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菊田　弘輝 (キクタ　コウキ)

工学研究院　建築都市部門　空間デザイン准教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（工学）, 北海道大学, 2006年03月
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
ORCID ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 建築環境・設備
研究分野
  • 社会基盤（土木・建築・防災）, 建築環境、建築設備
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2018年04月 - 現在
    北海道大学 大学院工学研究院, 准教授
  • 2010年04月 - 2018年03月
    北海道大学 大学院工学研究院, 助教
  • 2013年04月 - 2013年11月
    トリノ工科大学, 客員研究員
  • 2007年04月 - 2010年03月
    北海道大学 大学院工学研究科, 助教
  • 2006年04月 - 2007年03月
    北海道大学 大学院工学研究科, 助手
  • 2005年06月 - 2006年03月
    北海道大学 大学院工学研究科, 学術研究員
学歴
  • 2005年04月 - 2006年03月, 北海道大学, 大学院工学研究科, 空間性能システム専攻, 日本国
  • 2003年04月 - 2005年03月, 北海道大学, 大学院工学研究科, 都市環境工学専攻, 日本国
  • 1999年04月 - 2003年03月, 北海道大学, 工学部, 建築都市学科, 日本国

研究活動情報

■ 受賞
  • 2026年05月, 空気調和・衛生工学会, 第23回空気調和・衛生工学会功績賞
    環境建築と熱負荷・熱環境シミュレーション法に関する研究 シミュレーション技術の動向調査とコンポーネントプログラムの開発
  • 2026年03月, 日本建築衛生管理教育センター, 第53回建築物環境衛生管理全国大会研究集会優秀発表表彰 事例報告部門・奨励賞
    病棟における空気環境の実態調査 建築物環境衛生管理基準との比較
  • 2025年05月, 建築設備技術者協会, 第13回カーボンニュートラル賞
    北海道地区FMセンター 地域脱炭素を目指した小規模オフィスの環境・設備計画と検証
  • 2025年05月, 空気調和・衛生工学会, 第22回空気調和・衛生工学会功績賞
    快適な室内空気質に関する調査研究
  • 2025年05月, 空気調和・衛生工学会, 第39回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    北海道地区FMセンター－地域脱炭素を目指したオフィスの環境・設備計画と検証－
  • 2025年03月, 日本建築衛生管理教育センター, 第52回建築物環境衛生管理全国大会研究集会優秀発表表彰 調査研究部門・特別賞
    ダクト式全館空調システム住宅におけるエアロゾル拡散に関する研究
  • 2024年11月, 室内環境学会, 2024年室内環境学会学術大会大会長奨励賞
    ダクト式全館空調システム住宅の室内濃度シミュレーションを用いたエアロゾル感染リスクの試算
  • 2024年05月, 空気調和・衛生工学会, 第38回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    信頼性と省エネルギー性に配慮した「NHK札幌放送会館」の計画
  • 2024年03月, 日本建築衛生管理教育センター, 第51回建築物環境衛生管理全国大会研究集会優秀発表表彰 調査研究部門・特別賞
    COVID-19対策のための換気設備の増設 北海道と福岡県の保育施設における検証
  • 2023年05月, 建築設備技術者協会, 第11回カーボンニュートラル賞
    北ガスグループ本社ビル
  • 2022年05月, 空気調和・衛生工学会, 第36回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    北ガスグループ本社ビル 積雪寒冷地の都心型エネルギー供給オフィスビルにおける環境設備計画
    日本国
  • 2021年08月, 日本建築学会, Japan Architectural Review, Best Paper Award 2020
    Measures against COVID-19 concerning summer indoor environment in Japan
    日本国
  • 2020年05月, 空気調和・衛生工学会, 第34回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    北海道で初の『ZEB』を実現したアリガプランニング新社屋ビルの環境計画と性能評価
    日本国
  • 2020年05月, 空気調和・衛生工学会, 第17回空気調和・衛生工学会功績賞
    室内空気質のための必要換気量の設計基準濃度の提案
    日本国
  • 2017年05月, 空気調和・衛生工学会, 第31回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    北見信用金庫紋別支店『まちのシンボル』となる空間の環境・設備計画
    日本国
  • 2017年05月, 建築設備技術者協会, 第5回カーボンニュートラル賞
    北海道ガス札幌東ビルにおける低炭素化の取組み
    日本国
  • 2016年05月, 空気調和・衛生工学会, 第30回空気調和・衛生工学会振興賞技術振興賞
    北海道ガス 札幌東ビル 技術開発・研修センターの環境計画と建築設備
    日本国
  • 2016年05月, 建築設備技術者協会, 第4回カーボンニュートラル賞
    北見信用金庫紋別支店における低炭素化の取組みと実証評価
    日本国
  • 2015年02月, 北海道, 平成26年度北海道科学技術奨励賞（知事表彰）
    再生可能エネルギー利用促進と快適性向上を図った北方型環境建築の研究開発
    日本国
  • 2009年03月, 日本太陽エネルギー学会, 平成20年度日本太陽エネルギー学会伊藤直明賞
    断熱建物におけるトップライト型ボイド空間の熱・光環境計画に関する研究 その2 模型実験における入射光による各階の日射負荷の推定
    日本国
  • 2009年03月, 日本太陽エネルギー学会, 平成20年度日本太陽エネルギー学会奨励賞（一般部門）
    断熱建物におけるトップライト型ボイド空間の熱・光環境計画に関する研究 その2 模型実験における入射光による各階の日射負荷の推定
    日本国
  • 2005年05月, 空気調和・衛生工学会北海道支部, 平成16年度空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会優秀発表奨励賞
    高断熱建物における床暖冷房システムと室温変動の許容に関する研究
    日本国
  • 2003年03月, 日本建築学会北海道支部, 平成14年度日本建築学会北海道支部賞
    優秀学生
    日本国
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 主な担当授業
  • 環境デザイン工学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 環境デザイン工学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 計画・設計演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 計画・設計演習Ⅲ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 都市環境計画, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 計画・設計演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
■ 所属学協会
  • 2021年 - 現在
    日本公衆衛生学会
  • 2007年 - 現在
    日本太陽エネルギー学会
  • 2003年 - 現在
    日本建築学会
  • 2003年 - 現在
    空気調和・衛生工学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 中央熱源方式における同時使用率の整備による熱源機器容量の最適化と設計手法の構築
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2025年03月31日
    阿部 佑平; 菊田 弘輝
    本研究の目的は、中央熱源方式の非住宅建築物を対象に、未だ十分なデータ構築がされていない同時使用率を整備し、同時使用率の考慮による熱源機器容量の最適化と設計手法を構築することである。今年度の研究成果を以下に記す。
    １）非住宅建築物における熱源機器容量の設計実態の把握
    中央熱源方式のオフィスビルを対象とした熱源機器容量の設計実態を把握するため、オフィスビルの設計経験がある機械設備設計者を対象としたアンケートを実施した（回答数：171件、有効回答：164件）。
    アンケートより、中央熱源方式を採用することの多い建物規模は、10,000㎡以上の床面積であることが分かった。
    また、同時使用率を考慮した設計の実施状況を聞いたところ、「考慮した設計を行っている」と回答した設計者は46％、「考慮した設計を行っていないが、必要性を感じる」と回答した設計者は35％であり、設計者の多くが同時使用率の必要性を感じていた。また、同時使用率を考慮した設計を行っている設計者に、同時使用率の値を設定する際の考え方を聞いたところ、類似建物における「経験値」をもとに設定している設計者が最も多く、次いで、ヒアリングにおける「想定値」をもとに設定している設計者が多かった。また、設計で使用する同時使用率の具体的な値を聞いたところ、冷房の平均値は77％、暖房の平均値は76％であった。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 22K04445
  • 住宅における機械換気の実質効果と健康リスク影響に関する調査
    科学研究費助成事業
    2020年04月01日 - 2025年03月31日
    林 基哉; 金 勲; 菊田 弘輝; 長谷川 兼一; 稲葉 洋平; 東 賢一; 本間 義規; 田島 昌樹; 山田 裕巳
    2022年度の調査研究によって以下の知見を得た。
    ①常時換気と室内空気質に関する実態調査では、ほとんどの対象で厚生労働省の室内濃度指針値を下回ったが、アセトアルデヒドは指針値を超える対象があり、TVOCは暫定目標値を超える対象があった。αピネンがTVOCを引き上げていることが確認された。
    ②室内空気質と健康リスクに関する調査分析では、常時換気設備の有無、COVID-19対応の窓開け換気の有無によって、室内化学物質濃度に有意な差が見られなかった。一方で、室内環境と健康影響に関するリテラシーが室内化学物質濃度に影響することが示唆された。
    ③常時換気による室内空気質改善に関する分析では、化学物質の使用に関する配慮を行った対象では、厚生労働省の室内濃度指針値を下回っているが、アセトアルデヒドについては、指針値に近い対象があった。TVOCの暫定目標値については、多くの場合に上回った。換気量は必要換気量をほぼ満たしているが、αピネンがTVOCの主な成分であること、アセトアルデヒド濃度が高いことから、木材由来の化学物質の影響が顕著であることが確認された。また、エタノールとアセトアルデヒドの濃度に関係性が見られたことから、COVID-19対応のための消毒の影響が示唆された。COVID-19対応のために、隔離室を設けた場合の実験と家庭内エアロゾル感染リスクの試算を行った結果、常時換気の種類によってリスクが顕著に異なることを確認し、その対策例を示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 20H00276
  • 同時使用率の確率論的算出手法の構築による中央熱源方式の熱源機器容量の最適化
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    阿部 佑平; 菊田 弘輝
    本研究では、中央熱源方式の暖房システムが採用された集合住宅を対象に調査を行い、同時使用率の実態を明らかにした。また、集合住宅の住戸数や世帯構成が同時使用率に与える影響を評価するため、組合せ論に基づく同時使用率の確率論的算出手法を構築した。構築した手法を用いて同時使用率を考慮した熱源機器容量を検討したところ、一般的な設計に比べて熱源機器容量を適正化することが可能となり、これにより、熱源機器の負荷率が向上し、エネルギー消費量の削減に効果があることを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 19K04745
  • ビッグデータを用いた地域環境・住環境が健康リスクに与える影響の評価
    科学研究費助成事業
    2019年06月28日 - 2021年03月31日
    羽山 広文; 菊田 弘輝; 林 基哉; 森 太郎
    季節と健康に関する研究は生気象学・公衆衛生学に関する分野であり、既に多くの研究がなされている。本研究は、厚生労働省の人口動態統計データの死亡票（1972年～2015年）、国土交通省 気象庁のアメダス気象データ（日本国内約1300か所）、総務省の住宅・土地統計データおよび国勢調査データなどのビッグデータを活用し、以下の事項を進め、健康リスクに影響を与える要因を明らかにし、健康で安全な地域環境・住環境形成の指標を得た。
    1) 各種ビックデータから必要なデータを連結する手法の開発、2) 季節・外気温度が死亡リスクへ与える影響の評価、3) 住宅政策の経年変化と死亡リスクの明確化
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 19K22000
  • 生産施設用空調方式の高効率化と信頼性に関する研究
    科学研究費助成事業
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    羽山 広文; 菊田 弘輝; 森 太郎
    本研究は、データセンタと高発熱の工作機器を収容した精密機械工場の空調設備に関し、室内作業者の労働環境を確保しながら機器の発熱を確実に高効率で冷却することを目的に、以下の結果を得た。1) 空調効率の決定要因解明とIT機器と空調設備を連成した空調システムの開発、2) 冷涼な外気を活用した潜熱・顕熱冷却空調方式の開発、3) 空調設備の保全データの定量化と室温変化を伴う信頼性評価ツールの開発、4) 置換換気空調方式の温度成層形成要因のモデル化と予測手法の開発
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 18H01591
  • 超高齢・省エネ時代の居住に係る健康リスクとリテラシー効果の推定法
    科学研究費助成事業
    2016年04月01日 - 2020年03月31日
    林 基哉; 金 勲; 菊田 弘輝; 山田 裕巳; 阪東 美智子; 長谷川 兼一; 厳 爽; 開原 典子; 欅田 尚樹; 本間 義規; 大澤 元毅
    居住リテラシー、住宅・設備、室内環境に関する調査を行い、居住リテラシーを考慮した室内環境予測手法の開発、健康弱者のための住居のモデルスタディーを行った。
    本研究によって、気象条件や住宅性能に対応した住宅・設備と、適切な居住リテラシーの必要性を示した。また、シックハウス法による常時換気が理解されていないこと、旧来住宅の冬の寒さに起因する健康被害が顕著であること、冬期の湿度維持が困難で感染症リスクが看過できないこと、規制対象外の化学物質汚染が憂慮されることなどが分かった。
    以上によって、居住リテラシーのガイドラインの基礎を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 国立保健医療科学院, 16H02380
  • 北方圏を対象とした超高性能パッシブ換気住宅の開発
    科学研究費助成事業
    2016年04月01日 - 2019年03月31日
    菊田 弘輝
    北方圏を対象とした超高性能パッシブ換気住宅の開発に際し，超高性能パッシブ換気住宅の基本性能と居住環境の評価，パッシブ換気・全室暖房用の設計ツールの構築，太陽熱・バイオマス熱利用型に適した建築・設備仕様及びコミュニティ暖房の検討，を主な研究項目とした．具体的には，実証実験では基礎データの収集とともに居住者への温冷感申告チェック，浮遊真菌濃度測定を行い，パッシブ換気特有の空気循環及び全室暖房の特性を解明した．一方，数値シミュレーションでは太陽熱・バイオマス熱利用型に適した超高性能パッシブ換気住宅（群）を多面的に検討し，地域や世帯構成に応じて住宅単体とその集合体それぞれの効果を推定した．
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 16K06606
  • 高発熱機械室の高効率空調設備構築と信頼性評価に関する研究
    科学研究費助成事業
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    羽山 広文; 菊田 弘輝; 森 太郎; 木幡 悠士; 小島 俊一; 松本 若菜; 井上 義之
    本研究は、IT機器や工作機器を収容した高発機械室の空調設備に関し、機器の発熱を確実に高効率で冷却することを目的に、1)室内の温熱環境の適正化、2)空調設備の高効率化、3)空調設備の信頼性確保の3点を主眼に据え、①機器冷却特性を考慮した空調方式、②冷涼な外気を活用した高効率空調方式、③生産施設への置換換気方式の適用、④空調設備の信頼性評価の4つの課題について、機器の設計・製造（製造業）、サービスの構築・運用（サービス業）、空調設備の設計・建設（建設業）の異なる産業分野にまたがる課題を体系的に整理し、適応範囲、構成基準、その対策と効果を定量的に明らかにし、実用性の高い成果として取り纏めた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26289199
  • 日常及び緊急時双方に適用可能な無暖房化に向けた住環境整備手法の構築
    科学研究費助成事業
    2012年04月01日 - 2015年03月31日
    菊田 弘輝
    将来の無暖房化に向けて，戸建住宅や学校体育館を対象に，実測調査，アンケート調査，エネルギー調査，数値シミュレーション等を行った．その結果，再生可能エネルギー利用促進（例えば，太陽熱や薪）を図ったパッシブ換気住宅，教室棟で体育館を取り囲む「内包型」で設計した体育館，暖房機能の停止に備えた「高断熱型」で設計した体育館は重要な住環境整備手法として位置付けられることを明らかにした．
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 24560708
  • 住宅の温熱環境が居住者へ与える影響の定量的評価
    科学研究費助成事業
    2011年04月01日 - 2014年03月31日
    羽山 広文; 齊藤 雅也; 菊田 弘輝; 森 太郎; 梅村 朋弘
    本研究では以下の検討を実施した。(1)厚生労働省より人口動態統計データを入手し、死因と気象条件の関連性を死亡場所別、地域別に分析した。(2)在宅医療・看護を実施している医療機関の協力を得て、室内温熱環境と生理データを同時に計測し、室内温熱環境が身体へ与える影響を把握した。(3)入浴前後の室内温熱環境と生理データ（血圧、心拍数）を同時に計測し、室内温熱環境が身体へ与える影響を把握した。(4)住宅内の室温分布データを活用し、室温分布発生の要因分析を行い、室温確保に必要な住戸の断熱性能・必要なエネルギー消費量を把握した。(5)安全と健康に配慮した住宅計画・住環境計画の指標を作成した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 23360253
  • 地域性と実行性を考慮した環境配慮型コンビニエンスストアの開発
    科学研究費助成事業
    2010年 - 2011年
    菊田 弘輝; 田中 優里香; 柿元 淳子; 金子 亮平
    1)建築・設備仕様や運用状況を統計的に整理し,電力消費量に対する要因分析に基づくCVSの電力消費予測モデルを作成した. 2) CVS特有の商品管理上の各設定温度や空調方式等の違いが及ぼす温度分布への影響を分析した. 3) CVS特有の電力消費比率と年間エネルギー消費原単位を示し, CVSに適用可能なエネルギー効率の評価方法を提案した. 4)地域性と実行性を考慮した上で,空調負荷に焦点を当てて建築的対応かつ運用改善による削減効果を定量化した.
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 22760433
  • 高断熱事務所建物に適用可能な水方式による躯体蓄熱暖冷房システムの提案・開発
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2008年
    菊田 弘輝; 泉 孝典; 吉川 真弓; 白石 洋平; 畑中 壮大; 今井 綾子; 伊藤 匡貴
    水方式による躯体蓄熱暖冷房システムは,高断熱建物における室内負荷の顕熱成分に対応するシステムである.CASBEEの最高ランクS に相当する建物を対象に,本システムのコミッショニング及びシステムチューニングを実施し,快適性・省エネ性・経済性の向上を確認した.また,低温温水による輻射暖房ならびに高温冷水による輻射冷房の可能性を示唆し,本システムと併用する形で,ダブルスキンにおける省エネルギー効果,トップライトボイド空間における各階の日射負荷の分配率を明らかにした.
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 19760401
  • 冷却流水面とハイブリッド換気による屋内公開空地の熱・空気環境の改善効果
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2007年
    繪内 正道; 羽山 広文; 菊田 弘輝; 森 太郎; 林 基哉; 西澤 繁毅; 長野 克則; 濱田 靖弘
    本研究では、第一段階として、実験室内で行った熱収支・物質収支に基づいて水平流水面の熱物質伝達モデルと垂直流水面の熱物質伝達モデルを提示した。
    次いで、数値的な検証の一環として、実大実験と熱物質伝達モデルを組み込んだCFDの比較を行ったが、その拠り所とするために、境界層レベルの熱・物質伝達のメカニズムの解明に欠かせない、PIVによる流水面近傍の気流速分布測定を行った。
    境界層厚さ、速度分布、蒸発・凝縮量の相互関係を探り、気流分布解析(CFD)用市販ソフトSTREAMに取り込み、実測と数値計算の一致度合いを検討した。2方程式(K-ε)モデルに移動境界速度を適用した場合、実測分布と数値解析分布が全く異なったので、流水面近傍では層流底層に対し、何らかの考慮が必要になることが分かった。
    屋内公開空地を対象とした熱・空気環境計画には、事前に光環境の実態把握が欠かせない。トップライト型ボイド空間の熱・光環境の連成を行い、日射負荷の推定を可能にした。また、アトリウムを片面コア型モデル、中央コア型モデル、線形コア型モデルの類別し、PAL低減に寄与する上位パラメーターの水準分析を行い、最適仕様の組み合わせを明らかにした。
    温度むらを生かした環境計画の一助に不可欠なマクロモデルによる数値解析の検討は、冷却流水面を取り込んだCFD解析の可能性の検討と合わせて引き続き行っていく所存である。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 17360280