業務用建築の給湯設備
省エネルギー
ガイドライン
VER 1.1
業務⽤建築（宿泊施設をはじめとして）の給湯設備の設計時のポイントを整理したガイドライン

−1−業務⽤建築物の給湯設備省エネルギーガイドライン ver.1.1
⽬

次0 ⽤語の定義.......................................................................................................................... 51 給湯システムの分類 ......................................................................................................... 10
2 給湯の⼀般事項 ................................................................................................................ 14
適温・適流量 ................................................................................................................ 14
湯の性質 ....................................................................................................................... 16
給⽔温度と湯⽔の混合.................................................................................................. 18
2.3.1 給⽔温度 ................................................................................................................ 18
2.3.2 湯と⽔の混合 ......................................................................................................... 19
配管計画・⽅式と周辺機器の設計 ............................................................................... 21
2.4.1 配管計画 ................................................................................................................ 21
2.4.2 周辺機器の設計...................................................................................................... 22
機器と配管からの熱損失と加熱⽅法 ............................................................................ 25
2.5.1 年間給湯熱負荷と熱損失 ....................................................................................... 25
2.5.2 機器からの熱損失 .................................................................................................. 27
2.5.3 配管からの熱損失 .................................................................................................. 30
2.5.4 配管からの熱損失の加熱 ....................................................................................... 31
2.5.5 配管の保温 ............................................................................................................. 33
省エネルギー対策と再⽣可能エネルギー熱利⽤ .......................................................... 38
2.6.1 省エネルギー ......................................................................................................... 38
2.6.2 再⽣可能エネルギー熱利⽤ ................................................................................... 44
レジオネラ症対策 ......................................................................................................... 51
2.7.1 レジオネラの歴史 .................................................................................................. 51
2.7.2 レジオネラ属菌...................................................................................................... 52
2.7.3 レジオネラ症 ......................................................................................................... 52
2.7.4 給湯設備での対策 .................................................................................................. 53
3 熱源・貯湯槽容量の設計と制御 ........................................................................................ 58
ガス給湯熱源機 ............................................................................................................ 58
3.1.1 ガス給湯熱源機の種類 ........................................................................................... 58
3.1.2 ガス潜熱回収型給湯熱源機 ................................................................................... 60
3.1.3 ボイラーの部分負荷時の⾼効率化......................................................................... 61
ガス瞬間式給湯機と貯湯槽を組み合わせた給湯システムの検討 ................................ 62
3.2.1 設定条件の確認と検討⼿順 ................................................................................... 62
3.2.2 検討例 .................................................................................................................... 64
太陽熱利⽤システムの検討 .......................................................................................... 67
3.3.1 太陽熱利⽤システムの導⼊時の留意点 ................................................................. 67
3.3.2 太陽熱利⽤システムの導⼊検討 ............................................................................ 68
ヒートポンプ給湯機・ハイブリッド給湯システム ...................................................... 71
3.4.1 ヒートポンプ給湯機の原理 ................................................................................... 71
3.4.2 ヒートポンプ給湯機の分類 ................................................................................... 71
3.4.3 ヒートポンプ給湯システムの概要......................................................................... 72−2−

3.4.4 ヒートポンプ給湯システムの設計⼿法 .................................................................. 73
3.4.5 ハイブリッド給湯システムの概要 ......................................................................... 81
3.4.6 ハイブリッド給湯システムの設計⼿法 .................................................................. 81
コージェネレーション・燃料電池 ................................................................................ 87
3.5.1 コージェネレーションの概要................................................................................. 87
3.5.2 コージェネレーションの給湯利⽤ ......................................................................... 88
3.5.3 マイクロコージェネレーション ............................................................................. 88
3.5.4 コージェネレーションの給湯利⽤上の留意点 ....................................................... 88
3.5.5 コージェネレーションの採⽤時の留意点 .............................................................. 89
3.5.6 燃料電池 ................................................................................................................. 89
3.5.7 業務⽤燃料電池 ...................................................................................................... 90
3.5.8 コージェネレーション・燃料電池の⼀次エネルギー消費量計算 .......................... 90
4 施⼯上の注意事項 ............................................................................................................. 92
貯湯槽の配管接続.......................................................................................................... 92
保温 ............................................................................................................................... 92
4.2.1 保温施⼯不要箇所 ................................................................................................... 92
4.2.2 保温材 ..................................................................................................................... 93
4.2.3 保温材の保管と使⽤での注意事項 ......................................................................... 93
5 関連システム（浴場システム） ........................................................................................ 96
ろ過循環システムの概要（循環式浴槽システム） ....................................................... 96
ろ過装置の概要 ............................................................................................................. 99
5.2.1 ろ過設備の構成 ...................................................................................................... 99
5.2.2 ろ過容器の材質 ...................................................................................................... 99
5.2.3 ろ過⽅式の種類 ...................................................................................................... 99
5.2.4 ろ過器①・砂式ろ過器 ......................................................................................... 100
5.2.5 ろ過器②・珪藻⼟式ろ過器 .................................................................................. 100
5.2.6 ろ過器③

カートリッジ式ろ過器 ....................................................................... 105

加熱負荷と差し湯........................................................................................................ 106
5.3.2 差し湯（供給湯⽔や温泉）による加熱負荷と掛け流し⽅式の場合の差し湯必要量 . 111
5.3.3 浴槽加熱負荷 ........................................................................................................ 112
浴場設備の省エネルギー対策 ..................................................................................... 114
5.4.1 浴槽からの損失熱量低減 ...................................................................................... 114
5.4.2 ろ過循環ポンプのインバータ制御（回転数制御） .............................................. 116
5.4.3 ポンプ・ブロアの発停制御システム .................................................................... 117
5.4.4 逆洗⽔再利⽤システム ......................................................................................... 118
レジオネラ症対策........................................................................................................ 119
5.5.1 レジオネラ属菌や残留塩素濃度等の国内外の基準 .............................................. 120
5.5.2 浴槽⽔の消毒剤の選定と濃度管理によるレジオネラ症防⽌ ............................... 121
5.5.3 温泉⽔の消毒によるレジオネラ症防⽌対策 ......................................................... 125
6 ⼀次エネルギーの試算 .................................................................................................... 144
省エネルギー基準の構成 ............................................................................................. 144
省エネルギー基準 WEB プログラムの⼊⼒構成 ........................................................ 163−3−

ガス給湯熱源機の消費エネルギー計算 ...................................................................... 168
6.3.1 ガスボイラー（給湯器）のエネルギー試算の⼿順 ............................................. 168
6.3.2 ケーススタディ（貯湯槽なし） .......................................................................... 170
6.3.3 貯湯槽を設けた場合のエネルギー試算の⼿順..................................................... 171
6.3.4 ケーススタディ（貯湯槽あり） .......................................................................... 172
6.3.5 ⼩型ガスボイラー(給湯器)での台数分割制御の場合のエネルギー試算の⼿順 ... 172
6.3.6 ケーススタディ（台数分割制御あり） ............................................................... 173
6.3.7 給湯システム全体を対象とした場合の考慮すべき項⽬ ...................................... 173
太陽熱利⽤システム導⼊時（＋ガス）の消費エネルギー計算 .................................. 174
6.4.1 ガス給湯システムの給湯 1 次エネルギー消費量 ................................................. 174
6.4.2 太陽熱利⽤システムの導⼊による給湯 1 次エネルギー削減量の計算 ................ 177
6.4.3 計算結果 .............................................................................................................. 178

−4−

0

⽤語の定義
（出典：(公社)空気調和・衛⽣⼯学会 給湯設備の計画・設計法⼩委員会報告書。省エネルギー
基準及び関連法令と整合が取れていない部分は次版で対応）

給湯負荷 hot water supply demand
・給湯設備における機器容量や管径を決定するために必要な、60℃を基準とした予測使⽤湯量・時間間隔により、⽇・時間・ピーク時・瞬時給湯負荷に分類され、機器容量は⽬的によって各負荷が使⽤され、管径決定には、瞬時負荷が使⽤される・単位(例)：L/min、㎥/sec など

給湯加熱負荷 hot water heating load
・給湯栓や給湯使⽤機器等で吐⽔・利⽤される湯量や貯湯するための湯量を加熱する熱量に、配管や装置で損失する熱量を加えた熱量を予測したもの
・単位(例)：MJ/ h、kW など

器具使⽤湯量 hot water fixture consumption
・適温と適流量に基づき、⽔を混合した後の器具や機器の吐⽔量や使⽤湯量

器具給⽔単位 water fixture unit
・器具の種類による使⽤頻度、使⽤時間及び多数の給⽔器具の同時使⽤を考慮した負荷率を⾒込んで、給⽔流量を単位化したもの

器具給湯単位 hot water fixture unit
・器具給⽔単位を給⽔及び給湯の温度⽐で分割した数値

節湯 hot water saving ,hot water conservation
・湯の無駄な使⽤を減らすこと。給湯負荷と給湯熱負荷の低減につながる⼆管式配管⽅式 two pipe systems
・給湯管に並⾏して返湯管を配管する配管⽅式

⼀管ループ配管⽅式 single pipe loop piping systems
・給湯主管から分岐した給湯枝管を給湯栓や給湯使⽤器具への分岐箇所を直列に結び、その末端を返湯主管にループ状に接続する循環枝管の配管⽅式（図 1）

図1⼀管ループ配管⽅式 3)−5−

有効貯湯率 effective hot water storage rate
・貯湯容量のうち、60℃で使⽤できる湯量の割合
・使⽤可能な 60℃の貯湯槽内の湯量を、貯湯槽容積で割った割合

ハイブリッド給湯⽅式 hybrid hot water supply systems
・複数の熱源を持つ給湯⽅式
・例えば、負荷変動の少ないベース負荷をヒートポンプ式給湯機が賄ない、変動部分の負荷を燃焼式給湯器が受け持つ

タンクレス給湯⽅式 tank-less hot water supply systems
・中央式給湯⽅式において、貯湯槽を持たない給湯⽅式
・宿泊特化型ホテル（ビジネスホテル）など、⽐較的給湯の同時使⽤率を把握し易い施設の給湯⽅式として、⽤いられるようになった
・ガス給湯器を並列に結合して、台数制御を⾏う⽅式の導⼊事例が多い

成績係数 coefficient of performance
・冷凍機やヒートポンプの性能を表す指標
・ヒートポンプ給湯機では、加熱熱量を、このために要した圧縮仕事の熱量（動⼒）で除した値。無次元数。COP と呼ばれることが多い
注記：空気熱源ヒートポンプ給湯機では、基本的に消費電⼒にコンプレッサーとファンを含んでいる。循環ポンプも、熱源機側に装備されていれば含む
・⽇本冷凍空調⼯業会標準規格 JRA4060：2014（業務⽤ヒートポンプ給湯機）では、ポンプを内蔵していない製品は「ポンプを内蔵していない」旨を明記することとしている

モード効率 standard usage mode
・家庭⽤給湯器で、標準使⽤モードに基づき、測定した出⼒熱量および電⼒量を含んだエネル
ギー量を基に算出した効率。モード出⼒熱量をモードエネルギー量で除したもの。実働効率とも⾔う。
・標準使⽤モード：ふろ給湯標準モード、給湯標準使⽤モード及びふろ標準使⽤モードの総称
・ふろ給湯標準使⽤モード：代表的と考えられる、ある 4 ⼈世帯の平⽇、中間期に、1 ⽇の各⽤途での湯使⽤及びふろについて、給湯、沸き上げ、沸かし直し及び追だきに関する開始時
刻、継続時間、開始前停⽌時間、給湯使⽤温度、給湯使⽤流量及び給湯使⽤量を⽰すモード
・給湯標準使⽤モード：ふろ給湯標準使⽤モードのうち、給湯に関連する部分を抜き出したモード・ふろ標準使⽤モード：ふろ給湯標準使⽤モードのうち、追焚き、沸き上げ及び沸かし直しに関連する部分を抜き出したモード・モード出⼒熱量：標準使⽤モードによって温⽔機器が実際に加熱した熱量。モード給湯出⼒
熱量とモードふろ出⼒熱量との合計
・モード給湯出⼒熱量：標準使⽤モードによって給湯を使⽤したときの給湯出⼒の総量
・モードふろ出⼒熱量：標準使⽤モードによってふろがま機能を使⽤したときの、ふろ出⼒の総量。モード沸き上げ出⼒熱量及びモード追焚き出⼒熱量で構成される。
・モードエネルギー量：モードガス熱量⼜はモード⽯油熱量にモード電⼒量を加えた総合エネ
ルギー量※参照：JIS S 2075-2011 家庭⽤ガス・⽯油温⽔機器のモード効率測定法−6−

システム効率 system performance factor
・循環ポンプ等の搬送電⼒消費量、配管類や貯湯槽等の機器類からの放熱量等を含んだ総合的な給湯システム効率

年間標準貯湯加熱エネルギー消費効率 annual standard hot water storage heatingenergy consumption efficiency
・略称で、年間加熱効率と呼ぶ。業務⽤ヒートポンプ給湯機に適応して、1 年を通して⼀定量のお湯を使⽤するものとして運転した場合の年間標準貯湯加熱量と年間標準貯湯加熱消費電
⼒量との⽐※⽇本冷凍空調⼯業会標準規格 JRA4060：2014 で規定

年間給湯保温効率 annual hot water supply performance factor with bath heating
equipment
・家庭⽤ヒートポンプ給湯機のうち、ふろ保温機能のある機種（対象機種：フルオート）の性
能を表す指標で、年間給湯効率（APF：Annual Performance Factor）のひとつ。JIS C 9220
（家庭⽤ヒートポンプ給湯機）に規定されている
・1 年を通して、ヒートポンプ給湯機を運転して、台所・洗⾯・湯はりを⾏った場合の給湯熱
量とふろ保温時の保温熱量をその時の消費電⼒量で割った効率※ JIS C 9220 で規定

年間給湯効率 annual hot water supply performance factor without bath heating
equipment
・家庭⽤ヒートポンプ給湯機のうち、ふろ保温機能のない機種（対象機種：セミオートや給湯専⽤）の性能を表す指標で、年間給湯効率（APF：Annual Performance Factor）のひとつ
・JIS C 9220（家庭⽤ヒートポンプ給湯機）に規定されている
・1 年を通して、ヒートポンプ給湯機を運転して、台所・洗⾯・湯はりを⾏った場合の給湯熱
量をその時の消費電⼒量で割った効率

給湯機類 water heater, water heating equipment
・⽔を昇温して給湯する機器の総称。給湯⽤加熱装置ともいう。
・給湯機類には、ボイラー・給湯機・湯沸し器・加熱装置付貯湯槽、熱交換器・太陽熱温⽔器・気⽔混合器などがある。

貯湯槽 hot water storage tank
・給湯⽔を貯留する槽。貯湯槽には、加熱装置が組み込まれたものと組み込まれていないものとがある
・また、常に⽔圧のかかっている密閉形と、⾃由⽔⾯を有する開放形がある

給湯管 hot water supply pipe
・上⽔を加熱した湯を供給する管

器具給湯管 fixture hot water supply pipe
・給湯栓及びその他の機器に接続する給湯管−7−給湯設備 hot water supply systems
・建物及びその敷地内で、管類・継⼿類・弁類・⽔槽類・給湯機類・その他の機器などを⽤いて、湯を供給する設備の総称

浴場設備 commercial bath systems
・浴槽の⽔の浄化、加熱及び消毒にかかわる設備並びに浴場の運営上必要な給⽔・給湯・排⽔設備の総称

参考・引⽤⽂献
いずれも出典元における参考・引⽤⽂献1) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会:SHASE-S206-2009 給排⽔衛⽣設備規準･同解説,20092) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会:空気調和･衛⽣⽤語辞典,第 2 版,2006
3) ⼩川正晃編著:100 万⼈の給排⽔,pp.76-77,20154) 鎌⽥元康:給湯設備の省エネルギー・省 CO2, 空気調和･衛⽣⼯学,第 84 巻 第 9 号,pp.3-9,2010.9

−8−

1

給湯システムの分類−9−

1

給湯システムの分類
湯を建物内で使うシステムは、⼤きく分けて局所式給湯⽅式と中央式給湯⽅式（図 2.1.1)があります。
局所式給湯⽅式は、湯を使う場所が離れていたり、限られたりしていたりするときに⽤いられます。事務所ビルや事務所系テナントビルでは、トイレの⼿洗いコーナーや湯沸し室(給湯室)に給湯機を設置して使う例がほとんどです。
かつては、ガスを熱源にした貯湯式のものがほとんどでしたが、現在は 20〜30L 程度の⼩型電気温⽔器(給湯器)を使⽤するのがほとんどです。この他、深夜電⼒で加温する⽅式でキッチンユ
ニット様の外観を持つ 100L 程度の、やや容量の⼤きい機種もあります。⼩型電気温⽔器(給湯器)は、例えば、トイレの洗⾯カウンターの下部に設置する場合は密閉式を、湯沸し室(給湯室)の壁に取り付ける場合は開放式を⽤います。

図 2.1.1

中央式給湯⽅式の例

中央式給湯⽅式は、機械室やボイラー室、屋上等にボイラーやヒートポンプ等の加熱装置と貯湯槽を設置して、建物内に湯を循環させて供給するのが⼀般的です。ホテルや旅館等の宿泊施
設、⽇帰り⼊浴施設、病院等の医療施設、特別養護⽼⼈ホーム等の社会福祉施設、スポーツクラブのように、シャワーや湯⽔混合⽔栓がたくさん設置されている多くは、この⽅式を⽤いています。
この他に、⼾別式中央給湯⽅式とか、住⼾セントラル式給湯⽅式と呼ばれる住宅向けの⽅式があります(図 2.1.2)。⼾建て住宅や集合住宅の住⼾ごとに、住宅⽤ヒートポンプ給湯機（通称：エコキュート)、ガス瞬間湯沸し器や灯油瞬間湯沸し器を設置して、ユニットバスや洗⾯所、台所のシャワーや湯⽔混合⽔栓等に⼀過式(One Way)で湯を供給します。ヒートポンプと燃焼式を組み合わせたハイブリッド熱源の製品もあります。
住宅向けの⽅式で使⽤する給湯機は、浴槽の湯張り機能や追い焚き機能を備えているものもあります。追い焚き機能には、浴槽と湯沸し器を循環するタイプと⾼温で差し湯をするタイプがあります。また、床暖房機能を持っているものもあります。ヒートポンプ給湯機の中には、再⽣可能エネルギーの地中熱を⽤いたり、冷房排熱を利⽤したりするものもあります。この他、太陽熱で加熱利⽤する機種もあります。燃焼式の湯沸し器には、⼆次熱交換器を設けて、排熱(潜熱)を回収するタイプもあり、ガス焚きだとエコジョーズ、灯油焚きだとエコフィールと呼ばれています。

− 10 −

燃焼式湯沸し器

図2.1.2集合住宅での⼾別式中央給湯⽅式の例1)（⿃居配管の給⽔管と給湯管）

参考・引⽤⽂献
1) ⾚井仁志：給湯設備,SHASE-M 0008-2005 東北地⽅の給排⽔衛⽣設備と空調設備の凍結対策,p.55,
空気調和・衛⽣⼯学会,2007− 11 −

− 12 −

2

給湯の⼀般事項− 13 −

2

給湯の⼀般事項
適温・適流量⽔をヒートポンプ給湯機やガス焚き湯沸し器で加温して、湯が作られます。湯を溜めて⼊浴す

る浴槽の湯温は、⼀般に 42℃と⾔われることが多いですが、鎌⽥元康らの研究で 40.5℃が適温とされています。また、栃原裕らの研究で、浴室の室温やその前の脱⾐室との室温、さらには居間の室温などの温度履歴によっても適温は左右されることがあるとされています。馴化により浴槽⽔の適温は、変化するとも考えられています。⽇本国内で、年間に 15,000 ⼈が亡くなっていると推定されている⾼齢者を中⼼とした⼊浴時の事故を防⽌するためには、浴室や脱⾐室の室温を上げて、浴槽湯温を下げる微温浴が効果的とされています。
⼊浴に関連する温泉は、欧州も⽇本も、温度と物質との何れかに該当するものを温泉としています。1911 (明治 44)年にドイツのバート・ナウハイムで採択されたナウハイム決議では、湧出時の泉温が 20℃以上、もしくは 16 項⽬の物質を温泉としています。⽇本では、温泉法(昭和 23
年 7 ⽉ 10 ⽇ 法律 125 号)で、温泉源から採取されるときの温度が 25℃以上、19 項⽬としています。⽇本が 25℃としたのは、1952(昭和 27)年 4 ⽉ 28 ⽇に発効したサンフランシスコ講和条約による領⼟放棄まで、⽇本が台湾を領有していたことが背景にあります。台湾のほとんどの地域の年間平均気温が 20℃を上回り、井⽔⽔温が 20℃以上となるために 25℃とした考えられています。しかし、台湾には年間平均気温が 25℃を上回る南部の屏東県恒春鎮のような場所もあります。
シャワーは、⼿持ちシャワーか、壁掛けシャワーかによっても適温は異なります。また、⼊浴を伴う場合と、伴わない場合によっても異なります。最近は、節⽔型シャワーヘッド、エアイン
シャワーと呼ばれる空気を混⼊させたタイプ、シャワーから吐⽔する⽔⽟の径を⼤きくして⽔量を変化させて刺激が得られるタイプ、またレインシャワーと⾔って散⽔板を⼤きくしてシャワーから吐⽔する⾯積を拡げたタイプなど、多様性に富んできており、とくに適流量に幅が出ています。
これまで、⼊浴やシャワーでは、暑くもなく寒くもない Neutral な湯温と、流量が⼼地よい、快適の適(Comfort)を求めてきました。しかし、最近は、快適の快(Pleasantness)を欲する傾向も⾒られます。
⾷器洗浄では、洗うヒトが不快でない湯温が 39℃とされています。この湯温が、⾷器に付着した汚れ成分のタンパク質やデンプン、油脂分の全てを落とすことができる訳ではありません。
この中で、動物性油脂分は、洗剤では落としにくく、とくに固形のものは困難です。例えば、ラードの溶解温度は 33〜46℃、ヘッドは 40〜48℃のため、⾼い湯温を掛ければ容易に溶けて落ちます。このような場合、⾼い湯温で洗浄する⾷器洗浄機が有効です。
お茶やコーヒーを煎れる場合、湯温が重要になります。⽇本茶は、低温で溶出しやすい⽢み成分のテアニンと、⾼温で出やすい渋み成分のタンニンのバランスが⼤切になります。煎茶を煎れてテアニンを抽出したい場合は、60〜70℃の湯温で２〜３分間が良いとされています。⽟露や抹茶は、50℃前後が適温です。
このように、湯の使⽤温度・流量は湯の使⽤⽬的によって異なります。表 2.1.1 に⽤途別の使⽤適温と適流量の値を⽰します。
注意したいのは、循環式給湯設備では、レジオネラ属菌対策として 60℃で湯を送り、末端でも 55℃以上の湯を循環させて必要箇所へ給湯しなければなりません。とくに、エアロゾルが発⽣しやすいシャワーでレジオネラ症に罹患しやすいために重要です。使⽤箇所で⾼温の湯と⽔を− 14 −

混合して、適温で利⽤します。⾼齢者や幼児、障害者が⽕傷しないようにサーモスタット付の湯⽔混合⽔栓を設置するのが賢明です。
表 2.1.1 ⽤途別使⽤適温・適流量
⾏為

適温

適流量

(℃)

(L/mm)

⾷器洗浄

39.0

注意事項

7.5 普通吐⽔⽔栓の種類により、適流量は多少異なると思われる

5.0 シャワー吐⽔
洗顔

37.5

8.5 洗髪⽤の⼤型洗⾯器を使⽤した場合の値であり、⼩型・中型の洗⾯器での

⼿洗い洗濯

39.0

10.5 適流量は、これよりも多少⼩さい値になると思われる

洗髪

40.5

8.0

⼊浴

40.5

− 浴槽への落とし込み時間に関しては、短いほど評価が良いため、適流量は⼿持ちシャワー

40.5

8.5 ⼊浴を伴う、Ｍタイプ注)・⼥性のみの実験から提案

提⽰せず
条件が異なる場合：以下のように扱うのが妥当と思われる
適温：シャワーヘッド散⽔板、男⼥によらず同じとし、⼊浴を伴わない場
合は42℃、適流量：男性の場合、これより多い
壁掛けシャワー
備考

42.0

＊

最も適温・適流量の変動を嫌うシャワーの許容湯温・流量変動幅は、各々±1.5℃・±1.5ℓ/min。但し、適流量が極端に⼩さいシャワーヘッド散⽔板を使⽤する場合は、許容流量変動
幅はこれより⼩さい

注)

Mタイプ：家庭で､⽐較的多く⽤いられているシャワーヘッド。散⽔板の⽳の総開⼝⾯積は約43mm2(出典：公社)空気調和・衛⽣⼯学会 給湯設備の使⽤感に関する研究委員会)

参考・引⽤⽂献
1) 空気調和・衛⽣⼯学便覧,第 14 版,第 4 巻,p.137,公社)空気調和・衛⽣⼯学会,2010− 15 −

湯の性質
分⼦量が 18 の⽔は、値が⼩さいのにかかわらず沸点が 100℃と⾼く、融点も同様に⾼い温度です。また、⽔の密度は3.98℃が最⼤で、1,000kg/㎥となっています。3.98℃より低い温度では密度が⼩さくなり、0℃以下の固体(氷)になっても密度が⼩さくなります。
0℃〜10℃までの⽔温と密度の関係
は、図 2.2.1 のようになります。これを裏付けするような実証試験結果を⽰しま

図 2.2.1

⽔温と⽔の密度の関係

す。硬質塩化ビニル管 100 ㎜Φを 460 ㎜の⻑さにして⽴て、400 ㎜の⾼さまで⽔を張り、密封して業務⽤冷凍庫の中に設置しました。塩化ビニル管内部の上部、中部、下部の 3 箇所の温度推移を測定した結果が図 2.2.2 です。実験開始時、ヒートパイプの上部、中部、下部の温度は、21.5℃でした。2 時間 30 分後、上部が 4.6℃、中部が 4.4℃、下部が 3.7℃となり、上部が下部より⾼めの温度分布になっています。この 15 分後の実験開始から 2 時間 45 分後は、上部が 2.
0℃、中部が 2.3℃、下部が 3.1℃と密度の⼤きい温かめの⽔が底に沈むという逆転現象が⽣じました。さらに 1 時間実験を継続したところ、上部が 0.1℃、中部

図 2.2.2

配管内部の垂直温度の推移 2)

が 0.2℃、下部が 0.7℃となり、逆転現象のまま推移しました。
物質の多くは、液体より固体の密度が⼤きいのですが、⽔は、液体より固体の密度が⼩さいという特異な物性を持っています。3.98℃の⽔の⽐重は 1.0［無次元数］であるのに対して、0℃の氷は 0.917［無次元数］です。つまり、約 9％膨張することから、配管や装置内の⽔が凍結することで、破裂する現象につながります。
3.98℃より⾼い温度でも、表 2.2.1 の通り⽔の密度は⼩さくなります。つまり、⽔温の上昇に従って、⽔が膨張します。30℃くらいまでは緩やかに膨張します。30℃以上になると、やや急激に膨張する性質があります。温度が⾼くなるに連れて膨張するために、増えた質量や圧⼒を吸収する措置をとる必要があります。しかし、3.98℃の⽔の⽐重 1.0 に対して、100℃の⽔の⽐重は 1.
044 であり、極端に⼤きい⽐ではありません。⽔温上昇に伴う質量の増加を吸収するために膨張⽔槽を設けます。圧⼒を逃がすために、逃がし弁を設ける必要があります。
また、温度と圧⼒の変化で、溶存している気体が分離します。空気で飽和された⽔が、60℃の湯になった場合に各種気体が⽔中から分離始める圧⼒は、表 2.2.4 です。給湯回路の最頂部に分離した気体を排出するために、⾃動空気抜き弁を備えた気⽔分離器を設けなければなりません。
給湯システムは、配管の流量が逐次変動することから、管内の流速に左右されずに脱気できる装置を選定する必要があります。

− 16 −

⾼度が⾼くなるに従い、気圧が下がります。気圧が低下することで、沸点温度が下がります。
⼤気圧が下がることは、⽔⾯に掛かる気圧が⼩さくなりますから、トリチェリの真空のように上部にあるポンプで吸上げようとしても吸上げできる⾼さが⼩さくなります。これらをまとめたものが、表 2.2.3 です。
表 2.2.2 の通り、⽔温が上がると配管内でキャビテーションが起きやすくなり、ポンプが吸上げることのできる⾼さが⼩さくなります。実際の設備では、配管や継⼿、仕切り弁やフート弁等の摩擦損失がありますから、理論的な吸上げより、実吸上げ⾼さは⼩さな値になります。
表 2.2.1 ⽔の標準⼤気圧下の熱⼒学的性質1)

表 2.2.3 温度・気圧※1・沸点※2および０℃の⽔の理論上の吸上げ⾼さ2)

表 2.2.2 ⽔温と吸上げ⾼さ 2)

表 2.2.4 空気で飽和された⽔が60℃の湯になった場合に各種気体が⽔中から分離始める圧⼒3)

注*理論上の吸上げ⾼さの値は表 2.2.3から計算により求めた

参考・引⽤⽂献
1) ⽇本機械学会編『機械⼯学便覧』pp.46〜49,1991
2) ⾚井仁志・⽥中和則・斎藤俊幸・草刈洋⾏ほか：屋外貯⽔槽の凍結防⽌対策の実験的検討(第 1 報)
⽬的と予備・簡易実験、pp.87〜88、空気調和・衛⽣⼯学会東北⽀部学術・技術報告会論⽂集、（20163)3) 前真之「給湯設備」pp.133〜137,『空気調和・衛⽣⼯学便覧(第 14 版)』4 給排⽔衛⽣設備編,20104) 前島健「建築設備と配管⼯事」1985− 17 −

給⽔温度と湯⽔の混合
2.3.1 給⽔温度
シャワーや湯⽔混合⽔栓、給湯使⽤機器等で利⽤するために加熱する熱量は、給⽔温度によって変動します。給⽔温度の例として、表 2.3.1 があります。
表 2.3.1 各地域の給⽔温度1)
地域

給⽔温度(℃)

地域

これまでに実際の施設で測定した給⽔
給⽔温度(℃)

温度のデータを⾒ると、⼤きな差があり

根室

0.5 東京5.7

旭川

0.5 静岡5.1

札幌

0.5 名古屋

6.3

室蘭

1.4 ⼤阪

6.8

盛岡

1.9 ⽶⼦5.2

常に建物の⽇影になるような場所や⾵が秋⽥

2.8 広島10.0

強い場所にあると、冬季間、貯⽔槽内の仙台

4.0 ⾼松7.5

⽔温が低くなる傾向があります。冬季の福島

4.5 ⾼知10.9

寒冷地の屋外設置の貯⽔槽では、貯⽔槽

宇都宮

3.2 熊本7.6

内の⽔⾯が凍結するような現象が⽣じま

新潟

3.2 福岡6.3

松本

2.3 ⿅児島

10.3

富⼭

3.2 那覇

15.7

前橋

4.0

ます。受⽔槽⽅式の給⽔⽅式だと、貯⽔槽が屋外にあるか、屋内にあるかでも⼤きく異なります。屋外設置の貯⽔槽で、す。
北海道内では、貯⽔槽は屋内に設置するのがほとんどです。しかし、東北地⽅
では、官公庁施設や重要な施設、⼭間部に建つ施設などを除いては、屋外に貯⽔

地中温度（℃）
-5

0

5

10

15

20

25

30

0

槽を設置する傾向があります。このようなことから、受⽔槽⽅式の給⽔⽅法を⽤12いた施設では、外気温の低い北海道内に3建つ施設のヒートポンプやボイラー等の4加熱装置や給⽔栓に供給する給⽔温度

5が、東北地⽅の給⽔温度より⾼い場合も6あり得ます。

78

10月

しかし、貯⽔槽を経て、加熱装置に給

深 9
さ 10
（m）
11

11月

⽔を供給する場合、周辺温度や湿度(⽔蒸

12月

気分圧)、⾵等の周辺環境による影響の他

1月
2月に、貯湯槽での滞留時間も⽔温の変動に

12
13

3月

14

4月

せん。屋内に貯⽔槽を設置してある場

15

5月

合、例えば、貯⽔槽に供給する⽔温より

16

6月

貯⽔槽の環境温度が⾼い場合、⽔温が上

17

7月
8月

昇します。給⽔負荷や給湯負荷は、時刻

18
19

9月

影響しますから必ずという訳でもありま

や曜⽇、季節などによって変動することから、加熱装置への給⽔温度も上下しま20
図 2.3.1

す。

⽉別地中温度変化 6)（2013 年 10 ⽉〜2014 年 9 ⽉、宮城県富⾕市）

近年、上⽔道料⾦の低減のためのビジネスモデルとして、給⽔や給湯を多く使⽤する施設に井⽔を供給するものがあります。図 2.3.1 は、宮城県富⾕市での地下 20ｍまでの 1
年間の地中温度の変化です。⼟質や地下⽔流れなどによっても異なりますが、⼀般に、地表⾯から 10〜20ｍより深い位置の地中温度は、年間を通してほとんど変動しないとされています。

− 18 −

岩澤昭彦らの研究によれば、地中温度と地域の年間平均気温との相関があり、6m の地中熱交換器の周囲平均温度と年間平均温度は、y=0.82x+3.48 (決定係数 R2：0.5682)の相関であるとしています。
井⽔を汲み上げる深さの違いによっても、変化することが予想されますから、井⼾のスクリー
ンの設置位置を把握することが重要です。

2.3.2 湯と⽔の混合
シャワーや湯⽔混合⽔栓、給湯使⽤機器等で利⽤するのには、60℃の湯と⽔を混合して、使⽤の⽤途にあった⽔温にします。使⽤したい⽔温と流量を求めるためには、湯と⽔の混合割合を計算して決定します。また、給湯設備の機器容量や管径の決定の際には、60℃を基準とした予測使
⽤湯量(給湯負荷)が⽤いられます。給湯負荷を実測された給湯使⽤量から算出や⽐較をするために、使⽤温度から 60℃に修正した給湯使⽤量を算出する必要があります。給湯の流量を決定するためにも、混合⽐率を把握しなければなりません。
(1) 湯と⽔の混合
湯と⽔を混合して適温の湯を得る場合、湯と⽔の混合割合は、式 2.3.①により算出できま
す。

𝑞
𝑞

𝑞

𝑡 𝜌 𝑐
𝑡 𝜌 𝑐

𝑡 𝜌𝑐
𝑡 𝜌𝑐

式 2.3.①

ここで𝑞 ：給湯量[L]𝑞 ：給⽔量[L]𝑡 ：給湯温度[℃] 𝑡 ：給⽔温度[℃]𝜌 ：混合する湯の密度[kg/L]𝑡 ：混合⽔温度[℃]𝜌 ：混合する⽔の密度[kg/L]

𝜌 ：混合する⽔の密度[kg/L]
𝑐 ：混合する湯の⽐熱[J/(kg ℃)]
𝑐 ：混合する湯の⽐熱[J/(kg ℃)]
𝑐 ：混合⽔の⽐熱[J/(kg ℃)]

温度変化に伴う密度と⽐熱の変化を無視すれば、式 2.3.②に簡略化できます。

𝑞
𝑞

𝑞

𝑡
𝑡

𝑡
𝑡

式 2.3.②

さらに簡素化して、混合湯の給湯量の割合 qm は、式 2.3.③で求めることができます。

𝑞

𝑡
𝑡

𝑡
𝑡

式 2.3.③(2) 60℃換算補正率
上記の計算式から算出した、様々な給⽔温度での 60℃換算補正率 cf60 を表 2.3.2 に⽰します。
例えば、給⽔温度が 20℃で、⼿持ちシャワー8.5L/min を 15 分使⽤した場合の給湯負荷を計
算してみましょう。⼿持ちシャワーの使⽤温度は、40.5℃です。表 2.3.2 から、60℃換算補正
率 cf60 は、0.51 となります。
したがって、
8.5 𝐿/𝑚𝑖𝑛

15 𝑚𝑖𝑛0.51となり、15 分間の給湯負荷は 65L となります。

− 19 −

65 𝐿

表 2.3.2

60℃換算補正率表10)
給湯使⽤⽤途・使⽤温度[℃]

湯温60℃

⽔温tc[℃]

⾷器洗浄

洗顔

⼿洗い洗濯

洗髪⼊浴・⼿持ち

壁掛けシャワー

39

37.5

39

シャワー

0

0.65

0.63

0.65

0.68

40.5

0.70

42

5

0.62

0.59

0.62

0.65

0.67

10

0.58

0.55

0.58

0.61

0.64

15

0.53

0.50

0.53

0.57

0.60

20

0.48

0.44

0.48

0.51

0.55

25

0.40

0.36

0.40

0.44

0.49

30

0.30

0.25

0.30

0.35

0.40

35

0.16

0.10

0.16

0.22

0.28

参考・引⽤⽂献
1) 井⼿ 俊郎・坂上 恭助ら:給湯⽤設備設計⽤基礎データの検討・整備に関する研究第８報 給⽔温に関する調査(その 5),空気調和・衛⽣⼯学会学術講演会講演論⽂集,1997
2) 坂上恭助、岩本靜男、⼆宮秀與、鎌⽥元康、倉渕隆、⽣⽥紀夫:配⽔管・給⽔管内⽔温の予測法に関する研究 第 1 報-地域別浄⽔場⽔温の調査結果と配⽔管⽔温の推定⽅法,空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集,No.82,pp.121-128,2001
3) 岩本靜男、近藤武⼠、坂上恭助、鎌⽥元康：配⽔管・給⽔管内⽔温の予測法に関する研究、第 2 報-浄⽔場⽔温の分析と簡易予測法、空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集、No.112、pp.33-39、(2006)
4) 岩本靜男、近藤武⼠、坂上恭助、鎌⽥元康：配⽔管・給⽔管内⽔温の予測法に関する研究、第 3報-浄⽔場⽔温の計算モデル、空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集、No.120、pp.1-8、(2007)
5)

建築研究所：平成 25 年省エネルギー基準に準拠した算定・判断の⽅法及び解説(Ⅱ 住宅)、建築
環境・省エネルギー機構(2013)6) ⾚井仁志・草刈洋⾏・⻑野克則・葛隆⽣：浅層⼟壌による螺旋状地中熱交換器の埋設⼯法の開発と評価(その 1)開発の背景・⽬的と当初の実証試験計画・結果、空気調和・衛⽣⼯学会東北⽀部第5 回学術・技術報告会論⽂集、pp.61〜66(2016-3)7) 瀬川和幸・奥野敏彦・⼭⽥俊郎・⼤⼦⽥誠也・⾚井仁志・草刈洋⾏・⻑野克則・葛隆⽣：浅層⼟壌による螺旋状地中熱交換器の埋設⼯法の開発と評価(その 2)改良後の実証試験計画・結果、空気調和・衛⽣⼯学会東北⽀部第 5 回学術・技術報告会論⽂集、pp.67〜68 (2016-3)8) ⾚井仁志・葛隆⽣・⻑野克則・草刈洋⾏・奥野敏彦・瀬川和幸：螺旋状地中熱交換器による浅層部地中熱利⽤技術の開発(第 1 報)開発の⽬的と 1 次・2 次実証試験、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学
術講演会論⽂集、第 10 巻、pp.193〜196(2016-9)

9) 岩澤昭彦・中⼭茂樹：浅深度採熱管周囲温度データベースの作成、浅深度地中熱利⽤の研究(その1)、⽇本建築学会環境系論⽂集、第 77 巻、第 681 号、pp.925〜932 (2012-11)
10)⼩原雄輝：加熱容量・貯湯槽容量の算定、次世代中央式給湯システムデザインのための動的負荷の研究、北海道⼤学⼤学院⼯学院修⼠論⽂、pp.12〜32 (2018-2)
11)

空気調和・衛⽣⼯学便覧、第 14 版、p.162：空気調和・衛⽣⼯学会(2013)− 20 −

配管計画・⽅式と周辺機器の設計
2.4.1 配管計画
「1

給湯システムの分類」で既述した通り、建物内で湯を使う⽅式は、局所式給湯⽅式と中央式給湯⽅式とに分けられます。建物内の限られた箇所に給湯箇所が分散している場合は、局所式を⽤います。病棟を持つ病院などの医療施設や特別養護⽼⼈ホームなどの社会福祉施設、旅館やホテル等の宿泊施設などのように建物全体に給湯箇所があり、多くの湯を使う施設は中央式を選択します。
中央式給湯⽅式は、加熱装置や貯湯槽から配管で給湯使⽤箇所に湯を送る⽅式です。給湯配管が⻑くなることから、返湯管を設け、ポンプで湯を循環させて湯温の低下を防ぎます。中央式給湯⽅式では、レジオネラ症対策として、貯湯槽の出⼝温度を 60 ℃、貯湯槽に戻る返湯温度を 55℃として計画します。給湯 2 次側ポンプの容量選定では、この 60℃と 55℃の温度差 5℃を許容温度差として計算します。
図 2.4.1 に中央式給湯の配管⽅式の例を⽰します。給湯温度を 55℃〜60℃に維持するためには、停滞する箇所が起きない措置をとったり、⽴て管同⼠の流量に偏りが⽣じない⽅法をとった
りして、循環する配管系統全体に常時⼀定量の湯が流れるようになければなりません。配管経路
内に湯が循環しない滞留箇所が発⽣すると、配管内部の表⾯にバイオフィルムが付着して、レジオネラ属菌の温床となることもあります。

図 2.4.1

中央式給湯⽅式の下向き供給⽅式配管の例

循環する配管に滞る箇所が⽣じないようにするためには、配管計画が重要です。
まず、給湯配管系統からの空気抜きを優先する必要があります。これによって、配管経路内で停滞する箇所が起きにくくなります。配管経路で⾼低差が⼤きい場合、循環配管経路内の⾼い位
置は⽔圧が低く⽬になることから、気泡が分離しやすくなります。分離した気泡を配管経路内から排出するため、給湯配管を図 2.4.1 のような下向き供給⽅式を採⽤します。加熱装置で⾼くなった湯を、最初に⾼い場所に湯を循環し気泡を分離させて、循環配管経路内から空気抜きを⾏った後に給湯使⽤箇所に供給するようにします。

− 21 −

しかし、⾃動空気抜き弁のみだと、気泡を効果的に除去しにくいので、脱気性能が管内流速の変化に左右されない気⽔分離器(図 2.4.2)を給湯側(往管側)設置することが⼤切です。⾃動空気抜き
弁は、スケールやゴミなどで詰まったり、湯が出っぱなしになったりすることがありますから、点検と保守がしやすい場所に設置する必要があります。下向き供給⽅式の最頂部で空気を排出してから給湯回路に循環させることで、湯⽔混合⽔栓やシャワーヘッドから気泡が吐出しなくなり、エアロゾルが発⽣しないことからレジオネラ症への罹患のリスクが低くなります。
つぎに、配管経路を循環する幾つもの並⾏回路
図 2.4.2に偏りが⽣じないようにする必要もあります。⼀つの対策は、前述した内容と同じで、配管内に空気⽔分離器の構造例（出典:コンチネンタルシルマー(株)技術資料）

気溜まりが⽣じて循環しなくならないように、循環経路から空気を排出することです。⼆つ⽬の対策は、図 2.4.2 のような下向き供給⽅式で、⽴て管系統の流量を均⼀にすることです。これまで⾏って来た実測やシミュレーションで、何の対策を採らない場合、循環系統に⼤きなアンバラ
ンスが起きたり、場合によっては⽴て管の末端の返湯管部で逆流する現象が⽣じたりすることが分かっています 4) 5)。空気調和設備の冷温⽔配管に⽤いるリバースリターン⽅式の配管を、給湯配管に適応しても流量を均等にする対策にはなりません。これは、給湯管(往管側)と返湯管の流量と配管管径が⼤きく異なるためです。均等にする⽅法として、例えば、各⽴て管系統の管末に定流量弁を設置して、均⼀の流量にすることが挙げられます。

2.4.2 周辺機器の設計(1) 給湯循環ポンプ(給湯2次側ポンプ)
中央式給湯⽅式では、給湯 2 次側ポンプを稼働させることで、給湯回路全体に湯を循環しています。湯を循環することで、湯⽔混合⽔栓やシャワーで短時間に湯を吐⽔することができます。
このことによって、循環配管系統からの放熱による⽔温の低下を防ぐことができます。
広く⽤いられている密閉式貯湯槽を使った⽅式では、図 2.4.2 の通り、給湯 2 次側ポンプを返
湯管の管末に近い、貯湯槽の⼿前に設置します。前述した通り、給湯温度 60℃と返湯 55℃の温度差 5℃を許容温度差として給湯 2 次側ポンプの循環流量選定をします。揚程は、数メートル以内になります。給湯 2 次側ポンプの循環流量や揚程を間違って過⼤に設計することが多く、返湯管部分で、潰⾷(エロージョン・コロージョン)が起きる場合もあります。給湯 2 次側ポンプが単相電源以外の物を選定している場合は、計算が間違っている可能性が⾼いと⾔えます。また、モーターで発⽣する熱を有効に利⽤するために、モーターの熱を外部に逃がしにくいキャンドポン
プが有効です。
開放式貯湯槽を⽤いる⽅式では、貯湯槽の設置位置により、ポンプの設置場所が異なります。
(2) 膨張⽔槽「2-2

湯の性質」に記載した通り、3.98℃を頂点に、これより⾼い温度では温度の上昇に伴って⽔の密度が⼩さくなります。つまり、⽔温の上昇に従って、⽔が膨張します。30℃くらいまでは緩やかに膨張しますが、30℃以上では、やや急激に膨張します。温度上昇に伴って膨張することから、増えた質量を吸収するか、圧⼒を逃がす措置をとる必要があります。⽔温上昇に伴う質量の増加を吸収する⽬的で膨張⽔槽を設けます。圧⼒を逃がすために、逃がし弁(安全弁)や逃− 22 −

がし管を設けます。いずれも安全装置ですが、膨張⽔槽だと密閉式膨張⽔槽や開放式膨張⽔槽があります。レジオネラ属菌による汚染防⽌には、空気との接触の少なく、保守管理がし易い逃がし弁(安全弁)や密閉式膨張⽔槽が望ましいとされています 3)。また、凍結防⽌対策の観点からも、逃がし管や開放式膨張⽔槽は避けるべきです。
密閉式膨張⽔槽は、ガス(空気)室と⽔室にダイアフラム等によって仕切られています。⽔温の上昇に従い図 2.4.3 の左側から右側のように⽔室の容積が増えることで、膨張した⽔を吸収することができます。

図 2.4.3

給湯系統の⽔温上昇に伴う密閉式膨張⽔槽内部の変化（出典：⽇⽴⾦属㈱技術資料）

密閉式膨張⽔槽の構造は、製造者(メーカー)によって多少異なりますが、⽇⽴⾦属㈱製の場
合、ダイアフラム⽅式、タンクインタンク⽅式とブラダ⽅式の 3 タイプに分かれています。給湯⽤密閉式膨張⽔槽は、冷温⽔⽤と異なり⽔室内部を内張しており(⽇⽴⾦属㈱製はポリプロピレンライナ)、⽔と接触する部品も腐⾷性の低いものを採⽤しています。
密閉式膨張⽔槽の性能を発揮するためには、ガス(空気)室の封⼊圧⼒を保持することが⼤切です。経年利⽤などの理由によりガス(空気)室内部からの漏気による圧⼒低下が⽣じます。圧⼒低下の有無を確認のために、空気圧⼒の点検が必要になります。確認する際、ガス(空気)室の初期の封⼊圧⼒を把握しなければなりません。そこで、初期封⼊圧⼒を密閉式膨張⽔槽本体か周辺の⾒やすい箇所に明記することがたいせつです。また、1 年に 1 回の定期点検により、封⼊圧⼒の確認をしなければなりません。封⼊圧⼒は、⾃動⾞のタイヤの圧⼒を測定する圧⼒計で測定できます。
封⼊圧⼒の点検・確認の際、密閉式膨張⽔槽の⽔室に⽔圧(給湯系統の背圧)が掛かっていると、ガス(空気)室の封⼊圧⼒を正確に測定できません。給湯回路全体、または⼀部の⽔を落として測定するのは多⼤な労⼒と費⽤を要します。このために、図 2.4.4 に⽰すような配管にして、給湯回路の背圧が密閉式膨張⽔槽に掛からずに封⼊圧⼒を測定できるように配管しなければなりません。
⽇本では、給湯設備系統に密閉式膨張⽔槽を設ける場合、給湯配管や貯湯槽から分岐して設置するのが⼀般的です。ASHRAE Handbook では、図 2.4.5 のように給⽔側の配管から分岐して密閉式膨張⽔槽を接続しています。このように、レジオネラ属菌対策を考えると、給⽔側から密閉式膨張⽔槽への配管を取り出すのが望ましいと⾔えます。
密閉式膨張⽔槽の隔膜の経年劣化は避けられません。経年劣化の現象として、つぎの 2 つの事
象が考えられます。

・タンク内の封⼊された空気の抜けによる封⼊圧⼒低下
・ブラダのゴム材の耐磨耗寿命による破損(⽳あき)劣化の初期症状として、｢タンク内の封⼊された空気の抜けによる封⼊圧⼒低下｣があります。
最終的に｢ブラダのゴム材の耐磨耗寿命による破損（⽳あき)｣につながります。この 2 点の原因
による隔膜破損を検知⽅法も開発されています。

− 23 −

図 2.4.4 密閉式膨張⽔槽まわりの配管例

図 2.4.5 給⽔側から密閉式膨張⽔槽に分岐した望ましい接続(出典：⽇⽴⾦属㈱カタログ)(出典：ASHRAE Handbook を編集)

引⽤・参考⽂献
1)⼩川正晃：給湯設備、給排⽔・衛⽣設備 計画設計の実務の知識(改訂 3 版)、pp.92〜93：空気調和・衛⽣⼯学会(2010)
2)松村佳明：給湯設備、給排⽔・衛⽣設備 計画設計の実務の知識(改訂 4 版)、pp.90〜94：空気調和・衛⽣⼯学会(2017)3) ⾚井仁志：給湯設備について、レジオネラ症防⽌指針(第 4 版)、pp.137〜140：⽇本建築衛
⽣管理教育センター(2018)4) ⼩川正晃：配管⽅式・循環⽅式等、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、pp.18〜24(2014)5) 村⽥博道: 給湯配管決定法の新技術(管路網シュミレーション)、空気調和・衛⽣⼯学会 中
央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、pp.97〜100(2014)6) ⾚井仁志、松鵜悟実：膨張⽔槽、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委
員会報告書、pp.90〜94(2014)− 24 −

機器と配管からの熱損失と加熱⽅法
2.5.1

年間給湯熱負荷と熱損失

給湯の⽤途で消費されるエネルギー量は、配管や機器類からの損失熱量も加算されています。
中央式給湯⽅式は、配管延⻑が⻑くなることから、⼤きな割合になることがあります。中でも、給湯配管からの損失熱量は、保温施⼯の仕様が緩いために、⼤きくなりがちです。給湯配管と暖房⽤の温⽔配管の国⼟交通省の保温の仕様は同等です。温⽔管から放熱した熱は建物の暖房に寄与しますが、給湯管は、冷房時であれば冷房負荷になる可能性もあり得えます。そもそも、給湯
配管は放熱することを⽬的としたものではありません。断熱性能を向上させて、⽔温を保ちながら給湯箇所に給湯すべきで、放熱を防ぐ⼿⽴てをするのが本来の在り⽅であると考えます。
近年、ガスや灯油・重油を焚く燃焼系の加熱装置から、電気によるヒートポンプの加熱にシフトする傾向が⾒られます。2018 年 10 ⽉に九州電⼒管内で起きた、太陽光発電などの再⽣可能エ
ネルギー由来の電⼒の出⼒制限を発端に、わが国でも遅ればせながら Power(Electric Power) to H
eat の必要性を唱えられるようになりました。「2.6.2

再⽣可能エネルギー熱利⽤」で詳述しま

すが、世界的なイニシアティブ RE100 の影響もあり、再⽣可能エネルギー由来の電⼒は、増え続けるものと考えられます。
2011 年 3 ⽉の東⽇本⼤震災に伴う原⼦⼒発電所の停⽌により、不⾜気味だった電⼒を分かち合うために、電⼒需要のピークを引き下げようとして Demand Response の技術導⼊と普及が進みました。しかし⼀転して、再⽣可能エネルギー由来の電⼒が余剰気味になる時期や時間帯が出てきました。これを防ごうと、料⾦割引などのインセンティブを伴った“上げ Demand Response”という、余剰電⼒を活⽤してヒートポンプを稼働させて、貯湯や蓄熱を⾏う⽅向になりつつあります。最近、情報技術やスマートメーター(電⼒計)の技術と融合して、技術⾰新の⽬覚ましい S
mart Grid 技術も、“上げ Demand Response”に利⽤されようとしています。さらに、この数年
は、Virtual Power Plant に、年間を通して熱負荷があり、貯湯も容易なヒートポンプ給湯を組み込み、電気を有効利⽤できるに機能させようという⽅向性が⽰されています。
ヒートポンプは、⼩さい温度差を昇温すると COP が低下して、⾼い効率を得られにくいことが知られています。余剰気味の再⽣可能エネルギー由来の電⼒を有効に活⽤してヒートポンプを効率良く稼働させられるようにするためにも、配管や機器類からの損失熱量の低減は不可⽋です。
図 2.5.1 は、ある⼀一次側給湯往配
管の熱損失量

一次側給湯還配管の熱損失量

二次側給湯往配
管の熱損失量般的な中央式給湯⽅
式の給湯負荷、⼀次

二次側給湯還配管の熱損失量

側配管、⼆次側配管、貯湯槽の熱損失

貯湯槽の
熱損失量

給湯負荷

図 2.5.1

一次側給湯往配管の熱損失量
一次側給湯還配管の熱損失量
二次側給湯往配管の熱損失量
二次側給湯還配管の熱損失量
貯湯槽の熱損失量
給湯負荷
給湯負荷⽐率の試算事例 1)量の⽐率を⽰したものです。保温計画を⼗分に⾏っていれ
ば、熱損失の占める割合は約 20％程度となりますが、保温無しの場合にはこれが約 50%程度まで上がります。1)− 25 −

病院での給湯熱負荷の割合を調査、試算した例として図 2.5.2 があります。給湯負荷以外の計算は、「建築物の省エネルギー基準と計算の⼿引き(新築・増改築の性能基準)」(建築環境・省エ
ネルギー機構)に準拠して試算しました。いずれも配管や機器からの熱損失が⼤きい結果が得られました。2)。

【計算条件】【計算条件】

配管材：配管⽤耐熱鋼管(HTLP)

配管材：配管⽤ステンレス鋼管

配管保温仕様：保温仕様3*（旧・建設省仕様）

配管保温仕様：保温仕様1*

貯湯槽断熱仕様：ロックウール50mm（建築・設備の省エネルギー技術指針

熱源効率：0.90

貯湯槽断熱仕様：ロックウール50mm

熱交換効率：1.0

熱源効率：0.90
a. O病院の例
図 2.5.2

断熱強化の場合）

熱交換効率：1.0
b. T病院の例

給湯⽤エネルギー消費量の試算事例2)

関⻄に建つビジネスホテルで、2011 年 6 ⽉から 2012 年 5 ⽉までの１年間の各⽉について算定した結果を図 2.5.3 に⽰します。図には、客室系統の損失熱量𝑄 MJ/day、客室系統の使⽤熱量𝑄
MJ/day、貯湯槽への供給熱量𝑄 MJ/day、貯湯槽からの損失熱量𝑄 MJ/day を、⽉平均外気温とともに⽰します。なお、各⽉の⽇数とデータ⽋損を考慮し、１ヶ⽉の総熱量ではなく１⽇あたりの熱量を⽰しています。
[M J/d ay]

給給
熱熱
量量 Q3
Q供
1供

[℃ ]

4500

Q損
2損
失失
熱熱
量量
【【
客客
室室
系系
統統
】】
Q1

4000

Q損
4損
失失
熱熱
量量
【【
貯貯
湯湯
槽槽
】】
Q4
外
12
2)
外気
気温
温(T
T1

35

Q使
3使
⽤⽤
熱熱
量量 Q2

3500

30
25

3000
2500

20

2000

15

1500

10

1000
5

500

0

0
6⽉

7⽉

図 2.5.4

8⽉

9⽉

10⽉

11⽉

12⽉

1⽉

2⽉

3⽉

4⽉

5⽉

供給熱量・損失熱量・使⽤熱量の算定結果 (2011.6〜2012.5)3)

図より、貯湯槽への供給熱量𝑄 および客室系統での使⽤熱量𝑄 は夏季に少なく冬季に多いこと、外気温と逆相関が強いことがわかります。夏季に⽐して冬季の供給熱量および使⽤熱量はおよそ２倍程度となっています。損失熱量𝑄 も季節による変化が⾒られ、650(8 ⽉)〜830(2 ⽉)MJ/
day の熱量が客室系統から失われています(なお、１⽉における損失熱量が約 1400MJ/day と、他の⽉よりかなり⼤きな値となっているのは、⼤浴場の整備点検のため給湯システムの制御が普段と異なる期間があったためと推定されます)。貯湯槽からの損失熱量𝑄 も季節により変化しています。380(8 ⽉)〜590(3 ⽉)MJ/day であり、外気温と貯湯槽との温度差が損失熱量に影響していると考えられます。3)− 26 −

2.5.2 機器からの熱損失(1) 密閉式貯湯槽脚部
前述した関⻄に建つビジネスホテルで、⾚外線放射温度計を測定したところ、貯湯槽のタン
クと脚部の接合部周りの熱損失量が⼤きいと予想されました。そこで、タンクと脚部の接合部
周りの熱損失の削減を⽬的として、貯湯槽脚部の保温改修⼯事を⾏いました。その結果を記述します。
図 2.5.4 は、貯湯槽脚部の断熱改修⼯事(⼯事期間 2012.10.18〜20)の概要です。貯湯槽タン
ク脚部の接合部からの熱損失が懸念されたことから、脚部全体を 50mm ロックウールで覆った後に、ガルバリウム鋼板で仕上げました。
図 2.5.5 は、平均外気温が近い 2012 年 3 ⽉(外気温度 8.6℃)と 2013 年 1 ⽉(外気温度 7.7℃)に、熱量の内訳を算定したものです。貯湯槽からの熱損失は、改修⼯事前は 590[MJ/day]であったものが 340MJ/day におさえられ、250MJ/day 以上の削減効果がありました。3)[MJ/day]
5000

Q1供給熱量
供給熱量

4500

Q2損失熱量【客室系統
損失熱量【客室系統】
Q3使⽤熱量
使⽤熱量

4000

Q4損失熱量【貯湯槽】
損失熱量【貯湯槽】

3500
3000
2500
2000
1500
1000
500

図 2.5.5

貯湯槽の保温改修 3)

0
2012.3

図 2.5.6

2013.1

貯湯槽からの熱損失 3)(2) 屋外設置の密閉式貯湯槽の断熱材濡れ
貯湯槽は、建物屋上や屋外に設置されることがあります。近年、全国展開を拡⼤しているビ
ジネスホテルチェーンでは、北海道内を除き、建物の屋上に貯湯槽を設置する事例が増えています。屋上や屋外に貯湯槽や加熱装置を設置することで、機械室やボイラー室を省略でき、宿泊室を増やすことができるためです。
このために、屋外に設置した密閉式貯湯槽の断熱材が濡れて、断熱性能を⼤きく阻害していることが課題になっています。関⻄に建つビジネスホテルでの調査事例を⽰します。貯湯槽の保温は、ロックウール保温板 80k-50mm を鉄線で固定し、⻲甲⾦網の上にガルバリウム鋼板とシーリングで仕上げる仕様になっていました。2013 年 11 ⽉に、⽬視による断熱状況の調査を⾏いました。
図 2.5.7 は、貯湯槽前⾯のマンホールのカバーを開けた時の様⼦です。マンホールは、年 2回程度貯湯槽の清掃の際に開けられます。マンホールを開けた際にロックウールが少しちぎれ、⾼温な⾦属部分の⼀部が露出したようです。また、調査のためにカバーを開けた際に⽔が流れ落ちました。調査前⽇に降った⾬⽔が浸⼊したと考えられます。
断熱材の圧縮や濡れによる断熱性能の低下と捉え、解析すると、断熱材の本来の熱伝導率 0.
036W/(m･K)から 5 倍の 0.18 W/(m･K)となり、⾬⽔(⽔の熱伝導率は約 0.6W/(m･K))の浸⼊があったと考えられる現象です。

− 27 −なお、ガス給湯器への接続配管の断熱材も同じように⽔を含んでおりました。さらに、⽀持⾦物や吊⾦具、銘板なども熱橋となっていることを、放射温度計測により確認しました。これ
らも熱損失に⼤きな影響を与えている可能性があります。

図 2.5.7

貯湯槽マンホールの断熱材(左)と流れ落ちた⽔(右)5)

断熱材を覆うラッキングカバーは、接合部に充填するシーリング剤に含まれる可塑剤が分解して、経年劣化により断熱材が⽔を含んで断熱性能を保持できなくなります。ラッキングカバ
ー同⼠の接合は、はぜ接合されますが、部位によってはぜの種類が異なります。平⾯で接合す
る平はぜは、シーリング材が切れやすい傾向があります。また、ラッキングカバーと貯湯槽本
体の突き合わせ部は、三⾓シーリングになることが多く、防⽔性能を維持できません。
密閉式貯湯槽には、鋼板製やステンレス製、ハンドレイアップ成形による FRP 製があります。鋼板製やステンレス製は、前述した通り、外⾯を覆う断熱材のラッキングカバーの接合部から侵⼊する⽔分の影響で、断熱性能が低下します。FRP 製密閉式貯湯槽は、外部に断熱材とFRP 製の保護カバーを⼀体で製作するために、内外⾯からの⽔分の侵⼊がなく、断熱性能を維持できます。また、耐⾷性にも優れており、屋外に設置しても腐⾷の⼼配がありません。
横型(図 2.5.8)と縦型(図 2.5.9)があり、100L〜10,000L までの容量の製品があり、径や胴⻑の⼨法、断熱材厚さの⾃由度もあります。図 2.5.8 は、500L の容量で、断熱層厚さ 100 ㎜の製作
図の例です。
(3) 開放式貯湯槽のボルトの熱橋現象と⽔⾯からの蒸発潜熱
開放式貯湯槽は、FRP 製やステンレス鋼板製のパネルを、現場で組み⽴てます。製造者によっては、組み⽴て⽤や架台接続⽤のボルトが熱橋になっていることもあり、断熱性能が劣っていることが懸念されます。パネル型の開放式貯湯槽は、地震発⽣時、スロッシング現象により破損や崩壊する事例も⾒られます。⼀⽅、鋼板製⼀体型の開放型貯湯槽は、2011 年の東⽇本⼤震災でも地震に強いことが確認されました。鋼板製⼀体型開放式貯湯槽は、熱橋防⽌の措置も執られており、断熱性能も⾼めです。
開放式貯湯槽は、⽔⾯から蒸発する際の潜熱で、⽔温が低下し易いものです。⽔⾯上部の気層部分には、通気管(通気⼝)と溢⽔管が接続されています。⽔槽内の湯で暖まった空気が上昇
して、⾃然通⾵によって通気⼝から外に逃げます。この時、溢⽔管から外気が⽔槽内に浸⼊します。すると、気層部分の⽔蒸気分圧が下がり、⽔⾯から蒸発しやすくなり、蒸発潜熱により湯の熱量が奪われて、湯温が低下します。
開放式の蓄熱槽の⽔⾯に浮かべて、蒸発を防ぐものがあります。しかし、貯湯槽は飲料系統であることから、清掃がしにくくバイオフィルムが⽣成しやすいものを⽔⾯に浮かべるのは避けるべきです。溢⽔管の途中に、エアハンドリングユニット型空調機のドレン管の取り付ける
錘付きのドレントラップ(逆流防⽌機能付排⽔⾦具)を取り付けることが効果的と考えられます。

− 28 −

図 2.5.8 FRP 製密閉式貯湯槽(横型)

図 2.5.9 FRP 製密閉式貯湯槽(縦型)(出典：㈱ショウエイ カタログ)(出典：㈱ショウエイ カタログ)

図 2.5.10

FRP 製密閉式貯湯槽(500L、縦型の例)(出典：㈱ショウエイ 技術資料)− 29 −

2.5.3配管からの熱損失

給湯配管からの熱損失は、管が⻑かったり、配管の周辺温度が低かったりする場合に⼤きくなります。前述したように、屋
外に貯湯槽を置いた場合と同様に、屋外や屋上に配管した給湯
管は、⾬⽔の浸⼊により断熱性能が著しく低下することが考えられ、注意が必要です。
前述した関⻄に建つビジネス
ホテルで、⾚外線放射温度計を測定したところ、フランジ継⼿、バルブ、配管とスラブの接図 2.5.11

給湯配管の保温改修 3)

図 2.5.12

保温改修⼯事の対象 3)合部などの熱橋部で、熱損失量が⼤きいと推測しました。さらに、配管断熱の仕様や施⼯⽅法にも改善の余地があると考えられました。そこで、これらの熱損失の削減を⽬的として、給湯
配管の保温改修⼯事を⾏いました。
図 2.5.11 は、給湯配管の保温改修の概念図です。図 2.5.12 の
破線枠内は、保温改修⼯事の対象箇所です。配管保温の巻き替え(⼯事期間 2012. 10.1〜3)は、客室系統のうち 1 系統(11 階から 2階まで)で、グラスウール 25mm 保温材を⾼発泡断熱材 20mm パイプカバーに代えました。従来の保温仕様では、グラスウールの過度な締め付けが懸念されたことから、グラスウールをパイプカバーに変更しました。露出部への保温カバー取り付け(⼯事期間 2012.10.25〜26)は、配管保温巻き替えを⾏った系統で、フランジ継⼿・バルブ等の露出部を、グラスウール保温材とアルミク
ラフトでカバーし直しました。
保温改修⼯事(2012 年 10 ⽉)前後で、⼯事対象の系統(11 階〜2 階)の損失熱量𝑄をしていない系統(11 階〜3 階)の損失熱量𝑄と保温改修の⽐較を図 2.5.13、図 2.5.14 に⽰します。

断熱材巻き替えのため、10 ⽉ 1、2 ⽇は⼀時的に熱損失が増加したと考えられます。配管保温巻き替えを施した系統の損失熱量は、⼯事前の 60MJ/day 程度から 50MJ/day 程度にまで減少しました。保温改修をしていない系統では、⼯事の前後で 50MJ/day 程度で変化していないことから、配管保温巻き替えによって約 10MJ/day の熱損失削減の効果が⾒られました。
保温改修⼯事以降、露出部保温カバー取り付けを⾏った系統の損失熱量は 50MJ/day 程度から
40MJ/day 程度に減少しました。保温改修を施さなかった系統では、⼯事の前後で 50MJ/day 程
度で変化していないことから、露出部への保温カバー取り付けによって約 10MJ/day の効果があったと考えられます。

− 30 −

2.5.4配管からの熱損失の加熱

給湯配管が⻑い中央式給湯⽅式は、末端の給湯栓を開けた場合に、直ぐ湯がでるようにするために２つの⽅法があります。⼀つは、これまで記述した循環⽅式で、返湯管と給湯２次側ポンプを設置する⽅法で、ほとんどの中央式給湯⽅式に⽤いられています。もう⼀つは、⾃⼰制御発熱
体(ヒータ)を配管に敷設する“HWAT 給湯温度保持システム”(旧・ヒートトレーサ⽅式)です。
90[MJ/day]

配管保温巻替80

損失熱量【改修なし】
損失熱量【改修あり】

70
60
50
40
30
20
10
0
24⽇

90

26⽇

28⽇

30⽇

２⽇

４⽇

図 2.5.13

客室配管系統からの熱損失 (2012.9.24〜10.10) 3)[MJ/day]

６⽇

８⽇

１０⽇

損失熱量【改修なし】

80

損失熱量【改修あり】

70
露出部カバー取付

60
50
40
30
20
10
0
１５⽇

１７⽇

図 2.5.14

１９⽇

２１⽇

２３⽇

２５⽇

２７⽇

２９⽇

客室配管系統からの熱損失 (2012.10.15〜31) 3)− 31 −

３１⽇

参考⽂献
1) ⼤塚雅之、村上周三、⻑⾕川巌、前真之：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 55)、給湯プログラムによる計算事例、空気調和・衛⽣⼯学会学
術講演論⽂集、pp.703〜706 (2009)2)⽣沼亜澄：給湯⽤エネルギー消費量の計算事例、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会(札幌)ワークショップ『中央式給湯設備の課題と動向』配布資料、北海道⼤学(2012.9)
3) 増⽥喜憲・鉾井修⼀・森本研⼆・五井努：ビジネスホテルにおける給湯システムからの熱損失と保温改修、空気調和・衛⽣⼯学会近畿⽀部学術研究発表会論⽂集、第 42 号、pp.5〜8(2013.3)
4) 増⽥喜憲・鉾井修⼀・五井努・吉⽥修・近藤修平：宿泊施設における給湯配管熱損失の測定、空気調和・衛⽣⼯学会近畿⽀部学術研究発表会論⽂集、第 41 号、pp.167〜170(2012.3)
5) 増⽥喜憲、鉾井修⼀：ビジネスホテルの給⽔システムにおける熱損失の評価と保温改修−給湯配管および貯湯槽の電熱解析と熱損失低減⽅策−、⽇本建築学会⼤会学術講演梗概集，pp.627-628，(2014.9)
6)⼭崎森、⾚井仁志、濱⽥靖弘、⼩原雄輝、豊貞佳奈⼦、沈瓊、鉾井修⼀、伊庭千恵美、⽵内進：貯湯槽の断熱性能に関する研究(第 1 報)FRP 製と鋼製貯湯槽の断熱強化による損失熱量の変化、空気
調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演論⽂集、pp.133-136(2017.9)
7)豊貞佳奈⼦、韓佳星、⾚井仁志、濱⽥靖弘、⼭崎森、鉾井修⼀、伊庭千恵美、⽵内進：貯湯槽の断熱性能に関する研究(第 2 報)断熱強化および⽔濡れによる損失熱量の変化、空気調和・衛⽣⼯学会
⼤会学術講演論⽂集(2018.9)
8)⻑⾕川巌：負荷の構成、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、
p.35(2014)9)鉾井修⼀：保温仕様の違いによる配管・貯湯槽からの損失熱量、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、pp.36〜42(2014)10)鉾井修⼀：屋外設置貯湯槽からの熱損失の実態と改善事例、空気調和・衛⽣⼯学会 給湯設備の計
画・設計法⼩委員会報告書、pp.57〜64(2017)11) (株)ショウエイ カタログ・技術資料
12) ⾚井仁志：屋外給湯配管・機器、建築設備の凍結・雪対策 計画設計施⼯の実務の知識、空気調和・
衛⽣⼯学会、pp.73〜76(2018)13)⼩坂信⼆：熱損失の削減、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、
pp.109〜111(2014)14) 村⽥博道：給湯循環ポンプの運転⽅法とヒートトレーサの利⽤、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、pp.121〜122(2014)− 32 −

2.5.5 配管の保温(1) はじめに給湯設備における配管からの放熱量は、運転時間が⻑いことから⼆管式と⼀管式のいずれの場合も⼤きくなります。そのため、保温は重要な省エネルギー対策です。
旧省エネルギー基準の CEC/HW の例題となるビジネスホテル 1)において、年間消費⼀次エネ
ルギー量の⼀例を図 2.5.15 に⽰します。
湯を作る消費エネルギーがおよそ 2/3 で熱源からの損失が 1/5 程度、残り 10％あまりのう
ち給湯配管からの熱損失は 5％以上となり、熱源に次ぐ⼤きな熱損失となっています。
特に、給湯箇所が多く、給湯量が⼤きい割には効率的に短い配管で済むビジネスホテルでも5％以上となることから、⼀般の建築物ではその⽐率が⼤きくなる傾向にあります。
熱源側配管も含めて、給湯配管の保温は重要な省エネルギー対策となります。
【例題】150 ⼈定員のビジネスホテル、効率 0.78 の定格出⼒ 116kW のガスボイラー2 基と⼆管式配管、7 階建て地下 1 階の規模において、年平均の⽇給湯量は 29,780 L/⽇となり、消費⼀次エネルギー量は 1,830 GJ/年となります。
熱源損失 給湯配管損失
21.5%
5.8% 先止配管損失
1.2%
一次配管損失
0.9%

給湯負荷
67.8%

その他
3.8%

貯湯槽損失
0.5%
一次側ポンプ
1.0%
循環ポンプ
1.2%

図 2.5.15

150⼈規模のビジネスホテルの年間消費⼀次エネルギーの内訳計算例2)(2) 保温の計算式
給湯配管、熱源側配管からの放熱に関する計算式を式 2.5.①に⽰します。

𝑞

𝐾

𝐿

𝜃

𝜃

式 2.5.①

ここで
𝑞：放熱量
𝐾：配管 1m 当たりの配管の線熱損失係数 (W/(m･K))
𝐿：配管⻑ (m)
𝜃 ：配管内湯温 (℃)
𝜃 ：周囲気温 (℃)

これを配管種別に計算して運転時間を乗じて合計します。
これを⼩さくするには、・𝐾を⼩さくする・配管⻑を⼩さくする・温度差を緩和する
・運転時間を⼩さくするの 4 つが基本的な対策となります。

− 33 −

配管⻑𝐿については、⼀般に設計者は、省エネルギーのためだけではなく、最短距離で配管設計を⾏うはずなので 𝐿を⼩さくするのは当然です。
これは平成 28 年版の公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)(以下、標準仕様書)にも空衛学会の基準 SHASE-S 010-2013(以下、S010)、206-2009(以下、S206)にも記されています。
温度差については、配管の設置場所が問題となります。標準仕様書でも S010 でも室内、P
S、屋外などの設置場所によって保温⼯事の仕様が異なっています。しかし保温厚は同⼀なので、せめて極⼒屋外設置を避けることが重要となります。
𝐾の計算式を式 2.5.②に⽰します。

𝐾

1
𝐷
𝐿𝑁
𝜆
𝐷 2𝑟

2𝜋
1
𝐷 2𝑇
𝐿𝑁
𝜆
𝐷

2000
𝛼 𝐷 2𝑇

式 2.5.②

ここで
𝐷：配管の外径 (mm)𝑟：管材の厚さ (mm)
𝑇：保温材の厚さ (mm)𝜆 ：管材の熱伝導率 (W/(m K))
𝜆 ：保温材の熱伝導率 (W/(m K))
𝛼：配管外側の総合熱伝達率 (W/(m2K))
𝐿𝑁：⾃然対数⼀般に⾦属管の𝜆 は⼤きいため、𝜆 の項は計算を省略することが⼀般的です。
𝐾を⼩さくする⽅法は、保温厚𝑇を⼤きくすることと、総合熱伝達率𝛼を⼩さく抑えることで実現されます。
保温配管の断⾯図を図 2.5.16 に⽰します。同じ保温厚 20mm であっても管径が⼤きくなるとかさばることがわかります。
また保温厚は同じであっても、管径を⼤きくすると線熱損失係数は 10％以上⼤きくなります。同等の線熱損失係数に抑えるためには、さらに保温厚を⼤きくする必要があります。
保温材

同等の UL にす
るには 26mm の保温が必要

ステンレス鋼管

20mm(a)30Su𝐾 =0.303 W/mK
図 2.5.16(b)40Su𝐾 =0.354 W/mK

(約 17%増⼤)

給湯配管の単位温度、⻑さ、時間当たりの損失熱量3)(ステンレス鋼管＋保温材ロックウールの場合の試算例)

配管の保温厚について、省エネルギー基準では、配管径に応じた保温厚を決めた保温仕様 1〜3 が定められています。その概要を表 2.5.1 に⽰します。
表 2.5.1
保温仕様1

省エネルギー基準の保温仕様

管径が40 ㎜未満の配管にあっては、保温材の厚さが30 ㎜以上
管径が40 ㎜以上125 ㎜未満の配管にあっては、保温材の厚さが40 ㎜以上
管径が125 ㎜以上の配管にあっては、保温材の厚さが50 ㎜以上とした仕様

保温仕様2

管径が50 ㎜未満の配管にあっては、保温材の厚さが20 ㎜以上
管径が50 ㎜以上125 ㎜未満の配管にあっては、保温材の厚さが25 ㎜以上
管径が125 ㎜以上の配管にあっては、保温材の厚さが30 ㎜以上とした仕様

保温仕様3

管径が125 ㎜未満の配管にあっては、保温材の厚さが20 ㎜以上

裸管

上記の保温仕様1,2,3 に該当しないもの

管径が125 ㎜以上の配管にあっては、保温材の厚さが25 ㎜以上とした仕様− 34 −

また、標準仕様書では、給湯配管については表 2.5.2 の保温厚が指定されています。ロック
ウールとグラスウールの保温筒を⽤いる仕様で、両者で保温厚は同⼀です。
S010 でもロックウールもしくはグラスウールの保温筒を⽤いる仕様が⽰されており、表 2.
5.3 のような保温厚が⽰されています。こちらは保温材によってわずかに厚さが異なります。
これらの仕様と省エネルギー基準の保温仕様とは⼗分な整合はとれていないため、再調整が必要です。
表 2.5.2

平成28年版公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)の保温厚

呼び径

100未満

100〜150200〜300

ロックウールmm

20

25

40

グラスウールmm

20

25

40

表 2.5.3

空気調和・衛⽣⼯学会の基準SHASE-S010-2013の保温厚

呼び径

100未満

100〜150200〜300

ロックウールmm

20

25

40

グラスウールmm

202550(200のみ40)

いずれにしてもむやみに⼤きな保温厚にはなっていません。
総合熱伝達率を⼩さく抑えるには、配管表⾯の放射率を下げるために、⾦属で覆うなどの⼯夫が挙げられます。また、屋外配管を避けて室内や PS に設置することが重要です。
各種配管と保温厚における、𝐾の⼀覧表を表 2.5.4 に⽰します。
これらの計算条件は、・ロックウール・グラスウールの熱伝導率𝜆はどちらも 0.042 W/(mK)とした・管材の熱伝導は省略した
・配管外側の総合熱伝達率を室内⽤の 9 W/㎡ K としたの 3 点です。
屋外設置の場合は、総合熱伝達率が⼤きくなりますが、𝐾は⼤差がありません。
なお、繊維系断熱材のほか発泡系断熱材による保温もあり得ます。
断熱厚を⼩さくできると思われますが、現状では配管の保温材として JIS 規定がなく、製品もないため、これまで省エネルギー基準では⾔及されていません。
配管に設置されるバルブとフランジからの放熱量の低減のためには、これらも適切に保温す
ることが望まれます。
上記の標準仕様書、S010 でも配管のみならずバルブやフランジの保温にふれており、またS206 では「バルブ・フランジなども保温する」と記されていることから、⼗分配慮する必要があります。
現⾏(2020 年現在)の省エネルギー基準では評価していませんが、旧基準の CEC/HW では両者の保温効果を相当⻑として加味することとして、表⾯積が等しくなるよう丸めた値でフランジ 1 組を 0.5m、バルブ 1 つを 1m としています。フランジ型バルブの場合は合計 2m となります。
保温している場合は接続配管の径で採⽤されている保温仕様の線熱損失係数を⽤います。保
温していない場合は裸管の線熱損失係数を⽤いて計算します。
この相当⻑さについては斎藤らの論⽂ 4)があり、実験結果ではこの設定より⼩さく、また径によっても異なることが⽰されていますが、この設定の⽅が安全側とみられます。

− 35 −

表 2.5.4

各種配管の保温厚と線熱損失係数1) W/(mK)

銅管
呼び径

ステンレス鋼管

保温仕様1 保温仕様2 保温仕様3

裸 管

呼び径

保温仕様1 保温仕様2 保温仕様3

裸 管

15A

0.159

0.191

0.191

0.599

13SU

0.159

0.191

0.191

0.599

20A

0.189

0.231

0.231

0.838

20SU

0.189

0.231

0.231

0.838

25A

0.218

0.270

0.270

1.077

25SU

0.218

0.270

0.270

1.077

32A

0.246

0.308

0.308

1.316

30SU

0.242

0.303

0.303

1.282

40A

0.232

0.346

0.346

1.556

40SU

0.237

0.354

0.354

1.610

50A

0.275

0.420

0.420

2.035

50SU

0.257

0.388

0.388

1.832

65A

0.316

0.426

0.493

2.514

60SU

0.296

0.457

0.457

2.281

80A

0.356

0.486

0.565

2.993

75SU

0.346

0.472

0.548

2.876

100A

0.436

0.606

0.606

3.950

80SU

0.387

0.532

0.621

3.359

125A

0.440

0.725

0.725

4.908

100SU

0.466

0.651

0.651

4.309

150A

0.504

0.736

0.844

5.865

125SU

0.464

0.770

0.770

5.270

150SU

0.528

0.774

0.889

6.228

架橋ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ管

ﾎﾟﾘﾌﾞﾃﾝ管

呼び径

保温仕様1 保温仕様2 保温仕様3 裸 管

呼び径

保温仕様1 保温仕様2 保温仕様3 裸 管

5A

0.118

0.136

0.136

0.302

7A

0.129

0.151

0.151

0.377

7A

0.129

0.151

0.151

0.377

8A

0.134

0.158

0.158

0.415

8A

0.134

0.158

0.158

0.415

10A

0.145

0.172

0.172

0.490

10A

0.145

0.172

0.172

0.490

13A

0.165

0.198

0.198

0.641

13A

0.165

0.198

0.198

0.641

15A

0.179

0.217

0.217

0.754

15A

0.179

0.217

0.217

0.754

16A

0.188

0.230

0.230

0.829

16A

0.186

0.227

0.227

0.811

20A

0.211

0.260

0.260

1.018

20A

0.211

0.260

0.260

1.018

25A

0.242

0.303

0.303

1.282

25A

0.242

0.303

0.303

1.282

30A

0.276

0.350

0.350

1.583

30A

0.276

0.350

0.350

1.583

40A

0.255

0.385

0.385

1.810

40A

0.255

0.385

0.385

1.810

50A

0.294

0.454

0.454

2.262

50A

0.294

0.454

0.454

2.262

65A

0.345

0.470

0.546

2.865

75A

0.387

0.532

0.620

3.355

100A

0.465

0.649

0.649

4.298

HTLP(耐熱性硬質塩化ビニルライニング鋼管)
呼び径

保温仕様1

保温仕様2

保温仕様3

裸 管

15A

0.187

0.228

0.228

0.818

20A

0.212

0.262

0.262

1.025

25A

0.242

0.303

0.303

1.282

32A

0.279

0.354

0.354

1.610

40A

0.257

0.388

0.388

1.832

50A

0.296

0.457

0.457

2.281

65A

0.346

0.471

0.548

2.876

80A

0.387

0.532

0.621

3.359

100A

0.466

0.651

0.651

4.309

− 36 −

写真 2.5.1 にあるホテルの屋上設置熱源回りの配管写真を⽰します。フランジ部分が保温されており、⾦属カバーでて
いねいに覆われています。熱源機近くに設置されたバルブ 2 個もぎりぎりまで保温されています。各配管を⽀える L 型鋼は保温されていないため、熱橋となっているようです。
貯湯槽からの熱損失は 0.5%程度で、⽐率としては⼩さく、省エネルギー基準
では評価されていません。
しかし⽐率は⼩さくても省エネルギーに向けた設計としては貯湯槽の保温は重要であり、標準仕様書でも S010 でもロックウールもしくはグラスウールで 50m
m の保温を指定しています。
これらの保温性能を確保するには定期的な点検が必要と⾔えます。経年劣化で保温部分が傷むと⼤きな熱損失となります。
写真 2.5.1 熱源回りの配管写真の⼀例(3) まとめ
以上のことから、配管の保温における注意事項をまとめると・給湯配管は熱源側(⼀次側)も給湯側(⼆次側)も適切な保温厚による保温が重要である・バルブやフランジを適切に保温する
・給湯配管の設置場所にも配慮し、極⼒屋外配管はさける
・保温性能を確保するため、定期的な点検が必要であるとなります。

参考⽂献
1) ⼀財)建築環境・省エネルギー機構『建築物の省エネルギー基準と計算の⼿引き』2004 年 10 ⽉
2) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会『建築と設備の環境配慮技術のすべて―要素技術からスマートシティまで―』丸善(株)、2015 年 12 ⽉
3) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会『空気調和・衛⽣設備の環境負荷削減対策マニュアル』丸善(株)、2001
年3⽉
4) 伊藤恵太郎、斎藤忠義、鎌⽥元康「給湯設備設計⽤基礎データの検討・整備に関する研究(第 13 報)
給湯システムにおける熱損失測定に関する実験研究(その 4) 」『空気調和・衛⽣⼯学会学術講演会
講演論⽂集、pp.1085-1088、2000 年 9 ⽉』

− 37 −

省エネルギー対策と再⽣可能エネルギー熱利⽤
2.6.1 省エネルギー(1) 給湯使⽤量削減と節湯
業務⽤施設での給湯の省エネルギー対策は、建物全体のエネルギー消費量の内、給湯での消費量の割合が⼤きい、宿泊施
設、医療施設や社会福祉施設、スポーツクラブなどで有効です。
最初に取り組むべきものとして、節湯による給湯負荷
図 2.6.1

ビジネスホテル・チェーンでのシャワーヘッド変更による節湯前
後の⽉別給湯負荷の変化2)を編集の低減です。図 2.6.1 は、
ビジネスホテル・チェーン
11 軒で、シャワーヘッドを
節⽔パワーヘッド助太⼑(㈲⽥川化⼯製)に交換した前後の⽉別⼀⼈当たり給湯量の変化です。

図 2.6.2

通常の⽔栓(左)と湯の使⽤量を削減できる湯⽔混合⽔栓(右)ビジネスホテルだと、ユニットバス内の浴槽に溜める湯量の割合が⼤きいと考えられることから、シャワーヘッドの交換による節⽔効果は⼤きいと考えられます。2)
シングルレバー湯⽔混合⽔栓で、中央の位置で、湯⽔が混合して吐⽔するか、⽔だけが吐⽔するかで、給湯使⽤量が変わります。図 2.6.2 右側の採⽤でも、節湯をはかることができます。この他、空気を混⼊させて節湯をはかるシャワーヘッドやセンサによって⾃動吐⽔する⽔栓への取り替え、節⽔コマへの変更など⽔栓側で節湯する⽅法があります。
この他、建築計画により、節湯する⽅法もあります。最近、漸増している⼤浴場付きビジネ
スホテルです。⼤浴場を設けることで、客室内のユニットバスでの⼊浴やシャワーの稼働が⼤幅に減ります。客室内のユニットバスで⼊浴やシャワーを使わないことは、清掃時の湯⽔の使⽤量も減ることにつながります。
保守管理の強化で、⽔栓類から⽔漏れをなくすことで節湯になります。⽔栓のパッキンの交換の管理が重要です。⽔栓から１分間に 60 滴程度、滴が落ちると 30ℓ/⽇の漏⽔量になります。これが直径１㎜程度で⽷状に連続漏⽔すると 200ℓ/⽇、直径 2 ㎜程度の⽷状の連続漏⽔だと 500ℓ/⽇の⽔量にもなります。⽔栓数の多い、宿泊施設や医療施設だと、かなりの量になります。
また、洗⾯器や⼿洗器だと本体下部のアングル⽌⽔栓(写真 2.6.1)などで吐⽔量を適性に調整することで、⼤幅に節湯できます。湯⽔混合⽔栓の吐⽔量は、かなり絞っても使い勝⼿に不便を⽣じにくいようです。これまでの経験では、洗⾯器の吐⽔量を 1/3〜1/6 まで絞って調整しても問題なく使うことが出来ている例が数多くあります。

− 38 −

吐⽔量の削減流量は容易にわかることができます。⼿洗器や洗い桶に、それまで使っていた吐⽔量で溜めて満⽔になるまでの経過時間を計ります。つぎに適性だと判断した吐⽔量で、同様に⼿洗器などが満⽔になるまでの経過時間を計ります。当初の満⽔になるまでの経過時間と調整後の経過時間の⽐が絞った吐⽔量の⽐率となります。
(2) 機器と配管からの熱損失の削減
写真 2.6.1 洗⾯器・⼿洗器本体下部のアングル「2-5 機器と配管からの熱損失と加熱⽅法」と

⽌⽔栓

「3-2

保温」を参照ください。

(3) 燃焼式加熱装置の省エネルギー
給湯器の省エネルギー機器として、潜熱回収型給湯器があります。今までの熱交換器の排気側に⼆次熱交換器を設け、給⽔をこの先に⼆次側熱交換器を通して予熱をした後に、従来の熱交換器に送ります。このことによって、排気中の⽔蒸気を⽔にすることで排熱となっていた潜熱を回収して、熱効率を向上させることができます。ガス焚きをエコジョーズ、灯油焚きをエ
コフィールと呼びます。
以前は、業務⽤瞬間式給湯器は、⽐較的、少ない湯量を使⽤する施設に導⼊されることが多い傾向がありました。この業務⽤瞬間式給湯器を複数台連結して、給湯量に応じて台数制御をして使うシステムがありタフジェットマルチと呼ばれます。⼤中規模の宿泊施設や医療施設等
で中央式給湯⽅式を採⽤した施設では、貯湯槽を設けるのが⼀般的でした。しかし、タフジェ
ットマルチを採⽤した施設では貯湯槽を省略することができます。
機器容量が⽐較的⼤きい燃焼式加熱装置には、真空式温⽔器や無圧⽸⽔温⽔器、温⽔ボイラー等があります。温⽔ボイラーの効率はガス焚き、油焚き共に⼀般的に 90%前後です。近年
は、ボイラーの⾼効率化に益々拍⾞がかかり、排気ガス中の潜熱を回収するガス焚きボイラーが市場に投⼊されるようになりました。給湯で使⽤する場合に限り、給⽔温度 5℃で、低位発熱量(燃焼ガス中の⽔蒸気が⽔蒸気のまま排出される場合の熱量)基準の定格ボイラー効率は 10
5%まで達しています。

図 2.6.3

排ガス温度とボイラ効率（13A 焚き）3)− 39 −

図 2.6.4

間⽋運転時のボイラ効率 3)ボイラーへの給⽔温度は、できるだけ低い⽅がボイラー効率は⾼くなります。
液化天然ガス 13A の排ガスの露点は 55〜
60℃です。排ガス温度が露点以下になると、潜熱を回収できるために、ボイラー効率が上昇します。潜熱回収ボイラー
は、給⽔温度の上昇に伴い排ガス温度が上昇すると潜熱回収率が下がります。
図 2.6.3 は、排ガス温度とボイラー効率の関係です 3)。
ボイラーは、燃焼制御⽅式により、部
図 2.6.5

分負荷効率が⼤きく変化します。ON-OFF

無圧温⽔ヒータ部分負荷特性の例

制御にて間⽋運転した際には、ボイラー（出典：㈱⽇本サーモエナー 資料）の発停時のパージによる放熱損失や、起動待機時の放熱損失があるので効率が⼤幅に低下します。図 2.6.4 は、間⽋運転時のボイラー効率になります 3)。
バーナを ON-OFF 制御により間⽋運転から⽐例制御にすることで、効率が向上します。図 2.6.5 は、熱出⼒ 186kＷの無圧温⽔ヒータの部分負荷特性を ON-OFF
制御と⽐例制御(TDR ：Turn Down Ratio、
最⼤燃焼量と最低燃焼量の⽐=１：3.3)で測定した例です。
図 2.6.6 部分負荷効率を考慮したボイラ分割の例

燃焼機器の加熱能⼒を分割して複数台（左：通常、右：改善）設置する場合、分割⽐率を考慮すること
で、部分負荷効率が向上することがあります。必要加熱能⼒を 2 台に分割する際、図 2.6.6 の左側のように、50％のものを 2 台にすることが⼀般的に⾏われます。これだと 50%と 100%の 2 段階の選択になります。右側のように分割⽐を変更することで、図の場合だと、35%、65%、100%の 3 段階が選択できるようになります。宿泊施設やスポーツ施設のように、⽇によって給湯負荷が変化する場合は、利⽤者数によって稼働させる機器を選択することで部分負荷効率の向上につなげることができるようになります。⽇ごとの給湯負荷の変動の少ない医療施設や社会福祉施設でも、季節によって給⽔温度が変化します。給湯負荷が⼀緒でも、夏季は給湯加
熱負荷が⼩さく、冬季は⼤きいことから、稼働させる燃焼機器の選択によって部分負荷効率の改善につながります。
燃焼機器は、運⽤の段階で空気⽐の管理が重要になります。ガスや油などの燃料を燃焼させるために空気(酸素)図 2.6.7 空気⽐と熱損失の関係が必要になります。燃料を完全燃焼するために必要最⼩(出典：省エネルギーセンター 資料)

限の空気量を、燃料を構成している炭素や硫⻩、⽔素等の成分の化学変化から求めたものを理論空気量といいま− 40 −

す。液体燃料 1kg 燃焼させるための理論空気量は、組成によって多少異なりますが、灯油は 1
1.2 ㎥ N、A 重油が 10.9 ㎥ N、B 重油で 10.7 ㎥ N、軽油で 11.2 ㎥ N 前後です。気体燃料 1 ㎥
N を燃焼させるための理論空気量は、都市ガス 13A は 11.0 ㎥ N、都市ガス 6A は 4.6 ㎥ N、プロパンガスは 23.8 ㎥ N、ブタンガスは 30.0 ㎥ N 前後になります。
しかし、実際の燃焼では供給した空気中の酸素を全て利⽤することは不可能です。理論空気量だけを供給した場合には、不完全燃焼を起こすことに繫がります。燃料の燃焼熱を完全に利⽤するために、理論空気量より多少多めの空気を供給して完全燃焼を促すことが必要です。燃焼のために供給する空気量が理論空気量より、どの程度の割合かを判断する指標が空気⽐です。
よって、空気⽐は、次の式で表すことができます。
空気⽐

供給空気量
理論空気量

空気⽐を知るためには、排ガス分析により乾き排ガス中の酸素濃度を測定して、燃焼計算に基づく解析式により算出しますが、次の近似式によって概略の値を算出できます。
空気⽐ 概略値 ≒

21
21

𝑂 濃度

エネルギーの使⽤の合理化に関する法律(略称：省エネ法)では、この式で算出された空気⽐が、液体燃料や気体燃料で 1.2〜1.3 程度の値を⽰しています。図 2.6.7 は、空気⽐と熱損失の関係を表したものです。空気⽐が低いと不完全燃焼により、燃焼しないまま排気してしまう燃料が増えてしまいます。空気⽐を⾼くすると、燃焼に伴って排出するガスの熱損失が⼤きくなります。この不完全燃焼による熱損失と排ガス熱損失を⾜したものが熱損失の合計となり、合計値の最も低いところが最適な空気⽐となります
貯湯槽の中に組み込んだ熱交換器(蒸気コイル)に、蒸気ボイラーから供給した熱で加熱するシステムがあります。蒸気ボイラー本体の省エネルギー対策の附属機器として、ボイラーから出た飽和⽔蒸気を煙道内に通す過熱器(スーパーヒータ)や、ボイラーへの補給⽔を煙道に通す
エコノマイザ等があります。蒸気ボイラーは、⽔質の管理が重要であることや、必要以上に蒸気圧⼒を上げないことがたいせつです。蒸気ドレンを回収して再利⽤しますが、還⽔は保温をしない裸管となるために配管からの熱損失が⼤きくなります。また、スチームトラップの管理も重要で、吹放し(ドレンとともに蒸気が通過する)や閉塞(弁が閉じたままでドレンを排出できない)、蒸気漏れ(本体から蒸気が漏れる)などの故障を早期に発⾒することが⼤切です。
(4) ヒートポンプ加熱装置の省エネルギー
ヒートポンプを利⽤した加熱の省エネルギーは、給湯の場合、⾼い温度の熱源を利⽤することが重要になります。住宅⽤のエコキュートのように、空気熱源のヒートポンプ給湯機が主流です。図 2.6.8 は、ヒートポンプの熱源の違いによる加熱 COP の例です。空気熱源の場合、加熱の際に屋外ユニットの熱交換コイルに霜が付くことから、デフロスト(除霜運転)を⾏う必要があり、この要因で COP を下げてしまいます。

− 41 −

図 2.6.8 ヒートポンプ熱源によるCOPの違いの例（出典：ゼネラルヒートポンプ⼯業㈱ 技術資料）

空気熱源以外の熱源は、図 2.6.9 のように、地中熱や地下⽔熱(井⽔熱)、河川⽔や海⽔、温泉排湯熱や下⽔熱など様々なものがあります。給湯でヒートポンプを利⽤する場合は、加熱するだけになります。地中熱や地下⽔熱だと、⽇本では夏季の⽇中は、空気熱の温度が⾼いことが多いことから、空気を熱源にした⽅が、効率が⾼くなるのが⼀般的です。
注意したいのは、熱源温度だ
けで判断しないことです。空気と熱媒が通る熱交換器との熱伝達率と、⽔と熱交換器との熱伝達率では、後者の値が⼤きいことから熱を効率的に伝えることができます。また、空気熱源の屋外ユニットのコイルには、外気温度が⾼いと霜が付着する代
わりに結露が⽣じます。結露⽔の全てが流れ落ちる訳ではな
く、⼀部は蒸発します。この蒸発する際に気化熱によって熱を図 2.6.9

ヒートポンプの採熱源・放熱源の例（出典：ゼネラルヒートポンプ⼯業㈱ 技術資料）奪う要因があることも考慮しましょう。
(5) ハイブリッド給湯システムやコージェネレーションシステムの採⽤
給湯負荷の⽇変動が多い宿泊施設やスポーツ施設の給湯熱源にヒートポンプを採⽤する場
合、最⼤給湯負荷に合わせると過⼤なものになってしまいます。ヒートポンプは本体価格が燃
焼機器と較べて⾼額であること、電気の動⼒設備を⼤きくしないといけないことや電気の契約
基本料⾦が上がることなどの要因から来るものです。ヒートポンプは燃焼系の加熱装置に較べてランニングコストは安いものの、イニシャルコストが⾼い傾向があります。また、ヒートポ
ンプは燃焼機器と較べて、瞬発⼒で劣ります。
ヒートポンプのランニングコストが安いことと、燃焼機器のイニシャルコストが安く瞬発⼒がある⻑所を活かしたシステムとして、ヒートポンプと燃焼機器とのハイブリッド給湯システ
ムが挙げられます。ベースロードはヒートポンプ、加熱負荷変動の部分を燃焼機器に分担するシステムです。ハイブリッド給湯システムは、制御の善し悪しによって、ランニングコストに⼤きく影響を与えます。実際に稼働した運転状況を検証して、制御に反映させる必要があります。

− 42 −

今後、太陽光発電や⾵⼒発電等のお天気任せで出⼒制御のできない再⽣可能エネルギー由来の電⼒が増えてくると、時間帯ごとに電⼒料⾦が変動するするようになります。このように料⾦の割引などのインセンティブを含んだ「上げ Demand Response」(需要創出型 Demand Response)と呼ばれる⼿法があります。また、地域に分散するエネルギーリソースを IoT や Smart G
rid などの技術を使い遠隔制御・集約することで、あたかも⼀つの発電所のように機能させる V
PP(Virtual Power Plant)が普及・発展しようとしています。VPP では、ヒートポンプを稼働させて貯湯や蓄熱をすることも想定しており、今後、貯湯を含んだヒートポンプ給湯機が Smart
Community に組み込まれることは間違いありません。電⼒料⾦単価の安い時間帯にヒートポン
プ給湯機を稼働できる制御システムと Smart Community の連携が⼤切になります。このように、VPP や Smart Community にヒートポンプ給湯機と貯湯槽を組み込むことで、地域としてのエネルギーの効率向上に寄与します。
コージェネレーションは、発電で⽣まれる排熱を利⽤して熱を取り出して、総合的なエネル
ギー効率を⾼めるエネルギー供給システムで、電熱併給システムとも⾔われています。熱のカスケード利⽤の⼀つで、Combined Heat and Power とも呼ばれています。建物⽤途によっては、電気と熱の使う時間帯に差異が⽣じて有効に稼働しにくいこともありますが、貯湯槽を有効に活⽤することで、システム全体のエネルギー効率を向上させることできます。

− 43 −

2.6.2

再⽣可能エネルギー熱利⽤

前項で述べたように、年間を通して熱負荷があり、電⼒と熱需要の時間的ミスマッチのバッ
ファ機能を貯湯槽が担うことができることからヒートポンプ給湯機を活⽤しよういう動きがあります。太陽熱利⽤でも、年間を通して利⽤できる給湯⽤途は利⽤効率が⾼いとされています。
かつて、給湯熱源は、灯油や重油、ガス等の燃料が⼀般的でしたが、ヒートポンプ技術の発展と共に、電⼒利⽤熱源では電気温⽔器からヒートポンプ給湯機に移⾏しています。地中熱や地下⽔熱等の再⽣可能エネルギー利⽤ヒートポンプシステムでは、廉価な欧州製の汎⽤地中熱利⽤ヒートポンプ給湯機が輸⼊されるようになり、今後、わが国でも普及するものと予想されています。温泉排湯熱利⽤ヒートポンプは、既にわが国でも多くの導⼊事例がありますが、この他、冷凍・冷房排熱(図 2.6.10)や換気(排気)排熱(図 2.6.11)等の利⽤されていないエネルギーを熱源にしたヒートポンプ利⽤システムもあります。

図 2.6.10 ⽔熱源ビルマルチ空調システムの図 2.6.11 換気排熱利⽤ヒートポンプ給湯機

冷房排熱利⽤ヒートポンプ給湯機(出典：⽇本スティーベル㈱ 技術資料)(出典：ゼネラルヒートポンプ⼯業㈱ 技術資料)(1) 再⽣可能エネルギーの推進
ヒートポンプで利⽤する空気熱や地中熱等は、2009 年 6 ⽉に EU で施⾏した『再⽣可能エ
ネルギー推進に関する指令』で、「⾃然界に存在する永続的に使⽤可能なエネルギー」と位置
づけられました。わが国でも 2009 年 8 ⽉に施⾏した『エネルギー供給事業者による⾮化⽯エ
ネルギー源の利⽤及び化⽯エネルギー原料の有効な利⽤の促進に関する法律』(平成 21 年法律第 72 号、略称：エネルギー供給構造⾼度化法)で、初めて再⽣可能エネルギー源を法令によって定められました。この法律と政令(平成 21 年政令 第 222 号 第 4 条)で、「再⽣可能エネル
ギー源」として、太陽光、⾵⼒その他⾮化⽯エネルギー源のほか、⽔⼒、地熱、太陽熱、⼤気中の熱その他の⾃然界に存する熱等を定義しました。
2010 年 6 ⽉ 18 ⽇に閣議決定した『エネルギー基本計画』では、「1.再⽣可能エネルギーの導⼊拡⼤」「(1)⽬指すべき姿」の中に、「ⅵ．空気熱や地中熱等利⽤」として、「給湯器・空調等に利⽤されるヒートポンプ技術は国際的に優位であるが、現時点では、従来型の燃焼式
暖房・給湯に⽐べて初期コストが⾼いという課題がある」と記述されました。⼀⽅で、「(2)
具体的な取組」の中の「(イ)熱利⽤の拡⼤」で、「空気熱の導⼊促進及び地中熱等の温度差エ
ネルギーの利⽤促進のため、産業⽤・業務⽤・家庭⽤の給湯・空調等におけるヒートポンプの利⽤促進を図る。ヒートポンプ給湯器のトップランナー基準の対象機器への追加や空調器等の基準⾒直し、次世代型ヒートポンプシステム(超⾼効率ヒートポンプ)、低 GWP 冷媒を⽤いた
省エネ冷凍空調システムの研究開発等を通じて普及を図る」と明記されるに⾄りました。
『エネルギー基本計画』の閣議決定と同⽇の 2010 年 6 ⽉ 18 ⽇に、閣議決定した『新成⻑戦略』で、「快適性・⽣活の質の向上によるライフスタイルの変⾰」として、「エコ住宅の普− 44 −

及、再⽣可能エネルギーの利⽤拡⼤や、ヒートポンプの普及拡⼤、LED や有機 EL などの次世
代照明の 100％化の実現などにより、住宅・オフィス等のゼロエミッション化を推進する」と明記されています。ヒートポンプ技術の発展や低コスト化が実現されれば、空気熱や地中熱等を熱源にしたヒートポンプによる給湯熱源の普及が促進されるものと予想され、環境負荷の低減につながると考えられています。
2016 年 5 ⽉ 13 ⽇に閣議決定した『地球温暖化対策計画』の「第 3 章 ⽬標達成のための対策・施策」、「第 2 節 地球温暖化対策・施策」、「1.温室効果ガスの排出削減、吸収等に関する対策・施策」で、「地域性の⾼いエネルギーである再⽣可能エネルギー熱(太陽熱、地中熱、雪氷熱、温泉熱、海⽔熱、河川熱、下⽔熱等)を中⼼として、下⽔汚泥・廃材・未利⽤材等によるバイオマス熱等の利⽤や、運輸部⾨における燃料となっている⽯油製品を⼀部代替することが可能なバイオ燃料の利⽤、廃棄物処理に伴う廃熱の利⽤を、経済性や地域の特性に応じて進めていくことも重要である。」、「再⽣可能エネルギー熱供給設備の導⼊⽀援を図るとともに、様々な熱エネルギーを地域において有効活⽤するモデルの実証・構築等を⾏うこと
で、再⽣可能エネルギー熱等の導⼊拡⼤を⽬指す。」と記載されました。
2018 年 4 ⽉ 17 ⽇に閣議決定した『第五次環境基本計画』では、多くの箇所に再⽣可能エネ
ルギー熱が取り上げられています。例えば、「第 2 章 重点戦略ごとの環境政策の展開」では、「1.持続可能な⽣産と消費を実現するグリーンな経済システムの構築」で、「(再⽣可能エ
ネルギーの最⼤限の導⼊)地域性の⾼いエネルギーである再⽣可能エネルギー熱(太陽熱、地中熱、雪氷熱、温泉熱、海⽔熱、河川熱、下⽔熱等)や未利⽤排熱の有効活⽤の観点から、経済性や地域の特性に応じて、再⽣可能エネルギー熱供給設備の導⼊⽀援や様々な熱エネルギーを地域に有効活⽤するモデルの実証・構築等を実施する。」と記載されました。
「2.国⼟のストックとしての価値の向上」には、「(コンパクトで⾝近な⾃然のある都市空間の実現)持続可能なまちづくりを実現していくためには、拠点となるべきエリアに都市機能を集約し、その周辺部や公共交通の沿線に居住を誘導するとともに、これらのエリアを公共交通
網等のネットワークで結ぶコンパクトシティを形成していく必要がある。都市のコンパクト化
により熱源や熱需要が適切に集約される場合には、太陽熱、地中熱、雪氷熱、下⽔熱等の未利
⽤の再⽣可能エネルギー熱利⽤の可能性が⾼まることから、熱供給設備の導⼊⽀援等により、その熱利⽤の拡⼤を図る。」とあります。
「3.地域資源を活⽤した持続可能な地域づくり」だと、「(地域資源を活⽤した再⽣可能エネ
ルギーの導⼊)地域の特性に応じ、太陽光・⾵⼒・⽔⼒・地熱・バイオマスや、地中熱・温泉熱といった再⽣可能エネルギー由来熱など、多様な再⽣可能エネルギー源を活⽤することで、地域のエネルギー収⽀を改善し、⾜腰の強い地域経済の構築に寄与することができる。また再⽣可能エネルギーに関連する事業等、さらには省エネルギー事業、⾼齢者の⾒守り事業等を併せて⾏うことにより新たな雇⽤を⽣み出し、地域の活⼒の維持・発展に貢献する。」と書かれています。新たな雇⽤では、スウェーデンでの地中熱利⽤技術同様に､わが国で普及すると、新たに 32,000 名の雇⽤の創出が考えられています。とくに、地元に密着した地中熱交換器設
置や建築・設備⼯事では、地元で 25,000 名の雇⽤創出があるとされています。これに加え、建物の断熱性・気密性向上⼯事、給湯や暖冷房等の省エネルギー対応⼯事も含めると、さらに産業創出と雇⽤が産み出されます。
2017 年 4 ⽉に施⾏された『建築物のエネルギー消費性能の向上に関する法律』(略称：建築物省エネ法)に対する附帯決議(2015 年 6 ⽉ 30 ⽇ 参議院国⼟交通委員会)で、「政府は、本法の施⾏に当たり、次の諸点について適切な措置を講じ、その運⽤に万全を期すべきである。」とし、「国、地⽅公共団体等の公共建築物の新築、改修等に当たっては、建築物のエネルギー
消費性能の向上を先導するものとなるよう、積極的な新技術の導⼊、再⽣可能エネルギーの活⽤等に努めること。」と挙げました。

− 45 −

(2) 再⽣可能エネルギー発電がもたらすもの
⽇本に限らず先進国各国は、太陽光発電や⾵⼒発電、⼩⽔⼒発電、バイオガス発電などの再⽣可能エネルギーで電⼒が賄われようとしています。欧州では、⼩型の発電機でさえコンバイ
ンドサイクルだったり、⼩中規模のバイオマスガス発電でも電気と熱を併給するコージェネレ
ーションに照準を合わせたりしているようです。
福島県は、「再⽣可能エネルギー先
駆けの地アクションプラン(第 2 期)」
で、2040 年頃を⽬途に県内のエネルギ
ー需要量 100％以上に相当する量を再⽣可能エネルギーで⽣み出すことを⽬標にしています。浮体式洋上発電事業の実証研究や温泉バイナリー発電の導図 2.6.12 RE100 などの再⽣可能エネルギー電気への転換は、給湯や暖冷房等の熱源が電気に替わることにつながる

⼊⽀援、⽊質バイオマスや⽣ごみを利⽤したバイオガス発電の事業化や導⼊⽀援等を掲げています。再⽣可能エネ

ルギーによる電気の転換や普及は、給湯設備や暖冷房設備等の熱源が電気に替わることを意味しているのです(図 2.6.12)。
国際的なイニシアチブでは、RE100(100% Renewable Electricity)があります。企業活動に関わる電気エネルギー消費の 100％を、再⽣可能エネルギーにする取り組みだ。ゴールドマン・
サックス、バンクオブアメリカ、コカ・コーラ、ネスレ、スターバックス、フィリップス、B
MW、GM、ジョンソン＆ジョンソン、ユニリーバ、P＆G、ナイキ、グーグル、フェイスブッ
ク、マイクロソフト、アップル、ヒューレット・パッカード、IKEA 等の世界をリードしている 122 社が加盟しています(2018 年 1 ⽉ 28 ⽇現在)。マイクロソフトは、既に 2014 年に RE100 を達成したと発表しています。アップルは、⾃社のデータセンタを含め RE100 を達成したが、主要なサプライヤまで再⽣可能エネルギー100％を宣⾔しました。
太陽光や⾵⼒などのお天気任せの発電⽅式を、電気の安定供給や有効利活⽤するために、周辺技術が進展しています。送ったり、使ったりするのに容易な電気で蓄えるのが望ましいと考えられています。しかし、導⼊コストが⾼いために残念ながらあまり普及していません。
簡単にお天気任せの電気を有効に活⽤できるのが、熱に変えて蓄える⽅法です。空調や⼯場の熱利⽤⽤途の蓄熱は廉価ですし、技術も確⽴しています。また、宿泊施設や医療施設、社会福祉施設等の業務⽤給湯システムの多くは、貯湯槽を有していますし、年間を通して熱負荷があることから有望株の筆頭とされています。今後、Smart Grid とヒートポンプを組み合わせた制御技術が重要になります。宿泊施設やスポーツ施設のような⽇ごとに利⽤者数が変動する建物での給湯熱源では、ヒートポンプ単体だけのシステムでは投資回収期間が⻑くなります。前
項に記載した通り、ヒートポンプをベースロードで稼働させ、変動分を環境負荷の⼩さい液化
天然ガス焚きボイラーで賄うようなハイブリッドシステムが有効と考えられていります。
(3) 給湯設備での再⽣可能エネルギー熱利⽤
建築設備分野での再⽣可能エネルギー熱利⽤の投資回収期間は、建物種別や設備⽤途、熱源、気候⾵⼟や⽴地等によって異なります。しかし、決まった季節しか利⽤しない暖冷房設備
や融雪設備よりは、年間を通して利⽤する給湯設備や浴場設備への熱源とした⽅が、投資回収
期間は短くなります。
給湯の⽇ごとの給湯負荷や加熱負荷の変異は、建物⽤途によって異なります。医療施設や社会福祉施設の給湯負荷は⽐較的安定していますが、宿泊施設やスポーツ施設は曜⽇により変動− 46 −

します。また、季節ごとに給⽔温度が変化するために湯と⽔の混合⽐が変わったり、⽔から湯までの加熱温度が違ったりすることから増減します。
週間の負荷が安定している医療施設や社会福祉施設は、ヒートポンプ単独の加熱装置との相性が良好です。宿泊施設やスポーツ施設は、ヒートポンプをベースロードとしたハイブリッド
給湯システムがマッチします。前項の中の「(5) ハイブリッド給湯システムやコージェネレー
ションシステムの採⽤」でも触れましたが、ヒートポンプ給湯システムは、機器本体の⾦額が⾼く、電気容量も⼤きいためです。将来、重油や灯油を燃料とした真空式温⽔器やボイラーの使⽤が規制される可能性もあり、LNG ガスやバイオマスガスを燃料とする温⽔器や、コージェネレーションから出る熱で、負荷変動分を賄うようになると予想しています。
熱源にヒートポンプを⽤いた地中熱とすると、採熱するだけで、⼟壌熱伝導率によっては地中熱交換器周辺温度が低下していく可能性があります。地中熱の普及が進んでいるドイツでは、熱負荷(ヒートポンプ容量)が 30kW 以下のシステムは、表 2.6.1 の VDI 4640(The Associatio
n of German Engineers の Verein Deutscher Ingenieure Standard)を使い、⼟壌条件によって地中熱交換器の⻑さを表から求めています。ドイツは、⽇本とは異なり地下⽔流れの影響を受けにくいことから⼟壌条件によって決定します。表の”Specific表2.6.130kW以下の物件の地中熱交換器⻑さを求める表（VDI-4640）

heat extraction ”の”for 1800h”
は暖房のみの場合、“for 2400
h”は暖房と給湯の双⽅で使う条件です。暖房も給湯も地中
熱交換器により地中から熱を取得する⼀⽅のために、地中温度が下がりすぎないように考慮して決めています。
図 2.6.13 は、ドイツでの地中熱利⽤ヒートポンプによる暖房と給湯加熱の構成例です。近年、住宅でも⾼気密・⾼断熱化が進展しており、ノルトライン・ヴェストファーレン州などの北ドイツでも冷房の必要になる傾向があり、地中熱交換器で採熱するだけでなく放熱もするようになっています。
(4) Demand Response
Smart Grid や Smart Community
は、デジタル機器や情報通信技術、再⽣可能エネルギーを電気に変換する技術や蓄電する技術、ビルのエネ
ルギー管理システムや気象データ、
温湿度制御を最適化する予測システ
ム技術などの発展が背景にあります。具体的には、デジタル家電、家図 2.6.13 ドイツの地中熱ヒートポンプによる暖房と給湯システム例（ボーデ社資料）

庭⽤のコンセント等の外部電源から充電可能なプラグインハイブリッド
⾃動⾞(PHEV：Plug-in Hybrid Electri− 47 −

c Vehicle)、BEMS、HEMS、スマートメータ、太陽光発電、バイナリー発電、Demand Respon
se 等の先進的な技術の融合です。
Smart Grid を直訳すると、賢い送配電網とか、洗練された送配電網となります。情報通信や情報制御技術を使って、電⼒エネルギーのネットワークを効率的に運⽤します。Smart Grid により、電⼒の⾒える化をはかることができて、電⼒需要の平準化が可能になります。これにより、ピーク電⼒を増強･維持するための投資を回避できるようになります。アメリカ合衆国のブルトラル社の試算では、Smart Grid によって、ピーク電⼒需要が 12％削減できるとしています。さらに、電⼒会社とエンドユーザーの機器の情報共有で、最適運⽤することにより、マクロの電⼒需要を 20〜30％低減できるという試算もあります。アメリカ合衆国で、乗⽤⾞･⼩型トラックが PHEV に置き換わり、夜間に充電するようになれば原油輸⼊量の 52％に相当する 620 万バレルの⽯油消費を抑制できると考えられています 4)。
Demand Response の制御でエネルギーを蓄えるのは、ヒートポンプ給湯機や蓄熱式空調シ
ステムのように⽔や氷などに熱として蓄える⽅法と、プラグインハイブリッド⾃動⾞(PHEV)を含む蓄電池に電⼒を蓄える⽅法があります(図 2.6.14)。電⼒系統の需要が増えると PHEV に搭載された蓄電池から電⼒を供給しますが、この概念は、既に TV の CM でも放送されています。現時点で、エネルギーを蓄える技術は、前者の熱として蓄えるのが安価で、技術も確⽴しています。

図 2.6.14 デマンドレスポンスによる蓄熱・蓄電の概念（出典：スマートコミュニティフォーラムにおける論点と提案を加⼯）2014 年 4 ⽉ 1 ⽇に施⾏した『エネルギーの使⽤の合理化に関する法律』(略称：省エネ法)の改正で、貯湯槽を持つ給湯システムの有効性がはかられます。この中で電⼒ピークの需要家側における対策が重要な改正点ですが、蓄熱式空調⽅式や蓄電はシステムの導⼊が必要になります。しかし、貯湯槽付きの給湯システムではヒートポンプ給湯機の制御で対応できるようになります。
ここまで記載した Demand Response の考え⽅は、主に不要不急のために電⼒使⽤を抑え、電⼒需要のピークを引き下げようとする概念です。わが国では、2011 年 3 ⽉の東⽇本⼤震災に伴う福島第⼀原⼦⼒発電所の停⽌などによる電⼒不⾜をきっかけに、消費者や企業が節電に協⼒して、⼈⼿により Demand Response を⾏う⼿法がとられたことは記憶に新しいものです。このように需要を抑制するものを、下げ Demand Response と呼びます。事前にインセンティブ契約をして、⼩売電気事業者や⼀般送配電事業者、アグリゲータ等の指令によって需要者に対して下げ Demand Response を要請して、これに応じる形態をネガワット取引と⾔います。
現在、業務⽤蓄熱契約であれば夜の 22 時から翌朝の 8 時までを深夜電⼒時間帯として、割安な料⾦設定になっています(電⼒の⾃由化以降、新規の契約はできません)。今後は、Demand Response の普及により、時間帯と電⼒料⾦単価が可撓性を持つものになると考えられています。

− 48 −

2011 年より、国内 4 箇所で次世代エネルギー･社会システム実証事業(スマートコミュニテ
ィ実証事業)がはじまりました。このうち北九州市⼋幡東⽥地区の事業区域内にある⼤型の社員寮では、ヒートポンプ給湯機(エコキュート)の貯湯槽容量を⼤きめにして、前⽇に時刻ごとの電⼒料⾦単価の連絡を受けて、安い時間帯にお湯を沸かすことができる技術を受け⼊れられるようにしました 7) 8)。
かつて、⼀般財団法⼈電⼒中央研究所では、家庭⽤エコキュートの稼働をスマートグリッドと連動する実験や考察を⾏ったことがあります。9) 10) 11) 12) 13)
2.6.1(5)ハイブリッド給湯システムやコージェネレーションシステムの採⽤に記載しまし

たが、現在は、上げ Demand Response(需要創出型 Demand Response)の⽅向に進んでいます。お天気任せで出⼒制御のできない太陽光発電や⾵⼒発電等の再⽣可能エネルギー由来の電⼒が漸増しているためです。また、地域に分散するエネルギーリソースを⼀つの発電所のように機能させる VPP(Virtual Power Plant)も進んでおり、ヒートポンプ給湯機の稼働や貯湯が組み込まれようとしています。
上げ Demand Response の概念は、多くの原⼦⼒発電所が稼働している時期にも⾏われておりました。出⼒抑制がしづらい原⼦⼒発電所で発電した電⼒を有効に活⽤するため、電⼒需要の少ない夜間に深夜電⼒を利⽤した住宅⽤の電気温⽔器やヒートポンプ給湯機、蓄熱式空調⽅式のヒートポンプを稼働させておりました。太陽光発電が普及拡⼤により、今後は天気の良い
⽇中に需要側で、上げ Demand Response としてのヒートポンプ給湯機を運転するようになると予想されています。

参考・引⽤⽂献
1) ⾚井仁志：給湯設備の省エネルギー、シリーズ地球環境建築・専⾨編 2、資源・エネルギーと建築、
⽇本建築学会編、彰国社、pp.255〜258,2004
2) ⼩原雄輝、⾚井仁志、濱⽥靖弘：次世代中央式給湯システムデザインのための動的負荷の研究：第1 報，研究の背景・⽬的と宿泊施設の給湯負荷、空気調和･衛⽣⼯学会⼤会学術講演論⽂集、第 1
巻、pp.69〜72,2016-9
3) ⽇本ボイラ協会：ボイラーの省エネルギーのためのモノグラフ集、p.53・pp.74〜75,2008
4) 福井エドワード：スマートグリッド⼊⾨、pp.31〜33･pp.47〜48･pp.171〜172,20095) 伊藤義康：分散エネルギー⼊⾨、 pp.16〜26･pp.104〜107,2012
6) 柏⽊孝夫：スマート⾰命、pp.32〜54,20107) 中村靖：オフィスビルと寮における導⼊事例,新⽇鉄住⾦エンジニアリング㈱北九州技術センター
E 館と北九州寮、再⽣可能エネルギーとしての地中熱利⽤,建築設備と配管⼯事、pp.144〜
152,2013-1 増刊号
8) 中村靖：北九州スマートコミュニティ創造事業における地中熱利⽤事例、新⽇鉄住⾦エンジニア
リング北九州寮、ヒートポンプとその応⽤、pp.28〜33,2013.3
9) ⼋太啓⾏、上村敏：需要家機器との連携制御を⽤いた需要地系統構成･運⽤法 −変電所への蓄電池
設置時の効果−、電⼒中央研究所報告、R08019、pp.1〜16,2009.6
10) 浅利真、所健⼀、⼩林広武、伊藤正幸：需要家機器との連携制御を⽤いた太陽光発電逆潮流抑制
⽅式 −予測の不確実性を考慮したヒートポンプ式給湯機の運⽤計画法−、電⼒中央研究所報告、
R08025、pp.1〜14,2009.8
11) ⼋太啓⾏、林広武、⼤嶺英太郎：太陽光発電出⼒予測を⽤いた需要地系統の翌⽇運⽤計画法−需給⼀体化制御による余剰電⼒活⽤効果−、電⼒中央研究所報告、R10001、pp.1〜17,2010.7
12) 浅利真宏、所健⼀：需要家機器との連携制御を⽤いた太陽光発電逆潮流制御⽅式の開発(年間シミュレーションと実証試験)、電⼒中央研究所報告、R09023、pp.1〜17,2010.9
13) 浅利真宏、⼩林広武、鈴⽊啓：需要家機器との連携制御を⽤いた太陽光発電逆潮流制御⽅式-ヒートポンプ式給湯機翌⽇運転計画⼿法の実証試験と改良、電⼒中央研究所報告、R10042、pp.1〜
16 ,2011.1
14) ⻑⾕川巌：給湯設備の省資源・省エネルギー、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検− 49 −

討⼩委員会報告書、pp.9〜10,201415) ⾚井仁志：給湯設備の計画、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報告書、
pp.4〜8,201416) ⼆宮秀與・⾚井仁志･⼭本昌志：ボイラー併⽤式電化給湯システムの評価に関する研究,、空気調
和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演論⽂集、pp.1627〜1630,2009.9
17) ⿊⽥佳乃⼦・⼆宮秀與・⾚井仁志：ボイラー併⽤式電化給湯システムの評価に関する研究、⽇本建築学会九州⽀部研究発報告、第 52 号、pp.205〜208,2013-3
18) ⽇本貿易振興機構：市場に影響を及ぼす主な省エネ・環境関連規制及び⽀援制度の動向、⽶国における環境・クリーンエネルギー産業実態調査、第 2 部、pp.27〜28,2010.3
19) 空気調和・衛⽣⼯学会：給湯設備、リノベーション計画と運⽤での低炭素化技術、pp.60〜64,2012
20) 空気調和・衛⽣⼯学会：給湯熱源，建築・設備の省エネルギー技術指針 −⾮住宅編−、 pp.349〜354,201021) ⾚井仁志：再⽣可能エネルギー熱利⽤技術の動向と今後の展望、伝熱、Vol.56、No.235、⽇本伝熱学会、pp.27〜34,2017.4− 50 −

レジオネラ症対策
レジオネラ症の感染源として、⼊浴設備や冷却塔の他、給湯設備が挙げられます。レジオネラ症は、エアロゾルを吸⼊することによって罹患します。給湯設備ではシャワーで⾶沫することか
ら、浴槽と共に、もっとも脆弱な設備・⽤途として挙げられます。

2.7.1 レジオネラの歴史
最初にレジオネラ属菌が発⾒されたのは、1976(昭和 51)年 7 ⽉です。アメリカ合衆国独⽴宣⾔
署名 200 年祭に合わせ、フィラデルフィアのベルビュー・ストラトフォードホテルで開催された第 58 回⽶国退役軍⼈会(The Legion)ペンシルバニア州⽀部参加者等の宿泊者 182 ⼈とホテル周辺の通⾏⼈ 39 ⼈が原因不明の重症肺炎に集団感染しました。このうち宿泊者 29 ⼈と通⾏⼈ 5 ⼈が死に⾄りました 1) 3) 4) 5) 6)。
研究の結果新たな病原菌によるものと判明して、Legionella pneumophila と名付けられました。Legionella は退役軍⼈会の The Legion に因んだもの、pneumo-phila は近代ラテン語の「肺を-好む(肺親和性の)」という形容詞です。⽇本ではかつてレジオネラ症を退役軍⼈会から、在郷軍
⼈病(Legionnairesʼ disease)と呼んでいました。
1965(昭和 40)年にミシガン州ポンティアック衛⽣局庁舎内で発⽣した集団感染を遡って研究したところ、レジオネラ症であることが分かりました。この症例は、フィラデルフィアでの重症化したレジオネラ肺炎に対して、軽い熱性疾患であることから、同様の症状をポンティアック熱と呼ばれる由縁です。
さらに、1942〜43(昭和 17〜18)年にノースカロライナ州フォートブラッグ地⽅の⽶軍施設で発⽣した原因不明の感染症もレジオネラ症だったのが、後に判明しました。詳細な同定調査の結果、Legionella pneumophila とは異なることがわかり、Legionella micdadei と命名されました 7)。
1965(昭和 40)年、ワシントンの精神病院でみられた原因不明の肺炎では、81 ⼈が罹患、14 名が死亡しましたが、後に保存⾎清よりレジオネラ属菌による集団感染と判明しました 2)。
⽇本のレジオネラ症の最初の事故は、1981(昭和 56)年に⻑崎⼤学医学部付属病院で起きたレジオネラ症の報告とされています 8) 9)。しかし､⻑崎⼤学での感染事故の前年の 1980 年(昭和 55 年)に､福岡市内の内科・精神科病院内で発症した肺炎患者 3 ⼈と発熱患者 4 ⼈は､Legionella pneumo

phila によるものではないかと疑われています 11) 20)。
1996(平成 8)年 1 ⽉から 2 ⽉に掛けて、慶應義塾⼤学医学部付属病院の新⽣病棟で、4 例のレ
ジオネラ肺炎が発症して、うち⼥児 1 ⼈の幼い命が奪われました。4 症例とも同⼀の⾎清群(SG:serogroup)が確認されて、院内の蛇⼝やシャワーヘッド、加湿器等の複数箇所から同⼀の⾎清群菌が検出された、給湯設備が感染源のひとつと考えられています。
給湯設備が感染源のひとつと考えられています。
1998(平成 10)年 10 ⽉には、英国バッキンガム宮殿のエリザベス⼥王専⽤バスルームのシャワーからレジオネラ属菌が発⾒され、話題になりました。毎年⾏っている点検の際に発⾒されて、処置されるとともに、⼥王はウィンザ城へ避難したと報道されました。
1994(平成 6)年 3 ⽉、空気調和･衛⽣⼯学会給排⽔衛⽣設備委員会給⽔⽔質設計⼩委員会(主査：現・東北⽂化学園⼤学 岡⽥誠之名誉教授))が、給湯系統でのレジオネラ属菌発⽣状況を報告
書 12)に盛り込みました。その内容を共同通信社が配信して、5 ⽉ 21〜22 ⽇を中⼼に地⽅紙が掲載しました。新潟県を含む東北 7 県では、8 つの新聞に記事として取り上げられました。⽇本経済新聞の⼣刊にも掲載されましたが、このことで冷却塔以外からもレジオネラ症に感染することが広く知られるようになりました。

− 51 −

最近の⽇本でのレジオネラ症の届け出件数は、2015 年が 1,592 件、2016 年が 1,602 件、2017
年が 1,733 件、2018 年が 2130 件と推移しています。2012 年から 2016 年までの死亡件数は、64
件、65 件、59 件、67 件です。2003(平成 15)年以降、我が国では集団感染の報告はありません
が、漸増する傾向が⾒られます。しかし、正確な発⽣件数は不明で、アメリカ合衆国では年間 17,000〜23,000 例のレジオネラ肺炎が発症していると予想されています。単純に⼈⼝⽐で換算す
ると、⽇本では 6,900〜9,400 例になります。

2.7.2 レジオネラ属菌
レジオネラは、サルモネラ同様にレジオネラ⾃体が菌名です。このためにコレラ菌や破傷⾵菌とは違って「菌」を付ける必要がありません。つまりレジオネラ菌という⾔い⽅は間違いで、単にレジオネラとするか、レジオネラ属菌と呼びます。
レジオネラ属菌は、ブトウ糖⾮発酵の好気性グラム陰性桿菌です。レジオネラ属菌は、Legion
ella pneumophila を含めて、58 菌種と 3 亜種に命名されています(2017 年現在)1)。腐葉⼟由来でガーデニングの盛んなオーストラリアで罹患の多い Legionella longbeachae もその⼀種です。レ
ジオネラ属菌は、さらに 70 以上の⾎清群(SG:serogroup)が報告されています。レジオネラ症の 9割は、Legionella pneumophila によるもので、15 の⾎清群と、さらに⾎清群 1(SG1)は 10 の亜⾎清群が⾒出されています(2006 年現在)1) 7)。
レジオネラ属菌は、⾃然⽔(淡⽔)環境や湿った⼟壌に⽣息します。幅 0.3〜0.9μm、⻑さ 2〜5μm(⻑い場合 20μm になることも)のグラム陰性桿菌です。20〜50℃で繁殖して、発育⾄適温度
は 36℃前後、発育⾄適 pH は 6.9±0.1 です。また 0℃〜63℃、pH5.0〜8.5 の環境で⽣存能⼒があるとされていますが、もう少し広い pH 域でも⽣存できるとも考えられています。
レジオネラ属菌は微⽣物類などの⽣息と関わりがあります。藍藻や緑藻などの藻類が光合成により出す有機炭素化合物をレジオネラ属菌が利⽤して、レジオネラ属菌が出す⼆酸化炭素を藻類が利⽤するというように藻類とレジオネラ属菌は共⽣関係にあります。
またレジオネラ属菌は、アメーバなどの原⽣動物に寄⽣する。細菌捕⾷性原⽣動物に餌として取り込まれると消化されずに細胞内で増殖して、仕舞いには、宿主の原⽣動物の細胞膜を破壊します。宿主細胞が崩壊すると新たな宿主に⼊り、その後も増殖と破壊を繰り返します。Legionella pneumophila が寄⽣できるアメーバは、10 種類以上あるといわれています。
レジオネラ属菌は、⽣物膜(Biofilm、いわゆるぬめり)の中に⽣育することが多いです。レジオ
ネラは藻類、原⽣動物や⽣物膜の中で⽣息するため、消毒剤や紫外線から保護されます。つまり⽣物膜などを除去しないと、レジオネラを有効に殺菌消毒しにくいとされています。

2.7.3 レジオネラ症
1999(平成 11)年 4 ⽉ 1 ⽇に施⾏した「感染症の予防及び感染症の患者に対する医療に関する法律」(略称：感染症法､平成 10 年 10 ⽉ 2 ⽇ 法律第 114 号)で、レジオネラ症は 4 類感染症に指定されました。レジオネラ症と診断した医師は 7 ⽇以内に保健所へ届けなければなりません。
レジオネラを含んだ 1〜5μm のエアロゾルを吸⼊するか、レジオネラを含んだ⽔を肺に誤嚥することでレジオネラ症に罹ります。⼈から⼈への感染はなく、いわゆる伝染性疾患ではありません。
レジオネラ症は，臨床症状から、急性で重篤化する劇症型肺炎型と急性インフルエンザ様の⾮肺炎型(ポンティアック熱型)に⼤別されます。これまでの報告例の多くは肺炎型です。
肺炎型は、2〜10 ⽇間の潜伏期間の後に、全⾝倦怠、易疲労感、頭痛、⾷欲不振や筋⾁痛など
不定の初発症状で始まります。通常、咽頭痛や⿐炎などの上気道炎症状はみられません。最初、
喀痰はほとんど出ず、数⽇後に膿性痰の喀出がみられ、発病 3 ⽇以内に悪寒を伴って⾼熱を発し− 52 −

ます。⾼熱はステロイド剤に反応しにくく、適切な治療がなされないと発病から 7 ⽇以内に多臓器不全により死亡する劇症型から、適正抗⽣物質治療で治癒するものまであります 1）6）。1979年から 88 年までの間のイングランドとウエールズでの感染者のうち、12.1％が死に⾄ったという調査報告があります 7）。
⾮肺炎型(ポンティアック熱型)は、24〜48 時間(平均 36 時間)の潜伏期間の後、悪寒、筋⾁痛、倦怠感や頭痛が発症する。発症後、6〜12 時間以内に悪寒を伴った発熱があり、急性のインフルエンザ様の疾患です。多くの患者は 5 ⽇以内に無治療で⾃然治癒します。しかし、基礎疾患を有する患者は治癒が遅れ、健忘症や集中⼒低下などの症状が数カ⽉続くことがあります。気道炎型と呼ぶ研究者もおり、肺炎に進展することは皆無で、今のところ死亡例の報告はありません。しかし、Legionella pneumophila を含んだエアロゾルを集団に吸引させると、8〜9 割がポン
ティアック熱として発病するので、罹患率は⾮常⾼いと考えられています 1）7）。

2.7.4 給湯設備での対策
海外では、冷却塔の他、給⽔・給湯設備を感染源とするレジオネラ症が多い傾向があります。
病院の感染例では、給湯設備のレジオネラ属菌汚染が注⽬されています。⽇本では、2003(平成15)年に岡⼭⼤学医学部附属病院で発⽣した給湯⽔を感染源と推定される院内感染例が報告されています 13) 14)。
飲料⽔は、⽔道法や建築物における衛⽣的環境の確保に関する法律(略称：建築物衛⽣法)で、「給⽔栓における⽔に含まれる遊離残留塩素の含有率を 0.1mg/L(結合残留塩素の場合は、0.4mg/L)以上に保持するようにすること」とされています。中央式給湯設備では、加熱によって遊離残留塩素濃度が消失するために、遊離残留塩素を保持できないために、レジオネラ属菌が繁殖しやすい環境下にあります。アメリカ疾病管理予防センター(Centers for Disease Control and Prevention：CDC)は、給湯の消毒法として、遊離塩素によるものでなく、安全でより確実な消毒法としてモノクロラミン(monochloroamine)を推奨しています 14)。
⽇本では、「レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針」(厚⽣労働省
告⽰第 264 号、平成 15 年 7 ⽉ 25 ⽇)の中の「第四給湯設備における衛⽣上の措置」に、下記のことが記載されています。
⼀ 給湯設備における衛⽣上の措置に関する基本的考え⽅
給湯設備を発⽣源とするレジオネラ症は、国内では給湯設備が原因と推測される院内感染が報告され、海外では集団感染した事例もあることから、感染源として留意することが必要である。
給湯設備においては、湯温の制御がレジオネラ属菌による汚染を防⽌する上で最も重要である。
また、湯⽔が貯湯槽や給湯のための配管内で滞留することによってレジオネラ属菌をはじめとする微⽣物が繁殖しやすくなる。そのため、特に、循環式の中央式給湯設備においては、同設備に湯⽔が滞留することを防⽌するための措置を講ずることが重要である。
⼆ 構造設備上の措置
貯湯式の給湯設備や循環式の中央式給湯設備を設置する場合は、貯湯槽内の湯温が 60℃
以上、末端の給湯栓でも 55℃以上となるような加熱装置を備えることが必要である。また、滞留⽔を排⽔できるよう貯湯槽等には排⽔弁を設置するとともに、循環式の中央式給湯設備では、設備全体に湯⽔が均⼀に循環するよう流量弁等を設置することが必要である。
三 維持管理上の措置
貯湯槽等に滞留している湯⽔を定期的に排⽔するとともに、1 年に 1 回以上、貯湯槽等の− 53 −

清掃を実施すること。また、循環式の中央式給湯設備では、設備全体に湯⽔が均⼀に循環するように循環ポンプや流量弁を適切に調整することが必要である。
厚⽣労働省告⽰の給湯温度の保持は、給湯の使⽤時間帯のみなのか、常時なのかが不明確です。デイサービス施設やゴルフ場等の昼間のみ給湯を使⽤する施設で、夜間に加熱を停⽌した場
合、使い始めの出湯でレジオネラ症に罹患することも考えられます。省エネルギーとの関係か
ら、今後、検討すべき課題と位置づけられます。
また、「レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針」(厚⽣労働省告⽰)の前⽂と「第⼀ レジオネラ症の発⽣を防⽌する対策の基本的考え⽅」には、次の記載があります。
⼀⽅、レジオネラ属菌は、⼊浴設備、空気調和設備の冷却塔、給湯設備等の⽔を使⽤する設備に付着する⽣物膜に⽣息する微⽣物の細胞内で⼤量に繁殖し、これらの設備から発⽣したエアロゾルを吸⼊することによって感染することが知られており、衛⽣上の措置を講ずることによって、これらの設備を発⽣源とするレジオネラ属菌による感染を防⽌することができる。
本指針は、レジオネラ症の感染源となる設備において講ずべき衛⽣上の措置を⽰し、レジオネラ症の発⽣を防⽌することを⽬的とするものである。
第⼀ レジオネラ症の発⽣を防⽌する対策の基本的考え⽅
⼀ レジオネラ症の発⽣を防⽌する対策の基本は、レジオネラ属菌が繁殖しやすい状況をできるだけなくし、これを含むエアロゾルの⾶散を抑制する措置を講ずることである。
特に、多数の者が利⽤する公衆浴場、宿泊施設、旅客船舶等の施設⼜は⾼齢者、新⽣児及び免疫機能の低下を来す疾患にかかっている者が多い医療施設、社会福祉施設等においては、⼊浴設備、空気調和設備の冷却塔及び給湯設備における衛⽣上の措置を徹底して講ずることが重要である。
⼆ これらの設備の衛⽣上の措置としては、次に掲げる観点から、構造設備及び維持管理に係る措置を講ずることが重要である。
厚⽣労働省告⽰以外の、また告⽰の付加記述として、給湯設備のレジオネラ対策の主な項⽬
は、つぎのことが挙げられます 2)。給湯循環回路から枝分かれして設置される密閉型膨張⽔槽
が、レジオネラ属菌対策として、万全なのかは判別しにくく、調査の必要性があります。密閉式
膨張⽔槽は、逃し弁と同様の設置位置が取られることも多いですが、レジオネラ属菌対策を考慮した場合、遊離残留塩素濃度の⾼い給⽔系統に設置すべきで、「2.4.2(2)膨張⽔槽」への記述の通り、逆⽌弁と貯湯槽の間から分岐して、設置すべきです。
・貯湯槽の安全装置は、逃し弁と密閉式膨張⽔槽とし、逃し管や開放式膨張⽔槽の使⽤はできるだけ避ける。
・貯湯槽は、密閉式とすることが望ましい。
・給湯循環ポンプは、キャンドポンプなど、密閉式ポンプを使⽤する。
・貯湯槽・膨張⽔槽の清掃は、建築物衛⽣法施⾏規則に基づく貯⽔槽の清掃を準⽤して、1 年に 1 回以上⾏う。
この厚⽣労働省告⽰の後に出た「建築物における衛⽣的環境の維持管理について」(平成 20 年
1 ⽉ 25 ⽇厚⽣労働省健康局⻑通知健発第 0125001 号)の「建築物環境衛⽣維持管理要領」(最終改正：平成 26 年 3 ⽉ 31 ⽇ 健発 0331 第 30 号)では、記載内容に多少変化がありました。「２飲料⽔の管理について」に「給湯設備におけるレジオネラ属菌による汚染を防⽌するため、貯湯
槽内の湯温等の具体的な措置を⽰したこと」とあり、「2 給湯設備の維持管理」に、次が記載されました。

− 54 −

(1) 循環式の中央式給湯設備は 、湯槽内の湯温が 60℃以上、末端の給湯栓でも 55℃以上となるように維持管理すること。
(2) 循環式の中央式給湯設備では、設備全体に湯⽔が均⼀に循環するように排⽔弁、循環ポン
プや流量弁を適切に調整すること。
また、『レジオネラ症防⽌指針(第 4 版)』1)に、「加熱装置および循環ポンプは、給湯設備内の湯温が 55 ℃未満に低下しないように常時運転する。循環ポンプの搬送動⼒の削減のために、間⽋運転している場合があるが、常時運転すべきである。給湯循環ポンプは、過⼤な流量と揚程のポンプを選定している例が⾒受けられるが、適正なスペックであれば⼤きな電⼒消費量にならない。」とあり、循環ポンプを常時稼働させることが⽰されました。
この他、『レジオネラ症防⽌指針(第 4 版)』1)には、レジオネラ症汚染の防⽌対策として、次のことなどを挙げています(抄)。
・給湯栓あるいは給湯箇所へ分岐する枝管(器具給湯管)は可能な限り短くし、必要流量が確保できる最⼩管径とする。
・湯⽔混合弁の⼆次側配管(下流配管)は可能な限り短く配管する。
・貯湯槽を複数台設置する場合には、各貯湯槽の返湯管接続部直近に流量計を設置して、各貯湯槽へ均等に湯が循環するように配慮する。⼩さな容量の貯湯槽が複数台ある場合は、直列に配列することも検討する。
・貯湯槽と加熱機の間を循環させて加熱する⽅式では、貯湯槽に低温域が⽣じないように加熱機に送る湯は貯湯槽の底部から取り出す。
・予備の給湯循環ポンプを設置する場合には、タイマなどによる⾃動交互運転として、ポンプおよび接続配管内での滞留を防⽌する。また、バイパス配管を極⼒避ける。
・使⽤する機器配管は、加熱殺菌ができるように、70 ℃に耐えうる耐熱性能を有することが望ましい。
・貯湯槽・膨張⽔槽の清掃は、建築物衛⽣法施⾏規則に基づく貯⽔槽の清掃を準⽤して、1 年に 1 回以上⾏う。ただし、開放式の貯湯槽および開放式の膨張⽔槽であって、冷却塔が接近している場合など外部からの汚染の可能性が考えられる場合には、必要に応じて清掃回数を多くする。
・滞留⽔以外に給湯温度の低下を招く例として、断熱材の損傷や劣化の問題がある。断熱材に損傷や劣化がみられる場合には、適宜補修を⾏う。なお、断熱材の性能を確認する⽅法には、⽬視で実施する以外に、⾮加熱時における温度低下を定期的に測定して記録して、その変化から読み取る⽅法やサーモグラフィを使う⽅法などがある。
・密閉式貯湯槽は、脚部から放熱しないように断熱を施して給湯温度の低下を防ぐ。
・中央式給湯⽅式の配管に⾼低差がある場合、⾼所で気泡が分離して、⽔栓やシャワーヘッド
から気泡が吐出してエアロゾルが発⽣しやすい。給湯配管を下向き供給⽅式として、最⾼所に管内流速の変動で脱気性能が変化しない気⽔分離器を給湯側(往管側)設置する。
・シャワーヘッド、スプレー⽔栓などエアロゾルの発⽣が考えられる器具類を交換する場合には、エアロゾル発⽣の少ないものに交換する。
・器具のワッシャなどで天然ゴムのものは、レジオネラ属菌以外にも細菌の格好な栄養源となるので、汎⽤の合成ゴムであるエチレン-プロピレンゴム(EPDM)やクロロブレンゴム(CR)な
どの材質のものに交換する。
前述した通り、我が国では年を追うごとにレジオネラ症の報告件数が増えています。『レジオ
ネラ症防⽌指針(第 4 版)』1)の該当する部分の全ての記載内容を読み、最新情報と技術を理解した
上で、設計・施⼯や維持管理の指針にすべきです− 55 −

参考・引⽤⽂献
1) ⽇本建築衛⽣管理教育センター：レジオネラ症防⽌指針(第 4 版),pp.3〜29,pp.94〜100,pp.137〜
140,2017
2) ビル管理教育センター：レジオネラ症防⽌指針(第 3 版),pp.3〜9, pp.59〜64,2009
3) ビル管理教育センター 社会福祉施設における循環式浴槽の実態調査委員会：社会福祉施設における循環式浴槽の実態調査，平成 11 年度厚⽣科学研究費補助⾦(厚⽣科学特別研究事業)社会福祉施設における衛⽣環境関する研究報告書,pp.4〜83,2000-3
4) ビル管理教育センター ⽔景施設周辺における微⽣物の実態調査委員会：平成 12 年度厚⽣科学研究費補助⾦(⽣活安全総合研究事業)空気中の微⽣物汚染に関する研究報告書,pp.79〜170,2001-3
5) ビル管理教育センター 建築物の⽔利⽤設備におけるレジオネラ防⽌対策検討委員会：平成 12 年
度厚⽣科学研究費補助⾦(⽣活安全総合研究事業)空気中の微⽣物汚染に関する研究報告書,pp.171〜201,2001-3
6) ビル管理教育センター 循環式浴槽及び⽔景施設における微⽣物に関する研究委員会：平成 13 年度厚⽣科学研究費補助⾦(⽣活安全総合研究事業) 空気中の微⽣物防⽌対策に関する研究報告書,pp.159〜169,2002-3
7) ビル管理教育センター 建築物の⽔利⽤設備におけるレジオネラ症防⽌対策に関する調査研究部
会：建築物の⽔利⽤設備におけるレジオネラ症防⽌対策に関する調査研究，平成 18 年度厚⽣労働
科学研究費補助⾦(地域健康危機管理研究事業)建築物の衛⽣的環境維持管理に関する研究報告書,pp.151〜278,2007-3
8) 斎藤厚･下⽥照⽂ほか：本邦ではじめての Legionmaires disease(レジオネラ症)の症例と検出菌の細菌学的性状,感染症学雑誌,pp.124〜128,1981
9) ビル管理教育センター 建築物の⽔利⽤設備におけるレジオネラ症防⽌対策に関する調査研究部
会：建築物の⽔利⽤設備におけるレジオネラ症防⽌対策に関する調査研究,平成 18 年度厚⽣労働科学研究費補助⾦(地域健康危機管理研究事業)建築物の衛⽣的環境維持管理に関する研究報告書,pp.151〜278,2007-3
10) 藪内英⼦:レジオネラ属菌の細菌学とレジオネラ症の疫学,空気調和・衛⽣⼯学,pp.7〜15,1998-3
11) 藪内英⼦：レジオネラ属菌とそれによる感染症,ビルメンテナンス,pp.55〜62,2003-1
12) 公社)空気調和･衛⽣⼯学会 給排⽔衛⽣設備委員会 給⽔⽔質設計⼩委員会：給⽔⽔質設計報告書 ,pp.144〜256,1994-3
13) 岡⼭⼤学医学部附属病院感染予防対策委員会：岡⼭⼤学医学部附属病院におけるレジオネラ症に関する調査報告書,2003
14) 岡⼭⼤学医学部附属病院レジオネラ感染症調査検討委員会：岡⼭⼤学医学部附属病院におけるレジオネラ症調査報告書に対する外部評価報告,2003
15)⾚井仁志：建築物における環境衛⽣管理に関する研究・建築物の給⽔における⽔質管理に関する実態調査部会報告〔ビル管理教育センター調査・研究報告〕,建築物環境衛⽣管理全国⼤会抄録集,pp.91〜97,2006-1
16) ⾚井仁志:社会福祉施設の浴場でのレジオネラ属菌対策について,設備設計,Vol.43 5 ⽉号,pp.9〜
17,2007-5
17) ⾚井仁志：⼊浴施設における衛⽣管理の現状と動向・注意点，建築設備と配管⼯事,第 43 巻 第 11号,pp.22〜31,2005-11
18) ⾚井仁志：空気調和・衛⽣⼯学会浴場施設のレジオネラ対策指針と周辺技術について,第 45 巻 第
6 号,建築設備と配管⼯事,pp.50〜56,2007-6
19) ⾚井仁志：安全安⼼のためのレジオネラ対策,建築設備と配管⼯事,第 46 巻 第 11 号,pp.76〜
83,2008-1120) ⾚井仁志･栃原裕:公衆浴場でのレジオネラ症集団発⽣前の法規､条例と⾏政の指導､空気調和･衛⽣⼯学会論⽂集,No142,pp.47〜56,2009-1
21) ⾚井仁志：レジオネラ汚染対策、空気調和・衛⽣⼯学会 中央式給湯設備設計⽅法検討⼩委員会報
告書,pp.11~14,2014− 56 −

3 熱源・貯湯槽容量の設計と制御− 57 −

3

熱源・貯湯槽容量の設計と制御
ガス給湯熱源機
都市ガス、LPG の燃焼熱を利⽤する給湯⽤熱源機は様々あり、施設の規模や⽤途等に応じた適切な機器を採⽤することが必要です。
その採⽤基準に明確な区切りはないが、⼀般的に⼤規模施設向けには、蒸気ボイラー、温⽔ボ
イラー、温⽔器(温⽔ヒータ)等を、中⼩規模施設、家庭向けには給湯器を採⽤することが⼀般的です。
本節では、蒸気熱源は割愛し、温⽔熱源機について解説します。

3.1.1

ガス給湯熱源機の種類(1) 真空式温⽔発⽣機(真空式温⽔ヒーター)
燃焼室、伝熱⾯、熱媒⽔・熱交換器が同⼀容器内に収納され、容器内を⼤気圧より低く減圧し真空状態で密閉することで、熱媒⽔は約 80℃で沸騰。その蒸気と給⽔管の⽔とを熱交換させ、その温⽔を取り出して利⽤します。
＜特⻑＞

・ 多回路から異なった⽤途の温⽔を取り出すことが可能
・ 湯温が安定・ 蒸気と⽔による熱交換のため、熱交換⽤の補機動⼒やそのための電⼒が不要で、⾼温⽔の取り出しが容易
・ 熱媒⽔と利⽤する温⽔が分離されているため、利⽤温⽔の汚れが少ない・ ⼩型から⼤型まで豊富なバリエーションがある
・ 容器内が⼤気圧よりも低く設定されているため、ボイラーの法規制を受けることなく、資格なしで利⽤できる
図 3.1.1

真空式温⽔発⽣機（真空式温⽔ヒーター）の仕組み(2) 無圧式温⽔発⽣機(⼤気圧式温⽔ヒーター)
燃焼室、伝熱⾯からなる本体と⼤気に開放された熱媒⽔、熱交換器からなり、温められた熱媒⽔と給⽔管の⽔とを熱交換させ、その温⽔を取り出して利⽤する。⼀般的に真空式に⽐べ、⽴ち上げ時の⾳が静かです。
＜特⻑＞

・ 多回路から異なった⽤途の温⽔を取り出すことができる
・ 湯温が安定・ 単純な構造であり、維持管理が容易
・ 熱媒⽔と利⽤する温⽔が分離されているため、利⽤温⽔の汚れが少な
図 3.1.2

無圧式温⽔発⽣機（⼤気圧式温⽔ヒーター）の仕組み

い・ ⼩型から中型を中⼼にバリエーションがある
・ 熱媒⽔を⼤気に開放することで、圧⼒がかからないため、ボイラーの− 58 −

法規制を受けることなく、資格なしで利⽤できる(3) 貯湯式ボイラー(貯湯式温⽔ボイラー)
鋼板製ドラム内に貯湯タンク、伝熱⾯、燃焼室があり、加熱された貯湯タン
クの温⽔を取り出して利⽤します。
＜特⻑＞

・ 貯湯タンクを持っているため、湯温の安定性に優れ、⼀時に⼤量のお湯を使うことができる
・ 単純な構造により、製造コストが安く、取り扱いも容易
・ ⼩型から中型を中⼼にバリエーションがある・ 圧⼒容器の構造となるため、温⽔ボイラーとしての法規制を受ける。
ただし、そのなかで簡易ボイラーに該当するもの（伝熱⾯積 4m2 以下、⽔頭圧 1MPa 以下）については、免許・資格は不要

図 3.1.4

図 3.1.3

貯湯式ボイラー（貯湯式温⽔ボイラー）の仕組み

貯湯式ボイラーの法的な分類(4) 貫流式ボイラー（貫流式温⽔ボイラー）
燃焼室のなかにいくつもの細⻑い⽔管があり、その中を通る⽔が加熱されるしくみで、その温⽔を取り出して利⽤します。

＜特⻑＞
・ 保有する⽔量が少ないため、⽴ち上がりがスピーディで、コンパクトな設計が可能
・ ⽔管構造により、⾼い⽔圧でも利⽤が可能で、⾼温度（100℃以上）の温
⽔を取り出すことができる
・ 貫流ボイラーとしての法規制を受ける。ただし、そのなかで簡易ボイラーに該当するもの（伝熱⾯積 5 ㎡以下、ゲージ圧 1MPa 以下）については、免許・資格は不要で、100m までの⽔頭圧をかけることができる。

(5) 給湯器

図 3.1.6

図 3.1.5

貫流式ボイラーの法的な分類

給湯器は貫流ボイラーの中の簡易ボイラーと近い構造です。管轄が厚⽣労働省ではなく経済産業省であり、ガス事業法による「ガス⽤品」（都市ガス品）、もしくは液化⽯油ガスの保安の確保及び取引の適正化に関する法律による「液化⽯油ガス器具等」（LPG 品）扱いとなります。

− 59 −

貫流式ボイラー（貫流式温⽔ボイラー）の仕組み

3.1.2ガス潜熱回収型給湯熱源機

従来、ガスの燃焼熱を利⽤する熱源機では、燃焼熱のうち顕熱のみを利⽤し、潜熱については
排気ガスとともに⼤気に放散され利⽤されてきませんでした。しかし、最近ではエネルギーを効率的に利⽤する観点から潜熱も利⽤する機器が主流となっています。
前項の各タイプについて潜熱利⽤がなされる機種が開発されていますが、いずれも排気ガスと給⽔の熱交換をドレンが発⽣するまで⼗分に⾏い、発⽣したドレンを中和して排⽔するものです。熱源機本体で潜熱回収するタイプ、潜熱回収⽤の熱交換機（エコノマイザー）を連結するタイプなどがあります。
本項では主に潜熱回収型給湯器について解説します。
(1) ガス潜熱回収型給湯器の概要
ガス潜熱回収型給湯器は、従来型給湯器の⼀次熱交換器に加え⼆次熱交換器を設置し排気ガスから潜熱を回収することで、効率を向上、91〜95％の熱効率（HHV 基準）を達成しています（図 3.1.7）。
なお、給湯能⼒は、業務⽤では 28〜87kW（16〜50 号）に対応しています。
図 3.1.7 潜熱回収型給湯器の仕組み(2) ガス潜熱回収型給湯器の特徴
ガス潜熱回収型給湯器には、屋外設置式と屋内設置式があります。屋内設置式の場合は、排気が必要となりますが、排気温度が 50〜80℃となっているため、厨房排気ダクトへ直接接続することができます（図 3.1.8）。これにより、従来型と⽐べて、排気⾵量を 5 分の 1に低減することが可能となり、機械排気設備の容量を低減できるメリットもあります。
環境⾯では、従来型で無駄にしていた排熱を再利⽤することで、熱効率が従来の 80％から最⼤ 95％に⾼まり、これによってガス使⽤量、CO2 排出量を削減（削減率 15％程度）することが可能となります。また、瞬間式のため必要な時に必要量のお湯を供給することが可能で、貯湯式のようにス
トレージタンクに⾼温湯を蓄える必要がなくなり、放熱ロスも低減されます。
図 3.1.8 厨房排気ダクトへの直接接続(3) 複数台設置による最適台数制御

⼤容量を必要とする業務⽤需要に対しては複数台設置し、最適台数制御を採⽤することが有効です（図 3.1.9）。

必要な給湯量が少ないときは少量の台数を稼働

必要な給湯量が多いときは台数を増やして稼働図 3.1.9 複数台設置による最適台数制御− 60 −

給湯量に応じた最適台数制御により必要最⼩台数の運転となり、さらにローテーション運転
によって給湯器間の運転時間が平準化されるため、⻑寿命運転が可能となる。万⼀、⼀台が故障してもそのまま給湯を継続できます。
(4) 潜熱回収型給湯器の設計・施⼯・運⽤
潜熱回収型給湯器は、⼆次熱交換を搭載して潜熱を回収するため、排気ガスが露点以下まで冷却されることによって、燃焼中は凝縮⽔が発⽣します。このドレン⽔を排⽔する配管が必要となります（ドレン⽔は、標準で内蔵されている中和器により中和して排出されます）。
給⽔・給湯配管は、放熱予防・冬場の凍結予防のため、地域に応じた保温処置（保温材・電気ヒーターなど）を機器の底⾯まで⼗分に⾏います。保温材を施す場合、保温材の厚さに応じて配管同⼠の離隔を調整する必要があります。
運⽤時の特徴として、潜熱回収型給湯器は、ボイラーのように取扱資格者の選任や製造や検査における法的義務はなく、また⽇常の保守点検、保守管理も不要で、メインリモコン操作のみで運転可能です。

3.1.3

ボイラーの部分負荷時の⾼効率化

ボイラーは、負荷が定格より減少した場合、バーナーを絞り燃焼を継続できる領域では、相対的に伝熱⾯積が増加するため、効率は悪化しません。
しかし、バーナーを絞る限界を下回る負荷になった場合は、ON-OFF 制御領域となり、効率が⼤幅に悪化します。これは⼀旦燃焼を停⽌すると、次に点⽕する前にボイラー内の残存気体を⼀旦パージし、その後点⽕するため、放熱ロスが⼤きくなるためです。
このためボイラーにおける効率化を図るため、バーナーの絞り領域を拡⼤する取り組みが⾏われています。
ボイラーの定格容量と絞り下限容量の⽐率を“ターンダウン⽐”とよび、ターンダウン⽐を向上させる技術開発がすすめられています。

ターンダウン⽐＝ボイラー定格容量÷ボイラー絞り下限容量

たとえば、ターンダウン⽐
ダウン⽐

5：1

2：1

の機器は 50％以下の負荷で ON-OFF 領域に⼊り、ターンの機器は、20％以下の負荷で ON-OFF 領域に⼊ります。ターンダウン⽐が⼤きいほど、部分負荷時の効率が⾼いと⾔えます。
従来は、ターンダウン⽐ 2：1 の機種（High-Low-OFF）が⼀般的でしたが、最近では、ターンダウン⽐ 5：1 の機種も普及しています。⼤型ボイラーでは 10：1 の機種も開発されています。

− 61 −

ガス瞬間式給湯機と貯湯槽を組み合わせた給湯システムの検討
3.2.1 設定条件の確認と検討⼿順
給湯システムには種々のパターンがありますが、ここでは図 3.2.1 に⽰すガス瞬間型給湯器に貯湯槽を組み合わせた給湯システムの導⼊検討⽅法を⽰します。
貯湯槽

給湯器（複数台設置）

２次循環ポンプ
1 次循環ポンプ
図 3.2.1

給⽔管
モデルパターン(1) 各種条件の確認
給湯システムの検討のためには、最低限の必要条件として下記①〜⑪の確認が必要となります。
・ ①⽔栓名称（湯が出る⽔栓）
・ ②⽔栓個数（湯が出る⽔栓）・ ③必要流量（⽔栓の種類によって流量が異なります）
・ ④同時使⽤率（施設のすべての⽔栓に対して同時使⽤される割合を想定します）・・下記 A、B 表参照（A（⽔栓数）、B（建物⽤途）によって算出された同時使⽤率のうち⼤きい⽅を選択）

・ ⑤給⽔温度（⼀般的には、冬 5℃とするが、温度条件が別途確定できる場合はその値を使⽤）・ ⑥給湯温度（⽔栓での使⽤温度）・ ⑦⼈員（⽔栓を利⽤する⼈数）
・ ⑧1 ⼈ 1 ⽇予想給湯量（1 ⼈あたりの使⽤される予想給湯量）・・・下記 C 表参照

・ ⑨1 ⽇予想給湯量に対する 1 時間あたりの最⼤値割合・・・下記 C 表参照

・ ⑩有効貯湯係数 （有効的に貯湯できる割合）

・・・下記 D 表参照

・ ⑪貯湯槽設定温度（貯湯槽に貯めておく設定温度）☆参考資料☆
Ａ：【個数別同時使⽤率】
栓数
（ケ）
2
4
10
15
20
30
35
40
45
50
55
60
70

同時栓数
（ケ）
2
2
3
4
5
6
6
7
7
8
8
9
10

注）参考値のため現場ごとに

同時使用率
（％）
100
50
30
27
25
20
17
18
16
16
15
15
14

実体を確認の上設定のこと

Ｂ：【建物⽤途別別同時使⽤率】⽬安

グラフ化すると給湯箇所の増加に伴い同時使⽤率が下がるのが

用途

クラブ

体育館

病院

学校

老人Ｈ

モーテル ビジネスＨ

同時使用率（％）

30～40

40～50

25～30

40～50

40～60

60～70

25～35

旅館

ゴルフ場

寮

30～40

60～70

40～60

＊同時使⽤率：学校体育館、スポーツジムなどシャワーを同時使⽤する確率が⾼い場合は 80〜100％で検討
Ｄ：【有効貯湯係数】

Ｃ：【建物別給湯量】⽬安

1人1日予想給湯量（L/d・人）クラブ
75 ～ 150
体育館
75 ～ 150
病院
200 ～ 250
学校
70 ～ 100
老人H
200 ～ 250モーテル
250 ～ 300
ビジネスH
150 ～ 250
旅館
75 ～ 150
ゴルフ場
80 ～ 120
寮
150 ～ 250
用途

1日予想給湯量に対する1時間あたりの最大値割合
0.14
0.20
0.20
0.14
0.20
0.20
0.14
0.20
0.10
0.20

備考

厨房施設は除く（別設備）
厨房施設は除く（別設備）− 62 −

縦型貯湯槽
横型貯湯槽

80%
70%

(2) 検討⼿順
必要システム検討の⼿順は以下のとおりです。（主要項⽬の関係を図 3.2.2 に⽰します）

・ ⼿順１：⽔栓数から時間最⼤予測給湯量を算出（１）各瞬時最⼤給湯量から瞬時最⼤給湯量を算出（２）瞬時最⼤給湯量から時間最⼤予測給湯量を算出
・ ⼿順２：⼈員から時間最⼤予測給湯量を算出（１）瞬時最⼤給湯量を算出（２）瞬時最⼤給湯量から時間最⼤予測給湯量を算出
・ ⼿順３：⽔栓数、⼈員それぞれから算出された時間最⼤予測給湯量を⽐較し⼤きい⽅を選択
・ ⼿順４：時間最⼤予測給湯負荷を算出
・ ⼿順５：貯湯槽容量を算出
・ ⼿順６：給湯器必要熱量を算出
・ ⼿順７：循環ポンプを選定

図 3.2.2

貯湯⽅式の各値の関係と考え⽅− 63 −

3.2.2 検討例
表 3.2.1 の条件のビジネスホテルをモデルケースとして計算例を⽰します。
表 3.2.1

モデルビジネスホテルの条件(1) 検討1) ⽔栓個数からの時間最⼤予測給湯量の算出
表 3.2.1 記載の⽔栓個数から時間最⼤予想給湯量を算出します。
★瞬時最⼤給湯負荷
各瞬時最⼤給湯量(L/min)＝ 各⽔栓個数②(ヶ) ×必要⽔量③(L/min) × 同時使⽤率④(%)

････⑫＝ 70 ヶ × 12 L/min × 35 %＝ 294 L/min
瞬時最⼤給湯負荷 (MJ/h)＝ 各瞬時最⼤給湯量⑫ (L/min) / 1000 ×𝜌 ×𝐶
×(給湯温度⑥−給⽔温度⑤)(℃)×60････⑬＝294 L/min / 1000×4.186 MJ/(㎥・K) × (42−5)℃×60＝2732.1 MJ/h
(𝜌 ×𝐶 は、⽔使⽤のため簡略して 4.186 MJ/(㎥・K)とします。以降同じ)

①水栓名称

シャワー

②水栓個数 ③必要水量(ケ)70
Ｂ：同時使用率

表 3.2.2

各瞬時最⼤給湯負荷

④Ａ：同時
使用率

⑫
各瞬時最大
給湯量

(L/min)
12

(%)
14
35

(L/min)

⑤給水温度

⑥給湯温度

⑬
瞬時最大
給湯負荷

(℃)
5

(℃)
42

(MJ/h)
2732.1294

表 3.2.2 の結果から貯湯槽設定温度換算の瞬時最⼤給湯量、時間最⼤予想給湯量を算出します。
★瞬時最⼤給湯量(L/min)＝ 各瞬時最⼤給湯負荷⑬(MJ/h)÷(𝜌 ×𝐶 ×(貯湯槽設定温度⑪−給
⽔温度⑤))(℃)÷60････⑭＝ 197.8 L/min★★時間最⼤予想給湯量(L/h)＝瞬時最⼤給湯量⑭(L/h)×60×時間最⼤予想給湯係数(40％)

････⑮＝ 4,747 L/h※時間最⼤予想給湯係数…平成21年版建築設備設計基準

第2章給⽔設備

2-2給⽔量計算（2）より

2) ⼈員からの時間最⼤予想給湯量の算出
表 3.2.1 の⼈員より時間最⼤予想給湯量を算出します。
★1 ⽇最⼤予想給湯量 (L/d)＝⼈員⑦ (⼈)×1 ⼈ 1 ⽇予想給湯量⑧ (L/d・⼈)････⑯＝ 17,500 L/d････⑰★★時間最⼤予想給湯量 (L/h)− 64 −

＝1 ⽇最⼤予想給湯量⑯(L/d) × 1 ⽇予想給湯量に対する 1 時間あたりの最⼤割合⑨＝ 2,450 L/h

3) 時間最⼤予想給湯量の⽐較と選定
⽔栓数からの計算値⑮と⼈員からの計算値⑰を⽐較し、⼤きな値を時間最⼤予想給湯量とします。
⽔栓からの計算値⑮⼈員からの計算値⑰

4,747 L/ h････⑱

2,450 L/ h

⼤きい計算値を選択して 4,747 L/h

4) 時間最⼤予想給湯負荷の算出
上記の時間最⼤予想給湯量より時間最⼤予想給湯負荷を算出します。
時間最⼤予想給湯負荷 (MJ/h)＝時間最⼤予想給湯量⑱ ×𝜌 ×𝐶 ×(貯湯槽設定温度⑪−給⽔温度

････⑲

⑤)(℃)
＝4747 L/h/1000×4.186 MJ/(㎥・K)×(60-5)℃＝1,092.9 MJ/h5) 貯湯容量の算出
貯湯槽容量の算出を⾏います。
★貯湯量係数を決定します。
貯湯量係数・・・貯湯槽容量で時間最⼤予想給湯量を賄う割合
⽬安：時間最⼤予想給湯量の 50〜100%を貯湯量とします。
（平成 21 年版建築設備設計基準 第 3 章給湯設備 第 3 節貯湯タンク････⑳(3)より）
指定の割合がない場合は 100%とします。

→

100(%)★必要貯湯容量を算出します。
必要貯湯容量(L)＝時間最⼤予想給湯量⑱(L/h)×貯湯量係数⑳＝ 4,747 L････㉑★必要貯湯槽容量を算出します。
必要貯湯槽容量(L)＝必要貯湯容量㉑ (L)÷有効貯湯係数⑩(％)＝ 5,934 L････㉒★★貯湯槽容量を決定します。
上記で求めた必要貯湯槽容量㉒を基に実⽤的な貯湯槽容量を決定。→貯湯槽容量 6,000L（計画として貯湯槽容量が決まっている場合はそちらを優先しま

････㉓

す。）

★★有効貯湯熱量を算出します。
有効貯湯熱量(MJ/h)＝貯湯槽容量㉓(L)/1000 ×𝜌 ×𝐶 ×有効貯湯係数⑩(％)×(貯湯槽設定温度⑪−給⽔温度⑤)(℃)＝1,105.1 MJ/h6) 給湯器必要熱量の算出
給湯器で必要とされる熱量を算出します。

− 65 −････㉔

・ ★瞬時最⼤予想給湯負荷⑬より有効貯湯熱量㉔を引いた熱量を算出します。
給湯器で必要な熱量(MJ/h)＝瞬時最⼤予想給湯負荷⑬(MJ/h)−有効貯湯熱量㉔(MJ/h)= 1,627.0 MJ/h････㉕

・ ★30 分で貯湯槽を設定温度まで沸し上げるための必要熱量を算出します。
30 分で沸し上げるために必要な熱量(MJ/h)(→30 分で有効貯湯量を沸し････㉖上げる)＝有効貯湯熱量㉔(MJ/h)×(60 分÷30 分)= 2,210.2 MJ/h

・ ★★上記結果より、能⼒の⾼い⽅を給湯器で必要とされる熱量とします。
1,627.0 MJ/ h

結果㉕より
結果㉖より

2,210.2 MJ/ h ⇒････㉗

2,210.2 MJ/ h＜参考＞
⼀般的な給湯器の能⼒を表す単位へ変換を実施すると以下となります。
号数(号) ＝ 給湯器で必要とされる熱量 2210.2 MJ/h ÷ 6.3 (MJ/h)/号 = 351 号
SI 単位(kW) ＝ 給湯器で必要とされる熱量 2210.2 MJ/h ÷ 3.6 (MJ/h)/kW = 614 kW

7) 循環ポンプの選定
循環ポンプの選定は以下の条件を満たすように選定を⾏います。ここでは選定の結果、1 次
側、2 次側循環ポンプともに定格消費電⼒が 1.5kW のポンプを選定したものとして以降の計算を⾏います。
＜1 次側循環ポンプ選定条件＞･配管損失や給湯器の内部損失を加味しても給湯器の最⼤通⽔量を確保できる能⼒を有する
ポンプ＜2 次側循環ポンプ選定条件＞･配管損失を加味しても瞬時最⼤給湯量を確保できる能⼒を有するポンプ(2) 検討結果
以上の結果から、必要設備は図 3.2.3 のとおりとなります。
614kW（351 号）以上の加熱能⼒

6,000L 程度の容量(例)50 号給湯器☓8 連結
貯湯槽
マルチ給湯器

２次側循環ポンプ1 次側循環ポンプ

給⽔管
定格消費電⼒ 1.5kW

定格消費電⼒ 1.5kW
図 3.2.3

モデルパターンでの必要設備能⼒− 66 −

太陽熱利⽤システムの検討
3.3.1 太陽熱利⽤システムの導⼊時の留意点
太陽熱利⽤システムを計画・設計するにあたり、⽇射量が豊富に得られる地域であることはも
ちろん、周辺地域の地形や環境、設置条件及び利⽤⽅法まで事前に調査検討する必要があります。太陽熱利⽤を計画する際の留意点は以下のとおりです。
１．計画場所
⽇射を遮る地形や建物がないことを確認し、太陽熱を上⼿に取り込む建物形状にします。集熱器や貯湯槽の設置に当たっては地震荷重や⾵荷重、雪荷重を考慮した設計にします。
２．設置位置･傾斜⾓
建物デザインや対応する負荷、システム効率を考慮して決定します。
３．熱負荷
給湯負荷は節湯設備等を⽤い極⼒⼩さくなるように計画します。
４．太陽依存率
太陽依存率を⾼く設定しすぎると集熱⾯積が増加し、集熱温度が上昇し、夏期、熱量が無駄になり結果的に経済性を損なうことになります。従って、⽤途やシステムを考慮の上で設備仕様を決定します。
５．システムの配置
システム構成機器や配管はできるだけ負荷に近い場所に配置し⼗分な断熱を施します。
６．補助熱源装置（給湯器）
太陽エネルギーの量は天候によって左右されるため補助熱源装置の能⼒は原則として必要とする負荷の 100％をまかなえる規模にします。
７．システムの選定
集熱システムには開放システム、密閉システム及び直接集熱と間接集熱がありますが、それぞれの特徴にあったシステムの選定や設計を⾏います。
８．集熱⾯積
負荷と太陽依存率を考慮して、効率が良く、経済的な規模で設計します。集熱器の傾斜⾓や集熱⾯積は屋根⾯積や意匠などによる制約で決められることが⼀般的です。
９．集熱媒体の容量
密閉形集熱回路の場合、集熱媒体の温度上昇による体積膨張を吸収可能な容量の密閉型膨張タンクを設けます。開放形間接集熱回路の場合開放型膨張タンクを設けます。
１０．保守点検
屋内や屋外に設置する構成機器はメンテナンスを考慮した設置を⾏い、メンテナンススペー
スや搬出経路を考慮しておきます。

− 67 −

3.3.2 太陽熱利⽤システムの導⼊検討
ここでは 3.2 で検討した給湯システムへ太陽熱利⽤システムを追加する場合の検討を⾏います。
なお、システムの詳細設計は最終的には専⾨家（設備設計会社や施⼯会社）の⼿に委ねる必要がありますが、ここでは簡易的にシステムの検討を⾏う⼿法を記載します。また、ここではシス
テム設計に⼀般的に⽤いられる「冬場(1 ⽉)の給湯負荷に対する太陽熱依存率が 40％」となるよ
うにシステムを検討しますが、設置現場の状況や顧客の要望によっては、設定条件を変更して検討しても構いません。ただし、3.3.1 システム導⼊検討時の留意点に配慮して検討を⾏う必要があります。
検討する太陽熱利⽤システムの設置条件等を表 3.3.1 に⽰します。
表 3.3.1

太陽熱利⽤システムの設置条件

設置場所

東京（北緯35度）

集熱器⽅位⾓ 𝛼0度（⽅位：南）集熱器傾斜⾓ 𝛽

30度
給湯負荷：2710MJ/⽇（冬期１⽉ 17500L （42℃−5℃））

冬期必要熱量（熱負荷）𝑄𝐿

40％

太陽熱依存率（1⽉）

必要システム選定の⼿順は以下のとおりです。
・⼿順 1：該当地域の気象データを⽤意
・⼿順 2：該当地域の「集熱⾯⽇射量」、「外気温」を算出
・⼿順 3：システムの必要集熱⾯積を求める
・⼿順 4：システムの集熱量を求める
・⼿順 5：システムの必要貯湯槽容量を求める(1) 必要システム仕様の選定

1) 該当地域の気象データ
冬場(1 ⽉とします)の太陽熱依存度(ここでは 40%)から検討を⾏いますので、該当地区の 1
⽉の気象データを準備します。気象データは 3.3.1 と同様に技術情報（「平成 28 年省エネルギ
ー基準に準拠したエネルギー消費性能の評価に関する技術情報」（国⽴研究開発法⼈建築研究所））に記載されている主な気象データを⽤います。

2) 該当地域の集熱⾯⽇射量と外気温の算出
a 集熱⾯の⽇射量の算出
集熱⾯の⽇射量は技術情報の「⽇射に関する地域の区分と⽇射量」に記載されているデー
タから次式で求めます。
𝑞

𝐼 , ,

, ,

𝐼 , , 𝐼 ,, ,𝐼 , , 𝐼 ,, ,

𝐼 , ,

𝐼

, ,

𝐼 , ,

𝐼

, ,

𝑠𝑖𝑛 ℎ , 𝑐𝑜𝑠𝑃
1

0

････①

0
cos ℎ , 𝑠𝑖𝑛𝑃 𝑐𝑜𝑠 𝑃

𝑐𝑜𝑠𝑃
2

𝐴 ,

････②
････③

ここで、
𝑞

, ,

：⽇付𝑑の時刻𝑡における太陽熱集熱部設置⾯の単位⾯積当たりの平均⽇射量(W/m2)

𝐼 , ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における太陽熱集熱部設置⾯の単位⾯積当たりの直達⽇射量(W/m2)− 68 −

𝐼 , ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における太陽熱集熱部設置⾯の単位⾯積当たりの天空⽇射量(W/m2)𝐼, ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における法線⾯直達⽇射量(W/m2)𝐼, ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における法線⾯天空⽇射量(W/m2)ℎ ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における太陽⾼度(°)

𝐴 ,：⽇付𝑑の時刻𝑡における太陽⽅位⾓(°)

𝑃：太陽熱集熱部の⽅位⾓(°)

𝑃：太陽熱集熱部の傾斜⾓(°)

b 外気温度の算出
平均外気温度は「技術資料」の「⽇射に関する地域の区分と⽇射量」に記載されているデータから引⽤します。
以上より該当地区(ここでは東京)の 1 ⽉の平均⽇の集熱⾯⽇射量、外気温は表 3.3.2 のとおりとなります。
表 3.3.2

1⽉平均⽇の東京（⽅位：南、傾斜⾓30°）の集熱⾯⽇射量と外気温

法線⾯直達

⽔平⾯天空

太陽

太陽

集熱⾯直達

集熱⾯天空

時

⽇射量

⽇射量

⾼度⾓

⽅位⾓

⽇射量

⽇射量

刻

(MJ/h㎡)(MJ/h㎡)(°)(°)(MJ/h㎡)(MJ/h㎡)

5

0.00

0.00

0.0

0.0

0.00

0.00

1.9

0

6

0.00

0.00

0.0

0.0

0.00

0.00

1.5

0

7

0.01

0.02

0.0

0.0

0.01

0.01

1.3

0.02

8

0.64

0.16

0.0

0.0

0.41

0.09

1.8

0.50

9

1.15

0.31

9.4

-56.4

0.87

0.18

2.8

1.04

10

1.35

0.42

19.0

-45.8

1.13

0.24

4.3

1.37

11

1.32

0.51

26.8

-33.1

1.17

0.29

5.0

1.46

12

1.35

0.54

32.2

-18.2

1.22

0.31

5.6

1.53

13

1.26

0.56

34.3

-1.6

1.12

0.32

6.1

1.44

14

1.00

0.50

32.8

15.2

0.85

0.29

6.5

1.14

15

0.74

0.36

28.0

30.5

0.57

0.21

6.2

0.78

16

0.34

0.19

20.6

43.6

0.22

0.11

5.8

0.33

17

0.15

0.03

11.3

54.5

0.08

0.02

5.3

0.10

18

0.00

0.00

1.1

39.5

0.00

0.00

4.7

0

合計

9.71

外気温
（℃）

技術資料記載のデータから⽉平均⽇の値を計算

集熱⾯
⽇射量(MJ/h㎡)
式①②③で算出−

3) 必要集熱⾯積の算出
必要集熱⾯積 𝐴 は式④により算出します。
𝐴 ＝𝜎× 𝑄𝐿／(𝐽𝑇 ×𝜂)････④

𝐴 ： 必要集熱⾯積 (㎡)𝜎： 太陽依存率 （ここでは 40％で設定）
𝑄𝐿： 必要熱量（熱負荷） (MJ／⽇)
𝐽𝑇 : 集熱⾯⽇射量 (MJ／⽇･㎡)
𝜂： システム効率（ここでは 50％で仮置き。より正確な値が判明している場合はそれを使⽤）

上記より必要集熱⾯積𝐴 は、
𝐴 ＝ 0.4 × 2,710 (MJ／⽇) ／ ( 9.71 (MJ/㎡⽇) × 0.5 )≒ 224 ㎡

− 69 −････④ʼ

4) 集熱量の計算
1 ⽇の単位⾯積あたり集熱量𝑄 ′は式⑤で求められます。

････⑤

𝑄 ′＝ 𝐽𝑇 ×𝜂
＝ 9.71 (MJ/㎡⽇) ×0.5 ＝ 4.86 MJ/⽇･㎡

1 ⽇の集熱量 𝑄
𝑄････⑤ʼ

は式⑥で求められます。

････⑥＝ 𝐽𝑇 ×𝜂 × 𝐴＝ 9.71(MJ/㎡⽇) × 0.5 × 224(㎡) ＝ 1087.5 MJ/⽇････⑥ʼ

5) 貯湯槽容量の計算
集熱した熱を翌⽇の集熱開始時までに使⽤すると仮定すると、貯湯槽容量𝑉 (㎥)は、その⽇の集熱量𝑄 から集熱時間内の負荷を差し引いた値となり、集熱時間外（夜間など）負荷にそ
なえた熱量となります（式⑦）。
𝑉＝(𝑄− 𝑄𝐿 ) / (𝜎 × 𝐶 ( 𝑡− 𝑡 ))････⑦

𝑄𝐿 ： 集熱時間内の総必要熱量(MJ/⽇)

ここでは、集熱時間内の総必要熱量𝑄𝐿 を 0 とします(𝑄𝐿 =0)が、必要熱量がある場合はその値を⽤います。
𝜌 ： ⽔の密度(kg/㎥)
𝐶 ： ⽔の⽐熱(kJ/(kg K))(𝜌 ×𝐶 は、⽔使⽤のため、簡略して 4.186MJ/(㎥ K)とします。以降同じ)
𝑡： 集熱終了時貯湯槽温度(℃)（ここでは 50℃とします）

𝑡 ： 給⽔温度または貯湯槽初期温度(℃)（給⽔温度の５℃を使⽤）

上記より、貯湯槽容量𝑉 (㎥)は、𝑉 (㎥)＝ (1087.5 MJ/⽇ − 0 MJ/⽇ )････⑦ʼ

／ ( 4.186 MJ/㎥ K × (50℃ − 5.0℃))＝5.77 ㎥ ≒ 6000L(2) 選定結果
上記検討結果より、該当する太陽熱利⽤システムは図 3.3.1 の仕様となります。

給湯システムへ

224 ㎡

6000L
← 給⽔

集熱ポンプ

図 3.3.1

モデルパターン略図− 70 −

ヒートポンプ給湯機・ハイブリッド給湯システム
ヒートポンプ給湯機はエアコンや冷蔵庫などでも活⽤されているヒートポンプ技術を利⽤してお湯を沸かすことができる省エネ給湯機です。
燃焼式給湯機は理論上 100％の効率を超えることはできず、ほぼ限界の状況であるものの、ヒートポンプ給湯機は年間加熱効率で 3.0 を超える機種がラインナップされており、⼤幅な温室効
果ガスの削減⽬標を達成するためには有効な省エネ機器として普及が期待されます。
業務⽤のヒートポンプ給湯機は、家庭⽤を中⼼に普及が進んでいる CO2 冷媒を使⽤したヒート
ポンプ給湯機と、代替フロン冷媒を使⽤したヒートポンプ給湯機があり、燃焼式給湯システムと同様に使⽤するために、規模や⽤途に応じた設計が必要になります。
本節では、ヒートポンプ給湯機の概要やヒートポンプ給湯システムの設計⼿法、さらにヒート
ポンプ給湯機と燃焼式給湯機を組み合わせたハイブリッド給湯システムの設計⼿法について解説します。

3.4.1 ヒートポンプ給湯機の原理
ヒートポンプとは熱を温度の低い側から⾼い側へ運び上げる機器の総称であり、ヒートポンプ
給湯機はこの原理を利⽤して、⼤気中の熱を⾼い温度へ運び上げて、その⾼い熱でお湯をつくる機器です。この熱移動には、低温でも蒸発する特性を持つ冷媒が⽤いられ、冷媒が機器内の配管中を循環することで⾏われます（図 3.4.1）。
この冷媒を循環させるためのコンプレッサー動⼒源に電気が使⽤され、さらにそのエネルギーの数倍の熱を⼤気から取り⼊れることができる⾼効率な機器です。

図 3.4.1

ヒートポンプ給湯機の原理

3.4.2 ヒートポンプ給湯機の分類
ヒートポンプ給湯システムは設置される施設の規模や⽤途によってヒートポンプ給湯機の熱源
機と貯湯タンクの選定が必要となります。⼀般的な給湯⽤途であれば、CO2 冷媒を使⽤したヒー
トポンプ給湯機や HFC 冷媒を使⽤した⼀過式のヒートポンプ給湯機を選定します。
HFC 冷媒のヒートポンプ給湯機には循環加温⽤の機種もラインナップされており、浴槽加温や給湯⼆次側加温、プール加温などに適しています。
貯湯タンクも密閉式と開放式に対応した機種があるため、留意する必要があります。

− 71 −

表 3.4.1

ヒートポンプ給湯システムの分類

冷媒種類
最大出湯温度CO 2

HFC（R410A、R407C等）

80℃～90℃

65℃～90℃

一過式

一過式/循環式

給湯方式
ヒートポンプ熱源機定格加熱能力

4.5kW～74kW

4.5kW～45kW

貯湯タンク

密閉式/開放式

密閉式/開放式

・給水温度から最大出湯温度へ加熱す ・給水温度から最大出湯温度へ加熱する機種と、入水温度に対して5℃程度をることに適している
・貯湯タンクは密閉式と開放式に対応し 昇温させて、循環しながら所定の温度ている機種と、貯湯タンクもユニット化さ まで加熱する機種がある
・貯湯タンクは密閉式と開放式に対応しれている機種があるている機種と、貯湯タンクもユニット化されている機種がある

特徴

3.4.3 ヒートポンプ給湯システムの概要
ヒートポンプ給湯機は燃焼式給湯器と⽐べると加熱能⼒が⼩さいため、⼤型の貯湯タンクと組
み合わせて、給湯負荷が少ない時間帯に貯湯しておく必要があります。貯湯タンクは密閉型と開放型がラインナップされており（図 3.4.2、図 3.4.3）、施設規模が⼤きくなるほど⼤型の貯湯タンクが必要となり、開放式の貯湯タンクを使⽤されるケースが⼀般的です。

ヒートポンプ給湯機
熱源機

貯湯タンク

循環ポンプ
ＨＰ・ＥＨ

循環加温型ヒートポンプ
もしくは電気ヒーター
循環ポンプ
図 3.4.2

ヒートポンプ給湯システム（密閉タンク）

貯湯タンク
ヒートポンプ給湯機
熱源機

循環ポンプ

循環ポンプ
図 3.4.3

ヒートポンプ給湯機熱源機でタンク保温を行うシステムが多い

ヒートポンプ給湯システム（開放タンク）

また給湯⼆次側の循環放熱や貯湯タンクの放熱を再加熱する場合、ヒートポンプ給湯機熱源機
で⾏うことができる機種とできない機種があり、その場合は再加熱⽤のヒートポンプ給湯機や電気ヒーターを⽤います。
設計⼿法については 3.4.4 ヒートポンプ給湯システムの設計⼿法で説明します。

− 72 −

3.4.4 ヒートポンプ給湯システムの設計⼿法
本項は⼀般財団法⼈ヒートポンプ蓄熱センター発⾏『業務⽤ヒートポンプ給湯システム設計
ガイドブック』を抜粋したものです。
(1) ヒートポンプ給湯システムの給湯熱負荷の計算

1) 必要となる給湯熱負荷計算
計画・設計段階で算出する給湯負荷は、表 3.4.2 に⽰すように機器選定に必要な負荷と経済性評価に必要となる負荷です。
機器選定にあたって、燃焼式給湯システムでは時間最⼤給湯負荷から熱源機の必要加熱能⼒を算出するのに対し、ヒートポンプ給湯システムでは⽇給湯負荷や時刻別給湯負荷も必要です。
なお、燃焼式給湯システム・ヒートポンプ給湯システム共に、瞬時最⼤給湯負荷への対応も可能かどうかを確認しておく必要があります。
表 3.4.2
項

⽬必要となる給湯熱負荷計算

算出負荷

機器選定に必要な熱負荷

経済性評価に必要な熱負荷

ヒートポンプ給湯システム

⽇給湯熱負荷

○最⼤給湯熱負荷○

時刻別給湯熱負荷○

瞬時最⼤給湯熱負荷○

年間給湯熱負荷

燃焼式給湯システム○○○

2) 給湯負荷の算出
１⽇の給湯負荷を算出する⽅法には、「使⽤⼈員などによる⽅法」と「設置器具数による⽅法」があります。ヒートポンプ給湯システムでは⽇給湯負荷を求めることから「使⽤⼈員など
による⽅法」を⽤い、「設置器具数による⽅法」は、燃焼式給湯システムで時間給湯負荷から加熱能⼒と有効貯湯容量を算出するときに参照します。

a ⽇給湯熱負荷の算出
・ 使⽤⼈員などによる⽅法
⽇使⽤湯量は、「使⽤⼈員などによる⽅法」より利⽤⼈員数と表 3.4.3 に⽰す単位使⽤量 1)により求めます。
表 3.4.3
建物の種類

年平均1⽇給湯量𝑞

住宅

150〜200L/(⼾･⽇) 100〜200L/(⼾･h)

集合住宅

150〜250L/(⼾･⽇) 50〜100L/(⼾･h)

事務所
ホテル客室

7〜10L/(⼈･⽇)1)

0.4〜0.8L/(m2･h)

100〜200L/(床･⽇) 20〜40L/(床･h)2

飲⾷施設

1.5〜2.5L/(⼈･h)150〜250L/(⼈･⽇) 20〜40L/(⼈･h)2〜4L/(m2･⽇)

総合病院

ピーク時給湯量𝑞

40〜80L/(m ･⽇)

2

設計⽤使⽤湯量
ピーク
継続時間

備考

2h

住宅のグレードを考慮して検討

2h

ピーク時給湯量は住⼾数が少ないほど多くする

2h

⼥性の使⽤量は、男性の使⽤量よりも多い

2h

ホテルの性格と使⽤のされ⽅を考慮する必要がある

1h

病院の性格と設備内容を把握することが必要である

1h

ピークは1⽇2回あり、ピーク時以外でも湯は平均的に使⽤される10〜20L/(m ･h)

2h

⾯積は⾷堂⾯積＋厨房⾯積60〜120L/(席･⽇) 15〜30L/(席･h)2h

軽⾷・喫茶は、少ないほうの値でよい

公社)空気調和・衛⽣⼯学会「便覧」 第14版4編6章P163表6・20− 73 −

⽇給湯熱負荷の計算を式 3.4.①に⽰します。ここで、余裕率αは、配管と貯湯槽からの熱損失を想定していますが、建設地や建物規模などにより⾒直す必要があります。
𝑇
𝜌
𝑇
𝐶
3,600
：⽇給湯熱負荷 (kWh/⽇) 𝑁：利⽤⼈員数など(⼈、㎡、席)
𝑁

𝑄
𝑄

𝑞

1

𝛼

𝑞：単位使⽤湯量 (L/⼈・⽇)𝑇 ：給⽔温度(℃)

式 3.4.①

𝛼：余裕率 (10%) 𝑇 ：給湯温度(℃)

𝐶 ：⽔の⽐熱(4.186kJ/kg･℃)

𝜌：⽔の密度(1.0kg/L)
注）給⽔温度

5℃、給湯温度60℃

・ 設置器具数による⽅法
設置器具数による⽅法は、ボイラーなどの燃焼式熱源機の加熱能⼒と貯湯槽を算出するときに主として⽤いられます。
表 3.4.4 に⽰すように、建物の⽤途別に、器具種類別の時間使⽤湯量と同時使⽤率､貯湯容量
係数※2 が⽰されており、これにより熱源機の加熱能⼒と貯湯槽容量を以下の計算で求める⽅法です。
表 3.4.4

各種建物における器具別使⽤湯量2)2) ASHRAE Handbook,HVAC Applications, (1991),p44.14 公益社団法⼈ 空気調和・衛⽣⼯学会「便覧」
第14版4編6章P164表6・22

𝐿

𝑛
𝐿

𝑄

𝐿

𝐿

𝑛
𝑇

𝐿 ⋯
𝛼
𝑇
𝐶
𝜌
3,600

式 3.4.②
式 3.4.③

𝑄

𝑄

𝐾

式 3.4.④

𝑉𝐿𝜂

式 3.4.⑤:時間最⼤使⽤湯量(L/h)

𝑄: 時間最⼤給湯熱負荷(kW)𝑄 :ボイラーの加熱能⼒(kW)𝑉 ：貯湯槽容量(L)𝑇 ：給湯温度(℃)

𝑇 ：給⽔温度(℃)

𝑛：器具種類別の設置個数

𝐿 ：器具種類別使⽤湯量(L/器具 1 個・h)𝛼：同時使⽤率

𝜂 ：貯湯容量係数

𝐾：余裕係数（1.1〜1.2）

𝐶 ：⽔の⽐熱 4.186(kJ/kg・℃)

𝜌：⽔の密度(1.0kg/L)

b 時刻別の給湯負荷の算出
ヒートポンプ給湯システムは、通常、貯湯槽を介して給湯負荷に対応するため、ヒートポン
プ給湯機の運転時間は、燃焼式給湯システムのように給湯使⽤時間と必ずしも⼀致しません。

− 74 −

ヒートポンプ給湯システム構築にあたっては、給湯負荷の時刻推移（時刻別負荷パターン）を把握し⼀⽇の運転時間を決定する必要があります。
時刻別負荷パターンは、代表的な業態については、⽂献 1※1 や⽂献 2※2 に掲載されています（図 3.4.4、表 3.4.5 参照）。
既存建物の場合は、各建物においての給湯負荷の時刻別給湯使⽤割合が異なるため、実測結果等を利⽤する⽅法もあります。
業種別に実測集計した時刻別負荷パターンの例を、図 3.4.4 中に⽰します。
※1

公益社団法⼈ 空気調和・衛⽣⼯学会「都市ガスによるコージェネレーションシステム計画・設計と評価」 P138〜P142※2

公益社団法⼈ 空気調和・衛⽣⼯学会｢便覧｣第14版4編6章P163、表6.20

図 3.4.4

給湯負荷の発⽣状態− 75 −

表 3.4.5

給湯負荷の発⽣パターン（1⽇の使⽤湯量に対する時刻別負荷の割合[％]）(2) ヒートポンプ給湯システムの給湯熱バランス図による必要加熱能⼒と必要貯湯槽容量の算出
ヒートポンプ給湯システムは、ヒートポンプ給湯機と貯湯槽で構成されており、機器選定時には、必要加熱能⼒と必要貯湯槽容量を算出して、これを満⾜する仕様を選定します。

1) ヒートポンプ給湯機の必要加熱能⼒の算出
ヒートポンプ給湯機の必要加熱能⼒は、⽇給湯負荷とヒートポンプ給湯機の⽇運転時間から
式 3.4.⑥にて算出し、給湯バランス図を併せて作成します。この段階では、まず運転時間帯を
22〜18 時の 20 時間とします。
𝑄

𝑄
𝑇

式 3.4.⑥

𝑄 ：ヒートポンプ給湯機の必要加熱能⼒(kW)𝑄：⽇給湯負荷(kWh/⽇)

𝑇 ：ヒートポンプ運転時間(h)⇒20 時間/⽇

2) 給湯熱バランス図による必要貯湯槽容量の算出
時刻別給湯負荷のパターンと、ヒートポンプ給湯機の必要加熱能⼒、運転時間帯により給湯
熱バランス図と給湯熱バランス計算シートを作成します。
必要貯湯槽蓄熱量から必要貯湯槽容量の計算式を式 3.4.⑦に⽰します。
𝑄
1,000
𝑇
𝐶
𝜌
𝑇
𝑉 ：必要貯湯槽容量(L) 𝑄 ：必要貯湯槽蓄熱量(MJ) 𝑇
𝑉

式 3.4.⑦：貯湯温度(℃)

𝑇 ：給⽔温度(℃) 𝐶 ：⽔の⽐熱 4.186(kJ/kg・℃) 𝜌：⽔の密度(1.0kg/L)

3) 給湯熱バランス図の作成⼿順と留意点
図 3.4.5〜図 3.4.7 及び表 3.4.6〜表 3.4.8 に、給湯熱バランス図と給湯熱バランス計算シートの作成例を⽰し、その作成⼿順と留意点を以下に⽰します。

− 76 −

i)使⽤湯量は、⽇使⽤湯量と時刻別給湯負荷のパターンにより求めます（(1)
2)

2)

a

及び(1)

b 参照）。

ii)①給湯負荷は、各時刻の使⽤湯量と給湯温度(60℃)、給⽔温度から算出します。
iii)②運転時間は、必要加熱能⼒及び必要貯湯槽容量の選定時には基本的に 20 時間連続運転とします。なお、図 3.4.5 及び表 3.4.6 に⽰すように、給湯利⽤時間が短い場合など給湯熱負荷の発⽣状態により、貯湯槽蓄熱量が０以下となる場合もあるので注意が必要です。このような場合には、v)で求められる貯湯槽蓄熱量を正値として⾒直すか（表 3.4.7、図 3.4.6 参照）、運転時間の⾒直しを⾏う必要があります（表 3.4.8、図 3.4.7 参照）。

図 3.4.5
表 3.4.6

給湯熱バランス図（20時間連続運転の場合）

給湯熱バランス計算シート（20時間連続運転の場合）

iv)③熱源機必要加熱能⼒は、式 3.4.⑥ より算出します。

− 77 −

v)⑤投⼊熱量、⑥放熱量は、+は貯湯槽への投⼊熱量を⽰し、−は貯湯槽からの放熱量を⽰し、「③熱源機加熱能⼒−①給湯負荷」により求めます。
vi)⑦貯湯槽蓄熱量は、⑤投⼊熱量、⑥放熱量で求めた値を累積します。貯湯槽蓄熱量は、0 以下にならないようにします。22 時の蓄熱開始を起点として、熱収⽀で不⾜熱量が発⽣する
場合には、22 時の時点では不⾜熱量を貯湯槽に蓄えた状態を初期値としなければなりません。
vii)貯湯槽蓄熱率は、⑦貯湯槽蓄熱量の最⼤値に対する割合とします。

図 3.4.6
表 3.4.7

給湯熱バランス図（貯湯槽蓄熱量を正値に補正）

給湯熱バランス計算シート（貯湯槽蓄熱量を正値に補正）− 78 −

図 3.4.7
表 3.4.8

給湯熱バランス図（運転時間⾒直しの場合）

給湯熱バランス計算シート（運転時間⾒直しの場合）(3) ヒートポンプ給湯システムの給湯循環回路

1) 基本的な考え⽅
給湯循環は、シャワーなど利⽤時の瞬時出湯に対応するものであり、給湯循環を⾏う場合には、循環回路で発⽣する熱損失を補う（再加熱）必要があります。また、給湯循環は、瞬時出湯に対応するため返湯管と給湯循環ポンプを設置します。厨房のような給湯を連続使⽤する箇所や給湯配管が短い場合などでは返湯管を設けない場合もあります。
ヒートポンプ給湯システムでは給湯循環回路設計の基本的な考え⽅は、概ね以下の 3 つに⼤別できます。

− 79 −i) 循環回路の放熱対応（再加熱）として専⽤の電気ヒーターまたはヒートポンプユニットを設置する。
ii) ヒートポンプ給湯システムの熱源機で対応する。
iii) 即湯循環システム対応のユニット型を採⽤する。
i)の場合は、貯湯温度を⾼温（例えば 90℃）に設定し、循環給湯温度を 55〜65℃等に設定することが可能です。ii)の場合は、ヒートポンプ熱源機の⼊⼝⽔温上限温度>55℃であること、貯湯温度（レベル）は循環給湯温度と同じ 60℃とすることが要件で、この場合は熱源機の運転効率が低下することに留意が必要です。iii)の場合は、基本的に、循環専⽤の貯湯槽を設け（メーカー側対応）、ミキシングバルブで対応する（設備⼯事側対応）ことが⼀般的です
が、設計・⼯事側の対応や、運⽤⾯では循環運転時のヒートポンプ出⼝温度が機種によって異なるので確認が必要です。

図 3.4.8

給湯循環回路⽅式− 80 −

3.4.5 ハイブリッド給湯システムの概要
電気をエネルギーとしたヒートポンプ給湯機と燃料をエネルギーとした燃焼式給湯器の複数の熱源機を持つ給湯⽅式をハイブリッド給湯システムと称しています。
施設の給湯量に対して、ベースとなる負荷を⾼効率なヒートポンプ給湯機が賄い、給湯⾼負荷
時は加熱能⼒の⾼い燃焼式給湯器がバックアップするシステムで、双⽅の熱源機の⻑所を⽣かし、逆に不得意なところを補うことで、使い勝⼿は損なわず省エネルギー化を図ることができるシステムです。
設計⼿法については 3.4.6 ハイブリッド給湯システムの設計⼿法で説明します。

図 3.4.9

ハイブリッド給湯システムのイメージ図

循環ポンプ

ヒートポンプ給湯機
熱源機

貯湯タンク

貯湯タンク

循環ポンプ
給水

循環ポンプ

図 3.4.10

3.4.6

燃焼式
給湯器

ハイブリッド給湯システム図

ハイブリッド給湯システムの設計⼿法

本項はハイブリッド給湯システム研究会企画編集『ハイブリッド給湯システム設計マニュアル』を抜粋したものです。
(1) ハイブリッド給湯システムの設計⼿法における給湯負荷の算定
空気調和・衛⽣⼯学会等で整備されている設計⽤給湯量の原単位に基づき、「⽇平均給湯
量」、「時間最⼤給湯量」を算出します。
給湯負荷（給湯量）の算出には、様々な算出⽅法が⽤いられています。ハイブリッド給湯シス
テムの設計においては、従来のどの⼿法を⽤いて給湯量を算出しても良く、特に規定はしていません。ここでは、使⽤⼈員等により求める⽅法を例にとって給湯量の算出⼿順を⽰します。

− 81 −

1) ⽇平均給湯量𝑄𝑄𝑁𝑞

式 3.4.⑧

𝑄 ：⽇平均給湯量 (L/⽇)
𝑁：給湯使⽤⼾数 (⼾)、⼈数 (⼈)、対象床⾯積 (㎡)、病床数 (床)または席数(席)𝑞：年間平均 1 ⽇給湯量 (表 3.4.9 参照)

2) 時間最⼤給湯量𝑄
𝑄

𝑁

式 3.4.⑨𝑞

𝑄：時間最⼤給湯量 (L/h)

𝑁：給湯使⽤⼾数 (⼾)、⼈数 (⼈)、対象床⾯積 (㎡)、病床数 (床)または席数 (席)𝑞：ピーク時給湯量 (表 3.4.9 参照)
表 3.4.9

設計⽤給湯量
ピーク
継続時間

建物の種類

年平均1⽇給湯量𝑞

ピーク時給湯量𝑞住宅

150〜200ℓ/(⼾･⽇)

100〜200ℓ/(⼾･h)

2h

集合住宅

150〜250ℓ/(⼾･⽇)

50〜100ℓ/(⼾･h)2h

7〜10ℓ/(⼈･⽇)

1.5〜2.5ℓ/(⼈･h)

2h

事

務

所

ホテル客室

備考
住宅のグレードを考慮して検討する必要がある
ピーク時給湯量は住⼾数が少ない場合ほど多くする
⼥性の使⽤量は、男性の使⽤量よりも多い
ホテルの性格と使⽤のされ⽅を考慮する必150〜250ℓ/(⼈･⽇)20〜40ℓ/(⼈･h)2h2〜4ℓ/(m2･⽇)

0.4〜0.8ℓ/(m2･h)

1h

100〜200ℓ/(床･⽇)

20〜40ℓ/(床･⽇)

1h40〜80ℓ/(m2･⽇)

10〜20ℓ/(m2･h)

2h

⾯積は、⾷堂⾯積＋ちゅう房⾯積60〜120ℓ/(席･⽇)15〜30ℓ/(席･h)2h

軽⾷・喫茶は、少ないほうの値でよい

総合病院

飲⾷施設

要がある
病院の性格と設備内容を把握することが必要である
ピークは1⽇2回あり、ピーク時以外でも、湯は平均的に使⽤される

注 給⽔温度5℃、給湯温度60℃基準
出典：「空気調和・衛⽣⼯学会便覧(第13版)」公社）空気調和・衛⽣⼯学会(2) ハイブリッド給湯システムにおける燃焼式給湯器容量の決定
ボイラー容量およびボイラー⽤貯湯槽容量については、従来⼿法により容量を算定します。先の(1)で求めた時間最⼤給湯量を基に、ボイラー機器容量、貯湯槽容量を算定し、貯湯槽容量と加熱能⼒は、⼀般的には下記の式より求めます。
＜燃焼式給湯器容量を選定する際の留意点＞
・貯湯運転⽅式の場合、給湯ピーク負荷の発⽣時間帯によって燃焼機器の容量は変化します。
しかし、ピーク給湯負荷の発⽣時刻が特定できないことから、燃焼機器容量は、後に設定するヒートポンプ給湯機の能⼒分を低減せずに決定します。
・ベース運転の場合においても、ピークカット時間とピーク給湯負荷の発⽣時刻が合致する可能性があることを想定し、ヒートポンプ給湯機の能⼒分を低減せずに決定します。
・既設の建物で、給湯負荷が明らかで、かつ、ピーク給湯負荷発⽣時刻が⼀定である場合は、ヒートポンプ給湯機の能⼒分を低減しても差し⽀えありません。
・リニューアル時で既設ボイラーが利⽤可能な場合、加熱能⼒が⼗分⾜りていればそのまま活⽤することを検討します。

1) 貯湯槽容量𝑉
𝑉

𝑄

式 3.4.⑩

𝐾𝑙

𝑉：貯湯槽有効容量 (L) (⼀般に貯湯槽容量の 70％程度)

𝑄：時間最⼤給湯量 (L/h)

𝐾𝑙：時間最⼤給湯量に対する割合 (0.5〜1.0、通常 1.0)

− 82 −

2) 加熱能⼒𝐻

𝐻

𝐶
𝜌
𝑄
𝐾2
3600
：加熱能⼒ (kW)𝜌

：⽔の密度 (1.0kg/L)

𝐾2：時間最⼤給湯量に対する割合 (通常 1.0)𝑡

：給湯温度 (⼀般に 60℃)

𝐻𝑡

式 3.4.⑪𝑡
𝐶：⽔の⽐熱 (4.186kJ/kg･℃)

𝑄：時間最⼤給湯量(L/h)

𝑡：給⽔温度 (⼀般に 5℃)

なお、貯湯槽容量と加熱能⼒には下記の関係式が成り⽴ち、設置場所の制約等で貯湯槽を⼤きくできない場合には、加熱能⼒を⼤きくすることで対応することができるので、適宜検討を
⾏います。
𝐶
𝜌
3600

𝑡

𝑡

𝐶

𝑉 𝐻 𝑇
𝐶
𝜌
𝑡
3600
：⽔の⽐熱(4.186kJ/kg･℃)

𝑡：ピーク開始時の貯湯温度 (⼀般に 60℃)

𝑡

：ピーク終了後の貯湯温度 (⼀般に 55℃)

𝑉

：貯湯槽有効容量(L) (⼀般に貯湯槽容量の 70％程度)

𝐻：加熱能⼒(kW)𝑡：給⽔温度 (⼀般に 5℃)

式 3.4.⑫

𝑡

𝑡

2

𝑄

𝑇

𝜌 ： ⽔の密度(1.0kg/L)

𝑇 ： ピーク継続時間 (h)𝑄：時間最⼤給湯量(L/h)(3) ハイブリッド給湯システムにおけるヒートポンプ給湯機容量の決定
ハイブリッド給湯システムにおけるヒートポンプ給湯機の機器容量算定は、年間の給湯負荷を勘案し、経済性等の⽬標とする指標に基づくシミュレーションを⾏ったうえで、最適な機器容量を決定する必要があります。
しかしながら、年間シミュレーションを⾏うのは煩雑なため、ここでは「業態別装置容量選定
線図（早⾒表）」を基に算出した、負荷形態別の⽇平均給湯負荷に対するヒートポンプ給湯機の負荷処理⽐率の推奨値を⽤いて、ヒートポンプ給湯機の機器容量を決定します。

1) ヒートポンプ給湯機の⽇必要⽣産能⼒𝐻𝑁
⽇平均給湯負荷に対するヒートポンプ給湯機の負荷処理⽐率を「負荷形態別推奨⽐率」にて設定したときの、ヒートポンプ給湯機の⽇必要⽣産能⼒を算定します。
𝐶
𝜌
𝛽
𝑄
𝑡
𝑡
3600
𝐻𝑁 ：ヒートポンプ給湯機の⽇必要⽣産能⼒(kWh)

式 3.4.⑬

𝐻𝑁

𝐶：⽔の⽐熱 (4.186kJ/kg･℃)

𝑄：⽇平均給湯量(L/⽇)

𝜌：⽔の密度 (1.0kg/L)𝑡 ： 給湯温度(⼀般に 60℃)𝑡

：給⽔温度(⼀般に 5℃)

𝛽：⽇平均給湯負荷に対するヒートポンプ給湯機の負荷処理⽐率（負荷形態別推奨⽐率）→ 下記参照年間の給湯負荷変動が⼤きい業種

適⽤業種例

⽇で算出した場合の値)

・ホテル
・ビジネスホテル・サウナ（24h 営業）

年間の給湯負荷変動が⼩さい業種

適⽤業種例

通常0.72(⽇平均給湯負荷を原単位3ℓ/㎡・⽇

・病院
・店舗
・温浴施設
・⽼⼈保健施設・給⾷センター ・スポーツ施設
・ゴルフ場（クラブハウス）
・社員⾷堂
・事務所

通常0.26(⽇平均給湯負荷を原単位250ℓ/⼈・で算出した場合の値)

等(注1)本推奨値（𝛽）は、負荷形態別にモデル建物を設定し、年間給湯負荷シミュレーションによる消費エネルギー量およびコスト試算の結果を基に算出しました。
(注2)個別物件の負荷処理⽐率の最適値は各種条件（⽐較機器、⽐較熱源種別、機器費等）により異なります。

− 83 −

2) ヒートポンプ給湯機の⽇⽣産能⼒𝐻𝐻𝑃
本来は、ピーク負荷⽇における時刻毎の外気条件による加熱能⼒の変化を反映させる必要がありますが、最終的な評価に対する影響度が⼩さいことから、より簡易に計算を⾏うため、メーカーカタログから冬期設計外気条件における加熱能⼒を設定します。
ヒートポンプ給湯機の運転時間が⻑いほどエネルギー効率は良くなりますが、建物の電⼒デマンド発⽣時にヒートポンプ給湯機が運転を⾏うと契約電⼒が増加し経済性が低下することになるため、これを避ける⽬的で 3 時間の停⽌時間（ピークカット運転）を考慮して昼間の運転
時間は原則 11 時間とします。夜間は安価な深夜電⼒を最⼤限利⽤することを⽬的として、運転時間は 10 時間とします。したがって、ヒートポンプ給湯機の⽇運転時間は、21 時間としてヒートポンプ給湯機の⽇⽣産能⼒を算出します。
𝐻𝐻𝑃

𝐻𝑃

𝑛

式 3.4.⑭𝑛

𝐻𝐻𝑃 ：ヒートポンプ給湯機の⽇⽣産能⼒ (kWh/⽇)𝐻𝑃：ヒートポンプ給湯機の冬期設計外気条件における加熱能⼒ (kW)𝑛：ヒートポンプ給湯機の夜間運転時間 (h)（10 時間※）

※個別物件の設置スペースや機器費等を考慮し、夜間運転時間を 10 時間から短縮することも可能𝑛：ヒートポンプ給湯機の昼間運転時間 (h)（0〜11 時間、原則 11 時間）

3) ヒートポンプ給湯機の台数𝑁𝐻𝑃
⽇平均給湯負荷に対するヒートポンプ給湯機の負荷処理⽐率を「負荷形態別推奨⽐率𝛽にて設定したときの、ヒートポンプ給湯機台数を算出します。
𝑁𝐻𝑃

𝐻𝑁 ⁄𝐻𝐻𝑃(式 3.4.⑮)

𝑁𝐻𝑃 ：ヒートポンプ給湯機の台数
𝐻𝑁𝑛 ：ヒートポンプ給湯機の⽇必要⽣産能⼒ (kWh)
𝐻𝐻𝑃 ：ヒートポンプ給湯機の⽇⽣産能⼒ (kWh)4) ヒートポンプ給湯機の貯湯槽容量（夜間貯湯運転⽅式の場合）𝑉𝐻𝑃
メーカーカタログからヒートポンプ給湯機の夏期設計外気条件における加熱能⼒を設定し、夜間 10 時間で貯湯可能な容量とします。なお、ユニット型ヒートポンプ給湯機の場合は、ユニット標準の貯湯槽容量とします。
𝑉𝐻𝑃

3600 𝐻𝑃𝐶𝜌𝑛𝑡(式 3.4.⑯)𝑡

𝑉𝐻𝑃 ：ヒートポンプ給湯機の貯湯槽有効容量 (Ｌ)𝐻𝑃：ヒートポンプ給湯機の夏期設計外気条件における加熱能⼒ (kW)𝑛：ヒートポンプ給湯機の夜間運転時間 (h)(原則 10 時間)

𝐶：⽔の⽐熱(4.186kJ/kg･℃)

𝜌𝑡：給湯温度(⼀般に 60℃) 𝑡：給⽔温度(⼀般に 24℃)

：⽔の密度(1.0kg/L)

ヒートポンプ給湯機の機器容量は、建物⽤途や給湯負荷の状況、ヒートポンプ給湯機の運転
時間等で最適値が異なり、機器費や経常費などの経済性、CO2 排出量削減効果も変動します− 84 −

（参考） 負荷形態別推奨⽐率の算出根拠について
１）年間の給湯負荷変動が大きい場合
モデル建物

シティホテル（新築）10,000㎡

建物用途
延床面積

60 ℃
5 ℃

給湯温度
給水温度
日最大給湯負荷9,086 kWh

日平均給湯負荷
HP給湯機1台あたりの能力
HP給湯機運転時間
HP給湯機の日生産能力

3,517 kWh
40 kW
21 h/日840 kWh

都市ガスによるコージェネレーションシステム計画・設計と評価（空気調和・衛生工学会）を基に算出
250㍑/人・日を基に算出
業務用エコキュート20HP相当の日平均能力で算出①年間給湯負荷シミュレーションにより、ヒートポンプ給湯機の⽇最⼤給湯負荷に対する負荷処理⽐率を 10〜100％まで可変させて、ヒートポンプ給湯機の台数および年間負荷処理率を算出。
②ハイブリッド給湯システムとしてのエネルギー消費量およびランニングコストを算出。
・契約種別は電気（東京電⼒）：業務⽤（6kV）、ガス（東京ガス）：空調⽤ A 契約
・電気、ガス料⾦はフラットレートとして電気（昼・夜共）：11.2 円/kWh、ガス：65 円/㎥。
③ハイブリッド給湯システムの回収年数および CO2 排出量を算出。
・燃焼式給湯器については設備容量が変わらず、HP 給湯機⽤貯湯タンクは設置しないため、HP 給湯機の増加コスト（CO2 冷媒 HP 給湯機 20 ⾺⼒相当の実売価格 9.1 万円/定格加熱 kWを想定）のみ計上し、単純投資回収年数として算出。
年間給湯負荷930,000 kWh

電気料金(昼)

11.2 円/kWh

CO2排出量原単位

HP給湯機COP

4.1

電気料金(夜)11.2 円/kWh

電気0.368 kg-CO2/kWh

燃焼式給湯器COP

0.85

ガス料金

65 円/m3

ガス

2.28 kg-CO2/m3

ガス発熱量(13A)

12.5 kWh/m3
HP選定台
燃焼式給湯器でHP給湯機で処理処理する年間熱HP給湯機での年数
する年間熱量量（20HP相 間負荷処理率
(kWh)
(kWh)
当）

10%
20%
30%
40%

26%
52%
78%
104%

1
2
3
3

51%
75%
83%
88%

474,300
697,500
771,900
818,400

電気料金
(円/年)

455,700
232,500
158,100
111,600

ガス料金
(円/年)

444,227
828,838
909,707817,605

2,787,785
1,422,330
967,200
682,760

1.5
2.1
2.8
2.6

5.4

1.5

6.0

2.6

4.0

3.2

3.0
2.0

51%

60%
45%

100,000

30%

50,000

15%
0%

0

0%
0%

10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
日最大給湯負荷に対するHP給湯機の容量比率

日最大負荷に対するHP給湯機の容量比率
ランニングコスト

57% 57% 58% 58% 58% 58%
54% 56%40%

150,000

100%

90%

80%

70%

60%

50%

0.0
40%

0
30%

1.0
10%

5,000

イニシャルコスト

40%
51%
54%
56%

75%

200,000

5.0
年

2.1

97,78749,891
33,92623,949250,000

7.0

kg-CO2/年

2.8

15,000

20%

千円

6.0

3.9

20,00010,0006.0

4.6

25,00021,712
46,95457,50464,642削減率

CO2排出量ハイブリット給湯システムの経済性
35,00030,000

CO2排出量(電CO2排出量(ガス)気)(kg-CO2/年)(kg-CO2/年)

回収年数
(年)

削減率

HP給湯機の負荷処理比率
日最大給湯 日平均給湯
負荷に対する 負荷に対する比率
比率

単純投資回収年数

HPの排出量燃焼式の排出量

電⼒とガスの消費量をもとに、（財）省エネルギーセンターのCO2排出量原単位によりCO2排出量を算出。
＜解説＞
・年間の⽇平均給湯負荷に対して⽇最⼤給湯負荷が⾮常に⼤きいため、HP給湯機の負荷処理⽐率を⼩さく設定しても、HP給湯機による年間負荷処理量を⼗分に確保できる。
・HP給湯機の負荷処理⽐率によるCO2排出量削減効果にはほとんど変化が無い。
・本試算の場合、年間の給湯負荷変動が⼤きい場合は、⽇最⼤給湯負荷に対するHP給湯機の負荷処理⽐率が10〜40％の間でHP給湯機の機器容量を選定するのが効果的であり、経済性が最も⾼く、CO2排出量削減効果も相応に向上する「10％」（⽇平均給湯負荷に対しては26％）の場合が最適といえる。

− 85 −

削減率

２）年間の給湯負荷変動が小さい場合
モデル建物

延床面積

病院（新築）
10,000㎡

給湯温度
給水温度

60 ℃
5 ℃

建物用途

日最大給湯負荷

4,647 kWh

日平均給湯負荷
HP給湯機1台あたりの能力
HP給湯機運転時間
HP給湯機の日生産能力

1,918 kWh
40 kW
21 h/日840 kWh

都市ガスによるコージェネレーションシステム計画・設計と評価（空気調和・衛生工学会）を基に算出
3㍑/㎡・日を基に算出
業務用エコキュート20HP相当の日平均能力で算出①年間給湯負荷シミュレーションにより、ヒートポンプ給湯機の⽇最⼤給湯負荷に対する負荷処理⽐率を 10〜100％まで可変させて、ヒートポンプ給湯機の台数および年間負荷処理率を算出。
②ハイブリッド給湯システムとしてのエネルギー消費量およびランニングコストを算出。
・契約種別は電気（東京電⼒）：業務⽤（6kV）蓄熱調整契約、ガス（東京ガス）：空調⽤ A
契約
・電気、ガス料⾦はフラットレートとして電気（昼）：11.2 円/kWh、電気（夜）：4.0 円/kW
h、ガス：65 円/m3。
③ハイブリッド給湯システムの回収年数および CO2 排出量を算出。
・燃焼式給湯器については設備容量が変わらないため、HP 給湯機（貯湯タンク含む）の増加
コスト（CO2 冷媒 HP 給湯機 20 ⾺⼒相当の実売価格[10.9 万円/定格加熱 kW]を想定）のみ計
上し、単純投資回収年数として算出。
年間給湯負荷930,000 kWh

電気料金(昼)

11.2 円/kWh

CO2排出量原単位

HP給湯機COP

4.1

電気料金(夜)4.0 円/kWh

電気0.368 kg-CO2/kWh

燃焼式給湯器COP

0.85

ガス料金

65 円/m3

ガス

2.28 kg-CO2/m3

ガス発熱量(13A)

12.5 kWh/m3

1
1
1
2

43%
51%
65%
79%

399,900
474,300
604,500
734,700

ハイブリット給湯システムの経済性
35,0005.6

30,0004.6
2.9

15,000

3.5
2.5

5.5

4.5

4.0
3.0

2.9
2.5
2.1
3.5

15,434
21,71235,26752,096

削減率

113,754
97,787
69,84841,909

35%
40%
47%
53%

75%
57% 57% 58% 58% 58%
53% 55%150,000

35%

40%

60%
45%
30%

100,000

15%

50,000
0%

0%

0
0%

日最大負荷に対するHP給湯機の容量比率
ランニングコスト

CO2排出量(電CO2排出量(ガス)気)(kg-CO2/年)(kg-CO2/年)

47%

100%

90%

80%

70%

60%

50%

0.0
40%

1.0

0
30%

5,000
20%

2.0

イニシャルコスト

3,242,980
2,787,785
1,991,275
1,194,765

200,000

5.0

2.1

回収年数
(年)

CO2排出量6.0

3.3

315,242444,227
712,423
979,118

ガス料金
(円/年)

250,000

7.0

10,00010%

千円

25,00020,0006.6

530,100
455,700
325,500
195,300

電気料金
(円/年)

削減率

24%
48%
72%
96%

年

10%
20%
30%
40%

HP選定台
燃焼式給湯器でHP給湯機で処理処理する年間熱HP給湯機での年数
する年間熱量量（20HP相 間負荷処理率
(kWh)
(kWh)
当）

kg-CO2/年

HP給湯機の負荷処理比率
日最大給湯 日平均給湯
負荷に対する 負荷に対する比率
比率10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
日最大給湯負荷に対するHP給湯機の容量比率
HPの排出量

単純投資回収年数

燃焼式の排出量削減率

電⼒とガスの消費量をもとに、（財）省エネルギーセンターのCO2排出量原単位によりCO2排出量を算出。
＜解説＞
・投資回収年数は、V字の曲線を描くケースが⼀般的である。給湯負荷形態によって、V字の底の位置が変動するた
め、経済的なポイントを探すためには、このような試算が必要である。
・HP給湯機の負荷処理⽐率を⼤きくするとCO2削減量が増加するが、負荷処理⽐率が30％を超えると、CO2排出量削減効果はほとんど変わらない。
・本試算の場合、昼間のみ給湯負荷が有る場合の⽇最⼤給湯負荷に対するヒートポンプ給湯機の負荷処理⽐率は、
10〜40％の間でヒートポンプ給湯機容量を選定するのが効果的で、経済性が最も⾼く、CO2排出量削減効果も相応に向上する「30％」（⽇平均給湯負荷に対しては72％）の場合が最適といえる。

− 86 −

コージェネレーション・燃料電池
3.5.1 コージェネレーションの概要
コージェネレーションは、⼯場や業務⽤施設などエネルギー需要地で、ガスや油などの燃料を⽤いガスエンジンやガスタービンで発電を⾏い、その際発⽣する排熱を有効利⽤することを⾔います。
排熱は暖房や給湯で⽤いられるだけでなく、排熱利⽤の吸収式冷凍機を⽤いて冷房にも利⽤することができます。
発電機と排熱回収装置をあわせてコージェネレーションユニットと呼び、排熱利⽤する設備もあわせてコージェネレーションシステムと呼ぶことがあります。（図 3.5.1 参照）
コージェネレーションは発電⽤に追加的な燃料が必要となるが、購⼊電⼒の削減、ボイラーなどの燃料削減することで省エネルギーを図ることができます。（図 3.5.2）
ただし、このような省エネルギー効果は排熱が⼗分利⽤できる場合に得られるものです。

図 3.5.1

コージェネレーションシステムとコージェネレーションユニット１）※１

コージェネレーションの発電効率をモデル的に設定※２

コージェネレーションの排熱利⽤効率をモデル的に設定※３

系統電⼒需要端発電効率（省エネルギー法⼀次エネルギー換算係数相当）※４ボイラー効率をモデル的に設定し、LHV基準に換算
図 3.5.2

コージェネレーションの省エネ性評価例（温⽔利⽤定格⽐較）1)− 87 −

3.5.2

コージェネレーションの給湯利⽤

コージェネレーションの省エネルギー効果は、利⽤先が冷熱需要より温熱需要のほうが⼤きくあります。また温熱需要の内、暖房需要は利⽤期間が限られているため、年間を通じて利⽤される給湯需要が⼤きいとコージェネレーションの導⼊の効果が⾼くなります。
⼤規模なホテルや病院では、冷暖房需要・給湯需要ともに⼤きいため、⽐較的⼤規模なコージェネレーションが採⽤されますが、中⼩規模のホテルや福祉施設、飲⾷店舗などの給湯需要が⼤きい施設でもコージェネレーションが採⽤されます。この場合次項のマイクロコージェネレーシ
ョンが給湯熱源機として採⽤されることが多くあります。以後マイクロコージェネレーションについて解説します。

3.5.3

マイクロコージェネレーション

⼩型のコージェネレーションには、マイクロコージェネレーション（ジェネライト）としてシ
リーズ商品化されているものがあります。現在、表 3.5.1 の機種がラインナップされています。
マイクロコージェネレーションのパッケージには、ガスエンジン、発電機、インバータ、排熱回収⽤熱交換器、放熱⽤熱交換器（ラジエータ）、制御機器がコンパクトに内蔵されており、外部機器の設置スペースを⼤幅に削減すると共に、設置・施⼯が簡易化できる。系統電⼒との接続もインバータを介して⾏うため、太陽光発電と同様の簡易な接続が可能です。
排熱は、主に給湯に利⽤されますが、給湯負荷は時間変動が⼤きいため、⼀般的には、⽤途に合わせた容量の貯湯タンクおよびバックアップ⽤給湯器と組み合わせて利⽤します。すなわち、中央式給湯システムの熱源機として⽐較的容易にコージェネレーションを活⽤できます。
最近では、停電時の保安負荷対応として、起動・制御⽤のバッテリーを内蔵し、停電時にも⾃⽴運転できる機種も商⽤化されています。
表 3.5.1

マイクロコージェネレーションの機種

発電容量(kW)

5kW

6kW

9.9kW

25kW

30kW

35kW

発電効率(%)

29.0

28.8

31.5

33.5

32.4

33.5

排熱効率(%)

56.5

56.2

55.0

52.0

54.5

54.5

35.1

42.2

62.6

139.7

181.6

204.9

排熱回収量(MJ/h)

効率はLHV基準

3.5.4

コージェネレーションの給湯利⽤上の留意点

コージェネレーションを給湯利⽤する場合は、バックアップ給湯器と共に設置されるケースが多くありますが、コージェネレーションの排熱を優先的に利⽤できるよう配慮する必要があります。

図 3.5.3

コージェネレーションの給湯利⽤（（１）を参考に作成）− 88 −

貯湯槽への給⽔を排熱で余熱するために余熱槽を設置すれば、排熱が優先利⽤できます。
余熱槽が設置されない場合は、同じ貯湯槽をコージェネレーション排熱とバックアップ給湯器の両⽅で加熱することになるため、バックアップ給湯器利⽤上限温度（稼働開始設定温度）より、コージェネレーションの排熱利⽤上限温度を⾼く設定する必要があります。（図 3.5.3）

3.5.5

コージェネレーションの採⽤時の留意点(1) 設計時の留意点
・設備容量 ： コージェネレーションシステムは電気と熱を同時に発⽣するので､⽉別時刻別の電⼒負荷と熱負荷（蒸気､給湯､暖房､冷房）を事前に把握し、各々の最⼤負荷、年間負荷､⽉別時刻別負荷パターンに応じた適切な設備容量の選定と運転⽅式を選定する必要があります。
・電気系統 ： システムの稼働率向上のためには系統連系運転が有効である。「電気設備の技術基準」に従い、保護システムを含む各機器の設計と選定を⾏います。
・排熱利⽤ ： 熱負荷が排熱を安定して消費できるよう排熱利⽤系統を設計します。
・騒⾳ ： ⾮常⽤発電機はオープンタイプで設置することが多いが、コージェネレーションシ
ステムは常⽤運転のため騒⾳の影響が⼤きいことからパッケージタイプが主流です。パッケ
ージタイプであっても屋外に設置する場合は、周囲への騒⾳影響を勘案して防⾳壁が必要なケースもあります。
・給換気 ：屋内に設置する場合は、給換気設備が必要となる。機器毎にメーカーが定めた給換気量を確保します。
(2) 施⼯上の留意点
既存施設への設置に際しては、建物機能を損ねることのない⼯法・⼯期等を⼗分検討する必要があります。コージェネレーション設置に関しては関連法規・届出関係が多岐にわたるた
め、⼗分に理解しスケジュールを確認する必要があります。
(3) メンテナンス
コージェネレーションシステムは、⼀般に原動機、発電機、制御盤、排熱回収ボイラー、その他補機等で構成されます。原動機は運転時間に応じたメンテナンスが必要となります。オーバーホール点検時には⽇数を要するので注意が必要でする。原動機以外の機器は年次点検が⼀
般的ですが、原動機の点検に合わせて実施することが多くあります。

3.5.6 燃料電池
燃料電地とは、電解質に直流を通じると電極で⽔素と酸素が発⽣する、いわゆる電気分解の逆反応によって電⼒を得る発電システムです。発電反応は発熱反応であり、発電に伴い熱が発⽣す
るため、この熱を利⽤することでコージェネレーションとして利⽤できます。
燃料電池には表 3.5.2 に⽰す種類があります。業務⽤給湯に利⽤できるものとしては、リン酸
形燃料電池が 1990 年代初めに商⽤化されましたが、⼤きな普及には⾄っていません。溶融炭酸
塩形はまだ商⽤化に⾄っていません。固体⾼分⼦形は家庭⽤燃料電池コージェネレーションとして 2009 年から商⽤化され、その後、固体酸化物形の家庭⽤燃料電池コージェネレーションが 20
12 年から商⽤化され、さらに⾼効率化が進められています。

− 89 −

表 3.5.2

燃料電池の種類と特徴１）

燃料電池の

リン酸形

固体⾼分⼦形

溶融炭酸塩形

固体酸化物形種類(PAFC)(PEFC)(MCFC)(SOFC)

電解質

リン酸⽔溶液⾼分⼦膜

アルカリ⾦属ジルコニア系+

炭酸塩+

セラミックス

伝導イオン

⽔素イオン(H )⽔素イオン(H )炭酸イオン(CO )酸素イオン(O2-)

燃料(反応)

H2

H2

H2,CO

H2,CO

出⼒規模

百〜数百kW

700W〜数⼗kW

数百〜数千kW

700W〜数万kW

作動温度

200℃

70〜90℃

650〜700℃

800〜１,000℃

発電効率

35〜40%(改質ガス35〜40%(改質ガス45〜55%(改質ガス45〜65%(改質ガス(LHV基準)を⽤いた場合)を⽤いた場合)を⽤いた場合)を⽤いた場合)70〜85℃温⽔

70〜85℃温⽔

⾼温蒸気

⾼温蒸気

167℃蒸気排熱温度

90℃温⽔

60〜75℃温⽔

60℃温⽔

燃料

天然ガス(改質)

天然ガス(改質)

天然ガス

天然ガス

LPG(改質)LPG(改質)

LPG

LPG

バイオガス

純⽔素

バイオガス

バイオガス

純⽔素

メタノール(改質)

⽯炭ガス化ガス⽯炭ガス化ガス

⾼発電効率

⾼発電効率

内部改質が可能内部改質が可能

複合発電が可能

複合発電が可能

いち早く商品化され特徴

導⼊・稼働実績が
豊富

適⽤分野

23

⺠⽣⽤CGS

低温で作動
⾼エネルギー密度

家庭⽤CGS
燃料電池⾃動⾞

⺠⽣⽤CGS
産業⽤CGS
⼤規模発電プラント

家庭⽤CGS⺠⽣⽤CGS
産業⽤CGS
⼤規模発電プラント

3.5.7 業務⽤燃料電池
マイクロコージェネレーション規模の業務⽤燃料電池としては、固体酸化物形の家庭⽤燃料電
池コージェネレーションの技術を応⽤し、発電出⼒ 3kW、発電効率 52％（LHV 基準）以上、総合効率 90％（LHV 基準）の機種が商品化され 2018 年より販売されています。
ガスエンジンタイプのコージェネレーションより発電効率が⾼く、相対的に排熱の量が少ない
ため、熱需要が⽐較的少ない施設でも省エネルギー効果が期待できます。

3.5.8 コージェネレーション・燃料電池の⼀次エネルギー消費量計算
コージェネレーション・燃料電池の⼀次エネルギー消費量を計算するためには、設置される施設での電⼒需要、熱需要（空調利⽤される場合は空調需要）の想定データを⽤い、どのようにコージェネレーション・燃料電池が可能するかをシミュレーションし、その消費エネルギーを計算する必要があります。
その際、電⼒需要にあわせて稼働するのか、熱需要にあわせて稼働するのかといった制御⽅法についても考慮する必要があります。
このような計算を簡便に⾏うために、公益社団法⼈空気調和・衛⽣⼯学会からコージェネレーションシミュレーションプログラム「ＣＡＣＡＤＥⅢ」が発⾏されています。

参考⽂献
1)

都市ガスコージェネレーションの計画・設計と運⽤,公社）空気調和・衛⽣⼯学会,2015 年 3 ⽉− 90 −

4

施⼯上の注意事項− 91 −

4

施⼯上の注意事項
貯湯槽の配管接続
図 4.1.1 と図 4.1.2 は、⽴て型の密閉式貯湯槽周りの配管の例です。⽴て型の密閉式貯湯槽は、配管の接続位置によって、貯湯槽内で滞留が起きやすい傾向があります。
図 4.1.1 のような配管接続⽅法だと、貯湯槽の底部が低温のまま滞留しやすくなります。図 4.
1.2 のように貯湯槽下部から加熱機への配管を取り出して、貯湯槽内の温度が、まんべんなく⾼
い⽔温になるようにします。これによって、貯湯槽の貯湯効率も向上します。
「2.5.2機器からの熱損失」に記載の通り、密閉式貯湯槽の脚部からの熱損失は⼤きく、貯湯

槽下部の⽔温が低くなる傾向があります。レジオネラ症対策の⾯からも、貯湯槽下部の⽔が滞留しないように配管することが⼤切です。

図 4.1.1 滞留を起こしやすい貯湯槽周りの配管例 2)を編集

図 4.1.2 滞留の起こりにくい貯湯槽周りの配管例 2)を編集

参考・引⽤⽂献
1) ⾚井仁志：給湯設備について、レジオネラ症防⽌指針、第 4 版、pp.137〜140、⽇本建築衛⽣管
理教育センター(2017)2)

⼩川正晃：給湯設備、空気調和・衛⽣⼯学、第 81 巻、第 8 号、pp.19〜26、公社)空気調和・衛⽣⼯学会(2007)

保温「2.5 機器と配管からの熱損失と加熱⽅法」で既述の通り、配管や機器の保温は、給湯システ
ム全体の熱効率に⼤きく影響します。「2.5 機器と配管からの熱損失と加熱⽅法」の記述内容を踏まえて、次に要点を記載します。

4.2.1

保温施⼯不要箇所

国⼟交通省⼤⾂官房官庁営繕部監修の『公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)平成 28 年度版』では、給湯設備に類するもので保温を⾏わない箇所として、次を挙げています。
①屋内および暗渠内の配管の弁、伸縮継⼿、防振継⼿、フランジ、伸縮管継⼿、防振継⼿、フレキシブルジョイント等− 92 −

②ポンプ③給湯⽤密閉形隔膜式膨張タンク「2.5.2 機器からの熱損失」に記載した通り、弁の保温は熱損失に影響します。
仕様書の保温施⼯不要場所の①と②は、速やかに改善して保温を施すように変更するとともに、既存施設の改善も早急に⾏うべきです。

4.2.2

保温材

国⼟交通省⼤⾂官房官庁営繕部監修『公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)平成 28 年度版』では、給湯管(膨張管を含む)に⽤いる保温材は、ロックウール保温材(保温筒)とグラスウー
ル保温材(保温筒)の 2 つに限定しています。給⽔管で使⽤できるポリスチレンフォーム保温材(保温筒)は、給湯管では使⽤できないことになっています。
国⼟交通省⼤⾂官房官庁営繕部監修『機械設備⼯事監理指針・平成 28 年度版』では、ロック
ウール保温筒とグラスウール保温筒の取付けで、保温筒 1 本につき鉄線を 2 箇所以上 2 巻き締めすることとしています。繊維質保温筒の鉄線 2 巻き締めの喚起事項として、締めすぎないように注意するとして、厚さのマイナス許容差を 3 ㎜程度と明記しています。「2.5.2 機器からの熱損失」に記載の通り、繊維質保温筒の鉄線の巻き締めが課題であることを念頭に置く必要があります。
仕様書では、ポリスチレンフォーム保温材の仕様を、JIS A 9511 のビーズ法ポリスチレンフォ
ームの 3 号としています。JIS A 9511 では、ビーズ法ポリスチレンフォームの 3 号の使⽤温度を「70℃以下」としていることから、ヒートポンプによる給湯では、この⽔温を上回ることもある
ことから適さないために、ポリスチレンフォーム保温材を除外していると考えられます。
ポリスチレンフォーム保温材には、JIS A 9511 規格にないものの、90℃まで適応できる耐熱⽤製品が国内で製造・販売されています。しかも、給湯管に⽤いることの多い銅管やステンレス管の⼨法(外径)と形状に即しています。この他、発泡系保温筒として、JIS A 9511 に規定している
A 種硬質ウレタンフォームと B 種硬質ウレタンフォームの保温筒があり、いずれも 100℃を使⽤温度としています。硬質ウレタンフォーム保温筒は、ポリスチレンフォーム保温筒より熱伝導率が低く、断熱性能も優れています。
グラスウール保温材に含まれるハロゲンイオンが、ステンレス鋼管のうちオーステナイト系ス
テンレス鋼・SUS304 等の応⼒腐⾷割れを引き起こす要因になることが知られています。グラス
ウール保温材が⽔漏れや⾬⽔等で⽔と接触することで誘引します。
このことから『公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)』に、給湯管の保温材として、90℃
適応の耐熱⽤ポリスチレンフォーム保温筒や硬質ウレタンフォーム保温筒の使⽤が可能なように、⾄急、⾒直す必要があります。

4.2.3

保温材の保管と使⽤での注意事項

保温材の保管や⼯事では、次のことに注意する必要があります。
・保温材の保管や運搬、施⼯では、⽔分や⾬⽔などで保温材が濡れないように注意します。⻑
期間保管する場合は、床⾯からの湿気にも留意する必要があります。とくに繊維系の保温材
は、⼀箇所が濡れると⽑細現象によって、広範囲に⽔分が⾏き渡ることから⼗分に配慮しなければなりません。
・ロックウール保温筒やグラスウール保温筒等の繊維系の保温筒を使⽤する場合は、国⼟交通
省⼤⾂官房官庁営繕部監修『機械設備⼯事監理指針・平成 28 年度版』だと保温筒 1 本につ− 93 −

き鉄線を 2 箇所以上 2 巻き締めすることとしています。鉄線の巻締めは締めすぎないように注意しなければなりません。
・ポリエチレンフィルムは、防湿、防⽔の⽬的で使⽤します。管に使⽤する場合は、テープ状の柔軟性のあるものを半重ね以上の重ね巻とします。巻ける範囲で幅広テープを使⽤して、継ぎ⽬を少なくすべきです。

参考・引⽤⽂献
1) 増⽥喜憲、鉾井修⼀、森本研⼆、五井努：ビジネスホテルにおける給湯システムからの熱損失と保温改修、空気調和・衛⽣⼯学会 近畿⽀部 学術研究発表会論⽂集,pp. 5〜8,2013.3
2) 国⼟交通省⼤⾂官房官庁営繕部監修、公共建築協会編：保温⼯事、公共建築⼯事標準仕様書(機械設備⼯事編)、平成 28 年度版、公共建築協会、pp. 84〜99,2016
3) 国⼟交通省⼤⾂官房官庁営繕部監修、公共建築協会編：保温⼯事、機械設備⼯事監理指針、平成 28
年度版、地域開発研究所、pp. 296〜330,2016
4) 渡 辺 睦 典 : 保 温 ⼯ 事 , 空 気 調 和 ・ 衛 ⽣ ⼯ 学 会 中 央 式 給 湯 設 備 設 計 ⽅ 法 検 討 ⼩ 委 員 会 報 告書,p.188,2014− 94 −

5

関連システム(浴場システム)− 95 −

5

関連システム(浴場システム)
ろ過循環システムの概要(循環式浴槽システム)
ろ過装置の主要部分は、図 5.1.1 のようにヘアキャッチャ(集⽑器・除⽑器)、ポンプ、ろ過器で構成されます。これに、熱交換器や消毒装置、制御盤等の補助装置が付加してろ過循環システムとなります。超⾳波ノズルや気泡板等を附属することもあります。

図 5.1.1 循環式浴槽システムの構成の例

業務⽤浴槽の循環⽅式は、⼀般に、図 5.1.2 の側壁吐出・底⾯還⽔⽅式(直接循環⽅式)、図 5.1.
3 の側壁吐出・オーバフロー還⽔⽅式(オーバフロー回収⽅式)が使われています。側壁吐出・底⾯還⽔⽅式は、我が国では最も使われている⽅式で、浴槽の側壁からろ過・消毒された湯を浴槽内に吐出させて、浴槽の底から吸い込んでろ過器に戻すようにしています。

図 5.1.2

側壁吐出・底⾯還⽔⽅式 1)

図 5.1.3

側壁吐出・オーバフロー還⽔⽅式 1)

側壁吐出・オーバフロー還⽔⽅式は、浴槽内に浴槽の側壁や底⾯から湯を吐出させて、浴槽の縁からオーバフローさせた湯を集めてろ過器に戻す⽅法です。湯が豊富に溢れ出ているように⾒せる視覚的な効果と浴槽表⾯の浮遊物の除去が可能です。節⽔の⽬的でも⽤いられます。この⽅
式は、節⽔に寄与しますが、オーバフロー回収槽を常時衛⽣的に安全な状態に保てる状態で設置して、消毒装置を完備した上で、採⽤しなければなりません。また、条例や保健所が許容する場
合のみに限ります。『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』(平成 1
5 年 7 ⽉ 25 ⽇、厚⽣労働省告⽰第 264 号) 4) では、「浴槽から排出された⽔を再利⽤するための− 96 −

回収槽は、⼊浴によって⽣じた⽼廃物⼜は汚れを多く含んだ⽔を貯留しているため、壁⾯等に⽣物膜が定着しやすく、レジオネラ属菌が繁殖しやすい状況にあることから、回収槽の⽔を浴⽤に供することは避けること。やむを得ず供する場合は、消毒及び清掃が容易に⾏えるように、回収槽を設置すること。」としています。
ろ過装置は、換⽔時に浴槽の他、ろ過器、ヘアキャッチャ(集⽑器・除⽑器)、循環配管、⽔位検知管などシステムを構成する部位全てから浴槽⽔を完全に排⽔できるように、浴槽底⾯位置(レベル)より低い位置に設置して、必ず浴槽の⽔⾯より下に設けて、浴槽内の湯が部分的に滞留しないように配置しなければなりません。循環する湯の吐出⼝の位置は、循環湯の⼀部を浴槽⽔⾯より上部に設けた湯⼝から浴槽内に落とし込む構造のものを⾒受けることがあります。これは旅館や娯楽施設の浴場で、湯を豊富に⾒せるための演出です。新しい湯と誤解して⼝に含む⼊浴客もいます。循環⽔を浴槽⽔⾯より上部から浴槽内に落とし込む構造は、レジオネラ症感染の原因となるエアロゾルが発⽣するなど衛⽣的に危険なものです。浴槽の湯⼝からは、新しい温泉⽔
や湯、⽔以外は流さないようにする必要があります。『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』では、「ろ過器等により浴槽⽔を循環させる構造の浴槽にあっては、
当該浴槽⽔の誤飲の防⽌⼜はエアロゾルの発⽣の抑制を図るため、当該⽔を浴槽の底部に近い部分から供給すること。」としています 3)。
⼀⽅で、差し湯と呼ばれる新しく浴槽へ補給する湯や⽔は、浴槽⽔⾯上部から浴槽に落としこむ⽅法をとり、浴槽の湯が給湯・給⽔配管に逆流しないようにしなければなりません。浴槽へ投⼊する補給⽔や補給湯の配管を浴槽循環配管に直接接続してはなりません。浴槽の湯は、⽔⾯からの蒸発をはじめ、⼊浴者によるかけ湯や溢⽔などによって減るために、新しい湯や⽔を補給する必要があります。浴槽循環配管に給湯配管や給⽔配管を直接接続することを禁⽌しています。
逆⽌弁を付けても、細菌等の汚濁物質の逆流を防ぐことはできません。
浴槽循環配管に給湯・給⽔配管を直接連結することは、クロスコネクションと⾔い、建築基準法や⽔道法で禁⽌しています。直接連結することは、単に流体⼒学的に間接的であることを要求しているのではなく、⽔の逆流を防⽌するに⾜る措置を要求しています。逆⽌弁は、弁座にごみを噛むことがあるので、クロスコネクションの対策として有効でありません 4)。
総硫⻩(硫化⽔素イオン、チオ硫酸イオン及び遊離硫化⽔素に対応するもの)が、2mg/kg 以上含有する温泉を公共の浴⽤に供する場合は、図 5.1.4 のように浴槽への温泉注⼊⼝を浴槽の湯⾯より上⽅に設けなければなりません。硫化⽔素を原因とする事故の防⽌のための措置です 5)。総硫
⻩が 2mg/kg 以上含有する温泉の例として、含⾷塩硫⻩泉、含⽯膏硫⻩泉、単純硫⻩泉、酸性硫
化⽔素泉、含硫化⽔素酸性緑ばん泉が挙げられます 6)。

図 5.1.4

総硫⻩が 2mg/kg 以上含有する温泉を浴⽤に供する場合の浴槽への温泉注⼊⼝の構造 5)− 97 −

浴槽には、⼊浴者数に応じて新鮮な補給⽔を供給します。溶存有機物による汚濁量は、過マン
ガン酸カリウム消費量で表されおり、『公衆浴場における衛⽣等管理要領』(平成 15 年 2 ⽉ 14
⽇健発 第 0214004 号 厚⽣労働省健康局⻑通知)の浴槽⽔の⽔質基準では許容値を 25mg/ℓ としています 7)。実験により、⼊浴者が持ち込む汚濁量は、過マンガン酸カリウム消費量に換算して500mg/⼈の値が得られているからです 8)。この値から、必要な補給⽔量は、34ℓ/⼈となります。しかし、補給した湯や⽔が完全に置換することはありませんから、空気調和・衛⽣⼯学会『浴場施設のレジオネラ対策指針』9)では、安全率 20％を加味して、補給⽔量を 40ℓ/⼈としました。

参考・引⽤⽂献
1) 厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課⻑：循環式浴槽におけるレジオネラ症防⽌対策マニュアルについて、
健衛発第 95 号,2001.9.11
2) ⾚井仁志：既存施設の調査、浴場施設におけるレジオネラ対策指針のための調査・実験研究 SHASER 2004-2005、空気調和・衛⽣⼯学会 浴場施設におけるレジオネラ対策⼩委員会、pp.41〜45,2006.3
3) 厚⽣労働省：レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針、厚⽣労働省告⽰
第 264 号,2003.7
4) ⼀社)⽇本建築センター：給排⽔設備技術基準・同解説、1983 年版、pp. 14〜17、pp.138〜139,1983.2
5) 環境省:公共の浴⽤に供する場合の温泉利⽤施設の設備構造等に関する基準(改正)、環境省告⽰第66 号,2017.9
6) 環境庁⾃然保護局⻑：温泉の利⽤基準について、環⾃企 424 号,1975.7
7) 厚⽣労働省健康局⻑：公衆浴場における衛⽣等管理要領、健発第 0214004 号,2003.2
8) ⾚井仁志･岡⽥誠之･⻘沼徹：⼊浴の⾏為による浴槽⽔の汚濁原単位及び消毒剤の減少に関する研
究､空気調和･衛⽣⼯学会論⽂集､№114､pp.69〜75､(2006-9)9) ⼩川正晃：システムの構成、浴場施設のレジオネラ対策指針 SHASE-G 2002-2006、公社)空気調
和・衛⽣⼯学会 浴場施設におけるレジオネラ対策⼩委員会,pp.6〜9,2006.11− 98 −

ろ過装置の概要
5.2.1 ろ過設備の構成
ろ過装置は、ろ過器、ポンプ、ヘアキャッチャ(集⽑器・除⽑器)、操作弁、配管、操作盤などで構成されます 1)。これに、熱交換器や消毒装置、制御盤等の補助装置が付加します。

5.2.2 ろ過容器の材質
建築設備⽤途で、最も使⽤されている砂式ろ過器は、かつて鋼製の本体の内部にライニングを施した製品が主流でした。2000(平成 12)年の厚⽣省⽣活衛⽣局⻑通知｢公衆浴場における衛⽣等管理要領｣の改正で、｢浴槽⽔の消毒に⽤いる塩素系薬剤の注⼊(投⼊)⼝は、浴槽⽔が循環ろ過装
置内に⼊る直前に設置することが望ましいこと。｣となったり、残留塩素濃度を維持したりすることの規定が、新たにできたりしました。
塩素系薬剤の注⼊と遊離残留塩素濃度を維持することでレジオネラ症への罹患を防ぐことにしたことで、鋼製ろ過器に腐⾷が多発するようになります。これにより、塩素系薬剤による腐⾷の影響のない FRP 製ろ過器にシフトしました。FRP 製ろ過器は、鋼製に較べ断熱性が⾼い特徴があります。
FRP 製ろ過器で注意したいのは、経年劣化で温度による膨張収縮によって、配管取出し位置(タッピング)が破損する場合があります。ハンドレイアップ法により FRP を製作すべきです。また、残留塩素による劣化を考慮した材質を選定する必要があり、現在ではビニルエステル樹脂やイソフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂などが使われています。

5.2.3 ろ過⽅式の種類
建築設備に⽤いられる循環式ろ過装置は、砂式、珪藻⼟式、カートリッジ式の 3 ⽅式に分けられます。
このうち、カートリッジ式は、逆洗ができないために公衆浴場業や旅館業等の浴場⽤としては使⽤できません。2000 (平成 12)年の浴槽⽔を感染源とするレジオネラの集団罹患があった後の、厚⽣省⽣活衛⽣局⻑通知｢公衆浴場における衛⽣等管理要領｣と「旅館業における衛⽣等管理要領」の改正(⽣衛発第 1811 号、平成 12 年 12 ⽉ 15 ⽇、厚⽣省⽣活衛⽣局⻑)で、「循環ろ過装
置を使⽤する場合は、ろ材の種類を問わず、ろ過装置⾃体がレジオネラ属菌の供給源とならない
よう、消毒を 1 週間に 1 回以上実施すること。また、1 週間に 1 回以上逆洗して汚れを排出すること。」が根拠です。ドイツ規格協会が制定した⼯業規格 DIN19643(April,1997)の「⽔泳プール
⽔と浴槽⽔の処理(Aufbereitung von Schwimm und Badebeckenwasser)」では、｢1 週間に 2 回以上｣としています。
珪藻⼟ろ過器は汚れたろ材(珪藻⼟)は全て排除して、新たに新鮮なろ過膜を再⽣する形式です。ろ過精度も優れていることから、浴槽⽤のろ過器としての⾼い評価を得ています。
かつて、ミネラル分やイオン等により⼊浴効果があるとされている天然岩⽯・砂(花崗斑岩、
⽯英斑岩、⻨飯⽯、光明⽯、トルマリン⽯、トゴール鉱⽯、ラヂウム鉱砂等)をろ過器そのものとして、また、ろ過器の後に設けることもありました。これらの天然岩⽯は、家庭⽤ 24 時間⾵呂にも⽤いられました。しかし、天然岩⽯は多孔質のものが多く、⽣物膜による⽔質浄化作⽤により有機物濃度を低下させることにより、浴槽⽔の換⽔期間を延ばす作⽤もありました。しか− 99 −

し、多孔質の天然岩⽯が、レジオネラ属菌の温床になる可能性⾼いと指摘されたことから、使われなくなりつつあります。

5.2.4 ろ過器①・砂式ろ過器
ろ過器は、ろ過・逆洗・洗浄と呼ばれる 3 ⼯程があります。メーカーによっては、洗浄⼯程を省く場合もあります。ろ過⼯程は、懸濁物質を含む⽔の濁質除去を⾏い、懸濁⽔がろ過器内へ送⽔して、散⽔管を介してろ過層及び⽀持層の順に上から下へ通過し、ろ過器外へ流出する⼯程です。懸濁物質の捕捉は、ろ過層を通過する際に⾏われます。逆洗は、ろ過層内に蓄積された懸濁物質を取り除き正常なろ過状態を維持するために必要です。
図 5.2.1 は、砂式ろ過器の内部構造の例です。衛⽣⾯やメンテナンス性に配慮した種々の部
位から構成されています。砂式ろ過器の浄化能⼒は、ろ過速度、ろ過層の厚みや構成材によって左右され、浄化能⼒はろ過速度が遅いほど向上します。しかし、浄化能⼒を保持するためには適切な逆洗洗浄によるろ材の再⽣が必要で、逆洗時のろ過器内は、ろ過層を形成するろ材が攪拌して捕集汚物を排除するために⼗分な流速が必要になります。
よって、ろ過と逆洗を同⼀ポンプで⾏うろ過装置は、ろ過と逆洗の両者を最適に⾏うことができる流速にする必要があります。天然砂をろ材とする物理処理ろ過器の場合、流速(LV)は、
空気調和・衛⽣⼯学会の⼩委員会が実施した実験によって 40m/h 程度が最適であることがわかっています。
砂式ろ過器のろ材は、微⽣物が増殖し難い天然砂等の材質・形状であることが求められています。微細な空隙を有するろ材の場合は、逆洗によるろ材の洗浄が⼗分⾏われません。ろ材に微⽣物が増殖する傾向が強いことから、ろ材は微細な空隙のない材質が適しています。⼀般に使われている微細な空隙を無数に有するセラミックろ材やアンスラサイト、⽯英斑岩などは好ましくありません。
浴場設備の循環式ろ過システムは、空気調和・衛⽣⼯学会で調査・研究が⾏われています。「浴槽⽔等の保全および計測の図 5.2.1

砂式ろ過器の内部構造例と五⽅弁調査・実験研究」(主査：野知啓⼦)では、浴槽⽔の有機物除去法としてろ過の原理やろ過材の種類、ろ過器の構造について詳細にまとめています。また、「循環式浴槽システムの衛⽣管理対策に関する実験研究」(主査：野知啓⼦)では、衛⽣的なろ過システムの管理という観点から砂式の逆洗⼯程に着⽬し研究を⾏い、実浴槽での実態調査も実施しています。さらに、砂式ろ過器の性能評価法として「循環式浴槽⽤砂式ろ過器の性能評価法(SHASE-S 219-2010)・(SHASE-S 219-2016)」があります。

5.2.5 ろ過器②・珪藻⼟式ろ過器
珪藻⼟式ろ過器は、砂式ろ過器に較べて、捕集できる懸濁物質の粒⼦が細かく、ろ過精度が⾼い特徴を有しています。砂式のろ過精度 20〜50μm に対して、珪藻⼟式は 5μm 程度以下とされています。凝集剤を使⽤しないでも⾼いろ過性能を得ることができます。また、ろ過速度は、砂式が 40m/h であるのに対して、珪藻⼟式は 4〜10m/h です。
このことから、珪藻⼟式ろ過器は、ビールや清酒などの飲料⽤途のろ過に利⽤されることが多く、むしろ建築設備⽤途は少ない傾向があります。しかし、銭湯の循環式浴槽に⽤いられる− 100 −

ことも多く、教育委員会によっては、学校⽤プールに珪藻⼟式を指定している場合もあります。
ろ過装置としての主要部分の定義は次のようになります。ろ材は、「珪藻⼟等のろ過助剤を付着させるもので、円板状、円筒状、葉状(リーフ)、袋状、エレメント状等の形状に分類され、⾦網、ろ布、ろ紙等でできている」。ろ過助剤は、「珪藻⼟やパーライト等の微粒⼦粉末」。8)
珪藻⼟式ろ過装置は、次の機材や配管で構成されます。8)
・ヘアキャッチャ(集⽑器)：ろ過器の上流側で⽑髪などを取り除く装置
・珪藻⼟溶解槽(プレコートタンク)：定量のろ過助剤を投⼊して、⽔と混合させる槽。この槽で溶解したものを、⽔流を利⽤してろ過⾯に付着させます・循環ポンプ・ろ過器
・以上の装置をつなぐ配管、附属機器など
プリコートやろ過、逆洗等の⼯程と仕組みはつぎの通りです。図 5.2.2 は、要点を描き出した図です。
1)充液：珪藻⼟溶解槽へ、液を溜めます。
2)ろ過助剤投⼊と混合：所定の量のろ過助剤を珪藻⼟溶解槽へ投⼊して、予め溶解槽に溜まっていた液と混合します。
3)プレコート(プリコート)：液と混合したろ過助剤を、⽔流を利⽤してろ過器に送り、ろ材に付着・堆積させて、ろ過膜を作ります。
4)ろ過：ろ過膜に、プール⽔中や浴槽⽔中の懸濁物質が捕捉されます。ろ過運転を継続するに従い、ろ過膜に汚れが溜まり⽬詰まり状態になります。これにより、ろ過抵抗が上昇するために、ろ過⽔量が減少します。
5)洗浄(逆洗)：ろ過抵抗が限界に達したら、ろ材に捕捉された懸濁物質とろ過助剤を洗浄します。

1)ろ過助剤投⼊と混2)プレコート完了

3)ろ過運転合、プレコート開始
図 5.2.24)ろ過運転継続に

5)洗浄(外⾯プレコート

よる⽬詰まり状態

式葉状ろ過器の場合)

珪藻⼟式ろ過器の⼯程と仕組みの要点 11)

珪藻⼟式ろ過器の主な種類は、次の 3 種類になります。7) 8)
・外⾯プレコート式葉状(加圧式葉状、タンク式)・・・図 5.2.3
・内⾯プレコート式葉状(密閉式葉状)・・・図 5.2.4
・可逆式・・・図 5.2.5− 101 −

図 5.2.3

外⾯プレコート式葉状珪藻⼟式ろ過器の循環系統図7)

図 5.2.5

図 5.2.4

内⾯プレコート式葉状珪藻⼟式ろ過器の循環系統図7)

可逆式珪藻⼟式ろ過器の循環系統7)(1) 外⾯プレコート式葉状(加圧式葉状、タンク式)10)
ろ過膜形成(プレコート)は、珪藻⼟溶解槽へ投⼊した珪藻⼟を、ポンプ循環によりろ材表⾯に付着させます。ろ過運転は、弁を切替えて⾏います。ろ過膜に懸濁物質が溜まり、ろ過抵抗が限界に達した時点で、弁を切替えてろ過膜表⾯の懸濁物質とろ過助剤をシャワーで洗浄して排出します。最も⼀般的な⽅式で、図 5.2.6 の⼯程と仕組みはこの種類の珪藻⼟式ろ過器が最も合致します。

− 102 −

図 5.2.6

外⾯プレコート式葉状珪藻⼟式ろ過器のろ過⼯程10)

葉状や円板状のろ材(リーフ)は、円盤状の樹脂⾻格にろ布が貼ってあり、その表裏がろ過膜を形成する⾯となります。ろ材接触を防⽌ためにリーフパッキンを採⽤しています。
プレコートの⽅式は、プレコート時に必要量を管理者が投⼊する⼿動式と、珪藻⼟溶解槽の上部に配置したホッパー状の容器に数回分の珪藻⼟を⼊れ、⾃動投⼊する⾃動式があります。
ろ過機メーカーによりヘアキャッチャと珪藻⼟溶解槽が兼⽤している場合もあります。
ろ過タンクの構造は、横型を採⽤しているろ過機メーカーが多いですが、縦型のろ過タンクもある。
横型タンクは、図 5.2.6 のように原⽔はタンク側部から⼊ります。ろ材(リーフ)の中⼼にろ過⽔を集めるための集⽔管を通し、ろ過⽔は集⽔管によって集められろ過タンクからプールへ送られます。タンク上部に洗浄配管を配置し、ろ材をシャワー洗浄する。洗浄排⽔はタンク下部からろ過タンクの外へ排出されます。洗浄時にろ材(リーフ)を回転させることで洗浄を均⼀
かつ確実に⾏うため集⽔管を回転させる構造となっています。
(2) 内⾯プレコート式葉状(密閉式葉状)11)
袋状の多数のリーフ(ろ材)を内蔵した密閉型ろ過タンク内のリーフの内側へ珪藻⼟を混合した⽔をポンプで送り込みプレコートを⾏います。リーフの外側から出てきた⽔を、ポンプの圧⼒でプールに還流します。プレコートの⽅式には、外⾯プレコート式葉状と同様に⼿動式と⾃動式があります。
図 5.2.7 は、ろ過タンクの構造と内部の⽔の流れです。ろ過タンク内のリーフは袋状となっており、その内⾯がろ過⾯となります。この内⾯プレコート⽅式は、他の⽅式と⽐較し圧⼒損
失が⼩さく、ポンプの必要揚程が低いため、所要動⼒を少なくすることが可能です。洗浄の際は、タンク内の⽔を排⽔することによりリーフ内の汚れを含んだ珪藻⼟を排出します。タンク内の⽔が排出された後は再度タンク内に給⽔して、排⽔します。給⽔と排⽔を 3 回程度⾏うことで洗浄を⾏います。タンク内の構造や洗浄⽅法が簡単であるため、装置の構造、操作は⽐較的単純です。

− 103 −

図 5.2.7

内⾯プレコート式珪藻⼟式ろ過装置のリーフ、ろ過タンク内部の⽔の流れ11)(3) 可逆式12)
1 個の五⽅弁を切替え、周期的にろ材を通過する⽔の⽅向を逆転させる⽅式です。ろ材の両⾯を利⽤するため、プレコート→ろ過→逆洗を可逆的に繰り返すことができます。
スラリータンクに定量のろ過助剤(珪藻⼟)を投⼊して⽔と混合させて、⽔流を利⽤してろ材
表⾯に付着させます。ろ過助剤(珪藻⼟)の投⼊は、スラリータンク上部の助剤フィーダー槽で⾏います。槽内には数回分のプレコートに必要な珪藻⼟を貯留して、⾃動で投⼊します。ろ過
エレメントは、複数枚の組み合わせで構成され、エレメント間にろ布を挟み込む形式です。
図 5.2.8 は、ろ過エレメントの構造と内部の⽔の流れです。複数のエレメントで組み⽴てられたろ過装置本体内部には、いくつものトンネル状の⽔路ができます。そのトンネル状の⽔路から、ろ布が装着されている部屋に分岐する⼝があり、ここで分流した⽔はろ布を通過した後に、ろ⽔として送り出されます。洗浄する際はろ過と逆⽅向から、⽔を流して、洗浄⽔は系外に排出されます。このエレメント群の構造は、左右対称の構造をしていることから、左右どちらからでもろ過、洗浄を⾏うことができます。

図 5.2.8

可逆式珪藻⼟式ろ過装置のろ過エレメントの構造（内部の⽔の流れ）12）− 104 −

5.2.6 ろ過器③

カートリッジ式ろ過器

カートリッジ式ろ過器は、ろ過器内に配列されたカートリッジろ過材(フィルタ)によって原⽔をろ過します。ろ過器内に設置されるカートリッジろ過材(フィルタ)のろ過精度によって、ろ過器のろ過精度が決まります。カートリッジ式はろ過助剤を使わないために、プレコートや洗浄の必要がないことから、珪藻⼟式ろ過器や砂式ろ過器に⽐べて、⽔流の切り替えバルブが少なく、制御がシンプルなので、機械的なトラブルが少なくなります。
カートリッジ式ろ過装置は、次の機材や配管で構成されます。
・ヘアキャッチャ(集⽑器)：ろ過器の上流側で⽑髪などを取り除く装置
・循環ポンプ・ろ過器
・以上の装置をつなぐ配管、付属機器など
カートリッジろ過材(フィルタ)を収容する容器として、鋼製、ステンレス鋼製、ＦＲＰ製タ
ンクを⽤います。カートリッジろ過材(フィルタ)には、⽷巻型カートリッジフィルタ(写真 5.
2.1)が使⽤されます。⽷巻型カートリッジフィ
ルタは、筒状の芯材(コア)にろ材となる繊維(ヤーン)を規則正しく螺旋状に巻いたもので、芯に近いほど⽬を細かく密に巻いて密度勾配を付
け、深層ろ過に適する厚いろ過層とし、ろ過持
続時間の延⻑を図っています。⽬詰まりした時
点で新しいカートリッジと⼊れ替えます。⽬詰

写真 5.2.1 ⽷巻型カートリッジフィルタ（循まり状態は、ろ過器上部に取り付けられた圧⼒

環ろ過で半年間使⽤後に交換したフィル
タ）

計で知ることができます。

参考・引⽤⽂献
1) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会:SHASE-G2002-2006 浴場施設のレジオネラ対策指針,2006,pp.12-14・
p.31
2) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会:SHASE-S219-2010 循環式浴槽⽤砂式ろ過器の性能評価⽅法,20103) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会:R2015-2010 浴槽⽔等の保全および計測の調査・実験研究,2010
4)公社)空気調和・衛⽣⼯学会:R2022-2013 循環式浴槽システムの衛⽣管理対策に関する実験研
究,20135) 公 社 ) 空 気 調 和 ・ 衛 ⽣ ⼯ 学 会 : 浴 場 施 設 に お け る レ ジ オ ネ ラ 対 策 に 関 す る 研 究 ( そ の2),2005.8,pp.1557-1560
6) 公社)空気調和・衛⽣⼯学会：4.給排⽔衛⽣設備編, 空気調和・衛⽣⼯学便覧、第 14 版,2010,pp.471472・pp.491-492
7) ⽇本プールアメニティ協会：⽔泳プール総合ハンドブック,2015,p.85-88・pp.90-92
8) ⾚井仁志・紀⾕⽂樹・野知啓⼦・松村佳明・松鵜さとみ・福島雅弘・佐藤隆・野崎英之：⽔泳プー
ル･浴槽⽤珪藻⼟式ろ過器の性能評価のための基本事項の整理と検討、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会
学術講演論⽂集、第 1 巻,2015-9,pp.157〜160
9) ⾚井仁志・⼭岸祐太・福島雅弘・佐藤隆・野崎英之・中村克彦：循環浄化式ろ過設備の種類、SHASER 2036-2017 ⽔泳プール・浴場設備の計画・設計と維持管理⼿法に関する研究,2017-3,pp.1〜1110) (株)アクアプロダクト 技術資料,201511) フジカ濾⽔機(株):技術資料,201512) ミウラ化学装置(株) 技術資料,2015− 105 −

加熱負荷と差し湯(1) 損失熱量の構成
浴槽からの損失熱量𝑞 [W]は次式になります。
𝑞

𝑞

𝑞

𝑞

𝑞

𝑞

(式 5.3.①)

ここで、
𝑞 ：浴槽⽔⾯等からの蒸発による損失熱量[W]𝑞 ：浴槽⽔⾯等での熱伝達による損失熱量[W]𝑞 ：浴槽壁⾯・底⾯からの損失熱量[W]𝑞 ：配管・機器等からの損失熱量[W]𝑞 ：⼊浴者による損失熱量[W](2) 蒸発による損失熱量
浴槽⽔⾯等からの蒸発による損失熱量𝑞 には、⼀般浴槽での蒸発損失熱量に気泡の影響も加味する必要があります。
𝑞(式 5.3.②)

𝑞

𝑞

𝑞

𝑞

：⼀般浴槽での⽔⾯からの蒸発による損失熱量[W]𝑞：超⾳波浴槽での蒸発による損失熱量の加算分[W]

ここで、

𝑞 ：気泡浴槽での蒸発による損失熱量の加算分[W]

浴槽での⽔⾯からの蒸発による損失熱量は、屋内と屋外の浴槽とでは⾵速分布が異なることか
ら、別の計算式を⽤います。
屋内浴槽

𝑞0.114𝜈

0.134 𝑃𝑃 𝐴 0.2778 𝛾(式 5.3.③)

屋外浴槽

𝑞0.061𝜈

0.125 𝑃𝑃 𝐴 0.2778 𝛾(式 5.3.④)

ここで、
𝜈：浴槽⽔⾯上の⾵速[m/s](⼀般に屋内：0.3〜0.5m/s、屋外：3.0m/s)
𝑃 ：浴槽の⽔温に等しい温度の飽和空気の⽔蒸気圧[kPa](表 5.3.1 やウェクスラー･ハイランドの式など)
𝑃 ：浴槽内空気の⽔蒸気分圧[kPa](表 5.3.2)
𝐴 ：浴槽の⾯積[㎡]𝛾：⽔温の飽和蒸気の蒸発潜熱[kJ/kg] (表 5.3.1)

超⾳波浴槽と気泡浴槽での誘引空気と吐出空気による蒸発に伴う損失熱量の加算分は、次の⼆式を⽤います。
超⾳波浴槽

𝑞

9.42

10 𝑄 𝛾(式 5.3.⑤)

気泡浴槽

𝑞

6.39

10 𝑄 𝛾(式 5.3.⑥)

ここで、
𝑄 ：超⾳波ノズルの誘引空気流量[L/min]
𝑄 ：気泡板の吐出空気流量[L/min]− 106 −

表 5.3.1 飽和蒸気の蒸発潜熱𝛾 と飽和蒸気圧𝑃
⽔温

蒸発潜熱𝛾

飽和⽔蒸気圧𝑃𝑡 [℃][kJ/kg][kPa]

252442.53.17

302430.74.24

352418.85.62

382411.76.62

392409.36.99

402406.97.38

412404.57.78

422402.18.20

452394.99.58

表 5.3.2 空気温湿度と⽔蒸気圧 𝑃 ［Pa］
相対湿度
［%RH］

40

50

60

70

80

90

100

104.0

130.0

155.9

181.9

207.9

233.9

259.9

温度［℃］
−10
−5

160.7

200.9

241.1

281.3

321.4

361.6

401.8

0

244.5

305.6

366.7

427.8

489.0

550.1

611.2

5

349.0

436.3

523.5

610.8

698.0

785.3

872.5

10

491.2

614.0

736.8

859.6

982.4

1105.2

1228.0

15

682.0

852.5

1023.01193.51364.01534.51705.020935.61169.51403.41637.31871.22105.12339.021885.21244.01492.81741.6

1990.42239.22488.022

1058.01322.51587.01851.52116.02380.52645.0231124.01405.01686.01967.02248.02529.02810.024

1194.01492.51791.02089.52388.02686.52985.0251267.6

1584.5

1901.42218.32535.22852.13169.0261345.21681.52017.82354.12690.43026.73363.0271426.81783.52140.22496.92853.63210.33567.028

1512.81891.02269.22647.43025.63403.83782.0超⾳波浴槽や気泡浴槽からの蒸発量は、写真 5.3.1 と写真 5.3.2 の実験装置で⾏いました。電⼦
秤に⽔槽を載せて、減った質量分を蒸発量としました。
超⾳波浴槽は、超⾳波ノズルに 30〜35L/min の⽔を 0.17〜0.2MPa の圧⼒で送⽔して、ノズルに接続した空気管より空気を誘引させ、⽔と空気を混合し浴槽内へ吐出します。このようなタイプのノズルを使⽤した浴槽を超⾳波浴槽とかワールプールバスと呼ぶことがあります。超⾳波が発⽣するか否かは製品によって異なりますが、便宜上、本⽂では超⾳波浴槽と称します。また、超⾳波浴槽を直訳的和製英語にしたウルトラソニックバスと呼ぶ施設などもあり多種多様です。
超⾳波ノズルに類似したノズルで、空気管を接続しないタイプもあり、⼀般にジェットノズルと呼んでいます。最近は超⾳波ノズルをジェットノズルと混同して使われるケースもあります。
気泡浴槽は、100〜150mm ピッチで 2〜3mmφの孔を有し、床に埋め込んだ気泡板(バイブラマット)に送⾵して、気泡を浴槽内に出すものです。2〜3mmφの孔を通過した気泡は⽔中を上昇す
るに従い膨張して 5〜10mmφ程度になると⾔われています。気泡板への送⾵量は、１孔当り 10〜25L/min(20L/min の物が多く⽤いられています)です｡気泡板設置単位⾯積当たり 0.7〜2.5m3/min(1.0 m3/min が標準)の送⾵量基準で設計する場合が多いようです。⽇本では気泡浴槽を⼀般にバ
イブラバスと呼ぶこともありますが、エア･バイブレーションが語源の和製英語です。海外では、バブルバスとかブローバスと呼ぶことが多いようです。

− 107 −

写真 5.3.1 浴槽からの蒸発量の実験 3)

写真 5.3.2 超⾳波浴槽の蒸発量の実験 4)(3) 浴槽⽔⾯等からの熱伝達による損失熱量
熱伝達による損失熱量𝑞 には、⼀般浴槽での⽔⾯から損失熱量𝑞に気泡の影響分も加味しますが、⼀般浴槽での熱伝達には対流と放射双⽅の要素を⼀括して計上します。

𝑞

𝑞

𝑞

𝑞

(式 5.3.⑦)

ここで、

𝑞𝑇𝑁 ：⼀般浴槽での⽔⾯の熱伝達による損失熱量[W]𝑞𝑇𝑈 ：超⾳波浴槽での熱伝達による損失熱量の加算分[W]𝑞𝑇𝑉 ：気泡浴槽での熱伝達による損失熱量の加算分[W]
⼀般浴槽での熱伝達による損失熱量も実際は⾵速の影響を受けます。屋外設置浴槽は⾵速を3m/s 程度として､𝛼 ＝35W/(㎡･K) を適⽤します

𝑞

𝛼 𝑡

𝑡 𝐴

(式 5.3.⑧)

ここで、
𝛼 ：浴槽⽔⾯の熱伝達率(⼀般に屋内：9.3 W/(㎡･K)､屋外：35W/(㎡･K))
𝑡 ：浴槽の⽔温[K][℃]𝑡 ：空気温度[K] [℃]
超⾳波浴槽の誘引空気と気泡浴槽の吐出空気による損失熱量の加算分は各々下式によります｡
この式は、ある温度で浴槽内に⼊った空気が、⽔温と同じ温度に上昇して、浴槽⽔⾯から⼤気へ開放すると仮定した式です。

𝑞

超⾳波浴槽

0.34

0.06𝑄 𝑡𝑡

(式 5.3.⑨)

𝑡(式 5.3.⑩)

ここで、𝑄𝑈 ：超⾳波ノズルへの導⼊空気流量[L/min]
𝑡 ：導⼊空気温度[K] [℃]

𝑞

気泡浴槽

0.06𝑄 𝑡

0.34

ここで、

𝑄𝑉 ：気泡板(バイブラマット)への吐出空気量[L/min]𝑡 ：吐出空気温度[K] [℃](4) 浴槽壁⾯・底⾯からの損失熱量
浴槽壁⾯・底⾯からの損失熱量は､⼆宮秀與⽒提案の次式を⽤います。

𝑞

𝐾

𝑡

𝑡

𝐴
𝐾
𝐾

𝑡

𝐾
𝑡
𝑡

𝑡
𝑡

𝑡
𝐿
𝐿

− 108 −

𝐴
(式 5.3.⑪)

ここで、
𝐾 ：=0.063[W/(㎡･K)]
𝐴

壁⾯・床⾯が地盤と接している部位の熱通過率：壁⾯・床⾯が地盤と接している部位の⾯積[㎡]𝑡 ：浴槽の⽔温[K] [℃]𝑡：地中温度(年平均気温)[K] [℃]

𝐾 ：壁⾯・床⾯が空気と接している部位の平均熱通過率[W/(㎡･K)]
𝐴：壁⾯・床⾯が空気と接している部位の⾯積[㎡]𝑡：接している空気温度[K] [℃]

𝐾 ：浴槽壁上⾯の 2 次元通過熱量を表す線熱通過率[W/(m･K)]

K L1  0.6  4  ( 壁厚  01.)
0.6

ただし、壁厚＜0.1m の場合は𝐾
𝐿 ：浴槽壁の周⻑[m]𝐾 ：浴槽が地盤に接している時の 2 次元通過熱量を表す線熱通過率[W/(m･K)]
屋内
屋外

断熱有

0.6[W/(m･K)]

断熱無1.0[W/(m･K)]

断熱有0.8[W/(m･K)]

断熱無2.0[W/(m･K)]

𝐿 ：浴槽壁の地盤に接している部分の⻑さ[m]

浴槽の設置場所には､屋内と屋外があります｡屋内設置では浴槽が外壁に接する場合と接しない
場合があります。また、屋外設置浴槽には、⼟中に掘り込む場合(埋設)と浴槽全体を露出させて据え置く場合があります。屋内設置でも双⽅のタイプがありますが、業務⽤⼤型浴槽は掘り込む(埋設)タイプが多いようです。
さらに浴槽床⾯は⼟中に接する場合と下部がピットになっている場合があります。屋外設置では、下部中空タイプは屋上設置等の例が挙げられますが少ないです。これら浴槽設置形態をモデル化して、断熱材の有無や気温等を変化させ 2 次元定常差分法により壁⾯・床⾯への損失熱量を上式としました。
掘り込み(埋設)タイプでは断熱材の有無が損失熱量にあまり影響を与えません。掘り込み(埋設)タイプでは浴槽上部の外気と接する部分の温度勾配が⼤きいことから、浴槽上部での損失熱量が⽀配的要因になります。断熱材の有無が浴槽全体の損失熱量に⼤きく影響を与えることはありません。
写真 5.3.1 と写真 5.3.2 は屋外設置の据え置きタイプ浴槽の例です。断熱材を施しても浴槽側⾯
上部での⽋落で熱損失が⼤きく⽣じます。コンクリート躯体上部まで断熱材を施したとしても、その上に防⽔層、モルタル、⽯やタイル等の仕上げ材で嵩上げするため断熱材が⽋落せざる得ま
せん。写真の温度分布図に⽰すように断熱材⽋落部からの多量の熱流が如実に表れています。
循環式浴槽では、浴槽ろ過循環管、⽔位管、気泡板への送気管、超⾳波ノズル循環管等が⾦属管の場合、管が熱橋(ヒートブリッジ)になり損失熱量を増⼤することも考えられますから、この損失熱量分を含め若⼲安全率を⾒込むことも必要です。

断熱 50 ㎜の場合

無断熱の場合3)

図 5.3.1 屋外浴槽(据え置きタイプ)の温度分布 (⼆宮秀與⽒)− 109 −

(5) 配管・機器等からのからの損失熱量
配管・機器等からの損失熱量 qP は次式になります。

qP  qP 1  qP 2  qP 3

(式 5.3.⑫)

ここで、
𝑞 ：配管(弁類含む)からの損失熱量[W](表 5.3.3 から算出)

𝑞 ：ろ過装置からの損失熱量[W](参考値は表 5.3.4)

𝑞 ：上記以外の循環配管系からの損失熱量[W]𝑞 に含まれる損失熱量として、保温付の仕切弁が 0.49m/個、保温無しの仕切弁が 1.17m/個という相当⻑の参考数値がありますので、参考にしてください
表 5.3.3 配管からの損失熱量
項⽬

配管の損失熱量[W/(m･K)]

呼び径[A]

20

25

0.24

0.29

種別
保温を施
した場所
裸管の
場所

銅管

30

60

75

or65

or80

0.44

0.45

40

50

0.33

0.37

or32

100

125

150

0.52

0.64

0.77

0.78

ｽﾃﾝﾚｽ鋼管

0.24

0.29

0.32

0.37

0.41

0.42

0.56

0.69

0.82

0.82

塩化ﾋﾞﾆﾙ管

0.30

0.31

0.33

0.35

0.38

0.38

0.39

0.42

0.43

0.43

銅管

0.81

1.04

1.27

1.51

1.97

2.43

2.90

3.82

4.75

5.67

ｽﾃﾝﾚｽ鋼管

0.81

1.04

1.24

1.56

1.77

2.20

3.25

4.16

5.09

6.01

塩化ﾋﾞﾆﾙ管

0.49

0.50

0.51

0.52

0.52

0.53

0.53

0.54

0.54

0.54

表 5.3.4 ＦＲＰ製砂ろ過システム損失熱量(参考) 3)
ろ過機径[mmφ]

300φ

400φ

550φ

700φ

850φ

1000φ

1200φ

処理能⼒[㎥/h]

2

5

10

17

25

35

50

7

8

28

32

36

27

28

損失熱量[W/K]＊１*1)ろ過機本体、除⽑器、ポンプのみの損失熱量(熱交換器、配管等は含まない)
出典：(株)ユアテック 技術資料

(6) ⼊浴者による損失熱量
⼊浴者による損失熱量𝑞 は、⽥中正敏⽒らの提案による次式を⽤います。
𝑞 = 20.8𝑡

719.4(式 5.3.⑬)

ℎ *

ここで、
ℎ ：1 時間当たりの⼊浴者数 [⼈/h]𝑡 ：浴槽の⽔温[K][℃]

上式は、室温と⽔温の環境条件を変化させた 6 条件で、条件ごとに男⼥ 5 名ずつ全裸⼊浴させた実験結果を解析して求めました。解析の結果、上式のように浴槽⽔温𝑡 との関係式を求めることができました。
⼈体への浴槽⽔からの熱量の移流は、サーマルマネキンのような形状で、⼈間と同等の熱容量を持つ被験体モデルを浴槽に沈めることで損失熱量が計測できそうに考えがちです。しかし、⼈間は⽔温や気温等により代謝量(活動量)が変化するうえに、⽔に浸っている胴体と⽔⾯から出ている頭部の間を⾎流とともに熱も循環します。浴槽⽔温を変動させると代謝量や⾎液の循環量も変化して、⽔温が⾼い場合には胴体部分で吸収した熱は、⾎液と⼀緒に頭部に運ばれ空気中に放熱されます。このような現象が成り⽴つとすれば、⽔温や気温の違いによって⼈体への流⼊熱量も変化することも考えられるので、サーマルマネキンを沈めた実験では把握することができません。
⼈体への流⼊熱量を計画･設計時に決定する重要な要因は、時間当たりの⼊浴者数で、団体客が集中的に⼊浴するような旅館・ホテルでは配慮すべき条件になります。時間当たりの⼊浴− 110 −

者数を予想する 1 つの指標として、公衆浴場においては｢公衆浴場法｣の関係法令｢公衆浴場における衛⽣等管理要領について｣があり、この規定の最低値で浴槽⾯積を設定すると、最⼤ 7.1
4 ⼈/(㎡･h)の⼊浴者があると仮定できます。旅館・ホテル等の宿泊施設では｢旅館業における衛⽣管理等要領について｣があり、この規定の最低値で浴槽⾯積を設定したとすると、最⼤ 8.0
⼈/(㎡･h)の⼊浴者があると仮定できます。
宿泊施設は収容⼈員が限られているので、実情に合わせた⼊浴⼈員を採⽤するのが良でしょう。⽔温 40℃の浴槽に 8.0 ⼈/(㎡･h)が 10 分間ずつ⼊浴すると、⼈体への流⼊熱量だけで約 900W/㎡になります。この値は全体の損失熱量に対しかなり⼤きな⽐率を占めており、ピーク⼊浴時間帯での損失熱量の⽀配的要因となるので、⼊浴者数の決定は実状に合わせて⾏わなければなりません(7) その他と考察
以上で浴槽の損失熱量が算出されますが、計算値に対する安全率をどう⾒るかは、設計者・施⼯者の経験から次第に決定されると考えます。また、経年劣化による機器能⼒低下等は安全率とは別に加算する必要があります。
加熱容量より損失熱量が少ないと浴槽⽔温が低くなります。しかし、浴槽⽔温は、多様性が求められるようになっています。「公衆浴場における衛⽣等管理要領について」の 1991 年 8
⽉ 15 ⽇の改正(衛指第 163 号)で浴槽⽔温が｢42℃以上｣から｢適温｣に変更になりました。｢公衆浴場における衛⽣等管理要領等の改正について｣(1991 年 9 ⽉ 19 ⽇事務連絡)にその理由として｢利⽤者の嗜好の多様化｣や｢40℃以下の温かい温度の⽅が危険が少ない｣と記載があります。従来は浴槽⽔温設定を 42〜43℃にして、⼊浴のピーク時に 40〜41℃に低下しても苦情は出なかったとしても、設定温度を 40℃にして、38℃まで低下すると微湯いという利⽤者もあらわれることも予想されます。クレームを回避するため、不必要なまでの⼤容量熱源を持つ浴槽シス
テムが増加することを危惧します。
脱炭素時代を迎え、無駄のない設備容量の設定が不可⽋である⼀⽅で、施主・利⽤者等に不満を与えないという側⾯も設備容量設計には要求される側⾯もあります

5.3.2 差し湯(供給湯⽔や温泉)による加熱負荷と掛け流し⽅式の場合の差し湯必要量
浴槽への差し湯(供給する湯⽔や温泉)の加熱負荷𝑞 ［W］は、次式になります。

𝑞

4186
3600

𝑄 𝑡

𝑡

1.163𝑄 𝑡𝑡(式 5.3.⑭)

ここで、

𝑄 ：浴槽への差し湯(供給する湯⽔や温泉)の量[㎥/h]𝑡 ： 浴槽への差し湯(供給する湯⽔や温泉)の温度[K]［℃］𝑡 ： 浴槽⽔の設定温度[K]［℃］

差し湯(供給する湯⽔)の保有熱負荷𝑞 ［W］が、前項で求めた浴槽からの損失熱量𝑞 [W]を上回れば、差し湯のみで熱量を賄うことが可能になります。
しかし、浴槽⽔には⽔質基準があり、差し湯によって基準値を超えないように維持する必要が⽣じます。このためには、差し湯によって⼊浴者が持ち込む汚れを希釈する必要があります。循
環式浴槽システムで主流の砂式ろ過器や珪藻⼟式ろ過器では、浴槽⽔に溶け込んだ有機物をほとんど除去できません。溶存有機物による汚濁量は、過マンガン酸カリウム消費量で表され、｢公衆浴場における衛⽣等管理要領｣(平成 15 年 2 ⽉ 14 ⽇健発 第 0214004 号 厚⽣労働省健康局⻑通
知)の浴槽⽔の⽔質基準で 25mg/L を許容値としています。また、⼊浴者が持ち込む汚濁量は、実証試験による解析値で、過マンガン酸カリウム消費量に換算して 0.5［g/⼈］＝500［mg/⼈］− 111 −

であることがわかっています 1)。よって、⼀⼈当たりの有効必要差し湯量𝑞 は次式によって求め
られます。
𝑞

𝐾
𝐾

式 5.3.⑮

𝐾

ここで、
𝑞 ：⼀⼈当たりの有効必要差し湯量［ℓ/⼈］
𝐾 ：⼊浴者が持ち込む汚濁量(過マンガン酸カリウム消費量換算値 0.5［g/⼈］＝500［mg/⼈］)1)
𝐾 ：許容浴槽⽔の過マンガン酸カリウム消費量 25[mg/ℓ]
𝐾 ：原湯・原⽔の過マンガン酸カリウム消費量 10[mg/ℓ]

補給⽔の過マンガン酸カリウム消費量を、上記⽔質基準許容値 10mg/L とすると、⼊浴者⼀⼈当りの差し湯量𝑞 は、次式になります。
𝑞

500
25 10

式 5.3.⑯

33.3 ≒ 34

実際には差し湯が浴槽⽔に完全に混合することはないことはありませんから、安全率を乗じなければなりません。安全率を 20％とすると、⼊浴者⼀⼈当りの差し湯量は 40L/⼈になります。
⼊浴者⼀⼈当りの差し湯量 40L/⼈に 1 時間当たりの⼊浴者数を乗じた値が、浴槽への 1 時間
当たりの差し湯量になります。1 時間当たりの⼊浴者数の推定は、本項の「5.3.1 浴槽からの損失熱量」の「(6) ⼊浴者による損失熱量」を参考にしてください。
浴槽への差し湯ですが、多くの施設では温泉湧出量が不⾜している傾向があります。この場
合、温泉貯留槽設置して温泉を貯留、浴槽への温泉の供給を浴場利⽤者数に応じて制御して、さらに深夜など利⽤時間外には浴槽への供給を停⽌する必要があります。図 5.3.2 に⽰すような制御システムがあります。

図 5.3.2

⼈感センサーによる浴槽補給流量制御システム（出典：(株)ショウエイ 技術資料）

5.3.3

浴槽加熱負荷浴槽の加熱負荷𝑞 は、次式の通り、浴槽からの損失熱量(浴槽⽔の加熱負荷) 𝑞 [W]と浴槽への差し湯(供給する湯⽔や温泉)の加熱負荷𝑞 ［W］の合計値になります。ただし、温泉の源泉温度が⾼く、加熱せずに浴槽に供給して浴槽への差し湯の温度𝑡 [K]［℃］が、浴槽⽔の設定温度𝑡[K]［℃］より⾼い場合は、浴槽からの損失熱量𝑞 [W]から減ずることができます。ヒートポン
プやボイラーでお湯を作り、そのまま差し湯として浴槽に供給したり、ミキシングバルブで⽔と混合して差し湯として浴槽に供給したりする場合は、加熱負荷𝑞 ［W］として加算する必要が
あります。
𝑞

𝑞

𝑞

式 5.3.⑰− 112 −

引⽤⽂献1) ⾚井仁志・岡⽥誠之・⻘沼徹：⼊浴の⾏為による浴槽⽔の汚濁原単位及び消毒剤の減少に関する研究、空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集、№114、pp.69〜75、(2006-9)2)

空気調和・衛⽣⼯学会：SHASE-G2002-2006 浴場施設のレジオネラ対策指針、(2006)、pp.8-93) ⾚井仁志・鎌⽥元康・⼩川正晃：⼤型浴槽からの損失熱量、空気調和･衛⽣⼯学､第 73 巻 第 1 号､pp.53〜64､(2002-1)
4) 鎌⽥元康・倉渕隆・⾚井仁志・飯尾昭彦・市川憲良・今野雅・⼩川正晃・⽥中正敏・千⽥善孝・
⼆宮秀與：浴槽からの放熱量に関する研究(その 2)、空気調和・衛⽣⼯学会学術講演会論⽂集、pp.1205〜1208､(1998-8)
5) ⼩川正晃：浴場設備の計画と設計、SHASE-R 2036-2017 ⽔泳プール・浴場設備の計画・設計と維持管理⼿法に関する研究、pp.67〜70､(2017-3)− 113 −

浴場設備の省エネルギー対策
浴場設備の省エネルギー対策には、浴槽からの損失熱量を少なくするために利⽤時間外には、浴槽⽔⾯を覆う⽅法が公衆浴場などで多く使われています。この他、ろ過循環ポンプの回転数制
御、超⾳波浴槽や気泡浴槽のポンプやブロアを、⼈感センサにより発停させる⽅法もあります。
ポンプやブロアの発停は、動⼒の低減だけでなく、浴槽からの損失熱量も軽減します。また、ろ過器逆洗⽔の再利⽤も省エネルギーに繋がります。

5.4.1 浴槽からの損失熱量低減
シートなどを⽔⾯上に浮かべて浴槽からの損失熱量を低減する⽅法があります。浴槽からの損
失熱量の要因のうち浴槽⽔⾯からの蒸発による損失熱量が⼤きく、冬季の損失熱量の概ね屋内⾵
呂で 70〜75％、 露天⾵呂では 60〜70％を占めています。蒸発量は⽔⾯上の⾵速に⽐例して多くなるので、シートによって⽔⾯を覆う効果は⼤きく、熱伝達による損失熱量も軽減します(写真5.4.1)。写真のシートは、梱包⽤の緩衝材として使われるエアキャップ(いわゆるプチプチ)です。
エアキャップには両⾯が平坦な三層式と、⽚⾯に凹凸があり⽚⾯が平坦な⼆層式があります。⼀般の DIY ショップだと、三層式エアキャップは取り寄せになる場合が多いようです。簡単に架けたり外したりできる発泡ウレタン製等のレジャーマットも有⽤です。露天⾵呂では、⾵の通り道を考慮して樹⽊を配したり、防⾵壁や防⾵塀を設けたりして、浴槽⽔⾯上の⾵速を減じることも有効です。
⾮⼊浴時の循環式ろ過系統を含む屋
内⼤型浴槽の損失熱量は、浴槽温度、室温・湿度、⽔⾯の⾵速、浴槽⾯積、浴槽設置⽅法、循環式ろ過装置との離れ等により異なりますが単位⾯積当た
り約 1,000W です。損失熱量で最も⼤きい要素は、⽔⾯からの蒸発に伴う気化熱で単位⾯積当たり約 670W になります。この時の⽔⾯からの蒸発量は約
図 5.4.1

シートによる放熱量の削減（(株)ユアテック ⼈財育成センター 男⼦浴槽）

１kg/(㎡･ｈ)です。浴槽１㎡から毎時
１Ｌずつ蒸発していると聞くと、かな
りの⽔量のように感じるかもしれませ

んが、⽔位の低下の嵩は１mm なので、そう多い⽔量でもありません。しかし業務⽤浴槽でも⼊浴をしない時間帯には蒸発しないように⽔⾯を被い、省エネルギーに努めましょう。これによって、浴室内のカビの発⽣を抑制したり、⾦属部のサビを抑えたりする効果もあります
上記の条件で、浴槽温度を 38℃と 42℃に変化させると、⽔⾯からの蒸発量はそれぞれ約 0.88kg/(㎡･ｈ)、約 1.14 kg/(㎡･ｈ)になります。蒸発に伴う損失熱量は約 590W/㎡と約 760W/㎡になり、浴槽温度を上下させるだけで、13〜15％損失熱量が変化します。
同じ条件で、室温を 24℃にすると蒸発量は約 0.94 kg/(㎡･ｈ)となり、蒸発に伴う損失熱量は約 630W/㎡で、６％低減します。相対湿度を 70％にすると蒸発量は約 0.97 kg/(㎡･ｈ)となり、蒸発に伴う損失熱量は約 630W/㎡で、4％低減します。また⾵速を 0.2ｍ/ｓにすると蒸発量は約0.94 kg/(㎡･ｈ)となり、室温を 24℃に変化させた場合と同等の値に変化します。このように浴槽温度は低く、室温と相対湿度は⾼く、⾵速は低くするのが浴槽からの観点では省エネルギーにつながります。

− 114 −

浴槽温度によって⼈体への流⼊熱量も⼤きく変化します。浴槽温度は、旅館業の管理要領の 2000(平成 12)年の改正以前は「営業中常に 42℃を標準とし、これ以上に保つこと。」としていました。また、公衆浴場の要領だと、1991 (平成３)年の改定以前は「おおむね 42℃」としていました。1991 (平成 3)年の管理要領改正後の厚⽣省⽣活衛⽣局指導課からの事務連絡「公衆浴場における衛⽣等管理要領等の改定について」では、「衛⽣管理上の必要事項として浴槽⽔温度『おおむね 42℃』を削除しました。現在では、ほとんどの浴場で循環ろ過機が設置され、更に、浴槽⽔の消毒も⾏われており、浴槽⽔質は確保されています。」とあり、⽔温を⾼めにすることにより、消毒すると考えていたことが伺えます。
浴槽⽔温度『おおむね 42℃』を削除した別の理由として「公衆浴場における衛⽣等管理要領
当の改定について」には、「浴槽⽔温の設定については、利⽤者ニーズに対応する意味で、営業者の裁量に任せても差し⽀えないものと考えます。また、最近、公衆浴場利⽤者の嗜好の多様化
により、42℃では⽔温が⾼すぎるとの要望が寄せられており、また、⾼齢者、⾼⾎圧の⼊浴には40℃以下の温い温度の⽅が危険が少ない旨の報告があります。」とあります。家庭内での⼊浴中の⼼臓⾎管疾患や脳⾎管疾患が原因の溺死等による死者が、毎年 12,000〜15,000 名以上いるよ
うで、つぎに解説する省エネルギーの観点だけでなく、⾼めの温度設定は避けたほうが無難です。

図 5.4.2

浴槽⽔温40℃で室温の違いによる⾆下温度推移の違い 6)

図 5.4.3

室温20℃で浴槽温度の違いによる⾆下温度推移の違い 6)

図 5.4.4

室温20℃で浴槽温度の違いによる⾆下温度推移の違い 6)− 115 −

浴槽温度が 40℃の場合、流⼊熱量は 110W で、42℃の 70％程度です。⽔⾯からの蒸発による損失熱量でも⼈体への流⼊熱量でも、低めの浴槽温度が省エネルギーにつながります。しかし、浴槽温度が⾼いと⼊浴時間が短くなるため、回転が早く、効率が良いと⾔う⽅もいます。
⼈体への流⼊熱量が浴槽温度と室温の違いでどのように変化するのでしょうか？実験で、浴槽
温度を 40℃にして、室温を 0℃〜30℃まで４段階で変化させましたが、⾆下温度の変化は⾒られませんでした(図 5.4.2)。額温度も同様です。しかし、室温を 20℃にして、浴槽温度を 38℃〜42℃までの３段階で変化させたところ、⾆下温度は 10 分間で、38℃と 40℃では 1℃程度の上昇でありましたが、42℃では約２℃上昇しました(図 5.4.3)。額温度でも 38℃と 40℃では２℃程度の上昇でしたが、42℃では４℃近い上昇になりました(図 5.4.4)。浴槽温度が⾼いと⾎液の循環が活発になり、⾸から下の部分で授受した熱を、頭部で放熱するのを増⼤するものと考えられます。

5.4.2 ろ過循環ポンプのインバータ制御(回転数制御)
浴槽⽔のろ過循環ポンプは、レジオ
ネラ症対策のために常時稼働しています。定常運転をインバータ制御(回転数制御)に変更することで、ポンプの動⼒が低減します。インバータ制御によってモータの回転数と軸動⼒は理論上 3乗の関係になることから、回転数が下がると回転数の 3 乗に⽐例して軸動⼒が減ります。例えば、回転数を 70％にすると、0.73 で、34.3％まで低減しま

図 5.4.5

す。実際には、インバータ効率があっ

残留塩素濃度によるろ過ポンプ回転数制御システム（出典：㈱ショウエイ 技術資料）

たり、ポンプの特性があったりするので、理論通りにはなりませんが。また、回転数と揚程は理論上 2 乗の関係になり、揚程が不⾜する恐れがあります。しかし、配管やろ過器の流量が減ることで、摩擦損失も下がりますから懸念されるような状況は起こらないと考えて⼤丈夫です。
浴槽⽔のろ過循環ポンプのインバータ制御
は、塩素濃度の減少の割合を感知して⼊浴者数に換算して制御する⽅法(図 5.4.5)と、⼊浴者数を感知装置で感知して制御する⽅法(図 5.
4.6)の 2 ⽅式があります。塩素濃度の減少を感知する⽅法は、ポーラログラフ法残留塩素

図 5.4.6

⼈感センサによる残留塩素濃度によるろ過ポンプ回転数制御システム（出典：㈱ショウエイ 技術資料）

濃度計を使います。⼊浴者数を感知する⽅法
は⼈感センサを使います。この他に、タイマで時間を決めて制御する⽅法もあります。
図 5.4.7 と表 5.4.1 は、ろ過循環ポンプのインバータ制御を導⼊した施設の曜⽇別電⼒消費量等の 13 ⽇間の実測データです。1 年間の平⽇を 202 ⽇、休⽇と休⽇前⽇を 163 ⽇とすると、ろ過
循環ポンプの 1 年間の削減消費電⼒量は 22,651kWh になります。基本料⾦を含めた電⼒料⾦単価を 15 円/kWh とすると、1 年間で約 339 千円節約できます。回収年数は、約 2 年間と推定します。

− 116 −

図 5.4.7 曜⽇別電⼒消費量と全負荷相当運転時間（出典:(株）ショウエイ 技術資料）
表 5.4.1 曜⽇別電⼒消費量と全負荷相当運転時間(出典:(株）ショウエイ 技術資料)

表⽰番号

曜⽇

①

設置前

②

平⽇

③

⼟曜・休⽇前

④

休・祝⽇

⑤

連休

測定
⽇数

8

5

合計消費

1 ⽇平均

電⼒量

消費電⼒量

（kWh)

平均
（kWh/ ⽇）

消費率
％

平均

全負荷相当

削減率

運転時間
h/⽇

平均

％

81.8

100.0

24.0

0.0

102.8

12.9

15.7

3.8

84.3

137.1

27.4

33.5

112.1

22.4

27.4

170.2

34.0

41.6

8.0
34.2

6.6
10.0

平均

66.5
8.2

72.6

65.8

58.4

5.4.3 ポンプ・ブロアの発停制御システム
図 5.4.8 は、⼈感センサで浴槽の利⽤者の有無を判断して、超⾳波浴槽や気泡⾵呂等のポンプやブロアを、発停させて省エネルギーを図るシステムです。これによって、ポンプやブロアの動⼒を削減します。
「5.4.1 浴槽からの損失熱量低減」に、⼀般的な屋内浴槽の⽔⾯からの蒸発量を約１kg/(㎡･ｈ)と書きました。この値は、超⾳波浴や気泡浴
等の空気泡の影響は含まない数値です。超⾳波
ノズル 20Ｌ/min×6 個の空気泡による⽔分蒸発
量は、屋内浴槽 10 ㎡からの蒸発量に相当します。また、気泡板(バイブラマット)1,000L/(㎡･min)×1.4 ㎡の気泡板による蒸発量も同様に屋
内浴槽 10 ㎡の蒸発量に相当します。超⾳波ノズルによる超⾳波浴槽や気泡板による気泡浴槽
等の空気泡の蒸発量は結構⼤きいもので、蒸発に伴い損失する潜熱量も相当なものになります。
⼊浴者のいない時間帯に、超⾳波浴槽と気泡
浴槽のポンプとブロアを停⽌することで、動⼒

図 5.4.8

ポンプ・ブロア発停制御システム（出典：(株)ショウエイ 技術資料）の削減と、浴槽からの蒸発量とエネルギーを抑えることができます。

− 117 −

5.4.4

逆洗⽔再利⽤システム

砂式ろ過器は、逆洗作業によりろ材に付着した汚濁物質を除去したり、ろ材を再⽣したりします。定期的に⾏われる逆洗や洗浄作業では、温かい温⽔の熱エネルギーと⽔を棄ててしまいます。
この逆洗⽔や洗浄⽔を、特殊フィルタを使って、再利⽤することで、従来の⽅式の約 8 割の熱エネルギーと⽔を省くことができます。
本システムは、逆洗時に塩素の注⼊量を増やして、ろ過器内部やヘアキャッチャの消毒も⾏う
ことができ、衛⽣的な状態を維持できるようになります。

図 5.4.9

逆洗⽔再利⽤システム（出典：(株)ショウエイ 技術資料）

参考・引⽤⽂献
1) 鎌⽥元康・倉渕隆・⾚井仁志・飯尾昭彦・市川憲良・今野雅・⼩川正晃・⽥中正敏・千⽥善孝・
⼆宮秀與：浴槽からの放熱量に関する研究(その２)、空気調和･衛⽣⼯学会 学術講演会論⽂集、pp.1205〜1208 (1998)
2) 鎌⽥元康・倉渕隆・⼩川正晃・⾚井仁志・飯尾昭彦・市川憲良・今野雅・⽥中正敏・千⽥善孝・
⼆宮秀與：浴槽からの放熱量に関する研究(その３)、空気調和･衛⽣⼯学会 学術講演会論⽂集、pp.1209〜1212 (1998),
3) ⾚井仁志・鎌⽥元康・⼩川正晃：⼤型浴槽からの損失熱量,空気調和・衛⽣⼯学,pp.53〜64,1999-1
4) ⾚井仁志：温浴設備の管理、空気調和・衛⽣⼯学,pp.25〜32,2003-85) ⾚井仁志：⾼齢社会対応の⽔まわりの温熱環境と給排⽔衛⽣設備、冷凍、 pp.7〜15 (2003‐10),6)⾚井仁志：浴場設備の管理と省エネルギー、計装⼯事、Vol.24 №2、pp.28〜39(2004-9)

7)

⾚井仁志：⽇本は少⼦・⾼齢化 世界は⽔不⾜、技術⼠、 pp.10〜13 (2001-5),

8)

⾚井仁志：⾼齢者･障害者を取り巻く社会環境と視点を変えた⽔まわりの動向、建築設備と配管⼯事、pp.1〜8(2000-9)− 118 −

レジオネラ症対策
わが国でのレジオネラ症は、図 5.5.1 の通り、増加傾向が⾒られます。海外では、冷却塔や給湯由来のレジオネラ症が多いとされていますが、⽇本は浴槽由来のレジオネラ症罹患の割合が多いと推測されています。
2000
届出件数

件数

1592

死亡件数

1500

1722
1602

1248
1124
893

1000

717 751

668

818

899

519
281
167 146 161
86
13 15 14 8 21 31 31 46 58 43 56 58 64 65 59 67
2001年

56

154

2000年

500

図 5.5.1

2017年

2016年

2015年

2014年

2013年

2012年

2011年

2010年

⻄暦

2009年

2008年

2007年

2006年

2005年

2004年

2003年

2002年

1999年

0

⽇本でのレジオネラ症の届出件数と死亡件数の推移

レジオネラ症対策は、「レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針」(平成 15 年 7 ⽉、厚⽣労働省告⽰第 264 号)によって、レジオネラ症感染防⽌対策が⽰されました。
2017 年(平成 29 年)7 ⽉に公益財団法⼈⽇本建築衛⽣管理教育センターから、『レジオネラ症
防⽌指針(第 4 版)』2)が刊⾏されました。具体的な対策が網羅されているので、活⽤してください。
また、多少古い資料ではありますが、2006 年 11 ⽉に、空気調和・衛⽣⼯学会から『浴場施設のレジオネラ対策指針』4)が発刊しています。浴場施設のみを記載しており、浴場施設の設計者
や施⼯者に限らず、管理者にとってもわかりやすい内容となっています。章⽴ては、次の通りで
す。
第1章

⽬的

第2章

適⽤範囲

第3章

⽤語の定義

第4章

システムの構成

第5章

機器の要件

第6章

配管材料の選定

第7章

消毒と運転管理

第8章

建築計画に関わる事項

(他)

参考⽂献

この他、「循環式浴槽におけるレジオネラ症防⽌対策マニュアル」(厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課⻑、健衛発第 95 号、2001 年 9 ⽉ 11 ⽇)5)があります。基本的なことも含めて、わかりやすい記述内容と構成になっています。

− 119 −

5.5.1

レジオネラ属菌や残留塩素濃度等の国内外の基準(1) レジオネラ属菌
⽇本では、『建築物等におけるレジオネラ症防⽌対策について』(平成 11 年 11 ⽉ 26 ⽇
⽣衛発第 1679 号 厚⽣省⽣活衛⽣局⻑通知)以来、10CFU/100mL 未満(検出限界)としています。検査の頻度は、『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』(平成 15 年 7 ⽉ 25 ⽇ 厚⽣労働省告⽰第 264 号)で、「浴槽⽔は、少なくとも 1 年に 1 回以上、⽔質検査を⾏い、レジオネラ属菌に汚染されていないか否かを確認すること。ただし、ろ過器を設置して浴槽⽔を毎⽇、完全に換えることなく使⽤する場合など浴槽⽔がレジオネ
ラ属菌に汚染される可能性が⾼い場合には、検査の頻度を⾼めること。」としています。
海外では WHO(WORLD HEALTH ORGANIZATION)の『Guidelines for safe recreational water
environments』(2006 年)で、「毎⽉検査をして、1CFU/100mL 未満」としています。また、HSE(Health Service Executive)の『循環式浴槽の維持管理、感染リスクを抑制する』(200
6)には、下記の記載があります(倉 ⽂明：レジオネラ属菌の管理基準，第 5 回全国レジオネ
ラ対策会議 配布資料)。
＜10CFU/100mL･･･管理されている
10CFU/100mL≦、＜100CFU/100mL･･･再検査：排⽔、清掃、消毒が望ましい
管理と危機評価の点検、改善法の実施、給湯翌⽇と 2〜4 週間後の検査
100CFU/100mL≦･･･緊急閉鎖、50ppm・1 時間循環塩素消毒、排⽔、清掃、消毒管理と危機評価の点検、改善法の実施再開は検出されなくなってから、保健所に相談(2) 残留塩素濃度等の消毒剤の濃度
⽇本では、『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』(平成 15
年 7 ⽉ 25 ⽇ 厚⽣労働省告⽰第 264 号)で、遊離残留塩素濃度を「通常 1L につき 0.2 から 0.
4mg 程度に保ち、かつ、最⼤で 1L につき 1.0mg を超えないように努める」となっています。
海外では、European Commission の『European Guidelines for Control and Prevention of Tra
vel Associated Legionnairesʼ Disease』(2005)で、「塩素の場合 1〜2mg/L、臭素の場合 2〜3
mg/L に残留濃度を供給して、ろ過と処理を⾏うべきである」としています。The Chartered
Institution of Building Services Engineers(London)の『Minimizing the risk of Legionnairesʼ disease』で、｢遊離残留塩素濃度レベルは 3〜5mg/L、結合残留塩素濃度は 1mg/L を超えてはな
らず、pH は 7.4〜7.6 を⽬標として、pH7.2〜7.8 の間とすべきである。｣としています。結合残留塩素濃度の 1mg/L の値に関連して、静岡市の公衆浴場法施⾏条例に付随する「公衆浴場法等の施⾏に関する規則」では、モノクロラミンで消毒する場合の値を 3mg/L 以上としています。⼀⽅で、結合塩素のうちジクロラミンやトリクロラミンの影響を考えると、異臭や肌の刺激等の快適性を損なう可能性も⾼いと予想します。
(3) ⽣物膜の除去とろ過器以外の洗浄
⽣物膜に対して、⽇本では、『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』(平成 15 年 7 ⽉ 25 ⽇ 厚⽣労働省告⽰第 264 号)で、「レジオネラ属菌は、⽣物膜に⽣息する微⽣物等の中で繁殖し、消毒剤から保護されているため、浴槽の清掃や浴槽⽔の消毒では⼗分ではないことから、ろ過器及び浴槽⽔が循環する配管内等に付着する⽣物膜の⽣成を抑制し、その除去を⾏うことが必要である。」と記載して、「1 週間に 1 回以上、ろ− 120 −

過器内に付着する⽣物膜等を逆洗浄等で物理的に⼗分排出すること。併せて、ろ過器及び浴槽⽔が循環している配管内に付着する⽣物膜等を適切な消毒⽅法で除去すること。」としています。
海外では、The Chartered Institution of Building Services Engineers(London)の『Minimizing t
he risk of Legionnairesʼ disease』 で、｢スパは配管から完全に排⽔できて、全ての⽣物膜を確実に物理的に除去するためにアクセスが可能なように設計しなければならない。｣として、｢毎⽉、配管を物理的に清掃するか、不可能な場合は、化学的に⽣物膜を除去｣としています。
それ以外の部分では、『レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針』(平成 15 年 7 ⽉ 25 ⽇ 厚⽣労働省告⽰第 264 号)で、「ろ過器の前に設置する集⽑器は、毎⽇清掃すること。」としています。
海外では、The Chartered Institution of Building Services Engineers(London)の『Minimizing t
he risk of Legionnairesʼ disease』で、｢毎⽉、全てのストレーナを点検して、清掃して、もしモノがあれば捨てる。｣としています

5.5.2

浴槽⽔の消毒剤の選定と濃度管理によるレジオネラ症防⽌(1) 消毒剤の種類と特徴
遊離残留塩素濃度の基準は、5.5.1(2)「残留塩素濃度等の消毒剤の濃度」に記載した通りです。消毒剤の選定や濃度管理は、安全性や快適性には⽋かせません。このことから、適切に消毒剤の濃度管理をするための測定⽅法は重要です。消毒剤には次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウム(サラシ粉)、トリクロロイソシアヌル酸やジクロロイソシアヌル酸
ナトリウム等の塩素化イソシアヌル酸、電気分解式次亜塩素酸(電解次亜塩素酸)等の塩素消毒剤や⼆酸化塩素などがあります。
まず、残留塩素について簡単に記載します。液化塩素(塩素ガス)や次亜塩素酸ナトリウム等の塩素消毒剤を⽔に添加して、溶解した際に、次亜塩素酸(HClO)や次亜塩素酸イオン(OCl )を⽣成して、酸化⼒により消毒します。このように、殺菌効⼒のある塩素系薬剤を有効塩素と⾔います。性質は異なりますが、結合塩素(クロラミン)も有効塩素です。しかし、⾷塩(塩化ナトリウム)のように、⽔に溶解して塩化物イオン(Cl )などの無機塩化物を⽣成するだけだった
り、有機化合物と結合した有機の塩素化合物の⼤半は反応性がなかったりすることから、殺菌⼒がありませんから有効塩素とは⾔いません。塩素系薬剤が⽔に溶解した時にできる次亜塩素
酸や次亜塩素酸イオンも有効塩素です。また、⼆酸化塩
素は、次亜塩素酸を⽣成するものではないので有効塩素とは区別しています。
有効塩素は𝐩𝐇により存在⽐率が変わります(図 5.5.
2)。𝐩𝐇が低くなるにつれて、𝐇 が多くなることから、つぎの反応によって、次亜塩素酸イオン(𝐎𝐂𝐥 )から次𝐇𝐂𝐥𝐎

亜塩素酸(𝐇𝐂𝐥𝐎)、塩素ガス(𝐂𝐥𝟐 )へと形態が変化しますOCl
H ↔ HClO
2HClO 2H ↔ Cl ↑2H O

𝐩𝐇が⾼い⽔質だと次亜塩素酸イオン(𝐎𝐂𝐥 )が⽀配的になりますが、次亜塩素酸(𝐇𝐂𝐥𝐎)と較べて 1／80〜1／
100 程度の殺菌⼒しか持たないと⾔われています。𝐩𝐇
6.0 では、約 97%が𝐇𝐂𝐥𝐎で占められていますが、𝐩𝐇 7.

− 121 −

図 5.5.2

pHと有効塩素の割合

5 では 50%、𝐩𝐇9.0 では 3.1%と激減します。アルカリ性の温泉⽔では、次亜塩素酸イオン(𝐎𝐂𝐥 )の割合が多くなりますから、殺菌⼒が低下します。⼀⽅で、𝐩𝐇が下がり過ぎると塩素ガス(𝐂𝐥𝟐 )が発⽣します。塩素ガスは、揮発して有毒ガスとなりますから注意が必要です。
次亜塩素酸ナトリウムと PAC(ポリ塩化アルミニウム)等の酸性薬剤を混和すると𝐩𝐇が⼀気に下がり、塩素ガスを発⽣させた事故が⽇本でも起きていますから、保管場所や管理には⼗分に気をつけたいものです。
有効塩素が、⽔中で殺菌作⽤を起こしたり、汚染物と反応したり、紫外線の作⽤で分解した後に、なお残留している有効塩素を残留塩素といいます。残留塩素には、遊離塩素と結合塩素があります。次亜塩素酸(𝐇𝐂𝐥𝐎)と次亜塩素酸イオン(𝐎𝐂𝐥 )を遊離塩素(遊離残留塩素)と呼び、クロラミンを結合塩素(結合残留塩素)と⾔います。この遊離残留塩素と結合残留塩素の合計が総残留塩素となります。
安全⾯では、遊離残留塩素の濃度が低ければレジオネラ症に対して脆弱です。しかし残留塩素濃度が低い場合だけが問題ではなく、⾼い場合には塩素消毒の副⽣成物であるトリハロ
メタンや塩素による健康被害という課題も指摘されています。トリクロロメタン(クロロホルム)等の塩素化トリハロメタンは、次亜塩素酸とフミン質(腐植質)やフルボ酸等の天然有機物質が反応して⽣成します。トリハロメタンは肝臓癌などとの関連が指摘されています。このように、残留塩素濃度が⾼いとトリハロメタン濃度も上がることから、残留塩素濃度が低いことだけが問題ではありません。残留塩素濃度が⾼いことは、つぎの課題も顕在化しています。「⽔道⽔の塩素消毒について」(昭和 46 年 6 ⽉ 1 ⽇ 厚⽣省環境衛⽣局⽔道課⻑通知)に「ヒト⾚⾎球リンパ球、Hela 細胞などは⼤腸菌等の細菌よりも有効に塩素に対して⽐較的強い抵抗性をもつが、その 1ppm 以上の濃度では致死的影響が増⼤する。」とあります。飲料同様、肌からも塩素は吸収され、⽔温が⾼いと細胞膜への拡散速度が早まり、肌からの塩素吸収が促進すると考えられています。
1ppm 以上の塩素濃度による健康被害を配慮したためか、厚⽣労働省の基準は「公衆浴場法第 3 条第 2 項並びに旅館業法第 4 条第 2 項及び同法施⾏令第 1 条に基づく条例等にレジオネラ症発⽣防⽌対策を追加する際の指針」(平成 14 年 10 ⽉ 29 ⽇健発第 1029004 号 厚⽣
労働省健康局通知)から、「浴槽⽔の消毒に当たっては、塩素系薬剤を使⽤し、浴槽⽔中の遊離残留塩素濃度を頻繁に測定して、通常 1L 中 0.2 ないし 0.4mg 程度を保ち、かつ、遊離残留塩素濃度は最⼤ 1L 中 1.0mg を超えないよう努める」としています。この基準は 2003
年(平成 15 年)2 ⽉ 14 ⽇に改正された｢公衆浴場における衛⽣等管理要領｣と｢旅館業における衛⽣等管理要領｣(共に厚⽣労働省⽣活衛⽣局⻑通知)にも引き継がれて、現在に⾄っています。同様に 2003 年(平成 15 年)7 ⽉ 25 ⽇の「レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針」(厚⽣労働省告⽰ 第 264 号)にも盛り込まれています。
快適性では、⾼い塩素濃度による臭いと肌の刺激などがあります。しかし残留塩素濃度が低いことが、必ずしも塩素臭が少ないとは⾔い切れません。消毒効果の乏しい塩素消毒をしている浴槽ほど、塩素臭が漂うという表現もできるとも⾔われています。消毒効果の乏しい
塩素消毒とは、クロラミンです。塩素が汗や尿に含まれるアンモニア窒素と反応するとクロラミンを⽣成します。クロラミンの中でもジクロラミンやトリクロラミンは、不快な塩素臭の原因とされています。⼀⽅で、モノクロラミンは、臭気や⽪膚刺激性が穏やかであると考えられています。
前述した通り、クロラミンは結合状態の塩素のことです。モノクロラミンによる浴槽⽔の殺菌や消毒は、現地で次亜塩素酸ナトリウムと塩化アンモニウムを反応させて、直ちに添加しなければなりません。モノクロラミンの⾼濃度溶液は保存がきかないためです。つぎに⽰す通り、遊離塩素とアンモニアが反応することで、3 種類のクロラミン類が⽣成します。
NH

HClO → NH Cl モノクロラミン

H O− 122 −

NH ClHClO → NHCl

ジクロラミン

H O

NHCl

HClO → NCl

トリクロラミン

H O

実際の遊離塩素とアンモニアとの反応は、上記以外にも複雑な反応が関与します。上記の反応は、逐次的に進⾏するわけではありません。⽣成するクロラミンの種類は、𝐩𝐇、温度、反応時間、初期遊離塩素とアンモニアのモル⽐、遊離塩素およびアンモニアの初期濃度に⼤きく依存します。ジクロラミンやトリクロラミンは不快な塩素臭の原因となることから、モノクロラミンのみを⽣成するようにして、ジクロラミンやトリクロラミンを⽣成させない⼯夫が必要です。通常、次亜塩素酸に対するアンモニアのモル⽐が 1 以上で𝐩𝐇 7 以
上、とくに𝐩𝐇 8〜8.5 の条件下だと、モノクロラミンへの反応が優勢となり、ジクロラミン
やトリクロラミンはほとんど⽣成しません。モノクロラミンによるレジオネラ症対策は、ア
ルカリ性で遊離塩素の殺菌⼒が低下する⽔系や、アンモニアや有機物を含む⽔質に対して、遊離塩素消毒の代替法としての効果が期待されており、温泉⽔の消毒にも有効であるとされています。
静岡市の公衆浴場法施⾏条例に付随する「公衆浴場法等の施⾏に関する規則」(平成 15 年
4 ⽉ 1 ⽇ 規則第 144 号)で、浴槽⽔の消毒⽅法として、「浴槽⽔に塩素系薬剤を投⼊する⽅法」と併記して「浴槽⽔にモノクロラミンを投⼊する⽅法」が記載されおり、「浴槽⽔のモ
ノクロラミン濃度は、1L 中に 3mg 以上に保つものとする」と定められています。
⼆酸化塩素による浴槽⽔の殺菌や消毒も、とくに温泉⽔を利⽤している浴槽に適しています。⼆酸化塩素𝐂𝐥𝐎𝟐 は、塩素臭に似た刺激臭を有しています。常温では橙⻩⾊で空気より重いガスとして存在します。⽔に溶解しやすく、塩素消毒と⽐べて殺菌⼒が強く、𝐩𝐇の影響を受けません。また。オゾンに次ぐ酸化⼒を持つため、酸素原⼦の酸化⼒により、タンパク質が主成分の病原菌を殺菌消毒するとともに、腐敗を防いで防腐の働きをします。⽔道浄⽔での除鉄・除マンガン処理では、塩素に⽐べて約 3 倍の反応速度があります。⼆酸化塩素のメリットとして、①トリハロメタン等の有害物質がほとんど発⽣しない、②塩素の 2.6 倍の殺菌⼒がある、③反応が早い、④pH が変化しても殺菌⼒が⼤きく左右されない等が挙げられます。しかし、分解しやすことから貯蔵ができないために、現場で⽣成して、短期間に浴槽⽔に添加する必要があります。
欧⽶では、30 年以上前から 5,000 箇所を超える浄⽔場で、飲料⽔の殺菌に⽤いられています。アメリカ合衆国では広範囲に使⽤されており、FDA(⽶国⾷品医療品省)で⾷品添加物に、医療⽤消毒、医療機器消毒に、EPA(⽶国環境保健局)で飲料⽔、⼯場廃棄物処理、環境浄化⽤に、USDA、FSIS(⽶国農務局、⾷品安全検査局)で⾷品、⾷⾁消毒に使⽤許可されている。NASA(⽶国航空宇宙局)でスペースシャトル内や宇宙⾷の完全殺菌に、HACCP(⽶国⾷中毒予防計画)で⾷中毒発⽣危険度の⾼い⾷⾁消毒に公式採⽤されています。アメリカ合衆
国以外では、JECFA(国連⾷品添加物専⾨委員会)で ADI(⼈体摂取許容基準)の A1 クラスに認定されています。このように、欧⽶では飲料⽔や⾷糧の殺菌⽅法として認められていますが、⽇本では⽔道⽔の前処理やプールの殺菌などに限定されています。
⼆酸化塩素の⽣成⽅法には、⼀般に⼆液法と三液法があります。⼆液法は、亜塩素酸ナト
リウムと塩酸やクエン酸、または塩素ガス等を反応させます。三液法は、亜塩素酸ナトリウ
ム、次亜塩素酸ナトリウム、塩酸を混合させる⽅法などがあります。⽣成率を⾼めるためには、⾼温下で反応させるとか、⾼い圧⼒下で⾏うとか、触媒を使う⽅法などがあります。低温や混合不良により⽣成効率(発⽣効率・収率)が悪いと亜塩素酸が多くなります。亜塩素酸を多量に摂取するとヘモグロビン障害によるチアノーゼ(Zyanose)、貧⾎を誘引することから、プール⽔では亜塩素酸濃度は 1.2mg/L 以下に維持すると定められています。亜塩素酸濃度を⾼くしないように、⼆酸化塩素の発⽣効率は 70%以上にすることがたいせつです。亜塩
素酸ナトリウムを安定化⼆酸化塩素と称して販売している例もありますが、亜塩素酸ナトリ− 123 −

ウムは⼆酸化塩素の原料であっても、⼆酸化塩素とは別物です。亜塩素酸濃度の上昇による⾎流障害を引き起こす原因になる可能性もありますから注意してください。
レジオネラ症罹患件数が増加している我が国では、モノクロラミンによる殺菌・消毒と並んで、⼆酸化塩素による温泉⽔の消毒は、有望視されていることから後述することにします。
(2) 消毒剤濃度の簡易測定法(遊離残留塩素濃度、総残留塩素濃度、⼆酸化塩素濃度)
遊離残留塩素濃度の基準は、5.5.1(2)残留塩素濃度等の消毒剤の濃度」に記載した通りです。残留塩素濃度を測定するのには、⽐⾊法や吸光光度法、電流法があります。
⽇本では、浴槽⽔の簡易残留塩素濃度の測定には、⽔道⽔の検査⽅法を準⽤した DPD(N,NDiethyl-p-phenylene-diamine：N,N-ジエチル-パラ-フェニレンジアミン)試薬による⽐⾊法や吸光光度法を⽤いています。しかし、DPD 試薬による⽐⾊法や吸光光度計による遊離残留塩素濃度の測定では、検⽔が硬度の⾼い(カルシウム、マグネシウム濃度の⾼い)場合に⽩濁したり、亜硝酸性窒素に擬似発⾊したりする弊害が指摘されてきました。また、検⽔の pH が⾼い場合や結合塩素を多く含む場合、DPD 試薬では遊離残留塩素濃度測定が妨害されたり、測定値が正確さに⽋けたりすると報告されています。
⼀⽅で、国内で開発された SBT(Sulfo-benzyl-tolidine：スルフォ-ベンジル-トリジン、正式名
称：N,N'-Bis(2,4-Disulfobenzyl)-o-tolidine, tetrasodium salt)試薬だと、遊離残留塩素濃度の測定の際に結合残留塩素濃度を拾い難い実証試験結果を得ることができました 11)。この他の AWW
A (American Water Works Association：⽶国⽔道協会)の遊離残留塩素濃度測定の公定法の⼀つであるシリンガルダジン法(FACTS 法)は、SBT 法同様、結合残留塩素濃度を拾い難いとされており、わが国では試験紙の形態で販売され、使⽤されています。また、DPD 試薬や SBT 試薬
による⽐⾊法による残留塩素濃度計や吸光光度法による残留塩素濃度計は、写真 5.5.2 や写真
5.5.3 のような濃度計が市販されています。

写真 5.5.2

市販されているDPD試薬による

写真 5.5.3

⽐⾊法残留塩素濃度測定器

市販されているSBT試薬による吸光光度法残留塩素濃度測定器

結合残留塩素濃度を測定するためには、総残留塩素濃度を測定して、遊離残留塩
素濃度を差し引いて求めます。総残留塩素濃度は、DPD 試薬や SBT 試薬で遊離残留塩素濃度を測定した後、ヨウ化カリウムを添加することで測定することができます。前述した通り、The Chartered Institution of Building Services Engineers(London)の『Minimizing the risk of Legionnairesʼ disease』には、結合残留塩素濃度は 1mg/L
を超えてはならないという値が⽰されており、衛⽣管理上、把握しておくことも必要だと考えます。
⾃動的に遊離残留塩素濃度を測定したり制御したりする⽅法として、ポーラログ
ラフ法(写真 5.5.4)があります。
写真 5.5.4 ポーラログラフ式
残留塩素濃度計（3極式）− 124 −

「⽔道法施⾏規則第 17 条第 2 項の規定に基づき厚⽣労働⼤⾂が定める遊離残留塩素及び結合残留塩素の検査⽅法」(平成 15 年 9 ⽉ 29 ⽇ 厚⽣労働省告⽰ 第 318 号)に⽰されている 5 つの⽅法の⼀つで、無試薬⽅式か有試薬⽅式によるポーラログラフ⽅式の連続⾃動測定とされています。ポーラログラフ法は、⽔道⽔の測定では⼆極式の無試薬法を⽤いることも多いですが、浴槽⽔を対象とする場合は、三極式でなければ誤差が⽣じやすいとされています。
⼆酸化塩素による殺菌・消毒が普及しているアメリカ合衆国は、プラント規模での利⽤が中⼼となっていることから、⼆酸化塩素濃度を測定する簡易測定器の要求は少ないようです。⽇
本では、浄⽔処理施設や加⼯⾷品分野等で、⼆酸化塩素による消毒をしている程度で、簡易型の携帯できる測定器が必要とされています。⼆酸化塩素は、残留濃度の測定⽅法が確⽴していないとの指摘がありました。例えば 2006 年(平成 18 年)3 ⽉に都道府県、政令市と特別区の環境衛⽣監視員(いわゆる保健所職員)を対象に、厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課が開催した第 4 回
全国レジオネラ会議の中で、国⽴感染症研究所の遠藤卓郎⽒(当時)から、測定⽅法に問題があると指摘されました。
DPD 試薬を使った簡易測定器で評価・検討を⾏ったところ、試料のpH値がおおむね 3〜11の範囲内であれば、予めpH緩衝剤が添加されている DPD 試薬で、pHの影響を受けずに⼆酸化塩素濃度を測定が可能であることがわかりました。また⼆酸化塩素濃度を測定する際、遊離塩素の影響はグリシンと⾔う試薬を添加することにより抑制できることも判明しました。浴槽⽔
でも精度よく測定でき、現場での⼆酸化塩素濃度測定⽅法として使⽤できることが⽴証されています 12)。国⽴感染症研究所の遠藤⽒の発⾔が、どのような根拠に基づいたものなのか、範囲はどうなのかなどは明確ではありません。しかし、⾚井・栃原らが試験で使⽤した簡易測定器
では正確に⼆酸化塩素濃度を測ることができました。

5.5.3

温泉⽔の消毒によるレジオネラ症防⽌対策(1) 塩素系以外の殺菌⽅法と特徴
⼆酸化塩素を含む塩素系消毒剤以外の殺菌⽅法として、紫外線、⾦属イオンやオゾン、光触媒等があります。紫外線殺菌効果は、紫外線の照射量(エネルギー量)×時間との相関がみられます。しかし、ストロボのような感じで、紫外線をフリッカー照射したほうが、殺菌効果がみられるという報告もあるようです。紫外線でも適応しない泉質があり、硝酸イオンが含まれる場合、254nm の紫外線域の光を吸収するために殺菌効果が薄いとされます。また、紫外線には残留性がないため、他の⽅式との併⽤が必要となります。銀イオンは濃度が重要で、試験管試験では 50ppb〜100ppb でレジオネラ属菌が殺菌されるようです。実⽤
で、温泉の塩化物や消毒⽤の塩素と反応して塩化銀化合物が形成された場合、沈殿するために殺菌効果を得られにくいと考えられています。⾼濃度の銀は、ヒト繊維芽細胞に弱い染⾊
異常誘起性を⽣じさせる危険も孕んでいます。⼈体に蓄積されると、容易に排出されにくいとされています。
オゾンは直接の殺菌効果のほかに、結合塩素を分解して、塩素の殺菌⼒を向上させる補助的な役割も担います。しかし、オゾンが浴室中に噴出して、微量でも吸い込むと気管⽀や肺細胞の炎症を起こす危険性が指摘されています。もし殺菌効果を有する濃度で浴槽⽔に溶存した場合、粘膜細胞がやられると指摘する研究者もおり、取り扱いやシステムには注意が必要です。オゾンによる浴槽⽔の消毒は、｢公衆浴場における衛⽣等管理要領｣(平成 18 年 8 ⽉
24 ⽇健衛発第 0824001 号 厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課⻑)で、危険性や適応について触れています。

− 125 −

(2) ⼆酸化塩素を含む塩素系薬剤による温泉⽔でのレジオネラ属菌の不活化
温泉⽔での消毒剤の残留性(消失)の試験結果を⽰します。試験対象とした温泉は、繰り返し試験した温泉⽔も含めて延べで 18 試料です。うち𝐩𝐇や𝐎𝐑𝐏(酸化還元電位)まで実験をした温泉は 8〜9 試料で、この他、対照試料として⽔道⽔(横浜市⾦沢区)も使⽤しました。時代の趨勢に合わせて集中混合泉も対象としました。紙⾯の関係で、𝐩𝐇や𝐎𝐑𝐏の試験結果の記載は省略しますが、興味のあるかたは参考⽂献をご覧ください。
温泉⽔と消毒剤が反応して、消毒剤の残留濃度が低下します。これら残留濃度が各泉質によりどのように相異するのかを評価するために、消毒剤残留濃度係数(𝒌𝟏 )を、下式と定義して求めました。

𝐶𝑘 𝐶(式 5.5.①)

ここで、
𝐶 ：消毒剤残留濃度[mg/L]
𝑘 ：消毒剤残留濃度係数 [−]𝐶 ：消毒剤添加濃度[mg/L]
表 5.5.1 温泉⽔の違いによる消毒剤残留濃度係数
残留率(残留した殺菌剤の量
泉

質

名

採

⽔

地

÷添加した殺菌剤の量)
次亜塩素酸 ⼆酸化塩素
ナトリウム

アルカリ性単純温泉

福島市⼟湯温泉町

0.15

−

ｼﾞｸﾛﾛ

ﾄﾘｸﾛﾛ

ｲｿｼｱﾇﾙ酸

ｲｿｼｱﾇﾙ酸

−

−

単純温泉

福島市⼟湯温泉町

0.15

−

−

−

炭酸⽔素塩泉〔重曹泉〕*1

福島市⼟湯温泉町

0.11

−

−

−

塩化物泉(1)

飽海郡遊佐町吹浦

0.50

−

−

−
−

塩化物泉(2)

古河市

0.50

−

−

硫酸塩泉(1)

⼋束郡⽟湯町⽟造

0.86

−

−

−

硫酸塩泉(2)

鶴岡市由良

0.56

−

−

−

含鉄泉(1)〔鉄泉〕

福島市⼟湯温泉町

1.02

−

−

−

含鉄泉(2)〔緑礬泉〕*2

福島市⼟湯温泉町

0.36

−

−

−

⽶沢市⼩野川町

0.22

−

−

−

硫⻩泉(1)〔硫化⽔素泉〕
炭酸⽔素塩泉〔重曹泉〕*1

福島市⼟湯温泉町

0.08

0.58

0.10

0.08

塩化物泉(3)〔含塩化⼟類⾷塩泉〕*1

仙台市泉区福岡

0.14

0.32

0.04

0.10

含鉄泉(2)〔緑礬泉〕*2

福島市⼟湯温泉町

0.19

0.68

0.07

0.35

硫⻩泉(3)〔狭義の硫⻩泉〕

福島市⼟湯温泉町

0.02

0.94

0.02

0.31

集中混合等(1)

⻘森市浅⾍温泉

0.95

0.84

0.95

0.44

集中混合等(2)

花巻市湯⼝字志⼾平

0.94

0.75

0.96

1.00

集中混合等(3)

花巻市湯⼝字志⼾平

0.93

0.90

0.92

0.64

集中混合等(4)福島市⼟湯温泉町

0.36

0.78

0.28

0.89

⽔道⽔

横浜市⾦沢区六浦東0.85−※１と※２は、各々同じ温泉⽔だが、採⽔時期(年)が異なる。
野知・縣・⾚井ほか：浴場施設におけるレジオネラ対策に関する研究(7)，空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演会集 2005
⾚井・野知ほか：温泉⽔質に適応可能な消毒剤についての検討(1)，空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演会集 2007
⾚井・野知ほか：浴場施設におけるレジオネラ汚染防⽌に関する検討(1)，⽇本⽔環境学会講演集 2007

− 126 −

表 5.5.2 消毒剤ごとに残留濃度係数の⾼い順に並べたもの

次亜塩素酸ナトリウム溶液
k1値

ジクロロイソシアヌル トリクロロイソシアヌル
酸ナトリウム製剤
酸ナトリウム製剤

二酸化塩素
k1値

泉質名

k1値

k1値

泉質名

0.95 集中混合泉(1) 0.99

水道水

0.96 集中混合泉(2) 0.97 集中混合泉(2) 1.00

含鉄泉

0.94 集中混合泉(2) 0.94

硫黄泉

0.95 集中混合泉(1) 0.89 集中混合泉(4) 1.00 集中混合泉(2)

泉質名

泉質名

k1値

塩素臭素製剤

0.93 集中混合泉(3) 0.90 集中混合泉(3) 0.92 集中混合泉(3) 0.80
0.82

水道水

0.84 集中混合泉(1) 0.84

水道水

泉質名

水道水

1.00 集中混合泉(4)0.64 集中混合泉(3) 1.00

水道水

0.36 集中混合泉(4) 0.78 集中混合泉(4) 0.28 集中混合泉(4) 0.44 集中混合泉(1) 0.99 集中混合泉(3)
0.19

含鉄泉

0.75 集中混合泉(2) 0.10 炭酸水素塩泉 0.35

0.14

塩化物泉

0.68

0.95 集中混合泉(1)

0.07

含鉄泉

0.31

硫黄泉

0.83

硫黄泉

0.09 炭酸水素塩泉 0.58 炭酸水素塩泉 0.04

塩化物泉

0.10

塩化物泉

0.49

塩化物泉

0.02

硫黄泉

0.08 炭酸水素塩泉 0.48 炭酸水素塩泉

ジ クロ ロ イ ソシ ア ヌ ジ ク ロ ロ イ ソ
ル Na
シ ア ヌ ル Na

トリ クロ ロ イ ソシ ア ト リ ク ロ ロ イ
ヌル酸
ソシアヌル酸塩 素 臭 素 製 剤塩 素 臭 素 製 剤

ジクロロイソシア ヌル Na

トリクロロイソシアヌル酸塩素臭素製剤

ジクロロイソシ
アヌ ルNa

トリクロロイソ
シアヌル酸

塩素臭素製剤

リ

集中混合泉(C)

トリクロロイソシアヌル酸塩素臭素製剤
塩素臭素製剤

集中混合泉(D)

トリクロロイソシアヌル酸

ジクロロイソシア ヌル Na
ジクロロイソシア ヌル Na

ト

二酸化塩素

二酸化塩素

二酸化塩素

ロ
ク

ク
ジ

水道水

集中混合泉(B)
二酸化塩素

塩素臭素製剤

塩素臭素製剤
剤
製
素

素

臭

ヌ
ソ

ロ

イ

塩

シ

ア

ア
シ
ソ
イ
ロ

ロ

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

二酸化塩素

トリクロロイソシア
ヌル酸

トリクロロイソシアヌル酸
酸
ル

ル
ヌ

化
酸
二

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

集中混合泉(A)

二酸化塩素

ジクロロイソシアヌ
ルNa

二酸化塩素
塩

Na
酸
素
塩
亜

ジクロロイソシア ヌ ルNa

二酸化塩素

次亜 塩 素酸 Na

0.60
0.40

硫黄泉

次亜 塩 素酸 Na

k 1値

0.80

含鉄泉

次 亜 塩 素 酸 Na

k 1値

1.00

Na

次亜塩素酸Na

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

塩化物泉

素

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

炭酸水素塩泉次 亜 塩 素 酸 Na次 亜 塩 素 酸 N a

1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00

0.02

次亜 塩 素酸 Na

塩化物泉

次亜 塩 素酸 Na

0.32

次

K 1値

K1値

K1値

硫黄泉

含鉄泉

含鉄泉

図 5.5.3

各温泉⽔のk1値

0.20
0.00

表 5.5.1 は、消毒剤添加濃度と消毒剤残留濃度の関係を⽰したものです。さらに、5 種の消毒剤を 8 種の温泉⽔に作⽤させ、𝒌𝟏 値求めました。消毒剤の消毒剤残留濃度係数(𝒌𝟏 )を表
5.5.2 に、泉質別に⾒た𝒌𝟏 値を図 5.5.3 に⽰します。なお本実験では、対照試料の⽔道⽔と泉質の𝒌𝟏 値を対⽐させながら評価しました。⼆酸化塩素や塩素臭素剤は、塩化物泉と炭酸⽔素− 127 −

塩泉を除き⾼い残留性を⽰しました。次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系消毒剤が、⽔道⽔(𝒌𝟏 値:0.8)と同等の残留性を⽰す泉質は、集中混合泉(B)と集中混合泉(C)で、k1 値は 0.9 前後の⾼い値で⽰しました。温泉を混合させた段階で、化学反応している可能性も考えられます。その他の温泉⽔は塩素系消毒剤との反応性が⾼く、𝒌𝟏 値は 0.6〜0.02 となるため、消毒剤量を⾼める必要性がわかりました。
このように温泉泉質によって、消毒剤の違いが性状に影響を与えることから、消毒剤の選択は化学的な⼿法を⽤いる必要があります。ただし、消毒剤残留濃度係数(𝒌𝟏 )が⾼い消毒剤
が、必ずしもレジオネラ属菌を不活化させるとは限りません。次に、消毒剤の残留濃度とレ
ジオネラ属菌の不活化の関係を⽰します。
ここに⽰す検体は、表 5.5.1「温泉⽔の違いによる消毒剤残留濃度係数」の 1 ⾏⽬と 2 ⾏
⽬の福島市⼟湯温泉から採取したアルカリ性単純温泉と単純温泉の 2 種類です。ともに、次亜塩素酸ナトリウムの残留率が 15％の特性を持っています。図 5.5.4 は、アルカリ性単純温泉での塩素によるレジオネラ属菌不活化試験結果です。99.9％不活化するためには、2.0mg/
L の添加濃度が必要であることがわかります。同じ温泉⽔を⼆酸化塩素で不活化試験をしたのが、図 5.5.5 です。添加濃度 0.1mg/L で 99.9％不活化し、塩素の 5％の添加で同等の不活化がはかれることがわかりました。同様に図 5.5.6 と図 5.5.7 が、単純温泉での塩素と⼆酸
化塩素による 99.99％不活化試験結果です。単純温泉では、塩素の 37％の⼆酸化塩素添加量
で、同等の不活化ができる結果を得ました。
1.E+06塩素濃度 0.3mg/ℓ
添加濃度 2.0mg/ℓ

1.E+04

1.E+05
1.E+04

1.E+03

1.E+03

1.E+02

1.E+02

1.E+01

1.E+01
1.E+00

1.E+000

図 5.5.4

10

20
30
40
接触時間［min］

50

0

60

アルカリ性単純温泉での次亜塩素酸ナトリウム 図 5.5.5

10

20
30
40
接触時間［min］

レジオネラ属菌数［CFU/mL］

1.E+08

レジオネラ属菌数［CFU/ｍL］

塩素濃度 0.4mg/ℓ
添加濃度 2.7mg/ℓ

1.E+04
1.E+03
1.E+02
1.E+01
1.E+00
0

10

20
30
40
接触時間［min］

5060

アルカリ性単純温泉での⼆酸化塩素との接触時

1.E+06
1.E+0550間とLegionella pneumophila の菌数の推移との接触時間とLegionella pneumophila の菌数の推移

図 5.5.6

添加濃度 0.1mg/ℓ

レジオネラ属菌数［CFU/mL］

レジオネラ属菌数［CFU/mL］

1.E+05

1.E+06

添加濃度 2.0mg/ℓ

1.E+05
1.E+04
1.E+03
1.E+02
1.E+01
1.E+00
1.E-0160

添加濃度 1.0mg/ℓ

1.E+07

0

10

20

30

40

50

60

接触時間［min］

単純温泉での次亜塩素酸ナトリウムとの接触時 図 5.5.7
間とLegionella pneumophila の菌数の推移

単純温泉での⼆酸化塩素との接触時間とLegion
ella pneumophila の菌数の推移

このような実験と解析・評価⼿法を普遍なものにするために、つぎのようにまとめました。
消毒剤作⽤時間と𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎の⽣残率の関係を式 5.5.2 より求めました。なお消毒剤残留濃度の測定は 30min 値としましました。
𝑁 /𝑁(式 5.5.2)𝑒

ここで、
𝑁 ：t 時間後の Legionella pneumophila 菌数[CFU/mL]
𝑁 ：初期(t＝0)の Legionella pneumophila 菌数[CFU/mL]
𝑘 ：速度定数[1/min]𝑡：作⽤時間 [min]− 128 −

⼀般に消毒剤による細菌の消毒効果を評価するのには、不活化に必要な消毒残留濃度時間積
𝐶 値〔𝐶 :消毒剤残留濃度[mg/L]、𝑡:作⽤時間[min]が⽤いられます。しかし、試料を温泉⽔とした場合は、添加した消毒剤が温泉⽔により消費されてしまい、残留する消毒剤濃度が低い値となるために、𝐶 値は低い値で算出されます。
⽔道⽔であれば、どこの給⽔栓から採取した⽔質であっても、消毒剤を作⽤させた場合の残留塩素濃度は、ほぼ同等の値が得られます。しかし、温泉⽔では、源泉数分の泉質があるため、同じ消毒剤でも泉質ごとに残留消毒剤濃度は異なることが考えられます。
つまり、𝐶 値により必要消毒剤量を算出した場合には、温泉⽔との反応分が加味されないた
めに、実際に必要な消毒剤濃度が添加されないことから、適正な消毒管理が⾏われないことが懸念されます。そこで、添加する消毒剤濃度を採⽤して、消毒剤添加濃度時間積𝐶 値〔𝐶 ：消毒剤添加濃度[mg/L]、𝑡：作⽤時間[min]〕として評価することにして、下式で評価しまし
た。
𝐶

𝐶𝑎

(式 5.5.3)𝑡

ここで、
𝐶 𝑡：消毒剤添加濃度時間積 [(mg･min)/L]
𝐶𝑎：消毒剤添加濃度 [mg/L]
𝑡：作⽤時間 [min]表 5.5.3 は、𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎を 99.9[%]不活化するのに必要な消毒剤濃度時間積・𝐶 値[(mg･min)/L]です。消毒剤添加濃度時間積𝐶 値を⾒ると、⼆酸化塩素とトリクロロイソ

シアヌル酸が⼩さい値が多く⾒られ、塩素臭素製剤に⼤きい値が出る傾向がありました。温泉
泉質によっても違いがありますが、対象とした温泉⽔ではトリクロロイソシアヌル酸と⼆酸化
塩素は少ない添加量で𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎を不活化しやすく、塩素臭素製剤は𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎
𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎を不活化しにくい傾向が⾒られました。
表 5.5.3 各消毒剤による温泉⽔中𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎の99.9[%]Cat値
消毒剤名 次亜塩素酸ナ

トリウム

泉質名

二酸化塩素

ジクロロイソシ
トリクロロイソシ
アヌル酸ナトリ
塩素臭素製剤
アヌル酸錠剤ウム顆粒

Nt/N0＝e

kA

99.9%
Cat値

kA

99.9%
Cat値

kA

99.9%
Cat値

kA

99.9%
Cat値

kA

99.9%
Cat値

炭酸水素塩泉

0.06

29.9

0.06

6.9

0.04

32.8

0.19

5.8

0.28

17.3

混合泉（A）

0.18

7.3

0.05

4.1

0.15

6.9

0.17

3.7

0.12

12.1

混合泉（B）

0.08

16.4

0.14

1.5

0.09

13.0

0.12

2.9

0.07

24.6

混合泉（C）

0.16

8.6

0.13

1.6

0.14

6.4

0.11

1.3

0.06

28.8

混合泉（D）

0.15

8.7

0.04

8.6

0.08

12.1

0.16

1.3

0.02

82.8

水道水

0.14

5.4

0.18

0.4

0.13

4.2

0.11

0.2

0.18

1.9

-kAt

温泉泉質によって違いはあるものの、⼆酸化塩素とトリクロロイソシアヌル酸が、𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎を不活化しやすい傾向が⾒られました。実際の浴槽では、温泉泉質、原湯のままか加⽔するのか、源泉槽の有無や浴槽への差し湯量など使われ⽅やシステムによって、対策や効果の可否が異なります。同じ施設でも源泉が違えば異なった対応策を講じなければならないこともありますし、たとえ同じ源泉の浴槽でも加⽔率やろ過システムの差異により、対策がそぐわないことも⽣じる可能性があります。
このように、温泉⽔の泉質と𝐿𝑒𝑔𝑖𝑜𝑛𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑚𝑜𝑝ℎ𝑖𝑙𝑎の不活化の関係と実際のシステムを把握して消毒剤を選定することが⼤切です。

− 129 −

(3) 温泉や鉱泉等の定義と分類、特徴
2.1

適温・適流量に記載した通り、温泉は、欧州も⽇本も温度と物質との何れかに該当す

るものを温泉としています。1911(明治 44)年にドイツのバート・ナウハイムで採択されたナウ
ハイム決議では、湧出時の泉温が 20℃以上、もしくは 16 項⽬の物質を温泉としていました。
⽇本では、温泉法(昭和 23 年 7 ⽉ 10 ⽇ 法律 125 号)で、温泉源から採取されるときの温度が 2
5℃以上、19 項⽬としています。⽇本が 25℃としたのは、1952(昭和 27) 年 4 ⽉ 28 ⽇に発効したサンフランシスコ講和条約による領⼟放棄まで、⽇本が台湾を領有していたことが背景にあります。台湾のほとんどの地域の年間平均気温が 20℃を上回り、井⽔⽔温が 20℃以上となるために 25℃に設定したと考えられています。
政府が温泉に関わったのは、1873(明治 6)年の⽂部省の通達で、各府県に鉱泉湧出の時代、
年⽉⽇を調査して報告することを命じたことが始まりです。2 年後の 75 年に、衛⽣⾏政が内務省に移管しました。翌 76 年には、内務省衛⽣局が、鉱泉試験表表式(泉名、地名、温度、量
重、成分、および概量等表記⽅法の統⼀)、分析検査の促進、医治効能を定め、適正な浴⽤飲⽤⽅法の周知を図りました。
1880 年にベルツ博⼠が来⽇して、⽇本鉱泉誌を初出版しました。1885 年は、内務省衛⽣局に衛⽣と医務の⼆課がおかれ、温泉を「鉱泉取締」規定により医務課の所管事務としました。
1938(昭和 13)年に厚⽣省に衛⽣⾏政を移管して、同省衛⽣保健課の所管となります。しかし、第⼆次世界⼤戦の緊迫化に伴い、41 年に温泉⾏政は⼀時中断しました。戦後間もない 1948 年に温泉法が制定されるとともに、温泉⾏政は厚⽣省公衆保健局国⽴公園部に移管します。さらに環境庁(現・環境省)の分離により、1971 年に環境庁⾃然保護局に移管することになりました。
温泉に類する⽤語として、我が国では、温泉の他、鉱泉や療養泉があります。既述した通り、温泉は、温泉法(昭和 23 年 7 ⽉ 10 ⽇ 法律 125 号)第 2 条に『この法律で「温泉」とは、地中からゆう出する温⽔、鉱⽔及び⽔蒸気その他のガス(炭化⽔素を主成分とする天然ガスを除く。)で、別表に掲げる温泉⼜は物質を有するものをいう。』と定義されています。別表には、『1.温度(温泉源から採取されるときの温度とする)25℃以上、2.物質(左に掲げるもののう
ち、何れか⼀)』とあります。温泉と定義される物質は、表 5.5.4 の左欄の 19 項⽬です。
鉱泉は、「鉱泉分析法指針」に定義されています。「鉱泉分析法指針」は、1951(昭和 26)年の厚⽣省通知「衛⽣検査法指針」(昭和 26 年 10 ⽉ 30 ⽇ 厚⽣省発衛第 177 号 各都道府県知事
宛 厚⽣事務次官通知)の中に「Ⅳ 温泉分析法指針」として制定されました。その後 1957(昭和32)年に「鉱泉分析法指針」として改訂され、1978(昭和 53)年の改訂からは、環境⾏政が環境庁(現・環境省)として厚⽣省から分離したため、環境庁⾃然環境局の管轄となりました(昭和 5
3 年 5 ⽉ 15 ⽇ 環⾃施第 213 号 各都道府県知事宛 環境庁⾃然保護局⻑通知)。この時に療養泉の新しい泉質分類を採⽤して、⼤幅に変更するとともに、泉質分類の呼称を国際標準に合わせました。
「鉱泉分析法指針」には、『鉱泉とは、地中から湧出する温⽔および鉱⽔の泉⽔で、多量の固形物質、またはガス状物質、もしくは特殊な物質を含むか、あるいは泉温が、源泉周囲の年平均気温より常に著しく⾼いものをいう。温泉法にいう「温泉」は、鉱泉の他、地中より湧出する⽔蒸気およびその他のガス(炭化⽔素を主成分とする天然ガスを除く。)を包括する定義である。』と書かれています。つまり、鉱泉に⽔蒸気とその他のガスまでの範疇としたものが温泉です。
「鉱泉分析法指針」にある鉱泉の具体的定義は、『1.温度(温泉源から採取されるときの温度とする)25℃以上、2.物質(下記に掲げるもののうち、いずれかひとつ)』とあります。物質は、温泉法の別表と同じく 19 物質であり、⼀部の記載⽅法が異なるだけです。

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療養泉は「鉱泉分析法指針」に、『鉱泉のうち、特に治療の⽬的に供しうるもの』と定義されています。療養泉の具体的定義は、『1.温度(温泉源から採取されるときの温度とする)25℃
以上、2.物質(下記に掲げるもののうち、いずれかひとつ)』とあります。物質には 8 項⽬が挙げられており、表 5.5.4 の右欄の通り、8 物質があります。
表 5.5.4 は、温泉と鉱泉の定義となる物質・含有量、療養泉を⽐較したものです。アルミニ
ウムイオンと銅イオンは、温泉・鉱泉の定義にはありませんが、療養泉には定義されています。アルミニウムイオンや銅イオンのみが規定値以上含まれる場合、温度が 25℃未満であれば温泉や鉱泉とはなりませんが、療養泉の基準に該当します(「鉱泉分析法指針」に療養泉を「鉱泉のうち」と限定していることから、正確には療養泉でないと考えられます)。療養泉とならなくとも、温泉・鉱泉となるケースは、リチウムイオンやストロンチウムイオンのみが規定値以上の場合など様々あります。遊離⼆酸化炭素(遊離炭酸)、総鉄イオン、総硫⻩、ラドンの４物質は、温泉・鉱泉と療養泉の含有量が異なっています。このため、この４物質のみが定義の根拠となる場合、温泉・鉱泉であっても、療養泉ではありません。
表 5.5.4 温泉・鉱泉と療養泉の定義の物質・含有量の⽐較
温泉・鉱泉の含有量 （１㎏中）
総量 1,000㎎以上
250㎎以上
1㎎以上
10 ㎎以上物

質

名

溶存物質（ガス性のものを除く）
遊離二酸化炭素（CO２）（遊離炭素）

1,000mg以上

ストロンチウムイオン（Sr 2+）
バリウムイオン（Ba2+）

10㎎以上

フェロ又はフェリイオン（Fe2+,Fe3+）

10㎎以上

マンガン（Ⅱ）イオン（Mn2+）（第一マンガンイオン）

1㎎以上

水素イオン（H+）

5㎎以上

臭化物イオン（Br -）1㎎以上

ヨウ化物イオン（I-）

2㎎以上

フッ化物イオン（F-）

20mg以上

1㎎以上

ヒ酸水素イオン（HAｓO４2-）（ヒドロヒ酸イオン）

1㎎以上

メタ亜ヒ酸（HAｓO２）

1㎎以上

総硫黄(S)〔HS-+S2O32-+H2Sに対応するもの〕

5㎎以上

メタホウ酸（HBO２）

50㎎以上

メタケイ酸（H２SiO３）

340㎎以上炭酸水素ナトリウム（NaHCO３）（重炭酸そうだ）

20×10 -10 Ｃｉ以上＝74Ｂｑ以上
ラドン（Rn）（5.5マッヘ単位以上）
１億分の1㎎以上

総量 1,000㎎以上

リチウムイオン（Li＋）

5㎎以上

1.3㎎以上療養泉の含有量 （１㎏中）

2mg以上

30×10 -10 Ｃｉ以上＝111Ｂｑ以上（8.25マッヘ単位以上）

ラジウム塩（Raとして）銅イオン(Cu 2+)

1mg以上
3+

アルミニウムイオン(Al )− 131 −

100mg以上

前述したように温泉法では、源泉で採取されるときの温度が 25℃

温泉

表5.5.5
表 5.5.7 泉温の分類未満であっても、19 の物質が⼀定量以上あれば温泉です。表 5.5.7

冷鉱泉

25℃未満

の通り「鉱泉分析法指針」では、鉱泉のうち 25℃未満を冷鉱泉と低温泉

25℃～34℃未満

し、25℃以上を温泉としています。さらに 34℃以上 42℃未満を狭温 泉

34℃～42℃未満

義の温泉と分類しています。

高温泉

42℃以上

「鉱泉分析法指針」では pH 値(⽔素イオン濃度)によって、表 5.5.
7 の通り分類されます。⽇本は、pH7〜9 付近の温泉が⼤変多く、p表5.5.6
表 5.5.7 液性の分類

H2 前後にも⼩さな⼭がありますが、pH4〜5 は稀です。酸性の温泉

酸性泉

ｐH3未満

は物質を溶解する⼒が強いため、物質の含有量により温泉に該当す

弱酸性泉

ｐH3～6未満ることが多くあります。アルカリの温泉は物質が沈殿しやすいた

中性泉

ｐH6～7.5未満

め、物質の含有量が少なめで、単純温泉となりやすい傾向がありま

弱アルカリ性泉

ｐH7.5～8.5未満

す。

アルカリ性泉ｐH8.5以上「鉱泉分析法指針」では、溶存物質総量または凝固点(氷点)のよって、表 5.5.7 の通り分類されます。⼈体の細胞液の滲透圧と等し

表 5.5.7 滲透圧の分類

い滲透圧を持つ液体を等張液と呼び、8.8g の⾷塩を 1kg の⽔に溶かした⾷塩⽔に相当します。等張液を基準に鉱泉の滲透圧を⽐べ、溶存物質総量

凝 固 点

低 張 性

8g/kg未満-0.55℃以上

等 張 性

8g/kg以上
10g/kg未満-0.55℃未満-0.58℃以上

高 張 性

10g/kg以上-0.58℃未満「鉱泉分析法指針」で「等張性」を、8〜10 g/kg としています。⾼張泉だと細胞膜を通して、温泉成分が⼈体に⼊り易くなります。
「鉱泉分析法指針」に⽰された以外の分類⽅法に、緊張度があります。刺激作⽤の強い泉質を緊張性と呼び、弱い泉質を緩和性と呼びます。泉質での分類は、次の通りです。

緊張性・・・酸性泉、硫⻩泉、単純炭酸泉、炭酸鉄泉、緑礬泉、明礬泉
緩和性・・・単純温泉、⾷塩泉、重曹泉、芒硝泉、⽯膏泉、重炭酸⼟類泉、放射能泉
上記以外に、熱源によって⽕⼭性と⾮⽕⼭性、湧出の違いによって⾃然湧出泉、沸騰泉、間⽋泉など、様々に分類されます。
温泉で最も広く知られている分類は、泉質名によるものです。温泉には多くの物質が溶け込んでいて、その⼤部分はプラスかマイナスのイオンの電荷を帯びています。ただし、⼀部のケ
イ(珪)酸、ホウ(硼)酸、硫⻩、有機物質等は微細な粒⼦のコロイド状で分散したり、硫化⽔
素、炭酸やメタン等はガスを伴ったりすることもあります。主要な陽イオンは、アルカリ⾦属(ナトリウム、カリウム)、アルカリ⼟類⾦属(カルシウム、マグネシウム)、鉄やアルミニウム
等のイオンです。陰イオンの主要なものは、炭酸⽔素イオン、塩素イオンや硫酸イオン等です。
陽イオンと陰イオンは、⼀般に電気的中性を保つようにバランスを保っています。この温泉
⽔を蒸発させると、陽イオンと陰イオンが結合して、炭酸⽔素塩(重炭酸塩)や塩化物、硫酸塩
等の塩類となって析出します。温泉の泉質の多くは、これらの塩類の名称で表⽰されます。主な塩類の他に、硫⻩、硫化⽔素、銅、臭素、ラドン、ラジウム等の成分や、ガス成分の遊離ニ酸化炭素(遊離炭酸)、酸性に寄与する⽔素イオンが含まれています。
温泉の泉質分類は明治時代から塩類名により⾏われ、古くは 17 種類に分けられていました(旧泉質名)。その後、部分統合されて、幾度かの変遷を繰り返しました。国際標準では主イオン名と化学成分を記しており、⽇本でも 78 年(昭和 53 年)の「鉱泉分析法指針の改訂について」(昭和 53 年 5 ⽉ 15 ⽇ 環⾃施第 213 号 各都道府県知事宛 環境庁⾃然保護局⻑通知)でＩＵ
ＰＡＣ(International Union of Pure and Applied Chemistry:純正及び応⽤化学の国際連合)等が作成した表現に準拠したイオン名が⽤いられるようになりました(新泉質名と略記泉質名)。この時に療養泉の新しい泉質分類も採⽤しました。

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「温泉法第 13 条の運⽤について」(昭和 57 年 5 ⽉ 25 ⽇ 環⾃施第 227 号 各都道府県温泉主管部(局)⻑宛 環境庁⾃然保護局施設整備課⻑通知)の別添の表には、旧泉質名、新泉質名と略記泉質名に加え、掲⽰⽤泉質名も記載されています。
イオン名による標記は⼀般に馴染まず、旧泉質名の 11 種類(単純温泉、単純炭酸泉、重炭酸
⼟類泉、重曹泉、⾷塩泉、硫酸塩泉、鉄泉、緑礬泉、硫⻩泉、酸性泉、放射能泉)で、今も呼ばれています。また旧泉質名は、15 種類(単純温泉、単純炭酸泉、重炭酸⼟類泉、重曹泉、⾷塩泉、芒硝泉、⽯膏泉、正苦味泉、明礬泉、炭酸鉄泉、緑礬泉、硫⻩泉、硫化⽔素泉、酸性泉、放射能泉)で呼ばれることもあり、さまざまです。「温泉法第 13 条の運⽤について」(昭和 57 年 5 ⽉ 25 ⽇ 環⾃施第 227 号 各都道府県温泉主管部(局)⻑宛 環境庁⾃然保護局施設整備課⻑通知)の別添の表の掲⽰⽤(新)泉質名は、(単純温泉、⼆酸化炭素泉、炭酸⽔素塩泉、塩化物泉、硫酸塩泉、含鉄泉、硫⻩泉、酸性泉、放射能泉)の 9 種類に特殊成分 2 種類(含アルミニ
ウム泉、含銅−鉄泉)を加えています。
旧泉質名により泉質を細分類したもの抜粋が、表 5.5.8 です。「温泉法第 13 条の運⽤について」の別添の表を、02 年に改訂した「鉱泉分析法指針」に合わせたものの抜粋が表 5.5.9 になります。主要な温泉泉質の特徴は、つぎの通りです。ここでは、「単純温泉」、「塩類泉」と「特殊成分を含む療養泉」の順に記載します。掲⽰⽤(新)泉質名で記載しますが、《》内に旧
泉質名(塩類泉標記)、〔〕内に新泉質名(イオン標記)を併記します。
まず、単純温泉《単純温泉》〔単純温泉〕を紹介します。単純温泉は、源泉から採取されるときの温度が 25℃以上で、溶存物質量(ガス性のものを除く)が 1,000mg/kg に満たないものを指します。pH8.5 以上の単純温泉は、アルカリ性単純温泉と⾔います。⼀般には、無⾊透明無味無臭であることがほとんどです。単純泉と呼ばれることもありますが、間違いです。
次に、塩類泉を解説します。塩類泉は、溶存物質量(ガス性のものを除く)が 1,000mg/kg 以
上のものを⾔います。陰イオンの主成分に従い、①炭酸⽔素塩泉(炭酸⽔素塩泉、炭酸⽔素塩
泉)、②塩化物泉、③硫酸塩泉(硫酸塩泉《芒硝(ぼうしょう)泉》、硫酸塩泉《⽯膏泉》、硫酸塩泉《正苦味泉》、含アルミニウム泉の⼀部《明礬泉》、含銅−鉄泉《含銅・酸性緑礬泉など》)に分類されます。
炭酸⽔素塩泉に分類される炭酸⽔素塩泉《重炭酸⼟類泉》〔カルシウム(･マグネシウム)−炭
酸⽔素塩泉〕は、陰イオンの主成分が炭酸⽔素イオンの炭酸⽔素塩泉のうち、陽イオンの主成分がカルシウムイオンまたはマグネシウムイオンの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものを指します。塩類は重炭酸⼟類を析出します。やや苦味があり、⻩褐⾊
を帯びることが多いです。ほかの成分と混合している場合が多く、⽯鹸は効きにくいことがあります。浴⽤では⽪膚病、蕁⿇疹、アレルギー体質、胃腸病に効果があります。飲⽤では、胃腸病、胃酸過多に良く、利尿作⽤も⾼く、糖尿病や痛⾵にも効果があります。
炭酸⽔素塩泉に分類される炭酸⽔素塩泉《重曹泉》〔ナトリウム−炭酸⽔素塩泉〕は、陰イ
オンの主成分が炭酸⽔素イオンの炭酸⽔素塩泉のうち、陽イオンの主成分がナトリウムイオンの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。塩類は炭酸⽔素ナト
リウム(重曹)を析出します。腐植質を含むと⿊褐⾊を帯びます。重炭酸とナトリウムを主成分とするアルカリ性泉であるため、⽪膚表⾯を軟化させ、脂肪や分泌物を落とす作⽤があり、「美⼈の湯」と呼ばれる温泉に多い泉質です。塩化物泉《⾷塩泉》の「熱の湯」に対して、「冷えの湯」と呼ばれます。⽯鹸も溶けやすい泉質です。「温泉の適応症決定基準」では、浴⽤にきりきず、やけど、慢性⽪膚病とあり、飲⽤に慢性消化器病、糖尿病、痛⾵、肝臓病とあります。飲⽤の場合の理由として、胃酸の中和作⽤と炭酸ガスにより、胃腸病関係や便秘への刺激が考えられます。吸引すれば喉の炎症や慢性気管⽀炎の症状を和らげます。
塩化物泉《⾷塩泉》〔ナトリウム−炭酸⽔素塩泉〕は、陰イオンの主成分が塩化物イオンの塩化物泉のうち、陽イオンの主成分がナトリウムイオンの温泉で(ほかに陽イオンの主成分がカルシウムイオンやマグネシウムイオンの、カルシウム−塩化物泉やマグネシウム−塩化物泉− 133 −

もある)、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。塩類は⾷塩を析出します。塩⾟く、「熱の湯」といわれていますがが、⼊浴後の⽪膚に塩分が残って、汗を蒸発させないため⾝体が温まるためです。塩分 1,000mg/kg 以上含むものを強⾷塩泉といい、100〜500
mg/kg のものを弱⾷塩泉と区別します。強⾷塩泉は⻘緑⾊か⻩緑⾊を帯びること多いですが、弱⾷塩泉は無⾊透明です。「温泉の適応症決定基準」には、浴⽤ではきりきず、やけど、慢性
⽪膚病、⽪膚病、虚弱児童、慢性婦⼈病とあります。飲⽤には、慢性消化器病、慢性便秘とあります。「温泉の禁忌症及び⼊浴⼜は飲⽤上の注意決定基準」には、飲⽤で腎臓病、⾼⾎圧症、その他⼀般にむくみのあるもの、甲状腺機能亢進症のときはヨウ素を含有する温泉を禁忌とするとあります。
硫酸塩泉は、陰イオンの主成分が硫酸イオンで、陽イオンの主成分がナトリウムイオン、カ
ルシウムイオンやマグネシウム等の温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものを指します。酸性の硫酸塩泉は、SO

イオンとHSO イオンの mval％を合計して、主成分かの検討を⾏います。⼀般に無⾊または⻩味を呈しており、飲むと苦味があるため、苦味泉と呼ばれることもあります。傷ついた動物が湯に傷を浸していて発⾒されたという伝説の温泉が多く、外傷や⽕傷等に効果が⾼く、「傷の湯」と呼ばれています。「温泉の適応症決定基
準」には、鉄−硫酸塩泉とアルミニウム−硫酸塩泉を除き、浴⽤で動脈硬化、きりきず、やけど、慢性⽪膚病に、飲⽤で慢性胆嚢症、胆⽯症、慢性便秘、肥満症、糖尿病、痛⾵とあります。
硫酸塩泉に分類される硫酸塩泉《芒硝(ぼうしょう)泉》〔ナトリウム−硫酸塩泉〕は、陰イ
オンの主成分が硫酸イオンで、陽イオンの主成分がナトリウムイオンの温泉で、ガス状を除く
溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。塩類は硫酸ナトリウム(芒硝)を析出します。
ほとんどが無⾊透明ですが、薄い褐⾊を帯びることもあります。飲⽤すると胆汁の分泌を促し、下痢作⽤があります。肝臓病、胃腸病、便秘、動脈硬化症等に効果があり、「中⾵の湯」と呼ばれます。
硫酸塩泉に分類される硫酸塩泉《⽯膏泉》〔カルシウム−硫酸塩泉〕は、陰イオンの主成分
が硫酸イオンで、陽イオンの主成分がカルシウムイオンの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。塩類は硫酸カルシウムを析出します。⽯膏分が粒⼦状になり、多く含むと⽩濁します。鎮静作⽤、収斂(しゅうれん)作⽤が⾼い泉質です。⼊浴により⾼⾎圧、動脈硬化、神経症、リウマチのほか、創傷、⽕傷等に効果があり「傷の湯」と呼ばれます。飲⽤すると消化を促し、利尿や下痢作⽤もあり、便秘に効果があります。
硫酸塩泉に分類される硫酸塩泉《正苦味(せいくみ・しょうくみ)泉》〔マグネシウム−硫酸塩泉〕は、陰イオンの主成分が硫酸イオンで、陽イオンの主成分がマグネシウムの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。塩類は硫酸マグネシウムを析出します。⽇本では少ない泉質です。芒硝泉や⽯膏泉と同じような効果があります。「脳卒中の湯」といわれ、⾼⾎圧症や動脈硬化症に効果があり、古くから⼈気の湯治場になっていることが多いようです。
硫酸塩泉に分類される含アルミニウム泉の⼀部《明礬(みょうばん)泉》〔アルミニウム−硫酸塩泉〕は、陰イオンの主成分が硫酸イオンで、陽イオンの主成分がアルミニウムの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。アルミニウムが 100 mg/kg 以上の場合も該当します。塩類は、硫酸アルミニウム(明礬)を析出します。酸性明礬泉や酸性明礬・緑礬泉が⼤半で、浴槽内では薄い⻘⽩⾊を帯びることの多い泉質です。「温泉の適応症決定基準」には、浴⽤、飲⽤ともに酸性泉に準ずるとあります(浴⽤で慢性⽪膚病、飲⽤で慢性消化器病)。収斂(しゅうれん)作⽤があり、⽔⾍や湿疹等の慢性⽪膚病に効果があります。
硫酸塩泉に分類される含銅−鉄泉《含銅・酸性緑礬泉(りょくばん)など》〔酸性−含銅・鉄(Ⅱ)−硫酸塩泉〕は、陰イオンの主成分が硫酸イオンで、陽イオンの主成分が銅イオンや鉄イ
オンの温泉で、ガス状を除く溶存物質の総量が 1,000mg/kg 以上のものです。銅イオンが 1mg− 134 −

/kg 以上の場合等も該当します。「温泉の適応症決定基準」には、浴⽤、飲⽤ともに含鉄泉に準ずるとあります。浴⽤で⽉経障害、飲⽤で貧⾎に効果があるとされています。
続いて、特殊成分を含む療養泉を解説します。特殊成分を含む療養泉は、①⼆酸化炭素泉《単純炭酸泉》〔単純⼆酸化炭素泉〕、②含鉄泉(《炭酸鉄泉》、《緑礬(りょくばん)泉》)、③硫⻩泉(硫⻩泉《狭義の硫⻩泉》、硫⻩泉《硫化⽔素泉》)、④酸性泉、⑤放射能泉があります。
⼆酸化炭素泉《単純炭酸泉》〔単純⼆酸化炭素泉〕は、遊離⼆酸化炭素(炭酸ガス)を 1,000m
g/kg 以上含むものです。温泉法上の温泉は 250mg/kg 以上ですがが、250mg/kg 以上 1,000mg/
kg 未満のものは⼆酸化炭素泉に該当せず、単純温泉となります。泉温が低い場合がほとんどです。無⾊透明で、多少酸味があります。末期的⽕⼭地帯の地層深部から湧き出るため、⽕⼭国である⽇本には少ない泉質です。⼊浴をすると肌に気泡が付着します。温泉中の炭酸ガスが⽪膚を刺激して吸収を⾼め、⽑細⾎管を拡張させるため⾎圧効果を下げるので「⼼臓の湯」といわれています。飲⽤するとサイダーやラムネを飲むような感じがあり、「ラムネ湯」とか、「泡の湯」とも呼ばれることもあります。飲⽤により胃腸粘膜の働きを良くするほか、⾷欲増進や利尿作⽤、便秘にも効果があります。「温泉の適応症決定基準」では、浴⽤に⾼⾎圧症、動脈硬化症、きりきず、やけどとあり、飲⽤に慢性消化器病、慢性便秘とあります。
含鉄泉は、「温泉の適応症決定基準」に、浴⽤で⽉経障害、飲⽤で貧⾎とあります。
含鉄泉に分類される《炭酸鉄泉》〔鉄(Ⅱ)−炭酸⽔素塩泉〕は、鉄(Ⅱ)イオン〔フェロイオン〕と鉄(Ⅲ)イオン〔フェリイオン〕の総和が 20mg/kg 以上含み、陰イオンの主成分が炭酸⽔
素イオンの温泉です。温泉法上の温泉は 10mg/kg 以上ですが、10mg/kg 以上 20mg/kg 未満のものは炭酸鉄泉に該当せず、単純温泉となります。湧出⼝では無⾊ですが、浴槽では酸素に触れ酸化し錆⾊になります。褐⾊の沈殿物が⽣じることもあります。貧⾎に効果があります。飲⽤する場合、緑茶と⼀緒に飲むと胃の中で酸化するため、避けるべきです。
含鉄泉に分類される《緑礬(りょくばん)泉》〔鉄(Ⅱ)−硫酸塩泉〕は、鉄(Ⅱ)イオンと鉄(Ⅲ)
イオンの総和が 20mg/kg 以上含み、陰イオンの主成分が硫酸イオンの温泉です。温泉法上の温泉は 10mg/kg 以上ですが、10mg/kg 以上 20mg/kg 未満のものは炭酸鉄泉に該当せず、単純温泉となります。湧出⼝では無⾊ですが、浴槽では酸素に触れ淡緑⾊になります。強酸性である場合が多いようです。効果は、炭酸鉄泉と同じです。
硫⻩泉は、「温泉の適応症決定基準」に、浴⽤で慢性⽪膚病、慢性婦⼈病、きりきず、糖尿病とあり、飲⽤で糖尿病、痛⾵、便秘とあります。硫化⽔素型では、浴⽤で⾼⾎圧症、動脈硬化も付記されています。「温泉の禁忌症及び⼊浴⼜は飲⽤上の注意決定基準」には、浴⽤で⽪膚、粘膜の過敏な⼈、特に光線過敏症の⼈とあり、飲⽤に下痢の時とあります。硫化⽔素型では、⾼齢者の⽪膚乾燥症も付け加えられています。
硫⻩泉《硫⻩泉(狭義の)》〔硫⻩泉〕は、硫化⽔素イオン、チオ硫酸イオンと硫化⽔素に対応するイオン総量が 2 mg/kg 以上含み、硫化⽔素を含まない狭義の硫⻩泉です。温泉法上の温泉は 1mg/kg 以上ですが、1mg/kg 以上 2mg/kg 未満のものは硫⻩泉に該当せず、単純温泉となります。⽕⼭地帯に多い泉質であるため、⽇本に多くあります。⾼温である場合が多いようです。硫⻩分を多く含むと、浴槽に⽩い湯の華が浮んだり、浴槽⽔が⽩濁したりします。⼊浴すると⾎管が拡張し、⽪膚を軟化させ脂肪分を溶解します。温まりやすい反⾯、刺激が強く、湯当たりやただれを起こすこともあります。
硫⻩泉《硫化⽔素泉》〔硫⻩泉(硫化⽔素型)〕は、硫化⽔素イオン、チオ硫酸イオンと硫化⽔素に対応するイオン総量が 2 mg/kg 以上含み、硫化⽔素を含む硫化⽔素泉です。温泉法上の温泉は 1mg/kg 以上ですが、1mg/kg 以上 2mg/kg 未満のものは硫⻩泉に該当せず、単純温泉となります。⽕⼭地帯に多い泉質であるため、⽇本に多くあります。⾼温である場合が多いようです。無⾊透明に近いが、他の含有成分により浴槽⽔の⾊が変化します。硫化⽔素ガスは、− 135 −

銅、錫や鉄などの⾦属製品を⿊く変⾊させます。硫化⽔素ガスは痰の切れを良くするといわれ、ぜんそくや気管⽀炎にも効果があります。
酸性泉《酸性泉》〔酸性泉〕は、⽔素イオンを 1mg/kg 以上含み、酸性を⽰します。硫化⽔
素、緑礬や明礬を含み、酸性緑礬泉や酸性明礬泉と呼ばれます。ほとんどが、無⾊か微⻩褐⾊
で、酸味があります。殺菌⼒が強く、⽪膚病のなかでも⽔⾍、疥癬、湿疹等の細菌性の疾患に効果が⾼いとされています。湯治では単純温泉や⽯膏泉等と併せて、「仕上げの湯」とか「直しの湯」と呼ばれ、併⽤されていました。「温泉の適応症決定基準」には、浴⽤で慢性⽪膚病、飲⽤で慢性消化器病とあります。
放射能泉《放射能泉》〔放射能泉〕は、ラドンを 30Ci/kg×10-10(100 億分の 30 キューリー
単位、8.25 マッヘ単位/kg)以上含む。温泉法上の温泉は 20Ci/kg×10-10(100 億分の 20 キュー
リー単位、5.5 マッヘ単位/kg)以上ですが、20Ci/kg×10-10 以上 30Ci/kg×10-10 未満のものは放射能泉に該当せず、単純温泉となります。無⾊透明無味無臭です。俗に、ラジウム泉と呼ばれます。ラドンは空中に拡散しやすいため、温泉の集中配湯や循環式浴槽には不向きです。鎮静
作⽤、循環器障害改善、⾎圧効果、更年期障害のほか、副腎や卵巣に働きかけるので、不妊症にも効果があるとされています。「温泉の適応症決定基準」には、浴⽤で痛⾵、動脈硬化症、⾼⾎圧症、慢性胆嚢炎、胆⽯症、慢性⽪膚病、慢性婦⼈病とあり、飲⽤で痛⾵、慢性消化器病、慢性胆嚢炎、胆⽯症、神経痛、筋⾁痛、関節痛とあります。

− 136 −

表 5.5.8 旧泉質名による細分類(抄)
大

分

類

中

分

類

小

分

類

詳

細

分

類

純硫酸塩泉
正苦味泉
芒硝泉
硫

酸

塩

泉

石膏泉
含食塩芒硝泉含食塩石膏泉含食塩正苦味泉
単純炭酸鉄泉
含炭酸鉄泉
純土類炭酸鉄泉
土類炭酸鉄泉

含食塩土類炭酸鉄泉
含芒硝土類炭酸鉄泉
純重曹炭酸鉄泉

炭酸鉄泉

含食塩重曹炭酸鉄泉
重曹炭酸鉄泉鉄

泉

含芒硝重曹炭酸鉄泉
含食塩芒硝重曹炭酸鉄泉
重曹炭酸鉄泉
含土類重曹炭酸鉄泉

含食塩炭酸鉄泉
含硫酸塩炭酸鉄泉
単純緑礬泉
酸性緑礬泉
緑礬泉

含ヒ素緑礬泉含明礬緑礬泉含銅緑礬泉

含塩化物鉄泉
明

礬

泉

明礬泉
酸性明礬泉
単純硫黄泉
硫黄泉

（狭義の）

含食塩硫黄泉含食塩重曹硫黄泉
単純硫化水素泉
酸性硫化水素泉
土類硫化水素泉

含食塩土類硫化水素泉
含石膏土類硫化水素泉

硫

黄

泉

重曹硫化水素泉

重曹硫化水素泉
含芒硝重曹硫化水素泉

硫化水素泉

食塩硫化水素泉
塩化物硫化水素泉

塩化土類硫化水素泉
含重曹食塩硫化水素泉
含石膏食塩硫化水素泉
石膏硫化水素泉

硫酸塩硫化水素泉

含食塩芒硝硫化水素泉
含食塩石膏硫化水素泉− 137 −

表 5.5.9a 新旧泉質名対照表（抄）(1)
旧 泉 質 名掲示用新泉質名

６．硫酸塩泉硫酸塩泉

新 泉 質 名略 記 泉 質 名
SO4泉

硫酸塩泉

(a)純硫酸塩泉

硫酸塩泉

SO4泉

(b)正苦味泉

マグネシウム－硫酸塩泉

Mg－SO4泉(c)芒硝泉ナトリウム－硫酸塩泉

Na－SO4泉(d)石膏泉カルシウム－硫酸塩泉

Ca－SO4泉(e)含食塩－芒硝泉

ナトリウム－硫酸塩・塩化物泉

Na－SO4・Cl泉(f)含食塩－石膏泉

カルシウム・ナトリウム－硫酸塩・塩化物泉

Ca・Na－SO4・Cl泉(g)含食塩－正苦味泉

マグネシウム・ナトリウム－硫酸塩・塩化物泉

Mg・Na－SO4・Cl泉

７．鉄泉

鉄泉

(1)炭酸鉄泉（鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩泉）（Fe（Ⅱ）－HCO3泉）(a)単純炭酸鉄泉

単純鉄（Ⅱ）泉（炭酸水素塩型）

単純Fe（Ⅱ）泉（HCO3型）(b)含炭素・鉄泉

含鉄・二酸化炭素－カルシウム－炭酸水素塩泉

含Fe（Ⅱ）・CO2－Ca－HCO3泉(c)土類炭酸鉄泉

カルシウム（・マグネシウム）鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩泉 Ca（・Mg)・Fe（Ⅱ）－HCO 泉
3または含鉄（Ⅱ）－カルシウム（・マグネシウム）－炭酸
含Fe（Ⅱ）－Ca（・Mg)－HCO
3泉
水素塩泉

a.純土類炭酸鉄泉

カルシウム（・マグネシウム）鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩泉 Ca（・Mg)・Fe（Ⅱ）－HCO 泉
3または含鉄（Ⅱ）－カルシウム（・マグネシウム）－炭酸
含Fe（Ⅱ）－Ca（・Mg)－HCO3泉
水素塩泉

b.含食塩－土類炭酸鉄泉

カルシウム（・マグネシウム）・ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸 Ca（・Mg)・Na・Fe（Ⅱ）－HCO ・Cl泉
3
水素塩・塩化物泉
含Fe（Ⅱ）－Ca（・Mg)－Na－HCO
3・Cl
または含鉄（Ⅱ）－カルシウム（・マグネシウム）・ナトリ
泉
ウム・－炭酸水素塩・塩化物泉

c.含芒硝－土類炭酸鉄泉

カルシウム（・マグネシウム）・ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸 Ca（・Mg)・Na・Fe（Ⅱ）－HCO ・SO 泉
34
水素塩・硫酸塩泉
含Fe（Ⅱ）－Ca（・Mg)－Na－HCO3・SO
または含鉄－カルシウム（・マグネシウム）・ナトリウム・
４泉－炭酸水素塩・硫酸塩泉
ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩泉
または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム－炭酸水素塩泉

Na・Fe（Ⅱ）－HCO3泉
含Fe（Ⅱ）－Na－HCO3泉a.純重曹・炭酸鉄泉

ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩泉
または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム－炭酸水素塩泉

Na・Fe（Ⅱ）－HCO3泉
含Fe（Ⅱ）－Na－HCO3泉

b.含食塩－重曹炭酸鉄泉

Na・Fe（Ⅱ）－HCO3・Cl泉
ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩・塩化物泉
または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム－炭酸水素塩・塩化物泉 含Fe（Ⅱ）－Na－HCO3・Cl泉

c.含芒硝－重曹炭酸鉄泉

Na・Fe（Ⅱ）－HCO3・SO4泉
ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩・硫酸塩泉
または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム－炭酸水素塩・硫酸塩泉 含Fe（Ⅱ）－Na－HCO3・SO4泉(d)重曹炭酸鉄泉

含鉄泉

ナトリウム・鉄（Ⅱ）－炭酸水素塩・塩化物・硫酸塩泉 Na・Fe（Ⅱ）－HCO ・Cl・SO 泉
d.含食塩・芒硝－重曹炭酸鉄
34または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム－炭酸水素塩・塩化物・泉
含Fe（Ⅱ）－Na－HCO3・Cl・SO4泉
硫酸塩泉

e.含土類－重曹炭酸鉄泉

ナトリウム・カルシウム（・マグネシウム）・鉄（Ⅱ）－炭酸
Na・Ca（・Mg)・Fe（Ⅱ）－HCO3泉
水素塩泉
または含鉄（Ⅱ）－ナトリウム・カルシウム（・マグネシウ 含Fe（Ⅱ）－Na・Ca（・Mg)－HCO3泉ム）－炭酸水素塩泉(e)含食塩－炭酸鉄泉

ナトリウム・鉄（Ⅱ）－塩化物・炭酸水素塩泉または含 Na・Fe（Ⅱ）－Cl・HCO3泉
鉄（Ⅱ）－ナトリウム－塩化物（・炭酸水素塩）泉
含Fe（Ⅱ）－Na－Cl（・HCO3）泉(f)含硫酸塩－炭酸鉄泉

ナトリウム・鉄（Ⅱ）－硫酸塩・炭酸水素塩泉または含 Na・Fe（Ⅱ）－SO４・HCO3泉
鉄（Ⅱ）－ナトリウム－硫酸塩（・炭酸水素塩）泉
含Fe（Ⅱ）－Na－SO4（・HCO3）泉

8.緑礬泉
(a)単純緑礬泉（鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉）（Fe（Ⅱ）－SO４）

単純鉄泉（硫酸塩型）

単純Fe（Ⅱ）泉（SO4型）(b)酸性緑礬泉

酸性－鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉

酸性－Fe（Ⅱ）－SO4泉(c)含ヒ素緑礬泉

鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉

Fe（Ⅱ）－SO４泉(d)含明礬・緑礬泉

アルミニウム・鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉
または含鉄（Ⅱ）－アルミニウム－硫酸塩泉

Al・Fe(Ⅱ)-SO4泉
含Fe(Ⅱ)-Al-SO4泉− 138 −

表 5.5.9b 新旧泉質名対照表（抄）(2)アルミニウム・鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉
または含鉄（Ⅱ）－アルミニウム－硫酸塩泉

Al・Fe(Ⅱ)-SO4泉
含Fe(Ⅱ)-Al-SO4泉

例．含銅・酸性緑礬泉

酸性－含銅・鉄（Ⅱ）－硫酸塩泉

酸性・含CuFe(Ⅱ)-SO4泉

９．硫黄泉

硫黄泉

含アルミニウム泉 例．含．明礬・緑礬泉
含銅－鉄泉(1)硫黄泉 （狭義の）硫黄泉(a)単純硫黄泉

単純硫黄泉

単純S泉

(b)含食塩－硫黄泉

含硫黄－ナトリウム－塩化物泉

含S－Na－Cl泉(c)含食塩重曹－硫黄泉

含硫黄－ナトリウム－塩化物・炭酸水素塩泉

含S－Na－Cl・HCO3泉(2)硫化水素泉

硫黄泉（硫化水素型）(a)単純硫化水素泉

単純硫黄泉（硫化水素型）

単純S泉（H2S型）(b)酸性硫化水素泉

酸性－含硫黄・（ナトリウム）－硫酸塩泉（硫化水素型）

酸性・含S－（Na）－SO4泉（H2S型）(c)土類硫化水素泉

含硫黄－カルシウム（・マグネシウム）－炭酸水素塩泉
含S－Ca（・Mg）－HCO3泉（H2S型）（硫化水素型）
含硫黄－カルシウム（・マグネシウム）・ナトリウム－炭酸水素塩・塩化物泉（硫化水素型）

b.含石膏－土類硫化水素泉

含硫黄－カルシウム（・マグネシウム）－炭酸水素塩・ 含S－Ca（・Mg）－HCO3・SO4泉（H2S
硫酸塩泉（硫化水素型）型）(d)重曹硫化水素泉

硫黄泉

含S－Ca（・Mg）・Na－HCO3・Cl泉（H2S型）

a.含食塩－土類硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－炭酸水素塩泉（硫化水素型）

含S－Na－HCO3泉（H2S型）

a.重曹硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－炭酸水素塩泉（硫化水素型）

含S－Na－HCO3泉（H2S型）

b.含芒硝－重曹硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－炭酸水素塩・硫酸塩泉（硫化水
含S－Na－HCO3・SO4泉（H2S型）
素型）(e)塩化物硫化水素泉
a.食塩硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－塩化物泉（硫化水素型）

b.塩化土類硫化水素泉

含硫黄－カルシウム（・マグネシウム）－塩化物泉（硫含S－Ca（・Mg）－Cl泉（H2S型）
化水素型）

c.含重曹－食塩硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－塩化物・炭酸水素塩泉（硫化水
含S－Na－Cl・HCO3泉（H2S型）
素型）

d.含石膏－食塩硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム・カルシウム－塩化物・硫酸塩泉（硫化水素型）

含S－Na・Ca－Cl・SO４泉（H2S型）

a.石膏硫化水素泉

含硫黄－カルシウム－硫酸塩泉（硫化水素型）

含S－Ca－SO４泉（H2S型）

b.含食塩－芒硝硫化水素泉

含硫黄－ナトリウム－硫酸塩・塩化物泉（硫化水素型）

含S－Na－SO４・Cl泉（H2S型）

c.含食塩－石膏硫化水素泉

含硫黄－カルシウム・ナトリウム－硫酸塩・塩化物泉（硫化水素型）

含S－Ca・Na－SO４Cl泉（H2S型）

含S－Na－Cl泉（H2S型）(f)硫酸塩硫化水素泉(4) 温泉消毒と快適性、温泉⽂化との関わり
温泉の掛け流し式浴槽(温泉⽔の⼀過式利⽤の浴槽、⾮循環ろ過式)は、レジオネラ属菌はおらず、衛⽣的という間違った認識があります。源泉にはレジオネラがいなくとも、源泉槽で繁殖する可能性があります。既往の研究 20) 21) 22)で、掛け流し温泉からもレジオネラ属菌が検出されている現状を、認識しなければなりません。厚⽣労働科学研究費補助⾦の委員会でも掛け流し温泉の調査した事例があり、表 5.5.10 のように下流側ほど、検出率が上がっています 22)。また、『レジオネラ症防⽌指針(第 4 版)』2)や『レジオネラ症防⽌指針(第 3 版)』3)では、「掛け流し温泉の衛⽣管理について」と項⽴てをして、掛け流し温泉への注意喚起をしています。このようにイメージとしての掛け流し温泉の安全性を、データをもとに真摯受け⽌める必要があります。
表 5.5.10

温泉系統でのレジオネラ属菌とアメーバの検出率

22）

源泉

貯湯槽

湯口

浴槽

レジオネラ属菌

8%

23%

24%

41%

アメーバ

3%

19%

5%

29%

井上博雄：掛け流し式温泉の衛生管理手法，厚生労働省健康局生活衛生課 第5回全国レジオネラ対策会議資料（2007-3）− 139 −

かつて、道後温泉本館の《坊ちゃんの湯》に塩素投⼊を保健所が指導したことが、塩素消毒に対する賛否に⼀⽯を投じたこともありました。これに便乗して、温泉⽔の塩素消毒を悪と決めつけ、塩素系以外のレジオネラ属菌対策機器メーカーが、効果に疑問のある機器を売りさばいている実態は由々しき問題です。温泉の消毒や掛け流し温泉のレジオネラ汚染など、科学的な検証に基づく対策が必要です。イメージに左右されないことが⼤切であると考えます。
今後は、国⺠が求める温泉らしさに対応したレジオネラ症対策や浴槽⽔管理が必要である
かも知れません。温泉原理主義的なレジオネラ対策と温泉らしさに対応する対策は異なるからです。国⺠の嗜好を的確に把握して、快適性や現代⽇本の温泉⽂化との関係を⾒つめ直すことが重要でしょう。

参考・引⽤⽂献
1) 厚⽣労働省：レジオネラ症を予防するために必要な措置に関する技術上の指針、厚⽣労働省告⽰
第 264 号,2003-7
2) 公社)⽇本建築衛⽣管理教育センター：レジオネラ症防⽌指針(第 4 版)、pp.101〜111・pp.141〜
146・pp.147〜149,(2017)
3) ビル管理教育センター：レジオネラ症防⽌指針(第 3 版)、pp.65〜74・pp.126〜128,(2009)4) 空気調和・衛⽣⼯学会；SHASE-G 2002-2006 浴場施設のレジオネラ防⽌指針、pp.19〜21・pp.25〜33、(2006-11)
5) 厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課⻑：循環式浴槽におけるレジオネラ症防⽌対策マニュアルについて、
健衛発第 95 号(2001-9)6) 厚⽣労働省健康局⻑：公衆浴場における衛⽣等管理要領、健発第 0214004 号(2003-2)
7) ⾚井仁志：既存施設の調査、浴場施設におけるレジオネラ対策指針のための調査・実験研究 SHASER 2004-2005、空気調和・衛⽣⼯学会 浴場施設におけるレジオネラ対策⼩委員会、pp.41〜45(20063)
8) ⾚井仁志・紀⾕⽂樹・岡⽥誠之・市川憲良・⾼柳保・中村克彦・⼯藤浩⼀・池上天：浴槽⽔での DPD
法と SBT 法による遊離残留塩素濃度測定法に関する研究、空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集、№122 、
pp.1〜7 (2007-5)
9) ⾚井仁志･栃原裕･阪中郁：吸光光度法による浴槽⽔を対象とした⼆酸化塩素濃度の現場測定⽅法に関する研究､⽇本建築学会環境系論⽂集､Vol.74 №641､pp.811〜817(2009-7)
10) ⾚井仁志・紀⾕⽂樹・⽥中和則：⼤型浴槽の遊離残留塩素濃度管理と制御に関する研究、電気設備学会全国⼤会講演論⽂集、pp.325〜326(2005-9)
11) ⾚井仁志・紀⾕⽂樹・岡⽥誠之・市川憲良・⾼柳保・中村克彦・濱⽥靖弘：浴槽⽔の消毒剤濃度
現地測定法に関する調査研究(その 1)遊離残留塩素濃度、空気調和・衛⽣⼯学会北海道⽀部学術講演会論⽂集、pp.79〜80(2007-3)
12) 阪中郁・⾚井仁志・野知啓⼦・鎌⽥素之・森林博之・濱⽥靖弘・浅⾒薫・⽥中和則：浴槽⽔の消毒剤濃度現地測定法に関する調査研究(その 2)⼆酸化塩素濃度，空気調和・衛⽣⼯学会北海道⽀部
学術講演会論⽂集、pp.81〜82(2007-3)
13) ⾚井仁志・野知啓⼦・岡⽥誠之・濱⽥靖弘・中村克彦・阪中郁・⽵⽥良⼦・⾼橋和弘：浴槽⽔の消毒剤濃度現地測定法に関する調査研究(その 3)空気調和・衛⽣⼯学会北海道⽀部学術講演会論⽂
集、pp.81〜82(2008-3)
14) ⾚井仁志・阪中郁・岡⽥誠之・野知啓⼦・渡邉伸幸：現場測定による浴槽⽔消毒剤濃度に関する研究(その１)⼆酸化塩素濃度と FACTS 法による塩素濃度の基礎試験，空気調和・衛⽣⼯学会⼤会
学術講演論⽂集、pp.41〜44(2007-9)15) 渡邉伸幸・岡⽥誠之・⾚井仁志：現場測定による浴槽⽔消毒剤濃度に関する研究(その 2)FACTS法による塩素濃度のフィールド試験、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演論⽂集、pp.45〜48(20079)
16) ⾚井仁志・野知啓⼦・岡⽥誠之・中村克彦・阪中郁・⽵⽥良⼦・⾼橋和弘：現場測定による浴槽
⽔消毒剤濃度に関する研究(その 3)浴槽での残留塩素の分布、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演− 140 −

論⽂集、pp.729〜732(2008-8)
17) ⾚井仁志・野知啓⼦・津⽥宏之・⼤塚雅之・森林博之・⾨脇正史・千葉隆史・⼩室信⼀：温泉⽔
中のレジオネラ属菌に対する消毒剤の有効性についての実験的検討、空気調和・衛⽣⼯学会論⽂集、№139、pp.11〜17(2008-10)18) 野知啓⼦：泉質・レジオネラ対策、給排⽔設備研究、Vol.24 №4、pp.26〜32(2008-1)
19) ⾚井仁志：温泉や鉱泉等の定義と分類、給排⽔設備研究、Vol.24 №4、pp.20〜25(2008-1)
20) 古畑勝則：レジオネラ症感染防⽌対策に関する研究、Vol.33 №8、防菌防黴誌、pp.397〜405(2005)
21) 古畑勝則：温泉⽔からのレジオネラ属菌の分離状況、感染症学雑誌、Vol.78、pp.710〜716(20048)
22) 井上博雄：掛け流し式温泉の衛⽣管理⼿法，厚⽣労働省健康局⽣活衛⽣課 第 5 回全国レジオネラ対策会議資料、pp.37〜50(2007-3)
23) ⾚井仁志・野知啓⼦・森林博之・⼭本昌志・⼩室信⼀・津⽥宏之：温泉⽔質に適応可能な消毒剤についての検討(第 1 報)温泉⽔による各種消毒剤の消費特性、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術講演
論⽂集、pp.1573〜1576(2006-9)24) 森林博之・野知啓⼦・⾚井仁志・⼭本昌志・⼩室信⼀・津⽥宏之：温泉⽔質に適応可能な消毒剤についての検討(第 2 報)各消毒剤によるレジオネラ属菌の不活化、空気調和・衛⽣⼯学会⼤会学術
講演論⽂集、pp.1577〜1580(2006-9)25) ⾚井仁志・野知啓⼦・森林博之・⻑⾕川知美・津⽥宏之：浴場施設におけるレジオネラ汚染防⽌に関する検討(1)温泉⽔による塩素系消毒剤の消費特性、⽇本⽔環境学会年次⼤会講演要旨集、
p.533(2007-3)
26) ⻑⾕川知美・野知啓⼦・森林博之・津⽥宏之・⾚井仁志：浴場施設におけるレジオネラ汚染防⽌に関する検討(2)塩素系消毒剤によるレジオネラ属菌の不活化、⽇本⽔環境学会年次⼤会講演要旨
集、p.534(2007-3)
27) 空気調和・衛⽣⼯学会 浴場施設におけるレジオネラ対策⼩委員会：温泉・鉱泉などの定義、分類と特徴，浴場施設におけるレジオネラ対策指針のための調査・研究、pp.65〜88(2006)− 141 −

− 142 −6

⼀次エネルギーの試算− 143 −

6

⼀次エネルギーの試算
省エネルギー基準の構成

平成 28 年省エネルギー基準における算定・判断の⽅法− 144 −

− 145 −− 146 −− 147 −− 148 −− 149 −− 150 −− 151 −− 152 −− 153 −− 154 −− 155 −− 156 −− 157 −− 158 −− 159 −− 160 −− 161 −− 162 −省エネルギー基準

Web プログラムの⼊⼒構成− 163 −

− 164 −− 165 −− 166 −− 167 −ガス給湯熱源機の消費エネルギー計算
本節では、ガスボイラー(給湯器)のエネルギー試算の⼿順とケーススタディを解説します。
あわせて、貯湯槽を設けた場合、⼩型ガスボイラー(給湯器)での台数分割制御の場合についても同様に解説します。
なお、ここで解説するのは、ボイラー(給湯器)選定を⾏う上での⽐較検討を⽬的とした簡易なエネルギー試算であり、実際の給湯システム設計においては 3.1 ガス給湯熱源機及び 3.2 ガス瞬間式給湯機と貯湯槽を組み合わせた給湯システムの検討を参照してください。

6.3.1

ガスボイラー(給湯器)のエネルギー試算の⼿順

エネルギー試算は、⼤きく以下の 5 ステップで構成されます。
(1) 給湯負荷の推定(2) ボイラー容量の設定(3) ボイラー負荷率の算出(4) ボイラー燃焼効率の推定(5) ボイラー燃料消費量の算出(6) ボイラ⼀次エネルギー消費量の算出(1) 給湯負荷の推定(最⼤容量、年間需要量、⽉⽇別、時間別パターンなど)
・ここでは、空気調和・衛⽣⼯学会「都市ガスコージェネレーションの計画・設計と運⽤」(2015 年 3 ⽉)に掲載されている負荷データを⽤います(表 6.3.1〜表 6.3.4)。
・具体的には以下のデータを⽤い、年間 8760 時間の各時刻の給湯負荷(kW)を算出します。
✓年間各⽉の平⽇・⼟曜・休⽇⽇数(⽇)✓熱需要原単位の年間需要(給湯)…延床⾯積あたりの年間給湯負荷量(MJ/㎡/年)✓⽉別パターン(給湯)…各⽉の平⽇・⼟曜・休⽇各⽇数分での給湯負荷の占める割合(％/⽇
数)✓時刻別パターン…各⽉の平⽇・⼟曜・休⽇の⼀⽇の給湯負荷の時刻別割合(％/h)
・例として、延床⾯積 20,000 ㎡の病院の 1 ⽉ 1 ⽇(休⽇)0 時の給湯負荷(kW)の算出⽅法を⽰します。

給湯負荷(kW)＝年間需要(給湯)𝑎×⽉別ﾊﾟﾀｰﾝ(給湯)の 1 ⽉休⽇の割合𝑏 ÷1 ⽉休⽇
⽇数𝑐×時刻別ﾊﾟﾀｰﾝ(給湯)の 1 ⽉休⽇ 0 時の割合𝑑×延床⾯積÷換算係数＝270 MJ/m2/年 ×2.36 ％/⽇数 ÷7 ⽇数/年 ×2.20 ％/h ×20,000 m2÷3.6 MJ/kWh≒89 kW
この作業を 8,760 時間分繰り返します(𝑎 〜𝑑は表 6.3.1〜表 6.3.4 を参照)。
(2) ボイラー容量の設定
・表 6.3.2 需要原単位の設備所容量(給湯)、つまり給湯のピーク負荷(kJ/㎡/h)を⽤いて必要機器容量を算出し、これを満⾜する容量のボイラーを選定します。

必要機器容量(kW)=設備所容量(給湯)𝑒×延床⾯積÷換算係数＝98 kJ/㎡/h ×20,000 ㎡ ÷3.6 MJ/kWh ÷1,000 kJ/MJ≒ 544 kW− 168 −

(3) ボイラー負荷率の算出
・8,760 時間の各時刻の給湯負荷を、ボイラー容量で割り、ボイラー負荷率を算出します。
(4) ボイラー燃焼効率の推定
・ボイラー燃焼効率は各メーカーの資料をもとに、ボイラー負荷率と燃焼効率の関係を推定します。
・図 6.3.1 に旧型(TD ⽐ 2:1)、新型(TD ⽐ 5:1)、新型(潜熱回収型)(TD ⽐ 5:1)の負荷特性例を⽰します。(実際に算定する場合はメーカーから特性データを⼊⼿する)新型（潜熱回収型）（TD ⽐ 5:1）
新型（TD ⽐ 5:1）

旧型（TD ⽐ 2:1）

図 6.3.1ボイラーの効率特性例(5) ボイラー燃料消費量の算出
・(1)で求めた各時刻の給湯負荷を(4)で推定したボイラー燃焼効率で割り、燃料消費量を算出します。
効率が総発熱量基準(HHV)か真発熱量基準(LHV)かを確認し、それに応じた燃料発熱量で計算します。カタログに記載のボイラー燃焼効率は通常、真発熱量基準のため、ここでは、真発熱量基準にて計算します。

ボイラー燃料消費量(N ㎥/h)=給湯負荷(kW)÷ボイラー燃焼効率(％(LHV))
×換算係数 3.6(MJ/kWh)÷都市ガスの発熱量(真発熱量基準)40.6(MJ/N ㎥)(6) ボイラー⼀次エネルギー消費量の算出
・(5)で求めた燃料消費量から⼀次エネルギー量を算出します。ここでは、⼀次エネルギー

消費量への換算において、通常⽤いられる総発熱量(HHV)を基準とします。

ボイラー⼀次エネルギー消費量(MJ/h)=ボイラー燃料消費量(N ㎥/h)×都市ガスの発熱量(総発熱量基準)45(MJ/N ㎥)
表 6.3.1
平日
土曜
休日
計

c

1月
20
4
7
31

2月
20
3
5
28

3月
22
4
5
31

4月
20
4
6
30

年間各⽉の平⽇・⼟曜・休⽇⽇数
5月
20
4
7
31

表 6.3.2

6月
22
4
4
30

7月
20
5
6
31

8月
23
4
4
31

9月
20
4
6
30

需要原単位(病院)■需要原単位
電力需要
熱需要

冷房
暖房
給湯

設備所要容量51 W/m2
392 kJ/m2･h
298 kJ/m2･h
e 98 kJ/m2･h− 169 −

年間需要
209 kWh/m2
363 MJ/m2
162 MJ/m2
a 270 MJ/m2

10月
21
4
6
31

11月
20
4
6
30

12月
21
4
6
31

計
249
48
68
365

表 6.3.3

⽉別パターン(病院)■月別パターン

1月
5.41
0.93
1.37
7.72
0.00
0.00
0.00
0.00
20.15
4.35
7.44
31.93
7.74
1.31
2.36
11.41

平日
土曜
休日
計
平日
土曜
休日
計
平日
土曜
休日
計
平日
土曜
休日
計

電力

冷房

暖房

給湯

b

2月
5.41
0.70
0.97
7.07
0.00
0.00
0.00
0.00
18.54
2.93
3.02
24.49
7.56
0.97
1.55
10.08

3月
5.94
0.93
0.97
7.84
0.00
0.00
0.00
0.00
15.64
2.90
2.63
21.18
7.81
1.18
1.56
10.55

4月
5.84
1.02
1.30
8.15
3.11
0.41
0.39
3.91
0.00
0.00
0.00
0.00
6.09
0.98
1.44
8.51

表 6.3.4

5月
6.02
1.03
1.52
8.57
7.86
1.00
0.74
9.61
0.00
0.00
0.00
0.00
5.13
0.86
1.69
7.68

6月
6.68
1.05
0.89
8.62
8.55
1.21
0.79
10.55
0.00
0.00
0.00
0.00
5.24
0.78
0.77
6.79

7月
6.44
1.36
1.38
9.18
16.09
2.74
2.41
21.24
0.00
0.00
0.00
0.00
3.87
0.87
1.02
5.76

8月
7.53
1.09
0.92
9.54
22.59
2.07
1.47
26.13
0.00
0.00
0.00
0.00
4.19
0.76
0.76
5.70

時刻別パターン(病院)

抜粋

9月
6.27
1.11
1.37
8.76
11.99
2.31
1.98
16.28
0.00
0.00
0.00
0.00
4.30
0.67
1.09
6.06

10月
6.32
1.02
1.31
8.64
8.28
0.82
0.64
9.74
0.00
0.00
0.00
0.00
5.35
0.90
1.42
7.68

11月
5.82
1.01
1.29
8.13
2.08
0.28
0.19
2.55
0.00
0.00
0.00
0.00
6.49
1.06
1.65
9.21

■時刻別パターン
電力

0
1

23
合計

12月
5.67
0.93
1.17
7.77
0.00
0.00
0.00
0.00
16.29
2.82
3.29
22.40
7.58
1.21
1.78
10.57

計
73.35
12.19
14.46
100
80.55
10.84
8.62
100
70.62
13.00
16.38
100
71.35
11.55
17.10
100

(％)

平日
1.61
1 61

1月
土曜
1.81
1 81

休日
2.20
2 21

平日
1.61
1 61

2月
土曜
1.82
1 82

1.60
100

1.69
100

2.20
100

1.64
100

1.72
100

平日
1.19
1.17
1.13
1.35
1.31
1.53
1.44
1.91
3.09
6.92
5.61
6.53
8.80
8.77
8.23
7.48
7.23
6.38
5.26
4.94
4.73
2.26
1.50
1.25
100

1月
土曜
1.26
1.40
1.40
1.44
1.67
1.68
1.69
2.30
3.52
5.64
5.14
6.34
9.01
8.82
8.69
7.82
6.49
5.27
4.36
4.95
5.10
2.92
1.72
1.38
100

平日
1.23
1.14
1.16
1.42
1.34
1.45
1.59
1.90
3.03
7.08
5.59
6.29
9.11
8.65
8.10
7.37
7.31
6.26
5.13
5.17
4.62
2.34
1.44
1.29
100

2月
土曜
1.49
1.36
1.36
1.65
1.67
1.71
1.83
2.17
3.73
5.43
4.64
6.20
9.13
9.47
8.21
8.35
6.18
4.71
4.34
5.08
5.02
3.16
1.67
1.44
100

休

休日
2.40
2 40

平日
1.80
1 80

11月
土曜
2.02
2 02

休日
2.38
2 38

平日
1.61
1 61

12月
土曜
1.81
1 81

休日
2.18
2 18

0.00
0

0.00
0

0.00
0

0.00
0

1.52
100

1.97
100

2.66
100

平日
1.13
1.16
1.18
1.42
1.29
1.37
1.62
1.76
2.96
7.07
5.57
6.30
9.21
8.66
8.18
7.38
7.21
6.41
5.28
5.10
4.54
2.40
1.51
1.27
100

11月
土曜
1.34
1.71
1.46
1.76
1.63
1.91
2.07
2.24
3.86
5.22
5.00
6.34
8.52
9.39
8.10
7.86
6.38
4.83
4.24
4.59
5.56
2.82
1.72
1.47
100

平日
1.20
1.17
1.15
1.51
1.34
1.40
1.60
1.83
3.10
7.06
5.47
6.30
9.19
8.64
8.14
7.48
7.07
6.36
5.22
5.21
4.43
2.48
1.45
1.21
100

12月
土曜
1.44
1.31
1.31
1.78
1.57
1.47
1.70
2.13
3.58
5.31
5.59
6.36
8.95
9.21
7.97
7.76
6.71
5.30
4.66
4.71
5.51
2.34
1.94
1.40
100

(％)

給湯

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
合計

6.3.2

d休日
1.76
1.39
1.41
1.53
1.55
1.62
1.68
2.17
3.56
5.73
5.34
6.08
8.97
8.80
8.54
7.55
6.79
5.34
4.63
4.77
5.29
2.54
1.62
1.33
100

休

休日
1.50
1.37
1.37
1.59
1.52
1.61
1.93
2.07
3.53
5.28
5.08
6.21
8.89
9.21
8.45
7.81
6.57
5.23
4.35
5.05
5.06
2.89
1.86
1.57
100

休日
1.25
1.36
1.36
1.72
1.52
1.78
1.82
2.18
3.64
5.68
5.25
6.19
9.30
8.45
8.31
7.90
6.56
5.53
4.54
4.83
5.37
2.41
1.65
1.40
100

休日
1.43
1.37
1.43
1.64
1.52
1.83
1.89
2.14
3.66
5.22
4.85
6.28
8.93
9.26
8.66
7.92
6.45
4.92
4.16
4.96
5.20
2.91
1.83
1.54
100

ケーススタディ(貯湯槽なし)「6.3.1 ガスボイラー(給湯器)のエネルギー試算の⼿順」にて例⽰した、20,000 ㎡の病院を例に、ボイラー容量の選定や新旧機種の燃焼効率の違いによるエネルギー消費性能の違いを⽰す。
ボイラー容量(kW)

燃料消費量(Nm3/年)
⼀次エネルギー消費量(GJ/年)
162111

機種
旧型

Case1

7295

930kW
Case2

(必要機器容量に対142110

新型

6395

する安全率1.70)
Case3

新型(潜熱回収型)

Case4

旧型

Case5

Case6

581kW
(安全率1.07)1265225694
1550186976
139980新型

6299

新型(潜熱回収型)− 170 −

124572
5606

Case1に対する省エネ率(％)
−
12
22
4

14

23

・年間最⼤の給湯負荷に対して余裕をみた設計をするのが⼀般的ですが、余裕を⾒過ぎるとボ
イラー燃焼効率の悪い負荷率の時間帯が増加し、増エネになってしまうことが分かります。
・新型のボイラーでは、効率の向上による省エネ性能の向上が⾒られ、特に潜熱回収型では、省エネ性能が⾼いことが分かります。

6.3.3

貯湯槽を設けた場合のエネルギー試算の⼿順

貯湯槽を設ける場合は、⼀旦、前項の「6.3.1(2)ボイラー容量の設定」において求めた必要機

器容量に対して、適切な貯湯槽容量を選定します。その上で、貯湯槽を考慮したボイラー容量を再度、選定し直した後、給湯負荷を 1 ⽇単位で集計、「6.3.1(3)ボイラー負荷率」を 1.00 に固定(ボイラーが定格運転を⾏うと仮定)して、1 ⽇単位の「6.3.1(4)ボイラー燃焼効率」、「6.3.1(5)ボイラー燃料消費量」、「6.3.1(6)ボイラー⼀次エネルギー消費量」を算定します。

追加するボイラー容量の再選定までの⼿順を以下に⽰します。
(1) 貯湯槽容量の算定
⼀旦、「6.3.1(2)ボイラー容量の設定」において求めた必要容量に対して、時間最⼤予想※1

給湯係数(33〜50％) 、貯湯量係数(50〜100％)※2 をかけた容量を貯湯槽容量とします。
なお、実際の貯湯槽の選定にあたっては、有効貯湯係数(80％)を考慮し、それを満⾜する実⽤的な容量としますが、以降の計算において、影響が⼩さいため計算の簡単化を図ることとします。
また、時間最⼤予想給湯係数、貯湯量係数に指定がない場合は、それぞれ 40％、100％とします。
※1

平成27年版建築設備設計基準 第5編給排⽔衛⽣設備

第2章給⽔設備

第4節給⽔量の選定※2

平成27年版建築設備設計基準 第5編給排⽔衛⽣設備

第3章給湯設備

第3節貯湯タンク より

より

貯湯槽容量(kW)＝544 kW×40 ％×100 ％ ≒ 218 kW(2) ボイラーにて必要とされる熱量の算定(ボイラーの再選定)
必要機器容量から貯湯槽容量を差引いた熱量(A)と貯湯槽を 30 分で沸かし上げるための必要
熱量(B)の⼤きい⽅をボイラーにて必要とされる熱量とし、それを満⾜するボイラー容量を設定します。

(A) 必要機器容量−貯湯槽容量≒544 kW − 218 kW ≒ 326 kW(B) 貯湯槽容量×60 min ÷ 30 min≒218 kW × 60 min ÷ 30 min ≒ 436 kW
この場合は、436 kW を満⾜するボイラー容量を選定することになります。

− 171 −

6.3.4

ケーススタディ(貯湯槽あり)

以下に貯湯槽を設けた場合のケーススタディを⽰します。
ボイラー容量(kW)

機種

Case1ʼ
Case2ʼ

旧型
930kW

新型

(安全率 2.14)

Case3ʼ

新型(潜熱回収型)

Case4ʼ

旧型

Case5ʼ

581kW

新型(安全率 1.33)

Case6ʼ

新型(潜熱回収型)

Case7ʼ

旧型

Case8ʼ

465kW(安全率 1.07)

Case9ʼ
(参考)

新型
新型(潜熱回収型)

930kW(参考)貯湯槽なし燃 (参考)貯湯槽な
燃料消費量
Case1に対す料消費量(Nm3/年) しCase1に対す(Nm3/年)
る省エネ率⼀次エネルギー
⼀次エネルギー消費 る省エネ率(％)(％)
消費量(GJ/年)
量(GJ/年)
147737162111
9
−
6648
7295
1385036233
1231145540
1477376648
1385036233
1231145540
1477376648
1385036233
123114
5540

15
24
9
15
24
9
15
24

6395
1265225694
1550186976
1399806299
124572
5606

12
22
4
14
23

容量不⾜

容量不⾜

容量不⾜

容量不⾜

容量不⾜

容量不⾜

162111

旧型

Case1 (安全率 1.70)

1421107295−

・貯湯槽を設けることで、いずれのケースでも貯湯槽を設けない場合より⾼い省エネ効果を得られることが分かります。
・ボイラー容量の違いによらず、同機種では、同じ省エネ率となっていますが、これは、⽇集
計した給湯負荷に対し、定格運転していると想定しているためで、ボイラー容量の違いによって運転時間が変化していることを意味しています。
・465kW のボイラーの場合、貯湯槽を設けなければ、能⼒不⾜が起こってしまい、省エネ効果に加え、設備容量の削減も貯湯槽を設ける効⽤と⾔えます。

6.3.5

⼩型ガスボイラー(給湯器)での台数分割制御の場合のエネルギー試算の⼿順

⼩型ガスボイラー(給湯器)の設置による台数分割制御を実施する場合は、「②ボイラー容量の設定」において、必要機器容量を満⾜する容量・台数を選定します。その上で、8760 時間の各
時刻の給湯負荷と設定したボイラー1 台当たりの容量を⽐較して、必要運転台数を求め、その運転台数に応じて「6.3.1(3)ボイラー負荷率の算出」を⾏います。

その後は、「6.3.1 ガスボイラー(給湯器)のエネルギー試算の⼿順」と同様です。
追加する「6.3.1(3)ボイラー負荷率の算出」までの⼿順を以下に⽰します。

(1) ⼩型ガスボイラー(給湯器)の容量・台数の選定
必要機器容量(kW)＜⼩型ガスボイラーの容量(kW/台)×台数(台)となる容量と台数を選定します。
32 号(55.68kW)の⼩型ガスボイラーを選定した場合、10 台で必要機器容量を満⾜します。

必要機器容量(kW) ≒ 544 kW ＜ 55.68 kW/台 × 10 台 ≒ 557 kW− 172 −

(2) ⼩型ガスボイラー(給湯器)の運転台数の決定
各時刻の給湯負荷(kW)を⼩型ガスボイラーの容量で割ることで、必要運転台数を求めます。
延床⾯積 20,000 ㎡の病院の 1 ⽉ 1 ⽇(休⽇)0 時の給湯負荷 89 kW の場合の運転台数は以下の通りとなります。

運転台数(台)＝(89 kW ÷55.68 kW/台)の繰上げ値(台)≒1.6 の繰上げ値(台)＝2 台(3) 運転台数に応じたボイラー負荷率の算出
最後に、運転台数を考慮してボイラー負荷率を求め直します。
8760 時間の各時刻の給湯負荷を、⼩型ガスボイラーの容量と台数の積で割り、ボイラー負荷率を算出します。

ボイラー負荷率(−)＝89 kW ÷ 55.68 kW ×2 台 ≒ 0.8

6.3.6 ケーススタディ(台数分割制御あり)
以下に台数分割制御を導⼊した場合のケーススタディを⽰します。
ボイラー容
量(kW)

Case4''

機種

旧型
557kW

Case5''

(安全率
1.02)

Case6''
(参考)
Case1

新型

(参考)
(参考)
Case1 に対す 台数分割制御なし燃 台数分割制御な料消費量(N ㎥/年) し Case1 に対す
る省エネ率
(％)
⼀次エネルギー
⼀次エネルギー消費 る省エネ率(％)
消費量(GJ/年)
量(GJ/年)
147749155018
9
4
6649
6976
燃料消費量
(N ㎥/年)1385036233

新型

123114(潜熱回収型)

5540

930kW
(安全率

15
24

1399806299
1245725606

14
23162111
旧型

7295

1.71)

−

・台数分割制御を導⼊することで、いずれのケースにおいても省エネ効果が⾼まっていることが分かります。
・特に、旧型のボイラーでは、低負荷率時の燃焼効率が定格時のそれから⼤きく低下するた
め、台数分割により、低負荷率運転を抑える事で、より⾼い省エネ効果が得られていることが分かります。

6.3.7

給湯システム全体を対象とした場合の考慮すべき項⽬

本節では、ボイラー(給湯器)選定のための簡易なエネルギー試算の⼿順とケーススタディの結果を解説しました。
実際の給湯システム設計においては、器具数や⼈員をものとした給湯容量の設定をベースに、放熱ロスやボイラー(給湯器)の補機動⼒、循環ポンプ動⼒等も考慮したトータルでの検討が必要となります。3.1 ガス給湯熱源機 3.2 ガス瞬間式給湯機と貯湯槽を組み合わせた給湯システムの検討を参照してください。

− 173 −

太陽熱利⽤システム導⼊時(＋ガス)の消費エネルギー計算
6.4.1 ガス給湯システムの給湯 1 次エネルギー消費量
ガス給湯システムの年間給湯 1 次エネルギー消費量は式 6.4.①で計算します。
給湯システムの年間給湯１次エネルギー消費量＝ (年間給湯負荷＋年間放熱損失)÷給湯器の効率

式 6.4.①＋(給湯器＋循環ポンプ)の年間１次エネルギー消費電⼒

また、以下の計算条件及び値については、国⽴研究開発法⼈建築研究所の「平成 28 年省エネ
ルギー基準に準拠したエネルギー消費性能の評価に関する技術情報」https://www.kenken.go.jp/becc/(以後、「技術情報」という)を参照する部分があり、当該部分は適宜指⽰しています。
(1) 気象条件の設定について
以下の計算に使⽤する⼊⽔温度や外気温等の気象条件は「技術情報」住宅 第⼗⼀章第⼆節「⽇射に関する地域の区分と⽇射量等」に記載されている主な気象データ(表 6.4.1)を⽤いることとします。
表 6.4.1「技術情報」の「⽇射に関する地域の区分と⽇射量」の記載例

Ⅳb⼤津 (551)
外気温[℃]

法線⾯直達⽇射量(Watanabe)[MJ/hm2]

⽔平⾯天空⽇射量(Watanabe)[MJ/hm2]太陽⾼度⾓[°]

太陽⽅位⾓[°]

2.7

0

0

0

3.1

0

0

0

0
0

2

0

0

0

0

1.6

0

0

0

0

1.8

0

0

0

0

1.5

0

0

0

0

1.7

0.01

0.01

0

0

1.7

0.49

0.18

8.8

-53.7

2.5

1.09

0.39

18

-43.1

3.9

2.64

0.32

25.4

-30.6

5.1

2.33

0.47

30.3

-15.9

5.3

2.78

0.38

32

0.1

6.1

1.02

0.71

30.3

16.1

5.6

0.2

0.47

25.4

30.7

4.9

0.69

0.4

18

43.2

4.8

0.21

0.15

8.7

53.8

4.3

0.01

0.01

0

0

4.3

0

0

0

0

4.1

0

0

0

0

4.2

0

0

0

0

3.6

0

0

0

0

3.9

0

0

0

0

3.8

0

0

0

0

(2) 年間給湯負荷
年平均⽇ 1 ⽇あたりの給湯負荷を式 6.4.②で計算します。(ここでは年間給湯負荷を年平均⽇で計算しますが、1 ⽉〜12 ⽉、あるいは 1 年 365 ⽇を各々計算して、この結果から算出してもかまいません)
年平均⽇ 1 ⽇あたりの給湯負荷 ＝ 給湯温度 − 年平均給⽔温度式 6.4.②

年平均給⽔温度は「技術情報」「給⽔設備」に記載されている式 6.4.③から求めます。式中の外気温度についても「技術情報」のデータを⽤いて算出します。
𝜃

max 𝑎

,

𝜃

,

,

,

𝑏

, 0.5

ここで
𝜃
𝜃

,
,

：⽇付𝑑における⽇平均給⽔温度 (℃),,：⽇付𝑑を基準とした期間平均外気温度 (℃)− 174 −

式 6.4.③𝑎,𝑏：⽇平均給⽔温度を求める際の回帰係数

ここで、⽇平均給⽔温度を求める際の回帰係数𝑎及び𝑏は、地域の区分(今回設定の東京

は 6 地域)に応じて｢技術情報｣記載の表 6.4.2 により選択します。
表 6.4.2

平均給⽔温度を求める際の回帰係数の値(出典：「技術情報」)
地域の区分

𝑎𝑤𝑡𝑟

𝑏𝑤𝑡𝑟

1

0.66393.466

20.66393.466

30.60544.515

40.6054

4.515

5

0.866

1.665

6

0.85162.473

70.92232.097

80.6921

7.167

また、外気温度は｢技術情報｣のデータから 14.7℃のデータが得られます(表 6.4.3)。
表 6.4.3

東京の年平均⽇の時刻毎の外気温(出典：「技術情報」)

時刻 外気温(℃) 時刻 外気温(℃) 時刻 外気温(℃) 時刻 外気温(℃)
1
12.7
7
12.5
13
17.9
19
15.3
2
12.5
8
13.6
14
18.1
20
14.7
3
12.3
9
14.8
15
18.0
21
14.2
4
12.1
10
15.9
16
17.6
22
13.7
5
11.9
11
16.8
17
16.8
23
13.4
6
12.0
12
17.5
18
16.1
24
13.0
平均
14.7

上記の計算の結果、他の既知の値とあわせて以下の値が得られます。
該当設備の１⽇あたりの給湯量 ： 17,500L/⽇
年平均外気温度： 14.7℃

年平均給⽔温度： 15.0℃ (=14.7×0.8516+2.473)

給湯温度

： 42℃

よって、モデルパターンの年間給湯負荷は以下となります。
給湯負荷 ＝ 17,500L/⽇/1000×𝜌 ×𝐶 ×(42℃−15.0℃)＝ 1,977.9 MJ/⽇＝ 721.9 GJ/年

式 6.4.④(3) 年間放熱損失
放熱損失は給湯負荷の 10％とします。
よって、モデルパターンの年間放熱損失は以下となります。
年間放熱損失 ＝ 721.9 GJ/年×0.1＝ 72.2 GJ/年

式 6.4.⑤(4) 給湯器の効率
給湯器の効率は「技術情報」住宅-2.エネルギー消費性能の算定⽅法-2.1 算定⽅法-第七章給湯設備-付属書 C に記載の通り、下記のようにします。
給湯器の効率=0.836

式 6.4.⑥

ただし、より正確な値が判明している場合は、その値を使⽤して問題ありません。

− 175 −

(5) 循環ポンプの消費電⼒
循環ポンプの消費電⼒はポンプ定格消費電⼒で 24h 運転とします(循環ポンプの実稼働条件
での消費電⼒が判明している場合はこの値を⽤いても構いません)。
よって、モデルパターンの年間循環ポンプ消費電⼒は式 6.4.⑦となります。
年間循環ポンプ消費電⼒ ＝ (1.5kW＋1.5kW) × 24h＝ 72 kWh/⽇

式 6.4.⑦＝ 259.2 MJ/⽇＝ 94.6GJ/年

また、１次エネルギー換算では式 6.4.⑧となります。
年間循環ポンプ１次エネルギー消費量＝ 94.61GJ × 9760J / 3600J

式 6.4.⑧＝ 256.5 GJ/年

(6) 給湯器の消費電⼒
１⽇あたりの給湯器の消費電⼒(𝐸 ,)は技術情報「給⽔設備」記載の以下の式 6.4.⑨を,⽤いて計算します。
𝐸 ,,0.00172 𝜃 ,
𝑊
𝑊
10
3600

0.000393
𝑊𝑊

𝑊

0.2822

ここで𝜃,：⽇平均外気温度 ℃

𝑊 ：1 ⽇当たりの台所⽔栓における節湯補正給湯量(L/⽇)

式 6.4.⑨

𝑊 ：1 ⽇当たりの浴室シャワー⽔栓における節湯補正給湯量(L/⽇)
𝑊：1 ⽇当たりの洗⾯⽔栓における節湯補正給湯量(L/⽇)

𝑊：1 ⽇当たりの浴槽⽔栓湯はり時における節湯補正給湯量(L/⽇)

𝑊：1 ⽇当たりの台所⽔栓さし湯時における節湯補正給湯量(L/⽇)

よって、モデルパターンの給湯器の年間消費電⼒は以下となります。
給湯器の消費電⼒＝ (-0.00172×14.7+0.000393×17500＋0.2822) ×1000/3600＝ 1.98 kWh/⽇

式 6.4.⑩＝ 2.6 GJ/年

また、給湯器は 8 台のため全体では 2.6 GJ×8 台 ＝ 20.8 GJ/年 となり、１次エネルギー換算では以下の値となります。
給湯器の 1 次エネルギー消費量 ＝ 20.8 GJ × 9760J / 3600J＝ 56.5 GJ/年

式 6.4.⑪(7) 年間給湯1次エネルギー消費量
以上よりモデルパターンの年間給湯 1 次エネルギー消費量は式 6.4.①式より以下となります。
年間 1 次エネルギー消費量＝(年間給湯負荷(式 6.4.④)＋年間放熱損失(式 6.4.⑤))÷給湯器の効率(式 6.4.⑥)＋(給湯器(式 6.4.⑪)＋循環ポンプ(式 6.4.⑧))の年間１次エネ

ルギー消費量＝(721.9GJ＋72.2GJ) / 0.836 + 56.5GJ + 256.5GJ＝ 1262.9 GJ/年

− 176 −

式 6.4.⑫

6.4.2

太陽熱利⽤システムの導⼊による給湯 1 次エネルギー削減量の計算

ここでは前記したモデルパターンの太陽熱利⽤システムの導⼊による給湯 1 次エネルギー削減
量の計算⽅法について記載します。給湯 1 次エネルギーの削減量計算の概念は図 6.4.1 に⽰すよ
うに、建物の建設地の気象データ、熱負荷データ及び太陽熱利⽤を含めた構成機器の仕様を取り込み、太陽熱利⽤量や太陽依存率、給湯 1 次エネルギー削減量を計算します。
また、ここでは年平均の気象データを基にした計算例を⽰しますが、1〜12 ⽉、あるいは 1 年
365 ⽇をおのおの計算して、この結果から算出しても構いません。
気象ﾃﾞｰﾀ(⽇射量)(外気温)
ｼｽﾃﾑ定義ﾃﾞｰﾀ

計算(構成機器仕様)(ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ)

(性能)

計算結果
給湯１次ｴﾈﾙｷﾞｰ削減量(太陽熱利⽤量)(太陽熱依存率)

熱負荷ﾃﾞｰﾀ(給湯負荷)
図 6.4.1

給湯１次エネルギー削減量計算の概念(1) 気象データ
太陽熱利⽤システムのシミュレーションに使える気象データは種々のものがありますが、ここでは前出の技術情報の主な気象データを⽤い、計算対象の⽇射量と外気温を計算して引⽤します。算出⽅法は「3.3.2 (1)2)

該当地域の集熱⾯⽇射量と外気温の算出」と同じです。

(2) システム定義データ
システム定義のためには以下のような情報を設定します。
＜システム定義の例＞
地域 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ東京(時刻ごとの⽇射量及び外気温度)
設置条件 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ傾斜⾓：30°、⽅位⾓ 0°
集熱器 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ集熱⾯積：224 ㎡
集熱器特性ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ𝑏0 = 0.8、𝑏1 = 4.65 W/㎡・℃
集熱器出⼊⼝温度差ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ𝑇 ＝ 10℃
貯湯槽 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ容量：6000L
貯湯槽初期温度ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ𝑇 =給⽔温度𝑇
給⽔温度𝑇 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ15.0℃(年平均)
給湯温度 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 42℃
給湯負荷量 ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 17,500L／⽇
集熱ポンプ消費電⼒ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ1kW
補助熱源(給湯器)の種類ꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏꞏ 潜熱回収型ガス瞬間湯沸器(効率は後記の 6.4.2(1)
給湯器の効率5)a参照)(3) 熱負荷(給湯負荷)データ
太陽熱利⽤システムの場合も、時刻毎の給湯負荷及び⽇毎の給湯負荷の設定が設計の重要な要素になりますので、対象建築物の時刻ごとの熱負荷を事前に設定しておく必要があります。
熱負荷の概算を求めるための負荷データとして、⽇本建築学会「ソーラー建築設計データブック(⽇本建築学会編)」や空気調和・衛⽣⼯学会等で建物⽤途別、単位床⾯積あたり熱負荷原− 177 −

単位と⽇熱負荷パターンが⽰されています。対象建築物の時刻毎の負荷の設定が難しい場合
は、これらの資料から概算することも可能です。

6.4.3 計算結果
(2)

年間給湯負荷｣で給湯負荷の算出をしていますので、結果のみあらためて以下に記載します。
給湯使⽤量：70 ⼈/⽇ × 250L/⼈ ＝ 17,500L/⽇
給湯温度 ：42℃
給⽔温度 ：15.0℃(年間平均)
給湯負荷 ：17,500L/⽇×(42℃−15.0℃)×4.186 MJ/㎥ K

式 6.4.⑬＝ 1,977.9 J/⽇ ＝ 721.9 GJ/年

(1) 計算⼀般的な計算のステップは次に⽰すステップで実施します。
⼿順１：時刻ごとの集熱⾯⽇射量、外気温を求める
⼿順２：集熱器の集熱効率を求める
⼿順３：初期貯湯槽温度、初期集熱温度を設定する
⼿順４：集熱量、太陽熱利⽤量を求める
⼿順５：１次エネルギー削減量を計算する。

1)

時刻ごとの集熱⾯⽇射量と外気温

時刻ごとの集熱⾯⽇射量 I と外気温を 3.3.2(1)2)

該当地域の集熱⾯⽇射量と外気温の算出に記載の計算⽅法で同様に求めます。
図 3.3.1 のモデルパターンでの年平均の計算結果は表 6.4.4 のとおりとなります。(注：表 3.
3.2 では集熱⾯⽇射量を MJ/(h･m2)で表記していましたが、表 6.4.4 では後の計算のために W/
m2 で表記します)
表 6.4.4．年平均の時刻ごとの気象データと集熱⾯⽇射量
時刻

法線⾯直達
⽇射量
(MJ/h㎡)

⽔平⾯天空
⽇射量(MJ/h㎡)

太陽
⾼度⾓
(°)

太陽
⽅位⾓
(°)

集熱⾯直達
⽇射量
(W/㎡)

集熱⾯天空
⽇射量
(W/㎡)

外気温
(℃)

集熱⾯
⽇射量
(W/㎡)

5

0.02

0.01

0.3

-21.6

3

1

11.9

4

6

0.10

0.07

4.6

-54.8

10

11

12.0

21

7

0.37

0.21

13.0

-73.0

35

34

12.5

69

8

0.83

0.38

24.4

-72.5

113

61

13.6

174

9

1.08

0.55

35.4

-61.9

208

88

14.8

296

10

1.14

0.72

45.1

-48.0

269

115

15.9

384

11

1.19

0.80

52.5

-28.1

315

129

16.8

444

12

1.13

0.84

55.3

1.7

314

134

17.5

448

13

1.07

0.80

51.8

30.8

281

128

17.9

409

14

1.02

0.70

44.1

49.9

237

112

18.1

349

15

0.88

0.54

34.1

63.3

164

86

18.0

250

16

0.70

0.36

23.1

73.7

90

58

17.6

149

17

0.39

0.19

11.9

69.2

38

30

16.8

68

18

0.13

0.06

4.1

51.8

14

10

16.1

24

2) 初期貯湯槽温度、初期集熱温度の設定
初期貯湯槽温度𝑇 、集熱温度𝑇 をそれぞれ式 6.4.⑭、式 6.4.⑮のように設定します。
初期貯湯槽温度𝑇 ＝給⽔温度

式 6.4.⑭− 178 −

初期集熱温度𝑇＝初期貯湯槽温度𝑇 ＋𝑇 (集熱器出⼊⼝温度差)/2

式 6.4.⑮

𝑇 ＝10℃と仮定して𝑇 ＝給⽔温度＋5℃

3) 集熱器の集熱効率算出式
集熱器の集熱効率をシステム検討段階では 0.5 と仮置きして計算しましたが、ここでは集熱器の集熱効率を、瞬時効率線図を⽤いてより詳細に計算し、時間ごとに集熱量の計算を⾏います。
瞬時効率線図は外気温、集熱温度、⽇射量によって変化する集熱効率をグラフ化したもの
で、このグラフを１次もしくは２次回帰式で表し、各次の係数で集熱器の性能として表記しています。
ここではシステム定義の例に記載の１次回帰式の各次係数である「𝑏00.8,𝑏14.65 W/(㎡・℃)」から計算される値を求める集熱器の集熱効率とし、式 6.4.⑯で集熱効率 𝜂 を計算します。
𝜂 ＝ 𝑏0− 𝑏1 × (𝛥𝜃 ⁄𝐼)

式 6.4.⑯＝ 0.8 − 4.65 × (𝛥𝜃 ⁄𝐼)

ここで𝛥𝜃 ＝ 集熱器内集熱媒体平均温度−外気温

図 6.4.2

瞬時集熱効率線図の例

4) 集熱量、太陽熱利⽤量
集熱効率𝜂 の算出式 6.4.⑯から算出される集熱効率𝜂 に、集熱⾯積𝐴と⽇射量𝐼を乗じて時刻ごとの集熱量𝑄 を式 6.4.⑰で求め、さらに想定した配管ロスを考慮して時刻ごとに太陽熱利⽤
量𝑄 を式 6.4.⑱で求めます。
𝑄

𝐼

𝑄

𝑄

𝜂

𝐴
1

式 6.4.⑰

放熱損失

式 6.4.⑱＊ここでは放熱損失は10％(0.1)とします

また、太陽熱利⽤量𝑄 と貯湯槽容量𝑉から貯湯槽温度上昇∆𝑡を式 6.4.⑲で求め、その時刻の貯湯槽温度𝑇 を式 6.4.⑳で求めます。
∆𝑡 (上昇温度) ＝ 𝑄 ⁄ 𝑉
𝑇

𝑇

4.186

式 6.4.⑲∆𝑡

式 6.4.⑳

このとき、給湯負荷や各時刻の負荷パターンが分かっている場合は、各時刻の貯湯槽温度𝑇から、温⽔を取り出して給湯する計算を⾏うなど、各時刻の負荷を貯湯槽温度に反映すれば給湯負荷を組み込んだ計算になります。

− 179 −

これらを年平均⽇の各時刻の集熱量を計算した結果は表 6.4.5 のとおりとなり、式 6.4.㉑及び式 6.4.㉒の値が得られます。
年平均⽇１⽇あたりの集熱量 ＝ 1092.3MJ/⽇式6.4.㉑

年平均⽇１⽇あたり太陽熱利⽤量 ＝ 983.1MJ/⽇式6.4.㉒

表 6.4.5
項目名

集熱面日射
量：I

外気温

時

（W/㎡)

Ta(℃)

集熱器特性
b0

年平均⽇の時刻ごとの集熱量
集熱温度

効率

b1(W/
㎡・℃）

Tm(℃)

ηc

太陽熱利用量
集熱量：Qc （放熱損失考慮）Qs
Qc(MJ/h・
Qc×
224㎡)
0.9(MJ/h)

蓄熱槽
上昇温度

蓄熱槽温
度：Tst

⊿ｔ(deg)Tst(℃)

5

4

11.9

0.80

4.65

20.0

0.00

0.0

0.0

0.00

15.0

6

21

12.0

0.80

4.65

20.0

0.00

0.0

0.0

0.00

15.0

7

69

12.5

0.80

4.65

20.0

0.29

16.1

14.5

0.58

15.6

8

174

13.6

0.80

4.65

20.6

0.61

86.1

77.5

3.09

18.7

9

296

14.8

0.80

4.65

23.7

0.66

158.1

142.3

5.67

24.3

10

384

15.9

0.80

4.65

29.3

0.64

197.0

177.3

7.06

31.4

11

444

16.8

0.80

4.65

36.4

0.60

213.1

191.8

7.64

39.0

12

448

17.5

0.80

4.65

44.0

0.52

189.3

170.3

6.78

45.8

13

409

17.9

0.80

4.65

50.8

0.43

140.6

126.5

5.04

50.8

14

349

18.1

0.80

4.65

55.8

0.30

83.7

75.3

3.00

53.8

15

250

18.0

0.80

4.65

58.8

0.04

8.3

7.5

0.30

54.1

16

149

17.6

0.80

4.65

59.1

0.00

0.0

0.0

0.00

54.1

17

68

16.8

0.80

4.65

59.1

0.00

0.0

0.0

0.00

54.1

18

24

16.1

0.80

4.65

59.1

0.00

0.0

0.0

0.00

54.1

合計

3,088

0.00

1,092.3

983.1

MJ/日

195,706

システム効率0.425) 給湯１次エネルギー削減量の計算
太陽熱利⽤システムの導⼊による年間給湯１次エネルギー削減量は式 6.4.㉓を⽤いて計算します。
年間給湯１次エネルギーの削減量＝年間太陽熱利⽤量／給湯器の効率− 年間集熱ﾎﾟﾝﾌﾟ１次ｴﾈﾙｷﾞｰ消費量

式6.4.㉓

6) 集熱ポンプ１次エネルギー消費量
集熱ポンプの１⽇あたりの消費電⼒は式 6.4.㉔で計算します。但し、循環ポンプの実稼働
条件での消費電⼒が判明している場合は定格消費電⼒に変えてこの値を⽤いても構いません。
１⽇あたりの集熱ポンプ消費電⼒＝ポンプ定格消費電⼒×集熱ポンプの 1 ⽇あたりの稼働時間

式6.4.㉔

集熱ポンプの１⽇あたりの稼働時間は、表 6.4.5 で計算した時刻ごとの集熱量が MJ 単位の⼩数第２位を四捨五⼊した値で０より⼤きい時間帯に集熱ポンプが稼働したものとして計算します。表 6.4.6 に年平均⽇の１⽇あたりの集熱ポンプ運転状況を記載します。この条件では１
⽇あたり集熱ポンプ運転時間は９時間となりますので、１⽇での１次エネルギー量は式 6.4.㉕
及び式 6.4.㉖の値となります。
年平均⽇の集熱ポンプ消費電⼒量 ＝ 1kW × 9h ＝ 9kWh/⽇
年平均⽇の集熱ポンプ１次エネルギー消費量＝ 9kW/⽇×9.76MJ/kWh ＝ 87.8 MJ/⽇

− 180 −

式6.4.㉕式6.4.㉖

表 6.4.6
時刻

集熱量(MJ/h･224㎡)

集熱ポンプ運転状況

ポンプ

時刻

集熱量
(MJ/h･224㎡)

ポンプ

5

0.0

停⽌

12

189.3

稼働

6

0.0

停⽌

13

140.6

稼働

7

16.1

稼働

14

83.7

稼働

8

86.1

稼働

15

8.3

稼働

9

158.0

稼働

16

0.0

停⽌

10

197.0

稼働

17

0.0

停⽌

11

213.1

稼働

18

0.0

停⽌

a 給湯器の効率
システム定義の例に記載のとおり給湯器は潜熱回収型ガス給湯器を設定していますので、「技術資料」住宅-2.エネルギー消費性能の算定⽅法-2.1 算定⽅法-第七章給湯設備-付属書 C
より、式 6.4.㉗の値とします。但し、より正確な値が判明している場合は、その値を使⽤しても構いません。
給湯器の効率 ＝

0.836

式6.4.㉗b 給湯１次エネルギー削減量
以上から年間の太陽熱利⽤量、集熱ポンプ１次エネルギー消費量は式 6.4.㉘及び式 6.4.㉙の値となります。
年間太陽熱利⽤量 ＝ 年平均⽇の太陽熱利⽤量(式 6.4.㉒)×365 ⽇＝ 358.8 GJ

式6.4.㉘

年間集熱ポンプ１次エネルギー消費量＝ 年平均⽇の集熱ポンプ１次エネルギー消費量(式 6.4.㉖)×365 ⽇式6.4.㉙＝ 32.0 GJ

これらを式 6.4.㉔に代⼊して年間給湯１次エネルギー削減量 ＝ 358.8 GJ ／ 0.836 − 32.0 GJ＝397.2 GJ

式6.4.㉚c 太陽熱依存率
太陽熱依存率は式 6.4.㉛の値となります。
年間太陽熱依存率＝ 年間太陽熱利⽤量(式 6.4.㉘) ÷ 年間給湯負荷(式 6.4.⑬)＝ 358.8 GJ/年 ÷ 721.9 GJ/年
＝ 49.7 %− 181 −

式6.4.㉛

業務⽤建築の給湯設備省エネルギーガイドライン
VER.1.1
2020/xx/xx 発⾏

執筆者名簿（所属は2018年3⽉現在）
制作：住宅・建築における省エネルギー性能の評価⼿法の開発研究―⾃⽴循環プロジェクト フェーズ5―
給湯に関する検討委員会

前 真之／東京⼤学⼤学院
⾚井 仁志／福島⼤学
岩本 靜男／神奈川⼤学
⽩⽊ ⼀成／⼤阪ガス株式会社
森⽥ 明夫／東京電⼒エナジーパートナー株式会社
荒井 達朗／株式会社ノーリツ
事務局：⼀般財団法⼈建築環境・省エネルギー機構
建築省エネルギー部− 182 −