中国チベット自治区の生活実態に基づいた住宅エネルギー消費予測に関する研究 末吉 1. はじめに 祥平 図 3 に平面図、図 4 に壁体構成図を示す。チベット族の 成長都市が成熟都市へと移行するこれまでの過程には、 伝統的な住まい方として、ソファを各部屋の隅に配置し、 都市や建築の環境負荷の著しい増加が伴ってきたが、地 夜はそれらをベッドとして使用している。居間と厨房に 球の生態系受容を考慮すれば、これまでとは異なる新た ソファ兼ベッドが配置されている。 な移行過程を模索する必要がある。本研究では、成長都 2) 住宅 B（写真 3,4） 市における建築の環境負荷削減方策に関する研究の一環 居住者は漢民族でラサ市に単身赴任しており、住宅は 250 態調査を基にした、建築様式や市民のライフスタイルの 200 日射量[kWh/m2] として、中国チベット自治区を対象に、現地での生活実 変化の把握とそれに伴う住宅エネルギー消費予測につい て検討する。 ラサ市 北京市 福岡市 150 100 50 2. チベット自治区の概要 0 近年、中国では北京、上海などの沿海地域だけでなく 1 2 内陸部においても経済成長は著しく、チベット自治区は その一つに挙げられる。その中心都市であるラサ市はチ 3 4 5 6 7 月 8 9 10 11 12 図 1 月平均直達日射量 (ラサ市,北京市,福岡市) 15 ベット自治区の政治・経済・文化において重要な役割を Fukuoka 10 temperature(℃) 担っている。また、ラサ市は高高度に位置し、非常に特 異な気候である。図 1 にラサ市、北京市、福岡市の月平 均の直達日射量、図 2 に最寒月の日平均気温を示す。ラ サ市は中国の中で最も日射量が豊富な地域であり、日射 Lhasa 5 0 -5 Beijing の有効利用は暖房負荷削減のための建築手法として非常 -10 に有効であると考えられる。 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31日 図 2 最寒月の日平均気温 （ラサ市,北京市,福岡市） 3. 市街地住宅における生活実態調査 3.1 調査概要 表1 ラサ市は中国内陸部からの移住者が多く、人口は増加 本節では集合住宅を対象に、2010 年 10 月に実施した現地 調査より近年の建築様式の変化を調査するともに、生活 竣工年 構造 構成 部屋構成 居間、厨房、仏間 スタイルの変遷や市民が望む生活レベルを把握し、将来 7500 どのような生活スタイルへ移行するかを推察する。 査と住まい方、住居への希望に関してのアンケート調査 夫婦+姪 8700 1000 900 1000 1000 仏間 厨房 N 4800 居住者に対する電力・ガス等のエネルギー消費実態調 2700 225 家族構成 居間 住宅B 2004年 レンガ、コンクリート混構造 集合住宅：3階/4階建て 居間、寝室×2、厨房、便所、 ダイニング、書斎、浴室、温室 男性（40代） 110 2700 傾向にあり、政府主導で集合住宅の整備が進んでいる。 調査住宅概要 住宅A 1990年 石、コンクリート混構造 集合住宅：3階/3階建て を行った。 2400 280 4200 3.2 対象住宅 図3 表 1 に住宅 A、住宅 B の概要を示す。住宅 A、住宅 B 4500 住宅 A 平面図(単位:mm) 図4 住宅 A 壁体構成図 (単位:mm) はラサ市街地にある集合住宅で、所得水準で分類すると 住宅 A は低所得者層、住宅 B が高所得者層である。 1) 住宅 A（写真 1,2） 居住者はチベット族の家族で、公共住宅の賃貸である。 50-1 写真 1 住宅 A 北側 写真 2 住宅 A 中庭 勤務先より支給されている。図 5 に平面図、図 6 に壁体 17℃と涼しいため、給湯負荷、冷房負荷は考慮しないこ 構成図を示す。南側に温室が設置してあり、南側の窓面 ととする。図 7 にシミュレーションフローを示す。機器 積が住宅 A に比べ非常に大きい。これは、日射をより多 や照明の一般電力負荷は、生活実態調査を基に、生活ス く取り込めるよう設計しているためだと考えられる。 ケジュール自動生成プログラム SCHEDULE Ver.2.01)の出 3.3 アンケート調査 力結果に基づいて算出した。気象データは、ラサ市の標 準年気象データ 2)を用いた。 アンケート調査では、住まい方や室内環境への意識・ 希望をヒアリングするとともに、主要居室における温熱 暖房負荷は、照明、機器の内部発熱量を考慮し、動的 感について朝昼晩の 1 日 3 度の回答を得た。表 2 に各住 熱負荷計算ソフト THERB3)を用いて算出した。空調はル 宅のエネルギー消費機器を示す。 2400 2700 1) 住宅 A 室内温熱環境に関しては、南側の居間は寒くなく満足 ないと答えた。各室にはそれぞれ蛍光ランプ１台のみの 照明だが、明るさには問題がないという。衛生設備に関 寝室 居間 寝室 3900 4500 3000 N しては中庭の給水設備と各階の共同便所があるのみで、 図5 シャワーは近隣の親戚宅で利用している。また去年まで ダイニング 浴室 1500 4200 していると答えたが、北側の厨房では寒く、満足してい WC 厨房 書斎 4200 1700 3400 3900 1500 3000 1700 図6 住宅 B 壁体構成図 (単位:mm) 住宅 B 平面図(単位:mm) は中庭にソーラーストーブと呼ばれる太陽熱によって調 理を行う器具があったが、現在では集合住宅のほとんど の家庭が便利さと共用スペースの狭さから各家庭内で LPG を用いて調理するようになっている。また居住者の 写真 3 希望として、戸別の浴室・便所がある中庭付き集合住宅 住宅 B 南側 写真 4 住宅 B 居間 表 2 エネルギー消費機器 へ引っ越し、地域暖房を導入したいという結果を得た。 住宅A LPG 住宅B LPG 調理（電気） 電気炊飯器、冷蔵庫 電気炊飯器、冷蔵庫、電子レンジ、 炊飯器、換気扇 給湯（飲用） ― 給水機 給湯（その他） ― 太陽熱温水器、シャワー室 調理 2) 住宅 B 居住者の 40 代男性はいずれの部屋においても寒くなく、 満足していると回答した。調理には LPG や電子レンジや その他（電気） 電気炊飯器などの調理器を用い、給湯は屋上に設置して ある太陽熱温水器より供給されている。シャワーは、週 1 テレビ、SVCDプレイヤー、MP3/CD テレビ2台、CDコンポ、オーディオ プレイヤー セット、パソコン、洗濯機 暖房 ― ― 照明 蛍光ランプ3台 蛍光ランプ9台 機器のエネルギー消費量 家族構成 回のみの利用である。これは、ラサ市は非常に乾燥して おり、大して汗をかかないためだという。しかし、若い 機器性能 世代では、この習慣は変化しており、週 3、4 回利用する ライフスタイル アンケート調査 生活スケジュール 自動生成プログラム SCHEDULE Ver2.0 熱負荷計算ソフト Therb により 熱負荷を算出 者も徐々に増えてきている。住宅 A と比べると電化製品 建物構成 の数が増えるだけでなく、より高出力な機器が多く導入 気象データ されており、多量の電力を利用していると推測できる。 図7 居住者の希望に関しては、居住者は家族と別に暮らして 空調のエネルギー消費量 シミュレーションフロー 表3 いるため、新たに家電用品等を購入する希望はないが、 THERB 入力データ 暖房期間 暖房時間 計算間隔 設定温湿度 気象データ 換気回数 外表面対流熱伝達率 外表面放射熱伝達率 内表面対流熱伝達率 内表面放射熱伝達率 なるべく早いうちに地域暖房を取り入れたいと話した。 4. シミュレーション ラサ市の集合住宅一戸を対象に、シミュレーションに より建物性能、家電製品、照明等の機器性能の向上によ るエネルギー消費量の変化を考察する。 表4 4.1 シミュレーション概要 所在地 緯度、経度 階数 階高（m） 各住戸の床面積（㎡） 天井高（m） 構造 家族構成 一世帯あたりのエネルギー消費量を暖房、家電機器、 照明の各用途別に算出する。給湯に関しては、一般的に 日射を利用したソーラーストーブもしくは太陽熱温水器 を用い、冷房に関しても夏季において平均外気温度が約 50-2 11月1日～2月28日 24時間暖房 10分間 22℃、40％ ラサ市の標準年気象データ 2) 全室1.0回/h 13.8W/㎡・K 5.0W/㎡・K 3.4W/㎡・K 5.0W/㎡・K 計算建物概要 チベット自治区ラサ市 29.39°, 91.07° 4 3.0 73.0 2.7 RC造 夫婦、高校生、中学生 ームエアコン（COP=3）を想定し、エネルギー消費量を 4.3 ケース検討 算出する。THERB 入力データを表 3 に示す。負荷計算を 次の 4 ケースに対してエネルギー消費量を算出する。 行う際、外表面対流熱伝達率、内表面対流 熱伝達率に 表 5 に各ケースの主な設定条件、表 6 に各ケースの建物 2 2 18W/m K、5W/m K を用いることが一般的だが、対流熱 概要、表 7 に設定機器データを示す。なお、それぞれの 伝達率は、空気密度に依存するため、空気密度が平地の ケースは、3 節で示した生活実態調査を参考に定めた。暖 約 60％と小さいラサ市では、これらの値は小さくなる。 房を行う場合は、図 8 の子供部屋 1,2、居間、寝室で行う。 対流熱伝達率は無次元数であるヌセルト数で計算するこ 1) Case0 とができ、本計算には、外表面対流熱伝達率、内表面対 2 Case0 は当地域で最も庶民的な住宅および所有機器を 2 流熱伝達率にそれぞれ 13.8W/m K、3.4W/m K を用いた。 想定したものである。壁体には断熱材はなく、窓ガラス 4.2 計算建物概要 は単板ガラスである。窓面積は南側外表面の 50％程度で 対象集合住宅の建物概要を表 4 に、基準階平面図を図 8 ある。機器に関しては、暖房も利用せず、照明、テレビ、 に示す。対象住戸は中間階中央の住戸とする。本報では、 炊飯器など生活する上で最低限の機器だけが導入されて 簡単のため計算の境界条件として、隣接住戸、上下階住 いるものとする。Case0 は低消費型の生活を想定している。 戸は当該住戸と等温変動室とみなす。 2700 11900 4200 2700 1200 1500 1200 台所 トイレ シャワー 子供部屋1 居間 寝室 1500 2000 1500 2700 4200 2700 3900 100 子供部屋2 3700 100 2100 N 100 図8 基準階平面図 表5 要素 断熱材 パッシブ手法 南側窓面積 北側窓面積 窓構成 暖房 家電数 機器性能（照明） 機器性能（娯楽機器） 機器性能（衛生機器） 建物性能 機器性能 手法 構成 熱貫流率 構成 南側窓面積 熱貫流率 外壁 窓 (単位:mm) 各ケースの設定条件 Case0 無 ダイレクトゲイン 標準 標準 単板ガラス 無 尐 普及型 普及型 普及型 表6 100 Case1 無 ダイレクトゲイン 標準 標準 単板ガラス 有（普及型） 標準 普及型 普及型 普及型 Case2 無 付設温室 大 小 単板ガラス 有（普及型） 標準 普及型 普及型 普及型 Case3 有 付設温室 大 小 複層ガラス 有（普及型） 多 省エネ型 省エネ型 省エネ型 各ケースの建物概要 Case0,1 ダイレクトゲイン RC 2.82W/㎡K 単板ガラス3mm 8㎡ 6.0W/㎡K Case2 付設温室 RC 2.82W/㎡K 単板ガラス3mm 24.44㎡ 6.0W/㎡K Case3 付設温室 RC+断熱材 0.36W/㎡K 複層ガラス 24.44㎡ 2.9W/㎡K - - 付設温室より子供部屋1,2,居室,寝室 にそれぞれ50㎥/hの通気量を与える その他 表7 各ケースの設定機器データ 機器性能 項目 動力 備考 冷蔵庫 電気ジャーポット 電子レンジ 温水洗浄便座 洗濯機 炊飯器 ドライヤー 換気扇 スタンド 掃除機 アイロン テレビ プレーヤー コンピュータ 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 電気 350ﾘｯﾀｰ／ｲﾝﾊﾞｰﾀ 2.2ﾘｯﾀｰ ・一定に換算 調理（夕食1回） 低温 3 キロ自動洗濯機 ３合（朝食1時間） 待機電力[W] 110m3/h FL スチームアイロン 20インチ ステレオ相当 2 14 1.5 普及型 省エネ型 待機電力[W] 熱[W] 熱[W] 60 35 66 30 200 170 35 20 126 80 225 150 450 450 20 20 30 10 200 200 500 500 120 0.1 50 100 0.5 50 80 300 0.5 50-3 Case0 Case1 Case2 Case3 普及型 × 普及型 × 普及型 × × × 普及型 × × 普及型 普及型 × 普及型 普及型 普及型 × 普及型 普及型 × 普及型 普及型 普及型 × 普及型 普及型 × 普及型 普及型 普及型 × 普及型 普及型 × 普及型 普及型 普及型 × 普及型 普及型 × 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 省エネ型 2) Case1 照明 エネルギー消費量[ｋWh] Case1 は、Case0 の低性能な住宅で暮らしつつ、経済レ ベルの向上に伴い、暖房を使用し、機器の数が増え、よ り高出力な機器を使用する生活を想定している。 3) Case2 Case2 は、当地域の高所得者層でよく見られる住宅、所 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 機器 暖房 非暖房 有機器を想定している。本ケースでは図 8 の南側に温室 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き を付設させた場合を検討する。近年、ラサ市では日射を Case0 Case1 Case2 Case3 効率よく利用できるよう付設温室を導入する住宅が多く 図9 年間エネルギー消費量（Case0,1,2,3） 建設されている。機器に関しては、Case1 と同様である。 居間 エネルギー消費量[ｋWｈ] 4) Case3 Case3 は Case2 より機器の数が増え、より多消費型の生 活に移行するところを、建物性能、機器性能を向上させ ることでエネルギー消費量を抑制させた場合を想定して いる。建物性能に関しては表 5,6 に示すように、Case2 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 に加え外壁には断熱材、窓には複層ガラスを使用する。 各部材の熱貫流率や窓面積等は、ラサ市の省エネ設計基 図 10 子供部屋1 子供部屋2 非暖房 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き 南 東 西 北 向 向 向 向 き き き き Case0 Case1 Case2 Case3 準を満たすように与えた。また、付設温室より子供部屋 1、 子供部屋 2、居室、寝室に温室より 50m3/h の通気量を与 寝室 期間積算暖房エネルギー消費量（Case0,1,2,3） える。各機器の消費電力を決めるにあたっては、メーカ 南向きと比べ他方位は大幅に暖房エネルギー消費量が増 ーより発行されたカタログ値を参考にした。 加している。特に Case3 は、南向きと比べて東向きは約 4.4 計算結果 4.3 倍、西向き、北向きは約 5.9 倍増加する。これは付設 4.3 節で示した 4 ケースで暖房、機器、照明の年間エネ 温室が南向きでなくなることにより、日射を効果的に取 ルギー消費量を算出した。また、大きな開口部を有する 得できないためである。これまで、ラサ市の集合住宅は 方位が変わることによる暖房エネルギー消費量への影響 東西軸に長く、全戸が南に面するように配置されるのが を検討するため、居間、子供部屋 1、寝室の 3 室が南向き 一般的だが、人口増加に伴い集合住宅が密集することで、 に面する場合（図 8）と同時に、3 室が東向き、西向き、 他方位に面するような集合住宅が建設されることが予想 北向きに面する場合のエネルギー消費量を併せて算出し され、図 10 で示すような暖房エネルギー消費量の大幅な た。図 9 にケース別、方位別年間エネルギー消費量、図 増加が懸念される。また、本報では検討していないシャ 10 に期間積算暖房エネルギー消費量を示す。 ワー利用回数の増加や炊事時の湯の多用なども想定され、 南向きの場合のみに着目すると、Case1 の年間エネルギ 給湯需要が増加し太陽熱温水器やソーラーストーブでは ー消費量は Case0 より約 2.0 倍大きい。Case0 ではなかっ 賄えず、給湯機等による給湯エネルギー消費量の増加も た暖房エネルギーが生じた上に、機器によるエネルギー 懸念される。 消費量が増えたためである。図 10 より Case2 の暖房エネ 5. 終わりに ルギー消費量は Case1 と比べて南側の居室、子供部屋 1、 生活実態調査を基に、シミュレーションにより建築様 寝室において小さくなっている。これは、付設温室に因 式や市民のライフスタイルの変化に伴う住宅エネルギー るところが大きいと考えられる。次に Case2 と Case3 の 消費予測を行った。今後は、ライフスタイルの変化に伴 年間エネルギー消費量を比較すると、機器の数が増えた うエネルギー消費量の増加要素を分析し、それらに対す にも関わらず、Case3 は Case2 より約 36％小さい。これ る対策を講じる必要がある。 は機器性能の向上に加え、建物性能が向上したためであ 【参考文献】 る。特に暖房エネルギー消費量が大幅に減尐したのは付 1) 設温室の効果に加え、窓や壁の断熱性が向上したためだ 空気調和・衛星工学会：シンポジウム エネルギー消費 2) と考えられる。よって適切な建築手法を導入すれば、本 テキストと付属プログラム 住宅における生活スケジュールと SCHEDULE Ver2.0, 2000 張晴原：中国における設備設計とシミュレーション用気象データベースに 関する研究，空気調和・衛星工学会論文集，No.161，pp11-16, 2010 年 3) 条件では暖房エネルギー消費量を大幅に削減できる。 Ozaki A, Watanabe T and Takase S: Simulation Software of the Hydrothermal Environment of Buildings Based on Detailed Thermodynamic Models, eSim 2004 of 次に方位が変わることによる影響をみると、図 10 より the Canadian Conference on Building Energy Simulation, pp.45-54, 2004 50-4
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