JP2000291992A

JP2000291992A - 建物もしくは蓄熱槽のエネルギー評価装置

Info

Publication number: JP2000291992A
Application number: JP11241604A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ohashi; 敏宏大橋
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の室内の温熱環境をつくり出すために必
要なエネルギー使用量やその料金を出力することのでき
る建物のエネルギー評価装置を提供する。【解決手段】建物の形状，建物を構成する部材の物性
値と気密度，外気条件，初期条件，評価したい期間とを
初期データとして入力するキーボードやマウス等からな
る入力部Ｘと、上記データを解析し、エネルギー移動
量，エネルギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯油
使用量，電気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー
料金のうち、少なくとも１つ以上を算出して出力する解
析部Ｙと、算出結果を表示する表示部Ｚとから構成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物のエネルギー
評価装置及び蓄熱槽のエネルギー評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建物の室内環境評価装置として
は、例えば特開平３−２９１４４５号公報において、建
物形状，室内使用条件，空調設備の運転条件等の各デー
タを入力部から入力し、解析部で熱回路網，換気回路網
を設定して解析し、空間温度分布，表面温度分布，湿
度，気流を算出する装置が記載されている。

【０００３】また、蓄熱槽の中の液体の温度分布を計算
するには、熱回路網を設定して解析する熱伝達の効果に
加えて、計算流体力学等を用いて温度差のある液体の自
然対流の効果を入れて解析していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平３−２９１４４５号公報における室内環境評価装置
の場合、以下の問題点があった。上記従来技術によれ
ば、室内の温度分布等の温熱環境評価尺度を出力するこ
とはできるが、その温熱環境をつくり出すために必要な
エネルギー使用量やその料金に関しては出力できなかっ
た。

【０００５】また、入力部から入力するデータは膨大な
量となり、解析に多大な時間と費用が必要であった。

【０００６】また、蓄熱槽の中の液体の温度分布を、熱
回路網を設定して解析する熱伝達の効果に加えて、計算
流体力学等を用いて温度差のある液体の自然対流の効果
を入れて解析すると、特に自然対流の効果を入れるため
に計算に多大な時間と費用とが必要であった。

【０００７】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
のであって、建物内の温熱環境をつくり出すために必要
なエネルギー使用量やその料金を出力することのできる
建物のエネルギー評価装置を提供することを目的として
いる。また、少ないデータ量で必要な出力が得られる建
物のエネルギー評価装置を提供することを目的としてい
る。さらに、簡単に蓄熱槽の中の液体の温度分布を計算
できる蓄熱槽のエネルギー評価装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、建物の形状と、建物を構成する
部材の物性値と気密度と、外気条件と、室内生活条件
と、評価したい期間とを初期データとして入力する入力
部と、上記データを解析し、エネルギー移動量，エネル
ギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電
気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のう
ち、少なくとも１つ以上を算出して出力する解析部とか
らなることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、請求項１に
おいて、前記建物が、建物ユニットから構成されるユニ
ット建物であり、建物の形状と建物を構成する部材の物
性値と気密度のデータを予め建物ユニット単位で持ち、
上記データを前記入力部から入力することを特徴とす
る。

【００１０】本発明における入力部とは、データの入力
が行えるキーボードやマウス等のハードウエアが挙げら
れる。また、必要に応じて各種データベースを含めても
よい。

【００１１】また、解析部とは、例えば演算処理装置で
あって、熱，換気，湿気，汚染物質等の回路網や数値流
体力学等による解析プログラムを備えるものである。解
析の方法は、熱，換気回路網を用いたものであっても、
数値流体力学（ＣＦＤ）であってもよい。

【００１２】また、本発明の建物のエネルギー評価装置
は、解析部の算出結果を表示できるようにＣＲＴやＬＣ
Ｄ等のディスプレイの表示部を備えてもよい。

【００１３】本発明における建物の形状とは、建物の外
形と面積，建築されている方位、及び、建物内部の間取
りや建物部材の大きさと位置等を示す。

【００１４】また、建物を構成する部材の物性値と気密
度とは、部材の大きさ，密度，比熱，熱伝導率等の物性
値、及び、建物部材と建物本体との気密度等を示す。

【００１５】また、外気条件とは、対象となる地域，時
刻，日，月毎の外気の温度，湿度，風向，風速，日射の
方向，日射の強さ等建物外の気象条件に係わるデータを
示す。

【００１６】また、室内生活条件とは、家族構成，季節
や気候や時刻毎の在宅状況と空調，換気，給湯，調理機
器の運転状況，器具や人の発熱，水分蒸発，タバコの煙
等汚染物質の発生等の状況等建物内の人に係わるデータ
を示す。また、建物が太陽電池等の自家発電設備を備え
る場合、太陽電池等の自家発電設備の稼働状況等のデー
タを用いることもできる。

【００１７】また、評価したい期間とは、対象となる解
析の時間の幅を差し、例えば、１日の変化を見たい場合
には２４時間となる。

【００１８】ユニット建物とは、複数の建物ユニットを
縦横に連結して構成される建物である。建物ユニットと
は、４本の柱，４本の床梁，４本の天井梁とで直方体を
形成し、これに外壁パネルや屋根を取付けて構成するも
のや、床パネルや壁パネルで構成するものが広く知られ
ている。

【００１９】本発明における建物が建物ユニットから構
成されるユニット建物の場合、建物の形状，建物を構成
する部材の物性値と気密度等のデータは建物ユニットの
属性データとして建物ユニット単位で予めデータベース
化しておくことが好ましい。

【００２０】さらに、解析部の算出結果としては、エネ
ルギー移動量の他にも各部屋の温度，部材の温度，換気
量，湿度移動量，湿度，汚染物質濃度を算出するように
してもよい。

【００２１】また、請求項３記載の発明は、建物の形状
と、建物を構成する部材の物性値と気密度と、建物内に
設置される熱機器の性能と、前記熱機器の使用条件と、
外気条件と、室内生活条件と、評価したい期間とを初期
データとして入力する入力部と、上記データを解析し、
エネルギー移動量，エネルギー使用量，電力使用量，ガ
ス使用量，灯油使用量，電気料金，ガス料金，灯油料
金，総エネルギー料金のうち、少なくとも１つ以上を算
出して出力する解析部とからなることを特徴とする建物
のエネルギー評価装置である。

【００２２】本発明における熱機器とは、電気，ガス，
石油，太陽熱等を熱源とし、温熱や冷熱を発生する機器
である。このような熱機器としては、給湯機器，暖房機
器，調理機器，冷房機器等が挙げられる。熱機器の性能
とは、熱量の発生能力や消費エネルギーのことである。
熱機器の使用条件とは、熱機器の使用時間等である。

【００２３】また、請求項４記載の発明は、初期データ
を入力する入力部と、上記データを解析して蓄熱槽の中
の液体の温度分布を算出して出力する解析部とからなる
蓄熱槽のエネルギー評価装置であって、上記解析部にお
いて、上記蓄熱槽の中の液体を水平な複数の層に区分
し、互いに接する二つの層の下の層の液体の温度が上の
層の液体の温度より高くなったら両層の液体を混ぜ合わ
せて均一な温度になるとみなし、常に上の層の温度が下
の層の温度以上であり、液体の流れがないとして垂直方
向の温度分布を計算することを特徴とする蓄熱槽のエネ
ルギー評価装置である。

【００２４】本発明の初期データとは、蓄熱槽と蓄熱槽
に接続された配管の形状と、それらを構成する部材の物
性値と、蓄熱槽が接する雰囲気の条件と、蓄熱槽へのエ
ネルギー又は液体の流入，流出条件と、評価したい期間
等のことである。

【００２５】ここで、蓄熱槽は、十分に断熱されたもの
であれば、蓄熱槽からの放熱が少なく温度分布が正確に
計算できるので好ましい。また、蓄熱槽へのエネルギー
又は液体の流入，流出条件としては、請求項１又は２の
建物のエネルギー評価装置の解析結果を利用することが
できる。つまり、蓄熱槽を有する太陽熱集熱装置の集熱
量を利用したり、太陽熱集熱装置を使ったときの、空調
機器や給湯装置のエネルギーや温水の移動量を利用する
と効果的である。

【００２６】

【作用】請求項１記載の発明の建物のエネルギー評価装
置においては、建物の形状と、建物を構成する部材の物
性値と気密度と、外気条件と、室内生活条件と、評価し
たい期間の初期データから、エネルギー移動量，エネル
ギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電
気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のう
ち、少なくとも１つ以上を出力するので、建物内の温熱
環境をつくり出すためのエネルギー量やそれに必要なエ
ネルギー料金を出力することができる。

【００２７】請求項２記載の発明の建物のエネルギー評
価装置においては、建物の形状と建物を構成する部材の
物性値と気密度のデータを予め建物ユニット単位で持
ち、そのデータを前記入力部から入力するので、入力デ
ータの量を少なくすることができる。

【００２８】請求項３記載の発明の建物のエネルギー評
価装置においては、建物の形状と、建物を構成する部材
の物性値と気密度と、建物内に設置される熱機器の性能
と、熱機器の使用条件と、外気条件と、室内生活条件
と、評価したい期間の初期データから、エネルギー移動
量，エネルギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯油
使用量，電気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー
料金のうち、少なくとも１つ以上を出力するので、建物
内の温熱環境をつくり出すためのエネルギー量やそれに
必要なエネルギー料金を出力することができる。

【００２９】請求項４記載の発明の蓄熱槽のエネルギー
評価装置においては、蓄熱槽の中の液体を水平な複数の
層に区分し、互いに接する二つの層の下の層の液体の温
度が上の層の液体の温度より高くなったら両層の液体を
混ぜ合わせて均一な温度になるとみなし、常に上の層の
温度が下の層の温度以上であり、液体の流れがないとし
て垂直方向の温度分布を計算する。つまり、解析部にお
いて、液体の流れの効果を入れずに計算するので、短時
間で費用をかけずに液体の垂直方向の温度分布を計算す
ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例にもとづき図面を参照して説明する。図１は本発明の
建物のエネルギー評価装置の実施例を示すブロック図で
ある。図２は評価対象であるユニット建物の平面図であ
り、図３は図２のユニット建物のダイニングキッチンと
寝室との間の換気回路網であり、図４は前記ユニット建
物の外壁の構成を示す断面図であり、図５は前記ユニッ
ト建物の外壁の熱回路網であり、図６は等価熱抵抗を使
った図５の熱回路網であり、図７は図２の評価対象であ
るユニット建物の換気回路網であり、図８は図２の評価
対象であるユニット建物の熱回路網であり、図９は外気
条件である１日の外気温の変化を示すグラフであり、図
１０は１時間当たりのエネルギー移動量を示すグラフで
ある。

【００３１】図２に示すユニット建物Ｕを評価対象とし
て、詳細に説明する。

【００３２】図２のユニット建物Ｕは建物ユニットＵ
１，Ｕ２から構成されている。建物ユニットＵ１により
ダイニングキッチン１が形成され、建物ユニットＵ２に
より寝室２が形成されている。

【００３３】以下、ユニット建物Ｕの上下に同じ間取り
の建物があり、上下の対応する各部屋は同じ温度、気圧
とされているので、天井と床からの熱や物質の移動は無
いものとする。

【００３４】ダイニングキッチン１は外壁１１を介して
外気に接しており、外壁１１には玄関引き戸１４，窓１
５，窓１６，換気扇２４が設けられている。また、ダイ
ニングキッチン１内には、エアコン２１，ガスこんろ２
３が設置してある。

【００３５】寝室２は外壁１２を介して外気に接してお
り、外壁１２には窓１７，窓１８が設けられている。寝
室２はダイニングキッチン１と間仕切り壁１３で仕切ら
れており、間仕切り壁１３には引き戸１９が設けられて
いる。また、寝室２内には、エアコン２２が設置してあ
る。

【００３６】図１において、本発明の建物のエネルギー
評価装置は入力部Ｘ，解析部Ｙ，表示部Ｚからなる。こ
の建物のエネルギー評価装置の入力部Ｘはキーボード及
びマウスからなるハードウエアとデータベースとから構
成され、建物の形状，建物を構成する部材の物性値と気
密度，外気条件，室内生活条件，及び評価したい期間か
らなる初期データが入力できるようになされている。

【００３７】データベースは、建物の形状と上記建物を
構成する部材の物性値，気密度とエアコンやガスこんろ
等からなる設備データとから構築されている。オペレー
ターがマウスで建物の形状を選択すると自動的に上記建
物を構成する部材の物性値，気密度が選ばれて入力され
る。ここで、建物を構成する部材の物性値，気密度は、
建物の形状の属性データとしてデータベースに格納され
ている。また、外気条件としては、図９に示す１日の外
気温の変化をデータとしてキーボードから入力する。ま
た、室内生活条件としては、家族の行動パターン及びエ
アコン２１，エアコン２２，ガスこんろ２３，換気扇２
４の運転条件をキーボードからデータとして入力する。
評価したい期間は任意に設定可能であり、オペレーター
がキーボードから入力する。

【００３８】続いて、解析部Ｙは、解析プログラムが内
蔵された中央演算処理装置であり、入力された前記初期
データから、熱，換気，湿気等の回路網や数値流体力学
等によりエネルギー移動量又はエネルギー使用量を算出
し、エネルギー移動量又はエネルギー使用量を、初期デ
ータの室内生活条件に基づいて、電気によるエネルギ
ー，ガスによるエネルギー又は灯油によりエネルギーで
あるかを判断し、電力使用量，ガス使用量，灯油使用量
を算出し、出力する。また、電気料金，ガス料金，灯油
料金，総エネルギー料金は、単位使用料当たりの料金を
予め設定しておくことで、電力使用量，ガス使用量，灯
油使用量から求められる。

【００３９】続いて、表示部Ｚは、ＣＲＴやＬＣＤ等の
ディスプレイであり、解析部Ｙが出力したエネルギー移
動量，エネルギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯
油使用量，電気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギ
ー料金のうち、少なくとも１つを表示するようになされ
ている。

【００４０】次に、評価対象であるユニット建物Ｕの換
気回路網と熱回路網とについて説明する。

【００４１】図３で図２のダイニングキッチン１と寝室
２との間の換気回路網について説明する。ダイニングキ
ッチン１と寝室２との間には隙間を持つ引き戸１９があ
り、両室間に気圧差があると空気が移動する。その隙間
を空気が移動するときの通気抵抗を１９ａとすると、換
気回路網は図３として示すことができる。以後ある部位
の隙間を空気が移動するときの通気抵抗は、上記のよう
に部位の数字に添字ａを付けて表示することとする。

【００４２】図４〜図６で図２の外壁１１の熱回路網に
ついて説明する。図４は図２の外壁１１の断面を示し、
室内側から石膏ボード１１１，グラスウール１１２，木
片セメント板１１３の順に構成されている。また、外壁
１１が空気に接する面には室内側の熱抵抗１１４ｒと室
外側の熱抵抗１１５ｒとが存在する。

【００４３】石膏ボード１１１，グラスウール１１２，
木片セメント板１１３の熱抵抗１１１ｒ，１１２ｒ，１
１３ｒと室内側の熱抵抗１１４ｒ，室外側の熱抵抗１１
５ｒとを用いると外壁１１の熱回路網は図５として示す
ことができる。以後ある部位の熱抵抗は、上記のように
部位の数字に添字ｒと付けて表示することとする。ここ
で、図５の熱抵抗１１１ｒ，１１２ｒ，１１３ｒ，１１
４ｒ，１１５ｒの合計を等価な熱抵抗１１ｒとすること
により図６に示す等価熱回路網が得られる。このように
すると、熱回路網が単純になり、解析も容易になる。

【００４４】図７に図２に示す評価対象であるユニット
建物Ｕに対する換気回路網を示す。図３のダイニングキ
ッチン１と寝室２との間の引き戸１９の通気抵抗１９ａ
と同様に、ユニット建物Ｕの各部位の通気抵抗を使って
換気回路網が作成できる。

【００４５】ダイニングキッチン１と外気との間には、
外壁１１，玄関引き戸１４，窓１５，窓１６，換気扇２
４のそれぞれに対する通気抵抗１１ａ，１４ａ，１５
ａ，１６ａ，２４ａがある。また、寝室２と外気との間
には、外壁１２，窓１７，窓１８のそれぞれに対する通
気抵抗１２ａ，１７ａ，１８ａがある。寝室２とダイニ
ングキッチン１との間には、間仕切り壁１３，引き戸１
９のそれぞれに対する通気抵抗１３ａ，１９ａがある。
これらの空気抵抗から、ユニット建物Ｕに対する換気回
路網は図７として示すことができる。

【００４６】図８に等価熱回路網を用いて、図２に示す
評価対象であるユニット建物Ｕに対する熱回路網を示
す。

【００４７】ダイニングキッチン１と外気との間には、
外壁１１，玄関引き戸１４，窓１５，窓１６のそれぞれ
に対する熱抵抗１１ｒ，１４ｒ，１５ｒ，１６ｒがあ
る。また、寝室２と外気との間には、外壁１２，窓１
７，窓１８のそれぞれに対する熱抵抗１２ｒ，１７ｒ，
１８ｒがある。寝室２とダイニングキッチン１との間に
は、間仕切り壁１３，引き戸１９のそれぞれに対する熱
抵抗１３ｒ，１９ｒがある。これらの熱抵抗から、ユニ
ット建物Ｕに対する熱回路網は図８として示すことがで
きる。

【００４８】入力部Ｘから、横軸に時刻ｔ，縦軸に外気
温Ｔをとった図９に示すような外気温のデータ等を入力
し、図７の換気回路網や図８の等価熱回路網をつかって
解析部Ｙで解析する。その結果、表示部Ｚに、横軸に時
刻ｔ，縦軸にエネルギー移動量Ｆをとった図１０のよう
なユニット建物Ｕの内部から外気へのエネルギー移動量
を出力することができる。

【００４９】次に、建物のエネルギー評価を建物ユニッ
トの属性データを使って簡便に行う方法の実施例を説明
する。建物のエネルギー評価を簡便に行う方法として、
熱損失係数と相当隙間面積を用いる方法がある。熱損失
係数とは、建物内と外気との間に温度差がある場合の熱
（エネルギー）の損失のし易さの指標である。相当隙間
面積とは、隙間を空気が通過する際の通り易さを、単純
な隙間の面積として表現するものである。

【００５０】ここで、建物の形状と建物を構成する部材
の物性値と気密度のデータは建物ユニットの属性データ
として予め求めておき、図２のユニット建物Ｕを構成す
る建物ユニットＵ１とＵ２の単位で入力部から入力す
る。つまり、入力部から、建物の形状として建物ユニッ
トの床面積と気積、建物を構成する部材の物性値として
は建物ユニットの外気に接する面からの熱損失量、外気
条件と室内生活条件としては温度差１°Ｃ、気密度とし
ては換気回数、初期条件としては外気温と室内の温度差
１°Ｃ、期間は１時間としてキーボードからデータを入
力する。

【００５１】建物ユニットＵ１の床面積をＳ１ｍ²，熱
損失量をＱ１ｋｃａｌ／ｈ・°Ｃ，換気回数をｎ１／
ｈ，気積をＢ１ｍ³，通気量をＶ１ｍ³／ｈ・ｍｍＡｑ
とし、建物ユニットＵ２の床面積をＳ２ｍ²，熱損失量
をＱ２ｋｃａｌ／ｈ・°Ｃ，換気回数をｎ２／ｈ，気積
をＢ２ｍ³，通気量をＶ２ｍ³／ｈ・ｍｍＡｑとする
と、ユニット建物Ｕの熱損失係数Ｑｋｃａｌ／ｍ²・ｈ
・°Ｃは数式１で解析され、相当隙間面積Ｃは数式２で
解析され、熱損失係数Ｑと相当隙間面積Ｃを算出するこ
とができる。

【００５２】

【数１】

【００５３】

【数２】

【００５４】以上、説明したように、初期データのう
ち、建物の形状と建物を構成する部材の物性値と気密度
のデータを建物ユニット毎に入力することにより、解析
が非常に簡単になり、短時間で簡単に建物のエネルギー
評価及び室内環境評価を行うことができる。

【００５５】次に、本発明の蓄熱槽のエネルギー評価装
置の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明
する。図１１は、評価対象である蓄熱槽の利用形態を示
す配管図であり、図１２は、評価対象である蓄熱槽の他
の利用形態を示す配管図である。図１１の蓄熱槽３は、
建物Ａの屋外に設置されている。この蓄熱槽３は配管４
２で太陽熱集熱器４１に結ばれており、太陽熱集熱器４
１で集熱されたエネルギーは、配管４２の中の不凍液を
循環させることにより熱交換機４２ａを通して蓄熱槽３
の中の水（液体）に伝達され、温水として蓄えられる。
この温水は配管４４から蛇口２５を通して不図示の浴槽
等に供給される。ここで、浴槽等に供給された温水と同
量の水が市水管４５から供給される。図１２の他の利用
形態について、図１１と異なる点を中心に説明する。蓄
熱槽３の温水から熱交換機４３ａを通してエネルギーが
冷媒配管４３の中の冷媒に伝達され、エアコン２１から
室内に供給される。この際、蓄熱槽３の中の水は流出し
ないので、水を供給する必要はない。

【００５６】図１３は本発明の蓄熱槽のエネルギー評価
装置を説明するための配管図であり、図１４は本発明の
蓄熱槽のエネルギー評価装置の実施例を示すブロック図
である。図１３の蓄熱槽３、太陽熱集熱器４１、エアコ
ン２１の構成は図１２と同じである。図１４において、
本発明の蓄熱槽のエネルギー評価装置は入力部ｘ，解析
部ｙ，表示部ｚからなる。この蓄熱槽のエネルギー評価
装置の入力部ｘはキーボード及びマウスからなるハード
ウエアとデータベースとから構成され、蓄熱槽の形状と
蓄熱槽を構成する部材の物性値と気温や風や矢印で示し
た日射Ｓ等の外気条件と蓄熱槽へのエネルギーの流入，
流出条件と評価したい期間等からなる初期データが入力
できるようになされている。ここで、蓄熱槽には、配管
や熱交換器も含まれる。

【００５７】データベースは、蓄熱槽の形状と蓄熱槽を
構成する部材の物性値，外気条件等から構築されてい
る。オペレーターがマウスで蓄熱槽の形状を選択すると
自動的に蓄熱槽を構成する部材の物性値が選ばれて入力
される。ここで、蓄熱槽を構成する部材の物性値は、蓄
熱槽の形状の属性データとしてデータベースに格納され
ている。また、外気条件としては、図９に示す１日の外
気温の変化や風や日射のデータをキーボードで選択して
入力する。ここで、外気条件は、評価しようとする時期
の標準データをデータベース化しておくと有効である。
評価したい期間は任意に設定可能であり、オペレーター
がキーボードから入力する。

【００５８】続いて、解析部ｙは、解析プログラムが内
蔵された中央演算処理装置であり、入力された前記初期
データから、熱回路網によりエネルギー移動量を算出
し、水の温度分布を計算する。その際、図１３に示すよ
うに、上記蓄熱槽３の中の水を水平な５つの層３１，３
２，３３，３４，３５に区分し、互いに接する二つの層
の下の層の水の温度が上の層の水の温度より高くなった
ら両層の水を混ぜ合わせて均一な温度になるとみなす。
このようにすると、常に上の層の温度が下の層の温度以
上であり、自然対流による水の流れがないとできるの
で、水の流れを解く必要がない。つまり、図１５に示す
熱回路網により蓄熱槽３の中の水の温度分布が計算でき
る。ここで、蓄熱槽の中の水の水平な５つの層３１，３
２，３３，３４，３５の厚さを同じにしてあり、互いに
接する水の層間の熱抵抗を３ｒと同じにしてある。つま
り、水の層３１と３２との間の熱抵抗３ｒ、水の層３２
と３３との間の熱抵抗３ｒ，・・・・と同じにしてあ
る。

【００５９】続いて、表示部ｚは、ＣＲＴやＬＣＤ等の
ディスプレイであり、解析部ｙが出力した蓄熱槽の中の
水の温度分布を表示するようになされている。

【００６０】このようにして計算された蓄熱槽３の中の
水の温度分布を初期データの一つとして入力して、エア
コンの運転条件を本発明の建物のエネルギー評価装置で
計算することにより、エネルギー使用料や電気料金等が
簡単、正確に算出できる。つまり、太陽熱集熱器４１を
使用したときの省エネルギー効果を評価することが短時
間に費用をかけずに可能となる。

【００６１】図１６は図１２の蓄熱槽３の水の温度分布
を本発明の蓄熱槽のエネルギー評価装置で計算した結果
を示すグラフであり、図１７は図１２の蓄熱槽の水の温
度分布を実測した結果を示すグラフである。図１６にお
いて、ｔ０は配管４２を循環する不凍液の温度であり、
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５は蓄熱槽３の中の５つの
層３１，３２，３３，３４，３５に区分された水の温度
である。図１７において、ｔａ０は配管４２を循環する
不凍液の実測した温度であり、ｔａ１，ｔａ２，ｔａ
３，ｔａ４，ｔａ５は蓄熱槽３の中の５つの層３１，３
２，３３，３４，３５に区分された水の実測した温度で
ある。計算結果は、実測値とよい一致を示している。

【００６２】次に、上述の蓄熱槽３のエネルギーを利用
して熱源機器であるエアコン２１を運転する場合の室温
やエネルギーの移動量の計算方法を説明する。まず、図
１３に示した太陽熱集熱器４１，蓄熱槽３，エアコン２
１の各部分を計算要素に分解し、それぞれの計算要素に
対して熱媒の流量による熱移動，伝熱，外部との熱伝
達，熱交換効率を入れた熱収支の方程式をたてる。未知
数としては、各計算要素の温度になる。これらは時間に
対する１次の微分方程式となり、これらを解くことによ
り、経時的に各計算要素の温度やエネルギーの移動量が
わかる。

【００６３】次に、解析に必要な入力パラメーターと得
られる出力を説明する。解析に必要なパラメーターとし
ては、太陽熱集熱器４１の集熱サイクルやエアコン２１
の空調サイクルでの熱媒の流量やエアコン２１運転の時
系列データ、集熱サイクルや空調サイクルでの配管の径
や長さ、蓄熱槽の容量，形状、地域や月日に基づいた外
気条件や日射量、太陽熱集熱器の集熱効率、解析する期
間等である。また、出力としては、各計算要素間のエネ
ルギー移動量、エアコンへの投入熱量・温度、室温や蓄
熱槽３の蓄熱エネルギーでは不足するエネルギー（電
力）量、及びエネルギーコストがある。

【００６４】次に、建物のエネルギー評価装置による建
物のエネルギー移動の式と蓄熱槽のエネルギー評価装置
等の設備のエネルギー移動の式とを同時に解く方法と効
果とを説明する。図１３において、エアコン２１の温度
制御方法として、室温とエアコン２１の設定温度の差で
エアコン２１の出力を制御する場合を例にとる。その
際、室温を決定する要因としては、エアコン２１の動作
と建物のエネルギー移動による温度変化があるが、それ
らを同時に解かなければ正確なエネルギー使用量を計算
することは難しい。例えば、外気温が０℃、エアコン２
１の室温設定温度が２２℃とし、エアコン２１の動作と
して２３℃よりも室温が高いときはエアコン２１の動作
を停止するような制御をする場合を例として取り扱う。
このとき、室温の変化は、図１８のように変化する。こ
の際、エアコン２１の動作時間やその間隔は、建物の熱
的性能やエアコン２１の能力に依存している。従って、
ある部屋をこのように暖房するのに必要なエネルギー量
は、建物のエネルギー移動の式と設備のエネルギー移動
の式とを同時に解かないと正確には求めることができな
い。ここで、建物のエネルギー移動の式と設備のエネル
ギー移動の式とを同時に解くとは、建物のエネルギー移
動の式の換気，熱，湿気回路網での接点と、設備のエネ
ルギー移動の式の計算要素を未知数にして、それぞれの
接点や計算要素に入ってくる熱媒の流量，熱量，水分量
の収支式を一度に解くことである。この際、エアコン２
１等の設備の動作条件に建物による影響が間接的に反映
されるので、正確なエネルギー消費量の計算が可能にな
る。さらに、このように解析することにより、最小なエ
ネルギー消費量になるような設備機器の制御方法を評価
したり、最適な機種の選択が可能になる。

【００６５】以上、本発明の実施例を図面により説明し
たが、本発明の具体的構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更
等があっても本発明に含まれる。

【００６６】例えば、建物ユニットの熱損失係数は建物
ユニットを構成する部材の物性値と気密度から計算して
もよいし、実験によって求めてもよい。

【００６７】さらに、建物ユニットの建物の形状と建物
を構成する部材の物性値と気密度のデータは予めデータ
ベース化しておき、間取りを決めたら自動的に熱損失係
数や相当隙間面積が計算されるようにしておくと便利で
ある。

【００６８】また、蓄熱槽の中の液体は、水以外に不凍
液等を使用してもよい。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の発明の建物のエネルギー
評価装置においては、エネルギー移動量，エネルギー使
用量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電気料
金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のうち、少
なくとも１つ以上を出力するので、室内環境をつくり出
すためのエネルギー量やエネルギー料金を出力すること
ができる。従って、建物の省エネルギー性が容易かつ具
体的に評価できる。また、建物内の温熱環境をつくり出
すためのエネルギー料金を計算できるので、その建物に
住んだときに必要なエネルギーの料金を知ることができ
る。また、上述の建物の省エネルギー性により、建物の
購入者が自分に適した建物を選択することができる。

【００７０】請求項２記載の発明の建物のエネルギー評
価装置においては、入力部から入力するデータの量を少
なくすることができるので、短い時間に費用をかけずに
建物のエネルギー評価を行うことができる。

【００７１】請求項３記載の発明の建物のエネルギー評
価装置においては、エネルギー移動量，エネルギー使用
量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電気料金，
ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のうち、少なく
とも１つ以上を出力するので、熱源機器を備える建物の
室内環境をつくり出すためのエネルギー量やエネルギー
料金を出力することができる。従って、建物の省エネル
ギー性が容易かつ具体的に評価できる。また、熱源機器
を備える建物内の温熱環境をつくり出すためのエネルギ
ー料金を計算できるので、その建物に住んだときに必要
なエネルギーの料金を知ることができる。また、上述の
建物の省エネルギー性により、建物の購入者が自分に適
した熱源機器を備える建物を選択することができる。

【００７２】請求項４記載の発明の蓄熱槽のエネルギー
評価装置においては、解析部において、液体の流れの効
果を入れずに計算するので、短時間に費用をかけずに液
体の垂直方向の温度分布を計算することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の建物のエネルギー評価装置の実施例を
示すブロック図である。

【図２】評価対象であるユニット建物の平面図である。

【図３】図２のユニット建物のダイニングキッチンと寝
室との間の換気回路網である。

【図４】図２の外壁の構成を示す断面図である。

【図５】図４の外壁の熱回路網である。

【図６】等価熱抵抗を使った図５の熱回路網である。

【図７】図２の評価対象であるユニット建物の換気回路
網である。

【図８】図２の評価対象であるユニット建物の熱回路網
である。

【図９】外気条件である１日の外気温の変化を示すグラ
フである。

【図１０】１時間当たりのエネルギー移動量を示すグラ
フである。

【図１１】評価対象である蓄熱槽の利用形態を示す配管
図である。

【図１２】評価対象である蓄熱槽の他の利用形態を示す
配管図である。

【図１３】本発明の蓄熱槽のエネルギー評価装置を説明
するための配管図である。

【図１４】本発明の蓄熱槽のエネルギー評価装置の実施
例を示すブロック図である。

【図１５】本発明の蓄熱槽の熱回路網である。

【図１６】図１２の蓄熱槽の水の温度分布を本発明の蓄
熱槽のエネルギー評価装置で計算した結果を示すグラフ
である。

【図１７】図１２の蓄熱槽の水の温度分布を実測した結
果を示すグラフである。

【図１８】エアコンにより温度制御された室温のグラフ
である。

【符号の説明】

Ｘ，ｘ入力部Ｙ，ｙ解析部Ｚ，ｚ表示部３蓄熱槽３１，３２，３３，３４，３５水（液体）の層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の形状と、建物を構成する部材の物
性値と気密度と、外気条件と、室内生活条件と、評価し
たい期間とを初期データとして入力する入力部と、上記
データを解析し、エネルギー移動量，エネルギー使用
量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電気料金，
ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のうち、少なく
とも１つ以上を算出して出力する解析部とからなること
を特徴とする建物のエネルギー評価装置。
【請求項２】前記建物が、建物ユニットから構成され
るユニット建物であり、建物の形状と建物を構成する部
材の物性値と気密度のデータを予め建物ユニット単位で
持ち、上記データを前記入力部から入力することを特徴
とする請求項１記載の建物のエネルギー評価装置。
【請求項３】建物の形状と、建物を構成する部材の物
性値と気密度と、建物内に設置される熱機器の性能と、
前記熱機器の使用条件と、外気条件と、室内生活条件
と、評価したい期間とを初期データとして入力する入力
部と、上記データを解析し、エネルギー移動量，エネル
ギー使用量，電力使用量，ガス使用量，灯油使用量，電
気料金，ガス料金，灯油料金，総エネルギー料金のう
ち、少なくとも１つ以上を算出して出力する解析部とか
らなることを特徴とする建物のエネルギー評価装置。
【請求項４】初期データを入力する入力部と、上記デ
ータを解析して蓄熱槽の中の液体の温度分布を算出して
出力する解析部とからなる蓄熱槽のエネルギー評価装置
であって、上記解析部において、上記蓄熱槽の中の液体
を水平な複数の層に区分し、互いに接する二つの層の下
の層の液体の温度が上の層の液体の温度より高くなった
ら両層の液体を混ぜ合わせて均一な温度になるとみな
し、常に上の層の温度が下の層の温度以上であり、液体
の流れがないとして垂直方向の温度分布を計算すること
を特徴とする蓄熱槽のエネルギー評価装置。