放射（輻射）冷暖房協議会 令和元年セミナー「放射（輻射）冷暖房システムが創る環境と⼈の調和」
3x3 Lab Future, 2019年10⽉24⽇（⽊）13︓30〜17︓00「放射(輻射)冷暖房システムが提供する建築のゼロエネルギー化」

芝浦⼯業⼤学 建築学部 建築学科・教授

秋元孝之

建築物のエネルギー消費性能の向上に関する法律の⼀部を改正する法律案①オフィスビル等に対する措置

・省エネ基準への適合を建築確認の要件とする建築物の対象に、中規模＊のオフィスビル等を追加＊延べ⾯積を300 ㎡とすることを想定。現⾏は⼤規模（延べ⾯積2000 ㎡以上）のオフィスビル等が対象
・省エネ性能向上計画の認定（容積率特例）＊の対象に、複数の建築物の連携による取組を追加＊認定を受けた場合、省エネ性能向上のための設備について容積率を緩和②マンション等に対する措置

・届出制度における所管⾏政庁による計画の審査を合理化＊し、省エネ基準に適合しない新築等の計画に対する監督体制を強化＊⺠間審査機関の評価を受けている場合に所管⾏政庁による省エネ基準の適合確認を簡素化③⼾建住宅等に対する措置・設計者である建築⼠から建築主に対して省エネ性能に関する説明を義務付ける制度を創設
・トップランナー制度＊の対象に、注⽂⼾建住宅・賃貸アパートを供給する⼤⼿住宅事業者を追加＊トップランナー基準（省エネ基準を上回る基準）を設定し省エネ性能の向上を誘導。現⾏は建売
⼾建住宅を供給する⼤⼿住宅事業者が対象④その他の措置

・気候・⾵⼟の特殊性を踏まえて、地⽅公共団体が独⾃に省エネ基準を強化できる仕組みを導⼊等1

ZEBの定義（イメージ）【出所】 平成30年度 ZEBロードマップフォローアップ委員会 とりまとめ（案），平成31年2月

2放射冷暖房システムの特徴
 室内の天井⾯、壁⾯などを冷却または加熱することで、室内温熱環境を調整するシステム。
 媒体としては⽔や空気が⽤いられ、パネルを⽤いたシステムや躯体に配管を埋め込むシステムなどが普及している。
 ドラフト感が⼩さい。
 室内の温度分布が⼩さい。
 室内設定温度の緩和が可能。
 送⾵⾳が無いため静穏である。
 媒体に⽔を使⽤する場合は、搬送動⼒の低減に加え、冷房時には⾼い、暖房時には低い熱媒温度での空調が可能となるため、⾃然エネルギーの利⽤や熱源の効率化が期待できる。
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 放射（輻射）冷暖房協議会は、平成28年7⽉に放射冷暖房システムの普及を⽬的として、⽔式放射パネルメーカー4社が集まり設⽴された。
 システムを選定、利⽤するにあたり、わが国では製品・技術についての客観的、統⼀的な評価基準などがなく、⽔放射パネルメーカーを含む関係事業者の個別かつ独⾃努⼒にてこれら課題を解決していた。
 しかしながら、それには限界があり⾮効率であったため、関係事業者に共通した技術課題の解決や建築物保有者・利⽤者への認知・普及課題への対応を協⼒して進めるために設⽴された。
 所属会社（アイウエオ順）（株）インターセントラル、（株）クボタケミックス、（株）ササクラ、（株）トヨックス
4放射冷暖房システムのイメージ

従来の空調システムは対流式空調システムと呼ばれ、冷却・加熱した空気によって空調を⾏う。⼀⽅、放射空調は、天井⾯などを冷却・加熱し、空気を介さない放射による熱交換、および室内空気と冷却・加熱⾯との⾃然対流による熱交換を⾏う。

5熱媒によるシステムの特徴
デメリット

共通

メリット
・快適性が高い・省エネルギー性が高い
・温度分布が均一

水・搬送動力が低い
・熱媒温度の緩和が可能
・自然エネルギーとの親和性が高い
・熱源の高効率化が可能
・静穏性に優れる

・外気導入・潜熱処理用の空調が別途必要
・水損リスクが高い・立ち上りの制御方法が未確定・イニシャルコストが高い

空気・湿度調整が可能
・外気導入量が多い用途に対応可能
・負荷変動に対応しやすい・パッケージエアコンでも対応可能

・水式に比べ省エネルギー性に劣る
・水式に比べ放射処理熱量が低い
・投資対効果が小さい－

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放射⽅式による分類と特徴

分類

躯体埋込方式(TABS等)

パネル方式
断熱無し

パネル方式
断熱有り

熱媒

水

水水

特徴

◎ 躯体蓄熱◎ 連続運転△ 放熱量の調整◎ 躯体蓄熱◎ 連続運転◎ 室内への放熱〇 天井裏の影響を受けない7

天井パネル式放射空調① 表⾯温度② 放射⾯位置③ 熱媒④ 放射⽅式⑤ 運転⽅法低温式（15~45℃）
天井⾯
⽔
パネル式
放射⾯の結露なし
8天井パネル式放射空調の⻑所(快適性、省エネ）① 空気を媒体とせず、放射で直接体温と調和させるので⾝体への負担が少なく⼼地よい。
② ⾵量が少なく室内の気流速度が低いため、静寂性が⾼く、冷温⾵の直撃もないことから快適性が⾼い。
③ 天井⾯を使って熱のやり取りをするので、室内上下に均⼀な温度となり、部屋全体をむらなく冷暖房できる。これにより⾜元が冷えたり、頭や顔が⽕照ったりしない。
④ 冷房時に設定温度を２℃程度⾼くしても、放射の効果で同等の快適性が得られる。その結果、エネルギー使⽤量を削減できる。
⑤ １６℃〜３４℃の⽔が使⽤できるため、地下⽔や地中熱、フリークーリングなどの⾃然エネルギーとの親和性が⾼く、省エネルギーが期待できる。
⑥ 搬送動⼒が⽔は空気の４分の１ですむため、⼤幅な省エネルギーになる。

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天井パネル式放射空調の短所(コスト、除湿、能⼒）① 天井全体が設備⾯であり、放射パネルや部材などもまだ完全には汎⽤化していないため、現状ではイニシャルコストが⾼い。
② これまであまり重視されていなかった湿度管理をきちんと⾏う必要がある。そのため快適性は⾼まるが、その部分の設備費がかかる。
③ 採⽤できない建物や場所がある。熱負荷が⾼いサーバールームや、常に外気が⼊るロビーやエントランスなどには向かない。天井が⾼い劇場や体育館も採⽤には⼗分な検討が必要になる。
④ 穏やかな空調であり、⻑時間いても体への負担が少ない反⾯、急激に冷やす（温める）事ができない。たとえば、夏に汗だくで戻ってきたときなどは物⾜りなさを感じる⼈もいる。

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ARCH規格の概要
 天井放射冷暖房パネル性能試験規格書（ARCH 2017
CHTRS Ver.1.1）として2017年3⽉に制定された。
 ⽔を媒体とした天井放射パネルの冷却能⼒・加熱能⼒を決定するための測定条件及び測定⽅法を規定する。
 天井放射パネルの能⼒⽐較ができ、測定結果が再現可能であり、信頼性のある製品データを得ることができる。
 ARCH規格書は、下記の7項から構成されている。
① ⽬的、② 定義、③ ⽤語・定義・記号、③－１ 冷却能⼒測定、③－２ 加熱能⼒測定、④ 測定規格、⑤ 測定結果報告、⑥ 試験設備・施設、⑦ 能⼒表⽰
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ARCH規格の概要
 ARCH規格書における天井放射パネルの能⼒表⽰において定格冷却能⼒、定格加熱能⼒は、室内空気温度と冷却⽔・加熱⽔平均温度の温度差とし、それぞれ⊿tc＝8Ｋ、⊿th＝15Ｋに対する冷却・加熱能⼒としている。
 試験設備等は 1)、2) のいずれかに該当することとしているが、EN規格とARCH規格は同じと考えてよい。
1）EN規格の認定を受けた試験設備、施設。
2）ARCH2017 CHTRS Ver1の規定を満たし、かつ同⼀構造の製品の測定結果が再現性の担保されている試験設備等による結果とEN認定試験設備による試験結果の差異が4％以内であること。
12項⽬

ARCH規格の試験室概要
試験室

0.5 以上

室内⾼さ

2.7〜3.0m

床⾯積10〜21 ㎡

供試体設置 ⾼さ2.6ｍ

供試体敷設率70%以上

内表⾯放射率

0.9 以上量
侵⼊空気量

疑似負荷装置疑似負荷装置（EN 規格も同じ）

L:W ⽐

外部⇔内部 平均熱流供試体（パネル）

ARCH 規格0.4W/㎡以下
差圧 50Pa 時 0.8L/s/㎡以下

精度
測定

床、天井、壁任意温度設定可

⼨法

φ0.3×H1.1m

発熱体（1 台）60W×3 = 180W 以下

配置数

偶数（12 台）

受持床⾯積0.9〜1.35 ㎡/台

表⾯放射率0.9 以上温度センサー±0.1K 以内

温度センサー 構成±0.05K 以内

流量計±0.5%以内

基準温度

床上 1.1m ⿊球温度

定常状態保持60 分間

定常 基準温度

0.05K 以内定常 室内表⾯温度0.5K 以内

平均送⽔温度

0.05K 以内

冷⽔流量変動1%以内

13ISO/TC 205︓建築環境設計
Building environment design
新築建物及び既存建物の改修の設計において､許容できる室内環境と実効性のある省エネルギーのための標準化を⾏う。室内環境は空気質､温熱､⾳､光の要素を含む。
但し、下記の事項は除く。
 他の⼈間⼯学的要素
 ⼤気汚染質､及び温熱・⾳・光の特性の測定⽅法
 建築環境機器と断熱の性能試験・格付けの⽅法

WG8︓放射暖冷房システム
Radiant heating and cooling systems
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ISO 11855

Building environment design ̶ Design, dimensioning,
installation and control of embedded radiant heating andcooling systems

 2012年に発⾏された放射暖冷房システムに関する最初の国際標準である。
 新築建物及び既存建物における放射暖冷房システムの能⼒を決定するための⽅法や条件を⽰している。
 熱供給、⽔分配システム、パネル、放射暖冷房システムの制御に関する設計条件を規定している。

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ISO 18566

Building Environment Design ̶ Design, test methods andcontrol of hydronic radiant heating and cooling panel systems -- 放射暖冷房システムに関する2つ⽬の国際規格である。
 放射冷暖房パネルシステムの技術仕様および要件、天井取り付け放射パネルの加熱・冷却能⼒の試験設備・試験⽅法、天井取り付け放射パネルの設計⽅法・プロセス、天井取り付け放射パネルの制御について⽰している。

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ISO 18566の適⽤範囲
 ISO 11855は開放空隙（オープンエアギャップ）のない埋め込み放射冷暖房システム⽤であり、ISO 18566は開放空隙を有するパネルシステム⽤である。
 開放空隙を有する放射暖冷房パネルの加熱・冷却能⼒、制御の決定のための設計、試験条件・⽅法を規定する。
 天井、壁、床などの部屋周辺部の⼀部であるすべてのタイプのプレハブ式放射パネルに適⽤される。
 天井、壁または床構造およびハイブリッド（熱放射と強制対流を組み合わせた）天井パネルに埋め込まれたパネルをカバーしていない。

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輻射空調を導⼊した市庁舎におけるWebプログラムを⽤いた試算例「SDGs 未来都市における市庁舎のZEB 実現に関する研究（第１報） 計画概要と空調計画」
左 勝旭，渡邊啓⽣，髙橋好美，川原⼤喜，⼩林美⼦，園⽥雄⾶，菊池卓郎，和⽥⼀樹，空気調和。衛⽣⼯学会⼤会学術講演論⽂集，2019.9.18-20（札幌）
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建物概要
建 築 地 神奈川県横浜市
建 物 用 途 市庁舎・議会・商業
竣

工 2020年1月（予定）

敷 地 面 積 13,155 ㎡
建 築 面 積 7,932 ㎡
延 床 面 積 142,627 ㎡
規模 B2・F32

高さ 155 m

建物外観パース
出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.09

19環境・設備計画概要

基準階

建築・設備・IoTをインテグレートした快適な低炭素型市庁舎の実現

出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.0920

出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.0921

執務室空調計画

放射空調システム計画【天井輻射パネルのモジュール】

3,600

3,600

輻射パネル
照明
⼩⾵量吹出⼝図

放射パネル敷設範囲（モジュール当たり）

図

放射パネル敷設範囲（フロア当たり）

出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.0922

執務室空調計画

放射パネル能力検証

表２150
主140

要構

供試体（パネル）概要

造 輻射マットエレメント

パ ネ ル 材 質 アルミ鋼板

t=1.02130

サ イ ズ （ ㎜ ） 584×1184×8120

表⾯

φ1.0×P5吸⾳⽳[W/m2]

天塗装仕上げ110冷却能⼒

パネル表⾯積

表３100

①90

井周

0.691m /枚（＝冷却有効⾯積）

辺 閉鎖天井

測定条件

測定室基準温度(グローブ温度)を26℃、測定室周辺壁⾯、床⾯、天井⾯温度を26℃に設定② 擬似負荷装置を8台設置

80③ 冷却⽔送⽔往き温度設定を16℃
測定室内における熱の侵⼊および、排出の熱収⽀を試験室内全ての境

70④60
ARCH(総合)50⑤

懐26℃(総合)

302010量）PCとし、下記式を満たす条件で測定｜(PB＋PS＋PC )｜≦0.05PC

ARCH(室内)40

界⾯からの熱収⽀P B、擬似負荷装置の総熱量PS、総冷却能⼒（総吸熱

定常状態にて、1時間測定を⾏い、平均値を求めた（測定記録間隔30S）
冷却⽔流量は、流量計で、2.74L/minに設定

懐26℃(室内)⑥

懐24℃(総合)⑦ 配管経路内封⼊圧⼒は、0.2MPaに設定

0.66L/min/m2×0.691m2×6枚≒2.74L/min

懐24℃(室内)03456789101112Δｔ 室内温度−平均送⽔温度 [K]
図９ 放射パネル冷却能力

出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.0923

空調機入力シートの入力
 空調機タイプ「天井放射冷暖房パネル」を選択。パネルに熱を搬送するためのポンプの消費電⼒を⼊⼒。
 天井放射冷暖房パネル
放射（輻射）冷暖房協議会による天井放射冷暖房パネル性能試験規格書（ARCH2017CHTRS)に基づき試験された定格冷却能⼒（室内温度と平均送⽔温度の温度差8K）、定格加熱能⼒（膣内温度と平均送⽔温度の温度差15K）を⼊⼒。
（・・・夏9K、冬11Kによる検討結果も算出している。）
 変⾵量時最⼩⾵量⽐
変流量として最⼩流量設定値を定格流量に対する⽐率（％）で⼊⼒。

Study on the City Hall in SDGs Future City for Zero Energy Building

24/●送風機→ポンプポンプ INV制御

25/●年間エネルギー収支の予測
表4
項目

年間エネルギー収支予測結果

設計値１(2017年）

設計値2（2018年）

設計値3（2019年）

基準値

GJ/年
(MJ/延床ｍ2年)（GJ/年）(MJ/延床ｍ2年)（GJ/年）(MJ/延床ｍ2年)（GJ/年）(MJ/延床ｍ2年)

合計（その他抜き）77,802.08(542.37)
9,459.99(65.95)
19,284.36(134.43)
8,111.79(56.55)9,458.57(65.94)-991.49-(6.91)
123,990.53(858.32)

72,371.51(504.51)
9,459.99(65.95)
17,148.15(119.54)
8,074.80(56.29)9,422.57(65.69)-998.72-(6.96)116,290.28(805.01)

64,290.39(448.18)
9,446.47(65.85)
14,860.57(103.59)
3,987.76(27.8)
9,468.41(66.01)-998.72-(6.96)
101,766.31(704.47)

BEI値

0.687

0.644

0.542

空調設備
換気設備
照明設備
給湯設備
昇降機
効率化設備
（太陽光）

表5
未評価項⽬

108,150.67(753.93)
28,619.56(199.51)
37,877.88(264.05)
2,320.50(16.18)9,468.41(66.01)

187,736.70(1299.68)

未評価技術による一次エネルギー削減量
削減エネルギー
GJ/年 (MJ/延床m2年)

算出⽅法

⾃然換気/ナイトパージ-2,920.93-(20.36) 多数室熱・換気回路網解析

外気冷房-2,298.22-(16.02) BESTによる熱負荷計算等

燃料電池-7,267.70-(50.66) WebプログラムのCGSを準⽤

合計-12,486.85 -(87.05)

出所： 左、他：SDGｓ未来都市における市庁舎のZEB実現に関する研究（第1報）、空気調和・衛生工学会大会学術講演文集、2019.0926