Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
### 3. 研究開発の方法

## (1) 低炭素街区群のデザイン方法論と推進する技術・制度システム

既成市街地の低炭素街区群への転換を進めるため、その設計を支援する低炭素性能評価システムを構築する。このシステムは、既存の環境アセスメントツールで実現できていないアウトカム指標による評価や時系列での評価、環境技術と空間デザインの相互関係を包括するものとした。

評価システムを構成するサブモデルとして、1)寿命変化を考慮した建物更新シミュレーション、2)ライフスタイルと住宅性能を考慮したエネルギー需要推計モデル、3)鉛直の風の道を考慮した暑熱環境シミュレーション、4)街区群デザインによる交通行動予測モデル、5)地区物流環境負荷推計モデル、6)トリプルボトムライン評価モデルの6つを構築し、交通インフラ、土地利用と空間デザイン、世帯構成それぞれについて低炭素なデザインのあり方を検討した。

そのうえで、各サブモデルと他STにおいて検討された技術モデルとを統合し、低炭素性能評価システムを構築するとともに、図3に示す対象地域内の複数のケーススタディ街区群において、施策パッケージの検討を行った。

さらに、低炭素まちづくりの社会への実装を検討するため、ケーススタディ街区群の1つである長者町地区において地区のまちづくり活動を支援する中で、ポトムアップによる低炭素まちづくり実現の方策について検討を行った。

図3 ケーススタディ街区群の概要

## (2) 低炭素街区群を支えるエネルギー・資源循環システム

低炭素街区群を支える資源・エネルギー循環のシステムの効率向上を実現するため、資源・エネルギーに関する施策効果を定量的に評価するモデル群を開発し、地域特性に応じた資源・エネルギー循環システムを設計するための方法論を整備した。具体的には、1)土地被覆条件によるエネルギー消費量を算出する都市キャノピー・ビルエネルギー連成モデル、2)産業・民生活動から排出される廃棄物の循環プロセスを評価する資源循環プロセスモデル、3)街区群スケールでの再生可能・未利用エネルギー活用のポテンシャル評価モデル、4)森林資源のバイオマス活用を検討する森林管理プロセスモデル、の4つのモデルを開発し、地域特性に応じて廃棄物や木質などの資源と、各種エネルギーを統合的に設計することを可能とした。

## (3) 低炭素街区群を支えるインフラシステム

低炭素街区群を支えうる熱・電力インフラシステムの構築を検討するため、未利用・再生可能エネルギーのポテンシャルと課題把握、街区群連携方策を検討するとともに、建物を含むインフラストックのデータベースを構築した。

電力インフラに関しては、都市部で積極的に導入可能な太陽光発電システムについて、世帯構成と移動距離による地区別の電力需要量を算出したうえで、各街区群における太陽光発電設置可能量を算出し、変電所エリアごとに望ましい土地利用配分を検討した。熱インフラについては、製造業の工場、電力・ガス、清掃部門を対象に、立地している企業の業務別数と、アンケート調査より推定された排熱推定式を用いて、4次地域メッシュごとの排熱量と民生部門におけるエネルギー消費量を推定した。推計した排熱量を用いて、街区群ごとの利用可能排熱量と利用方法について検討し、ST1の街区群検討における与条件を整理した。

インフラストックのデータベースの構築においては、住宅地図や航空写真、空間情報データを統合することにより、過去からの建築物ストック・フロー量の推移を時系列で分析可能な4d-GISを構築した。また、構築した4d-GISを用いて対象地域における建築物ストック・フローの推計と、建物更新シミュレーション(ST1)のパラメータ推定を行った。

## (4) 低炭素街区群を支える建築システム

低炭素社会を実現する最適な建築物のストック形成に向けて、建築物から排出されるCO₂排出量の推計、および建築物を低炭素化させた時の需要家に享受されるマルチベネフィットを考慮した費用便益手法を検討した。特に、
東日本大震災以降に注目されている「非常時における業務生活継続(BLCP: Business and Life Continuity Plan)」と生活者の健康増進効果を、アンケート調査等から経済的便益として評価した。評価したマルチベネフィットとCO₂排出量の推計結果を踏まえて、対象地域の建築物を低炭素化させた場合における費用便益分析を実施し、マルチベネフィットを考慮した場合における投資回収年数を算出した。

## (5) 低炭素街区群形成の地域展開方策

ST1～4で検討された低炭素街区群の形成方策を実現するためには、ST1で検討されたまちづくり的な手法とともに、個々の施策をビジネスとして展開していくためのモデルが必要である。そのため、ST5では住民に対するアンケート調査及び事業者・行政へのヒアリング調査を実施し、新しいエネルギービジネスの受け入れ可能性を調査するとともに、低炭素施策を普及しうるビジネスモデルについて整理を行った。さらに、デマンドレスポンス制度導入によるエネルギー需要特性の変化を街区群単位で算出し、今後、電力の小売自由化等により導入検討が予想される地域エネルギーセンターの実現可能性を検討した。

### 4. 結果及び考察

## (1) 低炭素街区群のデザイン方法論と推進する技術・制度システム

前述した各サブモデルを開発し、それらを用いて街区群の低炭素化を実現する交通システムや空間デザインのあり方を検討したうえで、3つのケーススタディ街区群において、施策パッケージとその低炭素性能の評価を行った。

一例として、都心街区群における提案を図4に示す。業務や商業利用が多いことから、エネルギーシステムは熱・電力融通システムを採用した。空間デザインについては共同建て替えとゾーニング、カーシェアを導入することでオープンスペースを確保し、共同更新と下層階への商業集約、共同配送の導入と歩道拡幅など限られた空間を活用することで、物流交通と旅客交通のグリーン化、さらには屋外の暑熱環境改善が可能である。

図5に、上記提案のTBL評価結果を示す。建築技術のみを導入した場合、CO_{2}排出量は24%減にとどまる。しかし、提案施策パッケージの導入を行った場合、65%の削減が期待できる。特に空間デザインの改善は、直接的な建物エネルギー消費で10%削減できるほか、他の分野への相乗削減効果が期待でき、さらにQOL値増加、市街地維持費用削減も可能となった。このように開発した低炭素性能評価システムを用いた施策検討により、単体施策の寄せ集めではなく、限られた都市空間を相互補完する統合的な施策パッケージの提案が可能となった。

さらに、これらの提案について、実際にまちづくりの現場で情報として提示し、地域で「低炭素地区会議」を組織してもらい、地域住民とともに具体的な取り組み検討を行っている。その結果、ポトムアップ型のまちづくりにおいて本研究で開発した低炭素性能評価システムの活用可能性が確認でき、共通認識形成や担い手確保などの課題が抽出できた。

S：空間デザイン

L：交通システム（物流）

T：交通システム（旅客）

E：エネルギーシステム + A：建築システム

図4 都心ケーススタディ街区群（名古屋市中区錦二丁目・長者町地区）における施策パッケージ
(a) $ CO_{2} $ 排出量

(b)QOL值

(c)市街地維持費用

図5 都心ケーススタディ街区群（名古屋市中区錦二丁目・長者町地区）におけるトリプルボトムライン評価結果

## (2) 低炭素街区群を支えるエネルギー・資源循環システム

CO₂排出量を削減しつつ、ヒートアイランドを緩和する街区群の建物構成や建築物のエネルギーシステムを検討するための都市キャノピー・ビルエネルギー連成モデルを用いたシミュレーションを実施した。その結果、事務所街区群は木造住宅街区群と比較して気温日変化幅が小さいという結果が得られた。これは建物の熱容量が大きいことや、夜間の放射冷却抑制などによるものであり、モデルによるヒートアイランド現象の特徴再現が確認できた。また、街区群全体の緑化や高アルベド化などの対策による効果を推計した結果、CO₂削減効果が得られるとともに、緑化による気温低下効果も夏季日中で0.1℃程度生じることが明らかとなった。

一方、廃棄物循環プロセスを検討した結果、リサイクル製品のエンドユーザーへの地理的近接性が、施設稼働率の高さに貢献している可能性を明らかにした。さらに、循環資源によって循環圏の大きさや環境改善効果が異なること、資源循環施設の事業特性は立地地域特性によって異なることを明らかにした。以上を踏まえて、低品位資源を含めたリサイクル率向上を図るため、リサイクル拠点の集約設置（スマートリサイクル）による効果を検討したところ、CO $ _{2} $ 排出量は規模によらず大幅に削減が可能となること、処理費用はそれを構成する収集費用と拠点費用のトレードオフにより、街区群の密度に応じて拠点の最適空間配置が求められることが明らかとなった（図6）。

エネルギーポテンシャル評価モデルでは、街区群単位で熱・電力エネルギーの需要量、および再生可能エネルギー・未利用エネルギーの供給可能量を算定することができる。エネルギー需給グラフ算定によって、各地域のエネルギー需給特性に応じたエネルギーシステム整備方針を検討する根拠情報を得ることが確認できた。さらに、ネットワークの整備コストと（主に熱の）エネルギーの距離低減の関係から、個々の街区群におけるシステム設計の検討を可能とした。

拠点の収集範囲（施設規模）

図6 スマートリサイクルによるCO₂排出量、処理費用変化の評価結果

## (3) 低炭素街区群を支えるインフラシステム

今後、街区群のエネルギー需給や交通システムのあり方に大きな影響を及ぼすと予想される、太陽光発電と電気自動車の大量普及について、電力インフラへの影響を検討する方法論を開発した。名古屋市を対象とした分析の結果、太陽光発電大量普及に伴って、多くの郊外地域では日中に複数街区群に電気を供給する変電所の単位で逆潮流電力が発生すること（図7）、ただし郊外でも戸建住宅面積比が0.4以上の場合には逆潮流電力が発生しないことが示された。このことから、街区群内を用途混在型にすることや、異なる土地利用特性の街区群を近く
に配置することにより、逆潮流電力の影響を低減できる可能性が明らかとなった。

また、工場排熱活用のための熱系インフラの検討を行った結果、愛知県全体で排熱量ポテンシャルが79.77[万T/year]となり、推計された民生部門のエネルギー消費量37.76[万T/year]の約2倍にあたることが明らかとなった（図8）。特に名古屋市や豊橋市などの人口集中地域においては排熱も大きく、熱需要も大きいことから、排熱ポテンシャルを十分に活用できる可能性がある。しかし、低温熱の割合も大きいこと、需要と供給の位置が離れていることから、現状の熱回収、輸送技術では全体でも最大でも1割の活用にとどまることが明らかとなった。具体的な街区群での活用策として、住宅団地と大工場が隣接する愛知県知多市の朝倉地区におけるケーススタディで、トランスヒートコンテナによる排熱輸送による、住宅団地での熱授受の可能性を検討し、大幅なCO₂削減が実現できることを示した。

一方、CO₂の長期的な排出に影響を与える、インフラストックの時系列空間データベース(4d-GIS)構築を行った（例：図10）。これを用いた試算によって、近年の建築物集約化・高層化にともないRC造建築物が増加し、マテリアルストック量は増加傾向にあり、長者町地区では1961年時に47.5万トンであったストックが、2010年に2.6倍となったことがわかった。このストック増加分が2030年頃から建て替えにより廃棄物となることから、今後廃棄物量が大幅に増加し、連動して建替えによるCO₂発生が生じることが示された。また、4d-GISデータベース整備により、建物更新シミュレーションの構築や低炭素技術導入検討において、土地の履歴に関する歴史的変遷や建物更新のしやすさなどの基礎データ分析が可能となった。

図7 太陽光発電普及時の11時台における電力需給（名古屋市）

図8 工場排熱ポテンシャル （愛知県）

図9 長者町地区における4D-GIS建物構造データ整備結果

## (4) 低炭素街区群を支える建築システム

低炭素街区群を構成する建築物としてどのようなものがふさわしいかを検討するために、高断熱化を中心とした低炭素化と、建築タイプの変更による環境性能の向上によるCO $ _{2} $ 排出量変化を長者町地区で推計した(図10)。その結果、床面積が1.5倍以上となるが、現状趨勢型は1.4倍程度の上昇、中層中庭型や高層タワー型はそれよりも10%程度小さくなり、CO $ _{2} $ 排出量削減効果が明らかとなった。
また、建築物の低炭素化がもたらすマルチベネフィットの検討として、東日本大震災以降注目されている計画停電・突発的な停電・節電要請といった「非常時における業務生活継続(BLCP: Business and Life Continuity Plan)」の経済的便益を評価した。居住者を対象に、停電や節電要請を回避するための支払意思額を、アンケート調査によって把握するとともに、企業経営者を対象に、業務継続性能の高いオフィスビルへの追加賃料割合[%]についても調査した。

これに加え、光熱費削減以外の健康増進効果や生産性向上効果を含めたマルチベネフィットを用いて、低炭素施策導入による費用便益評価を行った結果、長者町地区では、中層中庭型では7.1年、高層タワー型では5.6年となり、単に光熱費削減のみを考慮する場合と比較して大幅に投資回収年数が小さくなることが明らかとなった（図11）。このことは建築物低炭素化の普及可能性を明確にしており、今後の建築物低炭素化の促進における提供情報として活用できる。

図10 CO_{2}排出量評価結果

図11 投資回収年数の評価結果

## (5) 低炭素街区群形成の地域展開方策

低炭素街区群形成施策を実現するビジネスモデルを検討するため、住民・事業者へのアンケート・ヒアリング調査を実施した。住民への調査から、半数以上が分散型電源や再生可能エネルギーを追加負担ありでも導入賛成としていることが明らかとなった。また、今後展開可能性の高いビジネスモデルとして、屋根貸し事業、デマンドレスポンス事業、地域エネルギー会社（図12）などのモデルを抽出し、それぞれ事業スキームと実現に向けてのロードマップ（図13）を整理した。

さらに郊外部を対象に、地域エネルギー会社によって実現されるデマンドレスポンス事業によるピーク電力削減効果を検討した。その結果、ファミリー世帯の多い郊外でピーク低減効果が大きく、設備投資額を削減できる可能性が明らかとなった(図14)。

図12 地域エネルギー会社の事業スキーム

図13 地域エネルギー会社実現のロードマップ

電力消費量(MWh)

氖温(℃)

図14 夏季DR導入による日別（左）および街区群別（右）ピーク（14時台）電力削減効果

### 5. 本研究により得られた主な成果
## (1) 科学的意義

1) 既成市街地を長期的な低炭素化目標(Backcasting)に向かって徐々に再構築(Transition)していく方策を検討するための街区群環境性能評価システムを構築した。これまで国内外で開発されてきた街区群スケールでの低炭素性能評価システムは、新規もしくは再開発事業を対象とすることがほとんどであったが、本システムでは既成市街地を対象として、その長期的な移り変わりをシミュレートしながら漸次新しい技術を導入する事業に対応しており、国土全体の低炭素化促進に資する方法論となっている。また、街区群単位での立体的な空間デザインやそれを規定する都市計画的手法が、建物内のエネルギー利用はもとより、風の道や居住者交通行動、物流交通など、街区群内の諸活動全体に影響を及ぼす仕組みを組み込んだ点も新規性がある。

2）通常、地域住民や地権者が中心となったまちづくりにおいては、長期的な将来像を踏まえた構想や、「低炭素」のような直接的影響を感じづらいものは取り上げられにくかった。本研究では「低炭素」をテーマとして街区群レベルでの長期的な将来像と取り組みを住民参加で検討することに成功しており、さらなる展開のための課題抽出も行っている。これは、今後の環境まちづくりに対する新たな展開の可能性を示すものであり、先進性が高い。

3) 産業プロセスの特性分析をもとに、その排熱エネルギーの空間特性を明らかにした。都市活動との連携を踏まえた地域エネルギーシステム設計を可能とし、さらに環境改善効果を算定することで、都市産業共生を含めた地域の資源・エネルギー循環計画の評価システムを構築することができた。

4) これまで地域レベルで定量化されてこなかった太陽光発電大量普及時の逆潮流問題について、配電用変電所の電力供給範囲を想定することにより、逆潮流が郊外地域において多く発生すること、住宅と商業施設の最適配置によって改善できることが明らかとなり、街区群デザインにおけるスマートグリッドの導入方法に示唆を与えることができた。

5) 4d-GISによって、地区の変遷を過去から将来にかけて詳細に把握することが可能となり、それを用いて建物更新に伴う廃棄物量や更新のしやすさ、そしてそれに伴うCO $ _{2} $ 排出量変化を定量化することが可能となった。

6）これまで定量的には検討できなかった、建築物低炭素化技術導入による防災や健康などへの効果を明らかにし、それも含めたマルチベネフィットによって建築物低炭素化の費用対効果を示すことが可能となった。

## (2) 環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

1) 環境省「地方公共団体実行計画（区域施策編）策定マニュアルに関する低炭素化手法（地区・街区関係）の検討会」および「地域循環圏の推進方策検討会」において情報提供を行った。さらに、環境省の中央環境審議会循環政策部会に研究成果に基づく提案が反映された。

2）内閣府地域活性化統合本部「環境未来都市および環境未来都市推進ボード」の検討において、低炭素型街区群評価手法として情報を提供した。

3) 国土交通省が実施する「まち・住まい・交通の創蓄省エネルギー化モデル構築支援事業」において研究代表者がアドバイザーを務め、本研究の知見を活かした提案を行った。具体的には、薩摩川内市や柳川市において環境配慮型の公共交通やスマートグリッド実証等に関する助言や提案を行い、構想に反映した。

4) 名古屋市が2011年に策定した「低炭素都市なごや戦略実行計画」の検討に研究代表者および研究分担者が委員・部会メンバーとして加わり、本研究成果をもとに、都市構造変更、既成市街地を対象とした低炭素モデル、交通システムの低炭素化について提案し、事業計画に盛り込んだ。

5) 「低炭素都市なごや戦略実行計画」の主要事業である「低炭素モデル地区」の公募要領策定において、研究代表者が委員を務めた。さらに、本研究成果をもとに、対象事業を用途混合型とすること、事業周辺地区との調和、CO₂削減目標値などについて助言し、要領に反映した。また、モデル地区選定に、本研究で開発したシステムを活用することになっている。

6) 先行ケーススタディ地区の1つである名古屋市中区錦二丁目（長者町）におけるまちづくりの実践の場で本研究による知見を紹介し、今後展開される街区再開発の検討の参考にしてもらうとともに、低炭素地区会議の発足と運営を支援し、低炭素まちづくりへの理解促進を図った。また、合わせて名古屋市の募集する「低炭素モデル地区」への応募準備を支援した。（応募はH26年度に行う予定である。）

7) 東日本大震災の被災自治体である福島県・新地町において、本研究プロジェクトで構築したエネルギー計画支援モデルを援用し、復興まちづくり計画における環境・エネルギー施策策定の支援を行った。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

1）本研究で開発された街区群環境性能評価システムは汎用的なものであり、またケーススタディ結果についても一般化して整理を行っている。今後、自治体や地域の関係者が低炭素まちづくりを展開していくうえで将来像
やロードマップを検討する際に、多様な地域で活用が期待される。

### 6. 研究成果の主な発表状況

## (1) 主な誌上発表

## く査読付き論文>

1) Hirano Y. and Fujita T: Energy, Vol.37, No.1, pp.371–383, (2012)

“Evaluation of the impact of the urban heat island on residential and commercial energy consumption in Tokyo”

Ohnishi S., Fujita T. and Fujii M.: Journal of Cleaner Production, Vol.33, pp.217–225, (2012)

“Evaluation of the impact of the urban heat island on residential and commercial energy consumption in Tokyo”

3）森田紘圭，加藤博和，村山顕人，柴原尚希，林良嗣：都市計画論文集，Vol.48，No.3，pp.1071-1076，(2013)

「クオリティ・ストックの実現に向けた街区群の動学的更新・評価モデルの構築一名古屋市中区錦二丁目地区を対象として──」

4）戸川卓哉，藤田壮，谷口知史，藤井実，平野勇二郎：土木学会論文集G（環境），Vol.69，No.6，（環境システム研究論文集第41巻），pp.Ⅱ_401-Ⅱ_412，（2013）

「長期的な土地利用シナリオを考慮した地域エネルギー資源活用策の評価手法」

5）田中健介，早川容平，奥岡桂次郎，杉本賢二，谷川寛樹：土木学会論文集G(環境)，Vol.69，No.6，Ⅱ25-Ⅱ34，(2013)

「都道府県における建築物・社会基盤施設の経年マテリアルストック推計に関する研究」

6）森田紘圭，杉本賢二，加藤博和，村山顕人，飯塚悟，柴原尚希，林良嗣：土木学会論文集D3（土木計画学），Vol.69，No.5，pp.1297-308，（2013）

7）杉本賢二，奥岡桂次郎，谷川寛樹：環境情報科学学術研究論文集，Vol.27，pp.85-90，（2013）

8）藤崎浩太，伊香賀俊治，川久保俊，富越大介：日本建築学会技術報告集，Vol.19，No.41，pp.231-236，(2013)

「直接的/間接的便益の提示が高断熱住宅の普及に与える影響のモデル化」

9）富越大介，伊香賀俊治，川久保俊，藤崎浩太：日本建築学会技術報告集，Vol.19，No.42，pp.655-660，(2013)

「居住者行動とエネルギー使用量の分析に基づく省エネ行動提案ツールの構築」

10) Sharifi A. and Murayama A.: Building and Environment, vol.72, pp.243–258, (2014)

“Neighborhood Sustainability Assessment in Action: Cross-Evaluation of Three Assessment Systems and Their Cases from the US, the UK, and Japan”

他、合計20編

## く査読付論文に準ずる成果発表>

1) Imura H. and Kikusawa I.: Journal of Contemporary Asia (to be published, 2012)

“Low-Carbon and Eco-Cities in Japan: Searching for Local Energy Solutions in the Shadow of a Nuclear Crisis”

## (2) 主な口頭発表 (学会等)

1) Hirano Y., Ohashi Y., Kikegawa Y., Kondo H., Genchi Y. and Fujita T.: 19th International Congress of Biometeorology, Auckland (2011)

“Numerical Simulation of Urban Heat Island Mitigation by Using a Coupled Urban-Canopy and Building-Energy Model”

2）戸川卓哉，森田紘圭，後藤良太，加藤博和，林良嗣：第20回地球環境シンポジウム，京都大学桂キャンパス，（2012）平成25年度土木学会・地球環境優秀講演賞

3) Goto R., Togawa T., Morita H., Kato H.: the 10th International Conference on EcoBalance, Yokohama, Japan, (2012)

“A Study in Reconstruction Design of City Blocks by Low Carbon Performance Evaluation System”
4) Kato T., Kumazawa S., Suzuki Y., Honda N. Koazawa M., and Nishino S.: International Conference on Renewable Energy and Power Quality (ICREPQ'12), Santiago de Compostela, Spain (2012)

“Evaluation of Short-cycle Power Output Fluctuation of High-Penetration Photovoltaic Power Generation Systems using Multi-Points Insolation Data”

5) Beck A., Gregory B., Murayama A., Pineo H., Storer L., Allen E.: EcoDistricts Summit 2012, Portland, USA, (2012)

“Neighborhood Certification Around the Globe: Challenges and Prospects” (panel discussion)

6）藤崎浩太，伊香賀俊治，加藤博和，川久保俊，富越大介：第8回日本LCA学会研究発表会，立命館大学びわこ・くさつキャンパス，(2013)

「街区群の低炭素化が居住者・執務者に与えるマルチベネフィット評価」

7) Togawa T., Fujita T., Taniguchi T., Hirano Y. and Fujii M.: 7th International Society for Industrial Ecology Biennial Conference, Ulsan, Korea, June 25th – 28th (2013)

“Evaluation. model for regional energy management system to support low carbon urban planning”

8) Fujii M., Fujita T., Ohnishi S., Dong L. and Togawa T.: 7th International Society for Industrial Ecology Biennial Conference, Ulsan, Korea, June 25th – 28th (2013)

“Study on an energy-efficient recycling system of household organic wastes for building sustainable recycling system”

9）杉本賢二，森田紘圭，谷川寛樹：環境科学会2013年会，静岡市，(2013)「名古屋都市圈を対象とした未利用エネルギーポテンシャルの検討」

10)田中健介, 奥岡桂次郎, 杉本賢二, 谷川寛樹: 環境科学会2013年会, 静岡市, (2013),

環境科学会2013年会 修士課程学生の部 優秀発表賞(富士電機賞)

「低物質社会に向けた資源蓄積量の生産性に関する研究」

11)青柳淳之介, 杉本賢二, 谷川寛樹: 第41回環境システム研究論文発表会, 九州大学, (2013)

第41回環境システム研究論文発表会 優秀ポスター賞

「名古屋市中心部の4d-GISの構築によるマテリアルストック分析」

12)高野剛志，森田紘圭，中村一樹，加藤博和，林良嗣：平成25年度土木学会中部支部研究発表会，岐阜大学，（2014）平成25年度土木学会中部支部優秀研究発表賞「居住-移動統合分析に基づく低炭素地区デザイン手法の検討」

他、合計116編

### 7. 研究者略壓

## 課題代表者:加藤博和

名古屋大学工学部卒業。博士（工学）。名古屋大学大学院工学研究科助手を経て、現在、名古屋大学大学院環境学研究科准教授

## 研究分担者

## 1 ）林良嗣

名古屋大学工学部卒業。工学博士。東京大学工学部助手、講師、および名古屋大学工学部助教授を経て、現在、名古屋大学大学院環境学研究科教授および交通・都市国際研究センター長。世界交通学会(WCTRS)会長。

## 2 ）藤田壮

東京大学工学部卒業。博士（工学）。大阪大学大学院工学研究科助手、助教授、東洋大学工学部教授等を経て、現在、国立環境研究所社会環境システム研究センター長。

## 3 ）成瀬一郎

名古屋大学工学部卒業。博士（工学）。豊橋技術科学大学工学部助教授、教授、および名古屋大学大学院工学研究科教授を経て、現在、名古屋大学エコピア科学研究所教授。

## 4 ）伊香賀俊治

早稲田大学理工学部卒業。博士（工学）。東京大学助教授、株式会社日建設計環境計画室長を経て、現在、慶應義塾大学理工学部教授。

## 5 ）井村秀文

東京大学工学部卒業。工学博士。環境省企画調整局課長補佐、横浜市公害対策局課長、九州大学工学部助教授、教授および名古屋大学工学部教授を経て、現在、地球環境戦略研究機関シニア・フェロー。横浜市立大学特任教授。
## 1 E-1105 低炭素社会を実現する街区群の設計と社会実装プロセス

（１）低炭素街区群のデザイン方法論と推進する技術・制度システム

名古屋大学

大学院環境学研究科 都市環境学専攻 加藤 博和・林 良嗣・飯塚 悟・村山 顕人

<研究協力者>

名古屋大学 森田 紘圭・高野 剛志・橋本 一輝（平成24～25年度）・Ayyoob Sharifi（平成23～25年度）・戸川 卓哉（平成23年度）・鈴木 雄三（平成23年度）・永田 斎記（平成23年度）加藤 隆矢（平成23～24年度）・後藤 良太（平成24年度）・金岡 芳美（平成24年度）

平成23～25年度累計予算額：51,398千円

（うち、平成25年度予算額：17,197千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

本研究課題は、エネルギーやインフラ、建築、交通など多様な分野における低炭素施策を街区群スケールで統合的に検討するシステムを開発することが目的である。本サブテーマではまず、街区群の空間デザインや交通に関する施策を取り上げ、その解析ツールを開発した。さらに、他のサブテーマにおいて検討した多岐にわたる要素技術を統合し、街区群の環境性能をCO₂排出量のみならず街区群のQOL（Quality Of Life）や維持費用も含めたTBL（Triple Bottom Line）によって総合的に評価できるシステムを開発し、名古屋都市圏における異なる地域特性をもつケーススタディ街区群を対象に、低炭素デザインと施策パッケージを検討した。その結果、1)容積率の高い都心地区においては、複数の建物が共同で用途混在型更新を行うことがQOL向上に大きく効果を及ぼすこと、2)空き家の発生が懸念される近郊地区においては、低未利用地の集約化がQOL向上に寄与すること、3)農地転用型の郊外地区においては、人口減少とともに居住地集約を進めることがCO₂排出量削減に効果的であること、が明らかとなった。さらに、4)いずれの街区群においても低炭素技術導入のみの導入はCO₂排出量削減への貢献は期待できる一方、QOL減少や市街地維持費用増大を招く可能性があり、空間デザインと合わせて検討することが必要不可欠であることが明らかとなった。

さらに以上の検討をもとに、低炭素まちづくりの実現方法を、行政による支援制度とまちづくりの現場の2つの側面から検討を行った。その結果、名古屋市が実施する「低炭素モデル地区」制度のフレームに本研究の知見から得られた知見が生かされ、その評価に開発したシステムも活用されることとなった。さらに、都心地区におけるまちづくり協議会において情報提供や取り組み検討支援を行うことで、低炭素まちづくりのモデルケースを創出することが可能となった。

[キーワード]

低炭素社会、街区群、トリプルボトムライン、暑熱環境、まちづくり
### 1. はじめに

日本では1950～70年代の高度経済成長期における急速な都市化により、面的開発やスプロール化が進行し、古くからの中心市街地・集落から郊外へと人口の拡散が進んできた。その結果、既成市街地の魅力低下、都市を維持・管理するインフラ・建物維持費用の急増、環境負荷の増大が課題となっている。さらに、今後は多くの都市で人口が減少することが予想されており、低密な都市構造のままでは、環境的にも経済的にもより一層非効率となることが懸念される。

その打開策として、いくつかの自治体では集約型都市構造への転換を掲げている。その基本的な考え方は、スプロール化が進んだ環境的にも経済的にも非効率な地区から、利便性の高い都心・近郊部へと人口や都市機能の集約を進めるものである。しかし、人口を集約する地区をどのようにデザインしそれを実現していくべきかについては、議論が十分なされていない。

また、国内において近年進められている低炭素まちづくりに関する事例では、建築・エネルギー・設備・交通といった各分野での要素技術・制度の研究開発が進められている。しかし、現段階においてはこれらの要素技術それぞれを個別検討しているにすぎず、それらを寄せ集め的に普及させていった結果として低炭素社会が実現される保証はない。各種要素技術・制度の低炭素性能は、適用される状況に伴って変化する。すべての要素技術が性能を十分に発揮しうる状況が成立している保証はなく、むしろ相互に矛盾している場合も考えられる。逆に、各要素を組み合わせることによって、単独導入の単純合計より大きな効果を発揮することもある。したがって、要素技術・制度が全体の低炭素性能を高めるようなシステム設計を行うことが重要となる。

幅広い都市政策やそれらの連関効果を議論し、実際の空間構成（建築物・インフラ・技術の配置）をシステム全体として機能させる方法を空間的、具体的に展開するためには、都市のようなマクロスケールではなく、また建築や技術といったミクロスケールでもないその中間（メソ）スケールである「街区群」のスケールで検討を進めていくことが求められる（図(1)-1）。

国土・都市（マクロ）

街区群(メソ)

建築・街区(ミクロ)

図(1)-1 街区群スケールでの研究の必要性

## 2 ．研究開発目的

本研究では、マクロ・ミクロ双方の課題を同時に扱え、社会的・地理的な一体性を担保するメソスケール「街区群」の空間範囲（町丁目～小学校区）において、低炭素化の検討を支援する評
価デザインシステムを構築するとともに、実現方策の社会実装プロセスを提示することを目的とする（図(1)-2）。この方法論は、以下の要件を満たす必要がある。

1) 低炭素社会を着実に進めるため、高いアメニティを確保しながら、着実に環境負荷を低減し、地区レベルでの環境性能をバランス良く向上させていく空間の形成を目指す。そのため、低炭素性能を評価する上では、単にCO₂排出量（環境面）が小さいだけでなく、居住者が享受する生活の質：QOL（社会面）、市街地を維持するための費用（経済面）から包括的な評価（TBL）を行うことができるシステムとする。

2) 対象とする低炭素施策は、資源循環・エネルギーシステム（ST＜サブテーマ＞2）、熱・電力インフラ（ST3）、建築システム（ST4）、そして本STが担当する空間デザイン、暑熱環境、交通システムであり、これらが有機的、統合的に機能する状況を含め、評価できるシステムを開発する。

3) 目標年次だけでなく、そこまでのプロセスを検討するため、対象街区群における建築物の状況や世帯構成の変化、各種要素技術の動向を動学的に捉え、40年間でいかなる変更を順次進めるべきかを時系列で評価し、提示することを可能とする。

4) 低炭素型空間構造実現に向けた住民参画・地域合意を得るための受容性向上を意識し、具体的な街区群の物理形状と展開される生活生産活動の態様をヴィジュアルで分かりやすく示す方法論を提示する。

5) 名古屋都市圈（20km圈）及びを対象に、行政・地域住民との連携によるケーススタディを実施することを通じて、日本全体における低炭素街区群構築に向けた一般解を導出する。

図(1)-2 研究の全体構成と ST1 の位置づけ

### 3. 研究開発方法

既成市街地において将来の段階的な低炭素街区群形成を支援する評価デザインシステムを構築するため、まず、(1)低炭素まちづくりに資する施策メニューや先進事例、すでに開発されている
街区群の環境アセスメントツール（EAT）を整理し、その課題と本研究が目指す評価システムの基本的考え方を整理した。次に、(2)建築物更新や交通、暑熱環境などを予測するサブモデルと、街区群の性能を環境面だけでなく社会面、経済面も含めて評価するTBL評価システムを構築するとともに、他STの開発したモデルと統合し、街区群の低炭素性能評価システムを開発した。さらに、(3)開発したモデルを名古屋都市圏のケーススタディ街区群に適用し、将来予想されるリスクの把握と、街区群の低炭素化のための施策パッケージを検討した。最後に、提案した低炭素街区群の在り方を実現するための手段として、都市計画的手法とまちづくり的手法に着目し、社会実装の制度と合意形成のあり方について検討した。

## （１）先進事例と課題の整理

## 1 ）低炭素まちづくりに資するメニューの整理

まず、低炭素街区群を実現するためのデザイン方法論と制度・技術システムの概要を明らかにするため、近年の都市計画分野の学術的・実務的議論を網羅的に把握し、目指すべき都市シナリオのイメージを整理した。その上で、日本の環境政策と事例から、実際に導入されている、あるいは導入が検討されている環境技術を抽出し、導入の効果、タイミング、複数の環境技術の関係性等を整理した。その上で、本研究のケーススタディ地区の1つである名古屋市錦二丁目・長者町地区の16街区を対象に導入可能性を検討した。

## 2 ）既存の地区開発に対する環境性能評価ツールの整理と課題

街区群単位でのまちづくりの環境性能評価を行う枠組みについて、LEED for Neighborhood Development、CASBEE-まちづくり、BREEAMをはじめとした世界各国の7つの環境アセスメントツールについて、その枠組みを整理した上で、それらの評価方法、項目について比較分析を行うことで、これからの課題を抽出した。また、LEED、CASBEE、BREEAMそれぞれにおいて高評価であった地区を取り上げ、各ツールによるクロス評価を行うことで、街区群レベルの環境アセスメントツールが持つ地域性について明らかにした。

## 3 ）米国Ecodistrictsの事例と低炭素まちづくりの課題

米国オレゴン州ポートランドは、米国の中でも常に革新的なまちづくりを展開している都市の1つで、環境負荷の大きい自動車依存型の都市構造から、路面電車の駅を中心とする地区や都心部に密度の高い複合市街地に転換することに力を注いでいる。最近は、2009年にポートランド市議会によって設立された非営利組織「ポートランド・サステナビリティ機構（Portland Sustainability Institute、以下「PoSI」）」が、「We Build Green Cities.」というスローガンの下、地区（district）スケールのハード及びソフトのプロジェクトを通じて環境負荷の小さい都市をつくる「エコディストリクト」の取り組みを進めている。本研究では、既成市街地における低炭素まちづくりの先進事例として、この地域を取り上げ詳細な情報と課題を収集した。

特に国際会議EcoDistricts Summitへの毎年の参加により、ポートランドにおけるEcoDistrictsの取り組み状況や手法、世界の類似の取り組み状況を継続的、連続的に把握するとともに、本研究のケーススタディ地区の1つである長者町地区における取り組みについて講演した（2011年）。さらに、日本のCASBEE-まちづくり、英国のBREEAM Communities、米国のLEED-NDをはじめとす
る世界の地区スケールの持続性評価手法の特徴と世界標準化の可能性に関する議論に参加し、街区群レベルでの環境評価のあり方とこれからの課題について議論を深めた。

## （２）低炭素性能評価システムの構築

前節で明らかとなった課題を踏まえ、既成市街地を対象とした街区群の低炭素性能評価システムを構築した。システム構築においては、既成市街地でのまちづくり活動支援を前提としており、1)構想段階から検討できるようアウトプット指標（何に取り組んでいるか）ではなくアウトカム指標（何が達成できるか）で評価を行うこと、2)施策導入（計画）による効果を時系列で把握できること、3)他STで検討された環境技術と空間デザインの双方による関連効果を把握できること、4)建築単位でも都市単位でもない街区群スケールに対応したモデル構築、に留意した。

構築したシステムの全体構成を図(1)-3に示す。システムは全体で6つのサブモデルからなる。本研究では街区群スケール評価に適合するように5つのサブモデルを新たに構築し、システムを構成した。

図(1)-3 街区群の低炭素性評価システムの全体構成

## 1 ）世帯属性とライフスタイルを考慮したエネルギー需要量推計モデルの構築

低炭素地区構築のための中心的施策として、地区内のエネルギーを融通し共有化する方策が検討されている。街区群の居住世帯特性や将来の世帯構成、ライフスタイル変化とエネルギー融通施策の効果をより正確に把握するため、地区内に居住する世帯のライフスタイルや家族構成によって異なる世帯別エネルギー消費量を算出するモデル（図(1)-4）を構築した。具体的には、社会生活基本調査から得られる個人のライフステージ別生活スケジュールから、住宅内および交通で使用するエネルギー消費量を時間帯別、用途別に求めるモデルである。さらにこのモデルを用いて、家族構成9分類、住宅タイプ8分類、利用交通機関3分類、居住地域43分類からなる約9,000パターンの世帯属性に応じた時間帯別エネルギー原単位データベースを構築し、加えて将来普及拡大が見込まれるテレワークやネットショッピング、シェアハウスなどといった未来型のライフスタイルによるCO₂排出量と生活費用、QOLそれぞれの変化を分析した。
図(1)-4 エネルギー需要量および消費量推計モデルの全体構成

## 2 ）社会的寿命を考慮した建物更新シミュレーションの構築

建築物が将来どのように変化するかを時系列で予測するため、建築構造による滅失率関数と、建築物性能の向上や周辺環境の改善に伴う寿命変化を織り込んだ建物更新シミュレーションを構築した。具体的には、建築物性能や周辺環境による影響が建物の物理的寿命を低減させるものと想定したうえで、0から1までの値をとるものとして建物寿命への影響係数を設定した。その上で、住宅メーカーやコンサルタント、行政を対象とした建物寿命への影響因子に関するアンケート調査結果から、建物寿命への影響係数を推定した（表(1)-1）。更に既存建物滅失後の開発動向については各地区のトレンドから、シナリオで与えるものとした。

構築されたモデルを用いて、建物単体だけでなく、街区群全体で低炭素まちづくりを実施することによる建物寿命の変化とそれに伴う資源消費量・CO_{2}排出量に対する影響を明らかにした。

表(1)-1 建物寿命影響係数に係る項目と重み

影響要因	定量指標	影響度	本研究における設定値
建物	利用柔軟性	容積率消化率	0.065	容積率に対する建築容積の比率.
用途転換構造	0.103	対象地域内はリハ~ショが多いことから,既存RC造及び新築建物を1とし,それ以外を0とした.
居住快適性	日照時間	0.100	各建物に対する日照時間.日照シミュレーションにより,8時間~0時間の間で基準化した.
安全安心性	耐震性能	0.209	新耐震基準を目安とし,1983年以前の建築を0,1983年以降及び新築建物を1とした.
環境調和性	断熱性能(Q値)	0.195	旧省エネ法(1980年)以前を0,改正(2009年)以降を1として基準化した.
ハリアフリ-性	ハリアフリ-設計	0.083	ハートピル法(1994年)以前を0,それ以降および新築建物を1とした.
維持管理水準	維持管理実施率	0.245	2010年以降は維持管理水準が充足しているものとし,それ以前の建築年数との割合とした.
周辺環境	利用柔軟性	容積率消化率	0.125	街区群全体の容積率に対する建築容積の比率.
居住快適性	オ-プンスペ-ス率	0.101	対象地域面積に対するオ-プンスペ-ス(歩道,公園,公開空地等)割合.30%を1として基準化した.
景観調和性	0.156	街区群内の最多建築物タイプ(形式および用途)が占める敷地面積を街区群全体面積で除した.
安全安心性	隣棟間隔	0.336	建築構造別の延焼限界距離(RC造:3m,木造:6m)への充足率により基準化した.
環境調和性	地区エネ技術導入	0.197	熱融通やカーシェアの導入比率.
ハリアフリ-性	街路ハリアフリ-設計	0.085	道路に対する歩道設置率.

## 3 ）沿道環境と断面構成を考慮した交通機関分担率の予測モデル構築

端末側の交通施策導入による交通行動変化を予測するため、沿道環境や歩道、自転車道の整備、自動車・自転車のシェアリングシステムなどによる利用交通手段の分担率変化を予測するモデル
を開発した（図(1)-5）。沿道環境や地区交通インフラの状況によって距離に応じた利用交通手段が変化する（より遠くまで徒歩で移動する、より近くから公共交通を利用するなど）と想定した上で、街区群デザインが各交通手段の距離－分担率曲線に内生化されたモデルを構築した。構築したモデルを用いて名古屋都市圏を小学校区別に分析することで、各街区群の特性や立地に応じて効果的な交通施策を明らかにするとともに、ケーススタディ街区群において詳細分析を行い、交通CO₂排出量の観点から望ましい街区群の空間デザインについて提案を行った。

図(1)-5 交通行動予測モデルの基本的考え方（左）と分担率曲線の概要（右）

ICT進展によるネットショッピング増加や、居住・業務地域の集約（高層化）など、将来の低炭素まちづくりやライフスタイル変化への影響が大きい地区物流についても、CO₂排出量・集配送時間・道路使用時間による評価モデルを構築した。物流に関する統計調査（中京都市圏パーソントリップ調査—物流調査）をもとに、加減速やアイドリング、エレベーターなどの詳細な交通挙動から各指標を算出するモデルとし、配送車両の性能や配送方式のほか、都市の空間構造による違いが明らかにできるものとした。構築したモデルをもとに、都心のケーススタディ街区群における地区物流によるCO₂排出量と道路使用時間の変化を分析し、物流の観点から望ましい配送方式と都市構造について提案を行った。

## 4 ）「鉛直の風の道」による暑熱環境変化シミュレーションの構築

鉛直（高さ）方向の乱流拡散や移流を活用した「風の道」導入に関する検討をCFD（Computational Fluid Dynamics：計算流体力学）シミュレーションを用いて行った。本研究ではまず、1)平均建物高さと建物高さの凸凹度合（標準偏差）の2つをパラメータとした鉛直方向の風の道の導入が街区群居住域の温熱環境に及ぼす影響を検討した上で、2)建物からの人工排熱を考慮し、鉛直方向の風の道の導入と人工排熱位置の組み合わせが街区群居住域の温熱環境に及ぼす影響を検討した。

解析対象として、街区ブロックモデル（複数の建物を1つの塊としてまとめたブロックモデル）群を前後に並べて「風上領域」と「風下領域」の2つを設定し（両領域ともに水平600 m×600 mの大きさ：図(1)-6参照）、その周辺に均一高さ（10 m）の街区ブロックモデル群を設置した。検討ケースを表(1)-2、表(1)-3に示す。
図(1)-6 風上領域・風下領域の建物配置

表(1)-2 検討ケース①（風上領域の建物条件）

ケース名	Case 30-U	Case 30-N8.2	Case 30-N16.3
建物高さ	30 m	20 m, 30 m, 40 m	10 m, 30 m, 50 m
平均建物高さ	30 m	30 m	30 m
凸凹度合	0 m (均一高さ)	8.2 m	16.3 m
ケース名	Case 40-U	Case 40-N8.2	Case 40-N16.3
建物高さ	40 m	30 m, 40 m, 50 m	20 m, 40 m, 60 m
平均建物高さ	40 m	40 m	40 m
凸凹度合	0 m (均一高さ)	8.2 m	16.3 m
ケース名	Case 50-U	Case 50-N8.2	Case 50-N16.3
建物高さ	50 m	40 m, 50 m, 60 m	30 m, 50 m, 70 m
平均建物高さ	50 m	50 m	50 m
凸凹度合	0 m (均一高さ)	8.2 m	16.3 m
ケース名	Case 60-U	Case 60-N8.2	Case 60-N16.3
建物高さ	60 m	50 m, 60 m, 70 m	40 m, 60 m, 80 m
平均建物高さ	60 m	60 m	60 m
凸凹度合	0 m (均一高さ)	8.2 m	16.3 m

表(1)-3 検討ケース②（風上領域の建物条件）

ケース名	Case 0	Case 1	Case 2	Case 3
建物高さ	30 m	20 m, 30 m, 40 m	20 m, 30 m, 40 m	20 m, 30 m, 40 m
平均建物高さ	30 m	30 m	30 m	30 m
凸凹度合	0 m（均一高さ）	8.2 m	8.2 m	8.2 m
人工排熱量	420 W/m²	420 W/m²	280 W/m², 420 W/m², 560 W/m²	1,260 W/m²

## 5 ）トリプルボトムライン評価システムの開発

街区群の環境性能を総合的に評価するため、単に$\mathrm{CO}_{2}$ 排出量だけでなく、社会的側面や経済的側面からの評価も加えたトリプルボトムライン（TBL）評価システムを開発した。具体的な評価指標として、環境的側面は$\mathrm{CO}_{2}$ 排出量、経済的側面は市街地維持費用、社会的側面は評価街区群に居住する住民の享受する生活の質（QOL）を設定し、将来にわたって1年ごとに指標を算出できる仕組みとした。$\mathrm{CO}_{2}$ 排出量および市街地維持費用については、住宅や業務におけるエネルギー消費、交通活動、建築物やインフラの建設、維持管理、廃棄に伴い生じる資源消費を対象とし、前述した各モデルから算出されたエネルギー消費量、資源消費量に$\mathrm{CO}_{2}$ 排出原単位及び費用原単位を乗じることで算出するものとした。QOL値については、居住地区における環境の物理量とそこに居住する個人の主観的な価値観によって決定されるとし、その構成要素を交通便利性、居住快適性、安
全安心性の3分類として、それに属する24指標を独立性と施策による感度を重視して選定した（表(1)-4）。この指標に、アンケート結果によって求められる居住者の価値観を表す重みを乗じたものの総和をQOL値と定義した。なお、重みパラメータ算出には、住民アンケート調査をもとにコンジョイント分析により推定した。具体的には、アンケートで住民に2つの属性プロファイルを有する居住地を示し、どちらがより好ましいかの選好結果を取得した上で、ロジットモデルを仮定してパラメータを最も推定法により特定した。アンケートにおいて各居住地の地震による死亡リスクを合わせて提示することで、各要素と生存年数との相対的な重みを推定することができるようにしており、QOL値を医療分野において多くの適用事例がある「生活の質により調整された生存年数（Quality Adjusted Life Year：QALY）」の単位に統合して用いることができる。

表(1)-4 QOL評価項目一覽

分類	評価要素	指標①	指標②	評価項目
指標③	指標④
AM	居住環境快適性	住宅の広さ	住宅の静けさ	身近な緑の多さ	日あたりのよさ
快適性	周辺環境快適性	生活のしやすさ	街並みの美しさ	周辺の緑の多さ	夏季の過ごしやすさ
AC	都市交通便利性	通勤のしやすさ	通学のしやすさ	通院のしやすさ	買い物のしやすさ
利便性	地区交通便利性	自転車の使いやすさ	歩きやすさ	公共交通の使いやすさ	自動車の使いやすさ
SS	防災機能性	地震被害リスク	火災被害リスク	洪水被害リスク	救急医療機会
安全性	減災機能性	物資の調達しやすさ	水の調達しやすさ	エネルギーの調達しやすさ	避難所の確保しやすさ

## （３）名古屋都市圏モデル街区群を対象としたケーススタディ

前節で開発したモデルを用いて、都心、近郊、郊外の異なる地域特性を持つケーススタディ街区群において、将来街区群デザインの検討を行った（図(1)-7）。各街区群のデザイン検討においては、モデルの有用性確認を異なった視点から行うとともに、地区別の整備方針について代替案を検討し、それぞれの案について2010年からの1年単位でのまちづくりのプロセスを示したうえで、その動向をQOL、CO₂排出量、ライフサイクルコストを時系列で評価し、その有効性を提示した。

図(1)-7 各ケーススタディ街区群の位置