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せいごろうみつだ
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1 ゼロエミッションビルの実現に向けて鹿島建設 2009 年 9 月 30 日 c 1KAJIMA CORPORATION c KAJIMA CORPORATION

2 目次 1 ゼロエミッション化に向けての当社の取り組み例 2 ケーススタディほぼ現在の技術の範囲で何処まで可能性があるか? 3 今後議論が必要な項目の整理 2 c KAJIMA CORPORATION

3 ゼロエミッション化に向けての当社の取り組み例 3 c KAJIMA CORPORATION

4 ゼロエミッション化に向けての当社の取り組み例建物の設計施工に関わる企業の立場からゼロエミッションに向けて必要と思われる対策技術を整理し関連する当社の取り組み例を紹介する 4 c KAJIMA CORPORATION

5 建物側の ZEB 化に向けたキー技術ここでは建物側 ( デマンドサイド ) の取り組みを整理する設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 5 c KAJIMA CORPORATION

6 建物側の ZEB 化に向けたキー技術設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 6 c KAJIMA CORPORATION

7 1 建物の省エネ高断熱高気密温暖地域の業務ビルでは中間期の放熱性能も重要高性能窓システム ( ダブルスキン AFW など ) 自然採光昼光利用ライトシェルフ光ダクト建物の奥行など自然換気ハイブリッド換気 ( 自然換気と空調の併用 ) 屋上緑化クールルーフヒートアイランド防止に貢献省エネ効果は低層建物で大一般の建物では小自然エネルギーの直接利用 ( 太陽熱地中熱 ) パッシブソーラークール & ヒートチューブ特殊解か? 7 c KAJIMA CORPORATION

8 ダブルスキンによる高断熱日射遮蔽 + 自然換気排気水平庇高々度の日射遮蔽屋外側サッシ排気口 ( 自動および季節により制御 ) 外部用ブラインド直達光の制御 ( 自動制御 ) 換気室内側サッシ換気窓 ( 自動制御 Low-E ガラス ) 3,900 2,700 事務室 OA フロア室内側サッシ随時開放可能 (Low-E ガラス, 遮熱効果 ) 屋外側ガラスメンテナンス性向上 ( 透明ガラス ) グレーチングメンテナンス通路兼用屋外側サッシ給気口 ( 自動および季節制御 ) 給気 c KAJIMA CORPORATION

9 窓システムの比較検討 ( 温熱環境評価ツール Ecowin) A ビル新築工事ファサード検討日射透過率 ( %) 日射吸収率 ( %) 日射反射率 ( %) Low-ε ペアガラス + ブラインドシングルガラス + ブラインド ( 参考 ) クリアグレーフロートガラス熱線吸収ガラス快適性空調設備の要否夏期冬期西面温熱環境 ( MRT) 15 時ブラインド表面温度 ( ) 窓から 0. 6mの MRT30 以上の時間数 ( 時間 ) コールドドラフト ( ) ガラス表面温度 ( 北面 18 時 ) 18 8 可視光透過率 ( %) 夏期窓からのほてり対策としての専用吹出口の要否冬期コールドドラフト対策としての床置空調機の要否 ( 必要 ) ( 不要 ) ( 設置が望ましい ) ( 必要 ) ( 必要 ) エネルギーコスト ( 指数 ) ( 100) ( 94) ( 117) ( 116) 経済性ガラスのコスト ( 指数 ) ( 100) ( 103) ( 33) ( 45) 9 c KAJIMA CORPORATION

10 エコシャフトによる自然光と自然換気風力換気風力換気 Wind Effect 浮力換気温度差換気 Stack Effect オフィスガーデン Office Garden オフィスガーデンエコシャフト Eco-shaft エコシャフトホワイエロビーオフィスガーデンオフィスガーデンオフィスガーデンエコシャフト大会議室応接室応接室ショールーム事務室事務室ダブルスキンファサードダブルスキンファサード Double Skin Facade ロビー風除室エントランスロビーカフェ車路車寄駐車場 10 c KAJIMA CORPORATION

11 一次エネルギー消費量の比較建物全体の省エネ性能一般のビル ( 統計値 ) に対し初年度の実績値は 32% 削減 11 c KAJIMA CORPORATION

12 建物側の ZEB 化に向けたキー技術設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 12 c KAJIMA CORPORATION

13 2 設備の省エネ照明の高効率化 (Hf LED 有機 EL) 高度な照明制御技術人感センサ昼光利用明るさ感サーカディアン熱源機器の高効率化エネルギー効率の向上温熱 : ヒートポンプ面的エネルギー利用冷熱 : インバータ技術熱交換器性能などの向上搬送動力の最少化必要な機器に必要な分だけ ( 可変水量制御可変風量制御 ) 潜熱顕熱分離処理高効率の潜熱処理 ( ヒートポンプによるデシカント空調 ) 放射冷暖房クールビズ対応搬送動力小中温冷水による熱源効率向上 13 c KAJIMA CORPORATION

14 鹿島赤坂別館における省エネの取り組み高い外皮性能彫りの深いファサードによる日射遮蔽超高性能な Low-e ガラスエコモジュールタスク & アンビエント空調在室検知による空調と照明制御気流感を選択できる吹出口照明の昼光利用制御照明とブラインドの統合制御自然換気喫煙室の高効率換気 BEMS によるエネルギー管理複合センサ温度照度人感タスク AC タスク吹出口アンビエント吹出口人感センサアンビエント AC 外気ワイヤレスリモートサーモ 14 c KAJIMA CORPORATION

15 エネルギー消費実績 ( オフィス部分 ) 赤坂別館 ~ 本建物実績値オフィス平均 76% % 一次エネルギー消費量 [MJ/(m 2 年 )] 建物用途別平均データは ( 社 ) 日本ビルエネルギー総合管理技術協会平成 19 年度版建築物エネルギー消費量調査報告書 15 c KAJIMA CORPORATION

16 鹿島新実験棟 16 c KAJIMA CORPORATION

17 自然エネルギー利用冷暖房システム ( 研究段階 ) 17 c KAJIMA CORPORATION

18 環境配慮の推進 BEE= A B + BEE=1.5 建築物の環境品質性能 Q 50 S BEE=1.0 B - BEE=0.5 C 0 建築物の環境負荷 L 実績値 ~ 年度の環境配慮設計の目標 1 設計施工案件にてCASBEE-Aランク以上の確実な達成 2 設計施工案件にてCASBEE-Sランクを該当 JOBの20% 以上 3 上記の中からCASBEE 第三者認証取得 JOBを設定 18 c KAJIMA CORPORATION

19 建物側の ZEB 化に向けたキー技術設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 19 c KAJIMA CORPORATION

20 性能検証 3 運用の省エネスペックとしての省エネルギー性能ではなく実際の運用段階で着実な省エネルギー性能の確保が重要 ( 竣工時のコミッショニング ) 運用改善建物は設計段階の想定通りに使われるとは限らない実際の使い方に合わせたチューニングが必要 ( 継続的なコミッショニング ) 遠隔監視等による省エネチューニングのビジネス化修繕更新大規模リニューアル既存建物の省エネも重要一般的には長期修繕計画に沿って最新の省エネ機器を採用 20 c KAJIMA CORPORATION

21 既存建物の省エネ省CO2 21 c KAJIMA CORPORATION

22 統合的制御 3 運用の省エネ在室設備稼働状態外界条件などの総合的情報に基づく高度制御センシング技術 ICタグなどの個体識別技術設備機器のIP アドレス化などにより新たなセンサ技術の活用と個別連携制御の可能性が高まってきているエネルギー計量の細分化見える化省エネ法の改定によりテナント部分のエネルギー消費量の把握が必要となった今後既存の建物に対しても波及する可能性大個人や小さなグループ単位でのエネルギー消費量を示しエコライフスタイルを誘発する ( 記録式ダイエット法 ) 22 c KAJIMA CORPORATION

23 K プロジェクト建物概要規模 / 構造用途容積対象延べ面積法定延べ面積住戸建物高さ : 地上 30 階地下 3 階 : 事務所共同住宅 :44, m2 (13,552 坪 ) :53, m2 :40 戸 :158.0m 計画地永田町駅赤坂見付駅住宅建築物省 CO 2 推進モデル事業として採択案内図オフィス部分の環境性能 PAL=197 ERR=31.14 CASBEE Sランク :BEE= c KAJIMA CORPORATION

24 省 CO2 技術の特徴 1 超高強度コンクリートPCa 組柱による建物の長寿命化がもたらすライフサイクル CO 2 の削減 2 外部柱梁を利用した庇 / 高性能ガラスブラインド制御による徹底した外皮負荷削減新たなブラインド制御の構築 3 高効率熱源を利用したミニマムCO 2 熱源制御 CO 2 ミニマムを目的とした空調制御システムの構築 4 人感センサー利用による照明制御細分化した照明調光制御による省 CO 2 24 c KAJIMA CORPORATION

25 3 運用の省エネ BEMS( ビルエネルギーマネジメントシステム ) データの可視化 ( 見える化 ) が重要 ex. 大量の建物運用データの高度処理表示機能の強化が必要気づき難いエネルギーの無駄使い ( エネルギーフォルト ) を見つけ無くすことが重要クレームの無いとエネルギーの無駄遣いがないことは別の管理目標 ex. 無駄な待機電力照明の消し忘れ冷暖房の同時運転 etc. 25 c KAJIMA CORPORATION

26 エネルギーフォルト検知技術 NEDO ( 新エネルギー産業技術総合開発機構 ) より先導研究として H18~20 年度に建築設備におけるエネルギー消費上のフォルト検知技術の研究開発を受託エネルギーフォルト (Energy Fault:EF): ビルの運用においては従来あまり認識されていなかった潜在的なエネルギー消費上の無駄や削減余地エネルギーフォルトの結果発生する非合理的なエネルギー消費状態を膨大な BEMS データなどから自動的に抽出する技術を開発開発目標 : 建物全体の運用エネルギーを 5% 削減開発成果の適用ケーススタディでは 3.5%~17% を削減可能と推定 26 c KAJIMA CORPORATION

27 現状の悪さ全ての設備が潜在的な ( 見えない ) エネルギーフォルトを含んで運転エネルギーフォルトの顕在化 ( 見える化 ) にはエキスパートによる膨大な BEMS データの分析が必要給水冷凍機空調機 I/F BEMS 系統回路電力照明電力供給システム 27 c KAJIMA CORPORATION

28 実現しようとする技術運用データ (DB) 1 年 1 ヶ月 1 日 1 時間 10 分マスタ膨大な蓄積データを自動的に処理する BEMS 検知プログラム検知ルール専門家の知識を基にしたルールエキスパートを必要とせず EF を検知潜在的な EF が顕在化 ( 省エネ対策を推進 ) 改善実施による省エネの実現 EF: エネルギーフォルト 28 c KAJIMA CORPORATION

29 検知ルール事例 ~ 可変風量空調機の制御不全空調機インバータ周波数と給気温度の関係から EF を検知特 10 可変風量空調機の制御不全月毎インバータ周波数 [%] F F min +(100-F min ) 0.1 TSA TSA min +t 1 TSA<TRA+t 2 の条件に合致する時間数 k 某空調機検知結果事例 (2006 年 3 月 ) 検知条件に合致している運転データ検知条件に合致しない運転データ給気温度 [ ] F(%): インバータ周波数 TSA( ): 給気温度 TRA( ): 還気 ( 室内 ) 温度 t 1 ( ): パラメータ (ex. 3) t 2 ( ): パラメータ (ex. 3) k(/ 月 ) : パラメータ (ex. 50) 非合理的な制御状態エネルギー使用上良好な制御状態 (L 字型 ) 29 c KAJIMA CORPORATION

30 建物側の ZEB 化に向けたキー技術設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 30 c KAJIMA CORPORATION

31 人にも優しい ZEB 4 ワークスタイル我慢を強いる省エネではなくクールビズクールビズウォームビズをサポートする仕組みが必要 ex. 放射冷暖房湿度制御など知的生産性への配慮エネルギー消費を1/2にして生産性を2 倍にできないか? ファクター 4 室内環境基準の見直し照度明るさの設計条件の見直し (T&A 照明 + 液晶 PCを前提 ) 室内 CO 2 濃度基準の見直し (CO 2 濃度の1,000ppm は代表指標 ) 31 c KAJIMA CORPORATION

32 ユニバーサルコンフォート ( タスク用吹出口 ) パーソナル気流好みに応じた気流を感じさせるモード拡散気流拡散気流気流を感じないモード切替 32 c KAJIMA CORPORATION

33 建物側の ZEB 化に向けたキー技術設計施工段階運用段階 1 建物の省エネ 2 設備の省エネ 3 運用の省エネ 4 ワークスタイル高断熱高気密自然採光自然換気など照明 OA 機器熱源機器搬送動力など性能検証運用改善 BEMS 統合的制御など省エネと快適性知的生産性クールビズ室内環境基準など 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減節水その他の温暖化ガス ( 冷媒ハロン消火断熱発泡剤 ) ライフサイクルでの資源消費と廃棄物処理など 33 c KAJIMA CORPORATION

34 節水 5 その他の CO 2 温暖化ガス削減上水処理配水下水処理などでのエネルギー消費温暖化ガスの発生 CO 2 以外の温暖化ガス特殊ガス消火 ( ハロンなど ) 冷媒フロンの漏洩防止適正処理 HCFCを利用した発泡断熱材の回避ライフサイクルでの資源消費ライフサイクルでの廃棄物処理による温暖化影響建材の製造建材の流通施工段階修繕更新解体など 34 c KAJIMA CORPORATION

35 ケーススタディほぼ現在の技術の範囲で何処まで可能性があるか? 更に ZEB を実現するためにどのような取り組みが必要か? 35 c KAJIMA CORPORATION

36 建築プランの工夫 N1 N1 N2 W1 W1 W2 コアインテリア E m コア吹抜窓面積率 70% Low-E ガラス E2 E1 W1 W1 W2 S2 S1 S1 窓面積率 70% 普通ガラス 6.4m 6 スパン標準的なプラン約 1515 m2 5 階程度を想定窓面積率 10% Low-E ガラス 6.4m 7 スパン内に開くプラン外壁が多くなるが Low-E ガラスの活用で空調負荷は削減自然採光自然換気の可能性が高くなる狭隘な都心部の密接した土地でも成立 36 c KAJIMA CORPORATION

37 照明 PC などの見直し ( 例 ) タスク & アンビエント照明など 10W/ m2 シンクライアント (Thin Client) によるオフィスの PC 発熱削減 7.5W/ m2 利用者との合意が必要なためテナントビルでは困難? 37 c KAJIMA CORPORATION

38 放射冷房 + クールビズクールビズ + 放射冷房例えば冷房設定衣服を半そで程度に相対湿度 50% 45% 放射温度を気流感を選択可能 0.2 m/sec ( 処理外気のタスク利用 ) これにより SET * ( 温冷感指標 ) を約 29 約 26 に改善省エネ効果空調負荷の削減空気搬送動力の削減 ( 外気のみ ) 中温冷水による熱源効率向上冷凍機躯体蓄熱冷熱放射パネル表面に結露しないように制御 (ex. 温度 23 ) 日射窓からの再放射 (ex.30 ) 冷熱放射中温冷水による効率向上 (ex.20 ) タスク空調除湿外気供給空気温 28 SET * 26 を目標とする冷熱放射 38 c KAJIMA CORPORATION

39 比較ケース CASE-A CASE-B CASE-C CASE-D CASE-E CASE-F CASE-G CASE-H CASE-H' 基準ビル建築プランの工夫省エネ型照明 PC 熱源の省エネ制御全熱交換機放射冷房 + クールビズエコライフスタイル + 自然換気自然エネ利用建物形状窓面積率 70% 内に開くビルボイドなしボイドあり普通ガラス Low-Eガラス空調方式 HP+ 外調機 +FCU 輻射冷房照明機器発熱削減照明機器の設計条件照明 :16W/m2 照明 :10W/m2 照明 :10W/m2 機器 :10W/m2 機器 :7.5W/m2 機器 :7.5W/m2 照明 :20W/m2 機器 :20W/m2 上記を設計条件に熱源変水量制御なしあり全熱交換機全熱交換機なし全熱交換機あり外気量制御外気量 6m3/h.m2 外気量 4.5m3/h.m2 設定温度残業運転一般空調夏期 26 / 冬期 22 残業利用 20 時までを想定クールビズ夏期 27.5 / 冬期 19 残業利用なし 18 時までで停止自然エネルギー利用なし + 自然換気 20W/m2 太陽光発電注 ) 太陽光発電の発電効率 13% 設置面積 =5 階建屋上の約 80% に設置 39 c KAJIMA CORPORATION

40 用途別エネルギー消費量の推定一次エネルギー消費量 (MJ/ 年 m2 ) 3,000 空調ファン 2,500 2,000 1,500-8% -18% -22% -25% -45% -50% -51% 空調ポンプ熱源機器照明コンセント換気設備給湯設備その他 1, CASE-A CASE-B CASE-C CASE-D CASE-E CASE-F CASE-G CASE-H CASE-H' 基準ビル窓面積率 70% ボイドなし普通ガラス建築プランの工夫内に開くビルボイドあり Low-E ガラス + 省エネ型照明 PC + 熱源の省エネ制御 + 全熱交換機照明 :10W/m2 熱源変水量制御全熱交換機あり機器 :7.5W/m2 約 7600 m2 5 階建オフィスを想定したケーススタディ + 放射冷房 + クールビズ放射冷房夏期 27.5 / 冬期 19 + エコライフスタイル残業利用なし 18 時までで停止 + 自然換気 + 自然換気 ( 空調 5% の削減 ) + 自然エネ利用 20W/m2 太陽光発電太陽光発電は一次エネルギー消費量削減ではなく CO2 削減として評価した 40 c KAJIMA CORPORATION

41 CO2 排出量と削減率の推定 CO2 排出量 (kg-co2/ 年 m2 ) % -18% -22% -25% % % -51% -58% CASE-A CASE-B CASE-C CASE-D CASE-E CASE-F CASE-G CASE-H CASE-H' 基準ビル窓面積率 70% ボイドなし普通ガラス建築プランの工夫内に開くビルボイドあり Low-E ガラス + 省エネ型照明 PC + 熱源の省エネ制御 + 全熱交換機照明 :10W/m2 熱源変水量制御全熱交換機あり機器 :7.5W/m2 + 放射冷房 + クールビズ放射冷房夏期 27.5 / 冬期 19 + エコライフスタイル残業利用なし 18 時までで停止 + 自然換気 + 自然換気 ( 空調 5% の削減 ) + 自然エネ利用 20W/m2 太陽光発電約 7600 m2 5 階建オフィスを想定したケーススタディ注 ) 太陽光発電の発電効率 13% 設置面積 =5 階建屋上の約 80% に設置自然換気はポンプ動力と熱源を 5% 削減として簡易に評価した 41 c KAJIMA CORPORATION

42 ケーススタディに基づく考察今回のケーススタディでは先端技術で約 50%~60% 程度の達成が可能建物の外皮性能 ( 断熱日射遮蔽 ) の向上は基本性能として重要外皮の省エネルギー効果は限定的であるがこれより無理無駄の少ない空調計画が可能照明 OA 機器等の省エネが効果的これをある程度達成できると空調のブレイクスルーが可能かもしれない空気ではなく放射で冷暖房する = 搬送動力削減と熱源の効率向上快適性に配慮したクールビズ : 潜熱顕熱分離制御タスク & アンビエント : 必要な時に必要な所だけを空調照明不在時の空調停止消灯も効果的 42 c KAJIMA CORPORATION

43 ケーススタディに基づく考察ケーススタディで達成できなかった 40~50% の削減 (ZEB) のために何が必要か? 内部発熱の多くを占める照明や OA 機器の更なる省エネ LED 照明の高効率化 OA 機器の省エネ化などエコライフスタイルの誘導建物はエコライフスタイルをサポートできるデザインであることが必要 ex. 自然換気や昼光利用がしやすい ex. 不要な機器を止められる熱源機器搬送機器などの更なる高効率化統合制御 ( より賢い制御エネルギーの無駄使いを無くす制御 ) 太陽光発電などの高効率化新たな自然エネルギーの利用促進 ( 地熱地下水など ) 43 c KAJIMA CORPORATION

44 今後議論が必要な項目の整理 ( 議論のキーワードを整理する ) 44 c KAJIMA CORPORATION

45 今後議論が必要な項目ゼロエミッションのバウンダリは? 広域のグリーン電力などを含めエネルギーのサプライサイドを含め敷地をバウンダリーに大型風力発電電力メガソーラーガス等バウンダリの設定により達成するための技術と目標とする達成度が異なる 45 c KAJIMA CORPORATION

46 今後議論が必要な項目ライフサイクルのバウンダリーは? T.Ikaga 設計資材製造建設運用改修廃棄建築物のライフサイクル LCCO2=0 を目的とする別の対策も重要となる 46 c KAJIMA CORPORATION

47 今後議論が必要な項目コスト vs 便益に対する配慮 ( イメージ ) 47 c KAJIMA CORPORATION

48 今後議論が必要な項目議論を深めるには建物用途と規模をある程度想定する必要がある戸建住宅は ( 太陽光発電さえ大量に設置できれば ) 比較的容易学校は比較的低層で自然採光や自然換気と馴染みが良いの次のターゲット小規模な庁舎は一般的に民間オフィスに較べてエネルギー消費は小さく自然採光や自然換気と馴染みが良い今回のプレゼンテーションで暗黙の想定を行っている事務所ビル ( テナントビルなど ) の ZEB 化はかなりハードルが高い既築ビルの ZEB 化は更にハードルが高いとは言えあらゆる分野で応分な努力取り組みを行わないと長期的な大幅削減の目標は達成できない段階的な取り組みのロードマップが必要 48 c KAJIMA CORPORATION

49 49 c KAJIMA CORPORATION

【配布資料】

【配布資料】省エネルギー計画書等届出書添付資料参考例仕様基準 ( 簡易なポイント法 ) 集計表 * 本集計表は省令に基づく届出書添付資料の参考例です具体的には所管行政庁の指示に従って下さい * 仕様基準 ( 簡易なポイント法 ) の適用規模は,000 m未満の建築物となります * 空気調和設備以外の機械換気設備のエネルギーの効率的利用昇降機に係るエネルギーの効率的利用については仕様基準 ( 簡易なポイント法