冷暖房負荷計算法 p.86〜 冷暖房負荷計算法 p.86〜 空気調和機室 負荷計算対象室 冷暖房負荷計算の目的 夏・冬のピーク負荷→ 熱源機室 インテリアゾーン ペリメータゾーン 手計算 機器容量・ダクト寸法等の決定 年間の負荷→ 全日射 熱取得 （熱損失） 室内熱負荷 蓄熱 機器 蓄熱分の放熱 すき間風 室内除去熱量 人体 →全熱交換器へ 熱源機器負荷 温水 コイル除去熱量 冷水 壁貫流熱 エネルギー使用量，経済性評価 冷房負荷計算の流れ 外部から流入する熱量と室内で発生する顕熱と潜熱を算定 冷暖房負荷計算法 p.87 熱取得・熱損失 冷暖房対象室の温度・湿度が設定値の時，室の境界 を超えて流入する瞬時の熱量と室内で発生する熱量 の総和． 室内熱負荷 室内の温度・湿度設計条件に保つために室内空気 に与えられる熱量． 日射熱が床などに蓄熱された後に時間遅れを伴って 室温上昇に影響を与える蓄熱負荷も含む． 冷房負荷 暖房負荷 冷暖房負荷計算法 p.88〜89 • 負荷計算の項目 ・外壁貫流熱 qw （外壁・屋根・床） ・内壁貫流熱 q’w ・ガラス熱 qGT ・すきま風負荷 qIT=qIS+qIL 冷暖房負荷計算法 熱負荷計算の流れ 最大負荷算出のための一般的な手順 １．ゾーニング条件の把握 ２．計算条件の設定 （計算時刻，気象，設定温湿度，熱貫流率） ３．面積などの数値拾い（窓ガラス，内壁，床，天井・・・） ４．熱負荷計算 ５．熱負荷集計 ６．計算結果のチェック ４．熱負荷計算 基準階事務室の計算 (１)窓ガラス ・貫流負荷＝面積×熱貫流率×温度差（各時刻） ・透過負荷＝面積×遮蔽係数×日射量（各時刻） (２)外壁，屋根 ・貫流負荷（冷房）＝面積×熱貫流率×実効温度差（各時刻） ・貫流負荷（暖房）＝面積×熱貫流率×温度差×方位係数 （３）内壁，天井，床 ・貫流負荷＝面積×熱貫流率×隣室温度差（各時刻） ・人体発熱 qHT= qHS+ qHL ・照明機器発熱 qET=qES+qEL 1 ４．熱負荷計算 ４．熱負荷計算 (４)すきま風量 (５)照明負荷 顕熱負荷qs[W]＝Cpρ×すきま風量［m 3/h］×Δt［℃］×1000/3600 白熱灯負荷[W]＝負荷密度[W/㎡]×室床面積[㎡]×係数×1.00 〃 [W]≒0.34×すきま風量［m 3/h］×Δt［℃］ 潜熱負荷qL[W]＝γ γ ×すきま風量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)] ×1000/3600 蛍光灯負荷[W]＝ × 〃 ×〃 ×1.20 〃 ※暖房負荷軽減のため，上記負荷の１／２を暖房負荷から差し引く (6)人体負荷 ρ：空気の密度＝1.2[kg/m3]， Cp ρ ×1000/3600＝0.335 顕熱負荷qs[W]＝人員密度［人/㎡］×室床面積［㎡］×顕熱発熱量 [W/人] 潜熱負荷qL[W]＝ 〃 × 〃 ×潜熱発熱量 [W/人] Δt：内外乾球温度差[℃]， (7)機器負荷（冷房のみ） 〃 [W]≒834×すきま風量[m3/h]× Δx[g/kg(DA)] Cp：空気の定圧比熱＝1.006kJ/(kg・℃) γ γ ：空気の蒸発潜熱＝2500kJ/kg Δx：内外絶対湿度差［g/kg(DA)］， γ γ ρ ×1000/3600＝834 ＯＡ機器負荷[W]＝負荷密度[W/㎡]×室床面積[㎡]×1.00 ４．熱負荷計算 ４．熱負荷計算 (8) 蓄熱負荷 (10)加湿量の計算 (1)〜(5)の暖房負荷の合計の10％ (9)外気負荷 処理風量[m3/h]＝暖房すきま風量[m3/h]＋外気量[m3/h] 外気量[m3/h]＝人数×１人当たりの外気量[m3/(h・人)] 顕熱負荷q S すきま風，外気負荷で発生する暖房時の潜熱 [W]≒0.34×外気量[m3/h]×Δt[℃] 加湿量ｗ[kg/h]＝ρ[kg/m3]×処理風量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)]/1000 w：加湿量[kg/h] 潜熱負荷q L[W]≒ 834×外気量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)] ρ：空気の密度[kg/m3] ※暖房時の潜熱負荷は，加湿負荷として加湿量を算出する． Δx：内外絶対湿度差[kg/kg(DA)] 冷暖房負荷計算法 p.88 p.27 １スパン毎にVAVとサーモスタットを設置 FCU+全熱 交換器 実効温度差（ETD）とは FC+ CAV 手計算でこれを考慮するために提案されたのが「実効温度差」である． ※内壁や地中壁の場合は日射がなく温度変動幅が小さいから，通常 は単純に壁体外側の空気温度と室内温度の差を内外温度差と考え る． FC VAV VAV VAV VAV FC FC FC FC VAV VAV FC FC VAV FC FC コンクリート壁のように熱容量が大きい場合には，外側の変動が直ち に内部に伝わらない． FC ガラスや金属板のように壁体の熱容量が比較的小さい場合は，計算 する時刻の相当外気温度と室温の差を内外温度差としてよい． VAV FC FC FCUのゾーニング 間仕切りによる小室を想定して，１台ご とにサーモスタット二方弁制御する． 温度制御ゾーニング計画 2 冷暖房負荷計算法 （１）計算対象室 ２〜８階までは同じプランだが，８階は屋根負荷がある． １．ゾーニング条件の把握 インテリアに加算 ・１〜８階の各階空調 表１ 計算対象室概要 ・空調方式 インテリアゾーン ＡＨＵ ＦＣＵ ８Ｆ 各階事務室インテリア ：ＡＨＵ＋ＶＡＶ 各方位ペリメータ ：ＦＣＵ（２管式） 各階会議室など ：ＦＣＵ＋全熱交換器 ２〜７Ｆ（基準階） １Ｆ 会議室 事務室 インテリア エントランス ホール 基準階・最上階 南ペリメータ 西ペリメータ 東ペリメータ １Ｆ 南ペリメータ 西ペリメータ ペリメータゾーン （２）計算対象室 リフレッシュ コーナ エレベータ ホール ＦＣＵ 熱負荷計算の流れ 冷房計算時刻 各計算対象室が主に面する外壁，窓方位，外気温湿度 から冷房負荷が最大となる時刻を設定． 南面については太陽高度が低く，窓からの日射負荷が 大きくなる秋期についても計算． 最大負荷算出のための一般的な手順 １．ゾーニング条件の把握 ２．計算条件の設定 （気象，設定温湿度，熱貫流率） ３．面積などの数値拾い（窓ガラス，内壁，床，天井・・・） 表2 冷房計算時刻 ４．熱負荷計算 建物全体 東面 西面 南面 ５．熱負荷集計 13時 9時 16時 13時 ６．計算結果のチェック 夏期 11,12,13時 秋期 ２．計算条件の設定 設計温湿度条件（東京） （１）外気温湿度：東京における冷暖房用設計外気条件 （２）室内温湿度 表3 室内温湿度設計条件 夏期 冬季 秋期 室内設計温度[℃] 26 22 24 室内相対湿度[％] 50 50 50 本建物は省エネ を考慮して左記 設定とした． 表4 ガラス窓，冬期外壁の貫流熱負荷算出のための室内外温度差[℃] 外気温度 9 30.7 冷房（夏期） 13 16 33.4 32.4 暖房（冬季） 9 0.8 秋期南ペリメータ用 11 12 13 23.5 24.4 24.7 温度差 4.7 7.4 6.4 21.2 -0.5 0.4 0.7 非空調隣室 温度差 1.9 3.0 2.6 5.3 -0.2 0.2 0.3 ※温度差＝外気温度‐室温 非空調隣室温度差＝温度差×0.4（夏期） or 0.25（冬季） 3 外気負荷，すきま風負荷算出のための外気温湿度 ２．計算条件の設定 冷房時の外気条件はその地域の気象データからピーク 値を求め，時刻によらず，この値を使って計算する． （３）熱貫流率 表5 室内外絶対湿度差Δx（g/kg(DA)） 表6 熱貫流率（W/(㎡・K)，壁タイプ，遮蔽係数） 冷房（夏期） 暖房（冬期） 13時 9時 57.8 35.2 外気相対湿度[％] 外気絶対湿度[g/kg(DA)] 室内絶対湿度[g/kg(DA)] 室内外絶対湿度差[g/kg(DA)] 負荷計算で必要とする部位の熱貫流率をあらかじめ計算しておく． 18.8 11.6 7.2 1.4 7.4 6.0 ※絶対湿度は，空気線図等から求める(P.100)． 指標 部位 熱貫流率 タイプ W1 外壁（一般外壁） 2.31 3 W2 外壁（断熱あり） 0.90 3 R1 屋根（８階会議室，リフレッシュ） 0.82 3 R2 屋根（天井レタン） 1.04 3 IW 内壁（非空調室に接する） 2.81 F1 床・天井（一般床・天井） 1.60 F2 床・天井（非空調室に接する）１Ｆ下部機械室 2.75 G1 窓ガラス 単層8㎜熱線吸収ガラス 6.19 遮蔽係数 0.52 ※室内外絶対湿度差Δx＝外気絶対湿度‐室内絶対湿度 熱貫流率の計算例 W1 W2 IW G1 IW G1 G1 G1 G1 W1 G1 W1 W2 表７ 外壁W1の熱貫流率算出例 厚さ(x) 熱伝導率(λ) 材料 1/23 外表面 ‐ 0.008 1.279 タイル 0.020 1.512 モルタル 0.150 1.359 コンクリート 非密閉中空層 0.025 ‐ 0.012 0.174 石膏板 1/8.3 室内面 ‐ R 計 x/λ 0.043 0.006 0.013 0.110 0.070 0.069 0.120 0.433 ※単位は，厚さx：[m]，熱伝導率λ：[W/(m・K)] ※熱貫流率K＝1/R＝2.31[W/(㎡・K)] ２．計算条件の設定 （４）実効温度差（ETD） 東京における実効温度差表から，外壁仕様タイプ３の 該当時刻の値を方位毎に求める． 表8 実効温度差[℃] 時 刻 水平(H) 北(N) 東(E) 南(S) 西(W) 9 8 4 9 3 夏期 13 20 6 13 8 16 25 7 12 10 3 6 12 秋期南ペリメータ用 11 12 13 3 6 8 4 ２．計算条件の設定 （５）日射熱取得 ガラス標準日射熱取得表から東京における夏期，秋期 の該当時刻，方位別の値を求める． 表9 日射量（Ｗ/㎡） 夏 期 13 16 秋期南ペリメータ 11 12 13 時刻 北(N) 9 42 43 38 東(E) 491 43 36 西(W) 42 202 609 南(S) 77 157 36 608 605 556 ３．面積などの数値拾い 熱負荷計算の流れ 最大負荷算出のための一般的な手順 １．ゾーニング条件の把握 ２．計算条件の設定 （計算時刻，気象，設定温湿度，熱貫流率） ３．面積などの数値拾い（窓ガラス，内壁，床，天井・・・） ４．熱負荷計算 ５．熱負荷集計 ６．計算結果のチェック （１）基準階事務室 (a)窓ガラス ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻温度差：表4 ・各時刻日射量：表9 (b)外壁・屋根 ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻実効温度差：表8（暖房時は表4） (c)内壁，天井，床 ・非空調壁面積：空調機械室に接する壁を拾う． ・非空調隣室温度差：表4 (d)すきま風 RC造で窓サッシも気密性が高い． →基準階事務室では考慮しない． 表6 熱貫流率（W/(㎡・K)，壁タイプ，遮蔽係数） 指標 部位 熱貫流率 タイプ W1 外壁（一般外壁） 2.31 3 遮蔽係数 W2 外壁（断熱あり） 0.90 3 R1 屋根（８階会議室，リフレッシュ） 0.82 3 外気温度 R2 屋根（天井レタン） 1.04 3 温度差 4.7 7.4 6.4 21.2 -0.5 0.4 0.7 IW 内壁（非空調室に接する） 2.81 1.9 3.0 2.6 5.3 -0.2 0.2 0.3 F1 床・天井（一般床・天井） 1.60 非空調隣室 温度差 F2 床・天井（非空調室に接する）１Ｆ下部機械室 2.75 G1 窓ガラス 単層8㎜熱線吸収ガラス 6.19 表4 ガラス窓，冬期外壁の貫流熱負荷算出のための室内外温度差[℃] 9 30.7 冷房（夏期） 13 16 33.4 32.4 暖房（冬季） 9 0.8 秋期南ペリメータ用 11 12 13 23.5 24.4 24.7 ※温度差＝外気温度‐室温，非空調隣室温度差＝温度差×0.4（夏期）or0.25（冬季） 0.52 5 ３．面積などの数値拾い （１）基準階事務室 (a)窓ガラス ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻温度差：表4 ・各時刻日射量：表9 (b)外壁・屋根 ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻実効温度差：表8（暖房時は表4） (c)内壁，天井，床 ・非空調壁面積：空調機械室に接する壁を拾う． ・非空調隣室温度差：表4 (d)すきま風 RC造で窓サッシも気密性が高い． →基準階事務室では考慮しない． 表9 日射量（Ｗ/㎡） 夏 期 9 13 南 77 157 36 東 491 43 36 西 42 202 609 北 42 43 38 時刻 16 秋期南ペリメータ 11 12 13 608 605 556 ３．面積などの数値拾い （１）基準階事務室 (a)窓ガラス ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻温度差：表4 ・各時刻日射量：表9 (b)外壁・屋根 ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻実効温度差：表8（暖房時は表4） (c)内壁，天井，床 ・非空調壁面積：空調機械室に接する壁を拾う． ・非空調隣室温度差：表4 (d)すきま風 RC造で窓サッシも気密性が高い． →基準階事務室では考慮しない． 表6 熱通過率（W/(㎡・K)，壁タイプ，遮蔽係数） 指標 部位 熱貫流率 タイプ W1 外壁（一般外壁） 2.31 3 W2 外壁（断熱あり） 0.90 3 R1 屋根（８階会議室，リフレッシュ） 0.82 3 R2 屋根（天井レタン） 1.04 3 IW 内壁（非空調室に接する） 2.81 F1 床・天井（一般床・天井） 1.60 F2 床・天井（非空調室に接する）１Ｆ下部機械室 2.75 G1 窓ガラス 単層8㎜熱線吸収ガラス 6.19 遮蔽係数 0.52 ３．面積などの数値拾い （１）基準階事務室 (a)窓ガラス ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻温度差：表4 ・各時刻日射量：表9 (b)外壁・屋根 ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻実効温度差：表8（暖房時は表4） (c)内壁，天井，床 ・非空調壁面積：空調機械室に接する壁を拾う． ・非空調隣室温度差：表4 (d)すきま風 RC造で窓サッシも気密性が高い． →基準階事務室では考慮しない． 表8 実効温度差（ETD）[℃] 時 刻 南 東 西 北 水平 9 3 9 3 4 夏期 13 8 13 6 6 16 10 12 12 7 8 22 25 秋期南ペリメータ用 11 12 13 3 6 8 6 ３．面積などの数値拾い （１）基準階事務室 (a)窓ガラス ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻温度差：表4 ・各時刻日射量：表9 (b)外壁・屋根 ・面積 ・熱貫流率 ：表6 ・各時刻実効温度差：表8（暖房時は表4） (c)内壁，天井，床 ・非空調壁面積：空調機械室に接する壁を拾う． ・非空調隣室温度差：表4 (d)すきま風 RC造で窓サッシも気密性が高い． →基準階事務室では考慮しない． 表4 ガラス窓，冬期外壁の貫流熱負荷算出のための室内外温度差[℃] 外気温度 9 30.7 冷房（夏期） 13 16 33.4 32.4 暖房（冬季） 9 0.8 秋期南ペリメータ用 11 12 13 23.5 24.4 24.7 温度差 4.7 7.4 6.4 21.2 -0.5 0.4 0.7 非空調隣室 温度差 1.9 3.0 2.6 5.3 -0.2 0.2 0.3 ※温度差＝外気温度‐室温，非空調隣室温度差＝温度差×0.4（夏期）or0.25（冬季） ３．面積などの数値拾い 躯体負荷 躯体負荷 （１）基準階事務室 (e)照明負荷 9時 13時 16時 5545 7856 8005 (f)人体負荷 ・人員密度：0.2人/㎡→0.2×348㎡≒70人 ・人体発熱：オフィス業務26℃の時の発熱量は 顕熱：55W/人，潜熱64W/人 (g)機器負荷 ・ＯＡ機器：30W/㎡を見込む． ①負荷密度：20W/㎡ ②係 数 ：照明負荷を軽減する装置を用いる場合の 軽減率．ここでは天井レタン方式であり， 照明負荷はすべて空調負荷になるとして 1.0 ③熱量換算：白熱灯は1.0，蛍光灯は安定器からも発熱 があり蛍光灯ワット数あたり1.16倍とする． ④暖房負荷の軽減：照明器具からの発熱は暖房負荷 の軽減となる．ただし，暖房負荷のピーク は朝の立上がり時が一般的で，すべて点 灯されているとは限らない．→50％ 表4 ガラス窓，冬期外壁の貫流熱負荷算出のための室内外温度差[℃] 外気温度 (h)蓄熱負荷 ・暖房負荷については，安全率10％の割増し． 暖房蓄熱負荷は，夜間冷え切った躯体を朝の立ち 上がり時に暖めるために必要． (i)外気負荷 １人あたりの外気量．事務室の一般的な値として 25m3/(h・人) 9 30.7 冷房（夏期） 13 16 33.4 32.4 暖房（冬季） 9 0.8 秋期南ペリメータ用 11 12 13 23.5 24.4 24.7 温度差 4.7 7.4 6.4 21.2 -0.5 0.4 0.7 非空調隣室 温度差 1.9 3.0 2.6 5.3 -0.2 0.2 0.3 ※温度差＝外気温度‐室温，非空調隣室温度差＝温度差×0.4（夏期）or0.25（冬季） 7 ４．熱負荷計算 基準階事務室の計算 表2.7 室内外絶対湿度差Δx（g/kg(DA)） 冷房（夏期） 暖房（冬期） 13時 9時 57.8 35.2 18.8 1.4 11.6 7.4 7.2 6.0 外気相対湿度[％] 外気絶対湿度[g/kg(DA)] 室内絶対湿度[g/kg(DA)] 室内外絶対湿度差[g/kg(DA)] (１)窓ガラス ・貫流負荷＝面積×熱貫流率×温度差（各時刻） ・透過負荷＝面積×遮蔽係数×日射量（各時刻） (２)外壁，屋根 ・貫流負荷（冷房）＝面積×熱貫流率×実効温度差（各時刻） ・貫流負荷（暖房）＝面積×熱貫流率×温度差×方位係数 （３）内壁，天井，床 ・貫流負荷＝面積×熱貫流率×隣室温度差（各時刻） ４．熱負荷計算 ４．熱負荷計算 (４)すきま風量 (５)照明負荷 顕熱負荷qs[W]＝Cpρ×すきま風量［m 3/h］×Δt［℃］×1000/3600 白熱灯負荷[W]＝負荷密度[W/㎡]×室床面積[㎡]×係数×1.00 〃 [W]≒0.34×すきま風量［m3/h］×Δt［℃］ 潜熱負荷qL[W]＝γ γ ρ×すきま風量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)] ×1000/3600 蛍光灯負荷[W]＝ 〃 × 〃 ×〃 ×1.20 ※暖房負荷軽減のため，上記負荷の１／２を暖房負荷から差し引く (6)人体負荷 ρ：空気の密度＝1.2[kg/m3]， Cp ρ ×1000/3600＝0.335 顕熱負荷qs[W]＝人員密度［人/㎡］×室床面積［㎡］×顕熱発熱量 [W/人] 潜熱負荷qL[W]＝ 〃 × 〃 ×潜熱発熱量 [W/人] Δt：内外乾球温度差[℃]， (7)機器負荷（冷房のみ） 〃 [W]≒834×すきま風量[m3/h]× Δx[g/kg(DA)] Cp：空気の定圧比熱＝1.006kJ/(kg・℃) γ γ ：空気の蒸発潜熱＝2.5kJ/kg Δx：内外絶対湿度差［g/kg(DA)］， γ γ ρ×1000/3600＝834 ＯＡ機器負荷[W]＝負荷密度[W/㎡]×室床面積[㎡]×1.00 ４．熱負荷計算 ４．熱負荷計算 (8) 蓄熱負荷 (10)加湿量の計算 (1)〜(5)の暖房負荷の合計の10％ (9)外気負荷 処理風量[m3/h]＝暖房すきま風量[m3/h]＋外気量[m3/h] 外気量[m3/h]＝人数×１人当たりの外気量[m3/(h・人)] 顕熱負荷q S すきま風，外気負荷で発生する暖房時の潜熱 [W]≒0.34×外気量[m3/h]×Δt[℃] 加湿量ｗ[kg/h]＝ρ[kg/m3]×処理風量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)]/1000 w：加湿量[kg/h] 潜熱負荷q L[W]≒ 0.83×外気量[m3/h]×Δx[g/kg(DA)] ρ：空気の密度[kg/m3] ※暖房時の潜熱負荷は，加湿負荷として加湿量を算出する． Δx：内外絶対湿度差[kg/kg(DA)] 8 ３．面積などの数値拾い （３）南面秋期負荷計算 基本的には基準階事務室と同じだが，以下の点が異なる． (a)窓ガラス ・計算時刻設定：11，12，13時 表2.12 日射量（Ｗ/㎡） 夏 時刻 期 9 13 16 南 77 157 36 ・各時刻温度差：表4参照 -0.5，0.4，0.7［℃］ 東 491 43 36 ・各時刻日射量：表9参照 608，605，556［W/㎡］ 西 42 202 609 (b)外壁，屋根 北 42 43 38 秋期南ペリメータ 11 12 13 608 605 556 ・各時刻実効温度差：表8 3，6，8［℃］ ３．面積などの数値拾い （３）南面秋期負荷計算 基本的には基準階事務室と同じだが，以下の点が異な る． (a)窓ガラス ・計算時刻設定：11，12，13時 ・各時刻温度差：表4参照 -0.5，0.4，0.7［℃］ ・各時刻日射量：表9参照 608，605，556［W/㎡］ 表8 実効温度差[℃] 時 刻 南 東 西 北 水平 9 3 9 3 4 夏期 13 8 13 6 6 16 10 12 12 7 8 22 25 秋期南ペリメータ用 11 12 13 3 6 8 (b)外壁，屋根 ・各時刻実効温度差：表8 3，6，8［℃］ 9
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