年２⽉〜2015年１⽉）と⽐較した
場合、竣⼯後1年⽬・2年⽬ともにエネルギー消費量が削減されている。⽣徒数は建替え前後ともに約400⼈でほぼ同数である。⾯積規模は同程度であるが、普通教室/特別教室といった従前の機能が再現されたことに加え、講堂や、ゼミ室など学校としての機能は拡張されている。室内の快適性は向上し、施設稼働率も⾼まる傾向にある中でも、エネルギーが削減された状態が維持できている。
冬期における電気の削減量が顕著であり、40%程度削減できている。
③検証と運用改善
実測に基づき運⽤改善の提案を⾏っている。教室の暖房エネルギーを調査したところ、授業終了後にも暖房負荷が⽣じており、16時以降だけで30%近い暖房エネルギーが消費されていたため、今後の改善点である。
外気温が低くなっても暖房消費エネルギーがさほど増えていないが、外断熱により⼀度暖められた
躯体が熱を逃がしにくい構造の効果であると考えられる。

‐10
2015/11/1

2015/12/1

2016/1/1

2016/2/1

日積算暖房エネルギーと外気温①灯油からLPGへ燃料転換
新校舎では暖房機・GHPエアコンの燃料としてLPGを⽤いている。都市ガス導管が未敷設のため、LPGバルク貯槽から建物内各所へガスを供給している。LPGの⽅が発熱量当たりのCO2排出量が13%少ない。DECCの他の⾼校を⾒ると主要な燃料としてA重油の採⽤が多く、都市ガスの無い地域の燃料は重油または灯油が主体であると考えられる。
②太陽光発電の将来対応
将来的な予備スペースとして設けた40kW分の太陽光発電を実装することで電⼒の20%相当の発電量(NEDOガイドラインによると43,120kWh)が⾒込め、全エネルギー使⽤量の10%程度に相当する。

㎡当たりCO2排出量[kg‐CO2/年・㎡]

低炭素エネルギーへの転換・太陽光発電の将来計画
30.0
25.0
2.7
20.0

10.0

6.4

15.0
10.0
15.1

15.1

5.0
2.90.0

燃料転換無し 現状＋将来計画
電気LPG

灯油

太陽光発電設置可能スペース：
約40kW(192.5W×54枚×4箇所)
年間予測発電量40kW×1,078kWh/kW=43,120kWh

太陽光発電(将来)燃料の転換と太陽光実装後の予測

太陽光発電の将来対応計画（教室屋上）

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