都有建築物に最新の省エネ 再エネ技術を導入する取組 ~ スマートエネルギー都市東京の実現に向けた率先行動 ~ 中島透 大瀧友敬 東京都財務局建築保全部技術管理課 ( 6-800 東京都新宿区西新宿 2-8-) 東京都では スマートエネルギー都市東京の実現に向け 建築物による環境負荷低減を図る率先的な取組として 都有建築物の整備に 省エネ 再エネ東京仕様 を適用している この 省エネ 再エネ東京仕様 に最新の省エネ 再エネ技術を盛り込んで 204 年 6 月に改正を行った 本稿では 省エネ 再エネ東京仕様 の改正において行った最新の省エネ 再エネ技術の追加 改正の効果確認 再生可能エネルギーによる電力利用割合を高めるための検討等について紹介する. はじめに キーワード建築物 省エネルギー 再生可能エネルギー 地球温暖化防止 () 東京の最終エネルギー消費の状況東京における 202 年度の最終エネルギー消費は 速報値で 674PJ( ペタジュール =0 J) で 2000 年度比で 6% の減 前年度比では 0.9% の減となっており 200 年度以降 減少傾向が続いている 最終エネルギー消費を部門別にみると 産業部門と運輸部門は引き続き減少傾向にあるが 業務部門と家庭部門の合計は横ばいとなっている 東京には オフィスビルなど業務部門の建築物が多く 東京都自身 都内最大規模の事業者であることから 都自らが率先してエネルギー消費を抑制していくことが求められている ( 図 -) (2) 地球温暖化防止に向けた東京都の率先行動東京都は 2006 年 2 月に策定した 0 年後の東京 計画の中で 2020 年までに東京の温室効果ガス排出量を 2000 年比で 2% 削減する という目標を掲げ カーボンマイナス東京 0 年プロジェクト により全庁横断的な取組を推進している このプロジェクトにおいて 世界で最も環境負荷の少ない都市の実現に向けた都の率先行動の一環として 2007 年 月に都有建築物を最高水準の省エネ仕様に転換する 省エネ東京仕様 2007 を策定し 庁舎 学校 病院等の整備に適用した また 20 年 7 月には この 省エネ東京仕様 2007 に 最新の省エネ設備や多様な再生可能エネルギー設備を盛り込んだ 省エネ 再エネ東京仕様 を策定して 電力使用量と CO 2 排出量の削減に向けた取組を強化した 図 - 東京の最終エネルギー消費の部門別推移 () 東京の省エネルギー目標の設定東日本大震災後の電力供給サイドにおける電源構成の変動影響で 事業者らが省エネ対策を実施しても それ以上の割合で都内に供給される電気の CO 2 排出係数 ( 実績 ) が悪化しているため 都内からの CO 2 排出量は増加している現状にあり 省エネ努力の効果がわかりにくい状況になっている こうした現状から 東京都は 204 年 月に 2020 年までに東京のエネルギー消費量を 2000 年比で 20% 削減 というエネルギー消費量そのものに着目した新たな省エネ目標を掲げた 都内からの温室効果ガス排出量の削減目標 (2%) は そのうち 20% をエネルギー需要側 ( 消費側 ) の省エネの取組で 残りの % をエネルギー供給側の取組で削減することとしていた したがって エネルギー消費側での省エネの取組の目標レベルは これま
でと変わらない (4) 省エネ法の告示改正 ( 省エネ基準の改正 ) エネルギーの使用の合理化に関する法律 ( 省エネ法 ) に基づく エネルギーの使用の合理化に関する建築主等及び特定建築物の所有者の判断の基準 ( 最終改正平成 2 年経済産業省 国土交通省告示第 0 号 ) である 省エネルギー基準 が改正された この改正により 外皮の断熱性能及び設備性能を総合的に評価する一次エネルギー消費量が基準とされたことから 複合用途を含め建築物全体の省エネ性能を比較することが可能となった また 非住宅建築物の外皮基準である年間熱負荷係数を従前の PAL から PAL*( パルスター ) に見直し 一次エネルギー消費量の基準と整合がとれた外皮基準となった し等に加え 首都大学東京との共同研究による実証建築における成果を反映するため 改正を行った (2) 環境性能の目標環境性能の目標は 現行仕様と同様 東京都建築物環境配慮指針の エネルギーの使用の合理化の分野 のうち 建築物の熱負荷の低減 再生可能エネルギーの利用 および 省エネルギーシステム の 区分で 最高評価となる 段 ( 環境への配慮のための措置として環境への負荷の低減に著しく高い効果を有するもの ) を目指すものとした ( 表 - 2) 表 - 環境配慮の措置と目指すべき評価の段 分野区分細区分 評価の段 (~) () 建築物環境計画書制度の評価基準の改正東京都は 都民の健康と安全を確保する環境に関する条例 に基づいた環境配慮の措置を行う上での判断基準となる東京都建築物環境配慮指針にのっとり 建築物の環境への配慮のための措置 その評価などを示した 建築物環境計画書制度 の作成を大規模特定建築主に義務付け 建築主に対して環境配慮への自主的な取組を求めている 東京都建築物環境配慮指針では 建築物に起因する環境への負荷の低減を図るため エネルギーの使用の合理化 分野として配慮すべき事項について 評価基準およびその段を示しているが 省エネルギー基準の改正に伴って 建築物環境計画書制度 の評価基準も改正され 建築物の熱負荷の低減の評価が PAL から PAL* に 設備システムの省エネルギーは CEC( 設備システムエネルギー消費係数 ) から一次エネルギー消費量に変更となった (6) 首都大学東京との共同研究東京都では 省エネ 再エネ東京仕様 を一層充実させるため 200 年 7 月から 204 年 月まで この分野において豊富な知見を有する首都大学東京と共同研究を実施した 具体的には 202 年 0 月に工事着手した都有施設を実証建築とし 執務室の LED 化のほか 地中熱利用ヒートポンプ 自然換気システム 顕熱潜熱分離 ( デシカント ) 空調システムなど最新の省エネ 再エネ技術を導入し 204 年 月に完成した 2. 省エネ 再エネ東京仕様 改正の概要 () 省エネ 再エネ東京仕様 改正の目的仕様策定以降における関係法令の改正や 施策の見直 エネル ギーの使用の合理化 建築物の熱負荷 の低減 再生可能エネル ギーの利用 省エネルギー システム 建築物の熱負荷の低減 省エネルギーシステム 建築物の形状 配置 外壁 屋根の断熱 窓部の熱負荷の低減 再生可能エネルギーの 直接利用 再生可能エネルギーの 変換利用 設備システムの 省エネルギー 表 -2 段評価の基準値 改正前 改正後 改正前 改正後 段 段 2 段 評価指標 0 以上 未満 0 以上 0 未満 以上 2 未満 以上 0 未満 以上 2 未満 0 以上 20 未満 2 以上 未満 0 以上 未満 2 以上 20 以上 以上 以上 ERR: 設備システム全体のエネルギー利用の低減率 () 最新の省エネ 再エネ技術の追加導入検討前述の環境性能の目標を達成するため 最新の省エネ 再エネ技術の有効性と課題について整理し 追加する技術項目の検討を行った a) 大前提となる配慮事項の追加技術項目の検討に当たっては 建物自体がエネルギー消費量の少ない形状であったり 配置であることが大前提である このため 最新の省エネ 再エネ技術の導入を検討する前の建築計画においても エネルギー消費量の削減を念頭において検討がされるよう 熱負荷を低減する建物配置 建築形状 自然採光を得やすい建 用途ごとの PAL 低減率 建物全体の PAL* 低減率 用途ごとの ERR (CEC ベース ) 建物全体の ERR ( 一次エネルギー消費量ベース )
築計画 自然通風を取り入れる建物配置 の つを配慮事項として追加した 実証建築では 図 -2 に示すように 自然採光の工夫として 建物南面の窓上部に ライトシェルフ を導入した ライトシェルフ は その上面で太陽光を反射させて室内により多くの日光を取り入れることができ 照度センサー制御と組み合わせることで 照明のエネルギー消費量を削減できる また 図 - に示すように 自然の風を取り入れる工夫として 自然換気システム を導入した 建物南面より取り入れた外気は 室内給気口から供給され 北面にある中庭へ抜けていき 卓越風による誘因効果も利用して自然換気を促進することで 空調負荷を低減している 屋内 ライトシェルフ ( 建物外側 ) 自然光 ( 反射 ) 自然光 ( 直接 ) に当たっては 技術革新の動向を踏まえつつ 高い費用対効果が見込まれる技術について検討を行った 検討の結果 追加した技術項目の例として 次の つを挙げる LED 照明 ( ベースライト ) 近年では 長寿命 省電力等の利点がある LED 照明を採用する建築物が増えている この技術については 将来的な更なる効率改善や供給拡大によるコストダウンが見込まれ メーカーの生産体制が蛍光灯から LED 照明にシフトしつつあることが確認できたため 従前の共用部だけでなく執務室にも導入拡大することとした LED 照明による人体への影響として ちらつきや青色光の問題が取り上げられていたが ちらつきの問題に対しては 電気用品安全法施行令 の改正により雑音端子電圧等の基準値を順守することが規定されたこと また 青色光の発生は 蛍光灯と同水準であり影響が小さいことが確認できたため導入することとした 事務所ビルにおいて 照明で消費されるエネルギーは 空調設備に次いで大きな割合を占めるため LED 照明の導入により一層の省エネルギー効果が期待できる 顕熱潜熱分離 ( デシカント ) 空調システム近年 省エネルギーに資するクールビズの実施により 夏季の室内温度を高めに設定する場合があるが 除湿を適切に行うことで 快適性を損なうことなく空調することが可能である これを実現する空調システムとして 官庁施設におけるクールビズ / ウォームビズ空調システム導入ガイドライン ( 平成 2 年国土交通省 ) にも掲げられる デシカント空調システム を実証建築で導入した このシステムは 図 -4 に示すように 内部のデシカントローター ( 吸着剤 ) で湿度制御を行い 高顕熱型ビル用マルチエアコンによる温度制御と組み合わせることで 省エネと快適性の両立が可能となる 屋外 図 -2 自然採光 ( ライトシェルフ ) の事例 卓越風 給気 蒸発器 デシカントローター 外気 還気 自然の風 排気 全熱交換ローター図 - デシカント空調システム構造図凝縮器圧縮機 中庭 図 - 自然換気システムのイメージ図 b) 各技術項目の検討省エネ 再エネ技術は 多種多様である 今回の改正 図 -4 デシカント空調システム構造図 地中熱利用ヒートポンプ地中熱利用ヒートポンプは 年間にわたって安定している地中の熱を利用して 高効率な空調を行うシステムであり 実証建築では 建築物の基礎杭の中に熱交換器を設置する 基礎杭方式 の地中熱利用ヒートポンプを
( ( ) ) 導入した 熱交換器 ( 高密度ポリエチレン管 ) を設置する際 杭の中には地下水や砂などの堆積があったが 錘の設置や坑内洗浄など施工を工夫することにより 設置できることを確認した ( 図 -) 地中熱ヘッダー配管 熱交換器の施工 図 - 地中熱利用ヒートポンプの事例 実証建築では 例として挙げたこの つの技術のほか 超高効率変圧器や待機電力を削減するしくみなども取り入れている この建物は 施設として運用を開始してから 年経過しているが 現在のところ大きな不具合 故障等は現れていない (4) 改正の効果確認都内事務所ビルの平均と 改正前の旧仕様 改正後の新仕様 更に 実証建築の運用段における実際のエネルギー消費量との比較を行って 技術項目の追加による効果を確認した ( 図 -6) ここで 都内事務所ビルのエネルギー消費量は 東京都地球温暖化対策報告書の情報を基に設定している 低炭素ベンチマーク の事務所ビルの実績平均値を採用した 一方 新仕様のエネルギー消費量は 旧仕様を適用した都有建築物 ( 庁舎 ) に 新たな省エネ 再エネ技術を反映して算出した また 実証建築のエネルギー消費量は BEMS(Building and Energy Management System) 等に蓄積したデータを活用して算出した 新仕様は 改正前の旧仕様と比較して約 割のエネルギー消費量の削減が図れ また 新仕様に追加した省エネ 再エネ技術を導入した実証建築では 都内事務所ビルの平均と比較して 6 割以上の省エネ効果があることを確認した エネルギー消費量約 割削減 エネルギー消費量 6 割以上削減 図 -6 エネルギー消費量の割合 () 再生可能エネルギーによる電力利用割合 20% 今回の改正は 再生可能エネルギーによる電力利用割合を 20% 程度に高める という都の目標の達成にも寄与するものである 再生可能エネルギーによる電力利用割合の式は 図 -7 のとおりである この式から分かるとおり 分子である再生可能エネルギー年間発電電力量を増やし 分母である建築物の年間電力消費量を削減することによって この割合を高めることができる 分子の再生可能エネルギー年間発電電力量については 区部の狭あいな敷地において 太陽光発電設備の配置スペースを確保することが困難であることに加え 日照 緑地面積の確保 反射光による光害対策など様々な制約条件があることから 分母の年間電力消費量を削減することが重要である なお 実証建築においては 0kW の太陽光発電設備を設置しており 運用開始から 年間のデータを分析したところ 再生可能エネルギーによる電力利用割合が 20% 以上となった月もあり 今後も個々の施設の特性 立地状況等に応じて 可能な限り再生可能エネルギーの利用の割合を高めることを検討していく 再生可能エネルギー = による電力利用割合 [%] 再生可能エネルギー年間発電電力量 年間電力消費量 ( 再エネ利用拡大 ) ( 省エネ化推進 ) 図 -7 再生可能エネルギーによる電力利用割合の式 (6) 技術項目例およびイメージ図現行仕様と同様 庁舎 学校 病院等を対象施設とし 規模別に導入を検討する技術項目例を示した ( 表 -) 表 - 省エネ 再エネ東京仕様 技術項目例 建築 技術項目 凡例 建物用途 規模 自然採光を得やすい建築計画 自然通風を取り入れる建物配置 熱負荷を低減する建物配置 建築形状 屋根断熱 (7mm) (0mm) 日射遮蔽 ( 庇 縦ルーバー等 ) 配慮内容 最適化再エネ ( 直接 ) 再エネ ( 直接 ) : 配慮事項 : 原則として導入 No. No.2 No. No.4 S 造 2 百m2未満 R C 造 2 千百m2以未上満 R 中 C 央造熱 4 源式 千千m2以未上満 庁舎 R 個 C 別造熱 4 源式 千千m2以未上満 : 施設の特性 立地状況等に応じて導入 地下 R C ~ 造 万千m2以未上満
また 省エネ 再エネ東京仕様 を直感的に把握してもらうツールとして イメージ図 ( 庁舎,000m 2 ) を作成した ( 図 -8) この図は 設計 施工時における関係者への説明や 各種研修や説明会等での普及啓発をする際に活用している 自然採光 クール ヒートピット ( チューブ トレンチ ) 太陽光発電設備屋上緑化 屋根断熱 自然換気 LED 照明 高効率ファン 複層ガラス 高効率熱源機器 日射遮蔽 高効率空調機 中央監視装置 (BEMS) 集中管理コントローラー 参考文献 ) 都内の最終エネルギー消費及び温室効果ガス排出量のデータ (202 年度速報値 )( 東京都環境局 ) 2) 東京都の省エネルギー目標の資料 ( 東京都環境局 ) ) エネルギーの使用の合理化に関する建築主等及び特定建築物の所有者の判断の基準 ( 最終改正 : 平成 2 年経済産業省 国土交通省告示第 0 号 ) 4) 東京都建築物環境配慮指針 ( 平成 2 年東京都告示第 6 号 ) ) 建築物環境計画書制度の資料 ( 東京都環境局 ) 6) 電気用品安全法施行令の一部を改正する政令 ( 平成 24 年 7 月閣議決定 ) 7) 官庁施設におけるクールビズ / ウォームビズ空調システム導入ガイドライン ( 平成 2 年 7 月国土交通省 ) 8) 低炭素ベンチマークのデータ ( 東京都環境局 ) 9) 東京都長期ビジョン ( 東京都 ) 雨水利用 地中熱利用 ヒートポンプ コージェネ レーション装置 図 -8 省エネ 再エネ東京仕様 イメージ図. 今後の取組について 東京都では 204 年 2 月に 東京都長期ビジョン を策定している ここに掲げた エネルギー消費量を 2000 年比で 2020 年までに 20% 200 年までに 0% 削減 再生可能エネルギーによる電力利用割合を 2024 年までに 20% 程度に拡大 を達成するため 先進的な省エネ 再エネ技術の積極導入を図るなど 都自らも率先して都有建築物の一層の省エネ化と再生可能エネルギーの利用推進を図りながら ZEB( ネット ゼロ エネルギー ビル ) の実現についても検討を進めていく また 東京都が整備するオリンピック パラリンピック競技施設にも 最新の省エネ 再エネ技術を導入するなど わが国の省エネ化と再エネ利用に関する技術力の高さを世界にアピールできるよう取り組んでいく