九州住環境研究会

ハイブリッド・エコ・ハートQ

自立循環型住宅プロジェクトについて。

住宅性能と設備計画による省エネルギー目標レベル

自立循環型住宅とは、与えられた敷地や家族形態などの条件のもとで極力自然エネルギーを活用し、居住性や利便性を向上させて　居住時のエネルギー( 二酸化炭素排出量）消費量を2010 年頃の標準的な住宅と比較して半減することが可能な住宅をいいます。
「国土交通省国土技術政策総合研究所」および「独立行政法人建築研究所」が平成13年度から【国土交通省総合技術開発プロジェクト】（平成16 年まで）として、省エネルギーで快適な住宅のための合理的な建築技術の確立と普及をめざし自立循環型住宅の開発研究がはじめられました。以後、住宅の居住時のエネルギー消費に起因する二酸化炭素排出量を半減させることの可能な住宅・設備機器技術の研究・開発が行われています。
研究では、住宅全体のエネルギー消費をの要因を分析するとともに、エネルギー消費量を削減するための要素技術・手法とその効果を組み合わせ、定量的にエネルギー消費を削減するための住宅設計技術と効果推計手法を構築してきました。
研究成果は『自立循環型住宅への設計ガイドライン』としてまとめられ、各地で講習会等を実施して普及をはかるとともに、省エネルギー法の住宅事業建築主基準や平成25 年省エネルギー基準の算定根拠や算定手法等に広く活用されています。
平成24 年度から３ヵ年の計画で開始されている研究委員会フェーズ４では、新たに業務用建築物も対象に加え、国・大学等の研究者及び28 社の民間の研究者・技術者に参加戴き、共同して研究をすすめています。

1・要素技術の省エネ効果レベル（部分間欠暖冷房の場合）
エネルギー用途 エネルギー基準 要素技術 エネルギー消費率
（基準値を1.0とした場合）
レベル０ レベル１ レベル２ レベル３ レベル４
暖房 12.8GJ 断熱外皮計画 1.0 0.8 0.65 0.55 0.45
日射熱の利用
（断熱外皮レベル3 以上が条件）		 1.0 0.95 0.9 0.8 0.6
暖冷房設備計画
（暖房）		 エアコン 1.0 0.8 0.7 0.6  
温水式床暖房
＋エアコン		 1.0 0.85 0.8 0.75  
冷房 2.4GJ 自然風の利用 1.0 0.9 0.8 0.7  
日射遮蔽手法 主開口面南向き 1.0 0.85 0.7 0.55  
南東または南西向き 1.3 0.8 0.75 0.65  
東または西向き 1.1 0.8 0.75 0.65  
暖冷房設備計画（冷房）エアコン 1.0 0.8 0.7 0.6  
換気 4.7GJ 換気設備計画 1.0 0.7 0.6 0.4  
給湯 24.5GJ 太陽熱給湯・給湯設備計画 1.0 0.9 0.8 0.7 0.5
照明 10.7GJ 昼光利用 1.0 0.97〜0.98 0.95 0.9  
照明設備計画 1.0 0.7 0.6 0.5  
家電 23.7GJ 高効率家電機器の導入 1.0 0.8 0.6    
調理 　4.4GJ ― 1.0        
合計 83.2GJ            
電力   太陽光発電 削減なし 29.3GJ
削減		 39.1GJ    

※推計例では、表の緑字を目標としています。レベル０は基準値の水準、レベル１以上は自立循環型住宅に適した設計内容の水準を意味します。表では、省エネルギー効果をエネルギー消費率（基準値を1.0 とした場合のエネルギー消費量の割合）です。

《解説》
要素技術の目標レベルを設定
各要素技術の省エネルギー効果は、対策の手厚さの違いにより、幾つかのレベルに整理されています。設計内容にしたがい目標のレベルを設定します。
2・エネルギー削減率の推計
エネルギー用途 算定式 設計値 基準値 削減率
暖房 12.8×(0.55×0.9×0.6) 3.8GJ 12.8GJ ▲70%
冷房 2.4×(0.8×0.55×0.6) 0.6GJ 2.4GJ ▲75%
換気 4.7×0.6 2.8GJ 4.7GJ ▲40%
給湯 24.5×0.5 12.3GJ 24.5GJ ▲50%
照明 10.7×(0.95×0.6) 6.1GJ 10.7GJ ▲43%
家電 23.7×0.6 14.2GJ 23.7GJ ▲40%
調理   4.4GJ 4.4GJ 0
合計   44.2GJ 83.2GJ ▲47%
電力 太陽電池による発電量
（29.3GJ　39.1GJ） 		-0GJ    
総計   44.2GJ 83.2GJ ▲47%

※推計例では、エネルギー削減率が約47%になりました。

《解説》
各エネルギー用途の基準値に、手順１で設定したレベルにより定まるエネルギー消費率を掛け合わせて、エネルギー消費量と削減率を求めます。次いで、各用途の算定値を累計して、全体の消費量と削減率を算出します。
3・目標レベルの実現可能性の検討
要素技術 選択レベル 対策
断熱外皮計画 レベル３ 平成１１年省エネルギー基準に準じた断熱性能
日射熱の利用 レベル２ 冬至５時間日照南面条件で、２つの手法（断熱・集熱）を採用
暖冷房設備計画 レベル３ エアコンCOP6以上（暖冷房とも）
自然風の利用 レベル２ 自然風利用が容易な立地で、３つの手法
（直接取込み・間接取込み・室内通風性能向上）を採用
日射遮蔽手法 レベル３ 開口部の日射侵入率0.3 以下（真北のみ0.55 以下）
換気設備計画 レベル２ 熱交換なし第一種ダクト式換気で、２つの手法
（ダクト式システム適正化、高効率機器導入）を採用
給湯設備計画 レベル４ 太陽熱給湯システム（真空管貯湯式）＋節湯器具・浴槽断熱
昼光利用 レベル２ 採光条件のよい立地で、全居室２面採光
照明設備計画 レベル２ ２つの手法（機器、運転・制御）を採用
高効率家電 レベル２ 主要な家電に省電力、低待機電力型製品を導入
《解説》
目標レベルの実現のための検討を行います。各レベルを達成する為の手法の適用方法を定めていますので、コストや技術面の検討を行います。実現が困難な場合は、目標レベルの見直しを検討します。
4・《参考》コストの試算結果

表１・２の推計例に基づき、具体的な住宅プランをもとにコストを試算したところ、一般的な住宅と比較して次の結果となりました（下表）。この場合、イニシャルコスト増加分のランニングコスト削減による回収年数（単純償却年数）は約18.7 年となります。

  イニシャルコスト増額 年間ランニングコスト減額
暖房 ＋741 千円（断熱のみ） －17.7 千円／年
換気 ＋92 千円 －4.2 千円／年
給湯 ＋726 千円 －32.5 千円／年
照明 ＋68 千円 －10.2 千円／年
家電 － －22.0 千円／年

※イニシャルコストは平成16 年12 月現在の定価ベース、ランニングコストは関東地区における電力会社、ガス会社の料金計算体系などに基づき算出しました。
※エアコンや家電機器はオープン価格でありイニシャルコストに含んでいません。

空気の熱容量
物質に対する熱の蓄熱量

熱容量とは、物質に対する熱の蓄熱量のことです。 物質は比重が重ければ重いほど熱容量が大きくなり蓄熱量が大きくなります。 空気は、温度が高くなると膨張し水分を多く含むことが出来ます。 その水分に潜熱として熱が蓄積されるのです。

物質に対する熱の蓄熱量

体積が同じなら重い物ほど熱を蓄えることが出来る。
例：銅＞鉄＞コンクリート＞木材


全室冷暖房

冷暖房計画の基本

高気密・高断熱住宅は小さな冷暖房能力で住宅全体の冷暖房が可能となります。 住宅全体の冷暖房は各室の温度差によるヒートショックがなく、結露も防止でき快適で健康な住宅を実現します。

24時間全室冷暖房
■適切な室温
  冷房 暖房
居室 25～28°C 18～22°C
非居室 26～30°C 13～20°C

住宅の快適温熱環境は左表が適切と言われておりますが、高気密・高断熱住宅では 壁面の温度が室内温度に近くなり輻射効果で室内温度を1～2°C上げ（下げ）ても快適です。


住宅の種類 室温・湿度 平均輻射温度 PMV
従来住宅 26°C　50％ 30°C 0.2
27°C　50％ 31°C 0.6
28°C　50％ 32°C 1.1
高気密・高断熱住宅 28°C　50％ 29°C 0.4
29°C　50％ 30°C 0.8

（出典：松下精工・気調システム資料）

気流v=0.5m/s

PMVとは、日本語では「予想平均申告」と言います。 ある温度環境の快適度を表す指標の一つです。

全室冷暖房をしないといけない訳。

全室冷暖房を行わないで室間温度差が大きくなると、温度の高い方の部屋の空気が低い方の部屋に入り込んだ場合、 空気中の水蒸気が結露する可能性が高くなる為です。

全室冷暖房のポイント。

エアコン等によるアクティブな方法だけでなく、空気の流れ、日射取得（暖房）、 日射遮へい（冷房効率アップ）、蓄熱等、パッシブな方法をも取り入れることが大切です。 夏場、エアコンの除湿運転だけでの冷房も期待できます。 「ハイブリッド・エコ・ハートQ」の様な高性能住宅で有れば、住宅内を開放して使用することをお勧めします。