⼀般社団法⼈放射・輻射冷暖房協議会 第七回セミナー
2023年3⽉2⽇（⽊）

放射（輻射）冷暖房システムが提供する
⼈にやさしい空間とARCH規格

芝浦⼯業⼤学 建築学部 学部⻑・教授

秋元孝之

放射冷暖房システムの特徴（１） 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。
 室内に冷却加熱、加除湿した空気を給気する対流式空調⽅式とは異なり、天井⾯などを冷却・加熱し、個体間の電磁波による放射熱交換と室内空気と冷却・加熱⾯との⾃然対流による熱交換を⾏う。
 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。
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放射冷暖房システムの特徴（２） 媒体に⽔を使⽤する場合は、搬送動⼒の低減に加え、冷房時には⾼温冷⽔、暖房時には低温温⽔の熱源⽔による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。
 冷房時には設定温度を2℃⾼くしても、放射の効果で温熱快適性を得ることができるとされ、エネルギー消費量を削減することができる。
 16℃から34℃の⽔が使⽤できることから、井⽔、地下⽔や地中熱、フリークリングなどの活⽤が可能となる。
 ただし⾼熱負荷のサーバールーム、等には不向きであり、また、外気が侵⼊することによる冷房時の結露リスクのため、ロビーやエントランスへの採⽤に関しては⼯夫が必要となる。

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放射冷暖房システムのイメージ

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放射冷暖房システムの分類（１） 放射空調⽅式は、⼤きく分けて表⾯温度、放射⾯、熱媒、放射⾯構造、運転⽅法によって分類することができる。
 放射⾯の表⾯温度帯によって低温式（15℃〜45℃、冷房／暖房）、⾼温式（百⼗数℃、暖房）、⾚外線式（200℃〜1000℃、暖房）に分類することできる。⼀般のオフィスや住宅で採⽤される場合には、低温式を⽤いるのが⼀般的である。
 放射⾯の位置には、天井⾯、床⾯、壁⾯に加えて、躯体に組み込まない独⽴式がある。住宅で採⽤される床暖房は、床⾯設置型である。
 熱媒については、低温式の場合には、冷温⽔や冷温⾵、⾼温式の場合には、⾼温⽔や蒸気、⾚外線式の場合には燃焼ガスや電熱を⽤いる。

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放射冷暖房システムの分類（２） 熱媒として⽔を利⽤した場合（⽔式）
搬送動⼒が⼩さい、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、等のメリットがある。
⼀⽅で、外気導⼊・潜熱処理⽤の外調機などが別途必要、⽔損リスクが⾼い、⽴ち上がりの制御⽅法が未確定、イニシャルコストが⾼い、等のデメリットがある。
 熱媒として空気を利⽤した場合（空気式）
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、等のメリットがある。
⽔式に⽐べて省エネ性能の低さや放射処理熱量が⼩さい、等のデメリットがある。

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放射冷暖房システムの分類（３） ⽔式の放射⾯構造には、躯体埋込⽅式とパネル⽅式がある。
 パネル⽅式は、パネルの裏⾯の断熱有無によって細分類される。
 躯体埋込⽅式では、躯体⾃体の蓄放熱を積極的に利⽤するものは、TABS（Thermo Active Building System）とも呼ばれている。
 空気式では、ダクト接続⽅式やチャンバー利⽤⽅式がある。
 冷房時の運転⽅法には、放射⾯の結露を許容しない結露無しと、許容する結露有り（除湿効果あり）のものがあるが、天井パネル⽅式では⼀般的に結露無しの運転となることが多い。
 ⽔式放射パネル⽅式の場合には、顕熱処理のみが⾏われて、潜熱処理は別途、外調機や除湿機が⽤いられる。

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放射冷暖房システムの分類

7熱媒と放射⾯構造の分類

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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9

天井パネル式放射冷暖房パネルの性能試験⽅法
 放射パネルの統⼀的規格は、2004 年に現EN 規格が設定されており、近年 ASHRAE および ISO においても規格が整備されつつある。
 ⽇本ではオフィスなどの内部負荷低減にともなって普及が進みつつあるが、これまで天井放射パネルの評価基準が確⽴されていなかったた
め、メーカーが独⾃の基準で使⽤を決定していた。
 天井パネル式放射空調の計画・設計においても技術基準や設計⼿順が確⽴されておらず、設計者の経験に頼ることが多かった。
 そこで放射(輻射)冷暖房協議会の規格として、2017年3⽉に天井放射冷暖房パネル性能試験規格書（ARCH 2017 CHTRS）が制定された。
 「建築物のエネルギー消費性能の向上に関する法律」に基づくエネルギー消費性能計算プログラムにおいても、この規格に則ったパネルの定格能⼒を⼊⼒することになっている。
10ARCH規格の概要
 天井放射冷暖房パネル性能試験規格書（ARCH 2017CHTRS）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項⽬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 下記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。
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測定規格 ＜冷却能⼒測定規格＞
 供試体の冷却能⼒を、定常状態で測定した冷⽔流量と冷⽔温度差によって決定する。
 冷却能⼒は基準温度と平均冷⽔温度との温度差の関数で表すものとする。
 温度制御した室内⾯を有し部屋の周囲を通しての熱流を無視できる状態で、気密性の⾼い部屋で測定をする。
 供試体の冷却能⼒と平衡させるために、試験室内の床に電熱で加熱した数台の疑似熱負荷装置を設置して加熱をする。
 再現性のある結果を得るために、疑似熱負荷装置を予め決められた位置に設置する。
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試験室の概要
項目

概要

幅：長さ比

0.5 以上 4.0m×4.0m（推奨）

室内⾼さ（断熱材内⼨）

2.7m～3.0m

床面積（断熱材内寸）

10.0～21.0m2

侵入空気量*

差圧 50Pa 時 0.8L/(s･m2)以内

天井・床・壁⇔平均熱流量0.4W/m2 以下

天井・床・壁表⾯放射率0.9 以上

天井・床・壁

表⾯温度個別温度調整が可能なこと＊侵⼊空気量の⾯積は、試験室の6⾯の表⾯積とする

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閉鎖型冷却天井、疑似熱負荷装置および温度計測点の配置を⽰した試験室（液冷密閉型試験室）の事例

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開放型冷却天井、疑似熱負荷装置および温度計測点の配置を⽰した試験室（空冷暖2重密閉試験室）の事例

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疑似熱負荷装置項目概要
Φ0.3m×H1.1m
寸法
60W×3＝180W 以下
発熱量
連続可変
材質、表⾯仕上げ、放射率 鋼板、塗装仕上げ、0.9 以上
受持ち床⾯積および数量 0.9～1.35m2 /台、偶数
中心線対称 2 列配置（短手）
間隔：試験室幅 1/2
間隔︓試験室配置（長手）⻑さ/列の疑似負荷装置数
両側︓疑似負荷装置間隔/2

17供試体の概要
項目

概要

裏面処理（断熱材）

有無および仕様を明記

敷設率70％以上
Ri ＝ Ai / At

＞ 0.7

供試体設置天井裏⾼さ 0.3m 以内
供試体設置

基本天井面中心

供試体周辺

開放または閉鎖を明記

供試体への配管

保温（熱伝達率 4W/(m2･K)以下）

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計測器の概要項目概要

疑似負荷電力量

等級 1.0 以上

空気温度（防輻射熱）

測定精度：±0.1K 以内

表面温度

測定精度：±0.1K 以内

冷却グローブ温度（Φ60〜Φ150mm） 測定精度：±0.1K 以内

冷却基準温度・冷却⽔温度

測定精度：±0.1K 以内
較正精度：±0.02K 以内
較正精度：±0.05K 以内

冷却水流量計

測定精度︓±0.5％以内、重量法による較正

冷却水温度

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計測の概要20

測定結果の表⽰についての概要

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個々の計測値おける最⼤の不確かさと試験室を含めた全体の不確かさ

22まとめ 放射空調⽅式は、省エネでかつ快適性や健康性、ヒューマンファクターにも配慮した優れた環境制御⼿法である。
 最近では、放射空調⽅式のバリエーションとして、単に天井⾯に放射パネルを設置するのみならず、躯体蓄熱を利⽤するTABS、熱交換⾯積を増やすためのフィンや対流促進のためのファンを組み合わせた先進的な事例も登場してきた。
 放射空調⽅式は、評価のための規格に基づいて正しく設計・計画することによって、その効果を発揮することが確実となる。
 国内における条件に合った試験設備や施設の数はまだ限定的であるが、今後その数が増えることを期待している。
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