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スタッフブログ

DATE 2022/08/10

快適で健康的に住まうためのアレコレ 2

 写真

前回は快適な暮らしのための冷暖房は、住宅の断熱性能によって必要なエネルギーが違ってきますよっていうお話をしました。
前回お話出来なかったの温熱計画について書いてみたいとおもいます。

真剣☆冷房計画☆

1.夏の温湿度について

前回の表には冷房計画に必要な湿度についてのデータが不足していました。
いろいろ探しました。小牧市については、小牧市消防本部発表ですばらしいデータが毎日更新で発表されています!!!

2.冷房計画

  表から令和4年7月16日~10日間の小牧市の平均気温は27.23℃、日最高気温の平均は31.84℃平均湿度は75.15%と分かります。

この条件から冷房計画をしてみましょう。
計画温度差を5℃とすると、冬季の時と同様に各邸の必要エネルギーを求めてみます

UA値×対象面積=漏れるエネルギー量 でしたね。

そこに室内と室外の温度差をかけると、必要なエネルギー量がわかります。

UA値 対象面積(㎡) 漏れるエネルギー量(W) 温度差(℃) 必要なエネルギー量(W)
T様邸 0.49

329.40

161.4 5 807
Y様邸 0.54

262.09

141.5

5 707
N様邸 0.50

250.11

125.0

5 625
S様邸 0.52

323.57

168.2 5 841
S様邸 0.57

357.68

203.8 5 1019
S様邸 0.52 377.25 196.17

5

981
H様邸 0.56 356.64

199.7

5

999
S様邸 0.55 299.42

164.68

5

823
K様邸 0.50 261.91 130.95

5

654
N様邸 0.53 282.52 149.73

5

748


これがUA値からみた必要なエネルギー量になります。

3.冷房のメカニズム

冷房についても暖房同様、コストパフォーマンスが良いのはエアコンなので(ヒートポンプについては後日お話ししましょう)当然エアコン冷房の場合で計算してみたいと思います。
※エアコンは室内空気を温めたり冷やしたりしてその空気が床や壁や天井を温冷します

1(m3)の空気を1℃変化させるためには約0.35Wのエネルギーが必要です。

T様邸を27℃に維持するためには870÷0.35=2,306(m3)【1℃あたり】の冷風が必要になります。

??ピンとこないですよね??

UA値から必要なエネルギー計算ができないって話した理由のつです。

【T様の家を例にとってみましょう。】

T様邸の延床面積は120㎡です。一般的な住宅の天井高さは2.4mですので

 2.4×120=288㎥ 
 の空気が家に中にあることになります。

室温を27℃に保つには288(m3)ある住宅内の空気を何回もエアコンを通して循環させ、熱交換する必要があることがわかりますね。

なので、効率よく熱交換させるためには、空気が行き来しているエアコンのフィルターを頻繁にお掃除することが必要になるのです。

話を戻しましょう。

前回の暖房計画のお話の時にT様邸は6畳用エアコンが2台でまかなえるという計画をしています。

なので、おうちの中に2台のエアコンがありますから、1台当たり2,306÷2=1,153(m3)を担当することになります。

エアコンの吹き出しを10㎝×60㎝と仮定すると、吹き出し口からは時速20Km/h位の風が吹き出すという計算結果になってしまいます。

風速に直すと5.5m/hになりますが、「今日はちょっと風が強いね。」という会話が出るくらいの風ですから、エアコンをつけると家中の埃が舞い、紙類が吹き飛ぶことになってしまいます(笑)

でも、実際はそんなことありませんよね?

エアコンは冷房時設定した温度の空気が吹き出すのではなく、その冷風を作り出す室内機の“蒸発器”という部分の温度が10℃以下なのです。

ご心配なく、吹き出し風量はずっと少なくなります。
 

4.暖房と冷房の違い

ちなみに暖房の場合も、エアコン内の“蒸発器”はエアコン設定温度ではなく50℃以上で空気を温めています。
ここでやっと『冷房は温度を下げるだけでは出来ない』ことにつながってきました!(^^)!
エアコン室内機の“蒸発器”の温度を10℃とした場合、室温27℃-湿度75%の空気はどんな変化をするのでしょう?

下の湿り空気線図から必要エネルギーを導きだしてみましょう。


5.除湿しないと徐熱出来ない


細かい数字は丸くしますね。
今年の小牧市の7月中旬の平均外気温は27℃でした。その時の湿度は75%。湿度データがこれしかないので、このまま温度が35℃にあがると相対湿度は約48%です。この空気が持つエネルギーは約18.8(Kcal/Kg)。本来はこの値にて計算しますが今回は“室温維持”のためのエネルギー計算をするので【室温27℃を維持するために10℃の空気で冷やす】ことについて話を進めます。


与条件をまとめます
①T様邸で外気35℃の時室内を27℃に維持するエネルギーは 807(W/h)
②室内空気は27℃-75%
③エアコン内部は10℃と仮定
④空気の比熱は0.35(W/m3) 、空気の熱量 1(Kcal/Kg) は⇒約1.4(W/m3) ※空気1m3を1.2Kgとした場合



上の湿り空気線図より
27℃-75%の空気を10℃まで下げるのでこの時の必要エネルギーは
16.8-7.3=9.5(Kcal/Kg) ⇒13.3(W/m3)
エアコン内での温度差は27-10=17℃なので必要なエネルギーに相当する空気の量は2,306÷17=136(m3)

よって必要なエネルギーは13.3(W/m3)×136(m3)で 約1.8Kwとなりました

UA値から導き出した807(W/h)(約0.8Kw)のエネルギーを取り除く(室内を冷やす)ためには何と除湿に約1Kw必要だということが判りました。

実際は太陽日射による受熱量も個別に加味する必要があるので夏季冷房エネルギーはもっと増大しますし、換気や漏気による熱損失も考慮しなくてはならない(この場合の温度差は25℃になりますね)のは当然です。

※この計算は最高負荷(真昼の時間から時間)での検討なので夕方から翌日午前中は余力があります。

とはいえ、この地域で冷暖房計画をまじめに設計する場合、UA値からでは無理ですよねってことは間違いなさそうです。

このように夏季の空調計画の方が冬季の暖房計画より数倍考慮検討する項目が多いのです。

だから、UA値から単純に導くことはできないし、単なる“めやす”にしかならないと表現したわけです。

~今日のまとめ~
・エアコンは直接部屋を暖めたり冷やしたりできない
・エアコンでの冷暖房は大量の空気が必要になる
・冷房では温度を下げる以上に除湿にエネルギーが必要になる
・空気は除湿しないと温度を下げれない

 ※重要 UA値に依った貫流熱量計算からだけでは快適な夏の暮らしはできない

注)説明簡略化のため熱量と仕事量の区別はしていませんのでご注意
※参照 冷凍サイクルの仕組みをわかりやすくエアコンで解説 - 理系資格の教室 (bellspapa.org)

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