平成21～22年度

近未来のライフスタイル変化を考慮したトータル･デマンドの予測手法の技術開発

九州大学大学院総合理工学研究院都市建築環境工学研究室

教授 谷本 潤，准教授 萩島 理

株式会社構造計画研究所 CEO 服部正太，創造工学部 脇山宗也

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集積

デマ

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/戸 ピークデマンド総消費は10%カットピークは変わらず

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Aさ

ん宅

目的・背景 真に有効なピークデマンド抑制方策の提示には何が 求められるか？

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Cさ

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-要素機器個々の省エネが必ずしも集積したデマンドのピークカットに結びつかない可能性．

例えば，個々の住戸のピーク前後で大きな省エネを達成したとしても･･･

目的・背景 真に有効なピークデマンド抑制方策の提示には何が 求められるか？

人口構成，年齢や属性の変容

世帯構成の変容

機器性能の向上 新しい機器の導入

建物の性能向上

新生活スタイルの導入

-シナリオ予測への可塑性（flexibility），頑強姓（robustness）．

http://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%CF%B7%BF%CD+%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&SNUM=1&DOC_ID=e-poket.com%2Fillust%2Fimg%2Fillust%2Fma_157.jpghttp://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%CF%B7%BF%CD+%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&SNUM=1&DOC_ID=e-poket.com%2Fillust%2Fimg%2Fillust%2Fma_157.jpghttp://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%CF%B7%BF%CD+%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&SNUM=1&DOC_ID=e-poket.com%2Fillust%2Fimg%2Fillust%2Fma_157.jpghttp://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%C5%C5%B5%E5+%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&from=bsearch&SNUM=2&DOC_ID=e-poket.com%2Fillust%2Fimg%2Fillust%2Fpump060.jpghttp://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%C0%F0%C9%F7%B5%A1++%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&from=bsearch&SNUM=15&DOC_ID=www2.edu.ipa.go.jp%2Fgz%2Ff-ccc1%2Ff-cmc1%2Ff-cmu1%2Ff-cmw1.jpghttp://bsearch.goo.ne.jp/image_detail.php?FR=1&MT=%C4%CC%B6%D0%A1%A1+%A5%A4%A5%E9%A5%B9%A5%C8&from=bsearch&SNUM=2&DOC_ID=koni02.tuzikaze.com%2Fbn1-492.jpg

公刊統計データから属性（性別，職業，年齢等）を考慮したある都市居住者１人の１日の生活スケジュール生データを高時間分解能で生成する確率予測モデルを都市域の建物で発生する動的エネルギー負荷を予測する計算大系等と連成させ ，熱，電気，ガス等のエネルギー，水負荷を含む全てのユーティリティを15分時間分解能で積み上げ法により予測する．

生活行為，気象など全ての確率的揺らぎを考慮した2次側負荷の総合的予測

Total-Utility-Demand Prediction System (TUD-PS)

技術開発の概要

Total-Utility-Demand Prediction System (TUD-PS)

技術開発の概要

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Number of Dwellings

Ma

x T

ota

l E

lectr

ic D

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d

[kW

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min

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aveave+sdave-sd

Type 6 (4 people)

Type 3 (3 people)

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Number of Dwellings

Ma

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om

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De

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Type 6 (4 people)

Type 3 (3 people)

生活スケジュールの住戸ごとの違い→集積によりピークデマンドは小さくなる

家族タイプ１/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(小)]，家族タイプ2/ 3人 [主婦，子供(中)，子供(小)] ， 家族タイプ3/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(中)]，家族タイプ4/ 4人 [勤人･男，主婦，子供(小)×2 ] ， 家族タイプ5/ 3人 [勤人･男，勤人･女，子供(小) ]，家族タイプ6/ 4人 [勤人･男，主婦，子供(中) ，子供(小)]， 家族タイプ7/ 5人 [勤人･男，主婦，子供(小)× 3 ] ，家族タイプ8/ 6人 [勤人･男，主婦， 高齢者･男，子供(小)× 3 ] ， 家族タイプ9/ 2人 [勤人･男，勤人･女]，家族タイプ10/ 2人 [高齢者･男，高齢者･女]， 家族タイプ11/ 3人 [勤人･男，勤人･女，子供(高) ]，家族タイプ12/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(高)]， 家族タイプ13/ 1人 [勤人･男]，家族タイプ14/ 1人 [勤人･女]

3.5±1.16/住戸

技術開発成果の先導性

Westside Central Eastside

10th 8 2 3 14 13 14 2 5 5 89th 8 11 7 11 7 6 4 8 15 88th 7 3 3 12 12 11 4 12 4 87th 7 12 13 1 3 11 2 15 13 76th 7 7 6 10 7 4 7 3 4 75th 7 4 4 5 10 13 5 5 3 74th 1 6 2 3 3 10 4 10 10 73rd 6 6 1 3 6 10 4 1 5 62nd 4 1 5 5 5 10 6 1 10 11st 4 4 6 4 6 6 6 1 1 6floor

典型的な東京にある100戸からなる集合住宅

●電力ピークカットの実際的な方法は何か？

●高齢化，少子化，単身住戸が進んだ将来，この集合中多肉何が起きるか？

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Max hot-water demand

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Less Capacity

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(Sum of Base)*1.8/3.5

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Max total electric demand

[kWh/(15min dwelling)]

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(Sum of Base)*1.8/3.5

最新機器よりワンサイズ小さいエアコン

推奨サイズ

推奨サイズより1サイズ小さいエアコン設置

成果の一部紹介；ピークカットの実用的提案／シナリオ予測

高齢者・単身者が増える影響

技術開発成果の先導性

今後の見通し

建蔽率p

基準高さ外部風圧に対する壁面に作用する風圧力比；風圧係数Cp；外部風のうちどれだけ有効

に建物内換気を駆動するのに寄与するか

Skimming flow

Isolated flow

Wake interference flow

●高密の都市キャノピーでは風圧係数が低減する筈だが現在の建築物理学ではこれを無視することが多い．

●汚染物の室内濃度を考える際には時間平均した風圧力でなく瞬時値で評価すべき．

基準建物高さ風圧力に対する都市キャノピーの凹凸による全ドラッグ比；バルク抗力係数Cd

Cd

p

Skimming

flow

Isolated

flow

Wake

interference flow

Cp

p

?系統的な関係がある筈

風圧を駆動力とする換気

風洞模型実験＆LES

により都市キャノピー乱流生成機構に切り込んだアプローチ

Our WT Experiments

風洞模型実験に基づく革新的換気回路網マクロモデルの開発 応用数理手法を適用した高精度冷暖房発停確率モデルの開発

エアコン COPモデルの精緻化／ストックベースで観

たエアコン，冷蔵庫等家電機器の機器性能分布予測

外気温度／室内グローブ温度

冷房on→off

状態遷移確率

冷房off→on

状態遷移確率

1

0

off

シャノン線図

on off

シャノン線図

on0-9am に

在室

温冷感；不快者率PPD

在室者率

入力層 隠れ層

出力層

On/ Off 確率

階層型ニューラルネットワーク

マルコフモデル

冷暖房の発停は室と外部環境の質だけでなく，在

室状況等に多様な要因が複合的に作用

TUD-PS

Revised TUD-PS

Revised TUD-PS

省エネライフスタイル着衣軽装化，冷房開始恕限度緩和，設定温度緩和 etc

日射遮蔽，通風，蒸発冷却，熱容量の利用 etc

高COPエアコン，高性能機器の普及

燃料電池，ガスエンジンなどデマンドサイド･コジェネ･システムの普及

より社会的コストが大きな方策

パッシブ･クーリング

本当に脱原発は可能か？都市域のピーク電力デマンド抑制方策のシナリオ検討

人口構成やライフスタイルの変容，機器効率向上がユーティリティのピーク需要に及ぼす影響予測

我が国のエネルギー需給戦略

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Max hot-water demand

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(Sum of Base)*1.8/3.5

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Max total electric demand

[kWh/(15min dwelling)]

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生活スケジュールの住戸ごとの違い→集積によりピークデマンドは小さくなる

最新機器よりワンサイズ小さいエアコン

推奨サイズ

推奨サイズより1サイズ小さいエアコン設置

家族タイプ１/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(小)]，家族タイプ2/ 3人 [主婦，子供(中)，子供(小)] ， 家族タイプ3/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(中)]，家族タイプ4/ 4人 [勤人･男，主婦，子供(小)×2 ] ， 家族タイプ5/ 3人 [勤人･男，勤人･女，子供(小) ]，家族タイプ6/ 4人 [勤人･男，主婦，子供(中) ，子供(小)]， 家族タイプ7/ 5人 [勤人･男，主婦，子供(小)× 3 ] ，家族タイプ8/ 6人 [勤人･男，主婦， 高齢者･男，子供(小)× 3 ] ， 家族タイプ9/ 2人 [勤人･男，勤人･女]，家族タイプ10/ 2人 [高齢者･男，高齢者･女]， 家族タイプ11/ 3人 [勤人･男，勤人･女，子供(高) ]，家族タイプ12/ 3人 [勤人･男，主婦，子供(高)]， 家族タイプ13/ 1人 [勤人･男]，家族タイプ14/ 1人 [勤人･女]

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成果の一部紹介；ピークカットの実用的提案／シナリオ予測