日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011 年 8 月

41287

個別送風ファンを用いた全館空調システムの次世代型省エネルギー住宅に関する研究
その 3 室内温度制御の方法と省エネルギー性
正会員 ○尾崎 明仁＊1
同○坪川 剛＊2
断熱気密住宅ダクト式全館空調
空気循環システム
個別送風ファン
省エネルギー
数値シミュレーション
表 1 計算条件
1. はじめにプログラム
対象建物
前報 １） に引き続き，個別送風ファンによる全館空調シについて検討する。本報では，熱・水分・空気移動の連成を考慮した建築全体の温湿度・熱負荷シミュレーションに計算値
ＬＤＫより，個別送風ファンの制御方法の違いが室内熱環境や暖和室

洋室２12180

外気100106040520001000
800600400
2000123180[日 時 ]

456

頻度分布

冬季

302520151050

累積率604020007123

熱負荷[ｋW][ｋW]

図2

建築全体熱負荷の頻度分布および累積率

和室

LD K

612187 月22日

図3和室

LD K

612181月24日

0図4洋室１0洋室２610080

熱負荷03002502001501005001210 月13日[％]

累積率8006

室内温湿度の実測値と計算値の比較

頻度分布

夏季

1810 月12日

[％]

[％]
頻度分布

06

累積率

図1

風量 [ｍ 3/ ｈ・台]

12

洋室２累積率610 月11日

風量 [ｍ 3/ ｈ・台 ]

和室

[％]

015

実測値
ＬＤＫ

30282624222080604020

頻度分布

相対湿度 [％ ]温度 [℃ ]

冷房負荷に及ぼす影響について明らかにする。
2. 建築全体の温湿度・熱負荷シミュレーション
2.1 THERB for HAM
数値シミュレーションには，建築全体の熱・水分・空気移動の連成解析ソフト THERB for HAM を使用した２）。
THERB は，多数室を対象とした室内温湿度・体感指標・熱負荷の動的計算ソフトである。
2.2 THERB の計算精度測定結果と比較することにより，THERB の計算精度について検証する。対象住宅は，前報で実測した戸建住宅である。表 1 に計算条件を示す。気象条件は観測値を用いて作成した。図 1 に，1 階 LDK，1 階和室，2 階洋室における 10 月 11～13 日の温湿度の経時変化を示す。いずれの室の温湿度も，計算値は実測値を高い精度で捕捉している。
3. 熱環境と省エネルギー性能
3.1 計算内容および条件
前報の戸建住宅を対象とした数値計算により，個別送風ファンの制御方法の違いが室内熱環境や暖冷房負荷に及ぼす影響について検討する。表 2 に，計算条件を示す。
気象条件には岐阜の拡張アメダス気象データ（標準年）を使用する。空調制御には，定温度・定風量（一定の温度・風量で給気），変温度・定風量（CAV），定温度・変風量（VAV）の 3 つの方式を採用した。設定室温は夏季27℃，冬季 20℃とする。湿度は空調室の相対湿度（給気湿度）を夏季 60%，冬季 40％一定とした。CAV 方式では外気と還気の混合空気の温度から設定室温にするための供給熱量を計算して給気温度を求めるため，冷暖房に必要な供給熱量は各室で過不足を生じる可能性がある。なお，CAV 方式の冷暖房負荷は，空調室温度を給気温度にするための熱量である。VAV 方式では給気温度を夏季22℃，冬季 23℃に設定した。1 ステップ前（10 分前）の計算時刻における各室の冷暖房負荷を計算し，その熱負荷に等しくなるように空調室から各室への送風量を設定した。ただし，空調する必要がなくても換気回数で最低0.5 回/h の送風量は維持する。

THERB for HAM
2 階建木造住宅
実測値
生活にともなう発熱・発湿を考慮自然条件
10 月 11 日～13 日
1 カ月

気象データ
生活条件
空調条件
計算期間
予備計算

ステムを採用した次世代型省エネルギー住宅の熱環境性能

落合 総一郎＊2
前田 実可子＊3

正会員
準会員

洋室３1218
7 月23日04

趣味室

612180［日時 ］
7 月24日夏季における各室必要風量
洋室１0洋室２6洋室３1218
1月25日

0趣味室

612180［日時 ］
1月26日

冬季における各室必要風量3.2 計算結果および考察（1）機器容量と送風量
図 2 に，全館空調した場合の夏季・冬季における建物全体の空調負荷の頻度分布および累積率を示す。最大負荷は，夏季は 5.7kW，冬季は 2.8kW ある。対象住宅の空調機器容量は，冷房は適切であるが，暖房は過大である。
図 3 と図 4 に，給気温度を夏季 22℃，冬季 23℃に設定した場合に各室に要する送風量を示す。送風量は，夏季は概ね 250m3/h，冬季は 200m3/h である，対象住宅の送風量は適切に計画されていることがわかる。

Development of the Energy Conservation Houses Utilizing Central Air-Conditioning
System with Application of Personal Circulation Fan
Part 3 Temperature control method and energy conservation― 581 ―OZAKI Akihito, OCHIAI Soichiro,
TSUBOKAWA Takeshi,

MAETA Mikako外気0403632282420外気

1218
8 月4日

06外気

0

[ ℃]

温度

[ ℃]

温度
[ ℃]

温度

035302520151050-5

洋室１6洋室２12188 月5日

洋室３06（1）定温度定風量方式
ＬＤＫ

洋室１洋室２趣味室表212180［日時 ］
8 月6日

洋室３

計算内容および条件
送風方式
温度
風量
全熱交換

CTA
一定
一定

CAVVAV
可変一定
一定
可変なし
夏季：22℃，60％，風量 250m3/(h.台)
冬季：23℃，40％，風量 150m3/(h.台)
夏季：27℃，60％
冬季：20℃，40％
拡張アメダス気象データ
生活にともなう発熱・発湿を考慮

空調室温度

趣味室

各室設定温度
気象データ
生活スケジュール

0353025201510
50-50

和室

61218
8 月4日

和室

1218
8 月4日

0外気

和室

61218
2 月9日

外気

和室

61218
2 月9日

外気

和室

61218
2 月9日

図6061218
8 月5日

06（2）変温度定風量方式
ＬＤＫ

洋室１06

洋室２12188 月5日

12180［日 時 ］
8 月6日

洋室３06

趣味室

12180
［日時 ］
8 月6日

454035302520151050夏季

ＬＤＫ0

洋室１6洋室２1218
2 月10日

洋室３06（1）定温度定風量方式
ＬＤＫ0

洋室１6洋室２1218
2 月10日

ＬＤＫ0

洋室１06

洋室２1218
2 月10日12180
2 月11日［日 時 ］

洋室３6（2）変温度定風量方式

6趣味室

12180
2 月11日
［日時 ］

洋室３0

趣味室

趣味室

12180
2 月11日［日時 ］（3）定温度変風量方式
冬季における各室温度の経時変化

顕熱負荷

潜熱負荷

15冬季

顕熱負荷

CTA

CAV

1050CTACAVVAV VAV-p

図7（3）定温度変風量方式
夏季における各室温度の経時変化

図535302520151050-5ＬＤＫ

期間熱負荷[GJ]4036322824206

和室

期間熱負荷[GJ]

温度

[℃]

温度

[ ℃]

温度

[ ℃]

403632282420VAV VAV-p

各送風方式による期間熱負荷室温の日較差が大きい。CAV 方式は，室間に最大約 7℃の温度分布が生じている。終日 16～18℃を推移し，設定温度 20℃に満たない室も見られる。VAV 方式は，室温の日較差，室間温度分布が最も小さく，安定して制御されている。
（3）空調制御方法の違いが冷暖房負荷へ及ぼす影響
図 7 に，夏季と冬季における各送風方式の期間冷暖房負荷を示す。冷暖房負荷いずれも，過剰冷暖房することがある定温度・定風量方式が最も大きい。CAV 方式は，供給熱量の過不足にともなう室間温度分布により，建築全体の熱負荷が過少に見積もられるため，小さくなる。
全館を一様に空調する VAV 方式は CAV 方式に比べ熱負荷が大きい。ただし，VAV 方式でも，在室空間のみを設定温度にし，その他の室は緩やかに冷暖房すると（VAV-p方式），熱負荷は CAV 方式と同程度にまで減少する。

4. むすび（2）空調制御方法の違いが室内温度へ及ぼす影響
図 5 に，定温度・定風量方式，CAV 方式，VAV 方式の夏季の室内温度を示す。定温度・定風量方式の室温は終日 27℃以下となるが，夜間の温度低下が著しく，最低22℃になる。一定の温度，風量で各室に供給するため，過剰冷房する可能性が高く，日較差が大きくなる。CAV方式は，定温度・定風量方式に比べると室温の日較差は小さいが，室間温度分布は却って大きくなる。全館の総合的な熱負荷から給気温度を決定する CAV 方式では，各室の除去熱量に過不足が発生して温度分布を生じる。VAV方式は，室温の日較差が小さく，室間温度分布も見られない。全館が 26℃～28℃に安定して制御されている。
図 6 に，冬季の室内温度を示す。夏季と同様，定温度・定風量方式は，CAV 方式および VAV 方式と比較して熱・水分・空気移動の連成を考慮した建築全体の温湿度・熱負荷シミュレーションソフト「THERB for HAM」を使用して，個別送風ファンによる全館空調システムを採用した断熱気密住宅の熱環境性能について検討した。
その結果，実測住宅を対象とした室内温湿度の数値計算により THERB は高い計算精度を有すること，VAV 方式は室内熱環境を良好に維持できること，VAV 方式は在室空間とその他で設定温度を変更することで省エネルギー性にも優れること，などを明らかにした。
参考文献
1) 前田実可子，尾崎明仁，落合総一郎，坪川剛：個別送風ファンを用いた全館空調システムの次世代型省エネルギー住宅に関する研究－その 1，2，建築学会大会学術講演梗概集，D-2，2011
2) Ozaki A., Kagawa H.: Simulation Software to Describe theHygrothermal Environment of Whole Buildings Based on detailed
Physical Models, Proc. of the 7th International Conference of System
Simulation in Buildings, P03 (24 pages), 2006

*1 京都府立大学大学院生命環境科学研究科 教授・工博

Prof., Graduate School of Life and environmental Sciences, Kyoto Prefectural University, Dr. Eng.

*2 （株）システック環境研究所

Systech Environmental Research Laboratory*3 京都府立大学生命環境学部 学部生

Under Graduate Student, Faculty of Life and Environment, Kyoto Prefectural University― 582 ―