自立循環プロジェクトの成果と今後の展開

自立循環プロジェクトの成果と今後の展開

研究開発の背景（１）研究開発の背景（１）

日本における各分野での CO2 排出量

090 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02［年度］

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500 部門　 2002年度排出量の伸び（ 1990年度比）産業　 476百万 t→468百万 t（ 1.7％減）

運輸　 217百万 t→261百万 t（ 20.4％増）業務その他　 144百万 t→197百万 t （ 36.7％増）

家庭　 129百万 t→166百万 t（ 28.8％増）

エネルギー転換　 82百万 t→82百万 t （ 0.3％減）工業プロセス　 57百万 t→49百万 t（ 14.0％減）

廃棄物　 17百万 t→24百万 t（ 43.2％増）

［CO2 百万トン］

研究開発の背景（２）研究開発の背景（２）

日本各地における住宅のエネルギー消費量

札幌仙台新潟東京名古屋京都福岡那覇

60

40

80

100

120

140

20

0

暖房

冷房

給湯

調理

照明・家電

研究開発の背景研究開発の背景

住宅内の電気のエネルギー消費割合

その他　6.8%浴室換気扇（推計分）　2.5%照明（推計分）　3.5%

照明　11.2%

24h換気扇　6.9%

浄水器　1.2%食器洗乾燥機　4.0%温水暖房便座　5.5%洗濯機　0.4%電子レンジ　0.7%

エアコン25.3%

待機電力12.7%

冷蔵庫15.2%

テレビ3.8%

パソコン　0.3%

１）プロジェクトの目的　温暖地を対象として、居住時のエネルギー消費量（二酸化炭素排出量）2000 年頃の標準的な住宅と比較して５０％にまで削減可能な、 2010 年時点までに十分実用化できる住宅」を開発することとした。

２）プロジェクトの検討体制　平成 13 年度から 16 年度までの 4カ年度に渡り、 ( 独）建築研究所と国土技術政策総合研究所が中心となり、産官学の研究者・実務者が研究開発に取り組んだ。

自立循環型プロジェクトの概要自立循環型プロジェクトの概要

Ⅳ地域

自立循環型住宅とは何か自立循環型住宅とは何か

　自立循環型住宅とは、究極的には外部からのエネルギー・資源の供給なしに運用できる住宅を意味する。　　本プロジェクトにおいては、やや限定的に、温暖地において、居住時のエネルギー消費量（ CO ２排出量）を 2000 年頃の標準的な住宅と比較して５０％にまで削減可能で、 2010年時点までに十分実用化できる住宅」を自立循環型住宅として定義した。

　また、本プロジェクトにおいては快適性を向上させつつ、　・特殊な技術を使うことなく　・多種多様な住宅の作り方を生かして　・手が付けられるところからを前提として、エネルギー消費量５０％削減な「自立循環型住宅」を構築している。

－５０％

自立循環型住宅の設計手順（１）自立循環型住宅の設計手順（１）

◆ 手順１　設計要件の把握

◆ 手順２　設計目標像の設定

◆ 手順３　設計にかかる基本的事項への配慮

◆ 手順４　要素技術の適用検討　　　　

　　　　　　　立地３：自然エネルギー利用が容易な敷地。

立地２：自然エネルギー利用のために工夫が必要な敷地。

立地１：自然エネルギー利用が困難な敷地。

ライフスタイル

　　　　伝統的な自然生活指向

　　　　自然生活指向

　　　　設備生活指向

自立循環型住宅の設計手順自立循環型住宅の設計手順

自然エネルギー活用技術

建物外皮の熱遮断技術

省エネルギー設備技術

空気環境分野

自然風の利用

換気設備計画

光環境分野

昼光利用1（太陽光の利用・）

太陽光発電2（太陽光の利用・）

照明設備計画

その他

高効率家電機器の導入水と生ゴミの処理と効率的利用

熱環境分野

日射熱の利用（太陽熱の利用・1）太陽熱給湯

2（太陽熱の利用・）

断熱外皮計画日射遮蔽手法

暖冷房設備計画給湯設備計画

自立循環型住宅の要素技術の分類

立地 3自然風の利用が容易

□風上側に卓越風を遮蔽する建物等の要素が少ない□騒音源がない

・開口部（窓）からの直接的な通風が可能

立地 2自然風の利用に工夫が必要

□周辺の建物密集度が比較的高いこと等により、計画建物の外壁面に卓越風が当たらない部分がある

・ウィンドキャッチャーなどによる開口部（窓）からの間接的な通風が有効

・屋根に設けられた開口部を利用した通風が有効

立地 1自然風の利用が困難

□周辺建物の密集度が高く、計画建物の高さが周辺より低く落ち込んでいるか、または高層建物等があり、敷地内への卓越風の流入が極めて少ないと想定さ

れる

・外壁面の開口部（窓）からの通風は困難・温度差換気を利用した屋根

面開口による通風の工夫が必要

立地区分利用可能性

敷地周辺状況の例示

自然風利用のイメージ

　自然エネルギー利用の可能性の判断根拠（自然風の例）

１．伝統的自然生活志向タイプ（地方郊外の広い敷地に建つ平屋建て住宅）

自立循環型住宅のイメージ自立循環型住宅のイメージ

自然エネルギー活用

建物外皮の熱遮断省エネルギー設備

自然風

日射熱利用（パッシブ）

日射遮蔽

２．自然生活志向タイプ（都市近郊の比較的広い敷地に建つ２階建て住宅）



建物外皮の熱遮断省エネルギー設備

自然風や日射熱の利用　（南東側サンデッキ・長い庇など）

ファミリールームサンルーム日射熱利用（パッシブ）

北側天窓昼光利用

欄　間

３．設備志向タイプ（都市の狭い敷地に建つ２階建て住宅）



省エネルギー設備建物外皮の熱遮断

頂側窓昼光利用２階リビン

グ

高効率設備

自立循環型住宅の要素技術自立循環型住宅の要素技術 (13(13 の要素技術）の要素技術）

１）自然風の利用（自然ｴﾈﾙｷﾞー活用技術）２）昼光利用

（自然ｴﾈﾙｷﾞー活用技術）３）太陽光発電（自然ｴﾈﾙｷﾞー活用技術）

４）日射熱の利用（自然ｴﾈﾙｷﾞー活用技術）

５）太陽熱給湯（自然ｴﾈﾙｷﾞー活用技術）

６）断熱外皮計画（建物外皮の熱遮断技術）

７）日射遮蔽手法（建物外皮の熱遮断技術）

８）暖冷房設備計画（省ｴﾈﾙｷﾞー設備技術）

９）換気設備計画（省ｴﾈﾙｷﾞー設備技術）

１０）給湯設備計画（省ｴﾈﾙｷﾞー設備技術）

１１）照明設備計画（省設備技術）ｴﾈﾙｷﾞｰ

１２）高効率家電機器の導入（省設備技術）ｴﾈﾙｷﾞｰ

１３）水と生ゴミの処理と効率的利用（省ｴﾈﾙｷﾞー設備技術）

自立循環型住宅の要素技術毎の省エネルギー効果のレベル自立循環型住宅の要素技術毎の省エネルギー効果のレベル

● この数値は、Ⅳ地域である東京郊外を想定し、所定の条件のもとで算出。

● 本研究では、要素技術を導入した結果が 2000 年当時の一般的な住宅に比べ、どの程度のエネルギー消費削減できるか簡単に算出できる計算手順とデータを整備。

□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□

□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□

□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□

□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■

□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□

□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□

□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□

■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□

□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□

□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□

□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□

□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□

□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□

□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■

□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□

□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□

□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□

■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□

□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□

□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□

□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□

□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□

□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□

□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■

□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□□□□□□□■□□□

3表要素技術ごとの省エネルギー効果とレベル

要素技術削減対象のエネルギー用途

冷房

照明

電力

暖房

給湯

暖房

冷房

換気

給湯

照明

家電

水

暖房冷房

省エネルギー効果とレベル

10〜 30％削減（レベ 1ル〜3）

2〜 10％削減（レベ 1ル〜3）

29.3GJ〜 39.1GJ削減（レベ 1ル〜2）

5〜 40％削減（レベ 1ル〜4）

10〜 30％以上削減（レベル 1 3・）

部分間欠暖房 20〜 55％（レベ 1ル〜4）

全館連続暖房 40〜 70％（レベ 1ル〜4）

15〜 45％削減（レベ 1ル〜3）

20〜 40％削減（レベ 1ル〜2）

30〜 60％削減（レベ 1ル〜3）

10〜 50％以上削減（レベ 1ル〜4）

30〜 50％削減（レベ 1ル〜3）

20〜 40％削減（レベ 1ル〜3）

15〜 25％削減（レベ 1ル〜3）

15〜 20％削減（レベ 1ル〜2）

10〜 40％削減（レベ 1ル〜2）

エアコン暖冷房

温水式床暖房＋エアコン暖冷房

セントラル暖冷房

節水型機器

自然エネルギー活用技術

建物外皮の熱遮断技術

省エネルギー設備技術

自然風の利用

昼光利用

太陽光発電

日射熱の利用

太陽熱給湯

断熱外皮計画

日射遮蔽手法

暖冷房設備計画

換気設備計画

給湯設備計画

照明設備計画

高効率家電機器の導入

水と生ゴミの処理と効率的利用

要素技術毎の省エネルギー効果とレベル

１．自然風の利用

自立循環型住宅の要素技術－自然エネルギー利用自立循環型住宅の要素技術－自然エネルギー利用

ポイント

・建物の形状やプランを工夫する方法・開口部の形状や開閉操作を工夫する方法

をうまく融合させる必要がある。

目的

・・・夏期夜間や中間期（温熱感覚上の体感改善に有効な場合）に、外気を通風という形で積極的に取り入れ、冷房エネルギー消費の削減と快適性の向上を実現する

窓開けを居住者任せにしない。

居住者に通風を促す設計上の工夫を考えて

注意点

・開口部を設けることは、防犯や騒音など他の面でマイナスとなる場合も多いため、トータルとしての住宅の安全性、快適性を損なうことのないように計画することが大切

・敷地条件に応じてどのくらい効果があるかを検討することが必要

２．昼光利用


住宅の計画次第で昼の照明エネルギーを削減

ただし日射遮蔽とのバランスも必要

ポイント

・直接的な昼光利用（採光）

・間接的な昼光利用（導光）

目的

・・・照明エネルギーも住宅全体に占める割合が大きい。自然エネルギーのうち光エネルギーを適切に取り入れることにより照明エネルギー消費を削減する。

特に昼間の照明は住宅計画により決まるので、予め住宅計画の上で昼光の積極的な活用を計画する。

３．太陽光発電


ポイント

・周囲の建物の影響を考慮する・地域差はほとんどなし・季節差も積雪地域を除き少ない・屋根材としての太陽光発電（塗装メンテ軽減）

発電は「創エネ」・・・イニシャルコスト　　増加を許容できれば　　入れるほど自給

注意点

・周囲への建物の影響も考慮する

（北面設置等の場合）まぶしさ軽減の工夫

・自治体の補助金も検討

４．日射熱の利用


ポイントと注意点

・断熱水準がしっかりしていないと効果なし・開口部と集熱部位の適切な設計・住まい方を良く確かめる

目的

・・・日射による自然エネルギーの熱部分を適切に床・壁に取得することにより、冬期暖房エネルギー削減を図ると共に、送風によらない心地よい空間をつくる。

屋根への適用により夏期の冷房エネルギー削減も可能である。

冬の日射の取り入れによる暖房エネルギー削減は開口部にコストをかけても有効夏の室温上昇抑止にも有効

但し住まい方による。

不在がちの世帯には不向き

５．太陽熱給湯


ポイント

・給湯機と連携できるシステムが通年を通じて　利用できるのと安全対策上も有効

目的

・・・太陽光発電と同様、太陽エネルギーからエネルギーを創りだす。比率の高まっている給湯エネルギー削減になるので有効

給湯機と連携させ、デザインを配慮すると有効なシステム。

但し高いので今後の開発に期待したい

注意点

・配管の断熱も必要


250

225

200

175

150

125

100

75

50

25

00 10 15 20 24 30

ライフサイクルコスト

［万円］

年数

イニシャルコストの増額分

イニシャルコストの

回収年数潜熱回収型ガス給湯機と太陽熱給湯システム（自然循環式）の組み合せ（ランニングコスト 3.1：万円／年）従来型のガス給湯機（ランニングコスト 6.2：万円／年）

図太陽熱給湯システムと従来型ガス給湯機の

ライフサイクルコスト試算例


左：太陽熱温水器　自然循環式

　中：太陽熱給湯システム　　　　自然循環式（直接集熱　真空型）

　　　右：太陽熱給湯システム　　　　　強制循環式　（間接集熱タイプ）

６．断熱外皮計画

自立循環型住宅の要素技術－建物外皮の熱遮断計画自立循環型住宅の要素技術－建物外皮の熱遮断計画

ポイント

・暖房費削減効果を知っておく。

・自然室温を維持することを念頭に置く。

・バランスの取れた断熱計画をする。

目的

・・・暖房エネルギー削減と同時に、温暖地の部分間欠空調に適した、冬場の非暖房室の最低室温（自然室温）や住まい手の快適の感じ方に配慮することにより、住宅工法毎に適した暖冷房エネルギー削減を図る。

温暖地の住宅の様々な工法を生かし、適切な断熱手法を検討すること。必ずしも全ての部位の性能を満足しなくてもよいが、ポイントは抑えておくこと

注意点

・特に温暖地においては、通気止め措置が有効であり、これらは実行されていないことが多い。せっかくの断熱性能を発揮できないことになるので、しっかり施工する。


昭和５５

年基準

平成４年基準

平成４年基準

気密仕様

の中間仕様

土塗壁

平成１１年基準と平成４年基準

の中間仕様

天井開口部強化

平成１１年基準と平成４年基準

平成１１年基準

土塗壁

天井開口部強化



平成１１年基準＋開口部強化

0

2

4681012141618

暖房費の目安

［万円 /年］

断熱水準


低い断熱レベルの住宅高い断熱レベルの住宅

外気温度　 0℃ 室　温　　 20℃

体感温度　 19℃

表面温度　 18℃

室　温　　 20℃

体感温度　 15.4℃

表面温度　 10.8℃

７．日射遮蔽計画


ポイント

・開口部の日射侵入率はガラスの日射侵入率×日射遮蔽部材の遮蔽係数 ×ひさし等の遮蔽係数により簡易的に考えることが出来る。

・方位により有効な日射遮蔽手法が異なる｢ことに注意。

目的

・・・室内上昇を防ぎ、蓄熱の不要な部分への日射熱侵入を防止し、冷房エネルギーを削減する

日射遮蔽部材の取り付けは、可能な限り屋外に！

注意点

・屋内に設置した遮蔽部材は熱を持ちます。材質や色にも十分配慮する必要があります。

・日射遮蔽部材も住まい手任せにしないことが大切です。（すだれ等にしても取り付け方を考えておくと効果的です。）

庇庭木

外付けブラインド

日射反射率の高い外壁材

日射反射率の高い屋根材

棟換気（小屋裏換気）

外壁通気

外皮の断熱強化

カーテン・ブラインド

遮熱性能が高い窓芝生などによる照返し防止

すだれ

4-2-2 日射遮蔽手法の全体像

日射遮蔽手法の全体像


８．暖冷房設備計画

自立循環型住宅の要素技術－省エネルギー設備技術自立循環型住宅の要素技術－省エネルギー設備技術

ポイント

・導入する場合でも、住まい手が購入する場合でも計画に携わること。

・機器の効率をよく確認して選択すること

目的

・・・適切な設備選定や配置を考慮して、住宅に適した暖冷房計画を検討、暖冷房エネルギー削減を図る

大は小を兼ねない！

注意点

・実質の空調空間を考慮した設計（連続する空間等）とすること。

・床暖房配管の熱損失等にも注意すること

９．換気設備計画


ポイント

・効率は機器によりずいぶん異なる

・メンテのしやすさが後のランニングコストや効率に影響する

・ハイブリッド換気システムも選択肢に。

・配管距離にも要工夫

目的

・・・室内空気質を、窓開けされていない状態においても適切に保つための建築基準法改正に伴う措置に対して、省エネの工夫を探る

メンテナンスのしやすさを考慮する注意点

・全熱交換型換気システムは省エネの観点からはこの地域では最適ではない


ダクト以外の換気経路の検討

居間･食事室台所

廊下

個室１ 2個室

廊下

廊下

便所

便所

浴室

洗面所

局所換気扇停止時シャッター閉とする



縦シャフト

（断熱層外側設置のダクトは断熱ダクトとする）

集中排気口

住宅の気密性や断熱性のチェック

ダクト経路やダクトの断熱性能の検討

DC モーターの使用など省エネルギー機器の選択を検討



１０．給湯設備計画


ポイント

・高効率の機器を選択する

・太陽熱給湯との連携を検討する

・浴室の保温や水栓金具等にも配慮する

・節水と共に検討する

目的

・・・住宅の中でもその占める割合の大きい給湯設備について、機器の特性を理解し、エネルギー消費を削減できる可能性を検討する

湯の使用状況により適したシステムは異なる！注意点

・世帯の湯の使用状況により、適切な機器を選択すること（貯湯式か直接式か）


LPG都市ガス・100 給湯

90

排気ガスに含まれる熱

排気

予熱

配管からのロス

給水加熱80

20

5

15

湯95

潜熱回収型ガス給湯機


自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯機

電力100

ヒートポンプユニット

大気からの集熱320

タンクからの放熱

100

貯湯420

貯湯ユニット

配管からのロス

20

給湯300

貯湯ユニットヒートポンプユニット

（ 1次エネルギー換算では270）


１１．照明設備計画


ポイント

・機器による手法

・制御による手法

・設計による手法

目的

・・・照明環境を良好に保ち、且つエネルギー消費を削減する

機器も住まい手任せにせずにアドバイスを注意点

・設計による手法では、住まい手の理解について配慮が必要


点灯時間効率

一室一灯照明方式多灯分散照明方式

照度センサー

人感センサー

太陽光太陽光

シーリングライトダウンライトシーリングライト・シャンデリア

ブラケットライト

フットライト

フロアスタンドスタンド


1 2

1

2

PLAN

SECTION

5.7間口 2 2.4ｍ、奥行 6ｍ

2.天井高 4ｍ

一室一灯方式

1 2

1

2

PLAN

SECTION

5.7間口 2 2.4ｍ、奥行 6ｍ

2.天井高 4ｍ

一室一灯方式


シーン例 2 団らん等（シャンデリア＋ペンダン 1ト灯）

シーン例 1 （全点灯）

シーン例 3 映画鑑賞等（ダウンライト 50%＋フロアスタンド 1/2点灯＋デスクスタンド）

3

1

2

4 5

PLAN 5.7間口 2 2.4ｍ、奥行 6


多灯分散方式




3

1

2

4 5


多灯分散方式





3

1

2

4 5


多灯分散方式





3

1

2

4 5


多灯分散方式


１２．高効率設備機器の導入


ポイント

・消費電力量を知る

・消費電力の多い設備機器を知る

目的

・・・家電機器の買い替え・購入アドバイスをすることにより、住まい手のエネルギー消費削減を啓発する

買いかえるのはもったいない使い続けるのはもっともったいない。。

注意点

・冷蔵庫など、配置による消費電力の変化についても注意する


家電機器のエネルギー消費量と従来型（１９９７年当時）・最新型（２００３年当時）の比較

従来 =1997 型年度に高い販売シェアを占めていた製品=2003 省エネ型年度に販売されていた最も省エネルギー化の進んだ製品

稼働時間の長い製品の電力消費量が大きくなるので、実際は各家庭によって違いが生ずる

800

700

600

500

400

300

200

100

0

16

14

12

10

8

6

4

2

0

kWh/ ［年］

従来型家電全消費量への削減効果

年間電力消費量

冷蔵庫

29型テレビ

温水暖房便座

ＭＤコンポ

洗濯機

スタンド

パソコン

14型テレビ

掃除機

レンジフード

ＣＤラジカセ

ヘアドライヤー

アイロン

テレビゲーム機

削減割合（右目盛り）省エネ型従来型 % ［］

１３．水と生ゴミ処理と効率的利用


ポイント（節水）

・節水機器を適切に利用する

・水栓器具の選定にも工夫する

目的

・・・節水・生ゴミを減量化・削減することにより環境保全と省エネを図る

水・ゴミ処理コストは上昇する一方であり、節水は家計にも効果大

注意点

・再利用する場合の水の汚染にも注意する


水と生ゴミの処理と効率的利用における全体像

散水栓

便器

雨とい

揚水ポンプ

揚水ポンプ雨水貯留タンク高度処理型合併処理浄化槽再利用水タンク

排水再利用系統雨水再利用系統

ディスポーザ

浸透枡

便器

自立循環型プロジェクトの今後自立循環型プロジェクトの今後

研究成果の普及

●本プロジェクト研究の成果は、

　「自立循環型住宅への設計ガイドライン

　　－エネルギー消費 50%削減を目指す住宅設計－」　

　　発行　 ( 財 )建築環境・省エネルギー機構

　　監修　国土交通省　国土技術政策総合研究所

　　　　　独立行政法人　建築研究所

　として詳細な内容を実務者向けにとりまとめ、公開したところである。

自立循環型プロジェクトの今後自立循環型プロジェクトの今後

研究成果の発展

●より実効的な省エネ・地球温暖化防止対策を推進するためには、新築住宅・建築物のみならず、既存ストックの省エネ性能向上が必要不可欠

●このため、建築研究所においては、本研究の成果を発展させ、平成 18 年度より「建築物におけるより実効的な省エネルギー性能向上技術と既存ストックへの適用手法に関する研究」に関して、大型プロジェクト研究を実施。

●この大型プロジェクト研究では、住宅・建築物の省エネ技術に関して要素技術の適材適所の活用方法や、既存対応技術に適応したより合理的な評価技術の開発について検討するほか、運転管理・制御や、省エネ技術の活用を阻害している社会制度的要因についても検討を実施。

Documents

自立循環プロジェクトの成果と今後の展開