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新技術調査レポート

空気式低風速放射空調システム（一財）建築コスト管理システム研究所・新技術調査検討会に熱が移動することにより冷熱感が得られる。
空気を温めたり冷やしたりして吹き出す従来の空調システムに対し、放射空調システムでは冷天井のパネルを温水または冷水によって加熱・却・加熱された床面、壁面から、居住者の身体に冷却することによる、放射を用いた水式放射空調直接作用することで、温感・冷感が得られる。

システムは、気流の影響が少なく、温度ムラが少ないことから、比較的湿度が低いヨーロッパで使用されてきた。しかし、夏が高温多湿となる日本で導入する場合は、冷房時のパネル部での結露が課題であった。

放射による放射による熱移動

熱移動

暖かい天井

冷たい天井・壁・床・壁・床

これを解決する手法の一つとして、空調機から供給される空気を利用する、「空気式低風速放射暖房時冷房時図１空調システム」（以下、「空気式放射空調システム」という）が登場した。

放射の原理

また、従来の空調に比べて送風による対流が少2021年３月、空気式放射空調システムの吹出
1

口 が、「 新 市 場 創 造 型 標 準 化 制 度 」 を 活 用 し、ないため、場所によっての暑すぎ、寒すぎのムラが起こりにくい。

JIS B 8640《空気式低風速放射空調吹出ユニット》

図２は、従来の空調システムと空気式放射空調（以下、「吹出ユニット」という）として制定された。

システムによる暖房時の室内温度分布の断面図を

本稿では、JISの制定により、導入件数の増加示し、図３は、冷房時の室内温度分布の断面図をが予想される「空気式放射空調システム」の調査示している。

結果を紹介する。
31.3

35.1

27.6

23.8

21.9

27.6 29.4
23.8 25.7

33.2
29.4

25.7

21.9

20.0

「放射」とは、温度の高い方から低い方へ、熱が遠赤外線で移動する現象のことをいい、図１のれ、夏期は、高温の身体から低温の天井・壁・床
164

新市場創造型標準化制度：新市場の創造や産業力の強化に繋がる戦略的な標準化推進のために創設された。既存の業界団体等では対応ができない、複数の関係団体に跨がる融合技術や特定企業が保有する先端技術に関する、標準化を進めるための経済産業省による制度である。

建築コスト研究No.1172022.7

21.9

21.9

21.9

従来の空調システム

図２

ように、冬期は、高温の天井・壁・床から、低温の身体へ熱が移動することにより温熱感を得ら

20.0

29.6
28.2

暖房時の温度分布（断面図）
29.6

18.4

26.8

空気式放射空調システム

22.5

28.2

24.0

26.8

19.8

25.4

25.4

26.8

26.8

21.2

24.0

22.6

22.6

24.0

従来の空調システム

図３

25.4

25.4

空気式放射空調システム

冷房時の温度分布（断面図）

新技術調査レポート

従来の空調システムは、吹出口の直近の温度風速での空気吹出し及び放射性能を備えた吹出口

が、暖房時は高く、冷房時は低い上、室内全体ので、熱源部又は冷却・加熱コイル及び送風機をもた上下の温度差も大きくなっている。一方、空気式ないもの」と定義され、吹出風速は0.5ｍ/s以下と放射空調システムでは、室内全体に温度ムラが少規定されている。また、吹出ユニットを介して室なくなっている。

内へ供給される単位時間当たりの熱量のうちの放射による熱量の割合（以下、「放射性能」という）、露付きの試験法などについても規定されている。

空気式放射空調システムには、様々な形態があ

3.1

吹出ユニットの概要

るが、図４にシステムの一例を示す。本例では、吹出ユニットの形状などの特徴は、メーカー毎空調機からの給気が、吹出ユニットのパネルからに違いはあるが、次の例を基に概要について紹介

低風速で吹き出されることによる、室内の加熱する（図5・6・7参照）。

（冷却）効果に加え、給気から伝熱によりパネル吹出ユニットは、空調機の給気ダクトに接続さが加熱（冷却）され、パネル面からの放射によるれた吹出口であり、室内天井面に分散配置して使加熱（冷却）の二つの効果により暖房・冷房を給気ノズル行っている。
給気ダクト
吹出ユニットパネル

室内空気誘引室内空気放射
還気放射

図４

吹出空調機

吹出外気

図５

パネル
（アルミ製放射フィン付き）

吹出ユニットの構造（例）

空気式放射空調システム（例）給気アダプター
給気

また、空気式放射空調システムには、次のよう室内空気誘引
スリットな特徴がある。
①放射によって人体の温感・冷感に作用し、室温の設定を緩和できるため、省エネルギー効果が期待できる。

パネル（アルミ製放射フィン付き）②放射は、距離減衰がないため、天井が高い場合でも有効である。

図６

吹出ユニットの外観（例）図７

吹出ユニットの設置（例）

じんあい③吹出しが低風速のため、塵埃などの舞い上がりを抑制できる。
④天井部に水配管を必要としないため、水損対策が不要である。
⑤室 内空気を誘引するタイプでは、結露しにくく、大温度差送風方式に対応可能である。
JIS B 8640では、吹出ユニットについて、「空調機からの供給空気を利用した、パネル面からの低建築コスト研究

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新技術調査レポート

用する。空調機から供給された空気を、吹出ユニット内部の給気ノズルから吹き出し、誘引型の吹出ユニットでは周囲との圧力差を利用して、スリット部より室内空気を誘引し、混合する。

耐結露性能とは、吹出ユニットのパネル表面に結露の発生を抑制する能力をいう。
空調機からの給気温度が低いと、吹出ユニットのパネル表面に、結露が発生する可能性がある。

混合した空気は、放射効果を高めるアルミ製放このため、JIS B 8640では、耐結露性能の試験条射用フィンを加熱（冷却）して室内に吹き出し、件が冷却時の給気温度として、13℃、15℃、17℃加熱（冷却）されたパネルは、表面より放射する。

におけるものが規定されている。

吹出ユニットは、室内空気を誘引することに吹出ユニットの機種選定にあたっては、耐結露よって、吹出空気温度を室温に近づけ、居住者の性能をカタログ等にて確認し、システムに適合す気流による不快感を抑制し、ムラの少ない良質なる機種を選定することが必要である。

室内温度分布が形成されている。
この吹出ユニットの誘引量比は、標準的な処理風量において、給気６：誘引４の割合としている。

なお、JIS B 8640では、「吹出ユニットのパネル面に露が付着した場合でも滴下（吹出しを含む）してはならない」とされている。

例えば、冷房運転時給気温度を大温度差送風時の13℃送風とする場合は、天井付近の室内空気温3.3

設計手法

度を28℃とすると、（13℃×0.6）＋（28℃×0.4）

本システムによる、熱源及び空調機の選定にあ＝19℃と19℃で吹き出すことになる。また、暖房

たって、放射が人体に直接作用し、室内の上下の運転時給気温度を35℃、天井付近の室内空気温度温度差も少ないことから、設計室内温度を若干緩を25 ℃ と 想 定 す る と、（35 ℃×0.6）＋（25 ℃×

和することも可能であるが、通常は、従来の空調0.4）＝31℃と31℃程度の吹出温度となる。

機の算定に準じて行われる。

この方式では、大温度差送風方式においても室内空気の誘引の効果により、冷房時のパネル表面結露を防止し、送風量を抑え、搬送動力を低減し、省エネルギーが可能となっている。

大学の一室を環境実験室とした、吹出ユニットによる、冬期と夏期の空調時の温度分布の実験を

3.2

吹出ユニットの性能紹介する。

吹出ユニットの性能を示す項目として、放射性能と耐結露性能がある。
放射性能は、パネルが吹出温度と同等まで冷

凡例
風速計
グローブ温度計 注１）
アスマン式通風乾湿計 注２）
水平温度分布測定位置
上下温度分布測定位置
壁面温度測定位置
還気吸込口
エアコン室内機（天井吊）却・加熱されることで、床、壁などとの間に温度差が生じた場合に、パネルから熱線が電磁波として放射する能力であり、放射熱量は、パネルの表面温度の他、パネルの開口率、形状などによって吹出ユニット変化する。
そこで、JIS B 8640では、放射熱量の適用範囲や試験の方法などが基準化され、「熱輻射により黒体から放出されるエネルギーは熱力学温度の４乗に比例する」というシュテファン＝ボルツマンの法則を用いた式によって導くこととされた。

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注１）グローブ温度計：黒塗りの銅球に温度計を差し込んだ温度計で、この温度は気温及び放射熱と体感の関係を示すのに用いられる。
注２）アスマン式通風乾湿計：乾球と湿球の温度から公式によって、相対湿度を読み取る方式の温度・湿度計。

図８

環境実験室の概要

新技術調査レポート

実験は、図８に示す床面積28.1㎡（Ｌ7.5ｍ×Ｗ3.75ｍ×Ｈ2.6ｍ）の北側窓付の環境実験室に、吹出ユニット３台を部屋の各部に設置し、各種計居住域測機器によって、温度分布等を計測している。ま✖ 吹出ユニット（1台運転）

た、天吊パッケージエアコン（以下、「エアコン」△ エアコン（16:00）という）も併設してあり、両者の比較を行っている。

温度4.1暖房時の温度分布

図10

冷房実験による鉛直温度分布

実験は、外気温度８℃、設定温度を20℃とし、図11は、乾球温度と相対湿度の関係を示す。設室温が安定した状態で計測を行っている。図９

定温度が24℃と低い場合では、吹出ユニットの相は、その際の鉛直温度分布を示し、吹出ユニット対湿度は60％ぐらいであり、エアコンは70%以上の台数を変えての運転や、エアコンとの比較などであるため、夏期では、吹出ユニットの方が湿度を行っている。エアコンによる暖房（●印）は、を下げやすいと言える。

足元まで十分温まらず、居住域における温度差は、部分的に10℃以上となるケースも確認でき設定温度る。一方、吹出ユニットによる暖房（▲印）は、26℃天井付近での温度はやや高いものの、居住域での温度差は２℃程度に納まっている。

設定温度
24℃

2700
天井面

2400

吹出ユニット放射ユニット2100
高さ（mm）

1800

1200

エアコン

(●印 12:00)

エアコン

900

(●印 12:00)

600

吹出ユニット300

エアコン

エアコン

(▲印 1台運転)

010152025303540温度（℃）

図９

図11

3台運転
2台運転
1台運転
0:00PM
3:00 PM
5:50 PM

FL+1.7居住域

1500

暖房実験による鉛直温度分布

実験室での、寒暑感、快適感、気流感などに関する被験者の評価（以下、「温熱環境申告」という）の実験を、次に示す。

5.1
4.2

冷房時の温度分布

実験は、外気温度30℃、設定温度を26℃で、室乾球温度と相対湿度の関係

安定時の温熱環境申告（夏期）

温熱環境申告は、寒暑感・快適感・気流感について各７段階としている。

温が安定した状態で計測を行っている。図10は、被験者の女性８人を、２グループに分け、順次暖房実験と同様に鉛直温度分布を示す。エアコン

実験が行われた。表１に、被験者の身長・体重・による冷房（△印）は、給気温度や気流の影響に着衣量 2 を示す。

より、部分的に温度の低い環境が確認できる。一方、吹出ユニットによる冷房（✕印）は、居住域における温度差は、１℃以内に納まっている。

2

着衣量（clo値）：着衣の断熱・保温性を示す指標。１cloとは、気温21℃、相対湿度50％、気流0.1m/s、着席安静の状態で、暑くも寒くも感じない衣服の断熱状態をいう。

建築コスト研究No.1172022.767

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被験者は、控え室で約30分滞在した後、最初の図13の快適感は、吹出ユニットのSET＊は、エ温熱環境申告を行い、実験室へ移動し、実験室内アコンより高くても、同等の快適感を得られた。

では、60分間椅座安静状態で温熱環境申告を行っている。
表１

吹出ユニット

夏期被験者の身長・体重・着衣量

エアコン

着衣量（clo)

身長

体重（cm）（kg）

158±5.6

50±5.9

吹出ユニット
26℃

エアコン

27.5℃

26℃

28℃

0.34±0.05 0.31±0.05 0.30±0.06 0.33±0.07

図13表２に、実験条件を示す。図12 ～図14は、標3＊

SET＊と快適感

図14の気流感は、吹出ユニットでは、「感じな準新有効温度（以下、「SET 」と表す）と「寒い」～「やや感じる」に対し、エアコンでは、「感暑感」、「快適感」、「気流感」の関係を示す。各点

じる」～「非常に感じる」と申告された。

は、温熱環境が安定した時点の、温熱環境申告のグループ別平均値を表す。
表２

エアコン

夏期実験条件グループAB

◆
■

✖

●

✙

▲

気流感

感じる
空調方式

乾球温度

吹出ユニット

26.0℃

吹出ユニット

27.5℃

エアコン

26.0℃

エアコン

28.0℃

吹出ユニットやや感じる

図14

SET＊と気流感

図12の寒暑感は、吹出ユニットでは、SET＊が23 ～ 27.5℃の範囲において、多数の被験者がほ5.2

図15に屋外歩行からの入室後の、室温希望申告ぼ「ちょうど良い」と申告した。一方、エアコン＊

では、SET が大幅に低下して20 ～ 24℃の範囲

屋外歩行からの室温希望申告（夏期）

実験を、次に示す。となり、多数の被験者が「寒い」と申告した。
下げてほしい吹出ユニット

エアコン

3③ エアコン26℃
エアコン 26℃② エアコン25℃
エアコン25℃

放射ユニット25℃① 吹出ユニット 25℃

かえなくて 2
よい上げてほしい

室内1051015202530354045505560（分）（入室）

凡例 ① 吹出ユニット（設定温度25℃）

図12

SET＊と寒暑感② エアコン（設定温度25℃）③ エアコン（設定温度26℃）

図15368

標準新有効温度（Standard new Effective Temperature）: 温
熱感覚の比較を可能にするため、相対湿度50％、椅座状態、着衣量0.6clo、気流0.3m/sの状態の温度

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室温希望申告の経時変化

被験者は、控え室に40分滞在後、日向を20分間歩行した後、①～③の３条件の実験室に入室し、新技術調査レポート

60分間の椅座安静状態で、経時変化における室温は、均一な室内温度分布を形成し、不快な気流を希望申告の実験を行っている。

解消しつつ、快適感を向上させることを確認しエアコンの場合は、時間経過とともに、室温をた。この傾向は、安静での経時変化で持続的な快上げてほしいとの要求が増えている。一方、吹出適性が得られやすいことから、安静状態で過ごすユニットの場合は、当初、室温を下げてほしいとことが多い、病院、学校及び図書館などで、よりの要求が出たが、15分経過以降は、持続的に現状有効に作用すると思われる。空調システムの選定

維持を望む申告となっている。

にあたっては、快適性に加え、経済性、水損対策

これらの結果から、吹出ユニットによる温熱環などを総合的に比較検討することが大切である。

境は、軽い運動の後、入室直後は若干物足りなさ本稿が、温度分布、気流及び湿度に配慮した空があるものの、経時変化では、持続的な快適性が調システムの検討の一助になれば幸いである。

得られやすいことが確認できる。
最後に、本調査にあたって、資料、データの提供と全般にわたるご指導、ご意見をいただいた木村工機㈱に感謝申し上げます。
ランニングコストについては、空気式放射空調システムはエアコンに比べ、放射の効果及び鉛直温度分布が均一なことから、室内の設定温度を暖房・冷房ともに抑制できる。また、冷房時は、結露の可能性が低く、良好な温熱環境を保てることから、空調機からの給気温度を従来よりも２～５℃程度下げることができる。仮に、給気温度16℃に対し、13℃と、３℃低い温度で送風した場合、およそ30%の設計風量低減に繋がり、改修工事で既設ダクトを再使用した場合、送風動力を40％程度削減することが期待される。
イニシャルコストについては、他の空調システ
ムと比較することは、最適な吹出口の配置が異なるため困難であるが、一般に、吹出ユニットの価格は、通常用いられているシーリングディフュー
ザーなどに比べ単価が高いことから、コストアップとなる。一方、給気ダクトが、小口径になることによるコストダウン効果が期待できる。

ここまで、空気式放射空調システムの特徴及び吹出ユニットの構造を紹介し、吹出ユニットの温度分布のシミュレーション、温熱環境及び心理的効果の調査について報告した。吹出ユニットで（参考文献）
1）日本産業規格 JIS B 8640：2021 空気式低風速放射空調吹出ユニット２）闫 寒月、齋藤輝幸、久野 覚（名古屋大学）「全空気式誘引放射空調の評価に関する研究 2012年の暖房実験に関する室内温熱環境の検討」『空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集』
pp.1919-1922、2012３）闫 寒月、齋藤輝幸、久野 覚（名古屋大学）「夏期における全空気式誘引放射空調の評価に関する研究」『空気調和・衛生工 学 会 中 部 支 部 学 術 研 究 発 表 会 論 文 集 』 第14号、pp.9-20、
2013４）丸山 茜、齋藤輝幸（名古屋大学）「夏期屋外から入室後における全空気式誘引放射空調の熱的快適性評価に関する研究 その１」『日本建築学会大会学術講演梗概集』近畿（2014-9）５）木村工機㈱ カタログ「全空気式放射整流ユニット 環境エアビーム」 2020年９月

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