平成 19 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

Ⅱ

環境研究グループ

Ⅱ－１

住宅暖冷房設備の最適設計および現場試験のための評価指標の開発

Development of Evaluation Index for Optimum Design and Field Performance for Heatingand Cooling Appliances for Residential House（研究期間
環境研究グループ

三浦尚志

Dept. of Environmental Engineering

Hisashi Miura

平成 17～19 年度）

Calculation methods of annual primary energy consumption for residential heating and cooling appliances such as room air
conditioner, hot water based panel and floor heating with gas/oil boiler, FF heating, based on the tests for energy efficiency carriedout in the test rooms in BRI. By this calculation methods and heating load calculation, primary energy consumption was calculatedwith varying the envelope performance of the houses, the type and the capacity of the appliances, climate, lifestyle schedules andthe operation of the appliances.
ネルギー消費量の計算を行った。また、異なる暖房機［研究目的及び経過］器・機器容量が室内環境に与える影響についても考察を近年、住宅の省エネ、室内環境の向上は、社会的に最も重要な課題の一つである。従来、これらの課題に対行った。

し、省エネ基準法の施行による断熱気密性能の向上とト［研究内容］
研究内容では、主に以下に示す内容について検討をップランナー方式の導入による住宅設備の機器効率向上といった両面から、別々に取り組まれてきたと言える。

行った。

また、研究面においては、省エネに対しては負荷計算な

１）設備機器の実効性能の把握
住宅暖冷房の設備性能は外気温湿度などの外気条件、どを用いた断熱気密技術の研究がなされ、室内温熱環境に対しては被験者実験等による温熱環境評価研究に基づ室内設定や ON/OFF の仕方など居住者の使い方に大きく研究や CFD 等による温度分布に関する研究などがなく依存するため、これらのパラメータを変化させた時のされ、両者別々に実施されてきたと言える。

機器性能を実験により測定した。実験は、建築研究所、

しかし、本来であれば、住宅躯体性能と暖冷房機器

人工気候室内に建つ実大住宅（図 1）にガスおよび石油性能は切り離して考えることはできない。例えば、省エ

温水床暖房、エアコンを設置し、以下に示すパラメータ

ネ面について、暖冷房設備の効率は負荷や外気温度等にを変えて、エネルギー消費量の実測を行った。

より大きく変動するため、地域や躯体性能に依存した最適機器容量設計や暖冷房方式の選択を行うことでエネルギー消費を抑えることができる。また、室内快適性の面
では、躯体性能や熱的に薄い外皮（開口部等）の配置により、コールドドラフトの有無などの室内温度場は大きく影響を受けるため、躯体性能に基づき暖冷房設備の選択や設置位置を検討することが重要といえる。従って、住宅躯体性能や地域を勘案して暖冷房設計をすることが、省エネ性・快適性の面から非常に重要であるといえる。
これらの問題に対処するために、本研究では、ガスおよび石油温水床暖房、エアコンを対象にエネルギー効率測定を実施し、測定結果から一次エネルギー消費量の推定法を構築した。またここで開発したエネルギー消費量の推定法と暖冷房負荷計算を用いて、機器容量や放熱

図 1 建築研究所内の人工気候室の様子器のサイズなど、暖房機器の設計を変えた場合の一次エ-3-

平成 19 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】
３）一次エネルギー消費計算①床暖房：暖房負荷、熱源機種類、床断熱性能、温水配管の種類、送水温水温度設定などの暖房方式

エアコンについて、機器容量を小さくすると暖冷房②エアコン：暖冷房負荷、機器容量、外気温湿度、が発停する頻度が減りエネルギー効率は上昇するが、未室内温度設定、暖冷房方式および除湿運転などの処理負荷が大きくなるという結果が得られた。温水暖房

運転方式、機器については、二次側放熱器容量と温水の送水温度とさらにこれらの試験が実際の状況（非定常状態）におけの関係で処理熱量が決まること、送水温度を低くするこる機器効率に対して、どの程度説明がつくかどうかを把とで熱源機効率の上昇、配管熱損失の抑制という面から握するために、建築研究所内の実証実験棟

3)エネルギー消費量を減らせる可能性があることがわかっ

における暖冷房エネルギー消費実測結果と比較した。

た。FF 暖房機については発停にかかる機器効率の低下

上記、建築研究所における実験に加えて、FF 式石油暖があまりみられなかったため、一次エネルギー消費は機房機についても実効性能を把握するために、試験を行っ器容量にあまり左右されないという結果が得られた。
本研究課題では、暖冷房機器の構成が一次エネルギた。

ー消費量に与える影響について見てきたが、次年度以降

２）暖冷房エネルギー消費および室内温熱快適性評価プ

は、①暖冷房開始時の立ち上がり運転、②対流式と放射ログラムの構築

式暖房により形成される温熱環境、③未処理負荷の発生

上記の実験結果から、暖冷房エネルギー消費を定量的に予測するためのプログラムを開発した。プログラム頻度などについても検討を加えていく予定である。のモデル化には以下の項目について行った。

［参考文献］

イ）熱源機・エアコンの機器性能のモデル化

1）H. Miura, T. Sawachi, Y. Hori, A. Hosoi：Estimationロ）床暖房の床パネルおよびその周辺躯体構造のモデル化

Method of Energy Consumption of Hot Water Radiantウ）補器等を含む電力消費量のモデル化

Heating System, Clima2007, 2007.6

上記に加えて、室内温熱環境を予測するために、室

2）細井, 澤地, 三浦, 羽原, 辻原, 安浪, 低負荷断続運転時構成壁部材および室内表面放射場をモデル化し、室内のにおけるルームエアコンディショナの冷暖房 COP, 日作用温度に関する検討を行った。

本建築学会大会学術講演梗概集 環境工学Ⅱ, p.1089-

３）暖冷房負荷計算

p.1090, 2007.93）澤地, 堀, 細井, 前, 秋元, 桑沢, 三浦, 三木, 田島, 齋藤,

主に準寒冷地を対象に、暖冷房設定温度、居住者のスケジュール、建物外皮性能などを変化させて暖冷房負

戸倉, 西澤, 羽原, 青木, 宇梶：省エネルギー効果検証を荷計算を行った。

目的とした生活模擬手法を含む実験手法の提案

４）一次エネルギー消費計算

宅のための省エネルギー手法の実験的研究に関する研究

上述の暖冷房負荷計算の結果をもとに、本研究で構築した予測式を用いて一次エネルギー消費量を計算した。

住

その１, 環境系論文集 NO.621, pp.69-77, 2007.11

4）細井, 澤地, 三浦：人工気候室における測定結果に基［研究結果］

づく冷暖房 COP の部分負荷特性１）予測式の構築

ィショナの冷暖房 COP およびエネルギー消費量に関エアコン、石油およびガス温水式床暖房、FF 暖房にする研究

ついて、１時間毎の暖冷房負荷および外気温湿度を入力

2007.12とするエネルギー消費計算方法を構築した 1), 2), 4), 5)。機ルームエアコンデ

その１, 環境系論文集 NO.622, pp.65-73,

5）三浦, 羽原, 細井, 澤地：家庭用ルームエアコンディシ

器容量などが異なる実験をした以外の機種などについてョナの期間エネルギー消費算定に関する実験も、別途メーカーヒアリング等を行い、家庭用の暖房機

エネルギー資源学会コンファレンス, 2007.12

器全てを対象とする予測式に拡張した。
２）暖冷房負荷計算
暖冷房負荷計算ソフト「SIM-HEAT」を用いて、主に暖房負荷が大きい東北地域を対象として負荷計算を行った。24 時間連続暖房と在室時のみの暖房とでは、暖冷房負荷の値が大きく異なることに加え、暖冷房負荷分布幅が大きく異なることが計算された。

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