2015 年電気設備学会全国大会 G-9 大型複合ビル群におけるエネルギー消費量の調査上田早紀 ( 三菱地所 ( 株 )), 中澤功 (( 株 ) 三菱地所設計 ) The Investigation of Energy Consumption about Large Composite Buil

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いつやあざみ
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1 G-9 大型複合ビル群におけるエネルギー消費量の調査上田早紀 ( 三菱地所 ( 株 )), 中澤功 (( 株 ) 三菱地所設計 ) The Investigation of Energy Consumption about Large Composite Building Group. UETA saki (Mitsubishi Estate Co.Ltd),NAKAZAWA isao (Mitsubishi Jisho Sekkei Inc.) キーワード : 省エネルギー実態調査複合用途ビル 1. はじめに 2 年頃より丸の内汐留六本木などの都心で大規模開発が進められてきた以降建設時には地球温暖化防止を目的に様々な省エネルギー技術が検討導入されてきた LED 照明の急速な普及やトップランナー変圧器の導入といった技術的な要素以外にも東日本大震災を経験しエネルギーの自立分散化高効率発電機による CGS の促進も検討されているまた再生可能エネルギーの促進も急速に進んできている法体系においては改正省エネ法によるエネルギー使用量のさらなる削減が求められるほか経済性もこれまで以上に重要視されてきている建築を取巻く環境がこのように変化してゆく中都心では 22 年の東京オリンピック招致をきっかけにさらなる大規模開発が次々計画されている既存ビルの利用実態を把握分析反映することでより合理的経済的な計画が可能と考えられる本報では都心の同一エリアに建つ大型複合ビル群のエネルギー利用実態について紹介する 2. 調査対象ビル概要調査対象は 22 年以降に竣工した都心同一エリアの同規模ビル ( 複合用途特高受電地域冷暖房 )6 棟とした表 1 対象ビルの概要竣工年受入熱源専用部照明 22 年蒸気蛍光灯 (Hf) B ビル 23 年蒸気冷水蛍光灯 (Hf) C ビル 25 年蒸気冷水蛍光灯 (FHP) 一部 LED 27 年蒸気冷水蛍光灯 (FHP) 29 年蒸気冷水蛍光灯 (FHP) F ビル 212 年蒸気冷水 LED 3. 受電電力の推移各ビルの契約電力 ( 原単位 ) の推移を図 1 に示すビルによりばらつきはあるが 28~48W/ m2となっているこれは地域冷暖房施設から熱源を受け入れ自己熱源がないため比較的低い傾向にあるといえるまた 214 年でほとんどのビルが 4W/ m2以下の原単位になっている震災の影響もあるが省エネ意識の高まりや LED 照明などの導入により電力原単位も横ばいもしくは減少傾向にある図 2 は特高変圧器容量の原単位を示している竣工年を追うごとに減少傾向にあり図 1 に示すような過去の実績がフィードバックされた結果と考えられるこれまでビルの電力需要は将来の余裕分 ( 増加分 ) を見込んで計画していることが多かったが省エネや技術革新による電力の減少傾向も踏まえ適切な計画をする必要があると言える契約電力原単位 [W/ m2 ] 特高変圧器原単位 [kva/ m2 ] 年 21 年 211 年 212 年 213 年 214 年 B ビル C ビル F ビル図 1 契約電力の推移 (6 ビル ) B ビル C ビル F ビル図 2 特高変圧器原単位 (6 ビル ) 4. ビル全体のエネルギー使用量の分析図 3 にビルごとのエネルギー構成比率 (213 年 ) を示す各ビルともテナント用電灯 ( 照明コンセント ) は 21~24% で全体の 1/4 程度を占めている熱源用は 19~36% 熱源冷暖房を除く共用部用は 3~32% 程度となっている Aビルは冷水の受入れを行っていないため熱源の割合が少ないがその分が冷暖房用電力として表れている 3 ビルのエネルギー使用量の推移について図 4 図 5 に示す 3ビルの中で最も延べ面積が大きい E ビルのエネルギー使用量が低く抑えられているこれは Low-E ペアガラスエアフローウィンドウの採用といった熱負荷削減技術の進歩による空調負荷の低減効果が熱源空調関連エネルギー使用量の減少に現れていると考えられるまた震災の影響により 211 年はすべてのビルでエネルギー使用量が減少していることがわかる 212 年からは少々元に戻るが震災前よりは少ない使用量を保っており省エネが浸透し継続されていると思われる昇降機共用部照明ポンプ等の共用部電力は変動が少なくビルのベース負荷であると言える -373-

2 エネルギー使用量 [GJ] エネルギー使用量 [GJ] エネルギー使用量 [GJ] エネルギー使用量 [GJ] Aビル 19% 2% 23% 36% 1% 7, 6, 5, 4, 3, 2,, 3, 25, 2, 15,, 5, 3, 25, 2, 15,, 5, 3, 25, 2, 15,, 5, 24% 3% 17% 4% 8% 3% 11% 9% 16% 6% 11% % 7% 29% 2% 21% 3% 昇降機用電力 9% 共用部照明用電力ポンプファン用電力空調外調機用電力冷暖房用電力テナント動力用電力テナント電灯用電力その他熱源図 3 エネルギー構成比率 5% 17% 14% % 29 年 21 年 211 年 212 年 213 年 214 年共用部空調熱源テナント図 4 エネルギー使用量の推移 ( 全体 ) テナント動力用電力テナント電灯用電力空調外調機用電力冷暖房用電力熱源昇降機用電力ポンプファン用電力共用部照明用電力その他 29 年 21 年 211 年 212 年 213 年 214 年図 5 エネルギー使用量の推移 ( 上 : テナント中 : 空調熱源下 : 共用部 ) エネルギー使用原単位 [MJ/ m2 ] 電力量 [kwh] 電力量 [kwh] 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, B ビル C ビル F ビル図 6 各年度のエネルギー使用原単位 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: 1: 3: 5: 7: 9: 11: 13: 15: 17: 19: 21: 23: B ビル C ビル F ビル図 7 受電電力量の日変化 (214 年 2 月 8 月 ) 図 6 に各ビルのエネルギー使用量を年度ごとに整理した平均的に 2,5MJ/ m2 年程度となっており一般的なオフィスビルのエネルギー消費量約 2,MJ/ m2 年 [1] と比較すると本報の対象ビルはエネルギー使用量が多いまた図 7 に示した受電電力量の日変化からも夜間もピークの 3~5% に及ぶ電力を使用していることがわかる使用量が多い要因として商業店舗を含む複合用途ビルであることのほかに外資系金融系など重負荷かつ営業時間の長い企業が入居していることが関係していると考えられるこのような大型複合用途ビルにおいては省エネが必須の課題であると言えるエネルギー変換係数は電気 :9.76MJ/kWh 蒸気冷温水 : 1.36MJ/MJ 都市ガス :45.MJ/m 3 燃料油 :39.1MJ/L を採用した 5. 専用部のエネルギー使用実態事務所専用部及び飲食店舗物販店舗専用部の電力原単位を図に示す年間の傾向を確認するため A ビル B ビル C ビルの各用途 1 テナントの 214 年の実測値から季節ごとに 1 週間分の日報データを -374-

3 集め図 8 のグラフには最大値を記した横軸を面積として規模に応じた傾向を整理したまず事務所では調査したほとんどのテナントで電力原単位が 4W/ m2以下の範囲にあるこれに対し貸付基準容量は照明 +OA コンセントで 75VA/ m2である照明器具の LED 化や基準照度の見直しなどビル基準の仕様は多様化されつつあるが実態を踏まえた基準容量の設定やビルグレードに合わせた貸付基準を設定することによりイニシャルコストの削減や有効率の向上が可能と考えられるまた小区画において原単位が大きくなる傾向から小割のテナントが多いビルでは需要率の設定には注意が必要と考えられる次に店舗では多くの店舗が W/ m2の範囲にあることが確認できるこれに対して貸付基準容量は物販が 25VA/ m2 飲食が電灯動力とも 25VA/ m2としている飲食店の場合厨房負荷がエネルギー使用の大半を占めるため区画面積に対し厨房の面積比率が大きい小区画ほど原単位が大きくなると考えられる店舗は飲食物販という分類だけで基準容量を設定することが難しい物販店舗には冷蔵庫等を設置し動力を使用するようないわゆる食物販もある計電力原単位 [W/ m2 ] 電力原単位 [W/ m2 ] 電力原単位 [W/ m2 ] 電灯 2 4面積 [ m2 ] 電灯動力 2 面積 [ m2 ] 電灯面積 [ m2 ] 6 8 図 8 テナントの電力原単位 ( 上 : 事務所中 : 飲食店舗下 : 物販店舗 ) 電力原単位 [W/ m2 ] 電力原単位 [W/ m2 ] 電力原単位 [W/ m2 ] 電灯電灯動力電灯図 9 電力原単位の日変化 (214 年 2 月 ) ( 上 : 事務所中 : 飲食店舗下 : 物販店舗 ) 画においてはこうしたテナントの要求に対応できる基準容量で計画するほかにも基準容量を下げておき増加分はオプション対応とする計画も考えられる図 9 にテナント用途毎の電力原単位の日変化の様子を示す事務所では営業時間に合わせてなだらかに消費が続いている深夜時間帯も一定の電力を使用しており待機電力があることがわかる店舗については営業時間通りにはっきりとした山ができている飲食店舗 ( 電灯 ) は昼食と夕食の時間帯にピークができている物販店舗は営業時間中の変化が少なく待機電力はほぼないリーシング上でのテナントに対する基準容量はテナントの種別やビルグレードによって様々だが実際の使用量を把握することにより分電盤や幹線のスペースの合理化さらには電気室側の変圧器容量や台数構成なども合理化が可能であることから経済性を考慮した計画では重要と考えられる 6. 変圧器の利用率事務所テナントの電灯用変圧器の負荷率の様子を整理した図 1 は各ビルの年間の最大値を図 11 には 213 年の月間最大値を示している入居テナントの使い勝手によって異なるが平均的に負荷率 3% 程度で運転されているまた 1 年を通して大時時時 -375-

4 きな増減はなく一定である 213 年の事務所電灯用変圧器バンクの実際の負荷率をもとに変圧器構成を変えた場合のシミュレーションを行った損失の比較を図 12 に示す現状の 5kVA 7 台を 5kVA 3 台 2 台の構成にした場合損失は図 12 に示す通り 3 台構成で 43% 2 台構成で 29% に削減される最大負荷率は 3 台構成で 4% 2 台構成では 6% となるさまざまなテナントを受け入れられるように基準容量を設定し変圧器 1 台あたりの供給範囲を階ごとに整理した現状の変圧器構成であるがこの構成を見直すことでスペースの縮小やさらなる損失の低減が可能と言えるまたリニューアル時にはこのような実負荷データに基づいた検討が有効である負荷率 [%] 負荷率 [%] 損失 [kw] 45% 4% 35% 3% 25% 2% 15% 1% 5% % 45% 4% 35% 3% 25% 2% 15% 1% 5% % C ビル図 1 負荷率の推移 (29 年 ~214 年 ) Cビル Eビル Dビル Fビル月図 11 負荷率の月変化 (213 年 ) kVA 7 台 ( 実際 ) 5kVA 3 台 5kVA 2 台 % 43% 29% 図 12 変圧器損失の試算本報の対象ビルではこれらのデータは基本的な課金や省エネ法の報告の他にトラブルの原因調査やテナントから開示の要求があった場合にも使用しているビルの省エネ運転のために積極的に活用するにはまだ課題が多く活用のためのノウハウの構築蓄積が今後の課題の一つであると言えるテナントビルの場合自社使用ビルや工場等と違いエネルギー消費の中心がテナントであり全体の約 1/4 のエネルギーがビルオーナーや管理者による運用管理が難しい領域にある今後のさらなる省エネ要求に応えるためにはビルオーナーや管理者とテナントがいかに協力できるかが課題になると考える 8. まとめ今回調査した大型複合ビル群における開発では時々の最新技術省エネ技術を取り入れてきたが一般のオフィスビルに比べてエネルギー消費量は決して少なくない商業店舗があり様々な事務所テナントを受け入れる大型複合ビルはそもそものエネルギー消費が多く省エネルギーが必須の課題である既存ビルのエネルギー使用実態を調査分析し新築計画にフィードバックすることで新築ビルではより省エネルギーかつ経済的な計画が可能と考えるまた運用中のビルにおいては計測データを省エネ運転に活用するだけでなくリニューアル時に実態に基づいた計画を行うことでより合理的な計画が可能となりエリア全体の省エネルギー性を保ち続けることができると考える本報ではエネルギー消費をテーマとしたが長期にわたるビル運営において省エネルギー設備がオーナーに負担となる場合もあるたとえ省エネに寄与する設備でも更新周期が短い設備の維持に膨大なコストがかかるなどの課題について計画当初から留意する長期的な視点も必要といえる [1] 財団法人省エネルギーセンター : オフィスビルの省エネルギー,P.4 (29 年 ) 7. 管理運営面での課題建物稼働後のエネルギー削減計画策定の上では建物内のエネルギー消費量を適切に把握するための計測機器の設置が必須となるが設備が複雑化高度化することで管理点数は増える傾向にあるまたエネルギーマネジメントには専門知識と労力が必要で大量の計測データを有効利用するためには使いやすく取り出せる計測データの管理ツールを整備することも重要である -376-

G-1 住宅における家電機器の変遷に伴うエネルギー消費量の変化について近藤修平 ( 関西電力 ), 鉾井修一 ( 京都大学 ) Changes in energy consumption in dwelling houses with change of electrical household appliance KONDO Shuhei (Kansai Electric Power Co.

はじめにわれわれは日本建築学会との共同プロジェクトで 22 年から 23 年にかけて全国 8 戸の住宅を対象としたエネルギー消費状況調査を実施し関西地区では 13 軒の住宅について各種環境意識や所有家電等に関する調査及びエネルギー消費量測定を行った [1] このプロジェクトが終了してから 1 年以上経過し当時調査した住宅では所有家電やライフスタイル等に何らかの変化があるものと考えられる

5 G-1 住宅における家電機器の変遷に伴うエネルギー消費量の変化について近藤修平 ( 関西電力 ), 鉾井修一 ( 京都大学 ) Changes in energy consumption in dwelling houses with change of electrical household appliance KONDO Shuhei (Kansai Electric Power Co.,Inc.), HOKOI Shuichi (Kyoto University) キーワード : 住宅, エネルギー, 家電機器, 変遷 1. はじめにわれわれは日本建築学会との共同プロジェクトで 22 年から 23 年にかけて全国 8 戸の住宅を対象としたエネルギー消費状況調査を実施し関西地区では 13 軒の住宅について各種環境意識や所有家電等に関する調査及びエネルギー消費量測定を行った [1] このプロジェクトが終了してから 1 年以上経過し当時調査した住宅では所有家電やライフスタイル等に何らかの変化があるものと考えられるそこで関西地区で調査した住宅のうち再調査の協力が得られた住宅を対象として再び環境意識アンケートや所有家電等に関する調査及びエネルギー消費実態調査を行った本報では所有家電機器の変遷に伴う住宅の電力消費量の変化について報告する表 2 家族構成の変動状況家族人数の増減を表 2 に示す A 邸では親との同居により 1 名増加している D 邸では子の結婚と孫 2 人の誕生及び前回は単身赴任していた父親が戻り現在は居住者数が 3 名増えている E 邸では祖父の死去に伴い居住者数が 1 名減っている G 邸では子供の大学への進学により 1 名減っている 2. モニター住宅の概要今回の調査では表 1 に示す 8 軒の住宅について各種アンケートを実施した 8 軒中 5 軒の住宅では所有家電調査を行うともに 214 年 8 月から電力消費量とガス消費量測定を行っている電力消費量については分電盤の全分岐回路と冷蔵庫の電力消費量を 1 分間隔で計測しているガス消費量についてはガスメータ部で総ガス消費量を計測している実測アンケートアンケート 23 年当時表 1 モニター住宅の概要 214 年現在居住地住戸形態給湯調理居住地住戸形態給湯調理 A 邸三田市戸建電気温水器 IH 調理器三田市戸建電気温水器 IH 調理器 B 邸相楽郡戸建電気温水器 IH 調理器相楽郡戸建電気温水器 IH 調理器 C 邸泉南市戸建電気温水器 IH 調理器泉南市戸建 CO2HP IH 調理器 D 邸高槻市戸建ガス給湯器ガス調理器高槻市戸建 CO2HP IH 調理器 E 邸大津市戸建ガス給湯器ガス調理器大津市戸建ガス給湯器ガス調理器 F 邸木津市集合ガス給湯器ガス調理器木津市戸建ガス給湯器ガス調理器 G 邸生駒市集合ガス給湯器ガス調理器生駒市集合ガス給湯器ガス調理器 H 邸豊中市集合電気温水器 IH 調理器豊中市集合電気温水器 IH 調理器 3. 家電の更新状況前回の調査では各部屋に設置されている家電を記録 [1] し今回も同様の調査を行った例えば所有家電数が多い A 邸に着目すると前回照明も含め 76 品目が設置されていたが子供の成長や家族人数の増加に伴い現在は約品目となっているブラウン管テレビとビデオレコーダは液晶テレビとハードディスクレコーダへと置き替わりテレビは 2 台から 4 台に増えていた調理生活家電としてはホットプレートやオーブントースター炊飯器電子レンジ電話機洗濯機及び冷蔵庫が更新されていたなお冷蔵庫は更新により庫内容量が 46L 型から 6L 型へと大型化していた空調に関連して当時はなかった扇風機が新たに3 台設置されていた 3 台のエアコン ( リビング寝室及び子供部屋と和室の 2 部屋マルチ型 ) の内 2 台 ( リビング及び寝室 ) が更新されていたまた子供部屋 3 室のうち 2 室にはエアコンが設置されていなかったが今回はそれら両室にもエアコンが増設されていた情報家電に関しては前 -377-

6 回はデスクトップ型パソコン1 台だけであったが, 今回はデスクトップ型パソコン 1 台 ( 更新 ) と子供用のノート型パソコン 2 台となっていた今回新たに増えた家電としては空気清浄機パン焼き器やインターネット用の各種ネットワーク関連装置がある一方最も所有する家電数が 27 品目と少なかった E 邸では今回は 33 品目となっていたこの E 邸で新たに増えた家電はルータなどの各種ネッワーク機器及びラジカセ扇風機であるまた更新された家電としてはリビングのエアコン炊飯器電話機デスクトップ型パソコンに代るノート型パソコンブラウン管テレビに代る液晶テレビ及びビデオレコーダに代るハードディスクレコーダがあるなお両邸で見られたような更新は他の住宅でも同様の傾向であった 4. 消費電力量の推移所有家電数が最も多い A 邸の電力消費量の推移を図 1 に示す A 邸では214 年の電力消費量は 23 年に較べて夏期は約 3% 中間期は約 1% 冬期は約 16% と増加しており所有家電数の増加による影響と推測される次に家電更新による高効率化および待機電力削減による電力消費量の低減効果を確認するために 24 時間ごとに 1 時間平均電力消費量の中から最も小さいものを最低負荷としその推移を図 2 に示す 214 年における最低負荷は 23 年のそれに較べ測定期間平均で 7Wh 程度低下しており家電の更新による電力消費量削減効果と推測される図 2 A 邸における日最低負荷の推移の比較 5. まとめと今後の予定経年変化に伴う住宅のエネルギー消費の変化を明らかにするために過去に関西圏で調査測定した住宅を対象として各種エネルギー計測や所有家電調査を行った今回解析した A 邸では家族状況の変化により所有家電が大幅に増加しており 23 年に較べて 214 年の電力消費量の増加していた一方 A 邸ではテレビ冷蔵庫のような日常使う家電が更新されており 214 年の最低負荷電力は 23 年に較べて7W 程度低下していたこのことより家電更新による省電力化の効果は確認できた本研究では生活意識に関するアンケートを 23 年と 214 年に実施しており震災等のエネルギーを巡る環境が変化する前後の比較が可能であるこのデータをもとに生活パターンや居住者の部屋の使い方の変化家電の使い方の変化などの分析を行う予定である謝辞本研究は国土交通省東京電力関西電力九州電力からの補助により設置された ( 社 ) 日本建築学会学術委員会住宅内のエネルギー消費に関する調査研究委員会 ( 委員長 : 村上周三慶応義塾大理工学部教授 ( 当時 )) の活動により得たデータを使用しました図 1 A 邸における日積算電力消費量の推移 (23 年及び 214 年の比較 ) 参考文献 1) 村上周三, 坊垣和明他 ; 全国の住宅 8 戸を対象としたエネルギー消費量の長期詳細調査 : 対象住宅の属性と用途別エネルギー消費量, 日本建築学会環境系論文集 (63), 93-, 26 年 5 月 3 日 -378-

7 G-11 ヤンマー本社ビルにおける複数の常用発電機を持つ電源系統計画と負荷計測結果迫田裕之 (( 株 ) 日建設計 ), 本多敦 (( 株 ) 日建設計 ), 青木睦 ( 名古屋工業大学 ) Power Supply System of YANMAR Headquarters Building having Plural Common Use Generators and Measurement Results SAKODA Hiroyuki (Nikken Sekkei Ltd), HONDA Atsushi (Nikken Sekkei Ltd) and AOKI Mutsumi (Nagoya Institute of Technology) キーワード : 常用発電機, 系統連系, 実測データ表 2. 電気設備概要受電 / 高圧 :6.6kV 2 回線受電発電機 / 常用ガスエンジン (GE): 三相 6.6kV 4kW バイオディーゼル (BD): 三相 2V 25kW, 太陽光発電 (PV): 三相 2V 35kW, 風力発電 (WG):1kW 発電機 / 非常用ガスタービン (GT): 三相 6.6kV 875kVA 照明 / ヤンマー本社オフィス :LED( タスクアンビエント方式 ) 3. 電気設備計画の概要受変電設備単線結線図を図 1に示すヤンマー本社ビルでは, 自然エネルギーを用いる太陽光発電及び風力発電機に加えて, 常用ガスエンジン発電機や研究実証機であるバイオ燃料を用いるバイオディーゼルコジェネレーションシステムを採用しているこれら多様な発電機を全て商用電源と系統連系し, 建物内の負荷に電力供給可能な計画としている非常用 GT カスターヒン発電機 875kVA PV 太陽光 35kW BD バイオディーゼル 25kW 本線予備線 WP 風力 1kW 図 1. 受変電単線結線図常用 GE カスエンシン発電機 4kW 1. はじめにヤンマー新本社ビルは, 大阪梅田の中心部に建つ, ヤンマーの本社機能と商業施設が約半分ずつ入居する複合用途ビルである 2mmピッチで取付けられた φ のアルミルーバーと壁面緑化で構成された特徴的な外観は, 先進的かつエコロジカルなイメージを表現している Zero CO 2 -Emission Building( 以降,ZEB) を志向し, 太陽光やバイオ燃料を利用した発電による創エネ技術, ガスエンジン発電機によるコジェネレーションシステム, 自然換気を併用した放射空調, 太陽熱地中熱利用を組み合わせることにより, ヤンマー本社エリアの CO 2 排出量を通常ビルに比べて 55% 以上削減することを目指しているこのビルでは, 負荷変動が各発電機へ与える影響や発電機相互の影響を計測分析を行うために, 電圧電流周波数電力について 1 秒ごとの計測を行っている本論文では, その計測結果の一例について述べる 2. 建築概要建築概要を表 1, 電気設備概要を表 2 に示す表 1. 建築概要ヤンマー本社ビル名称 (YANMAR FLYING-Y BUILDING) 所在地大阪府大阪市北区茶屋町 1 番 32 号建築主セイレイ興産株式会社敷地面積 2,5.1 m 2 建築面積 1, m 2 延べ面積 21,11.4 m 2 鉄骨造, 一部鉄骨鉄筋コンクリー構造ト造, 鉄筋コンクリート造階数地下 2 階, 地上 12 階主用途事務所, 物販店舗設計監理株式会社日建設計工期 213 年 5 月 ~214 年 9 月契約電力 8kW 自家発補給電力契約 4kW -379-

非火災停電時には, 常用ガスエンジン発電機稼働時には負荷へ電源を供給しつつ非常用ガスタービン発電機と同期をとり, 建物内の各保安負荷へ電源を供給する計画となっている復電時には常用ガスエンジン発電機は, 非常用ガスタービン発電機との同期運転を解消し, 商用電源と系統連系の上, 無停電で商用復電できる計画としている

8 非火災停電時には, 常用ガスエンジン発電機稼働時には負荷へ電源を供給しつつ非常用ガスタービン発電機と同期をとり, 建物内の各保安負荷へ電源を供給する計画となっている復電時には常用ガスエンジン発電機は, 非常用ガスタービン発電機との同期運転を解消し, 商用電源と系統連系の上, 無停電で商用復電できる計画としている非常用ガスタービン発電機も商用電源と瞬時並列運転することにより無停電復電を行うことができるまた, 多様な発電機の発電能力を十分に発揮して, 建物内に発電電力を供給することができるように逆潮流可能な計画となっている前述の受電電力において,1サンプル前のデータとの差分を取ることにより, 負荷の変動分を求めた重負荷時 ( 昼間 ) の消費電力変化を拡大したものを図 4 に示す電力の変動が +5kW から-5kW となっており, 全体では約 kw の負荷変動が計測されたピーク電力に対する変動率は約 12% となっている 4. 実測データ分析平日の 1 日における受電電力変化を図 2に示すこの受電電力変化は昼間の常用発電による電力削減を反映しているため, 深夜から早朝にかけての時間帯 ( 時 ~8 時 ) の方が, 電力消費が多くなっているこの時間帯において, 平均で約 5kW 程度の電力消費が計測された図 4. 重負荷時の消費電力変動同様に低負荷時 ( 深夜 ) の消費電力変動を拡大したものを図 5に示す特異点を除くと電力の変動が+5kW から-5kW となっており, 全体で約 1kW ほどの負荷変動が計測されたピーク電力に対する変動率は約 5% 程度となった図 2. 受電電力の時間変化ビル全体の消費電力変化及び発電電力変化を図 3に示すビル全体の消費電力変化は, 受電電力変化に発電電力変化を加えたものとなっているビル全体のピーク電力は約 85kW 程度であることから, 発電機によりピークカットされていることがわかる図 3. ビル全体の消費電力と各発電機の発電電力変化図 5. 低負荷時の消費電力変動 5. まとめと今後の展開 1 秒ごとの計測結果から, 今回の建物規模用途において, 負荷変動を確認することができ, 今後, 同様の建物においても負荷の変動率を想定することができるこのように, 負荷変動率を想定することで, 受電電力一定での発電機の出力制御における発電設定及び最適な運転時間を検討することが可能になると思われる今回はデータの一例のみであるが, 今後の展開として, 発電機の負荷変動に対する追従性などについて確認を行う予定である -38-

G-12 寒冷地多雪地域における電気設備計画の留意点丹野純一 ( 株式会社三菱地所設計 ) Point to keep in mind of the electric equipment plan in cold districts, the snowiness area Junichi Tanno (Mitubishijisyosekkei) キーワード : 寒冷地多雪地域 1

そういった問題点への各々の対策について事例を踏まえながら紹介したいと考える 2 落雪落氷被害等の対策 2.

9 G-12 寒冷地多雪地域における電気設備計画の留意点丹野純一 ( 株式会社三菱地所設計 ) Point to keep in mind of the electric equipment plan in cold districts, the snowiness area Junichi Tanno (Mitubishijisyosekkei) キーワード : 寒冷地多雪地域 1 はじめに日本における寒冷地多雪地の範囲は意外に広く国土面積の 1/2 以上と言われている特に日本海側は世界でも有数の豪雪地域として知られており寒冷地多雪地と呼ばれる地域は予想以上に広く分布している寒冷地多雪地域での被害には主に落雪落氷被害凍結被害結露被害が挙げられる寒冷地多雪地域固有の問題が発現すると中には除去しても株があるかのように再現性を有するものもあるそういった問題点への各々の対策について事例を踏まえながら紹介したいと考える 2 落雪落氷被害等の対策 2.1 概論落雪落氷被害には雪庇 ( せっぴ 1) まきだれ 2 落雪つららなどが挙げられる屋根面やパラペットからの落雪落氷による被害を防止するため屋上に雪止めフェンスや雪止め金具屋根軒先部に笠木 ( ルーフ ) ヒーターなどが用いられる下部に通路や出入口がある場合設置の検討が必須でありその場合には風雪による振動や損傷が起こらないように配慮する必要がある ( 図 1 参照 ) 雪雪屋根ルーフヒーター屋根照明器具サインなどは設置しない積雪しやすい外灯の例積雪しにくい外灯の例図 2 積雪しやすい外灯積雪しにくい外灯の例その他の電気設備に対する主だった対策として TV アンテナや避雷針等のポールは落雪のある壁面の設置は行わないそして避雷設備は極力突針型とする笠木の上部に導体を設置することは雪氷の成長落下を助長し積雪により避雷導線が脱落することがあるため出来うる限り避けた方が無難である屋外の照明器具は積雪落雪の恐れのない場所に取り付けることが重要であり外灯は雪加重の負担が少しでも少ない積雪のしにくい器具を選定すべきなどが上げられる ( 図 2 参照 ) 2.2 対策事例雪荷重に関しては当然考慮の必要な対策の一つである積雪加重割増の検討をすべき機器は盤類を始めとして多岐に渡る詳細は省くがプルボックス一つ取っても大型のものを設置する場合には上部に勾配を設けるなどの配慮が必要である ( 写真 1 参照 ) 根本的な対策として屋外設置で計画した機器を屋内設置で検討することなど再度の見直しを巻きだれつらら窓ガラス窓ガラス落下するつらら入口入口図 1 まきだれつらら被害の例とルーフヒーター設置の例写真 1 プルボックス上部に勾配を設けた例写真 2 積雪に配慮した設置の例 -381-

10 損傷しないためのうっすらと雪が積もっている雪が積もっている写真の雪は凍っているつららが発生ガードを設置写真 3 屋上設置の盤につららが発生した例写真 4 配管ラックのガード設置例写真 5 盤上部の粉雪 ( 発電機室盤上部 ) 写真 6 給気ガラリ内の粉雪行いたいそれでも屋外に設置せざるを得ない設備類については除雪時などに破損させない場所に設置する配慮が必要であるまた電気室などの出入口扉及びメンテナンス扉や搬入扉前は吹き溜まりにならない構造及び高さとすることに留意する機器の取り付け高さも同様の考え方が必要 ( 写真 2 参照 ) であり特に屋上設置の機器については積雪高さに見合った機器設置の検討が必要である背面合わせの場合などは足場がない冬季にはつららが発生図 3 屋上機器つらら発生の概念図検討事項は屋上設置機器に発現するつららにも及ぶ思わぬところにつららが発生 ( 写真 3 参照 ) し屋上配管屋上ケーブルラックについて対策が必要な場合がある ( 第 3 図参照 ) 屋上に設置している盤は太陽光による熱射や盤自体から発生する熱によって降り積もる雪が氷解し氷点下の外気にさらされつららが発生する例外なく盤の周囲や下部には配管やケーブルラック冷温水配管や冷媒配管などが敷設されているはずであるそのためこれらの設備を損傷させないための対策 ( 写真 4 参照 ) が必要となる配管やケーブルラックを損傷する恐れありこのように落雪落氷の対策といっても各々に独立して発生する事象に対するものだけでなく幾つかの要因が相互に作用することにより発生することにまで考慮を広げる必要がある屋上 2.3 事例寒冷地多雪地では給気ガラリの底辺が積雪レベルに対して有効な高さを確保していない場合吹き溜まりを発生させて開口面積が小さくなり塞いでしまう事例があるまたそれとは対極の事項も発生する場合があり双方共に配慮を怠ると後の対応が厄介である発電機室の一部の盤の上部にうっすらとではあるが雪が堆積していた ( 写真 5 参照 ) 発電機室であるから現地には窓など当然あるはずもなく誰かが開け放して雪が吹き込んだということはない雪の堆積場所は一部の盤であり場所が限定的で高さ関係にも起因しているようであった結論としてその原因箇所は発電機稼働時の発電機用給気ファンの系統であったしかし外が大雪で吹雪の状況にあり発電機室の給気系統が稼働してもなんの異常も見られない発現した場所で発電機を稼働しても変化はないなぜだろうかこういった状況下では人間の目は見えるものにとらわれてしまいその明るく透明な状況に想像力が届くことはない実は大雪の場合の雪とは頭で理解している以上に大きく重かった氷点下の状況下で且つ粉雪が舞っている天気しかも発電機用の給気ファンが稼動する条件でなければ上記の事象は発現しなかったのである本来であればガラリによって遮断されるはずの粉雪であるが発電機容量が大きくしかも複数台設置しているため稼働時の給気系統は風量が膨大でありしたがってガラリの開口も巨大ガラリの開口率は上げざるを得ない状況であった結果給気ファン一時側のガラリを見ると雪の堆積が見て取れた ( 写真 6 参照 ) ことがそれほど単純でないことはどんな検討事項も同じである発電機用給気ファンの吹出側に隔壁付きのチャンバーボックスを設置するという対策を行うこととした ( 図 4 参照 ) -382-

11 外部屋外盤転倒の恐れ開口率の高いガラリ発電機室ここに隔壁付のチャンバー設置図 4 発電機室給気ファンチャンバー設置概念図地中埋設配管基礎底面が凍結深度以下凍結深度配管破損の恐れ図 6 地面凍結による盤の転倒と地中配管破損の概念表 1 発電機燃料油比較灯油軽油 A 重油 ( 特 A 重油 ) 硫黄分.15% 以下.5% 以下.5% 以下 (.1% 以下 ) 引火点 4 以上 5 以上 6 以上外気温度と粘度影響小影響中影響大寒冷地凍結対策 -25 ~4 まで対策不要 ~4 まで対策不要以下はヒータ等の対策必要 (3 号は -25 ~4 まで対策不要 ) 5 ~4 まで対策不要 5 以下はヒータ等の対策必要写真 7 雨水排水管と凍結防止ヒーター消防法による指定数量 L L 2L 3 凍結被害対策 ( 様々な凍結被害と対策 ) 排水管全体もしくは端部が外部開放となる場合排水管が凍結して排水不能となる凍結被害がある免震建物の場合など雨水の排水管の端部は外部開放とすることが多く排水管内部に凍結防止ヒーターを設置する必要がある ( 写真 7 参照 ) 凍結防止ヒーターは異常がないか定期的に確認を行う必要があるため積雪時でもヒーター付近まで近づけるように通路を確保することが重要である外部の排水溝とロードヒーティングの位置関係も重要であるロードヒーティングの排水ルートを確保するべく排水溝の位置を決定し融雪された排水が桝まで届くように考慮する必要がある ( 図 5 参照 ) これはルーフヒーティング ( 笠木ヒーター ) についても同様のことが言える外気が氷点下になると地面が凍結し始める北の大都市札幌では凍結深度 6cm( 北海道庁 HP 溶けた雪雪ロードヒーティング排水溝図 5 ロードヒーティングと排水溝の位置関係より引用 ) とされている土の成分や地下水位の条件によるが土中の水が凍結し霜柱が繰り返し発生することにより地盤の膨れ上がる現象凍上現象が発生するこれによって地面が隆起し地上または地中の施設物に被害を与えることがある盤や機械外灯などの設備基礎底面が凍結深度より浅い ( 基礎底深さが不足する ) と隆起によるひび割れや破損転倒を招く原因となる埋設配管については凍結深度以下とせねばならず配管の破損を避けるように埋設深さの計画を行う必要がある ( 図 6 参照 ) この事象は特に水はけの悪い地盤で顕著であり状況によって砂などを加えて土質の改善が必要な場合も発生する冬季の外部工事は基本的に行わないこととしたいどうしても行わざるを得ない場合埋め戻しは雪や凍土が混入しないように配慮し出来れば乾燥した砂や砂利を手配して埋め戻しを行いたい外部の検査については積雪や凍結の起こらない時期に実施する必要がある札幌を例に取れば 12 月 ~3 月は基本的に避けることが望ましい土中には細心の注意を払ったものの大きな陥穽がぽっかりと口を開けて待ち受けている免震層内の配管や免震層との渡りの配管などはどうしても外気に直接触れることと同意の環境に置かれることになる外気は-1 水配管などは -383-

写真 8 ワイパー付監視カメラ確実に凍結する電気設備として特に注意したいのが発電機の油配管である凍結対策を考慮した燃料 ( 表 1 参照 ) とする配管に凍結防止ヒーターを設置するなど幾つかの選択肢はあるが極力設備を追加設置しないことが望まれるその他注意事項を羅列するとロードヒーティングは外構の階段やスロープのみならず外部

12 写真 8 ワイパー付監視カメラ確実に凍結する電気設備として特に注意したいのが発電機の油配管である凍結対策を考慮した燃料 ( 表 1 参照 ) とする配管に凍結防止ヒーターを設置するなど幾つかの選択肢はあるが極力設備を追加設置しないことが望まれるその他注意事項を羅列するとロードヒーティングは外構の階段やスロープのみならず外部階段などを設置している場合にも転倒防止などを考慮して融雪設備設置の検討が必要である寒冷地の常識ではあるが外部に設置する機器に対し吸水率の高い材質は凍結により破損する恐れがあるため使用しないようにする屋外に設ける監視カメラにはワイパー及びヒーターを設置 ( 写真 8 参照 ) しカメラ前面の視界が閉ざされることがないようにする暖房のない室の機器類は寒冷値仕様としヒーター付属の設備を選定するロードヒーティングルーフヒーティングはメンテナンスや故障を考慮してユニット数を分割する受変電設備発電機は寒冷地仕様屋内設置を原則とし寒冷地を考慮した各電気設備の環境条件を設定する更に細かいことを述べれば防水プリカは耐候性の優れた寒冷地仕様を使用することが望ましい ( 表 2 参照 ) 電気室毎の環境条件を設定する ( 表 3 参照 ) など対策は様々である 4 結露被害対策表 2 防水プリカ性能比較項目一般仕様寒冷地仕様被覆一般対候性耐寒対候性色灰色黒色使用温度 -2~6-4~6 耐用年数 ( 目安 ) : 一般屋外 12 年 2 年表 3 寒冷地を考慮した各電気設備の環境条件例室名環境条件空調設定温度備考特高受変電設備 -5~4-5 以上高圧受変電設備 -5~4-5 以上発電機設備 -15~4-5 以上蓄電池による設定温度に依存発電機用蓄電池 -5~4-5 以上 CVCF 設備 ~4 2~3 通年の冷房負荷を想定 CVCF 設備用蓄電池 -5~4 2~3 電力監視設備全般 1~4 2~3 空気が冷却され露点温度以下になると結露が生じる簡単に言うと冷たい部分に温かい空気がふれると冷やされて結露が起こる夏場のエアコンを想像して頂きたい建物入り口近くが冷房されていると仮定するそこでエアコンが停止外気の熱風が入ってくると瞬く間に結露する結露発生のイメージはこうである結露は建物を汚染し損傷を早める他にかびを発生させ不快感を与えるなどの被害をもたらすまた荷捌きなどの天井裏が室内の天井裏とつながっている場合結露も発生しやすくひどい症状になると結露水がつららとなって被害を発生することにもなりかねないシャフトに対しても注意が必要で外壁に面してのパイプシャフトを設置しない断熱と採暖を考慮するここで外壁の断熱性能を損なうため外壁には機器等を埋込で設置してはならないことも挙げておく 5 現地担当者の意見を確認竣工後の建物使用条件についても確認が必要である部位毎による雪下ろしの実施場所方法作業者 ( 現地の方委託先など ) の確認など建物毎に選別すべき対応は異なり型通りの説明では満足しないことも多くあるちなみに建築地域による関連法規や条例の相違周辺において実施されている慣例的な対策内容 ( 雪捨ての方法など ) などは実際に住んでいる担当の方に素直にヒアリングすることが一番である地域によって融雪用電力の割引が受けられるが Wh 設置場所一つとってもずいぶん異なる業務用電力契約との違いを確認し契約形態を検討することも忘れてはならない 6 おわりに寒冷地多雪地域において過去多くの技術者達がコストバランスとリスクベネフィットの狭間で寒冷降雪対策を繰り返した現地では当たり前のこととした通り一遍の形式で極めて単調に見えるその事象ですらも首都圏の人間からみれば着実に寒冷降雪対策が行われているのである 1) 丹野純一 : 寒冷地多雪地域での電気設備設計施工の留意点, オーム社 (211.3) 1 屋根の風下側軒先などに雪がせり出し固まる現象 2 屋根からずれ落ちた雪が巻いた形で垂れる現象 -384-

PowerPoint プレゼンテーション

PowerPoint プレゼンテーション T13K707D 蜂谷亮祐指導教員赤林伸一教授研究目的住宅における冷暖房のエネルギー消費量は住宅全体のエネルギー消費の約 1/ 4 を占め冷暖房機器の運転効率の向上は省エネルギーの観点から極めて重要である動力照明他 38.1% 厨房 9.1% 冷房 % 2014 年度 34,330 MJ/ 世帯暖房 22.9% 給湯 27.8% 24.9% 図世帯当たりのエネルギー消費原単位と用途別エネルギー消費の推移

2015 年電気設備学会全国大会 G-9 大型複合ビル群におけるエネルギー消費量の調査 上田早紀 ( 三菱地所 ( 株 )), 中澤功 (( 株 ) 三菱地所設計 ) The Investigation of Energy Consumption about Large Composite Buil

2015 年電気設備学会全国大会 G-9 大型複合ビル群におけるエネルギー消費量の調査上田早紀 ( 三菱地所 ( 株 )), 中澤功 (( 株 ) 三菱地所設計 ) The Investigation of Energy Consumption about Large Composite Buil