早稲田大学大学院創造理工学研究科
博 士 論 文 概 要
論 文 題 目
ENERGY CONSUMPTION CHARACTERISTICS AND ENERGY CONSERVATION MEASURES OF SCIENCE AND ENGINEERING
UNIVERSITY CAMPUSES IN CHINA AND JAPAN
日本・中国理工系大学キャンパスのエネルギー消費特性と 省エネルギー対策に関する研究
申 請 者
Yuan SU
蘇 媛
建築学専攻 環境メディア研究
2012 年 05 月
No.1
大学は教育の場であるとともに地域社会の中核であることから、地球温暖化対策を進める上でも 率先して対策を実施すべき重要拠点と見なされている。また、このような象徴的側面のみならず、
東京都における最大の二酸化炭素排出事業所が東京大学であることからも明らかなように、物理的 側面からも低炭素化への要求は極めて大きい。通常大学は、教室や研究、体育施設や事務など異な る用途の空間が混在する。特に研究に供される空間では、使用時間が不規則で長くなる傾向にあり、
一般事務所以上のエネルギーを消費している。このように多様で空間的にも分散した大学は都市の 縮図ともいえ、その省エネルギー・低炭素化対策も非常に複雑になる。
しかし、我が国の大学のエネルギー消費量は、室内温熱環境への要求レベルの上昇、プロジェク ターやPC 等のIT機器活用の普及もあり増加傾向にある。また、エネルギー管理を実施する上で は、教室や体育施設では管理部門の権限が強いが、研究成果を至上とする研究室や実験室に対して は影響力が弱いという管理運営上の制約もあり、大学全体としては有効な対策が実施できていない のが現状である。
一方、中国の大学の数は2009年に2,305校、建築施設の延床面積は約6.56億㎡に達し現在も増 加しつつある。このような大学に対し、中国においても省エネルギーや低炭素化への社会的要請が 日本同様に強まっているが、その実態に関する調査研究は始まったばかりである。また、学生の多 くが大学キャンパス内に整備された学生寮で起居するなど、日本よりも都市としての性格が強い。
本論文では、発展段階、建築技術水準、大学施設内容、大学運営体制、エネルギー管理体制が異 なる日・中の大学の比較を通じで、それぞれの特徴を明らかにし、大学における省エネルギー・低 炭素化対策を論じた。まず、日本と中国の対象大学におけるエネルギー消費の現状、システム運転 実態および省エネルギー対策の調査研究から、今まで明らかにされていなかった大学キャンパスに おける同類建物の時刻別エネルギー消費特性と構造を把握した。さらに時刻別データを用いた建物 のスケジュールを見直しや、大学キャンパスの特徴に基づく省エネルギー対策を提案し、また実行 できる管理制度を検討した。
第1章「序論」では、本研究の背景を述べた上で、本研究分野の必要性と目的を明らかにし、既 往研究における位置づけや研究の構成を示し、日・中の大学におけるエネルギー消費量原単位とエ ネルギー管理体制の現状を把握した。
世界のエネルギー消費や温室効果ガス排出量が増加する中、大学は率先して対策を実施すべき重 要拠点と見なされている。これは大学が地域の拠点であるという象徴的側面のみならず、実質的に もエネルギー多消費型の施設であるということに由来する。また、大学はサステイナブル・キャン パスやスマート・キャンパスなどの構想に見られるように、単に技術的解決を求めるのではなく、
よりよい大学生活を創造することを通じ、社会を改革するモデルと見なされている。しかし、これ らの構想の基礎となるエネルギー消費や温室効果ガスの排出構造に関する情報の整理は甚だ不十 分な状況にある。これまでも、大学キャンパスにおけるエネルギー消費実態や省エネルギー対策に 関する研究は、多数行われてきた。しかし、用途別・時刻別といった詳細な区分による研究は日本 においても少ない。
日本の大学については、各種文献資料及び統計情報から、中国の大学については各種文献資料及 び統計情報に加え、5つの大学、計172棟の建物の電力消費量及びエネルギー管理体制についてヒ アリング調査を実施、可能な限りエネルギー消費量に関する計測データを入手した。日本の大学の エネルギー消費量原単位は、早稲田大学尾島俊雄研究室による「建築エネルギー消費原単位調査」
を先駆けとし、近年では2005年に文部科学省と経済産業省による調査、2007年からは「非住宅建 築物の環境関連データベース（DECC）」による調査が行われている。これらの調査では、年間 1 次エネルギー消費原単位は、全国平均値で 935MJ/㎡・年、関東では 1,154MJ/㎡・年、九州では
1,038MJ/㎡・年となっている。
No.2
中国では中国統計年鑑や清華大学建築省エネルギーセンターの「中国建築省エネルギー年度発展 研究報告」等の統計資料を収集した。中国統計年鑑では、地域別のエネルギー消費量は示されてい るものの、建物用途別のエネルギー消費量原単位など詳しい情報は掲載されておらず、その他の統 計資料も見当たらない。清華大学の調査では、大学の電力消費量については調査が行われており
79MJ/㎡・年と報告されているが、ガスや地域冷暖房等によるエネルギー消費は含まれておらず、
先述の日本の原単位よりも92％小さい。
管理体制については、日本の大学の多くでは、本部事務機構に属する環境安全系の部署が大学全 体の省エネルギー目標の設定や取組方針の決定を行っていることが明らかになった。一方、中国の 大学の管理体制については文献が見当たらなかった。
大学はその性格上、講義や研究、実験など大学特有の建物と、事務などの建物が混在するため、
大学全体としてのエネルギー消費量データでは、問題の抽出が困難である。より実態に則した省エ ネルギー対策を効率的に立案し実施するためには、より詳細な実績データが不可欠である。そこで 本研究では、日本と中国の大学キャンパスにおける用途別・時刻別エネルギー消費構造の把握と分 析、管理体制や対策立案手法などの管理運営手法の比較を通じ、中国における省エネルギー対策立 案手法や効果的な対策について検討した。
第2章「日本の二大学におけるエネルギー消費実態に関する調査研究」では、日本の理工系大学 として、北九州学術研究都市にある北九州市立大学ひびきのキャンパスと早稲田大学西早稲田キャ ンパスのエネルギー消費量および管理運営体制に関する調査を行った。
まず、北九州市立大学ひびきのキャンパスに導入された燃料電池、ガスエンジン及び太陽光発電 などを組み合わせた分散型エネルギーシステムを研究対象に、2001年から2007年のデータをもと に、時刻別のエネルギー消費量、発電量、排熱利用量、発電効率及び中水利用等の実態、またそれ らの管理運営体制を明らかにした。
早稲田大学西早稲田キャンパスでは、建物毎の時刻別エネルギー消費量を収集し、そのエネルギ ー消費構造を分析した。また、大学における省エネルギー対策では、研究室は聖域視され対策の範 疇外とされ、各研究室の時刻別データも存在しなかったことから、アナログの電力量計が設置され た研究棟にて、31 研究室のデータを目視にて収集し分析を行った。この調査からは、各研究室の 時刻別電力消費量が明らかとなり、研究室によっては日曜日にも平日同様の電力消費が発生してい ることが明らかとなった。
第3章「中国の二大学におけるエネルギー消費実態に関する調査研究」では、BEMSを備えた2 つの理工系大学キャンパスにおけるエネルギー消費構造を分析した。
2009 年中国の住宅及び都市と農村建設部はサスティナブルキャンパス・プロジェクトとして、
30大学にBEMS導入された。本研究ではこの中から5大学を抽出し、ヒアリング調査及びBEMS データ、建物情報の収集を実施し、電力消費量原単位を分析した。さらに夏熱冬暖地区に属する華 南理工大学南キャンパスと、寒冷地区に属する清華大学キャンパスについては、時刻別・建物別・
消費先別電力消費量及びその管理運営体制に関する分析を行った。
華南理工大学南キャンパスでは、用途の異なる11 の建物の計測データから、用途別のエネルギ ー消費量原単位を作成し、それを拡張することによりキャンパス全体の時刻別エネルギー消費特性 を推定した。キャンパス全体では、年間総エネルギー消費量は実験研究棟が最も大きいが、エネル ギー消費原単位からみると IT 機器が多く学生の活動拠点となっている図書館が最も大きいことが 明らかとなった。
清華大学キャンパスでは、全65 棟を事務総合棟、実験棟、講義棟、研究棟に分類し分析を行っ た。特に電力消費量が平均的であったAビルと、清華大学が省エネのモデルビルとして設計したB ビルについては、電力消費量以外の冷暖房用エネルギー消費をシミュレーションにより算出し、そ のエネルギー消費特性を把握した。Aビルの年間電力消費量はBビルの4倍、暖房・冷房負荷はB ビルの 2 倍になっていることが分かった。電力消費量の内訳では、A ビルでは空調用が最も多く 65％を占めるが、Bビルではコンセント用が62％と最も多く順位が逆転している。
No.3
これらの結果から、これまで詳細が不明であった中国の大学における用途別時刻別のエネルギー 消費特性が明らかにした。
第4章は「日本と中国の大学キャンパスにおけるエネルギー消費特性と省エネルギー行動の比較 研究」と題し、第3章の日本の二大学、第4章の中国の二大学の分析成果を用いて、日・中大学キ ャンパスにおけるエネルギー消費の特性と省エネルギー行動に関する比較研究を行った。
まず、それぞれの背景の理解をするため、気象や GDP、電力等の料金体系などの地域特性を比 較した。次に各大学のエネルギー消費に関する管理体制を比較し、次いでエネルギー消費特性につ いて比較を行った。
エネルギー消費の特性比較では、時刻別エネルギー消費量原単位から学の特徴、建物機能や運営 スケジュールなどを考察し、平日休日別（平、休祝日）、使用時間帯別（登校時、昼食時、夕食時、
下校時、夕方、夜間、その他の午前、その他の午後）に集計し、特にピークの発生時間帯に着目し 分析を行った。
早稲田大学西早稲田キャンパスの電力消費量のピークは、7月の15時から17時に出現するが、
華南理工大学南キャンパスでは9月の12時が電力消費量のピークになった。華南理工大学全体の エネルギー消費量では、午前8時から12時、午後13時から17時、夕方18時から22時の3回の 山がある。また、これらのピークの出現には大学暦が大きく影響していることも明らかとなった。
早稲田大学西早稲田キャンパスの研究室に属する学生に対して行った節電行動に関するヒアリ ング調査では、節電行動19項目の実施頻度を調査した。項目により実施頻度には大きな差があり、
実施しない理由としては、「不便になる」や「実施できない」が最も多かった。中国の 2 大学の施 設管理者に対するヒアリング調査では、現在実施されている省エネルギー対策及び導入されている 省エネルギー関連設備を明らかにした。
第5章は「日本と中国の大学キャンパスにおける省エネルギー対策提案と削減効果に関する研究」
と題し、早稲田大学西早稲田キャンパス、華南理工大学南キャンパス、及び清華大学キャンパスに おける省エネルギー対策を立案しその効果を評価した。
西早稲田キャンパスでは、管理体制の見直し、照明機器の更新、新エネルギーの導入、断熱改修 について検討しその効果を評価した。華南理工学大学では、BEMSによる空調システムの変更を提 案し効果を検討した。清華大学では Aビルを対象とし、11 種類の対策を提案しそれぞれについて 効果を検討した。
西早稲田キャンパスでは、対策により従来9％エネルギー消費量が削減でき、清華大学Aビルで は、電力消費量は38％、暖房負荷が58％、冷房負荷が62％削減できる結果となった。
第6章「総括と展望」では、各章の研究成果を総括している。
本研究では、日本と中国の対象大学における建物の時刻別エネルギー消費特性と構造を把握した。
また、管理体制や大学暦などのソフト的な背景の影響についても論じた。また詳細な時刻別エネル ギー消費実績と管理体制などのソフト的な対策を併せ、省エネルギー対策を提案してその省エネル ギー効果を検証した。
Ｎｏ.1
早稲田大学 博士（工学） 学位申請 研究業績書
氏 名 Yuan SU (蘇 媛) 印
（2012 年 5 月 現在）
種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）
審査論文
○
審査論文
○
国 際 講 演 及び論文
国際講演 及び論文
国際講演 及び論文
国際講演 及び論文
国際講演 及び論文
Analysis of energy consumption structure of a science and engineering university campus in
southern China(中国南方にある理工系大学キャンパスにおけるエネルギー消費構造の分
析)、Journal of Environment Engineering, Architectural Institute of Japan (AIJ), Vol.77, No.675, pp.399-407, 2012.05, Yuan SU, Hiroto TAKAGUCHI, Junwei YAN
Evaluation on energy consumption characteristics and effect of energy conservation measures in university campus buildings in northern China(中国北方における某大学建物のエネルギー消 費特性と省エネルギー対策の効果評価)、Journal of Environment Engineering, Architectural Institute of Japan (AIJ), Vol.77, No.677, pp.605-614, 2012.07, Yuan SU, Hiroto TAKAGUCHI, Fulin WANG
Analysis on energy consumption characteristics of a model university campus in Guangzhou, Annual International Conference on Sustainable Energy and Environmental Sciences, Singapore, pp.97-102, 2012.02, Yuan SU, , Junwei YAN, Hiroto TAKAGUCHI
Analysis on energy system of campus toward Sustainable University, A case study in SCUT, China, The 7th International Symposium of Sustainable Urban Design in Asia City, Sendai, Japan, pp.162-167, 2010.10, Yuan SU, , Junwei YAN, Hiroto TAKAGUCHI
Examination on Integration Use of Energy and Water Resource System at the Eco-campus,The 2th WSEAS International Conference on Urban Rehabilitation and Sustainability, Baltimore, U.S., pp19-24, 2009.11, Yuan SU, Hiroto TAKAGUCHI, Weijun GAO
Investigation and evaluation on district energy system at Kitakyushu Science and Research Park during 2007, The 6th International Symposium of Energy Conservation and Carbon off in Asia City, , Changchun, China, pp609-613, 2009.09, Yuan SU, Hiroto TAKAGUCHI, Weijun GAO, Xindong WEI, Haifeng LI
Analysis of Energy Performance in an Office Building and its Possibility of Using the Distributed Energy Resource in Kitakyushu, The 6th International Symposium of Energy Conservation and Carbon off in Asia City, Changchun, China, pp 551-554, 2009.09, Yoshitaka JIGE, Yongwen YANG , Xuan JI, Yuan SU, Weijun GAO
Ｎｏ.2
早稲田大学 博士（工学） 学位申請 研究業績書
種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）
国際講演 及び論文
国際講演 及び論文
国際講演 及び論文
国 際 講 演 及び論文
国際講演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
Survey of Water Circulation System Taking into Consideration Water Recycling in Kitakyushu Science and Research Park, The 2nd International Conference on Waste Management, Water Pollution, Air Pollution, Indoor Climate, Corfu Island, Greece, pp45-50, 2008.10, Yuan SU, Weijun GAO, Yongwen YANG, Xindong WEI
Current Situation Evaluation on Reuse of Gray Water in Kitakyushu Science and Research Par, The 7th International Symposium on Architectural Interchanges in Asia, Urban Renewal and Architecture Creation, Beijing, China, pp88-93 2008.10 Yuan SU, Weijun GAO, Yongwen YANG, Xindong WEI
Evaluation of Combined Heat and Power System by the Effective Use of Exhaust Heat for the New Heat, The 3rd International Symposium on Temporal Design, Guangzhou, China, pp179-182, 2007.11, Xindong WEI, Toru MATSUMOTO, Yuan SU
Research on Current Situation and Development Trend of FM in Japan, The 3rd International Symposium on Temporal Design, Guangzhou, China, pp227-230, 2007.11, Yuan SU, Weijun GAO, Xindong WEI
Evaluation of Introduction Impact on the Combined Heat and Power System in New Heat Supply District of Kitakyushu, The 5th International Symposium on Heating, Ventilating and Air Conditioning, Beijing, China, pp.296-313, 2007.9, Xindong WEI, Toru MATSUMOTO, Yuan SU
理工系大学研究室における時刻別電力消費の実態および電力消費削減対策に関する研 究、日本建築学会研究報告環境系、2012年3月、正田明誠、小林香咲、蘇媛、高口洋人、
早稲田大学西早稲田キャンパスにおけるエネルギー消費分析と削減余地に関する研究、
日本建築学会大会学術講演会梗概集、pp.847-848、2011年8月、小林香咲、蘇媛、高口洋 人
早稲田大学西早稲田キャンパスにおけるエネルギー消費分析と省エネルギーに関する研 究、日本建築学会研究報告環境系 2011年3月、小林香咲、遠藤崇光、蘇媛、高口洋人
北九州学研都市における地域エネルギーシステムの経年評価に関する研究、日本建築学 会大会学術講演会梗概集、pp1121-1122、2009年8月、蘇媛、高偉俊、韋新東、李海峰
Ｎｏ.3
早稲田大学 博士（工学） 学位申請 研究業績書
種 類 別 題名、 発表・発行掲載誌名、 発表・発行年月、 連名者（申請者含む）
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
国 内 講 演 及び論文
北九州学術研究都市にける技術開発交流センターの負荷需要因子分析及び環境エネルギ ーセンターとの連携可能性、日本建築学会研究報告九州支部、環境系、pp429-432、009 年 3 月、地下嘉貴、楊涌文、蘇媛、高偉俊
北九州学研都市における地域エネルギーシステム 2007 年の利用状況及び経年評価、日本 建築学会研究報告九州支部、環境系、pp425-428、2009 年 3 月、蘇媛、楊涌文、韋新東、
堤洋樹、高偉俊
北九州学術研究都市における中水利用システムに関する評価、その 1 中水利用の現状調 査、日本建築学会大会学術講演会梗概集、pp685-686、2008 年 9 月、蘇媛、楊涌文、韋 新東、堤洋樹、高偉俊
北九州学術研究都市における中水システムに関する評価、その 2 システムの評価及び改 善、日本建築学会大会学術講演会梗概集、pp687-688、2008 年 9 月、楊涌文、蘇媛、堤 洋樹、高偉俊
北九州学術研究都市における中水システムに関する評価、空気調和・衛生工学会九州支 部研究論文報告書、第 15 号、pp99-102、2008 年 5 月、蘇媛、楊涌文、堤洋樹、高偉俊
北九州学術研究都市における水循環システムのあり方に関する研究、その 1 水利用の現 状調査、日本建築学会研究報告九州支部、第 47 号 2、環境系、pp373-376、2008 年 3 月、
髙田杏奈、蘇媛、堤洋樹、髙偉俊、楊涌文
北九州学術研究都市における水循環のあり方に関する研究、その 2 水循環システムの評 価及び改善、日本建築学会研究報告九州支部、第 47 号 2、環境系、pp377-380、2008 年 3 月、蘇媛、髙田杏奈、髙偉俊、韋新東、楊涌文
2007 年住宅地区における家庭用分散型エネルギーシステムの導入効果に関する検討、そ の 1 研究概要及び設定、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp1225-1226、2007 年 9 月、
蘇媛、楊涌文、阮応君、高偉俊
住宅地区における家庭用分散型エネルギーシステムの導入効果に関する検討、その 2 研 究結果分析、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp1227-1228、2007 年 9 月、楊涌文、
蘇媛、阮応君、高偉俊
