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⾃然換気と外気導⼊制御

BEST建築計算例

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⾃然換気と外気導⼊制御に関する計算例(オフィスビル)◑ 計算例1 年間熱負荷計算

⾃然換気効果の地域特性
⾃然換気による年間装置負荷の低減効果が、都市によりどの程度異なるかを検討◑ 計算例2 年間熱負荷計算

⾃然換気併⽤外気冷房の室内環境改善効果
冷房設定室温26℃に対して、外気冷房・⾃然換気の下限室温を26℃より低く設定した場合の外気冷房・⾃然換気の運転状況と室内熱環境を確認◑ 計算例3 年間熱負荷計算

外気導⼊制御の運転特性と年間負荷の低減効果
外気冷房・最⼩外気量制御・全熱交換器による熱回収を組合せる場合の運転特性を確認するとともに、⾃然換気に上記外気導⼊制御の⼿法を追加することによる年間負荷の低減効果を検討

2BEST建築計算例

the BEST Program

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計算例1

⾃然換気効果の地域特性計算条件

12300

12300

9000

気象︓EA標準年データ

24600

窓︓Low-Eペアガラス・明⾊ブラインド
居室窓⾯積率68%
内部発熱︓
照明5W/㎡、機器10W/㎡
在室者0.15⼈/㎡
ゾーン間換気量︓20回/h(ペリメータ容積基準)
⾃然換気︓
換気⼝有効開⼝⾯積0.005㎡/m

北室

南室

計算対象オフィス平⾯図 (10階建ての2階)(有効⾼さmmのスリット状開⼝)

計算対象ゾーン︓空調8ゾーン・⾮空調コア1ゾーン

⾃然換気時間︓1⽇中
主な⾃然換気許可条件
下限外気温︓18℃(⾮空調時15℃)
上限外気露点温度︓19℃
下限室温︓24℃
冷房中の換気︓許可

空調︓
上限 26℃60% 冷却除湿
下限 22℃50% 加熱加湿
設計外気導⼊量 3.75 CMH/㎡
BEST建築計算例

3

計算例1

代表都市の⾃然換気による年間負荷低減効果
年間冷房負荷は、当然ながら、寒冷地は⼩さく暑熱地は⼤きくなる。それに対して、⾃然換気による年間冷房負荷の低減量は、地域によりそれほど差がないことがわかる。

200
低減量

低減率

100100600200
暖房

負荷低減率 [%]

⾃然換気効果の地域特性
負荷低減量[MJ/㎡年]

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年間装置負荷 [MJ/㎡年]（⾃然換気なし）

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冷房

400

2000旭札⻘仙新東⼤福⿅那
川幌森台潟京阪岡児覇
島
都市

代表10都市の⾃然換気による年間負荷低減効果
4

BEST建築計算例

計算例1
⾃然換気
時間率 [%]

50

⾃然換気不許可理由の内訳 [%]

10050

⾃然換気の⽉別運転状態
不許可理由︓ 低温外気

⾼露点温度外気

内外温度差・内外エンタルピ差不適

⾮空調時
空調時

020151050100

低減量
低減率
2450

6 8 10 12⽉

2(a) 札幌

46 8 10 12⽉(b) 東京246 8 10 12⽉

0

負荷低減率 [%]

負荷低減量
[MJ/㎡]

0100(c) 那覇

代表３都市における⾃然換気の⽉別運転状態
⾃然換気可能な⽉は都市により異なるが、その期間の⻑さは都市によりそれほど差がない。
その結果、⾃然換気による年間負荷低減量の都市差も⼩さくなる。
BEST建築計算例
5Building Energy Simulation Tool

計算条件

1300

計算例2

⾃然換気併⽤外気冷房の室内環境改善効果

気象︓EA標準年データ（東京）
窓︓Low-Eペアガラス・明⾊ブラインド
窓⾯積率68%
内部発熱︓
照明5W/㎡、機器10W/㎡
在室者0.15⼈/㎡
ゾーン間換気量︓20回/h(ペリメータ容積基準)

ペリメータ
(南)

インテリア

5,000

5,0002700

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計算対象オフィス断⾯図
空調(中間期)︓
上限 26℃60% 冷却除湿
下限 22℃50% 加熱加湿
設計外気導⼊量 3.75 CMH/㎡

⾃然換気︓
換気⼝有効開⼝⾯積0.005㎡/m(有効⾼さmmのスリット状開⼝)
⾃然換気時間︓1⽇中
主な⾃然換気許可条件
下限外気温︓18℃(⾮空調時15℃)
上限外気露点温度︓19℃
下限室温︓24℃(⾮空調時22℃)
内外エンタルピ差チェックあり
冷房中の換気︓許可

外気冷房︓
最⼤外気量⽐︓設計値の3倍
主な運転許可条件︓
下限外気温︓10℃
上限/下限外気露点温度︓19℃/0℃
下限室温︓24℃(⾮空調時22℃)
内外エンタルピ差チェックあり

6BEST建築計算例

⾃然換気併⽤外気冷房の室内環境改善効果

計算例2

東京・オフィス南ゾーン

864206420

空調

・26℃の冷房設定室温に対して、可能な場合に外気冷房と⾃然換気により24℃まで下げる。
・⾃然換気で不⾜する場
合に外気冷房の運転が許可される

⾃然換気+外気冷房

外気冷房

最⼤設計

外気利⽤なし

外気冷房

▲

24▲

⾃然換気+外気冷房

22▲

⾃然換気+外気冷房

26

室温 [℃]

空調▲ ▲外気導⼊量 ⾃然換気量
[回/h]
[回/h]

空調

外気温

20012245/24( ⽔)12245/25( ⽊)12245/26( ⾦)冷房設定
外気冷房・⾃然換気下限(空調時)
⾃然換気下限(⾮空調時)

12245/27( ⼟)中間期代表⽇の外気冷房・⾃然換気状態
7

BEST建築計算例

⾃然換気併⽤外気冷房の室内環境改善効果

計算例2

東京・オフィス南ゾーン

空調

1

空調
外気冷房

外気利⽤なし▲0.5

PMV [-]

空調

0
⾃然換気+外気冷房

顕熱装置負荷
[W/㎡]

-0.5

温冷感
快適域
中⽴-160

⾃然換気+外気冷房

40

外気冷房

外気利⽤なし200012245/24( ⽔)12245/25( ⽊)12245/26( ⾦)12245/27( ⼟)中間期代表⽇の外気冷房・⾃然換気状態（続き）
外気冷房と⾃然換気による室内温湿度低下により、PMVは0に近づき、熱的快適性が向上している。
BEST建築計算例
8

the BEST Program

Building Energy Simulation Tool

気象︓EA標準年データ（東京）
窓︓Low-Eペアガラス・明⾊ブラインド
窓⾯積率68%
内部発熱︓
照明5W/㎡、機器10W/㎡
在室者0.15⼈/㎡
ゾーン間換気量︓20回/h(ペリメータ容積基準)
空調(中間期)︓
上限 26℃60% 冷却除湿
下限 22℃50% 加熱加湿
設計外気導⼊量 3.75 CMH/㎡

ペリメータ(南)

インテリア

5,000

5,000

計算対象オフィス断⾯図
最⼩外気量制御(在室率で調整)︓
下限外気量⽐︓0.25

外気冷房︓
最⼤外気量⽐︓設計値の3倍
主な運転許可条件︓
下限外気温︓10℃
上限/下限外気露点温度︓19℃/0℃
下限室温︓24℃(⾮空調時22℃)
内外エンタルピ差チェックあり

全熱交換器による熱回収
下限外気量⽐︓0.5
効率︓60%
内外温度差・内外エンタルピ差チェックあり

BEST建築計算例

外気冷房・最⼩外気量制
御・全熱交換器が働いた
冬期4⽇間の運転状態
全熱交換器
12/28に熱回収率調整運転を⾏い、装置負荷はほぼゼロになった。
外気冷房
外気冷房により冷却負荷が減少する時間と加湿負荷が⽣じる時間とがある(12/27、28)。
最⼩外気量制御
暖房時のほか冷暖房不要
時にも装置負荷低減効果がある (12/25、26)。冷房中に最⼩外気量制御が働くと、冷却負荷が増⼤することがある(12/28)

全⼿法

0420

外気冷房しないときは最⼩外気量制御が働く

採⽤⼿法なし 全⼿法

26▲

東京・オフィス南ゾーン

室温 [℃]の運転特性

10.5

冷房設定
外気冷房
下限

暖房設定全⼿法:外気冷房

24全熱交換器
最⼩外気量制御

22
採⽤⼿法
なし

20
全熱装置負荷 [W/㎡]

外気導⼊制御外気導⼊量 全熱交[回/h] 顕熱効率 [-]9計算例32700

1300

計算条件

▲

計算例3

外気導⼊制御の運転特性と年間負荷の低減効果

冷却4020外気温

採⽤⼿法なし全⼿法

0-20-40

加熱加湿012
2412241224
1224
12/25( ⽉)
12/26( ⽕)12/27( ⽔)12/28( ⽊)

冬期代表期間の外気導⼊制御の運転状態
10BEST建築計算例

⾃然換気と外気導⼊制御
3⼿法の組合せによる年間負荷低減効果

負荷変化率(全熱) [%]

計算例3*⾃然換気と外気冷房、最⼩外気量制御と全熱交換器には交互作⽤があり、追加する順番を変えると追加による負荷低減量は変わる。また、ファサード性能をはじめ建物条件の違いによっても効果は変わる。

年積算装置負荷(全熱) [MJ/㎡]

ペリメータ(南)の年間装置負荷の減少は、⾃然換気により約10%、外気冷房、最⼩外気量制御、全熱交換器を順次追加すると、15%、約30%、35%となった。
インテリアは、ペリメータに対し、⾃然換気・外気冷房の効果がやや少なく、最⼩外気量制御の効果が⼤きく、全⼿法の採⽤により約40%の負荷低減となった。

加熱加湿

300

東京・2ゾーンオフィス
⾃然換気(計算条件は計算例2と同じ)に外気冷房・最⼩外気量制御・全熱交換器による熱回収を順次加えることによる年間装置負荷の低減効果を数値計算した。

0-20-40-60
冷却除湿

200
100
0＋ ＋ ＋
外 最 全気 ⼩ 熱
冷 外 交房 気
制御(a) ペリメータ（南）
採⽤
⼿法
なし⾃然
換気＋外気
冷房＋ ＋
最 全⼩ 熱外 交気
制御(b) インテリア

採⽤⼿法
なし⾃然
換
気外気導⼊制御の組合せと年間装置負荷
11BEST建築計算例

参考⽂献
1) 郡︓⾃然換気制御の効果予測、コンピュータニュース、p.、建築設備⼠
2) 郡・⽯野・村上︓外⽪・躯体と設備・機器の総合エネルギーシミュレーションツール「BEST」の開発（その173）⾃然換
気併⽤外気制御システムをもつゾーンの熱平衡計算、空気調和・衛⽣⼯学会学術講演論⽂集、pp.17-21、2016.9
3) BEST-P 建築操作マニュアル、https://www.ibec.or.jp/best/tec_info.html
4) TRYBEST、https://www.ibec.or.jp/best/tec_info.html

12BEST建築計算例