202002-2-02-001
5オープンループ型地中熱ヒートポンプシステムにおける回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力算出方法に関する任意評定ガイドライン一般社団法人　住宅性能評価・表示協会
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1.適用範囲
15本ガイドラインは、平成28年国土交通省告示第265号第1の1(1)に定める空気調和設備の設計一次エネルギー消費量計算において、地中熱ヒートポンプシステムの評価で用いる熱源水ポンプ群(井水を汲み上げる揚水ポンプ、井水槽－熱交換器間、井水槽－ヒートポンプ間、熱交換器－ヒートポンプ間の熱源水ポンプ)を対象として、回転数制御で運転するポンプを合む場合の熱源水ポンプ群の合計消費電力の評定方法を定めるものである。なお、本ガイドラインは申請対象となる建築物に設置され、平成28年エネルギー基準(非住宅建築物)オープンループ型地中熱ヒートポンプシステムの熱源水温度・熱源水ポンプ群合計消費電力計算方法(以下、「オープンループ型地中熱HP計算方法」という)が適用される、以下の地中熱利用システムを対象とする。 20 ・空調のみに利用するシステムを対象とする。給湯、融雪、もしくはそれらの複合用途で使用されるシステムは対象外とする。 ・タイプA〜Fのオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムであること。 •熱媒体は、熱源水側が水(不凍液を含む)、需要側が空気(直膨式)もしくは水(不凍液を含む)であること。 25
2.引用規格等
・オープンループ型地中熱HP計算方法
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3.用語の定義
オープンループ型地中熱HP計算方法に拠る
*1平成28年省エネルギー基準におけるエネルギー消費性能の算定方法において、「2.空気調和設備の評価方法」中の「2.1.2用語の定義」「2.7.7熱源群の負荷率帯」で規定されている(2021年4月時点)。
5.オープンループ型地中熱ヒートポンプシステムの熱源水ポンプ群合計消費電力の算出
オープンループ型地中熱HP計算方法では、熱源水ポンプ群合計消費電力をオープンループの方式ごとに求める。オープンループ方式の分類を表１に示す。オープンループ型地中熱HP計算方法において、熱源水ポンプ群の運転制御は定流量制御としている。 5

6.本ガイドラインに基づく熱源水ポンプ群合計消費電力の算出
6.1回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力の算定方法5本ガイドラインは、「エネルギー消費性能計算プログラム(非住宅版)」等を用いて計算した、評定対象とするオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムの負荷率帯毎の出現時間*²を用いて、回転数制御を行うポンプを合む熱源水ポンプ群の合計消費電力W”,,,を導出する方法を定めるものである。なお、本ガイドラインで導出する回転数制御を行うポンプを合む熱源水ポンプ群の合計消費電力W’……は、オープンループ型地中熱HP計算方法に規定されるオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムのタイプに応じて算出されるものとする。オープンループ型地中熱ヒートポンプシステムのタイプを決定した後、熱源水ポンプ群を構成するポンプの制御方式として、回転数制御か定流量制御かを明確にする。 10 (1)回転数制御を行うポンプの一次エネルギー消費量の算出回転数制御を行うポンプp(pはポンプの設置箇所に応じて0～2の値をとる)の年間の一次エネルギー消費量Enrr.pは、次式より求められる。 15
ここでErwr.e  ：回転数制御を行うポンプpの年間の一次エネルギー消費量[MJ/年] W p 20 frwr.p(n)：負荷率帯nにおける回転数制御方式によって決まる係数[-] tac(n) ：熱源設備(地中熱HP)の負荷率帯nにおける運転時間(出現時間) [h/年] forim 25係数frm.p(n)は、「平成28年省エネルギー基準一次エネルギー消費量算定方法の解説(非住宅建築物)」で規定される熱源設備(地中熱HP)の負荷率帯n(n = 1～11)について次式で規定される係数である。
ただし、回転数制御を行う場合に設定する最小流量比率V min / V (定格流量に対する比)を負荷率Lが下回る場合については、最小流量比率における係数fvwv,p | L < Vmin/Vp = Vmin/Vp 30を用いるものとする。熱源設備(地中熱HP)の負荷率帯nにおける運転時間(出現時間)t c (n)は「建築物のエネルギー消費量計算プログラム(非住宅版)」等を使用して算出する*3。
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(2)定流量制御を行うポンプの一次エネルギー消費量の算出
対象となる熱源水ポンプ群に定流量制御を行うポンプが含まれる場合、定流量制御を行うポンプp (pはポンプの設置箇所に応じて0〜2の値をとる)の年間の一次エネルギー消費量Econst.pは、次式より求められる。
10ここでEconst.p ：定流量制御を行うポンプpの年間の一次エネルギー消費量[MJ/年] ：ポンプpの定格消費電力[kW] W p fconst,p(n)：負荷率帯nにおける定流量制御方式によって決まる係数[-] t ρ (n)  ：負荷率帯nにおけるポンプpの運転時間[h/年] 15 forim係数fconst,p(n)は、n=1～10の負荷率帯についてはfconst,p = 1.0、n=11の負荷率帯についてはƒ = 1.2とする。負荷率帯nにおけるポンプpの運転時間c(n)は、「建築物のエネルギー消費量計算プログラム(非住宅版)」等を使用して算出した熱源設備(地中熱HP)の運転時間tac(n)をもとに、以下の①〜③にもとづいて計算する。 20 25 ①熱源設備(地中熱HP)と連動して運転する定流量ポンプについては、t 6 (n) = t 4 c (n)とする。 ②井水槽のあるタイプ(タイプB, C, E, F)においては、熱源設備(地中熱HP)の稼働と連動しない揚水ポンプは定流量制御による運転を行うものとする。揚水ポンプの運転時間to(n)については、井水槽における揚水井側と地中熱ヒートポンプ側の熱移動量(両側の設計利用温度差が同じ場合は流量)が等しくなるとして算出する。 ③熱交換後の熱源水を井水槽に戻すタイプ(タイプC, F)では、上記②にもとづいて揚水ポンプの運転時間 ω(n)を求めるにあたり、熱源設備(地中熱HP)の部分負荷特性が必要となる。熱源設備(地中熱HP)の部分負荷特性としては、「平成28年省エネルギー基準一次エネルギー消費量算定方法の解説(非住宅建築物)」で規定される性能曲線（図1、2に例示）、または設計仕様の性能曲線(図3、4に例示)を用いることができる。なお、「平成28 30年省エネルギー基準一次エネルギー消費量算定方法の解説(非住宅建築物)」で規定される性能曲線を用いる場合には任意評定を受ける時点の最新の特性曲線を採用する必要がある。また、設計仕様の性能曲線を用いる場合には適切な根拠を明示した上で使用する必要がある。 5 (3)回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力の算出ポンプの一次エネルギー消費量∑、∑、∑(回転数制御を行うポンプについては式1で求まるEnrr.p、定流量制御を行うポンプについては式3で求まるEconsep )及び熱源設備(地中熱HP)の運転時間tac(= Σ tac (n))から、タイプAは式4、タイプB、C、Dは式5、タイプE、 Fは式6により回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力W,,,,を算出する。 5
···(6) W’,,,は小数第３位を四捨五入し、小数第２位まで算出することとする。
6.2算定に必要となる条件の明示
5算定に必要となる次の条件を明記することが必要となる。 ・評定対象システムを設置する建物用途及び評定対象システムの空調系統に属する室の室用途、空調ゾーン、外皮仕様(外壁構成、窓仕様を含む) ・評定対象システムの構成及び熱源機および熱源水ポンプ群の仕様等・評定対象システムのタイプ10 ・評定対象システムの各ポンプ制御方式(回転数制御、定流量制御) ・回転数制御を行うポンプの下限周波数及び設定する最小流量比率・適用する熱源機の部分負荷特性(タイプC、Fの場合)
6.3 算定結果の明示
15熱源設備(地中熱HP)、ポンプpの負荷率帯毎の運転時間数t sc(n)、t s (n)、制御方式によって決まる係数f,wv,p(n)、fconst,p(n)、年間の一次エネルギー消費量Envr,p、Econst,pとあわせて、評定対象システムにおける熱源水ポンプ群合計消費電力W,,,,の算定結果を明示する。
7.評定委員による評定
20評定委員は、評定対象となる熱源水ポンプ群合計消費電力について、6章で定める計算等の内容について、特に以下の点について妥当性を確認する。 1）対象となるシステムがオープンループ型地中熱 HP 計算方法の適用範囲に合致していること。 25 2) 選定されたたオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムのタイプが適切であること。 3）回転数制御をおこなう熱源水ポンプの最低周波数及び設定する最小流量比率4）対象となるシステムの負荷率帯毎の熱源機器、ポンプの運転時間の算定が適切であること。 5)ポンプpに適用する係数frrr.p(n)、fconst.p(n)が適切に設定されていること。 30 6) 熱源水ポンプ群合計消費電力W',,,,の算出方法7）その他、以下に掲げる事項について整理されていること①軽微な変更の考え方②完了検査で確認すべき項目③評定の更新時に確認すべき項目
7.1 評定に要する資料
1）評定対象とするオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムの負荷率帯毎の出現時間数の計算に用いる、評定対象システムを設置する建物、評定対象システムの空調系統に属する室の室仕様、空調ゾーン、外皮仕様(外壁構成、窓仕様を含む)、評定対象システムの熱源仕様を示した資料(エネルギー消費性能計算プログラム(非住宅版)の外皮・設備仕様入力シートの基本情報、室仕様、空調ゾーン、外壁構成、窓仕様、外皮仕様、熱源の各入力シートに記載する入力情報を示した資料) 2）評定対象システムの構成及び熱源機および熱源水ポンプ群の仕様等を示す資料(システムの構成図、構成する設備の仕様書、試験成績書等） 3）評定対象システムの熱源水ポンプ群の制御方式を示す資料10 4）評定対象システムの負荷率帯毎の出現時間数を示す資料(建築物のエネルギー消費量計算プログラム(非住宅版)の算出結果等) 5）回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプの合計電力量算出過程を示す資料（用いたシミュレーションツール等の名称、計算条件、算出結果の妥当性等） 6）ほかに対象となる地中熱交換器を特徴づける事項15
8.任意評定書に記載する内容
評定書には、任意評定業務規程に定める事項及び完了検査で確認すべき事項と併せ、以下の評定結果を明示する。 20 1）以下に示す事項を含む評定対象となる地中熱利用システムの内容①評定対象システムが設置される建築物の名称、延べ面積、用途及び地域等の概要②対象とするオープンループ型地中熱ヒートポンプシステムのタイプ等、仕様に係る事項とその適用範囲2）回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力25 3)その他必要事項①軽微な変更として扱うことができる条件があれば、その条件②評定の更新時に確認すべき事項があれば、その確認事項
以上
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5本附属書では、建築物のエネルギー消費量計算プログラム(非住宅版)から算出される熱源設備(地中熱HP)の負荷率帯nにおける運転時間t ac (n) [h/年]から、表計算ソフトを用いてW",,,, [kW]を求める計算例について示す。なお、本附属書の計算例では、建築物のエネルギー消費量計算プログラム（非住宅版）から算出される熱源設備(地中熱HP)の負荷率帯nにおける運転時間t ιc (n) [h/年]* 4を用いているが、他の適切な方法でt a (n) [h/年]、t a (n) [h/年]等を算出することを妨げるものではない。 10本附属書は、本文6章に示した式1、3で計算を進めるための具体的なタイプ別・冷暖房別の計算例について示している。図A-1に回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の消費電力の算出手順を示す。また、(1)～(7)にオープンループ方式のタイプ別の回転数制御を行うポンプの年積算電力消費量の計算式の例として示すとともに、それらの式を用いた回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群合計消費電力W',,,の算出過程を(8)～ (13)に例示する。 15
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(1)タイプAの計算式
回転数制御を行うタイプAの揚水ボンプの一次エネルギー消費量Jは、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数δ(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間tAc(n)を用いて、次式で表される。 5
(2)タイプＢの計算式タイプBの揚水ポンプは、井水槽内の水位計によって発停を行い、定流量で運転する。また、熱源水ポンプ１は、負荷に合わせた回転数制御を行うため、揚水ポンプの年間総流量と熱源ポンプ１の年間総流量が等しくなるとして、次式で表される。 10
熱源水ポンプ１の一次エネルギー消量量∑は、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数fi(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間t Ac (n)を用いて、次式で表される。 15
(3)タイプＣの計算式20熱源水を井水槽へ戻すタイプCの揚水ポンプの一次エネルギー消費量忍は、井水槽に出入りする熱収支(くみ上げた井水、ヒートポンプで熱交換した後の熱源水及びヒートポンプに送水される熱源水、還元・放流水)を解いて求まる揚水ポンプの稼働時間ω(n)と、定流量制御方式によって定まる係数δ(n)を用い、次式で求められる。
25熱源水ポンプ１の一次エネルギー消量量忍は、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数fi(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間tac(n)を用いて、次式で表される。

(4)タイプＤの計算式
回転数制御を行うタイプDの揚水ポンプの一次エネルギー消費量⑤は、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数δ(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間tAc(n)を用いて、次式で表される。 5
熱源水ポンプ１の一次エネルギー消量量磨は、揚水ポンプと同様に負荷に合わせて変化するため、次式で表される。
10 (5)タイプＥの計算式タイプEの揚水ポンプは、井水槽内の水位計によって発停を行い、定流量で運転する。また、熱源水ポンプ１は、負荷に合わせた回転数制御を行うため、揚水ポンプの年間総流量と熱源ポンプ1の年間総流量が等しくなるとして、次式で表される。 15
熱源水ポンプ１および熱源水ポンプ２の一次エネルギー消量量Ei、Gは、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数fi(n)、fi(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間tac(n)を用いて、次式で表される。 20
(6)タイプＦの計算式25熱源水を井水槽へ戻すタイプＦの揚水ポンプの一次エネルギー消費量広は、井水槽に出入りする熱収支(くみ上げた井水、ヒートポンプで熱交換した後の熱源水及びヒートポンプに送水される熱源水、還元・放流水)を解いて求まる揚水ボンプの稼働時間ω(n)と、定流量制御方式によって定まる係数6(n)を用い、次式で求められる。
また、熱源水ポンプ１および熱源水ポンプ２の一次エネルギー消量量E1、E2は、負荷に合わせて変化するため、流量制御方式によって定まる係数f(n)、f(n)と負荷率帯nにおける熱源の運転時間t Ac (n)を用いて、次式で表される。
5 (7)回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力W’,,,,の算出方法回転数制御を行うポンプを含む熱源水ポンプ群の合計消費電力W',,,は、 (1)～(6)で示したE 0 , E 1 , E 2 , t A cを用いて、タイプAは式A6で、タイプB、C、Dは式A7で、タイプE、Fは式A8で求まる。 10
(8)タイプAの計算例揚水ポンプ計算式：E 0 = ∑ 11=1{W 0 · f 0(n) · t AC (n)} · f prim
W0·Zn=1(0.1n-0.05)·V1·tac(n)揚水ポンプ計算式：E o = fprim Vo熱源水ポンプ1計算式：E 1 = ∑ 11=1{W 1 · f 1(n) · t AC (n)} · f prim
(10)タイプＣの計算例揚水ポンプ計算式：E 0 = W 0 · t 0 · f prim熱源水ポンプ1計算式: E 1 = E 11=1{W 1 · f 1(n) · t AC (n)} · fprim

(11)タイプＤの計算例
揚水ポンプ計算式：E 0 = ∑ π =1{W 0 · f 0(n) · t AC(n)} · f prim熱源水ポンプ1計算式：E 1 = ∑ 11=1{W 1 · f 1(n) · t AC (n)} · f prim
1 1 1
103,289.9  106,955.4 W0·Σπ=1(0.1π−0.05)·V1·tac(n)揚水ポンプ計算式：E o =熱源水ポンプ1計算式：E 1 = ∑ 11=1{W 1 · f 1(n) · t AC (n)} · f prim fprim Vo熱源水ポンプ2計算式：E 2 = ∑ 11=1{W 2 · f 2 (n) · t AC (n)} · fprim
(13)タイプＦの計算例揚水ポンプ計算式：E 0 = W 0 · t 0 · f prim熱源水ポンプ1計算式：E 1 = E 11 =1{W 1 · f 1 (n) · t AC (n)} · f prim熱源水ポンプ2計算式：E 2 = ∑ 11=1{W 2 · f 2 (n) · t Ac (n)} · f prim