演習で学ぶ省エネ計算 入門から実用まで温度計測の方法例...
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演習で学ぶ省エネ計算入門から実用まで
１．本教材の目的
２．測定値と単位換算について
３．熱量の種類と算出方法について
４．機器の効率と容量選定
５．実際のメリット試算演習
６．まとめ
目次
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１．本教材の目的
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本教材の目的と基本的な流れ
ステップ 項目 内容 備考
ステップ１ 熱負荷 熱負荷を算出する（出力）
計測値保有データ文献データから想定など
ステップ２COP
（効率）COP（効率）で割り戻す（機器効率）
計測値保有データカタログデータ など
ステップ３ 消費エネルギー 消費エネルギーを算出（入力）
ステップ４ 稼働時間・日数 稼働時間・日数から年間消費エネルギーを算出計測値保有データ聞き取り情報 など
目的：熱量計算を基礎から学習し、実用的な計算スキルを身に着ける
基本的な流れ
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熱量計算を通じたメリットの考え方
熱量計算を通じてメリットを算出する場合、以下のことが重要です。
①負荷を小さくするにはどうすればよいか？②効率の良い機器に置き換えられないか？③エネルギー源を変更できないか？（②とセットの場合も多い）
②機器効率 ①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
入出力の関係を常に意識しながら、数多くの事例に触れることで熱量計算スキルは養われます。
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ゴール 空調演習
社内で以下のようなニーズがあります。
情報をもとに比較してみましょう。
ニーズ：
空調の更新を検討しているが電気式とガス式どっちが良いか知りたい。
空調面積 ：5,000㎡
空調期間 ：冷房7月～9月、暖房12月～2月（毎日空調）
空調時間 ：8時～18時
電気式の空冷HPとガス式の吸収式冷温水器を比較した場合の
コストメリットを算出してみましょう。
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ゴールに到達するために ～本教材の目指すところ～
空調、給湯、ボイラ等で以下のことができるようになる
①負荷の算出②機器効率の算出③負荷と機器効率から消費エネルギーの算出
②機器効率 ①負荷③消費エネルギー
入力 出力
・電力量
・ガス量（発熱量）
・蒸気量 など
・空調負荷
・給湯負荷
・各種加熱量 など
・各種熱源機
・ヒーター
・ボイラ
・蒸気システム など
エネルギー変換
本教材でエネルギーの単位換算を自由自在にできるようになりましょう。
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２．測定値と単位換算について
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測定値 単位例 計測および算出方法例
温度 ℃ 接触温度計、非接触温度計（放射温度計）
容積 ㎥ メジャーなどで長さを測って算出
時間 h,min,s ストップウォッチなどで計測
流量 ㎥/h 超音波流量計（非接触）など
圧力 Pa 圧力計で計測
電流 A 電流クランプロガーにて計測
電圧 V 電圧ロガーにて計測
電力 kW 電流要素と電圧要素から算出
電力量 kWh 電流要素と電圧要素から算出
熱量 J（cal） 温度、容積、流量から算出
基本的な測定値と計測方法
最初のステップである負荷の想定では計測をすることが多いが主な計測値とその方法は以下の通りである。
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温度計測の方法例
接触型温度計：センサ部を直接対象物に接触させ温度を計測する
SATO製の特徴・計測する対象物の表面にセンサ部を接触させ計測する
・記録機能は基本的にない
HIOKI製の特徴・センサ部を取り換えることで空気の温湿度計測と水温などの計測ができる
・記録機能があり時間と温度変化の分析が可能
非接触型温度計：対象物から放射される電磁波を受け取り温度を計測する
放射温度計の特徴・対象物の表面温度を計測する・対象物はそれぞれの材質固有の放射率を持っており、事前に放射率を入力する必要がある
二次元放射温度計の特徴・対象物の表面温度を計測する・対象物はそれぞれの材質固有の放射率を持っており、事前に放射率を入力する必要がある
・温度の分布を画像として表現することが可能
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超音波流量計
・配管の表面から内部の液体の流速（＝流量）を計測できる。
・小口径から大口径まで工場内で使用されている配管のほとんど
で計測可能。
・温冷水配管の場合、断熱材を剥がさないと計測できない。
・内蔵メモリに記録可能。ＰＣへの出力ができる。
・ＰＣから定点計測の設定が可能。
・電源は充電池だが、定点計測では交流１００Ｖがのぞましい。
・センサを配管に直付けする。
流量計測の方法例
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電力計測の方法例
クランプオンハイテスタ
電流ロガー
・クランプ型コイルを使ってケーブルの負荷電流を計測する。・付属のリード線を接続すれば端子電圧を計測できる。・記録機能は無い。・クランプ型コイルを開いて、コイル内側にケーブルを貫通させる。・電圧は、リード線先端を計測対象物の露出端子に接触させる。
・クランプ型コイルを使ってケーブルの負荷電流を計測する。・電圧を計測することはできない。・内蔵メモリに記録可能。ＰＣへの出力ができる。・ＰＣから定点計測の設定が可能。・電源は乾電池。・クランプ型コイルを開いて、コイル内側にケーブルを貫通させる。
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単位をそろえる必要性
②機器効率 ①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
消費エネルギーの算出では、各消費エネルギーの単位発熱量を使用するが、使用する単位発熱量の単位にそろえなければ計算ができないため、負荷の算出で単位換算をできなければならない。
例：単位換算の必要性
負荷をcalにしないと
発熱量で割り戻せない
どうしよう・・・（汗）
消費ガス量
N㎥/h
都市ガス発熱量
11,000kcal/N㎥機器効率 %
想定した負荷
ジュールJ
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単位換算演習
データの単位を変換する方法を学びます。
例題１．20㎥/hをL/minに変換してください。２．１．で算出した値をkg/sに変換してください。（流れているものは水とします）
水の密度：1000kg/m³
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単位換算演習解答
解答１
20㎥/h
ひとつひとつ順番に単位を直していけば単位換算は簡単です。このあともこの方法で計算していくので慣れてください。
例題１．20㎥/hをL/minに変換してください。
×1,000L/㎥ × h/min60
1
㎥/h L/h L/min
=333.3L/min
まずは㎥をLに直してみよう
1㎥は1,000L
次はhをminに直してみよう
目的の単位に
直った！
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単位換算演習解答
解答２
例題２．１．で算出した値をkg/sに変換してください。
×1kg/L× min/s60
1
L/min L/s kg/s
=5.56kg/s
今度はminをs
に直してみよう次はhをminに直してみよう
目的の単位に
直った！
333.3L/min
水の密度
とくに順番が決まっているわけではないので、自分が理解しやすい順番で計算してください。
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単位換算演習
演習１１．8㎥/hをkg/sに変換してください。２．2,000kg/hを㎥/minに変換してください。
（所要時間8分）
水の密度：1000kg/m³
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基本的な組み合わせ単位について
密度（kg/㎥）単位体積あたりの質量例：水→1,000kg/㎥、空気→1.2kg/㎥
比熱（cal/g･℃）1gあたりの物質の温度を1℃上げるのに必要な熱量例：水→1cal/g･℃、空気→0.24cal/g･℃
体積を重量に、
もしくは重量を体積に
変換するときに
使用する
温度変化による熱量を
算出する時に使用する
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単位換算演習
演習１１．8㎥/hをkg/sに変換してください。２．2,000kg/hを㎥/minに変換してください。
解答１１．
２．
8㎥/h ×1,000kg/㎥ × h/sec600,3
1
㎥/h kg/h kg/sec
=2.22kg/sec
2,000kg/h
kg/h ㎥/h
=0.033㎥/min×1L/kg
L/h
× ㎥/L000,1
1× h/min
60
1
㎥/min
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温度上昇による熱量計算
演習２１．1㎥の水の温度が10℃から20℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（Mcal）は？２．300Lタンクに入った水が40℃から45℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（kcal）は？（所要時間10分）
水の密度：1000kg/m³
水の比熱：1kcal/kg・℃
（ヒント）比熱を使って熱量を計算するので体積を重量に変換します。比熱に重量と温度をかけるとcalだけが残る→それが答えです。
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２つの熱量「calとJ」
カロリー（cal）の定義「1gの水の温度を1℃上げるのに必要な熱量」
一方、ジュール（J）はSI単位系（国際単位系）におけるエネルギー（熱量や電力量など）を指します。
カロリー（cal）とジュール（J）はともに熱量の単位でありそれぞれには絶対に覚えるべき以下の関係があります。
1cal=4.186J
カロリーの方が
わかりやすい
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温度上昇による熱量計算
演習２１．1㎥の水の温度が10℃から20℃に上昇した場合、
空気が受け取った熱量（Mcal）は？
kcalkgkcalmkgm 000,10)1020(/1/1,0001 33 ℃℃
Mcal10
解答１
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温度上昇による熱量計算
演習２２．300Lタンクに入った水が40℃から45℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（kcal）は？
kcalkgkcalLkgL 1,500)4045(/1/1300 ℃℃
解答２
300 kg 5 kcal/kg
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温度上昇による熱量計算（ジュール編）
演習３１．3㎥の水の温度が15℃から20℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（MJ）は？２．100Lタンクに入った水が40℃から45℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（kJ）は？（所要時間10分）
水の密度：1000kg/m³
水の比熱：1kcal/kg・℃1cal=4.186kJ
（ヒント）まずはカロリーで計算をして、最後にジュールに変換します。
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温度上昇による熱量計算（ジュール編）
演習３１．3㎥の水の温度が15℃から20℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（MJ）は？
℃℃ )1520(/1/000,13 33 kgkcalmkgm
MJkMkcalkJ 79.62/000,1
1/4.186
解答
3000 kg 5 kcal/kg
= 15000 kcal
15000 kcal
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温度上昇による熱量計算（ジュール編）
演習３２．100Lタンクに入った水が40℃から45℃に上昇した場合、
水が受け取った熱量（kJ）は？
℃℃ )4045(/1/1100 kgkcalLkgL
kJkcalkJ 093,2/186.4
解答２
100 kg 5 kcal/kg
= 500 kcal
500 kcal
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３．熱量の種類と算出方法について
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本講義で取り扱う熱量
①積算熱量（cal、J、kWh）と瞬時熱量（kW）
②電流と抵抗から発生するジュール熱と消費電力
③燃料の燃焼による熱量
④蒸気の熱量
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①積算熱量と瞬時熱量
瞬時熱量と積算熱量でおなじみなのはkWとkWhです。
1h時間
消費電力（
kW）
kWは瞬時的な高さを示す
kWhは1hでの
面積を示す
つまり積算熱量であるkWhを単位時間で割れば瞬時値kW（の平均値）になります。
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①積算熱量と瞬時熱量
そもそもワット（W）の定義は何か？
1秒間（s）に1ジュール（J）の仕事をする仕事率⇒ジュール（J）を秒（s）で割ればワット（W）になります。
絶対に覚えるべきワット（W）の定義
1W=1J/s
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習４300Lタンクに入った水の温度が50℃から45℃に下がった。温度低下にかかった時間は2分であった。このタンクの温度を50℃に保つための熱負荷（kW）はいくつになるか？
（所要時間5分）水の比熱：1kcal/kg・℃1cal=4.186kJ
そもそも熱負荷って何でしょうか？
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熱負荷とは？
熱負荷とは「①目標とする状態を保ったり」「②目標とする状態にする」
ために必要となる入力エネルギーのことを言います。
洗浄液タンク
洗浄室
Ｐ
洗浄機にある洗浄タンクの加熱負荷の例
①洗浄機の稼働中はタンクからの放熱や給水などで何もしなければ温度が下がってしまうため連続的に熱を与えてあげなけれ
ばいけない
②洗浄機を立ち上げるときはタンク内の温度が低下しており一定時間内に所定の温度にするには熱を与える必要がある
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習４300Lタンクに入った水の温度が50℃から45℃に下がった。温度低下にかかった時間は2分であった。このタンクの温度を50℃に保つための熱負荷（kW）はいくつになるか？
（所要時間5分）
（ヒント）つまりこの場合、何もしなければ2分間で5℃温度が下がってしまうため、その低下する割合だけ熱を加える必要があります。
「密度、比熱、1cal=4.186J」で積算熱量（J）を算出し秒数で割るとJ/s（W）になります。
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習４300Lタンクに入った水の温度が50℃から45℃に下がった。温度低下にかかった時間は2分であった。このタンクの温度を50℃に保つための熱負荷（kW）はいくつになるか？
Wを求めるにはJ/sを出せばよいのでまずは積算熱量であるJを目指しましょう
kJkcalkJkgkcalLkgL 279,6/4.186)4550(/1/1300 ℃℃
求めた積算熱量Jを秒数sで割ればJ/s=Wとなります。問題文より2min=120sで積算熱量を割れば求める値が算出できます。
kWskJ 325.52120279,6
解答
300 kg 5 kcal/kg
1500 kcal
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習５3㎥の蓄熱タンクの温度が蓄熱前に15℃であった。このタンクを8時間で5℃にするために必要な熱源容量（kW）はいくつになるか？（蓄熱は水蓄熱とする）
（所要時間5分）
（ヒント）考え方は先ほどと同じ。まずは積算熱量を求めてみましょう。
「密度、比熱、1cal=4.186J」で積算熱量（J）を算出し秒数で割るとJ/s（W）になる
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習５3㎥の蓄熱タンクの温度が蓄熱前に15℃であった。このタンクを8時間で5℃にするために必要な熱源容量（kW）はいくつになるか？（蓄熱は水蓄熱とする）
解答冷却の場合も加熱と同じように考えれば良いです。3㎥のタンクを15℃から5℃に冷却するのに必要な積算熱量Jを算出しましょう。
℃℃ )515(/1/1,0003 33 kgkcalmkgm
問題文より8h=8×3,600sで積算熱量を割れば求める熱源容量が算出できます。
kWskJ 36.4)3,6008(580,125
kJkcalkJ 580,125/4.186
3000 kg 10 kcal/kg
30000 kcal
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習６30kgのアルミのインゴットを赤外線で加熱したら1分で温度が20℃から100℃にムラなく加熱できた。この場合の熱負荷（kW）はいくつになるか？ただしアルミの比熱は0.896kJ/kg･℃とする
（所要時間5分）
（ヒント）材料がアルミになっただけです。考え方は水でも金属でも同じです。
J/sに単位をそろえればWになるため、次元解析でJ/sを目指しましょう。
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瞬時熱量ワット（W）の計算
演習６30kgのアルミのインゴットを赤外線で加熱したら1分で温度が20℃から100℃にムラなく加熱できた。この場合の熱負荷（kW）はいくつになるか？ただしアルミの比熱は0.896kJ/kg･℃とする
解答素材がアルミになっても考え方は同じです。（重量×比熱×温度差＝積算熱量）
kJkgkJkg 4.150,2)20100(/896.030 ℃℃
1min=60sで加熱されたので積算熱量を秒数sで割れば熱負荷が算出できます。
kWkJ 84.3560s4.150,2
71.68 kJ/kg
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こんな場面見たことないですか？
熱源機の出入口温度と流れている流量を計測して熱量を把握
出入口温度差ΔTと流量がわかれば熱量を算出できます。⇒次元解析で考えてみましょう。
出入口温度差
ΔT（デルタT）
を算出
超音波流量計で計測したり、
カタログ値で確認
流量計
温度計（出口）
温度計（入口）
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流量と温度差からの熱量計算
CAONS140の熱量計算（kW）
温度計（入口）
出入口温度差
ΔT＝5℃
流量カタログ値
40L/min
入口温度
65℃
出口温度
70℃
40L/min ×4.186J/cal × min/s60
1
L/min kJ/min･℃
=14kW
重量に直す
次は出入口温度差で℃を消してみる 目的の単位
×1kcal/kg･℃×1kg/L
kg/min
比熱をかけて
calに直す
kcal/min･℃
Jに直す
×5℃
kJ/min
minをsに直す
kJ/s
=kWCAONS140
のカタログ値
流量計
温度計（出口）
※CAONS:東芝キャリア（株）の循環加温ヒートポンプ
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流量と温度差からの熱量計算（水の場合）
演習７FCUの温水流量と出入口温度を計測した結果が以下の通りであった場合FCUが室内に供給した瞬時熱量（kW）はいくつか？
（所要時間10分）
FCU
（ファンコイルユニット）
入口温度50℃ 出口温度45℃流量0.5㎥/h
室内に温風を供給
1cal=4.186J
水の密度:1,000kg/㎥水の比熱:kcal/kg・℃
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流量と温度差からの熱量計算（水の場合）
演習７FCUの温水流量と出入口温度を計測した結果が以下の通りであった場合FCUが室内に供給した熱量はいくつか？
FCU
（ファンコイルユニット）
入口温度50℃ 出口温度45℃流量0.5㎥/h
室内に温風を供給
解答はじめは混乱しますが頻繁に出てくる計算なのでしっかりマスターしましょう。
℃℃ )4550(/1/1,000/5.0 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 91.2/600,3
1/4.186
500 kg/h 5 kcal/kg
= 2,500 kcal/h
2,500 kcal/h
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演習８FCUの風量と風の出入口温度を計測した結果が以下の通りであった場合FCUが室内に供給した瞬時熱量（kW）はいくつか？
（所要時間10分）
FCU
（ファンコイルユニット）
流量と温度差からの熱量計算（空気の場合）
風量48㎥/min
入口温度22℃
出口温度25℃
（ヒント）空気の密度1.2kg/㎥と比熱0.24kcal/kg･℃を使用します
1cal=4.186J
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演習８FCUの風量と風の出入口温度を計測した結果が以下の通りであった場合FCUが室内に供給した熱量はいくつか？
FCU
（ファンコイルユニット）
流量と温度差からの熱量計算（空気の場合）
風量48㎥/min
入口温度22℃
出口温度25℃
解答空気の場合も同じです。空気の密度1.2kg/㎥と比熱0.24kcal/kg･℃を使用しましょう。
℃℃ )2225(/0.24/2.1min/48 33 kgkcalmkgm
kWskcalkJ 89.2min/60
1/186.4
57.6 kg/min 0.72 kcal/kg
=41.472 kcal/min
41.472 kcal/min
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FCU 2.9kW
（ファンコイルユニット）
演習７，８の結果からわかること
FCUの能力は2.9kW
48㎥/minの風がFCUで熱交換されて3℃上がって室内に供給されるこの時にFCUに供給される温水は出入口温度差5℃で0.5㎥/hとなる
※熱交換効率は無視しています
風量48㎥/min
入口温度22℃
出口温度25℃
入口温度50℃ 出口温度45℃流量0.5㎥/h
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＜オームの法則＞下図のような直流回路を考えたとき電圧・電流・抵抗の間には
以下の関係が成り立ちこれをオームの法則と呼びます。
I [A]
R [Ω]E [V]
電源 抵抗
IRE
川の流れに例えると落差が電圧水の流れる量が電流水の流れを妨げる要素が抵抗です。
②電流と抵抗から発生するジュール熱
抵抗に電流が流れると熱が発生します。
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下図の直流回路で抵抗から発生する熱量P(W)は以下の通り算出できる
I [A]
R [Ω]E [V]
抵抗の消費電力が熱に変わる
RIP 2
②電流と抵抗から発生するジュール熱
電気ヒータの熱量はこの原理で計算することができます。
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演習９下図の回路で電気ヒータが供給する熱量（kW）はいくつになりますか？
（所要時間3分）
5 [A]
200 [Ω]E [V]
電気ヒータの加熱量は？
（ヒント）電気ヒータの加熱量＝消費電力になります。
②電流と抵抗から発生するジュール熱
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演習９下図の回路で電気ヒータが供給する熱量（kW）はいくつになりますか？
5 [A]
200 [Ω]E [V]
電気ヒータの加熱量は？
②電流と抵抗から発生するジュール熱
5kW5,000W20052 熱量消費電力P
解答
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三相交流とは
三相交流は基準となる電圧に対し位相（タイミング）が１／３周期ずつずれた波形を組み合わせた交流のことをいいます。
+E [V]
t [s]
電圧
sinEEa )3
2sin( EEc
)3
4sin( EEb
－E [V]
0[V]
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三相平衡交流の消費電力
a
bc
a
bc
aI
cI
bI
発電機 電動機
三相電動機の例
それぞれの電圧の頂点は正三角形となり電流は電圧に対しΘ遅れた正三角形となります。
][
][
][
VV
AI
VE
xy
x
x
相の相間電圧相、：
相電流：
相電圧：
yx
x
x
Ea
EbEc
Ea
Eb
Ec
Ia
Ib
Ic
Vab
Vbc
Vca
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三相平衡交流の消費電力
cos3cos3 VIEIP 消費電力：
三相平衡交流の消費電力は単相分の消費電力を三相分足しあわせたものとなります。
aca EV
2
3
2
1
cosEIP
単相分の有効電力
E
cosI三相分
1
2
3
30
52
Ea
Eb
Ec
Ia
Ib
Ic
Vab
Vbc
Vca
Ec
Vca
Ea
Vca Ea
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三相平衡交流の消費電力（２電力計法）
三相平衡負荷の全消費電力は上図の通り２相の消費電力の合計になります。
三相負荷
1P
2P
a
b
c
P
21 PPP
⇒電気計測の時、クランプを両端の２相につけるのはこのためです。
53
Eac
Eab
Ebc
Ia
Ib
Ic
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消費電力の算出演習
I [A]
100[V]][8 LX
][3 CX
][5 R
演習１０左図の回路においてI[A]を求めてください。また、その際の有効電力と無効電力はいくつになりますか。
＜ヒント＞①右図よりこの回路のインピーダンスを求めると（ ）[Ω]②オームの法則から電流値は（ ）[A]③右図より と はともに（ ）←値が入ります④よって有効電力は（ ）[W]⑤ 無効電力は（ ）[W]
R
cL XX
22 )( cL XXRZ
インピーダンス
cos sin
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消費電力の算出演習
I [A]
100[V]][8 LX
][3 CX
][5 R
＜ヒント＞①右図よりこの回路のインピーダンスを求めると（ 7.07 ）[Ω]②オームの法則から電流値は（ 14.14 ）[A]③右図より と はともに（1/√2 or 0.707）④よって有効電力は（ 999.8 ）[W]⑤ 無効電力は（ 999.8 ）[W]
R
cL XX
22 )( cL XXRZ
インピーダンス
cos sin
演習１０左図の回路においてI[A]を求めてください。また、その際の有効電力と無効電力はいくつになりますか。
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③燃料の燃焼による熱量
各種燃料の発熱量
種類 高位発熱量（HHV）
低位発熱量（LHV）
A重油45.41MJ/kg39.05MJ/L
42.73MJ/kg36.75MJ/L
C重油43.29MJ/kg40.26MJ/L
40.92MJ/kg38.06MJ/L
灯油46.10MJ/kg36.88MJ/L
43.15MJ/kg34.52MJ/L
都市ガス(１３A) 45.0MJ/N㎥ 40.6MJ/N㎥
プロパン 105.2MJ/N㎥ 97.01MJ/N㎥出典：省エネルギー手帳
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③燃料の燃焼による熱量
高位発熱量（HHV）と低位発熱量（LHV）
燃料が燃焼したとき水分が発生し、水分は蒸気として排気ガスに含まれる。低位発熱量とは、この水分が蒸気のまま残っている場合の発熱量。高位発熱量とは、低位発熱量に蒸気の水分が液化したときの熱量を足したもの。
GHPや吸収式冷凍機のカタログで仕様を見る場合表記が高位発熱量か低位発熱量かを確認することが重要（どちらかに統一すれば計算ではどちらを使用してもOK）
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燃焼による発熱量計算
演習１１１．灯油を50L使用した場合の低位発熱量（MJ）はいくつか？２．GHPのカタログで都市ガスの消費量が
10.2kW（高位発熱量）とあった場合1時間あたりの消費ガス量（N㎥/h）はいくつか？
（スライド59参照）灯油低位発熱量：34.52 MJ/L都市ガス高位発熱量：45.0 MJ/N㎥
（所要時間10分）
（ヒント）２．まずは10.2kWをkJに直すことを考えれば、
あとは単位換算の考え方と同じになります。
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燃焼による発熱量計算
演習１１１．灯油を50L使用した場合の低位発熱量（MJ）はいくつか？灯油低位発熱量：34.52 MJ/L（スライド56参照）
解答問題文より灯油の消費量がLで与えられているため、単位発熱量（LHV）34.52MJ/Lを使えば簡単に求めることができます。
MJL 726,134.52MJ/L50
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燃焼による発熱量計算
解答各種燃料の発熱量がMJで与えられているため、問題文のガス消費量であるkWを1時間あたりの積算熱量MJ/hに直して、都市ガスの発熱量で割れば消費ガス量N㎥が算出できます。
skJkW /2.102.10
hMJhkJhsskJ /72.36/720,36/3,600/2.10
であるから
MJに直した積算熱量MJ/hをガスの単位発熱量45.0MJ/N㎥で割ります。
hNmNmMJhMJ /816.0/45.0/72.36 33
演習１１２.GHPのカタログで都市ガスの消費量が
10.2kW（高位発熱量）とあった場合1時間あたりの消費ガス量（N㎥/h）はいくつか？都市ガス高位発熱量： 45.0 MJ/N㎥ （スライド56参照）
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④蒸気の熱量
飽和蒸気表（絶対圧力基準）
圧力 飽和温度 飽和蒸気の比エンタルピー 飽和水の比エンタルピー
（MPa） kgf/cm2 （℃） （kJ/kg） （kJ/kg）
0.2 2 120.21 2706.2 504.68
0.3 3 133.53 2724.9 561.46
0.4 4 143.61 2738.1 604.72
0.5 5 151.84 2748.1 640.19
0.6 6 158.83 2756.1 670.50
0.7 7 164.95 2762.8 697.14
0.8 8 170.41 2768.3 721.02
0.9 9 175.36 2773.0 742.72
出典：省エネルギー手帳
比エンタルピーとは単位重量あたりの熱量のことです。注：蒸気圧力計の表示はゲージ圧力なので、表示値に0.1MPa（or 1kgf/c㎡）プラスしてください！
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飽和蒸気と飽和水
飽和蒸気と飽和水のエンタルピーは0℃の水が基準沸騰した蒸気は顕熱と潜熱の合計になる
0℃の水100℃で
沸騰している水（飽和水）
100℃で沸騰した蒸気（飽和蒸気）
加熱 加熱
顕熱418.6kJ
(100kcal)
潜熱
2,256.3kJ
飽和蒸気熱量
2,674.9kJ
蒸気の熱量では基準を意識しながら計算することが重要⇒つまりエンタルピーの値がそのまま熱量にならない
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例：ボイラで発生する蒸気の場合
ボイラの給水が30℃で、0.5MPaの蒸気を1kg発生させるために必要な熱量は？
0℃の水0.5MPa蒸気
加熱
加熱
0℃の水 ３0℃の水
飽和蒸気熱量
=2748.1kJ
顕熱30kcal
=125.6kJ
0℃の水を基準に0.5MPa飽和蒸気の熱量から
30℃の水の顕熱（保有熱量）を引けば必要な熱量になる
2748.1kJ－125.6kJ＝2622.5kJ
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例：蒸気加熱の熱量
0.5MPaの蒸気を熱交換させ対象物を加熱した場合(1kg蒸気）例：蒸気吸収式冷温水器など
0.5MPa蒸気
加熱
0℃の水を基準に0.5MPa飽和蒸気の熱量から
飽和水の熱量を引けば必要な熱量になる
2748.1kJ－640.19kJ＝2107.91kJ
0.5MPa飽和水
熱交換器
飽和蒸気熱量
=2748.1kJ
飽和水熱量
=640.19kJ
熱交換した飽和蒸気は飽和水になる
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蒸気の熱量計算
演習１２１.20℃の水0.5㎥がボイラで絶対圧力が0.7MPaの飽和蒸気になった時、ボイラで加熱された熱量（MJ）はいくらになるか？
２.蒸気吸収式冷温水器の消費蒸気量が0.2MPaで50kg/hの場合、この消費エネルギーは何kWになるか？
※飽和蒸気表（スライド61）を参照0.7MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,762.8 kJ/kg
飽和水の比エンタルピー：697.14 kJ/kg0.2MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,706.2 kJ/kg
飽和水の比エンタルピー：504.68 kJ/kg水の比熱：1kcal/kg・℃単位換算：1kcal=4.186 kJ
（所要時間10分）
（ヒント）１はボイラの場合を参考に。体積を重量に直すのも忘れずに。※注 現場の蒸気圧力計の表示は、問題文（絶対圧力）から0.1MPa引いた値になります。
２はJ/sを目指して単位換算。飽和蒸気から飽和水になることを考慮して計算してください。
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蒸気の熱量計算
演習１２１.20℃の水0.5㎥がボイラで0.7MPaの飽和蒸気になった時ボイラで加熱された熱量（MJ）はいくらになるか？
0.7MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,762.8 kJ/kg水の比熱：1kcal/kg・℃単位換算：1kcal=4.186 kJ
まず絶対圧力0.7MPaの蒸気が保有する熱量を求めます。飽和蒸気表（絶対圧力基準）より比エンタルピーが2,762.8kJ/kgとなるため0.5㎥の蒸気が保有する熱量は以下の通りとなります。
kJkgkJmkgm 400,381,1/2,762.8/1,0005.0 33
次に0℃を基準とした20℃の水が保有する熱量を算出します。
℃℃ )020(/1/1,0005.0 33 kgkcalmkgm
kJkcalkJ 860,41/4.186 求める値は、これまでに計算した0.7MPaの飽和蒸気の熱量から20℃の水が保有する熱量を引いた値となります。
MJkJkJkJ 54.13391339540860,41400,381,1 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .66
蒸気の熱量計算
演習１２２.蒸気吸収式冷温水器の消費蒸気量が0.2MPaで
50kg/hの場合、この消費エネルギーは何kWになるか？
0.2MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,706.2 kJ/kg飽和水の比エンタルピー：504.68 kJ/kg
蒸気吸収式冷温水器に飽和蒸気が熱を与えた後、飽和水になる。つまり飽和蒸気の熱量から飽和水の熱量を引いた値が蒸気吸収式冷温水器に投入される（消費される）熱量になります。飽和蒸気表より1kgあたりの投入熱量は以下の通りです。
kgkJkgkJkgkJ /52.2201/68.504/2.706,2
1kgあたりの投入熱量に消費蒸気量kg/hを掛け合わせて積算熱量J/hを算出してから、J/s=Wに単位換算すれば求める値になります。
kWshkgkJhkg 58.30/600,3
1/52.2201/50
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覚えておくと現場で便利な数字
冷凍トン
[USRT]
空 調 能 力 馬力
[HP]
空調面積
約[m2][kcal] [kWh]
１冷凍トン
[USRT]3,024 3.5２ 1.25 25
空調能力
1,000
[kcal]0.324 1.16 0.4 8
1
[kWh]
0.28 860 0.34 7
１馬力
[HP]0.8 2,500 2.8 20
空調面積
100[m2]4.0 12,000 14.0 5.0
・1㎥の水の温度が1℃上昇するのに必要なエネルギー＝1Mcal・1tの蒸気が保有するエネルギー＝約600Mcal/t（圧力によらずだいたいこれくらいという感覚）・都市ガス13Aの発熱量＝45.0MJ/N㎥（HHV）
赤字は暗記しておくと現場調査の時に本当に便利です！
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４．機器の効率と容量選定
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効率とはなにか
効率とは電気やガスなどの入力エネルギーが、どれくらいの割合で出力エネルギーに変換されるかを示す指標である
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力
・電力量
・ガス量（発熱量）
・蒸気量 など
・空調負荷
・給湯負荷
・各種加熱量 など
・各種熱源機
・ヒーター
・ボイラ
・蒸気システム など
エネルギー変換
ただしヒートポンプの場合は効率をCOP（成績係数）と呼びます。
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蒸気ボイラの場合
入力：消費ガス量から求められる発熱量出力：発生蒸気量から求められる蒸気熱量
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
蒸気量消費ガス量
蒸気ボイラ
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ボイラの効率を算出しましょう。
ボイラの効率は燃料の発熱量に対する蒸気熱量の比になる
※JIS基準ではボイラ効率は低位発熱量（LHV）で算出する
燃料の発熱量
出力入力
蒸気の熱量
（給水から蒸気になるのに必要な熱量）
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ボイラの効率算出
演習１３
以下の場合、JIS基準（LHV）でのボイラの効率を算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
消費ガス量：140N㎥/h
発生蒸気量：2t/h
蒸気圧力：0.6MPa
給水温度：15℃
都市ガス13Aの低位発熱量：40.6 MJ/N㎥（スライド56参照）
0.6MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,756.1 kJ/kg（スライド61参照）
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
（解答時間目安：15分）
（ヒント）計算途中でMJとkJを間違えないように注意。
分母は燃焼の熱量計算、分子は蒸気の熱量から計算（給水を忘れずに）です。
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ボイラの効率算出 演習１３
＜入力の算出＞演習１１参照ガスの単位発熱量から入力値を求めます。
kWshMkNmMJhNm 89.578,1/600,3
/1,000/40.6/140 33 １
演習１３
以下の場合、JIS基準（LHV）でのボイラの効率を算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
消費ガス量：140N㎥/h
発生蒸気量：2t/h
蒸気圧力：0.6MPa
給水温度：15℃
都市ガス13Aの低位発熱量：40.6 MJ/N㎥（スライド56参照）
効率を求めるためには入力エネルギーと出力エネルギーをそれぞれ求める必要があります。まずは入力値を求めた後、出力値を求めて、効率を算出していきます。
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ボイラの効率算出 演習１３
＜出力の算出＞演習１２参照蒸気が保有している熱量を求めます。
kWkgkJtkght 17.1531600,3
1/2,756.1/000,1/2
次に給水の持つ熱量を求めます。
kWshkcalkJkgkcaltkght 88.34/600,3
1/4.186)015(/1/000,1/2 ℃℃
よって出力は kWkWkW 29.496,188.3417.531,1
演習１３
以下の場合、JIS基準（LHV）でのボイラの効率を算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
消費ガス量：140N㎥/h
発生蒸気量：2t/h
蒸気圧力：0.6MPa
給水温度：15℃
0.6MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,756.1 kJ/kg（スライド61参照）
単位換算：1kcal=4.186kJ 水の比熱：1kcal/kg・℃
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ボイラの効率算出 演習１３
演習１３
以下の場合、JIS基準（LHV）でのボイラの効率を算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
消費ガス量：140N㎥/h
発生蒸気量：2t/h
蒸気圧力：0.6MPa
給水温度：15℃
0.6MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,756.1 kJ/kg（スライド61参照）
単位換算：1kcal=4.186kJ
最後に効率を求めます。
＜効率の算出＞求めた入出力から効率は以下の通りとなります。
%77.94100%89.578,1
29.496,1100%
入力
出力効率効率＝出力÷入力
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空冷HP
入力：計測や定格値から求める消費電力出力：冷温水により供給する熱量
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
冷(温)水供給熱量消費電力
空冷ヒートポンプの場合
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CAONS
入力：計測や定格値から求める消費電力出力：温水により供給する熱量
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
温水供給熱量消費電力
ＣＡＯＮＳの場合
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演習１４
以下の場合でCOP（冷・暖）を算出せよ。
<カタログ値>
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
（解答時間目安：10分）
冷房時 暖房時
流量 31.0㎥/h 27.5㎥/h
出口温度 7℃ 43℃
入口温度 12℃ 38℃
消費電力 53.7kW 41.6kW
COP ??? ???
空冷ＨＰのＣＯＰ算出 演習１４
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入力値が消費電力kWで与えられているため、出力をkWで求めましょう。
＜冷房の場合＞演習７と同様にして出力を求めます。
℃℃ )712(/1/000,1/0.31 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 23.180/600,3
1/186.4
よってCOPは 36.37.53
23.180
)(
kW
kWCOP
消費電力入力
出力
空冷ＨＰのＣＯＰ算出 演習１４
演習１４
以下の場合でCOP（冷・暖）を算出せよ。
冷房時
流量 31.0㎥/h
出口温度 7℃
入口温度 12℃
消費電力 53.7kW
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
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＜暖房の場合＞
℃℃ )3843(/1/000,1/5.27 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 88.159/600,3
1/186.4
よってCOPは 84.36.41
88.159
)(
kW
kWCOP
消費電力入力
出力
空冷ＨＰのＣＯＰ算出 演習１４
演習１４
以下の場合でCOP（冷・暖）を算出せよ。
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
暖房時
流量 27.5㎥/h
出口温度 43℃
入口温度 38℃
消費電力 41.6kW
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吸収式冷温水器
入力：計測や定格値から求める消費ガスと消費電力出力：冷温水により供給する熱量
吸収式冷温水器の場合
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
冷(温)水供給熱量消費ガス量
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ガス焚吸収式冷温水器のCOP算出 演習１５
演習１５
以下の場合、ガス焚吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
冷水流量：302㎥/h
冷水出入口温度：12℃（入口）→7℃（出口）
消費ガス量：141.7N㎥/h（HHVを使用）
消費電力：12.3kW
都市ガス１３Ａ高位発熱量：45.0MJ/N㎥（スライド56参照）
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
（解答時間目安：１０分）
（ヒント）入力には消費電力も含まれます。
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ガス焚吸収式冷温水器のCOP算出 演習１５
入力と出力をそれぞれ求めます。入力はガスの発熱量（演習１１参照）と消費電力を足したものになります。
＜入力＞演習１１と同様にしてガスの発熱量を求めます。
kWshMkNmMJhNm 25.771,1/600,3
1/1,000/0.45/7.141 33
入力はガスの発熱量と消費電力の和になるので
kWkWkW 55.17833.1225.771,1 入力
演習１５
以下の場合、ガス焚吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
使用燃料：都市ガス13A
消費ガス量：141.7Nm3/h（HHVを使用）
消費電力：12.3kW
都市ガス１３Ａ高位発熱量：45.0MJ/N㎥（スライド56参照）
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ガス焚吸収式冷温水器のCOP算出 演習１５
演習１４と同様にして流量と温度差から出力を求め入力で割ります。＜出力＞演習７、演習１４と同様にして出力を求めます。
℃℃ )712(/1/000,1/302 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 79.1755/600,3
1/186.4
98.055.1783
79.755,1
kW
kWCOP
入力
出力以上より求めるCOPは
演習１５
以下の場合、ガス焚吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
冷水流量：302㎥/h
冷水出入口温度：12℃（入口）→7℃（出口）
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
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産プロなどの電気加熱機器の場合
電気加熱機器
赤外線
IH
マイクロ波
など
入力：計測や定格値から求める消費電力出力：加熱対象物が得た熱量
②機器効率
（COP）①負荷③消費エネルギー
入力 出力エネルギー変換
加熱対象物の温まった量消費電力
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蒸気吸収式冷温水器のCOP算出 演習１６
演習１６
以下の場合、蒸気吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
冷水流量：145㎥/h
冷水出入口温度：12℃（入口）→7℃（出口）
蒸気圧力：0.8MPa（圧力計指示値は0.7MPa）
消費蒸気量：1040kg/h
消費電力：5.7kW
0.8MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2768.3 kJ/kg（スライド61参照）飽和水の比エンタルピー：721.02 kJ/kg
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ（解答時間目安：１０分）
（ヒント）入力は飽和蒸気から飽和水になった場合の差になります。消費電力も忘れずに。
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蒸気吸収式冷温水器のCOP算出 演習１６
蒸気吸収式冷温水器の入力は演習１２．２を参考にして計算しましょう。
＜入力＞演習１２．２と同様に、飽和蒸気の熱量から飽和水の熱量を引いた値が蒸気吸収式冷温水器に投入される（消費される）ことになります。飽和蒸気表より、
kgkJkgkJkgkJ /28.047,2/02.721/3.2768
これに蒸気消費量kg/hをかけてJ/s=Wを求めると以下のようになります。
kWshkgkJhkg 44.591/600,3
1/28.047,2/040,1
よって入力は となります。kWkWkW 14.5977.544.591
演習１６
以下の場合、蒸気吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
蒸気圧力：0.8MPa（圧力計指示値は0.7MPa）
消費蒸気量：1040kg/h
消費電力：5.7kW
0.8MPaの飽和蒸気の比エンタルピー：2,768.3 kJ/kg（スライド61参照）飽和水の比エンタルピー：721.02 kJ/kg
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蒸気吸収式冷温水器のCOP算出 演習１６
出力の計算は演習１５と同様です。＜出力＞
℃℃ )712(/1/000,1/145 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 843/600,3
1/186.4
41.114.597
843
kW
kWCOP
入力
出力以上より求めるCOPは
演習１６
以下の場合、蒸気吸収式冷温水器（冷房）のCOPを算出せよ
冷水流量：145㎥/h
冷水出入口温度：12℃（入口）→7℃（出口）
水の比熱：1kcal/kg・℃
単位換算：1kcal=4.186kJ
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一次エネルギー換算 196％
発電効率
37%
一次エネルギー換算84％
送電ロス
５%
31
COP（性能）3.5
CAONS140
効率85％
ボイラ
29
洗浄工程など
ここまでこればこんな絵も計算のイメージがついてきたのでは？
167送気ロス
40%
蒸気システム
ヒートポンプシステム
ヒートポンプの方が約50％省エネ！！
機器効率がわかれば
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５．実際のメリット試算演習
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空調更新メリット試算演習
社内に以下のようなニーズがあります。
情報をもとに比較してみましょう。
社内ニーズ：
空調の更新を検討しているが電気式とガス式どっちが良いか知りたい
空調面積 ：5,000㎡
空調期間 ：冷房7月～9月、暖房12月～2月（毎日空調）
空調時間 ：8時～18時
電気式の空冷HPとガス式の吸収式冷温水器を比較した場合の
コストメリットを算出してみましょう。
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①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
ピーク負荷 年間負荷
冷房 90kcal/h・㎡ 70Mcal/㎡・年
暖房 50kcal/h・㎡ 31Mcal/㎡・年
ピーク負荷、年間負荷原単位
出典：「都市ガスによるコージェネレーションシステム計画・設計と評価」（事務所の場合）
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 合計
冷房 0 0 0 0 3.92 15.67 27.63 30.72 19.79 2.27 0 0 100
暖房 25.93 22.79 17.66 4.27 0 0 0 0 0 0 7.98 21.37 100
区分 冬期 中間期 夏期 中間期 冬期
月別パターン（％）
時刻別パターン（％）
時刻 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2
1
2
2
2
3
計
冷房
夏期
0 0 0 0 0 0 0 1.79 9.57 9.17 8.97 9.27 9.37 9.27 8.97 10.6
9
8.97 9.27 3.89 0.4 0.4 0 0 0 10
0
中間期
0 0 0 0 0 0 0 0.40 11.7
8
13.3
7
11.1
9
11.8
8
10.4
0
11.6
8
11.7
8
11.1
9
3.86 1.68 0.50 0 0.3 0 0 0 10
0
暖房
冬期
0 0 0 0 0 0 0 0.30 16.9
9
12.2
9
8.09 10.2
9
10.4
9
10.2
9
8.39 8.19 9.09 5.59 0 0 0 0 0 0 10
0
中間期
0 0 0 0 0 0 0 0 14.7
6
13.6
5
7.48 8.39 12.4
4
13.0
4
12.8
4
12.5
4
3.44 1.42 0 0 0 0 0 0 10
0
他の負荷原単位と負荷パターンについても
出典に掲載されていますので一度ご確認ください。
空調更新メリット試算演習 ～ステップ１ 熱負荷想定～
93 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
まず、与えられた空調面積と負荷原単位を使って
ピーク負荷（kW）と年間負荷（MWh）を算出しましょう。
◇空調面積：5,000㎡
その次に、算出した年間負荷（kWh）を、
月別パターンにより各月分（kWh）に分配しましょう。
ピーク負荷 年間負荷
冷房 90kcal/h・㎡ 70Mcal/㎡・年
暖房 50kcal/h・㎡ 31Mcal/㎡・年
ピーク負荷、年間負荷原単位
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 合計
冷房 0 0 0 0 3.92 15.67 27.63 30.72 19.79 2.27 0 0 100
暖房 25.93 22.79 17.66 4.27 0 0 0 0 0 0 7.98 21.37 100
区分 冬期 中間期 夏期 中間期 冬期
月別パターン（％）
空調更新メリット試算演習 ～ステップ１ 熱負荷想定～
94 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
まず、与えられた空調面積と負荷原単位を使って
ピーク負荷（kW）と年間負荷（MWh）を算出しましょう。
◇空調面積：5,000㎡
1cal=4.186J
ピーク負荷 年間負荷
冷房 90kcal/h・㎡ 70Mcal/㎡・年
暖房 50kcal/h・㎡ 31Mcal/㎡・年
ピーク負荷、年間負荷原単位
年年年間負荷（暖房）
年年年間負荷（冷房）
ピーク負荷（暖房）
ピーク負荷（冷房）
/180.2/000,155/31000,5
/0.407/000,350/70000,5
4.8170.290/000,250/50000,5
146.526.523/000,450/90000,5
22
22
22
22
MWhMcalmMcalm
MWhMcalmMcalm
RTkWhkcalmhkcalm
RTkWhkcalmhkcalm
空調更新メリット試算演習解答 ～ステップ１ 熱負荷想定～
解答
95 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
その次に、算出した年間負荷を、
月別パターンにより各月分に分配しましょう。
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 合計
冷房 0 0 0 0 3.92 15.67 27.63 30.72 19.79 2.27 0 0 100
暖房 25.93 22.79 17.66 4.27 0 0 0 0 0 0 7.98 21.37 100
区分 冬期 中間期 夏期 中間期 冬期
月別パターン（％）
月月分：◇
月．月分：◇
月月分：◇
年年年間負荷（暖房）
月月分：◇
月月分：◇
月月分：◇
年年年間負荷（冷房）
/07.412.1800.22792
/73.4621802593.01
/51.382180.0.213712
/180.2/000,155
/55.80407.00.19799
/03.1250.4073072.08
/45.112407.00.27637
/0.407/000,350
MWhMWh
MWhMWh
MWhMWh
MWhMcal
MWhMWh
MWhMWh
MWhMWh
MWhMcal
空調更新メリット試算演習解答 ～ステップ１ 熱負荷想定～
解答
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①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
算出した月別熱負荷について、時刻別パターンを参考にして
今回の空調時間では、月あたりの熱負荷はいくつになるか算出しましょう。
◇空調時間：8時～18時
時刻別パターン（％）
時刻 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 計
冷房
夏期 1.79 9.57 9.17 8.97 9.27 9.37 9.27 8.97 10.69 8.97 9.27 3.89 0.4 0.4 100
中間期 0.40 11.78 13.37 11.19 11.88 10.40 11.68 11.78 11.19 3.86 1.68 0.50 0 0.3 100
暖房
冬期 0.30 16.99 12.29 8.09 10.29 10.49 10.29 8.39 8.19 9.09 5.59 0 0 0 100
中間期 0 14.76 13.65 7.48 8.39 12.44 13.04 12.84 12.54 3.44 1.42 0 0 0 100
算出した月別熱負荷は合計（100％）であるため対象となる時間分の割合にする
これで熱負荷が完成です。はっきり言って、熱負荷の算定が一番大切で時間がかかります。
空調更新メリット試算演習 ～ステップ１ 熱負荷想定～
97 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
算出した月別熱負荷について、時刻別パターンを参考にして
今回の空調時間分ではいくつになるか算出してください。
◇空調時間：8時～18時時刻別パターン（％）
時刻 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 計
冷房
夏期 1.79 9.57 9.17 8.97 9.27 9.37 9.27 8.97 10.69 8.97 9.27 3.89 0.4 0.4 100
中間期 0.40 11.78 13.37 11.19 11.88 10.40 11.68 11.78 11.19 3.86 1.68 0.50 0 0.3 100
暖房
冬期 0.30 16.99 12.29 8.09 10.29 10.49 10.29 8.39 8.19 9.09 5.59 0 0 0 100
中間期 0 14.76 13.65 7.48 8.39 12.44 13.04 12.84 12.54 3.44 1.42 0 0 0 100
色を塗った部分の合計はそれぞれ以下の通りになる。
冷房：（夏期）93.52%, （中間期）98.8%
暖房：（冬期）99.7%, （中間期）100%
毎日稼働するとあるので各月の月別熱負荷は対象となる時間割合分となる。
月月月分：◇
月月月分：◇
月月月分：◇
各月冷房負荷
/33.750.9352/55.809
/93.1160.9352/03.1258
/16.1050.9352/45.1127
MWhMWh
MWhMWh
MWhMWh
月月月分：◇
月月月分：◇
月月月分：◇
毎月暖房負荷
/95.400.997/07.412
/59.460.997/73.461
/39.380.997/51.3812
MWhMWh
MWhMWh
MWhMWh
空調更新メリット試算演習 ～ステップ１ 熱負荷想定～
98 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
空調更新メリット試算演習 ～ステップ２ 機器効率想定～
次はピーク負荷から、今回使用する機器を選定しました。
負荷原単位より算出したピーク負荷は以下の通りでした。（ステップ１参照）
機器の選定が終わったので、仕様表の冷却、加熱能力と消費電力から
ＣＯＰを算出してください。
99
RTkWhkcalmhkcalm
RTkWhkcalmhkcalm
4.8170.290/000,250/50000,5
146.526.523/000,450/90000,5
22
22
ピーク負荷（暖房）
ピーク負荷（冷房）
カタログの仕様書から、これらのピーク負荷を満足する一番小さい機械は電気式空調
・冷温水の標準冷温水量：1218L/min ・消費電力：150 kW（冷房）、151 kW（暖房）・冷水入口：14℃ 冷水出口7℃ ・温水入口：38℃ 温水出口45℃
ガス式空調
・冷温水の標準冷温水量：90.7L/min ・消費電力：4.9 kW（冷房）、4.0 kW（暖房）・ガス発熱量：422 kW（冷房）、425 kW（暖房）・冷水入口：12℃ 冷水出口7℃ ・温水入口：51.5℃ 温水出口55℃
でした。この空調機を選定することとします。
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COPの算出（電気式空調）：演習１４参照
℃℃ )714(/1/1min/218,1 kgkcalLkgL
kWskcalkJ 83.594min/60
1/186.4
よってCOPは 97.3150
83.594
)(
kW
kWCOP
消費電力入力
出力
＜暖房の場合＞
kWshkcalkJ 83.594/60
1/186.4
よってCOPは 94.3151
83.594
)(
kW
kWCOP
消費電力入力
出力
＜冷房の場合＞
℃℃ )3845(/1/1min/218,1 kgkcalLkgL
空調更新メリット試算演習 ～ステップ２ 機器効率想定～
解答
100 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
COPの算出（ガス式空調）：演習１５参照
℃℃ )712(/1/000,1/7.90 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 32.527/600,3
1/186.4
よってCOPは
24.19.426
32.527
kW
kWCOP
入力
出力
＜冷房の場合＞出力
入力
kWkWkW 9.4269.4422
空調更新メリット試算演習 ～ステップ２ 機器効率想定～
解答
101 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
COPの算出（ガス式空調）：演習１５参照
℃℃ )5.5155(/1/000,1/7.90 33 kgkcalmkghm
kWshkcalkJ 12.369/600,3
1/186.4
よってCOPは
86.0429
12.369
kW
kWCOP
入力
出力
＜暖房の場合＞出力
入力
kWkWkW 4290.4425
空調更新メリット試算演習 ～ステップ２ 機器効率想定～
解答
102 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
ステップ１で算出した月別の熱負荷と、ステップ２で算出したＣＯＰから
各月の消費エネルギーを算出してください。
（ガス式の計算では電力は無視して計算してください）
空調更新メリット試算演習 ～ステップ3 消費エネルギー算出～
103 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
ステップ１で算出した月別の熱負荷と、ステップ２で算出したＣＯＰから
各月の消費エネルギーを算出してください。
（ガス式の計算では電力は無視して計算してください）
冷房 暖房
7月 8月 9月 12月 1月 2月
熱負荷（MWh/月） 105.16 116.93 75.33 38.39 46.59 40.95
COP 3.97 3.94
消費電力（MWh/月）⇒熱負荷÷COP
26.49 29.45 18.97 9.74 11.82 10.39
電気式
冷房 暖房
7月 8月 9月 12月 1月 2月
熱負荷（MWh/月） 105.16 116.93 75.33 38.39 46.59 40.95
COP 1.24 0.86
消費ガス（MWh/月）⇒熱負荷÷COP
84.8 94.3 60.75 44.64 54.17 47.62
ガス式
空調更新メリット試算演習 ～ステップ3 消費エネルギー算出～
104 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
ステップ３で算出した消費エネルギーを合計し年間の消費エネルギーを
算出してください。
①熱負荷想定②機器効率
想定
③消費エネル
ギー算出
④年間消費エ
ネルギー算出
⑤ランニングコ
スト算出
⑥CO2排出
量算出
空調更新メリット試算演習 ～ステップ4 年間消費エネルギー算出～
105 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
ステップ３で算出した消費エネルギーを合計し年間の消費エネルギーを
算出してください。
ステップ３で算出した消費エネルギーは月別であるため、これらを足し合わせれば年間の消費エネルギーになります。
電気式
ガス式
)(MWh年間消費エネルギー
MWhMWhMWhMPWhMWhMWh 39.1082.1174.997.1845.2949.26
年/86.106 MWh
)(MWh年間消費エネルギー
MWhMWhMWhMPWhMWhMWh 62.4717.5464.4475.603.948.84
年/28.386 MWh
空調更新メリット試算演習 ～ステップ4 年間消費エネルギー算出～
解答
106 Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .
６．まとめ
Copyr i gh t © Chubu E l ec t r i c Power Mi r a i z Co . , Inc . A l l r i gh t s r es e r ved .107
まとめ ～今日学んだこと～
①負荷の算出②機器効率の算出③負荷と機器効率から消費エネルギーの算出
②機器効率 ①負荷③消費エネルギー
入力 出力
・電力量
・ガス量（発熱量）
・蒸気量
・空調負荷
・給湯負荷
・各種加熱量
・各種熱源機
・ヒーター
・ボイラ
・蒸気システム
エネルギー変換
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