住宅省エネルギー基準メモ

省エネルギー基準(省エネ基準)に関する私的メモです。 私的なメモですが省エネ基準に関する情報を共有できればと思い、ブログとして公開いたします。 情報の共有が目的なので、情報が間違っていたり、解釈が正しくない場合は、コメントなどでご指摘いただけると助かります。

カテゴリ: 計算方法

省エネ基準はまず外皮の熱性能基準と一次エネルギー消費量基準があります。

外皮基準には外皮平均熱貫流率(UA値)冷房期の平均日射熱取得率(ηAC値)があります。

省エネ基準を評価する方法としては、標準計算簡易計算モデル住宅法仕様基準があり、それぞれ計算方法が異なります。

標準計算以外の計算方法は簡易的な方法になりますので、特に難しいものではありません。


標準計算は、各部位の面積、熱貫流率(U値)日射熱取得率(η値)などを計算しなければなりません。

標準計算は電卓で手計算も可能ですが、計算が複雑で計算量が多くなりますので、通常はExcelシートを使用するか、専用ソフトで計算するのが一般的です。

Excelシートは一般社団法人 住宅性能評価・表示協会(評価協)や国立研究開発法人 建築研究所(建研)などで公開しています。

専用ソフトはWindows用の市販ソフトやフリーソフト、Webアプリなどがあります。


従来は計算される方が自分で計算しやすいようにExcelシートを作成していた人が多かったように思います。

現在は評価協などでExcelシートが公開されていますのでこれを利用していたり、または自分が使いやすいように改良していたりしているようです。


計算業務を請け負っている業者や計算回数が多い会社では、市販の専用ソフトを購入して使用しているところが多いと思います。

専用ソフトは短時間で計算することができますが、その分コストはかかります。

最近は専用ソフトのフリーソフト(無料ソフト)や窓メーカーなどでWebアプリが公開されています。

これらも省エネ基準を計算するための専用ソフトですので、計算を簡略化できます。


市販の専用ソフトは高額でちょっと試してみたい場合や使用頻度が少ない場合は敷居が高くなりますので、無料のものから試してみてはいかがでしょうか。


省エネルギー基準(省エネ基準)


設計図書の準備
寸法が書かれている図面や、断熱仕様や窓・ドアの仕様がわかる仕様書などを準備します。

熱的境界の確認
熱的境界とは外と中を分ける境界面です。
通常は断熱材の入っている面が熱的境界になります。
たとえば天井断熱の場合は天井が、屋根断熱の場合は屋根が熱的境界になります。



部位分け
省エネ基準では、外壁や天井、床など部位によって計算に使用する係数が変わったり、式が変わったりすることがあります。
そのため、熱的境界に沿って部位分けを行います。
部位の種類は以下の通りです。
  • 外壁
  • 天井
  • 屋根
  • 土間床
  • 基礎断熱
  • ・ドア
天井断熱の場合は屋根を考慮する必要はありません。
また、基礎断熱の場合は床は考慮する必要はありません。
どの部位が熱的境界になっているかで、取り扱う部位が変わってきます。

なお、同じ部位でも断熱仕様が異なる場合は分けなければなりません。
たとえば、外壁でも断熱材の厚さや種類が変わる部分がある場合は、それらは分ける必要があります。

方位分け
外皮平均熱貫流率を計算する場合は方位を分ける必要はありませんが、平均日射熱取得率を計算する場合は方位を分ける必要があります。
そのため、外壁ドアは方位ごとに分けます。
方位は8方位に分けます。
なお、天井、屋根、床に方位はありません。

面積計算
部位分け・方位分けが終了しましたら、分けたごとに面積を計算します。
外壁などは全体の面積から窓・ドアの面積を引いた実面積を計算します。

外皮平均熱貫流率、冷房期の平均日射熱取得率の計算
外皮平均熱貫流率、冷房期の平均日射熱取得率を計算します。
基準がある地域では基準値と比較して基準をクリアしているかを確認します。
外皮平均熱貫流率、平均日射熱取得率の計算方法や基準値については以下をご参照ください。

暖房期の平均日射熱取得率(ηAH値)の計算
暖房期の平均日射熱取得率に基準値はありませんが、一次エネルギー消費量を計算するときに必要なためこれも計算します。

一次エネルギー消費量を計算
一次エネルギー消費量を計算する場合は、外皮面積外皮平均熱貫流率冷房期・暖房期の平均日射熱取得率が必要になります。
一次エネルギー消費量を計算するプログラムがホームページ上に用意されています。

このプログラムに外皮平均熱貫流率などを入力し、各設備を選択・設定して一次エネルギー消費量を計算します。
そして基準をクリアしているかを確認します。

ここまで外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例についご説明してきましたので、ここでまとめておきたいと思います。

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例 
外皮平均熱貫流率の計算の概要

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例1
熱伝導率(λ値)、熱抵抗値(R値)

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例2
表面熱伝達抵抗、熱貫流率(U値)

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例3
面積

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例4
温度差係数、熱損失量

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算方法

平均日射熱取得率(ηAC値、ηAH値)の計算方法

省エネルギー基準(省エネ基準)


外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例5
窓・ドアの熱貫流率(U値)

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例6
土間床・基礎断熱の熱貫流率

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例7
土間床・基礎断熱の熱損失量、土間床・基礎断熱の外皮面積

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例8
各部位の熱損失量を合計、外皮面積を合計

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例9
外皮平均熱貫流率(UA値)

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算例10
省エネルギー基準の基準値と比較

木造住宅の充填断熱の熱貫流率を計算する

平均熱貫流率を計算する

木造軸組構法の充填断熱では胴差を考慮する

床断熱の計算

合板や内装材を考慮して熱貫流率を計算する

複合断熱の熱貫流率を計算する

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算は難しくない

 ここまで外皮平均熱貫流率(UA値)の計算についてご説明してきました。
 外皮平均熱貫流率の計算は時間はかかりますが、ポイントさえ抑えてしまえば、計算自体は難しくありません。

 まず、以下の外皮平均熱貫流率の簡略式を覚えましょう。
 
各部位の熱損失量
 [熱損失量] = [温度差係数] × [面積] × [熱貫流率]

外皮平均熱貫流率
 [外皮平均熱貫流率] = [各部位の熱損失量の合計] ÷ [外皮面積]

 温度差係数は戸建て住宅なら1か0.7です。
 面積計算は住宅によって異なるため省略することはできません。

 外皮平均熱貫流率の計算の中で、一番大変なのは熱貫流率(U値)の計算です。
 ただ、熱貫流率は一度計算すると、同じ断熱仕様であれば再利用することができます。つまり熱貫流率の計算を蓄積していくほど、外皮平均熱貫流率の計算は楽になります。

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算方法

平均日射熱取得率(ηAC値、ηAH値)の計算方法

省エネルギー基準(省エネ基準)

 前回は断熱材以外の材料として合板と内装材を考慮して計算しましたが、充填断熱に外張断熱を付加する複合断熱の場合も同様に計算することができます。

 前回の計算に外張断熱を付加してみましょう。
 外張断熱の断熱材は押出法ポリスチレンフォーム保温板3種としますと、熱伝導率は0.028(W/mK)です。厚さは45mmとします。
 熱抵抗値(R値)の計算式は、[厚さ] ÷ [熱伝導率]ですから、外張断熱の熱抵抗値を計算しますと、0.045 ÷ 0.028 = 1.607(m2K/W)になります。

 次に、充填断熱の断熱部と柱部の熱貫流率(U値)を計算します。
 断熱部の計算式は以下の通りです
 [熱貫流率] = 1 ÷ ([外気側表面熱伝達抵抗] + [外張断熱の熱抵抗値] + [合板の熱抵抗値] + [充填断熱の熱抵抗値] + [内装材の熱抵抗値] + [室内側表面熱伝達抵抗])
 計算しますと以下のようになります。
 1 ÷ (0.04 + 1.607 + 0.031 + 2.222 + 0.055 + 0.11) = 0.246(W/m2K)

 柱部の計算式は以下の通りです
 [熱貫流率] = 1 ÷ ([外気側表面熱伝達抵抗] + [外張断熱の熱抵抗値] + [合板の熱抵抗値] + [柱の熱抵抗値] + [内装材の熱抵抗値] + [室内側表面熱伝達抵抗])
1 ÷ (0.04 + 1.607 + 0.031 + 0.833 + 0.055 + 0.11) = 0.374(W/m2K)

 柱の面積比を17%として、それぞれの熱貫流率の平均熱貫流率を計算すると、以下のようになります。
 (0.246 × 0.83) + (0.374 × 0.17) = 0.268(W/m2K)

 このように、複合断熱の熱貫流率を計算する場合は、各部位材の熱抵抗値を合計して、平均熱貫流率を計算します。

外皮平均熱貫流率(UA値)の計算方法

平均日射熱取得率(ηAC値、ηAH値)の計算方法

省エネルギー基準(省エネ基準)

このページのトップヘ