冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 b...

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42 冷暖房負荷計算法の解説 冷暖房負荷計算法の解説 冷暖房負荷計算法の解説 冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省エネルギー基準を中心に) (次世代省エネルギー基準を中心に) (次世代省エネルギー基準を中心に) (次世代省エネルギー基準を中心に) 講演日 平成 23 2 23 場 所 ()東濃地域木材流通センター 木 Keypoint 講 師 ㈱建築環境ソリューションズ 宮島賢一氏 (スライド 1本日は、冷暖房負荷計算法の解説ということ で進めて行きます。 (スライド 2内容ですが、次世代省エネルギー基準の概要 ということで、いくつかのルートについて、そ してその中の年間暖冷房負荷のルートについ て、どういった計算を行なうのかをご説明しま す。また暖冷房負荷計算とはどういった概念な のかをお話します。それから、ソフトウェアの 実際ということで、 SMASH AE-CAD AE-Sim/Heat の操作を、実際に見ていただき ながらご説明したいと思います。0820 (スライド 3次世代省エネルギー基準についてですが、 「エネルギーの使用の合理化に関する法律」省 エネ法で S54 に制定されました。すべての建 築主に対する「努力義務」です。住宅用の省エ ネ基準は 1992 年・1999 年に改正・強化され ました。1992 年基準は「新省エネ基準」で、 1999 年基準が「次世代省エネルギー基準」で 冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省基準中心に) 冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省基準中心に) 宮島賢一(㈱建築環境ソリューションズ) 1 冷暖房負荷計算法の解説 1.次世代省基準の概要 冷暖房負荷計算法の解説 1.次世代省基準の概要 「の使用の合理化に関す法律」(省法、 S54制定) すての建築主に対す「努力義務」 住宅用の省基準は19921999年に改正強化。1992 年基準は「新省基準」、1999年基準が「次世代省 基準」 直近では省法が20085月改正、次世代省基準 20091月に改正(簡素化) 3 次世代省エネルギー基準とは 冷暖房負荷計算法の解説 冷暖房負荷計算法の解説 本日の内容 2 1.次世代省基準の概要 2.年間暖冷房負荷の基準 3.暖冷房負荷計算とは 4.の実際 (1)SMASH (2)AE-CADAE-S/Hꜳ

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Page 1: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

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冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説

(次世代省エネルギー基準を中心に)(次世代省エネルギー基準を中心に)(次世代省エネルギー基準を中心に)(次世代省エネルギー基準を中心に)

講演日 平成 23年 2月 23日

場 所 (協)東濃地域木材流通センター 木 Keypoint

講 師 ㈱建築環境ソリューションズ 宮島賢一氏

(スライド 1)

本日は、冷暖房負荷計算法の解説ということ

で進めて行きます。

(スライド 2)

内容ですが、次世代省エネルギー基準の概要

ということで、いくつかのルートについて、そ

してその中の年間暖冷房負荷のルートについ

て、どういった計算を行なうのかをご説明しま

す。また暖冷房負荷計算とはどういった概念な

のかをお話します。それから、ソフトウェアの

実際ということで、SMASH、AE-CAD・

AE-Sim/Heat の操作を、実際に見ていただき

ながらご説明したいと思います。0820

(スライド 3)

次世代省エネルギー基準についてですが、

「エネルギーの使用の合理化に関する法律」省

エネ法で S54 に制定されました。すべての建

築主に対する「努力義務」です。住宅用の省エ

ネ基準は 1992 年・1999 年に改正・強化され

ました。1992 年基準は「新省エネ基準」で、

1999 年基準が「次世代省エネルギー基準」で

冷暖房負荷計算法の解説

(次世代省エネルギー基準を中心に)

冷暖房負荷計算法の解説

(次世代省エネルギー基準を中心に)

宮島賢一(㈱建築環境ソリューションズ)

1

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

• 「エネルギーの使用の合理化に関する法律」(省エネ法、S54制定)

• すべての建築主に対する「努力義務」• 住宅用の省エネ基準は1992年・1999年に改正・強化。1992年基準は「新省エネ基準」、1999年基準が「次世代省エネルギー基準」

• 直近では省エネ法が2008年5月改正、次世代省エネ基準が2009年1月に改正(簡素化)

3

次世代省エネルギー基準とは

冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説

本日の内容

2

1.次世代省エネルギー基準の概要

2.年間暖冷房負荷の基準

3.暖冷房負荷計算とは

4.ソフトウェアの実際

(1)SMASH

(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

Page 2: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

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す。直近では省エネ法が 2008年 5月改正、次世代省エネ基準が 2009年 1月に改正(簡素

化)というのが、大きな流れです。925

(スライド 4)

現在の次世代省エネルギー基準はどういっ

たことかということですが、基本は住宅の暖冷

房用エネルギーに関する省エネ化について書

かれており、建築的手法と呼んでいる、断熱

化・気密化・日射遮蔽等であり、原則としては、

設備的手法は含みません。非住宅の省エネ基準

は空調、換気、照明、給湯、エレベータ等の設

備を含みます。住宅でも、2008 年の改正から

設備を含む基準が建売の事業者向けに新設されました。1055

(スライド 5)

現在の次世代省エネルギー基準の続きです。

「建築主の判断基準」か「設計・施工の指針」

のどちらかを満たせばよいことになっていま

す。「建築主の判断基準」というのは性能規定

と呼ばれます。建物の性能値、断熱性能であれ

ば「Q 値」や「暖冷房負荷」、が基準値をクリ

アしていればよいことになります。この性能値

は計算が必要で Excel レベルから専用ソフト

を使わないといけないものもあります。もうひとつの選択肢「設計・施工の指針」は仕様

規定と呼ばれています。外壁厚さ、天井の断熱材の厚さ等が規定されているので、それに

従って施工するものです。1230

(スライド 6)

表にしてまとめてみました。左側に「建築主

の判断基準」があり A ルートや B ルートと呼

ばれています。右側に設計・施工の指針とあり

Cルートと呼ばれています。左端に、断熱・日

射遮蔽・留意事項とあり、A~Cルートのどの

ルートを選んでも構いませんが、これらは全部

クリアしないといけません。

具体的には、Aルートに関しては、年間暖冷

房負荷の基準値をクリアすると、断熱・日射遮蔽に関してクリアしたといえます。留意事

項については、気密性の確保、防露性能の確保、暖冷房エネルギー効率の確保、防暑のた

めの通気経路の確保などを満たす必要があります。

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

• 基本は住宅の暖冷房用エネルギーに関する省エネ化(建築的手法=断熱化・気密化・日射遮蔽等)

• 設備的手法は原則含まない• 建築物(非住宅)の省エネ基準は空調、換気、照明、給湯、エレベータ等の設備を含む

• 住宅でも設備を含む基準が新設(建売事業者向け、後述)

4

次世代省エネルギー基準の概要(1)

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

• 「建築主の判断基準」か「設計・施工の指針」のどちらかを満たせばよい

• 「建築主の判断基準」=性能規定性能値(断熱性能であれば「Q値」や「暖冷房負荷」)が基準値をクリアするかどうか

性能値は計算が必要(Excelレベル~専用ソフト)

• 「設計・施工の指針」=仕様規定基準で示される仕様に従う(断熱厚さ**mm以上、など)

5

次世代省エネルギー基準の概要(2)

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

6

次世代省エネルギー基準の概要(3)建築主の判断基準(性能規定)

設計・施工の指針(仕様規定)

断熱

日射遮蔽

・躯体の断熱性能基準

・開口部の断熱性能基準

・施工に関する基準

・維持保全に関する基準

気密性の確保、防露性能の確保、

暖冷房エネルギー効率の確保、防暑のための通気経路の確保 など

年間暖冷房負荷の

基準値

熱損失係数(Q値)の基準値

+日射熱利用住宅の補正

夏期日射取得係数(μ値)の基準値

留意事項

A B C

• A・B・Cいずれかを満たせばよい

• 断熱・日射遮蔽・留意事項の各項目はすべて満たすこと

Page 3: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

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B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

得係数μ値の基準値が日射遮蔽の基準値になります。その他に先ほどの留意事項を満たす

ようにします。

Cルートは、躯体の断熱性能基準、開口部の断熱性能基準、施工に関する基準、維持保全

に関する基準と具体的な基準をクリアする、というのが全体の枠組みです。1455

(スライド 7)

今日は A ルートの年間暖冷房負荷の基準で

解説しています。地域区分が1~6 まであり、

基準値が 390~290まで出ています。ソフト等

で求めた年間暖冷房負荷が、この値以下となれ

ばよいというのが基本的な考え方です。暖冷房

負荷というのは、冬は室内を暖かく、夏は涼し

く保つために必要な熱量というのがわかりや

すいと思います。具体的な例を見てみますと、

延床 100m2の住宅であれば、年間 46,000 メガジュール以下となり、 これは、5kW のエ

アコンが、24時間×110日フル稼働くらいで、これ位の数字になります。

(スライド 8)

一番考えやすいお手軽なルートは C ルート

でしょうが、Aルート(年間暖冷房負荷計算)

を選ぶメリットを挙げてみました。まず性能の

数値化できることでアピールポイントになり

ます。次に設計の自由度があるということです。

日射・蓄熱を利用したり、地域の気象条件に合

せた設計等が可能になります。3番目は、Bル

ート・Cルートより低い性能で基準をクリアで

きることが多いので、断熱材の厚さは薄く、窓の性能を落とすこともできます。4番目は計

算ソフトで基準値以外のさまざまな指標を計算できます。例えば室温、表面温度、結露簡

易判定、暖冷房費などについて利用ができます。

(スライド 9)

改正 2008年の省エネ法内容について、別の

枠組みが出てきましたので、そのご説明です。

300m2~2000m2 の住宅に、省エネルギー措置

の届出義務ができました。中小の共同住宅、大

規模な戸建住宅が対象です。また年間 150戸以

上の戸建建売供給事業者への省エネの基準が

できました。「住宅事業建築主の判断基準」と

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

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次世代省エネルギー基準の概要(4)

地域区分 1 2 3 4 5 6

年間暖冷房負荷の基準値[MJ/m2年]

390 390 460 460 350 290

年間暖冷房負荷の基準(Aルート)

• ソフト等で求めた年間暖冷房負荷が、上記の値以下となればよい

• 暖冷房負荷=冬は室内を暖かく、夏は涼しく保つために必要な熱量

• 延床100m2の住宅であれば、年間46,000メガジュール以下(5kWのエアコンが、24時間×110日フル稼働程度)

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

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次世代省エネルギー基準の概要(5)

年間暖冷房負荷計算のメリット

• 性能の数値化・・・アピールポイント• 設計の自由度(日射・蓄熱の利用、地域の気象条件に合せた設計等)

• Bルート・Cルートより低い性能で基準をクリアできることが多い

• 計算ソフトで基準値以外のさまざまな指標を計算できる(室温、表面温度、結露簡易判定、暖冷房費、・・・)

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

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2008年の省エネ法改正内容

• 300m2~2000m2の住宅に、省エネルギー措置の届出義務(中

小の共同住宅、大規模な戸建住宅が対象)

• 年間150戸以上の戸建建売供給事業者への省エネ性能向上促進(「住宅事業建築主の判断基準」=住宅トップランナー基準)

いずれも不十分な場合は勧告

• 住宅省エネラベル(トップランナー基準を満たす住宅は表示してよい)

Page 4: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

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か「住宅トップランナー基準」と呼んでいます。いずれも不十分な場合は勧告が来る事に

なっています。次に住宅省エネラベルで、トップランナー基準を満たす住宅は表示してよ

いことになっています。青い方は、自分で評価して表示するもので、緑の方は審査機関で

評価してもらうもので、少し格が上になります。2200

(スライド 10)

次世代省エネ基準をクリアした際のメリッ

トについてです。住宅性能表示制度の性能等級

(等級 4)と同等とみなされているので、住宅

金融支援機構「フラット 35」S の融資要件で

あったり、各種補助金対象の最低条件となって

いることが多いです。また長期優良住宅の認定

基準にもなっていますので、補助金や減税の条

件になります。他には、お金とは関係がありま

せんが、省エネ性、室内の快適性、耐久性向上が見込まれます。2335

(スライド 11)

ここからは、年間暖冷房負荷の基準の少し細

かいところを見ていきます。先ほどの表です。

地域による年間暖冷房負荷の基準値が出てい

ます。住宅全体を、冬は 18℃、夏は 27℃に常

に維持するために必要な熱量を計算して、延床

面積で割ったものが年間暖冷房負荷の定義で

す。これは実際の家庭の暖冷房使用状況とは関

係ありません。それから、建設地点の気象デー

タ(市販)を使用する必要が出ています。またソフトウェアが必要です。2525

(スライド 12)

地域区分という言葉が出てきました。北海道

の 1地域から沖縄の 6地域まであります。この

辺りは 4地域ですが、一部例外はあり、中津川

市、恵那市などの一部は 3地域になります。区

分はルート B・ルート Cと共通です。地域区分

に応じて基準値・必要断熱厚さ等が異なり、寒

い地域ほど断熱性能など、厳しい基準が要求さ

れます。住宅事業建築主基準(トップランナー

基準)ではさらに細分化しており、1 地域と 4 地域はエリアが広いので 2分割しています。

2645

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

冷暖房負荷計算法の解説

1.次世代省エネルギー基準の概要

次世代省エネ基準適合のメリット

• 住宅性能表示制度(「住宅の品質確保の促進等に関する法律」)の性能等級(等級4)と同等

→住宅金融支援機構「フラット35」S 融資要件

→各種補助金対象の最低条件

• 長期優良住宅認定基準→補助金、減税

• 省エネ性、室内の快適性、耐久性向上

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

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概要

地域区分 1 2 3 4 5 6

年間暖冷房負荷の基準値[MJ/m2年]

390 390 460 460 350 290

• 住宅全体(断熱部位より内側)を、冬は18℃、夏は27℃(相対湿度60%)に常に維持するために必要な熱量を計算し、延床面積で割る

• 実際の家庭の暖冷房使用状況とは関係ない(相対比較用に条件は統一されている)

• 建設地点の気象データ(市販)を使用• ソフトウェアが必須

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

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地域区分

• 例外あり(中津川市、恵那市などの一部は3地域)

• 区分はルートB・ルートCと共通(地域区分に応じて基準値・必要断熱厚さ等が異なる)

• 住宅事業建築主基準ではさらに細分化(1地域と4地域を2分割)

地域区分

1

都道府県

北海道

2 青森、岩手、秋田

3 宮城、山形、福島、栃木、新潟、長野

4 その他すべて

5 宮崎、鹿児島

6 沖縄

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(スライド 13)

計算条件です。暖房・冷房は、断熱構造とす

る部分に囲まれたすべての空間において行い

ます。暖房は、暖房期間において室温 18℃以

上に設定して行います。冷房は、冷房期間にお

いて室温 27℃以下、相対湿度 60%以下に設定

して行います。外気温は 5年間以上の気象デー

タの平均とします。顕熱 4.65W/m2、潜熱

1.16W/m2 が発生するものとします。実際の建

物では、人も住んでおり家電製品など熱が出ているので、性能を比べる上で不公平になら

ないように規定しています。具体的な例だと、100m2 の住宅なら約 450W の発熱と、1 時

間あたり 1.7kgの水蒸気発生に相当します。換気回数は 0.5回以上とします。2850

(スライド 14)

使用できるソフトウェアについてです。正式

に次世代省エネ基準の評価として用いるには、

国土交通大臣の特別評価方法認定プログラム

が必要です。最初に出てきたのは、「SMASH

for Windows」(IBEC)¥283,500 です。次世

代省エネ基準制定時のスタンダードで信用度

は一番高いですが、作業はやや煩雑です。次に、

建築環境ソリューションズの「AE-CAD +

AE-Sim/Heat」¥845,250 です。これは 2008 年省エネ法改正時からバックデータとして採

用されているので、信用も出てきると思います。その他もいくつかあります。計算方法は

定常計算/非定常計算などいろいろあります。結果も同一ではありません。3153

(スライド 15)

気象データについてです。「拡張アメダス気

象データ」(㈱気象データシステム)¥25,000

の使用が一般的です。中には全国 842地点(恵

那市近辺では、中津川市、多治見市、美濃加茂

市、白川町等)、1 時間間隔の気温・湿度・日

射量などのデータが 20年分(1981~2000)含

まれています。購入後、付属のソフトを操作し

てデータファイルを作成する作業が必要です。

(スライド 16)

ここからは、暖冷房負荷計算がどういったことをやっているのかの説明をいたします。

これは冬の絵です。青いのが部屋から外へ逃げる熱で、赤いのが入ってくる熱や中で与え

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

13

計算条件

• 暖房・冷房は、断熱構造とする部分に囲まれたすべての空間において行う

• 暖房は、暖房期間において室温18℃以上に設定して行う

• 冷房は、冷房期間において室温27℃以下、相対湿度60%以下に設定して行う

• 外気温は5年間以上の気象データの平均とする

• 顕熱4.65W/m2、潜熱1.16W/m2が発生するものとする(100m2の住宅なら約450Wの発熱と1時間あたり1.7kgの水蒸気発生に相当)

• 換気回数は0.5回以上とする

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

14

使用できるソフトウェア

• 正式に次世代省エネ基準の評価として用いるには、国土交通大臣の特別評価方法認定プログラムが必要

• 「SMASH for Windows」(IBEC) ¥283,500→次世代省エネ基準制定時のスタンダード、作業はやや煩雑

• AE-CAD + AE-Sim/Heat(建築環境ソリューションズ)¥845,250→インタフェース改善、2008年省エネ法改正時からバックデータとして採用

• その他

• 計算方法はいろいろ(定常計算/非定常計算など)。結果も同一ではない

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

冷暖房負荷計算法の解説

2.年間暖冷房負荷の基準

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気象データ

• 「拡張アメダス気象データ」(㈱気象データシステム)¥25,000 の使用が一般的

• 全国842地点(この近辺では恵那市、中津川市、多治見市、美濃加茂市、白川町等)、1時間間隔の気温・湿度・日射量などのデータが20年分(1981~2000)含まれている

• 購入後、付属のソフトを操作してデータファイルを作成する作業が必要

Page 6: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

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る熱です。青いのでは貫流熱があり、外壁・床・

窓などを伝わって逃げる熱で熱貫流率(K値・

U値)×面積×温度差で求めます。換気熱は換

気(空気移動)によって逃げる熱で、空気の熱

容量×換気量×温度差で求めます。それから蓄

熱といって、冷えているもの(空気、躯体、家

具等)を暖める熱です。逃げていく熱としては、

この 3つです。入ってくるのは、日射熱で窓を

透過して入る熱と、人体(居住者)や家電機器等からの発熱です。青いのと赤いのとを比

べると、冬は大体青い方が大きいので、補わないといけない分を暖房負荷と呼んでいます。

(スライド 17)

夏期を考えてみると、これは全部赤で書いて

いますが、貫流熱というのは、外壁・床・窓な

どを伝わって入る温かい熱です。同様に換気熱

は換気(空気移動)によって入る温かい熱です。

蓄熱は空気、躯体、家具等が温まっているので、

それらを冷やす熱です。日射熱や内部発生熱は

常に入ってきますから、この 5種類の熱が入っ

てきて、その分取り去らないといけないので、

それが冷房負荷です。

実際は、換気や蓄熱が冷やす方向に働くこともあるので、その分冷房負荷が減ることに

なります。3605

(スライド 18)

建物性能を上げると、熱還流率が少なくなり

ます。グレードのいい窓を使うと、日射侵入率

が少なくなるので、冷房負荷を減らすことがで

きます。まとめますと、暖房負荷というのは、

建物から正味逃げる熱を与えないといけない、

冷房負荷というのは建物に正味入ってくる熱

を除去しないといけない、ということです。そ

れぞれ、熱を与えないと(除去しないと)室温

が変化し、冬は寒く、夏は暑くなります。

1時間ごとの計算をして、年間で計算したものが、年間暖冷房負荷になります。厳密に 1

時間ごとに計算するソフトもあれば、夏期・冬期の平均温度を使うものまでレベルはさま

ざまです。1時間ごとの外気温、日射量などは気象データに記載してあります。具体的にど

ういう設備で熱を与える(除去する)かは、負荷計算の段階では考えません。実際には、

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

17

熱収支の計算(2):夏期

• 貫流熱=外壁・床・窓などを伝わって入る熱

• 換気熱=換気(空気移動)によって入る熱

• 蓄熱=暖まっているもの(空気、躯体、家具等)を冷やす熱

• 日射熱=窓を透過して入る熱

• 内部発生熱=人体(居住者)や家電機器等から出る熱

入る熱=冷房負荷

室内

貫流熱

換気熱

蓄熱

日射熱

内部発生熱

※実際は換気や蓄熱が冷やす方向に働くこともあり、その分冷房負荷が減る

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

16

熱収支の計算(1):冬期

• 貫流熱=外壁・床・窓などを伝わって逃げる熱

熱貫流率(K値・U値)×面積×温度差

• 換気熱=換気(空気移動)によって逃げる熱

空気の熱容量×換気量×温度差

• 蓄熱=冷えているもの(空気、躯体、家具等)を暖める熱

• 日射熱=窓を透過して入る熱

日射侵入率(η値)×面積×窓面日射量

• 内部発生熱=人体(居住者)や家電機器等からの発熱

逃げる熱=入る熱+暖房負荷

室内

貫流熱

換気熱

蓄熱

日射熱

内部発生熱

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

18

熱収支の計算(3):その他

• 暖房負荷=建物から正味逃げる熱を与える

• 冷房負荷=建物に正味入ってくる熱を除去する

• それぞれ、熱を与えないと(除去しないと)室温が変化する(冬は寒く、夏は暑くなる)

• 1時間ごとの外気温、日射量などは気象データに記載

• 厳密に1時間ごとに計算するソフトもあれば、夏期・冬期の平均温度を使うものまでレベルはさまざま

• 具体的にどういう設備で熱を与える(除去する)かは、負荷計算の段階では考えない

• 実際には、熱を与えるのは各種ストーブ、エアコン、床暖房など。熱を除去するのはエアコン。負荷から派生してエネルギー量、光熱費、CO2排出量を求める際は設備の仕様が必要

Page 7: 冷暖房負荷計算法の解説冷暖房負荷計算法の解説 (次世代省 ......44 B ルートは、熱損失係数(Q 値)の基準値が断熱の基準値になります。また夏期日射取

48

熱を与えるのは各種ストーブ、エアコン、床暖房などです。熱を除去するのはエアコンだ

と思いますが。負荷から派生してエネルギー量、光熱費、CO2 排出量を求める際は設備の

仕様を設定する必要があります。3910

(スライド 19)

エネルギー消費量の計算方法を示しました。

先ほどの計算方法で暖冷房負荷計算結果が出

てきたとして、エネルギー量などの計算が可能

です。

消費電力量を出すには、冷暖房負荷をエアコ

ン等 COP で割ります。細かく言うと COP は

外気温や負荷率(能力に対して負荷が何%か)

に応じて変わります。住宅事業建築主基準では

考慮されています。[MJ]を[kWh]に換算するには 3.6で割ります。

ガス、石油消費量の場合は、暖房負荷を効率で割る必要があります。 [MJ]を使用量(m3 ・

リットルなど)に換算するには、単位量あたりの発熱量で割ります。都市ガスは 45MJ/m3

程度、LPガスは 50MJ/m3程度、灯油は 36MJ/L程度です。

暖冷房費用は使用量に単価を掛けます。電力だと 1kWhあたり 17~24円くらいです。

CO2の排出量は、使用量に排出係数を掛けます。電力 1kWh あたり 0.324kg、都市ガス

1m3あたり 2.2kg、などです。4305

(スライド 20)

次世代省エネ基準判定以外の使い方です。実

際の建物の状況に即した計算(シミュレーショ

ン)も可能になっています。室温変動として、

明け方の温度低下や非暖房室との温度差がわ

かります。また簡易結露判定について表面温度

と露点温度の比較ができます。それから、エネ

ルギー消費量、光熱費、CO2排出量(設備機器

特性が必要)がわかります。その他に、パンフ

レット・チラシで利用したり、仕様の調整(費用対効果の見積りなど)や研究用に使うこ

とができます。

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

19

エネルギー消費量などの計算

• 消費電力量=冷暖房負荷÷エアコン等COP

細かく言うとCOPは外気温や負荷率(能力に対して負荷が何%か)に応じて変わる(住宅事業建築主基準では考慮)

[MJ]を[kWh]に換算するには3.6で割る

• ガス、石油消費量=暖房負荷÷効率

[MJ]を使用量(m3 ・リットルなど)に換算するには、単位量あたりの発熱量で割る(都市ガスは45MJ/m3程度、LPガスは50MJ/m3程度、灯油は36MJ/L程度)

• 費用は使用量に単価を掛ける(電力1kWhあたり17~24円、など)

• CO2は使用量に排出係数を掛ける(電力1kWhあたり0.324kg、都市ガス1m3あたり2.2kg、など)

負荷計算結果を操作して、エネルギー量などが計算可能

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

冷暖房負荷計算法の解説

3.暖冷房負荷計算とは

20

次世代省エネ基準判定以外の使い方

• 実際の建物の状況に即した計算(シミュレーション)も可能

�室温変動(明け方の温度低下、非暖房室との温度差、・・・)

�簡易結露判定(表面温度と露点温度の比較)

�エネルギー消費量、光熱費、CO2排出量(設備機器特性が必要)

• パンフレット・チラシでの利用

• 仕様の調整(費用対効果の見積りなど)

• 研究用

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49

(スライド 21)

ここからは、実際のソフトを動かしてご紹介

します。まず、SMASHというソフトについて

です。準備作業が必要です。4500

(スライド 22)

まず空間の抽出です。計算したい建物にどう

いうスペースがあるかというのを、ひと通り表

にしていただく必要があります。断熱材の内側

であれば、床下、階間、小屋裏なども含みます。

2番目に、壁体仕様として材料の並び順と厚さ

の情報が必要です。

それから、開口部仕様として U 値、η値が必

要です。それから、暖冷房の設定、発熱設定で

す。これは次世代省エネ基準をクリアするかどうかだけを知りたい場合は必要ないのです

が、実際の建物の状況が知りたい場合は、人が何人住んでいるかとか、発熱する器械がど

ういったものがあって、何時から使うのかなど拾い出しておく必要があります。

また空間どうしや空間と外気の隣接関係の抽出(面積拾い)が必要です。例えば、南側

の壁が○㎡で窓が○㎡、間仕切壁が○㎡、床下との床が○㎡などの情報がもれなく必要で

す。慣れた方でも 3~4 時間、慣れない方だと 1~2 日かかっても終わらない、ということ

があります。あとは、使用する気象データを用意してもらう必要があります。4820

(スライド 23)

SMASH を立ち上げるとこのような画面に

なります。サンプル画面を開いてみます。

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際

21

(1)SMASH

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

22

準備作業• 空間の抽出(床面積、容積) 床下、階間、小屋裏なども含む

• 壁体仕様(材料の並び順、厚さ)

• 開口部仕様(U値、η値)

• 暖冷房の設定、発熱設定

• 空間どうし、空間と外気の

隣接関係の抽出(面積拾い)

• 使用する気象データ

空間A

空間B

空間A⇔方位南外壁10m2

窓8m2

空間B⇔方位南外壁12m2

空間A⇔方位西外壁6m2

窓10m2

空間A⇔空間B間仕切り壁7m2

空間A⇔床下床16m2

空間A⇔階間天井16m2

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

23

地域情報の入力

• 気象データ選択

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50

(スライド 24)

地域情報の入力画面で、地域を選びます。次

の画面で、室の入力です。建物内の室名を全部

入れます。室容積、自然換気回数や、暖冷房を

するしない、その時間などを入力します。

(スライド 25)

次にスケジュールの登録です。このデータで

すと、一日中部屋を 20 度にする設定になって

います。一番下の欄では、一日中 18 度の設定

になっており、次世代省エネ基準の設定と同じ

です。先ほどの室の入力設定で、個々の部屋の

室温設定をすることができます。実際の建物の

シミュレーションでは、朝だけ暖房や、夜だけ

暖房などの設定をしておく必要があります。

(スライド 26)

壁体の仕様です。合板やグラスウールなど、

実際の材料名の並び順に従って厚さを入力し

ます。5250

(スライド 27)

窓の登録です。1行がひとつの窓仕様で、熱

貫流率や日射遮蔽係数を入力します。ひとつの

建物で複数の仕様の窓を組み合わせて使用す

るには、2 行・3 行と仕様を追加して登録して

おきます。5325

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

24

室の入力

• 室名、室容積

• 換気量

• 暖冷房、発熱量(スケジュール)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

25

スケジュール登録

• 暖冷房温度・湿度

• 在室人数・発熱

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

26

壁体仕様

• 材料名、並び順、厚さ

• 通気層有無、日射吸収率

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

27

窓仕様

• 熱貫流率、日射遮蔽係数

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51

(スライド 28)

一番煩雑な、空間隣接関係です。一行一行が

ひとつの境界の壁です。壁の一方の部屋とその

反対の部屋を指定していきます。外壁の場合は

片方が外気として、壁や窓が○㎡、などと入力

していきます。今回の組み合わせは 38 個あり

ますが、実際の組み合わせでは 100 や 120 あ

ってもおかしくありません。5530

(スライド 29)

計算結果が出ました。「年間暖冷房負荷の集

計」割る「延べ床面積」が表示されて、基準値

と比較することができます。SMASHは、年間

暖冷房負荷がクリアされているかを見るには

よいのですが、室温変動や表面温度、光熱費な

どを確認するには煩雑で、応用するにはちょっ

と向いていないソフトです。5640

(スライド 30-31)

AE-CAD+AE-Sim/Heat の紹介です。操作

と画面の流れをご説明します。プロジェクト情

報の画面が出てきます。気象データ選択、暖冷

房の時間などの設定や次世代基準条件の設定

をします。次に、通り芯の設定をします。壁の

ラインを座標で入力します。そして、高さ基準

線の設定の画面で床・天井のラインを座標で入

力します。既定値の設定では、主要な外壁仕様、

換気量などを入力します。今回は、登録されて

いる仕様を使うことにします。

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

28

空間隣接関係

• (壁から見て)両側の部屋または方位

• 仕様ごとの面積

• 空気移動量

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際

31

(2)AE-CAD+AE-Sim/Heat

• 面積拾いなどの作業を軽減

• 計算精度向上、床暖房・通風などの追加要素

• 計算結果の表示、後処理を充実

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

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操作と画面の流れ(1)

• プロジェクト情報

気象データ選択、

次世代基準条件の設定

• 通り芯の設定

壁のラインを座標で入力

(図面から読み取り)

• 高さ基準線の設定

床・天井のラインを座標で入力

(図面から読み取り)

• 既定値の設定

主要な外壁仕様、換気量など

(登録されていない場合は

先に登録が必要)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(SMASH)

29

計算結果

• 印刷画面に年間暖冷房負荷が表示され、基準値と比較できる

• 室温変動などを確認するのは煩雑

• 光熱費等の計算はさらにExcel等で処理が必要

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(スライド 32-33)

後は、実際の建物の形を入力していきます。

SMASH では、数字で拾い出していましたが、

このソフトでは、画面に四角いスペースを配置

していき、名前などを入力していきます。面積

拾いは、ソフト側でやってくれます。高さゲー

ジで、高さや立体的な位置関係も設定します。

10227

(スライド 34)

この部屋だけ暖冷房をして、その負荷を出し

たい場合は、エアコンなどをおいてその暖冷房

スケジュール(ON/OFF の時間、温度、湿度

など)を入力していきます。

(スライド 35)

壁の仕様設定がされています。この壁は、「RC

外壁内断熱」で、それぞれの厚みが出ています。

このデータは、規定値の設定で入力したもので

す。別のものに代えたい場合は、リストから選

んで変更することもできます。外壁の仕様を全

部変えたい場合は、一斉更新の機能を使って変

更します。ライブラリに、壁の仕様を登録して

おくと、随時こちらの仕様に使うことができま

す。また、窓もリストから選びます。窓面積は自動的にカウントしてくれます。部屋の換

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

34

操作と画面の流れ(4)• 開口部の設置

部品リストから壁面上(または屋根面上)にマウスで移動

• 設備機器の設置

部品リストから部屋にマウスで移動

• それぞれプロパティで性能、スケジュール等を入力

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

32

操作と画面の流れ(2)

• 空間の入力

部品リスト(①)から、「空間」を平面図にマウスで移動して設置

高さゲージ(②)で下から上へ設置高さを移動

①①①①②②②②

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

33

操作と画面の流れ(3)• 空間の変形

空間の壁面をマウスで移動して整形

高さ方向の移動(吹き抜け等)は断面図で操作

屋根(小屋裏)まで設置整形したら完了

プロパティ画面で室名、換気量などを入力

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

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操作と画面の流れ(5)• 壁体仕様、開口部仕様の登録

仕様の一斉変更、

一部の壁体だけ仕様を変える、などの操作も容易

• 開口部付属品の設置

カーテン等による熱性能の変化を

自動計算して反映

• 通風量計算、床暖房設定、

・・・etc.

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気回数、窓の日よけなどは、マウスで置いて調整します。

(スライド 36)

コンバート操作をして、計算を行ないます。

図面の作成は AE-CAD が行ない、計算プログ

ラムは AE-Sim/Heat のことです。計算が終わ

ると、結果が出ます。月別の負荷が出て、基準

値を満たしているかどうかがわかります。その

他、温湿度の表を見ると、一年分の変化がわか

ります。グラフのボタンでそれがグラフで表現

されます。エネルギー消費や光熱費、単価計算

もぱっと見られるようになっています。負荷計算だけでなく、応用計算についても簡単な

操作でできるようになっています。ソフトの簡単な使い方は以上です。

他にもいくつかソフトがありますので、パンフレットなどを参照して比較してみてくだ

さい。

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

冷暖房負荷計算法の解説

4.ソフトウェアの実際(2)AE-CAD・AE-Sim/Heat

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操作と画面の流れ(6)• 計算実行

面積等は自動的に算出

• 出力

各種項目(1時間ごと)

簡単なグラフ

後処理(光熱費等)