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해설

■ 도내 공공 건축물 최초의 “NearlyZEB” 인증 취득을 향한 대처에 대해서

시나가와 구립 환경학습 교류 시설 에코르와 해(이하 본 시설)는, 2018년 3월에 책정한 “시나가와구 환경 기본계획”에 있어서, 환경교육·커뮤니케이션의 충실이나, 환경보전에 대해서 일상적으로 실천하는 사람을 자라라, 시대에 잇는 환경 도시의 실현을 목표로 하는 것으로 해, 환경을 체감하고 배울 수 있는 시설로서 정비하는 것이다.

나라는, “에너지 기본계획”(2014년 4월 각의 결정)나 “지구 온난화 대책 계획”(2016년 5월 각의 결정)로, 실내외의 환경 품질을 저하시키는 일 없이, 대폭적인 에너지 절약 삭감에 연결되는, ZEB의 보급·실현이, 목표의 하나로서 나타났다.

이것을 받아, 본 시설의 정비에 있어서는, 2018년보다 검토를 개시한 기본계획의 당초에서, 구의 소유 시설로서 처음이 되는 ZEB의 실현을 내걸었다.검토 과정으로는, ZEB의 실현을 보다 확실하게 하는 것을 목적으로, 설계 위탁의 발주는, ZEB 인증의 취득 경험이 있는 설계 사무소에 대해 기술 제안을 요구하는 “프로포절 방식”에 의해 결정하는 것으로 해, 2019년 4월에 공모, 선정을 향한 회의체 등을 거쳐, 동년 7월에 설계 위탁처가 결정했다.

2019년부터 실시한 설계 업무에 있어서는, 초기의 단계에서 ① 외피 성능 ② 평면 형태 ③ 지역설정계획 등, 에너지 절약 성능의 한층 더한 향상을 목적으로 검토를 진행해 왔다.또 본 시설에 채용되는 ④ 각종 시스템·기기류에 대해서는, 종래로부터 세상에 있는 것을 조합하고 ZEB를 실현하는 것으로 해, 향후의 설비 갱신의 편리성도 고려하고 설계를 실시했다.

또한 본 시설은, 도고시코엔의 일각에 위치해, 공원의 풍부한 초록과의 조화를 제일에, 벽면 녹화를 베풀어, 건축물의 높이도 극력 억제한 계획으로 했다.또 본 시설의 동쪽에 위치하는 약의 문과의 연속성을 가지게 하기 위해서, 본 기와, 회반죽 벽 등을 건재로서 사용하고 있다.내 외장에는, 목재를 다용해, 그때에는, 시나가와구와 교류 등이 있는 자치체나, 지산지소의 관점에서, 도내에서 삼림을 가지는 다마 지구로부터의 것을 채용했다.삼림의 적정한 관리를 실시하는데 있어서 “기르는 자르는 사용하는 심는다”라고 한 일련의 순환이 온난화 방지에는 효과적이어, 이러한 계발에 대해서도 본 시설에서 실시한다.

①외피 성능 ZEB의 판정에 사용하는 WEB 프로그램(※ 1)로는, BPI(※ 2) 값은 0.47(설계 PAL*/기준 PAL*)(※ 3)과, 일반 건축물과 비교해 높은 외피 성능으로서 계획했다.
통로면에서 채용한 유리는, Low-E 복층 유리로 하는 것으로, 열 손실의 저감을 도모하고 있다.
또, 개구부 이외의 외벽은, 경량 기포 콘크리트(ALC) 및 *후하트아와 우레탄(50mm)과 했다.
아울러, 직접적인 에너지 절약 계산에는 기여하지 않지만, 3층의 북면으로부터 동면에는, 벽면 녹화를 실시해, 곧 사광을 차단하는 역할이나, 녹화에 의한 증산 효과에 의한 벽면의 온도 상승의 저감 효과가 기대된다. ②평면 계획 같은 바닥 면적, 같은 높이의 단형 건축물 안에서, 외벽 면적이 가장 작아지는 정방형의 평면 형태로 하는 것으로, 외적 열부하를 받는 외벽 면적의 저감을 도모하고 있다.
또, 거실의 통로면의 대부분을 공원 측(남쪽)로 해, 하지의 태양고도와 태양 방위각을 토대로, 3m의 깊은 채를 마련하는 것으로, 곧 사광에 의한 거실의 열부하를 대폭 저감하고 있다.열부하가 높은 하계 석양에 관해서는, 이 깊은 채가 있었다고 해도, 곧 사광의 실내로의 침입이 상정되기 때문에, 개구부의 바닥에서 1.95m에 설치한 루버 차양으로 차단하는 계획으로 하고 있다.
아울러, 지역의 탁월풍향을 고려하고, 몇 개 층을 뚫어 놓는 구조·계단을 이용한 환기창을 마련해, 건물 내의 온도차로 공기를 유동시키는 것으로 하고 있다. 자연환기 에 따르는 비공기조절 기간을 극력 마련해, 운영시의 공기조절 부하 저감에 기대하고 있다. ③지역설정계획 열부하가 높은 외벽을 면하는 부분에는, 동선 공간이나 창고, 기계실 등의 뒤뜰, 비공기조절 공간이 되는 화장실 등을 배치하는 것으로, 전시실 등의 거실 에어리어를 둘러싸, 공기조절 공간이 되는 거실의 열부하 저감에 연결하고 있다. ④각종 시스템·기기류 1. 열원 설비 열원 설비는, 고효율 공냉 히트 펌프 칠러에 더해, 본 부지에는 풍부한 지하수가 있는 것으로부터, 지중열 히트 펌프 칠러를 채용했다.
우선, 고효율 공냉 히트 펌프 칠러에 있어서는, 기기에 살수를 실시하는 것으로 냉각 효율을 높이는 고COP(※ 4) 타입을 채용해, 일차에너지량의 삭감을 도모했다.
다음에, 지중열 히트 펌프 칠러에 있어서는, 밀폐 회로인 보아 홀형을 채용해, 지중열 교환의 펌프양정을 축소해, 에너지 절약화를 도모했다.또한 설계 단계에서, 지중열의 열 교환 시험을 선행하고 실시해, 지중열 교환기(깊이 100m)의 필요 갯수(6개)를 결정했다.
또한, 각 실의 설정 온습도는, 하계로 28도·상대습도 50% 동계로 19도·상대습도 40%로 해, 열원 용량의 선정을 실시했다. 2. 공기조절·환기 설비 공기조절 설비는, 방사 공기조절, 공기조절기, 팬 코일 유닛을 채용했다.
방사 공기조절과는, 공기를 통하지 않고 직접 인체와의 열 교환에 의해 냉난방을 실시하는 것으로, 반송 동력의 저감 및 평면적인 실온의 얼룩짐이 발생하기 어려운 효과가 있다고 하고 있다.1층의 커뮤니티 라운지, 입구 로비, 3층 각 전시 에어리어에서는, 이 방사 공기조절을 채용하는 것과 동시에, 중앙 공기조절 방식에 의한 바닥 송풍 공기조절을 병용하고 있다.이러한 공기조절 방식에 의해, 사람이 활동하는 마루의 면 근처를 집중적으로 공기조절하는 “거주역 공기조절”을 실시하는 것으로, 공기조절 공간이 최소한이 되어, 공기조절 부하의 저감이 도모된다.또한 중앙 공기조절 방식으로는, 잠열 현열 분리형 공기조절기를 채용해, 습도를 제어시키는 것으로 실온을 완화한 가운데 쾌적성을 확보하는 계획으로 했다.또 공기조절 존마다 가변 정풍량 장치에 의해, 송풍 풍량을 제어하는 방식으로 했다.아울러 CO2 제어에 의한 바깥 공기 도입량의 적정화를 도모하는 등, 일차에너지량의 삭감을 도모했다.또한, 방의 사용 시간대 등이 불규칙해지는 1층 사무실이나, 2층의 각 거실, 3층 다목적 룸은, 개별 공기조절을 채용하고 있다. 3. 빗물 이용 빗물 이용으로서, 지하 피트에게 40㎥의 빗물 저류 조를 마련해, 가압 급수 펌프를 이용하고 화장실의 세정수에 사용하고 있다.
또한, 정전시의 화장실의 계속 사용을 목적으로, 이 펌프를 축전지 계통에 짜넣고 있다.
4. 조명 설비 조명 설비는, 모든 것에 있어서 LED 조명을 채용해, 일부에 사람감 센서나 조도 센서를 이용하고 소비 에너지를 제어하고 있다.
사람감 센서는, 화장실이나 창고, 기계실 등에 설치해, 미사용시의 확실한 소등에 연결하고 있다.
조도 센서는, 1층 커뮤니티 라운지나 3층 다목적 룸 등, 자연 채광이 기대할 수 있는 방에 설치하고 있다.
5. 급탕 설비 급탕 설비는, 본 시설에서 도후쓰해 실이나 수유실 등 사용 부분이 한정되고 있는 것으로부터, 개별 급탕 방식으로 해, 저탕식 전기 온수기를 각 부분에 설치했다.
ZEB의 산정상은, 환경에 배려한 급탕 설비도 존재하지만, 본 시설에서의 급탕 사용량에 의한 효과 등으로부터, 본 설비를 채용했다.
6. 승강 설비 승강 설비는, 11인승 기계식 댓글 엘리베이터를 1기 설치했다.속도 제어 장치나 회생 전력 축전 시스템 등, 더 에너지 절약으로 이어지는 기능도 있지만, 본 시설은, 저층의 건축물인 것으로부터, 채용을 보류했다.
7. 태양광 발전 설비 태양광 발전 설비는, 본 시설의 옥상에 설치해, 패널의 설치 매수는, 288장(93.6kW), 1일당 발전량은, 약 215kwh를 상정하고 있다.
발전한 전력은, 축전지에의 충전 및 건물에서 사용하는 계획으로 하고 있다.
정전시에 두면, 축전지와 병용하고, 1층 커뮤니티 라운지, 3층 다목적 룸의 조명이나 콘센트의 일부에의 공급이나, 1층 화장실이나 사무실 등, 정전시에도 계속해서 사용이 요구되는 방에의 필요 최저한의 공급을 실시하는 것으로 하고 있다.
태양광 패널의 설치 각도는, 주로 남쪽에 3도 경사시켜, 패널의 설치 면적을 가능한 한 확보하는 계획으로 했다. 8. 축전 설비 본 시설의 옥상에, 120kWh의 축전지를 설치했다.정전시에 두면, 태양광 발전 설비와 병용하고, 1층 커뮤니티 라운지, 3층 다목적 룸의 조명이나 콘센트의 일부에의 공급이나, 1층 화장실이나 사무실 등, 정전시에도 계속해서 사용이 요구되는 방에의 필요 최저한의 공급을 실시하는 것으로 하고 있다.또한, 정전시는 축전지 + 태양광 발전을 사용해 약 72시간 전원 공급을 계속하는 것을 상정하고 있다. 9. BEMS 1층 사무 실내에, BEMS(※ 5)를 설치해, 에너지의 사용 상황을 파악하는 계획으로 하고 있다.BEMS에서 얻은 수집 데이터는, 공기조절이나 환기, 급탕, 조명 등 부문별로 집계를 실시한다.이러한 데이터로부터, 기기류의 운용시의 최적의 운전으로 이어지도록, 조정 등을 실시해 간다. ■ 일차에너지 소비량 예측 WEB 프로그램을 사용한 일차에너지 소비량 설계치는, 건물 전체로 태양광 발전 설비를 제외하면, BEI(※ 6)는 0.41, 태양광 발전 설비를 포함한 BEI는 0.09가 되어, BELS 인증으로 NearlyZEB를 취득했다.
각 설비의 단위면적당 일차에너지 소비량의 내역은, 아래와 같다.(단위:MJ/평방 미터·해)
・공기조절 설비
설계치:474.34 기준치:1, 218.17(0.39)
・환기 설비
설계치:46.06 기준치:98.17(0.47)
・조명 설비
설계치:73.91 기준치:242.94(0.30)
・급탕 설비
설계치:47.71 기준치:20.67(2.31)
・승강기
설계치:14.09 기준치:14.09(1.0)
・태양광 발전 설비(에너지 이용 효율화 설비) 523.50
※1 WEB 프로그램: 건축물의 에너지 소비량 계산 프로그램.
이 프로그램에, 건물의 지역, 각 방의 면적이나 용도 등을 입력하는 것으로, 그 건물에서 기준이 되는 에너지 사용량이 계산된다.
다음에, 설비의 사양, 각 방의 매그니튜드, 단열재의 종류 등의 정보를 입력하는 것으로, 그 건물의 설계 에너지 사용량이 계산된다.
예를 들면,(설계 에너지 사용량) ÷(기준 에너지 사용량)가 0.25 이상 0.5 이하로 ZEB Ready 달성이 된다.
※2 BPI: 외피 기준의 지표에 따라 산출되는 연간 열부하의 기준 ※3 PAL*: 건물의 옥내 주위 공간의 바닥 면적당 연간 열부하 ※4 COP: 냉방 기기 등의 소비 전력 1kW 근처의 냉각·가열 능력을 나타낸 값
이 수치가 클 만큼 에너지 소비 효율이 좋고, 에너지 절약성이 높은 기기
※5 BEMS: 빌딩·에너지 관리 시스템
실내 환경과 에너지 성능의 최적화를 도모하기 위한 빌딩 관리 시스템
※6 BEL: 에너지 소비 성능 계산 프로그램(WEB 프로그램)에 기초한, 기준 건축물과 비교했을 때의 설계 건축물의 일차에너지 소비량의 비율.재생 가능 에너지를 제외하고 BEI ≦ 0.50의 경우에, ZEB를 달성했다고 판정된다.
이러한 것에 따라, 공기조절 설비에서의 열원 기기 용량의 감축이나 제어 방법, 조명 설비에서의 설정 조도나 조도 제어, 태양광 발전 설비(에너지 이용 효율화 설비)가, BEI치의 향상에 크게 공헌하고 있다.