委員会報告

電気機器の消費電力の実態と節電対策の提案
Survey of Power Consumption and Proposal of Power Saving Methods for Electrical Appliances

地球環境委員会1.

委員会構成

はじめに最近の建築分野における地球環境への貢献という観点で，ZEB が一つのキーワードとなっている。省エネ化が進んでいる我が国において，ZEB をどのように実現していくかは大きな課題である。電気設備分野における取組みは，本委員会の前身である地球環境を考慮した電気設備調査研究委員会のIEIEJ‑B‑0030「地球環境を考慮した電気設備」報告書において，経済性を含めた定量的な検討が入念に為されているが，さらなる削減のためには建築設備の域まで踏み込んだ詳細な検討が不可欠で

委 員 長
委員〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃
事 務 局

滝澤総尾瀬淳
小野田修二
小田島範幸
木下信之
小林浩
鈴木俊之
鷹野一朗
留目真行
平田哲人福本剛司
森明
渡部裕一
内野博道

㈱日建設計
パナソニック㈱
大成建設㈱
清水建設㈱
東京電力㈱
㈱トーエネック
東光電気工事㈱
工学院大学
㈱関電工
国土交通省
㈱東芝
（一社）日本照明器具工業会
鹿島建設㈱（一社）電気設備学会ある。
例えば，平均的なオフィスにおけるピーク時の電力STAR）」の基準や内容のスタディ，更に各種の工業会や消費の内訳は，空調約 48％，照明約 24％，OA機器約推進協議会などが行っている最新の省エネへの取組みに16％ であり，そのうち空調・照明分野は各種学会等でついての調査を行い，幅広く情報を収集した。その上でも調査分析・提案が行われている。一方 16 %を占める

後半として，前述の背景を踏まえこれまで実態把握が十OA機器は，機器自体の省エネ化が，工業会や製造者に分でなかったコンセント負荷のうちのOA機器を中心に，より進められているものの使用状態の情報は少なく，OA「実測データを得ること」「そのデータを活用し節電対策

機器の稼働実態を把握しきれていないのが現状ではないの具体的検討を行うこと」の 2 点を目標とした。本稿でだろうか。また，東日本大震災以降のエネルギー需給状は後半の実測にかかわる概要を紹介する。

況の変化から，消費電力の積算値を減らす「省エネ」だ
けでなく，消費電力の最大値（若しくは，瞬時値）を減らすことを目的とした「節電」が新たにクローズアップされている。震災後に実施された節電効果の検討

，

では，

2.

OA機器消費電力の実測調査

2.1

実測内容

実測対象は，一般的なオフィスで使用しているOA機機器発熱の低減を想定して取り込んだものもあり，OA器である，PC，プリンタ，コピー機等のほかに，冷蔵機器の電力消費の解明は重要かつ喫緊の課題となってい庫やポットといった生活機器も含めた（表 ‑1）。実測をる。

行ったオフィスは 6 か所に及ぶが，その代表的な様子を本委員会では，地球環境維持に資する電気設備に関す

写真‑1 に示す。測定器には日置電機製クランプオンパる調査研究を継続的に行っており，これまでに計量・計ワーハイテスタ 3168 と 3169 を使用した。各機器の消測，グリーン機材，設備設計の余裕と無駄の三つのテー費電力を，1 分間隔で 1 週間程度測定した。

マについてまとめ報告してきた。

2.2

実測結果

今回のテーマでは，まず前半として，国際的な省エネ制代表的な機器の 1 日のロードカーブの例を図‑1 に示度である「国際エネルギースタープログラム（ENERGYす。細線は 1 分ごとの平均値，太線は 30 分ごとの平均（ 44 ）674

電気設備学会誌

2012 年 9 月

値である。コピー機や複合機では，1 分値と 30 分値には大きな差があることが分かる。省エネ対策として電力使用量の積算値を評価する場合は 30 分値で十分であるが，節電対策効果の評価や幹線容量選定など最大値が問題となる場合には，1 分値のような比較的短時間単位での実測データを活用すべきである。
表‑1 に実測結果として，実測期間中の最大電力（1 分平均電力の最大値）と 1 日当たりの平均消費電力量を示す。表中の消費電力とは，各機器本体やカタログなどに表示されている消費電力であって，機器ごとに，「消写真 ‑1費電力」，「通常消費電力」，「標準構成時電力」，「最大構成時電力」など表現が異なっており，どのような状

300
消費電力［W］

実測を行ったオフィスの様子

1 分平均値

250

態で使用したときの消費電力かは明確に分からないの

30 分平均値

200が実態である。コピー機，複合機，ポットの最大電力150が約 1 000 W程度であり，比較的大きい。また，パソコ

100

ン類の消費電力は 20〜200 W程度と範囲が広く，特に50

デスクトップPCは機器ごとに大きな差がある。例えば，

002

468⒜

消費電力［W］

50

10 12 14 16 18 20 22［時］

デスクトップ PC（DPC3）

それに比べ DPC2 と DPC3 は旧型であり，最大電力値は大きく異なることが分かった。製造年以外にも内蔵機

1 分平均値40器（HDD，ファン等）の違いも考えられるが，同じ種類

30 分平均値3020

表 ‑102468⒝10 12 14 16 18 20 22［時］

デスクトップPC

1 分平均値

1 200

測定対象
機器

ノート PC（NPC1）

1 400
30 分平均値

1 000
800

液晶ディスプレイ

600
400
200
0

ノート PC02468

10 12 14 16 18 20 22［時］⒞

コピー機（CPY1）

プリンタ
コピー機

1 000
消費電力［W］

実測した OA 機器種類と実測結果

100

消費電力［W］

DPC1 と DPC4 は比較的新しい機種のため省エネ型で，

800

2009

5894253

DPC22006

102204702

DPC32006

84174990

DPC42011

240

59201

LCD12008452398

LCD22006

5243

187

LCD32006

4233216

NPC12011

1143112

NPC22007

2559469PRN

2010550491165

CPY12008

1 450

1 234

2 209

CPY22009

1 500

1 284

2 277

FXC12009

1 500

1 043

1 578

FXC2

不明

1 500

1 101

5 003

VDM1不明

601

824

8 757

VDM2

2011

202

2 260

3 776

VDM3不明

350

562

5 767

RFG

2010

175

118

584

シュレッダ

SRD

2004

180

76

1

洗浄便座

WSH

2008

353

349

325

ポット

POT

2005

なし

984

804

複合機

自販機
200
0

冷蔵庫

図 ‑1

DPC130 分平均値

400

2

記号

1 分平均値

600

0平均消費
消費電力 最大電力
電力量（表示値）（実測値）
（実測値）
[W]
[W]
[Wh/日]

製造
年468

10 12 14 16 18 20⒟複合機（FXC1）

22［時］

OA 機器の 1 日のロードカーブ例（実測値）

J. IEIE Jpn. Vol. 32 No. 9675（ 45 ）のOA機器でも実測することで値の差が明確になった。

観点から着目すべき機器であるといえる。

平均消費電力量では，自販機が最も大きく，続いてコピー機・複合機が大きいことが分かる。デスクトップ
PCも，消費電力と同様に機器により大きな差がある。

3.

デュレーションカーブによる評価

3.1

デュレーションカーブの例

図‑2 には，横軸に最大電力，縦軸に平均消費電力量

今回の調査では，実測データのデュレーションカーブを取り各機器の値をプロットした結果を示す。縦軸の平による分析を試みた。デュレーションカーブとは，一定均消費電力量が大きい機器は省エネに，横軸の最大電力

期間の実測データに対し，値が大きい順に並べたものでが大きい機器は節電対象として重要である。全機器を同ある。表‑2 の上段に，今回の実測機器のデュレーショじスケールでプロットすると，パソコン等の個人使用機ンカーブの例を示す。一般にデュレーションカーブは，器は◇で示され左下の小さい領域に集中する一方，自販

例えば 1 年間の冷暖房負荷の大きさを評価する場面な機は最大電力も平均消費電力量も大きく，コピー機や複ど，ある値以上（若しくは以下）の積算時間を分かりやす

合機は平均消費電力量と比較して最大電力が大きめであく示す必要がある場合に活用されている。

ることが分かる。自販機は省エネルギーと節電の両方の3.2

デュレーションカーブの分類と考察検討

実測データから各機器のデュレーションカーブを作成
10 000

したところ，その形状は表 ‑2 に示すようなおおむね 3VDM1種類に分類されることが分かった。その形状の違いに着8 000目し，それぞれの形状に応じた効果的な節電方法を考察

7 000
6 000

してみた。

VDM3（ 1 ） ピーク型FXC25 000

VDM24 000

く，パルス状の鋭い形状となる機器で，コピー機，複合

3 000
CPY1 CPY2FXC12 000
1 0000機が該当する。節電対策としては，電力ピークと本機器のピークが重ならないようシフトすることが有効であり，

POT
0500

1 000

1 500

2 000

2 500

図 ‑2

最大電力と平均消費電力量の関係
表 ‑2ピーク型

デュレーションカーブの分類
丘型

ブロード型
8002001 000

消費電力［W］

デュレーションカーブ

1 200

800
600
400
200
0

ピークは短時間なのでコピー使用時間を制限するなどの工夫が考えられる。

最大電力［W］

消費電力［W］

比較的消費電力は大きいが，最大電力値の頻度は少な［時間］
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

消費電力［W］

平均消費電力量［Wh/日］

9 000

150
100
500［時間］
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24600
4002000［時間］
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

形状
該当機器

・比較的消費電力は大きいが，最大電力の ・おおむね一定の電力であり平坦な形状
頻度は少ない・ピーク型のような鋭いピークがない
・パルス状の鋭いピークがある

・ピークがほとんどない・なだらかな傾斜がある

・コピー機
・複合機
・プリンタ
・電気ポット・自販機
・冷蔵庫

・デスクトップパソコン
・ノートパソコン
・液晶ディスプレイ

対策

・節電対策にはピークシフトが有効・高効率化により全体的な電力の大きさを ・高効率化により全体的な電力の大きさを・ピークが短時間のため運用工夫によるシ小さくする
小さくする
フトを検討
・デスクトップ PC をノート PC に置き換え ・不要な時間帯に停止する
・例：コピー使用時間の制限
る（ 46 ）676

電気設備学会誌

2012 年 9 月

表 ‑3（ 2 ） 丘型

データベースの概要

機器種類
（略称）

消費電力表示値の平均 [W]

用意したパターンノート PC（NPC）

1532旧型デスクトップPC（DPC̲OLD）

128

13

スクトップPCのノートPCへの置換え等が考えられる。

省エネ型デスクトップ
PC（DPC̲NEW）

6218（ 3 ） ブロード型複合機（FXC）

1 500

18コピー機（CPY）

1 500

12冷蔵庫（RFG）

175

5

1 000

7

ほぼ一定の電力消費値となり，ピーク型のような大きい変動がない機器で，パソコン，ディスプレイなどが該当する。節電対策としては，高効率機器を使うなどして丘の高さ全体を低くすることが有効で，具体的には，デピークがほとんどなく，なだらかな傾斜が長時間持続する。今回の実測では自販機，冷蔵庫などが該当した。

電気ポット（POT）

節電に対しては丘型と同様な対策が必要である。

4.

OA機器消費電力データベースの構築

4.1

実測データの活用方法

表 ‑4

仮想オフィスでの使用機器

機器種類
（略称）

消費電力表示値の平均 [W]使用台数

ノート PC（NPC）

1522した。これらの実測値を活用し，その値を複数の異なる旧型デスクトップ
PC（DPC̲OLD）

128

3

機器の電力消費パターンと想定しデータベース化するこ複合機（FXC）

1 500

1とを試みた。これらの実測値は 1 分値を基にしているコピー機（CPY）

1 500

2冷蔵庫（RFG）

175

1

1 000

1

今回の実測では，様々な個別機器の実消費電力を取得ため，短時間の消費電力の変動も実態がきちんと反映さ電気ポット（POT）れている。よって，例えばあるオフィスを想定した場合，そこで使用する機器種類と台数を決め，このデータベースを活用することで，そのオフィスの仮想ロードカーブ

機器ごとに，用意した稼働パターンから使用台数分のを作成することが可能となる。それらのデータを用いるロードカーブをランダムに選択し，それらをすべて合計ことにより幹線容量の検討等，電気設備設計の実務にもし仮想オフィスの 1 日分のロードカーブとする。複数日幅広く活用することができると考えた。そこで，実測デー分のロードカーブを作成する場合には，この選択作業をタのデータベース化の方法について具体的に述べる。

日数分繰り返しつなげていく。現実には同一オフィスで4.2

消費電力データベースの構築

も執務状況などにより，異なるロードカーブになる可能

今回の実測では，各機器とも 1 分間隔の実測データを性が高い。そのため用意したパターンからランダムに選最低 1 週間以上取得している。そこで，機器の種類ごと択することが，現実のロードカーブのランダム性を再現にロードカーブを 1 日単位で切り出し，1 分間隔の稼働しているといえる。

パターンとして複数種類用意する。例えばノート PC 3台を 2 週間連続で実測したデータは，ノートPCの稼働

5.

データベースを活用した節電対策の定量的評価

パターンとして 3 台#10 日分（平日日数）=30 の異なる稼働パターンを用意したものとして考えられる。このよ5.1

うにして用意した機器ごとの稼働パターンの種類を表整理したデータベースの活用例として，節電対策によ‑3 に示す。

仮想オフィスの設定

るピーク電力削減効果を定量的に評価した。

なお，消費電力表示値の平均とは，データベースに取仮想オフィスとして，床面積約 150 m2 の小規模オフィり入れた機器の消費電力表示値を種類ごとに平均した値

スを想定し，使用機器は表‑4 のように想定した。そして，である。

4 章で述べたデータベースを用いてこの仮想オフィスの4.3

データベースを用いた仮想ロードカーブの構築

検討したいオフィスの規模や用途に合わせ，OA機器の使用台数を設定する。そして，次の方法でデータベースを組み合わせて仮想ロードカーブを作成する。
J. IEIE Jpn. Vol. 32 No. 9

ロードカーブを作成してみた
（図‑3）
。
5.2

節電の具体的手法

オフィスにおける節電対策として，2 章と 3 章の知見を踏まえ，次の三つの手法を考えた。
S1） 丘型であるノート PC では，一定時間商用電源677（ 47 ）

消費電力［kW］

4

表 ‑5

想定した節電手法

記号節電手法

S1

ノートPC22 台を 3 グループ（7 台，7 台，8 台）に分け，1 グループずつ順番に 1 時間ずつ電源から切り離し，バッテリーで駆動させる

1S2

合計 3 台ある複合機とコピー機を，1 台ずつ順番に1 時間ずつ停止する

0S12

S1 と S2 を同時に実施する

S33 台ある旧型デスクトップ PC を，省エネが進んだ新型デスクトップ PC に更新する

S123

上記 S1，S2，S3 をすべて同時に実施する

3202

図 ‑346810121416182022 ［時］

仮想オフィスの 1 日のロードカーブ例から切り離しバッテリーを活用する。
きいため，電力ピーク時間帯には使用を制限する。
S3） パソコンを省エネ型又はノート PC に置き換える。

消費電力［W］

S2） ピーク型のコピー機と複合機は，最大電力も大60

上記の 3 手法をベースとして，具体的な節電想定条

商用電源から切り離し50

商用電源へ再接続

40

バッテリーへの充電30
20
100件を表‑5 のように定めた。節電実施時間帯については，

8

夏季電力需要のピーク時間帯である 13〜16 時 と，冬図 ‑4910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21［時］

商用電源再接続時のノート PC の消費電力

季の住宅での暖房や照明需要の影響による 17〜20 時4次の条件を仮定した。
①節電実施時間帯には，節電対象OA機器の消費電力はゼロとなる。
②節電実施時間帯以外での節電対象OA機器の消費電消費電力［kW］のピーク時間帯を想定した。また，評価の簡略化のため，

13〜16 時節電
17〜20 時節電
節電前

321力は，節電前と変わらない。
上記の②に関しては，例えばノートPCでは，バッテリーのみでの使用状態から商用電源に再接続した際に，バッテリー充電のため通常の使用状態よりも消費電力が089

図 ‑510 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21［時］

節電手法実施前後の仮想オフィス全体のロードカーブの比較例

大きくなることがある（本体の設定によって異なる）。
その実測を行った結果を図‑4 に示す。このため，商・削減電力[kW]=節電実施前の最大電力[kW]用電源へ再接続した後も，節電実施時間帯にはバッテ-節電実施後の最大電力[kW] ⑴リー充電を行わないように設定しないと消費電力値を増・削減率[％]=削減電力[kW]/期待節電電力[kW] ⑵やしてしまうことになる。ほかにも現実とは異なる要素

・期待節電電力[kW]はあるが，本検討では節電実施時間帯における電力削減度合いの評価を目的とするため問題ないと考えた。
5.3

評価結果

=節電前の使用機器の表示消費電力[kW]-節電後の使用機器の表示消費電力[kW]
評価に当たっては，仮想ロードカーブを 15 日分作成

図‑3 で一例を示した節電実施前のロードカーブに対し，図‑5 のような節電前後の比較計算を行うことを複し，表‑5 の節電対策を実施することを想定したロード数回繰り返した。その計算により，S1〜S123 の各節電カーブを計算し，両者を比較することでその効果を評価手法での削減電力値と削減率を求めることができた。そした。図‑5 に仮想オフィス全体のロードカーブを節電の結果を図‑6 に示す。30 分値とは，1 分値で計算した手法の実施前後で比較した結果を示す。節電時間帯に電ロードカーブを 30 分単位で平均した上で求めた値であ力が削減されていることが分かる。

る。図‑6 中の数値は⑵式で求めた削減率である。

これらの節電効果を，節電実施時間帯のピーク電力（最節電手法S1 による削減量は，節電時間帯や時間間隔大電力）削減分として次式で定義した値を求め評価する。によらず約 0.1 kWである。これはノートPCの平均表（ 48 ）678

電気設備学会誌

2012 年 9 月

きいため，対象台数が少ないとその差が顕著に表

削減電力［kW］

1.0
0.8
0.6

13〜16 時 1 分値
13〜16 時 30 分値
17〜20 時 1 分値
17〜20 時 30 分値
20%

0.4
0.2

39%

れ，節電効果にも変動が出る可能性がある。
③以上から，効果的な節電のためには，多くのOA機器を対象に一斉に対策を実施したほうが安定した効25%果が期待できる。

150%

本検討では，具体的な節電手法を考案し，ミクロ的な85%観点からそれらの効果を定量的に把握することができた。
本委員会で取得し整理した実測データは，コンセント回

0.0S1

図 ‑6S2S12
節電手法

S3S123

節電手法ごとの平均削減電力

路の幹線容量選定などの設備設計実務にも活用できると考えている。

6.

おわりに示消費電力（15 W）に換算すると約 6〜7 台分であり，節本検討を通して，今まで節電対策の効果に関する情報電手法 S1 では 7〜8 台を商用電源から切り離しているが不足していたOA機器に目を向け，消費電力の実態値ことを考えると，平均消費電力合計値（およそ 0.11 kＷ）

把握とデュレーションカーブでの負荷特性の分類など具の 85％程度の電力削減が期待できることを示している。

体的な知見を得た。また，データベースを活用した節電節電手法S2 は，節電時間帯や時間間隔により差が大対策の定量評価から，日頃の使い方を僅かに変えることきく，平均削減量は約 0.3 kWである。これは停止するにより，節電効果を得られることが検証できたと考える。

コピー機 1 台の平均表示消費電力 1.5 kＷに対して，削OA機器の消費電力低減は，総じて空調負荷を低減さ減率としては約 20％程度である。

せ，建物全体の消費エネルギー削減に寄与する。また，

なお，節電手法S3 では削減率が 150％であるが，こOA機器まで踏み込んだ取組みが増えることで，ZEBやれは旧型デスクトップPCの実際のロードカーブのピースマートグリッドなど，これからの建物の設計に関するク電力が表示消費電力値よりも大きいためである。

検討の一助となれば幸いである。

これらの評価結果を踏まえ，オフィスのOA機器に対する節電効果を考察すると，次のとおりである。
①ノートPCの商用電源切り離し（バッテリー駆動）
や旧型デスクトップ PC の新型 PC への置換えの手法については，対象台数が多いため稼働のランダム性により機器全体の合計電力値は比較的一定となり安定した節電効果が見込まれる。
②コピー機や複合機の停止や使用シフトの手法は，これらの機器の平均消費電力と最大消費電力の差が大J. IEIE Jpn. Vol. 32 No. 9

参考文

献

事業者向け節電アクション（資源エネルギー庁）
http：//www.meti.go.jp/setsuden/pdf/east02.pdf
日本サステナブル建築協会：DECC データに基づく夏季節電方策にかかわる緊急提言，
http：//www.jsbc.or.jp/decc/saveelec/index.html
丹羽英治：業務用建築における節電対策の定量評価，http：//www.shasej.org/bosyu/1105/setsuden/2011.5.26shimpo̲
niwa.pdf
電力需給に関する検討会合（METI/ 経済産業省）
http：//www.meti.go.jp/earthquake/electricity̲supply/0325̲
electricity̲supply.html

679（ 49 ）