ＮＥＤＯ省エネルギー技術フォーラム 2015 太陽熱エネルギー活用型住宅の技術開発／太陽熱活用システムの実証住宅での評価フェーズ名：実証研究 1. 太陽熱エネルギー活用型住宅の地域別実証 2. 太陽熱エネルギー活用型住宅(改築)の地域別実証事業実施法人名： (株)FHA、(株)カワムラ、 (株)大洋建設、花住ホーム(株) 松栄建設(株)、丸七ホーム(株)、アイ・ホーム(株) 共同研究先：九州大学、湘南工科大学研究開発期間： 1. 平成 26年7月～平成 28年 2月 2. 平成 27年7月～平成 28年 2月(改築）１．研究開発の背景、目的、目標１．１．背景再生可能エネルギーの利用は、これからの住宅にとって重要な要素です。従来の住宅の技術をベースに、設計段階から太陽熱を積極的に利用する取り組みが必要です。住宅の省エネが叫ばれる近年、高気密・高断熱住宅など高品質な建物に対応した、高効率、かつリーズナブルな太陽熱利用システム開発が求められています。 2 １．研究開発の背景、目的、目標１．２．従来の課題、目的、目標国土が細長く伸びる日本に於いては、地域により気象条件が異なり、住宅のエネルギー消費も大幅に変わります。各地の気象条件に適応した太陽エネルギーシステム開発が必要です。全館空調システムに太陽エネルギー利用を付加し、導入、ランニング、更新のコストを抑えたシステムを開発。空調・給湯エネルギーの半減を目指します。本システムで採用する全館空調システム（MaHAtシステム）は小温度差空調システムです。このシステムでは太陽熱集熱部位（ダイレクトゲイン、ダブルスキン、トロンブウォール）で集熱された、低密度な自然エネルギーを有効利用することができます。 3 ２．研究開発体制、研究開発内容 4 ２．１．研究開発体制株式会社カワムラ研究開発責任者株式会社大洋建設花住ホーム株式会社株式会社FHアライアンス松栄建設株式会社丸七ホーム株式会社アイ・ホーム株式会社共同実施先九州大学湘南工科大学（改築）２．研究開発体制、研究開発内容 5 ２．２．研究開発内容（１）太陽熱エネルギー活用型住宅の地域別実証シミュレーションにより地域別の空調給湯エネルギーの削減効果を確認し、地域性を考慮した設計、施工の課題を検討して削減率50%以上を目標とする実証住宅を建設、検証します。実証住宅の地域別適応（断熱仕様）シミュレーション結果 MaHAt（マッハ）システム 6 太陽熱活用型住宅の基本コンセプト（構成） 7 MaHAｔシステムにより太陽熱エネルギーを有効利用冬期・ダイレクトゲイン、ダブルスキン、トロンブウォールから得られた熱はMaHAtシステムにより、住宅内を大風量で空気を循環して住宅全体に配分することができる。・配分された熱は躯体に蓄熱され、室温に近い温度まで利用されるため、結果としてルームエアコンの暖房負荷が低減される。・より多くの太陽熱を住宅内に取り入れるため、地域性を考慮した平面計画、断面計画、断熱気密性能、開口部（壁付窓、サンルーム、天窓等）について検討する。夏期・ダブルスキンは庇、袖壁により十分な日射遮蔽が確保されるため、冷房負荷軽減に寄与する。なお、外側のスキンは開放して利用する。・ダイレクトゲインは冷房負荷を増大する可能性があり、庇、オーニングなど日射遮蔽により軽減を図る。 7 太陽熱集熱部位 8 • ダイレクトゲイン – 開口部から得られた太陽熱エネルギーをMaHAtシステムを利用して建物全体に循環、配熱します。太陽熱集熱部位 • トロンブウォール – 外壁表面にガラス面を設けた集熱装置。 – 集熱した太陽熱エネルギーはMaHAtシステムを利用して建物全体に循環、配熱します。 9 太陽熱集熱部位 10 • ダブルスキン – ベランダを利用した太陽熱集熱部位 – 冬季は集熱した太陽熱エネルギーをMaHAtシステムを利用して建物全体に循環、配熱します。 – 夏季は外側を開放して日射遮蔽装置として利用します。２．研究開発体制、研究開発内容 11 ２．２．研究開発内容（２）地域性を考慮した住宅の設計、施行、評価気候条件の異なる全国6か所に実証住宅を建設、太陽熱エネルギー利用の実験と計測を行っています。カワムラ(旭川) 大洋建設(札幌) 松栄建設(福井) アイ・ホーム(宮崎) 丸七ホーム(愛知) 実証住宅花住ホーム(岩手) 実証住宅建設地住宅モデルの地域別適応地域ごとの気象条件、日射量を考慮してダブルスキン、ダイレクトゲインなど集熱面積、断熱性能、機器の選定を行っています。気候条件旭川札幌岩手福井愛知宮崎省エネ地域区分 1地域 2地域 3地域 5地域 6地域 7地域冬期日射量区分 H2 H2 H3 H1 H5 H3 年間日射量区分 A2 A2 A2 A3 A4 A4 121.3 118.7 127.02 149.4 118.4 115.5 ダブルスキン面積トロンブウォール面積ダイレクトゲイン面積開口面積合計 [㎡] 5.4 9.0 15.2 29.6 11.0 0.0 13.9 24.9 6.5 2.6 16.3 25.4 13.5 3.0 6.3 22.8 11.6 0.0 8.4 20.0 9.0 0.0 8.1 17.1 外皮等面積合計[㎡] 320.0 344.0 393.4 461.1 360.5 350.9 Q値（基準値） 1.26 (1.60) 0.36 (0.46) 2.56 (-) 0.93 (1.90) 0.21 (0.46) 2.07 (-) 1.01 (2.40) 0.27 (0.56) 2.02 (-) 1.12 (2.70) 0.28 (0.84) 2.61 (3.0) 1.07 (2.70) 0.27 (0.87) 2.13 (2.8) 1.08 (2.70) 0.26 (0.87) 1.72 (2.7) 集熱面積[㎡] 16.0 16.0 20.4 20.0 12.0 16.0 貯湯量[L] 460 460 370x2 370x2 300x2 370x2 延べ床面積[㎡] 建物条件 UA値（基準値） ηA値（基準値）太陽熱温水システム 12 住宅モデルの地域別適応(旭川) 13 旭川は日射量が少ない地域のため、ダイレクトゲイン、ダブルスキンに加えて、トロンブウォールを採用し、集熱に十分な開口面積を確保しています。また、太陽熱温水パネルには集熱効率が高く、放熱ロスの少ない機器を使用しています。太陽熱温水パネル 16.0㎡ダブルスキン 5.4㎡トロンブウォール 9.0㎡ダイレクトゲイン 15.2㎡ 1地域株式会社カワムラ(旭川) 住宅モデルの地域別適応(宮崎) 14 冬季に十分な集熱を得られる開口面積を確保するとともに、夏季の日射対策として開放できるダブルスキンを採用しています。開放することにより、庇、袖壁により日射遮蔽として機能し、冷房負荷を軽減します。ダブルスキン 9.0㎡太陽熱温水パネル 16.32㎡ダイレクトゲイン 8.1㎡ 7地域アイ・ホーム株式会社(宮崎）３．成果、実績、展望等３．１．成果冬季の暖房実験では、太陽熱エネルギーの利用により暖房負荷の50％以上を補える可能性を確認しています。太陽熱利用による集熱量および暖房負荷の期間積算 15 ２．研究開発体制、研究開発内容 16 ２．２．研究開発内容（改築）（１）太陽熱活用型住宅（改築）の基本コンセプト本研究は、極寒冷地において既築住宅を改修し、太陽熱エネルギー取得技術にて、消費エネルギーを改修前に比べて５０％以上削減することを目的とする。改修項目は、MaHAtシステム、階間チャンバー、トロンブウォールの設置、太陽熱温水器の設置の４つである。基本コンセプト（全体）基本コンセプト（空調） 17 改修項目新築改築 MaHAtシステムダクトによる個別送風既存の階間をチャンバーとして利用する送風トロンブウォールシミュレーション結果を基に十分な面積を設計段階で適切に配置。限られた既存の外壁面に、集熱面積を確保するため建物の南西側コーナー部分に配置するL字型を採用。太陽熱温水器給湯、及び暖房熱源として利用給湯利用新築からの変更点 18 ２．２．研究開発内容（改築）（２）実証住宅モデルの改修による負荷削減目論見断熱改修分含めて５０．３％の負荷削減を目指します。太陽熱温水パネル実証住宅（旭川）株式会社カワムラトロンブウォールシミュレーション結果３．成果、実績、展望等 19 ３．２．実績等学会発表等 10件 2014年度日本建築学会九州支部研究発表会（2015年3月）空気循環型全館空調システム住宅における空調負荷削減に関する研究その1 空気循環型全館空調システム住宅における空調負荷削減に関する研究その2 太陽熱利用温水器の集熱計算モデルの構築と給湯負荷の削減効果 2015年度空気調和・衛生工学会九州支部学術研究発表会（2015年5月）空気循環を活用した太陽熱の集配熱に関する研究その1実証住宅の概要空気循環を活用した太陽熱の集配熱に関する研究その2数値シミュレーションによる空調負荷削減効果の検討 2015年度日本建築学会大会学術講演会（2015年9月）空気循環型全館空調システム住宅における空調負荷削減に関する研究 ― その1実証住宅の概要空気循環型全館空調システム住宅における空調負荷削減に関する研究 ― その2数値シミュレーションによる空調負荷削減効果の検討 2015年度空気調和・衛生工学会大会学術講演会（2015年9月）太陽熱利用温水器の集熱計算モデルの構築と給湯負荷の削減効果解析空気循環を活用した太陽熱の配熱による暖房負荷削減に関する研究その1実証住宅の概要空気循環を活用した太陽熱の配熱による暖房負荷削減に関する研究その2数値シミュレーションによる空調負荷削減効果の検討３．成果、実績、展望等３．３．今後の展望冬季実験に続き、夏季の実験、計測データの解析を進めています。さらに、今年度の冬季の実験、計測、解析を通して、このシステムの有効性の検証、事業化へ向けた課題確認を行います。この事業の成果を踏まえ、2018年度を目処にシステムの商品化、技術ライセンスにより全国への普及を目指します。 20 ３．成果、実績、展望等 21 ３．４．原油換算省エネ効果 2020年時点： 1,142 kL/年(累計：2,125 kL ) *原油削減量(kL/年） = 消費エネルギーGJ/年 / 38.2GJ/kL