山東省恵民第三中学校の太陽熱温水器プロジェクト

山東省恵民第三中学校の太陽熱温水器プロジェクト

I. プロジェクトの背景：キャンパス生活ニーズとグリーン開発の整合

山東省恵民県の重点公立中学校である恵民第三中学校は、約3,000人の教師と生徒の教育と生活を担っており、そのうち60%以上を寄宿生が占めています。毎日の給湯は、生徒の毎日の洗濯や食堂の清掃といった基本的な生活保障に直結しています。これまで、同校は長年にわたり給湯をガスボイラーに依存していましたが、ガス調達コストの高騰や冬季暖房期の供給不安定といった問題を抱えていただけでなく、燃焼による排出ガス問題により、「デュアルカーボン」（カーボンピーキングとカーボンニュートラル）を背景としたグリーンキャンパス開発の政策方向性にも合致していませんでした。

2023年、恵民県教育体育局は「グリーンキャンパス」建設特別キャンペーンを開始し、小中学校および中等職業学校に対し、生活用エネルギー需要を満たすため再生可能エネルギーを優先的に導入することを明確に求めました。恵民第三中学校は、自校の水使用量と校舎配置を考慮し、太陽熱温水器プロジェクトの導入を決定しました。これは、地域の政策要請に応えるだけでなく、給湯コストを根本的に削減し、サービスの安定性を向上させ、教職員と生徒にとってより良いキャンパス生活環境を創出します。プロジェクトは2023年後半に着工し、2024年初頭に正式に運用開始され、「太陽エネルギーを主エネルギーとし、補助エネルギーを補助エネルギーとする」恵民県初の大規模キャンパス給湯プロジェクトとなりました。

II. コアプロジェクトの規模：キャンパスの1日あたり180トンの温水需要に正確に対応

1. 基本パラメータとカバレッジシナリオ

本プロジェクトの中核設計規模は、1日あたり180トンの温水供給で、温水温度は55～60℃に安定制御されます（国家「飲用水衛生基準」におけるキャンパス生活用温水温度の要件を満たす）。これにより、以下の3つの中核シナリオを完全にカバーできます。

学生寮の給水：2,200名を超える寄宿生に給水しており、1日あたりの需要は110トン（学生1人当たり1日50リットルのお湯で計算）で、総供給量の61％を占めています。

食堂の物流用水：食堂3か所の食器洗浄と食品前処理のニーズに対応し、1日あたりの水消費量は40トンで、22％を占めています。

教育棟・事務所の水使用：教員室や多機能教室の清掃や緊急時の水需要を賄い、1日の水消費量は30トンで、17％を占めています。

2. システムレイアウトと生産能力設計

1日あたり180トンの供給目標を達成するため、本プロジェクトでは「集中集熱＋分散蓄熱」方式を採用しています。校内運動場東西の教育棟屋上に、平板型太陽熱集熱器300セット（集熱面積2.5㎡、総集熱面積750㎡）を設置し、さらに50立方メートルの断熱貯湯タンク4基（総蓄熱容量200立方メートル、10%の緊急時用バッファ容量を確保）を併設しています。スマート温度制御システムがタンク内の水温と水位をリアルタイムで監視します。太陽熱集熱が不足する場合は、空気熱源ヒートポンプ（非直熱電熱式、キャンパス安全電力基準適合）が自動的に作動し、補助暖房を行います。これにより、激しい雨天や曇天時でも、安定した基準通りの給水を確保します。

III. プロジェクトの主な利点：キャンパス給湯設備の問題点への的確なソリューション

1. 大幅な省エネ・コスト削減効果により、学校運営の負担を軽減

このプロジェクトは、従来のガスボイラーと比較して運用コストを72%削減します。恵民県の天然ガス市場価格（1立方メートルあたり3.8元）に基づくと、ガスボイラーは1日あたり180トンの温水を生成するために2,880立方メートルの天然ガスを消費する必要があり、1日あたりのコストは10,944元です。一方、太陽熱温水システムでは、空気熱源ヒートポンプの補助電力消費量（約800kWh、電気料金0.56元/kWh）と機器メンテナンス費用のみが必要で、1日あたりのコストは合計3,000元未満です。これにより、学校は年間280万元以上の費用を節約できます。同時に、このシステムの耐用年数は15年、投資回収期間はわずか3.5年で、長期的な経済効果が顕著です。

2. キャンパスのシナリオに適応したテクノロジー、安全性と利便性のバランス

このプロジェクトでは、キャンパス内の水利用の特性である「ピーク時には需要が高く、オフピーク時には需要が安定している」という点に着目し、次の 3 つの設計を目標としています。

ピーク時の給水最適化：3回の給水ピーク時間帯（午前6時～8時、正午11時30分～13時30分、夜間18時～22時）に、可変周波数給水ポンプを使用して給水圧力を高め、6つの寮棟と3つの食堂で同時に給水しても水圧が不足しないようにします。

安全保護の強化：温水貯蔵タンクには二重オーバーフロー弁と水質濾過システムが装備されており、毎月水の硬度と細菌指標を自動検知してスケールの蓄積や微生物の増殖を防ぎ、水使用時の教師と生徒の健康を確保します。コレクターには落下防止ブラケットが設置され、屋根の配管は断熱綿とアルミシートで包まれており、冬季の凍結やひび割れ、生徒の偶発的な接触を防止します。

便利なスマート管理：学校物流部門は、モバイル管理プラットフォームを通じて、給湯量、貯水タンクの水位、設備の稼働状況をリアルタイムで確認できます。故障が発生すると自動的にアラーム通知が送信されるため、24時間体制の人員配置が不要になり、管理コストを削減できます。

IV. プロジェクトの実施価値：「生活保障」から「開発エンパワーメント」へ

山東省恵民第三中学校の太陽熱温水プロジェクトの実施は、長年の校内給湯問題を解決するだけでなく、3つの価値向上も実現しました。第一に、経済的価値の面では、学校運営コストを大幅に削減し、節約した資金を教育設備の更新や教師の研修に投資します。第二に、生態学的価値の面では、具体的な行動でグリーンキャンパスの概念を実践し、地域の教育システムにおける再生可能エネルギーの応用モデルを提供します。第三に、教育的価値の面では、プロジェクトを環境教育の担い手に変え、学生の低炭素意識と科学リテラシーを育成します。