JP5070307B2 - 原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体に関する。さらに詳しくは、対象となる室内空間と、この室内空間に温度及び／又は湿度を調整した外気を供給する空調機器と、この空調機に熱媒を供給する熱源機器とを少なくとも備えた建物において、この建物の熱源負荷、前記室内空間の室内負荷及び前記外気の外気負荷の少なくともいずれかの単位面積あたりの熱負荷である原単位を算出する原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体に関する。

従来、例えば新たに事務所等の建物を建設する場合、設計者らがその建物に類似する他の建物全体の熱源負荷を用いて、新設建物の熱源負荷を大略計算していた。計算には最大負荷値等の特徴値を用いるため、実体と異なる計算結果となっていた。さらに、設計者によって、計算結果にバラツキが生じていた。

また、熱負荷計算には、フロアをゾーン毎に別けて建物仕様、方位、気象条件、人間の活動条件などから建築物の熱負荷をシミュレーションし演繹的に熱負荷を計算する手法も用いられている。しかし、入力操作が複雑でかつ専門的知識も必要であり、その利用は限られていた。しかも、気象条件や活動条件の不確定さから、その精度は未だ不十分であった。

他方、例えば特許文献１に記載の如き空調制御システムが知られている。この従来システムは、事業所の空調負荷を外気条件に依存する外気負荷と生産計画に基づく負荷とに区別し、各負荷から空調機器を制御する制御方法を提供している。この外気負荷には純水の冷却負荷が含まれ、室内を換気する外気自体の熱負荷とは異なる。また、生産計画に基づく負荷には、室外に設置したドライコイルの負荷が含まれ、室内の熱負荷とは異なる。このように、従来システムは、前日の各熱負荷に基づいて翌日の負荷を予測するものに過ぎない。

特開２００２−８９９２９号公報

かかる従来の実情に鑑みて、本発明の第一の目的は、熱源負荷の実績データから外部環境の影響を的確に反映させた室内負荷原単位を求める原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

また、本発明の第二の目的は、求めた原単位を利用して、過去データから新しい施設に対応した熱負荷をより正確に予測する原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る原単位算出システムの特徴は、対象となる室内空間と、この室内空間に温度及び／又は湿度を調整した外気を供給する空調機器と、この空調機に熱媒を供給する熱源機器とを少なくとも備えた建物において、この建物の熱源負荷、前記室内空間の室内負荷及び前記外気の外気負荷の少なくともいずれかの単位面積あたりの負荷である原単位を算出する原単位算出システムであって、各原単位を月別で時間帯毎に記憶する原単位データベースと、地域別に時間帯毎の気象データを記憶する地域データベースとを少なくとも有するデータベース群と、前記建物の地域、前記室内空間の設定温度、設定湿度及び外気換気量を少なくとも含む負荷条件を設定する負荷条件設定部と、前記原単位を前記原単位データベースに登録する原単位登録部と、前記原単位を算出する演算部とを備え、前記原単位登録部は、実測した熱源負荷原単位データを前記負荷条件と共に前記原単位データベースに登録し、前記演算部は、その登録された熱源負荷原単位データから空調負荷原単位を算出すると共に、前記地域に対応する気象データ及び前記負荷条件に基づいて外気負荷原単位を算出し、前記空調負荷原単位から前記外気負荷原単位を減算することで室内負荷原単位を算出することにある。

例えば新設する建物では外気換気量の変動をすべて予想することは困難である。したがって、例えば時間帯ごとに外気換気量を詳細に設定して外気負荷を計算しても、必ずしも実態に合うとは限らず、しかも、設定が複雑になり実益も少ない。

そこで、上記構成の如く、実測した熱源負荷原単位データから空調負荷原単位を算出すると共に、地域に対応する気象データ及び負荷条件に基づいて外気負荷原単位を算出する。これにより、負荷条件として外気換気量に実測時の換気量を利用することができ、実体との矛盾を回避することができる。そして、空調負荷原単位から外気負荷原単位を減算して室内負荷原単位を算出するので、実測データに簡略近似させて、実際のデータを分離して生かすことができる。

ところで、上記構成により室内負荷原単位を算出する場合、例えば、建物の主な活動時間帯（昼間）における換気量を外気換気量として設定する。このため、実測データに簡略近似させると、一部に実体と矛盾する部分が生じる場合がある（例えば、図８（ａ）（ｂ）及び実施形態の段落００６０，００６２参照）。

そこで、上記構成に加え、前記各原単位は、冷水及び温水に区別されており、前記演算部は、前記冷水の外気負荷原単位が一定値より小である場合に前記冷水の外気負荷原単位を前記一定値に補正し、及び／又は、前記温水の外気負荷原単位が一定値より大である場合に前記温水の外気負荷原単位を前記一定値に補正するように構成するとよい（例えば、実施形態の段落００６０参照）。これにより、上記矛盾を解消でき、より実体に即した室内負荷原単位を迅速に算出をすることができる。

また、前記演算部は、前記外気負荷原単位が前記空調負荷原単位より大である場合に前記外気負荷原単位を前記空調負荷原単位とするとよい（例えば、実施形態の段落００６２参照）。空調負荷は、外気負荷と室内負荷との和により求められ、通常、室内負荷が負となることはない。上記構成によれば、このような矛盾を解消でき、より実体に即した室内負荷原単位を迅速に算出をすることができる。

前記気象データは、複数年間の時間帯毎の気温及び相対湿度を有し、この気温及び相対湿度に基づいて月別に１日の気温及び相対湿度の変動パターンを作成する変動パターン作成部をさらに備え、この変動パターン作成部は、月別に前記気温及び相対湿度の月平均値を算出すると共に、前記時間帯毎に前記気温及び相対湿度の時間平均値を算出して月別に平均変動パターンを作成し、前記１日の最高値と最低値の差を維持する気象補正係数を前記月平均値と前記時間平均値との差に乗じ、その乗算値に前記月平均値を足すことで前記変動パターンを作成し、前記演算部は、この変動パターンに基づいて前記外気負荷原単位を算出するとよい（例えば、実施形態の段落００４９〜００５２参照）。

ところで、気温及び相対湿度は、日によって最高値と最低値を記録する時刻（時間帯）が異なる。そのため、月別に時間帯毎の単純な平均値による１日の変動パターンでは、時間帯間で最高値と最低値の差が小さくなる。上記構成によれば、１日の最高値と最低値の差を維持する気象補正係数を月平均値と時間平均値との差に乗じ、その乗算値に月平均値を足すことで変動パターンを作成するので、最高値と最低値の差が維持され、精度よく外気負荷原単位を算出でき、室内負荷原単位の精度を向上させることができる。

前記演算部は、前記外気の顕熱負荷及び潜熱負荷を算出することにより前記外気負荷原単位を算出するとよい（例えば、実施形態の段落００３０参照）。これにより、外気負荷原単位をより精度よく求めることができ、室内負荷原単位の精度を向上させることができる。

前記原単位を補正する補正条件を設定する補正条件設定部をさらに備え、前記補正条件は、前記室内空間の環境条件及び前記外気の環境条件の少なくともいずれかを含み、前記演算部は、前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位並びに前記補正条件に基づいて熱源負荷原単位を算出するようにしてもよい（例えば、実施形態の段落００５３〜００５５参照）。これにより、過去に算出した原単位を活用し、且つ実際の使用状態を考慮できるので、実体に即した精度の高い熱源負荷原単位を迅速に算出することが可能となる。

前記演算部は、前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位の特徴値を求め、前記特徴値を前記補正条件により補正して補正値を求めると共に、この補正値と前記特徴値との比率を求め、この比率により前記時間帯毎に前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位を補正するとよい（例えば、実施形態の段落００７０〜００７２参照）。これにより、過去の原単位データを迅速に補正することができる。

前記地域データベースは、地域別に地域補正係数をさらに有し、前記補正条件は、前記補正前の地域に対応する地域補正係数と前記補正後の地域に対応する地域補正係数との係数比をさらに含むとよい（例えば、実施形態の段落００４２，００５５，００７２参照）。これにより、地域の異なる原単位データを利用して他の地域の原単位を算出することができる。

前記負荷条件及び／又は前記補正条件は、前記空調機器の安全割増率及び前記熱源機器における熱損失率の少なくともいずれかをさらに含むとよい（例えば、実施形態の段落００４７，００５３，００７１参照）。これにより、実際の使用状態の詳細を考慮でき、さらに実体に即した室内負荷原単位や熱源負荷原単位を算出することができる。

前記データベース群は、前記建物の用途を記憶する用途データベースをさらに有し、前記原単位登録部は、前記用途を前記原単位及び前記負荷条件と共に前記原単位データベースに登録し、前記演算部は、前記用途別に前記原単位を算出し、算出した原単位に対し前記用途の延床面積を乗ずることにより少なくとも前記用途別に前記熱源負荷を算出し、前記熱源負荷を出力部を介して外部に出力するとよい（例えば、実施形態の段落００４３，００５６，００７２参照）。これにより、用途に応じた原単位を算出することができ、空調設備及び／又は熱源設備の消費エネルギー計算システム等で利用可能となり、建物の用途別にその仕様や環境に応じた熱源機器等を選定する材料として利用することが可能となる。

上記いずれかに記載の原単位算出システムは、それを実行するためのコンピュータプログラムにより実現され、このコンピュータプログラムは記録媒体に記録される。

上記本発明に係る原単位算出システム及びこれを実行させるためのプログラム並びこのプログラムを記録した記録媒体の特徴によれば、熱源負荷の実績データから外部環境の影響を的確に反映させた室内負荷原単位を求めることが可能となった。
また、求めた原単位を利用して、過去データから新しい施設に対応した熱負荷をより正確に予測することも可能となった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明に係る原単位算出システムの対象となる建物の一例及び熱源負荷の構成を模式的に示す図である。 原単位算出システムのハードウエアの構成を示す図である。 原単位算出システムのソフトウエアの構成を示す図である。 負荷条件設定部による設定画面を示す図である。 補正条件設定部による設定画面を示す図である。 室内負荷原単位の算出手順を示すフロー図である。 冷水の原単位の一例を示すグラフであり、（ａ）は実測熱源負荷原単位データ、（ｂ）は外気負荷原単位を補正して求めた室内負荷原単位、（ｃ）は外気負荷原単位を補正せずに求めた室内負荷原単位を示す。 外気負荷原単位の矛盾を説明する説明図であり、（ａ）は一定値を下回る矛盾、（ｂ）は空調負荷原単位を上回る矛盾を示す。 冷水の原単位の一例を示すグラフであり、（ａ）は空調負荷原単位、（ｂ）は補正前の外気負荷原単位、（ｃ）は補正後の外気負荷原単位、（ｄ）は図７（ｂ）相当図を示す。 （ａ）〜（ｄ）は、図９（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応する原単位データを示す図である。 温水の原単位の一例を示す図９相当図である。 図１１に対応する原単位データを示す図１０相当図である。 熱源負荷の算出手順を示すフロー図である。

次に、適宜図１〜６，１３を参照しながら、本発明に係る原単位算出システム１の実施形態について説明する。以下、建物及び熱負荷の概要、システムの概要、室内負荷原単位の算出方法、外気負荷原単位の０近似補正、外気負荷原単位の空調負荷原単位への近似補正、熱源負荷の算出方法、原単位データの比率による補正について、順に説明する。

（建物及び熱負荷の概要）
図１に本発明の対象となる建物１００を例示する。建物１００は、大略、対象となる室内空間１０１と、この室内空間１０１に温度及び／又は湿度を調整した外気を供給する空調機器１０２と、この空調機器１０２に冷水や温水の熱媒等を供給する熱源機器１０３より構成される。これらは、ダクト１０２ｂや配管１０３ｂ等で接続されている。この建物１００は、例えば事務所、ホテル、病院、商業施設等のビルやこれらの複合ビル等である。

室内空間１０１は躯体１０１ａにより形成され、例えば窓１０１ｂが設置されている。室内空間１０１には人１０１ｃが在室し、照明機器や電子機器等の機器類１０１ｄを利用する。室内空間１０１は、設定温度及び湿度となるように空調機器１０２を介して外気を取り込み、換気される。

また、図１に本発明における熱負荷の構成を示す。室内負荷とは、室内空間１０１が負担する熱負荷である。この室内負荷は、躯体１０１ａによる壁貫流熱、窓１０１ｂからの日射熱、人１０１ｃ及び機器１０１ｄからの発熱等の影響を受ける。

外気負荷は、空調機器１０２の送風機１０２ａ及びダクト１０２ｂを介して室内空間１０１へ給気される外気自体が負担する熱負荷である。この外気負荷は、数式１，２に示す外気顕熱負荷及び外気潜熱負荷の和により求められる。なお、組込み標準データとは、後述の地域データベース２２（以下、「ＤＢ」と称する。）に記憶された気象データである。

空調負荷は、数式３の如く、室内負荷に空調機器１０２の安全割増率（安全割増分の加算）を乗じ外気負荷を加えて求められる。この安全割増率は、送風機１０２ａの発熱やダクト１０２ｂによる熱損失分等を考慮して決定される。

熱源負荷は、数式４の如く、上述の空調負荷に熱源機器１０３における熱損失率（配管ロス・ポンプ発熱分の加算）を乗じて求められる。この熱損失率は、熱源機器１０３及びポンプ１０３ａの発熱や配管１０３ｂによる熱損失分等を考慮して決定される。この熱源負荷に後述の地域補正係数比を乗ずることで、選択した地域の熱源負荷となる。

また、本発明において「原単位」とは、上述の各熱負荷を延床面積で除した単位面積あたりの熱負荷をいう。上記各負荷は、冷水（冷房）負荷と温水（暖房）負荷に区別される。

（システムの概要）
ここで、本発明に係る原単位算出システム１のハードウエアは、図２に示すように、大略、ユーザーインターフェイス２と、原単位算出システム１のソフトウエア１０を処理する処理部３とから構成される。ユーザーインターフェイス２は、モニタ２ａ、キーボード２ｂ、マウス２ｃを備え、後述の表示画面のボタンや入力欄をユーザーが操作するためのものである。また、ユーザーインターフェイス２は、ＣＰＵ３ａ、一時記憶メモリ３ｂ、ＨＤＤ３ｃ等とデータバス、アドレスバス等のバス３ｄにより接続されている。ＣＰＵ３ａ、一時記憶メモリ３ｂ、ＨＤＤ３ｃ等は連携して、ソフトウエア１０を稼働させる。

図３に示すように、原単位算出システム１のソフトウエア１０は、大略、ＤＢ群２０、登録部３０、負荷条件設定部４０、変動パターン作成部５０、補正条件設定部６０、演算部７０及び出力部８０から構成されている。

ＤＢ群２０は、図３に示すように、原単位ＤＢ２１、地域ＤＢ２２及び用途ＤＢ２３により構成され、各種データを記憶する。また、原単位ＤＢ２１は、熱源負荷原単位を記憶する熱源負荷原単位ＤＢ２１ａと、室内負荷及び外気負荷の各原単位を記憶する室内外気負荷原単位ＤＢ２１ｂとからなり、後述の負荷条件及び登録条件と共に原単位を後述の用途別に月別で時間帯毎に記憶する。原単位は、冷水及び温水別に例えば１時間毎の２４時間データを１２ヶ月分有する。また、月別原単位の他、夏季設計日（冷房負荷ピーク値を含む日）及び冬季設計日（暖房負荷ピーク値を含む日）の各原単位も記憶される。各原単位ＤＢ２１ａ，２１ｂは、原単位を月平均及び平日／休日別のパターン別に記憶可能である。

また、各原単位ＤＢ２１ａ，２１ｂは、各原単位の特性値を記憶する。特性値は、例えば、最大負荷、年間負荷、全負荷相当時間、負荷期間、負荷時間等である。特性値、負荷条件及び登録条件により、原単位の検索が可能である。なお、原単位ＤＢ２１は、蒸気負荷、給湯負荷及び電力負荷も同様に記憶可能である。

地域ＤＢ２２は、地域名と、地域毎に気象データ及び地域補正係数を記憶する。気象データは、例えば気象庁が公開している気温及び相対湿度の過去複数年間の時間帯毎のデータである。地域補正係数は、冷房及び暖房別に記憶されている。地域補正係数には、例えば「空気調和・衛生工学会規格 冷暖房熱負荷簡易計算法」（ＳＨＡＳＥ−Ｓ１１２−２０００）により規定された係数を用いる。

用途ＤＢ２３は、建物１００の用途が記憶されている。この用途は、例えば、事務所、ホテル、銀行、デパート等である。用途は原単位と共に原単位ＤＢ２１に登録され、用途別に原単位や熱源負荷等を算出することができる。

登録部３０は、図３に示すように、原単位登録部３１、地域登録部３２及び用途登録部３３とからなる。原単位登録部３１は、原単位データと共に負荷条件設定部４０で設定された登録条件及び負荷条件を原単位ＤＢ２１に登録する。登録された原単位は、例えば図４に示す如く、最大負荷等の特性値が表示される。また、一覧やグラフとして表示することも可能である。

地域登録部３２は、地域ＤＢ２２における地域名、気象データ及び地域補正係数の追加、編集、削除等を行う。また、用途登録部３３は、用途ＤＢ２２における用途の追加、編集、削除等を行う。

負荷条件設定部４０は、原単位ＤＢ２１に登録する原単位データの登録条件及び負荷条件を設定する。図４に示すように、登録条件として、標題、用途及び室の種類を設定する。標題には、原単位データの名称や出典等を設定する。用途は、用途ＤＢ２３の用途を選択して設定する。これにより、原単位データは用途別に原単位ＤＢ２１に記憶される。また、室の種類には、例えば用途がホテルである場合における宴会場、客室、厨房等の用途の細分類を設定可能である。さらに、パターン及び室内空間１０１の環境条件を設定することも可能である。パターンは、先の月平均及び平日／休日別のパターンを選択する。室内空間１０１の環境条件には、人員密度、作業強度、照明機器及びその他機器の加算分等を設定する。

また、図４に示すように、負荷条件として、冷房・暖房時の室内空間１０１の各設定温度及び設定湿度、建物１００の属する地域、冷水及び温水別の外気換気量を設定する。地域の設定は、地域ＤＢ２２の地域名を選択して設定する。少なくともこれらの条件を設定することで、設定した地域環境に応じた原単位を求めることができる。また、上述の安全割増率及び熱損失率には、任意の値（％）を設定することもできる。これにより、空調機器１０２や熱源機器１０３等の使用状態を考慮でき、より実体に即した原単位を算出することができる。さらに、躯体１０１ａの断熱性能、建物１００の建物仕様、営業時間／稼働率を設定することもできる。建物仕様には、ＳＲＣ造、超高層ビル等の建物１００の特徴を設定する。営業時間／稼働率には、土日休業、営業時間等の原単位の計算に影響を与える特徴を設定する。建物仕様や営業時間／稼働率は原単位データを原単位ＤＢ２１から検索する際に、より適切な原単位を検索するための指標となる。

ところで、外気換気量を月又は時間帯毎に詳細に設定することで、使用状態に合致した室内負荷原単位を求めることは理論上可能である。しかし、設定が煩雑で計算も複雑となる。しかも、そのような室内負荷原単位を求めたとしても、実益は乏しい。本実施形態では、上述の外気換気量を全時間帯で一定値と仮定して設定する。これにより、設定が簡便で且つ迅速に原単位を計算することができる。

変動パターン作成部５０は、地域ＤＢ２２の気象データに基づいて月別に１日の気温及び相対湿度の変動パターンを作成する。この変動パターンとは、１日の気温及び相対湿度を例えば１時間毎に求めたものである。気象データの最高気温及び最低気温の各時間帯は、気候等により日によって異なる。そのため、例えば同月同時間帯で平均気温を求めると、最高気温と最低気温との差が小さくなり、１日の温度変化のパターンは平滑化される。そこで、数式５に示す如く、最高値と最低値の差を維持する気象補正係数を用いて外気負荷原単位の精度を向上させる。

具体的には、まず、複数年の同月の全測定値から１ヶ月の平均気温（月平均値）を算出する。次に、複数年の同月同時間帯の各測定値から時間帯毎に平均気温（時間平均値）を算出する。各時間平均値が１日の平均変動パターンとなる。そして、平均変動パターンにおける最高気温（最高値）と最低気温（最低値）との差（パターン較差）を求め、複数年の同月の各日の最高気温と最低気温の日較差の平均値（平均日較差）を求める。この平均日較差をパターン較差で除した値が気象補正係数となる。

そして、平均変動パターンと月平均値との差分に気象補正係数を乗じて月平均値を加えることで、変動パターンを作成する。この気象補正係数によりパターン較差が平均日較差と同等となり、最高気温と最低気温の差を維持することができる。よって、この変動パターンを用いることで外気負荷原単位を精度良く算出することが可能となる。なお、変動パターンは月別に作成され、相対湿度も同様に作成される。

補正条件設定部６０は、図５に示すように、各原単位ＤＢ２１ａ，２１ｂに記憶された各原単位を補正する補正条件を設定する。補正条件は、同図に示すように、室内空間１０１の環境条件、外気の環境条件、上述の安全割増率及び熱損失率並びに地域補正係数比を含む。

室内空間１０１の環境条件には、室内空間１０１の室温変更、従業員等１０１ｃの人体発熱、躯体１０１ａの断熱性能に基づく補正係数、機器１０１ｄの発熱、窓１０１ｂ等からの日射熱取得を設定する。外気の環境条件には、冷水及び温水別に外気換気量を設定する。また、安全割増率及び熱損失率には、任意の値を設定する。各条件に基づいて各原単位を補正することで、例えば既存建物の原単位データを利用して、新設建物の環境に応じた熱源負荷を求めることが可能となる。

また、地域補正係数比は、利用する原単位データの地域とは異なる地域の原単位を算出する場合に設定する。図５に示すように、地域は、地域ＤＢ２３の地域名を選択して設定する。これにより、変更前後の地域に基づく地域補正係数の比が設定される。この係数比を算出した熱源負荷原単位に乗ずることで、変更後の地域に対応した熱源負荷を算出することができる。

演算部７０は、ＤＢ群２０、登録部３０、負荷条件設定部４０、変動パターン作成部５０及び補正条件設定部６０の各データに基づいて用途別又は建物別に各原単位や熱源負荷等を算出する。出力部７０は、例えば、計算結果を空調設備及び／又は熱源設備の消費エネルギー計算システム等の他の計算システムや計算ソフトで利用可能な形式のファイルとして出力する。

（室内負荷原単位の算出方法）
次に、室内負荷原単位の算出手順について説明する。
図６（ａ）に示すように、予め建物１００の熱源負荷を測定して月別で時間帯毎の実測熱源負荷原単位データ（以下、「実測データ」と称する。）を作成しておく（Ｓ１）。次に、図４に示す如く、負荷条件設定部４０により実測データの測定条件として上述の登録条件及び負荷条件を入力、設定し（Ｓ２）、実測データを原単位登録部３１により入力する（Ｓ３）。実測データの入力は、例えば表形式のセルに原単位データを月別で時間帯毎に取り込むことで行う。次に、演算部７０が、設定した実測データ、負荷条件及び地域の気象データに基づき、月別で時間帯毎に外気負荷原単位及び室内負荷原単位を算出する（Ｓ４）。そして、原単位登録部３１は、実測データを熱源負荷原単位ＤＢ２１ａに登録すると共に、外気負荷原単位及び室内負荷原単位を室内外気負荷原単位ＤＢ２１ｂに登録する（Ｓ５）。

ここで、外気負荷原単位及び室内負荷原単位の算出（Ｓ４）について、さらに詳しく説明する。
図６（ｂ）に示すように、まず、演算部７０は、入力された実測データから数式４により空調負荷原単位を月別で時間帯毎に算出する（Ｓ４ａ）。負荷条件設定部４０で熱損失率を設定した場合、実測データを熱損失率で除することで空調負荷原単位を算出する。他方、熱損失率が設定されていない場合、実測データを空調負荷原単位とする。次に、変動パターン作成部５０は、設定した地域に基づいて地域ＤＢ２３の気象データを参照し、上述の如く数式５により変動パターンを作成すると共に絶対湿度を求める（Ｓ４ｂ）。そして、演算部７０は、数式１，２により顕熱負荷及び潜熱負荷を求め、外気負荷原単位を月別で時間帯毎に算出し（Ｓ４ｃ）、その算出した外気負荷原単位を補正する（Ｓ４ｄ）。そして、算出した空調負荷原単位から補正した外気負荷原単位を減算することで室内負荷原単位を算出する（Ｓ４ｅ）。ここで、算出した外気負荷原単位をそのまま用いて室内負荷原単位を算出すると、実測データと矛盾する部分が生じる場合がある。

図７に事務所用途における冷水の各原単位データの一例を示す。事務所では、通常、従業員等が夜間に活動することは少なく、室内空間１０１の空調は行われない。よって、同図（ａ）の如く、昼間の時間帯では熱負荷が増大し、夜間の時間帯では熱負荷は減少する。同図（ｂ）から明らかなように、外気負荷原単位を補正して求めた室内負荷原単位は実測データに略近似し、事務所の実体に即した結果となっている。他方、同図（ｃ）に示す如く、外気負荷原単位を補正せずに求めた室内負荷原単位は各時間帯の熱負荷（原単位）に差が殆ど生じておらず、同図（ａ）と異なり実体に矛盾する結果となっている。

（外気負荷原単位の０近似補正）
上述の如く、外気換気量は全時間帯において一定値と仮定して設定される。そのため、図８（ａ）に例示するように、一部の時間帯Ｔ１で外気負荷Ａの原単位ＸＷａが一定値ＸＷ０としての０を下回る部分Ｘ１が生じる。数式１，２に示すように、顕熱負荷には「外気温−設定温度」の値を用い、潜熱負荷には「外気絶対湿度−設定湿度」の値を用いる。よって、冷水の外気負荷は、通常、冷房時において正の値となる。また、同様の理由により、温水の外気負荷は暖房時において負の値となり、一部の時間帯で０を上回る部分が生じる。そこで、本実施形態では、数式６に従い算出した外気負荷原単位ＸＷａのうち、一定値ＸＷ０としての０を下回る（上回る）時間帯Ｔの原単位ＸＷａを０に補正し、下回る部分Ｘ１及び上回る部分を解消する。すなわち、冷水の外気負荷原単位が負の値である場合に冷水の外気負荷原単位を０に補正し、温水の外気負荷原単位が正の値である場合に温水の外気負荷原単位を０に補正する。なお、当該補正後の温水の外気負荷原単位は、室内負荷原単位が負の値とならないように正の値に変換する。

（外気負荷原単位の空調負荷原単位への近似補正）
また、上記時間帯の他、時間帯によって空調をあまり行わない場合がある。このような時間帯では、熱負荷（原単位）が実体と矛盾する部分が生じる。係る場合、図８（ｂ）に例示するように、一部の時間帯Ｔ２で外気負荷Ａの原単位ＸＷａが空調負荷Ｂの原単位ＸＷｂを上回る部分Ｘ２が生じる。この矛盾も外気換気量を一定値と仮定して設定するために生じる。また、顕熱負荷及び潜熱負荷は、空調機器１０２の運転とは無関係に計算されるために生じる。そこで、数式７に従い算出した外気負荷原単位ＸＷａのうち、算出した空調負荷原単位ＸＷｂを上回る時間帯Ｔの原単位ＸＷａを原単位ＸＷｂとする補正を行い、上回る部分Ｘ２を解消する。当該補正は、冷水及び温水のいずれの原単位においても行う。

ここで、図９，１０に２，６，８月の冷水の各原単位の一例、図１１，１２に２，５，８月の温水の各原単位の一例を示す。なお、２月は冬期、８月は夏期、５，６月は中間期に相当する。

冷房は、２月や６月の夜間は外気温や外気湿度が低いため、図９，１０（ｂ）の如く算出した外気負荷原単位は負の値となる。また、８月の深夜・早朝では、冷房はあまり行われないが外気温が室温より高いため、同図（ａ）に示す空調負荷原単位を上回る。同図（ｃ）に示す如く、上述の補正により、２月や６月の夜間で外気負荷原単位を０に補正すると共に、８月の深夜・早朝で外気負荷原単位を室内負荷負荷原単位に補正する。同図（ｄ）に示すように、補正後の外気負荷原単位により求めた室内負荷原単位は、空調負荷原単位（実測データ）と略近似し、実体に即していることが分かる。

一方、暖房は、８月や５月の深夜に行わないため、図１１，１２（ｂ）の如く算出した外気負荷原単位は正の値となる。また、２月の夜間では、暖房はあまり行われないが外気温が室温より低い。そのため、算出した外気負荷原単位の絶対値は、同図（ａ）に示す空調負荷原単位を上回る。同図（ｃ）に示すように、８月や５月の深夜で外気負荷原単位を０に補正し、２月の夜間で外気負荷原単位の絶対値を室内負荷負荷原単位に補正する。そして、同図（ｄ）に示すように、温水の室内負荷原単位も上記と同様に、空調負荷原単位（実測データ）と略近似し、実体に即している。

このように、外気換気量については、データ実測時の換気量や経験的に推定した値等の時間帯によらない一定値を設定し、それと地域に対応する気象データから外気負荷原単位をまず計算する。次に、上記補正を行うことで、実測した熱源負荷原単位データから求めた空調負荷原単位に矛盾しないように合理的に外気負荷原単位を修正する。そして、空調負荷原単位から修正した外気負荷原単位を減算して室内負荷原単位を求める。これにより、実態と矛盾しない外気負荷原単位と室内負荷原単位を算出することができる。また、実測データから室内負荷原単位及び外気負荷原単位に分離して生かすため、実体に即した室内負荷原単位を迅速に算出することが可能となる。しかも、いずれの補正も値を置換する補正であるので、迅速に処理することができる。

（熱源負荷の算出方法）
次に、図１３を参照しながら、算出した外気負荷原単位及び室内負荷原単位を用いて、例えば新規建物の熱源負荷原単位及び熱源負荷を算出する方法について説明する。

図１３（ａ）に示すように、まず、新規建物の用途や仕様条件等の条件を設定し、原単位データを室内外気負荷原単位ＤＢ２１ｂで検索する（Ｓ１１）。次に、該当した外気負荷及び室内負荷の各原単位データを抽出し、補正条件設定部６０により上述の補正条件を設定する（Ｓ１２）。補正条件の内、室温変更、人体発熱及び断熱補正係数の各条件は、数式８〜１０により設定される。また、機器発熱及び日射熱取得は、任意の加算値を設定する。そして、補正条件に基づいて外気負荷及び／又は室内負荷の各原単位データを補正する（Ｓ１３）。

（原単位データの比率による補正）
原単位データの補正（Ｓ１３）では、図１３（ｂ）に示すように、まず、抽出した原単位データの特徴値として時間帯別原単位の最大値を求める（Ｓ１３ａ）。次に、設定された補正条件に基づいて最大値の補正値を算出する（Ｓ１３ｂ）。例えば室内負荷原単位の場合、その補正値を数式１１により算出する。そして、最大値と補正値との比率を求め（Ｓ１３ｃ）、数式１２の如くこの比率により各時間帯毎に室内負荷原単位を補正する（Ｓ１３ｄ）。この補正は全時間帯で行われる。なお、補正条件として外気換気量が設定されている場合には、外気負荷原単位も同様に最大値と補正値との比率により補正する。

そして、補正された各原単位を用いて、数式３により空調負荷原単位を算出する（Ｓ１４）。なお、補正条件として安全割増率が設定されている場合、安全割増率を乗ずる。さらに、算出した空調負荷原単位を用いて、数式４により熱源負荷原単位を算出する（Ｓ１５）。ここで、補正条件として熱損失率を設定している場合、熱損失率を乗ずる。

さらに、補正条件として地域を変更した場合、算出した熱源負荷原単位に地域補正係数比を乗ずる（Ｓ１６）。そして、求めた熱源負荷原単位に対し建物の当該用途の延床面積を乗じて建物用途の熱源負荷を算出し、出力部８０によりファイル出力される（Ｓ１７）。出力部８０により出力された熱源負荷データは、空調設備及び／又は熱源設備の消費エネルギー計算システム等で建物の熱負荷として利用され、建物の消費エネルギー計算や熱源機器等の選定の判断材料として用いられる。

最後に、本発明の他の実施形態の可能性について言及する。なお、上述の実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、冷水及び温水の各外気負荷原単位ＸＷａを一定値ＸＷ０として０とする補正を行った。しかし、上記矛盾が解消可能であれば、一致値ＸＷ０は０に限られず、正又は負の任意の一定値とすることも可能であり、冷水と温水で異なる一定値を用いることも可能である。また、上記実施形態において、一定値とする補正及び室内負荷原単位とする補正の双方を行った。しかし、いずれか一方の補正のみを行うようにしても構わない。但し、実体に即した原単位を算出することができる点で、双方の補正を行う上記実施形態が優れている。

上記実施形態において、負荷条件として、冷房・暖房時の室内空間１０１の各設定温度及び設定湿度、建物１００の属する地域、冷水及び温水別の外気換気量、上述の安全割増率及び熱損失率、躯体１０１ａの断熱性能、建物１００の建物仕様、営業時間／稼働率を設定した。しかし、負荷条件には、少なくとも設定温度及び設定湿度、地域及び外気換気量を設定すればよく、他の条件は任意に設定すればよい。但し、実体に即した原単位を算出することができる点で、各条件を設定する上記実施形態が優れている。

上記実施形態において、熱源負荷を算出する際に外気負荷原単位及び室内負荷原単位の各補正を行った。しかし、補正条件は、少なくともいずれかの条件を設定すればよい。但し、実体に即した熱源負荷を算出することができる点で、各条件を設定する上記実施形態が優れている。また、当該補正において、特徴値として原単位の最大値を用いた。しかし、特徴値は最大値に限られず、例えば日積算負荷の最大値を用いることも可能である。なお、負荷条件及び補正条件は、上記各種条件に限られず、適宜追加設定も可能である。

上記実施形態において、原単位の算出及び熱源負荷の算出を建物全体で１つの用途となる場合を例に説明した。しかし、上記態様に限られるものではなく、例えば建物が用途別にフロアの異なる複合ビルであってもよい。係る場合、用途（フロア）毎に原単位を行うことができる。また、用途毎に熱源負荷を算出し、それらを集計して建物全体の熱源負荷を求めることも可能である。さらに、複数の建物等よりなる複合施設や再開発エリア等である場合、上述の如く建物毎に求めた熱源負荷をさらに集計し、複合施設等全体の熱源負荷を算出することも可能である。

また、上述の各熱源負荷を他の熱負荷算出ソフト等で求めた熱源負荷をさらに加えても構わない。これらの熱源負荷は、出力部８０によりファイル出力しても構わない。

上記実施形態において、実測データから算出した外気負荷原単位及び室内負荷原単位を原単位ＤＢ２１に登録した。しかし、原単位ＤＢ２１には、上述の算出データ以外の原単位データを登録することも可能である。例えば、建物のフロアをゾーン毎に分割し、建物仕様、方位、気象条件、人の活動条件等から詳細計算して求めた外気負荷原単位及び室内負荷原単位を詳細設計データとして登録する。これにより、実測データ（実績値）から求めた原単位データと詳細設計データとを比較検討することができる。なお、詳細設計データは、他の計算システムにより算出したデータであってもよい。

上記実施形態において、時間帯の単位時間を１時間とした。しかし、時間帯の設定は、１時間に限らず、適宜設定することが可能である。また、上記各実施形態において、ＤＢ群２０をデータサーバとし、ネットワークアダプタによりネットワークを介して接続するようにしても構わない。

本発明は、例えば新規着工の建物における室内負荷等の原単位を算出する原単位算出システムとして利用することができる。また、過去に算出した原単位を利用して新たな条件に基づく熱源負荷原単位を算出する原単位算出システムとしても利用することができる。さらに、算出した熱源負荷原単位から熱源負荷を求め、その熱源負荷を利用して熱源機器の選定を行うことも可能であり、空調設備や熱源設備の消費エネルギー（電力量、ガス、重油など）や二酸化炭素発生量、運転コストなどを算出することも可能である。

１：原単位算出システム、２：ユーザーインターフェイス、２ａ：モニタ、２ｂ：キーボード、２ｃ：マウス、３：処理部、３ａ：ＣＰＵ、３ｂ：一時記憶メモリ、３ｃ：ＨＤＤ、３ｄ：バス、１０：ソフトウエア、２０：ＤＢ群、２１：原単位ＤＢ、２１ａ：熱源負荷原単位ＤＢ、２１ｂ：室内外気負荷原単位ＤＢ、２２：地域ＤＢ、２３：用途ＤＢ、３０：登録部、３１：原単位登録部、３２：地域登録部、３３：用途登録部、４０：負荷条件設定部、５０：変動パターン作成部、６０：補正条件設定部、７０：演算部、８０：出力部、１００：建物、１０１：室内空間、１０１ａ：躯体、１０１ｂ：窓、１０１ｃ：人、１０１ｄ：機器、１０２：空調機器、１０２ａ：送風機、１０２ｂ：ダクト、１０３：熱源機器、１０３ａ：ポンプ、１０３ｂ：配管、Ａ：外気負荷、Ｂ：空調負荷、ＸＷ：原単位、ＸＷａ：外気負荷原単位、ＸＷｂ：室内負荷原単位、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２：時間帯（時刻）

Claims (12)

1. 対象となる室内空間と、この室内空間に温度及び／又は湿度を調整した外気を供給する空調機器と、この空調機に熱媒を供給する熱源機器とを少なくとも備えた建物において、この建物の熱源負荷、前記室内空間の室内負荷及び前記外気の外気負荷の少なくともいずれかの単位面積あたりの熱負荷である原単位を算出する原単位算出システムであって、
   各原単位を月別で時間帯毎に記憶する原単位データベースと、地域別に時間帯毎の気象データを記憶する地域データベースとを少なくとも有するデータベース群と、
   前記建物の地域、前記室内空間の設定温度、設定湿度及び外気換気量を少なくとも含む負荷条件を設定する負荷条件設定部と、
   前記原単位を前記原単位データベースに登録する原単位登録部と、
   前記原単位を算出する演算部とを備え、
   前記原単位登録部は、実測した熱源負荷原単位データを前記負荷条件と共に前記原単位データベースに登録し、
   前記演算部は、その登録された熱源負荷原単位データから空調負荷原単位を算出すると共に、
   前記地域に対応する気象データ及び前記負荷条件に基づいて外気負荷原単位を算出し、
   前記空調負荷原単位から前記外気負荷原単位を減算することで室内負荷原単位を算出する
   原単位算出システム。
2. 前記各原単位は、冷水及び温水に区別されており、前記演算部は、前記冷水の外気負荷原単位が一定値より小である場合に前記冷水の外気負荷原単位を前記一定値に補正し、及び／又は、前記温水の外気負荷原単位が一定値より大である場合に前記温水の外気負荷原単位を前記一定値に補正する請求項１記載の原単位算出システム。
3. 前記演算部は、前記外気負荷原単位が前記空調負荷原単位より大である場合に前記外気負荷原単位を前記空調負荷原単位とする請求項１又は２記載の原単位算出システム。
4. 前記気象データは、複数年間の時間帯毎の気温及び相対湿度を有し、この気温及び相対湿度に基づいて月別に１日の気温及び相対湿度の変動パターンを作成する変動パターン作成部をさらに備え、この変動パターン作成部は、月別に前記気温及び相対湿度の月平均値を算出すると共に、前記時間帯毎に前記気温及び相対湿度の時間平均値を算出して月別に平均変動パターンを作成し、前記１日の最高値と最低値の差を維持する気象補正係数を前記月平均値と前記時間平均値との差に乗じ、その乗算値に前記月平均値を足すことで前記変動パターンを作成し、前記演算部は、この変動パターンに基づいて前記外気負荷原単位を算出する請求項１〜３のいずれかに記載の原単位算出システム。
5. 前記演算部は、前記外気の顕熱負荷及び潜熱負荷を算出することにより前記外気負荷原単位を算出する請求項１〜４のいずれかに記載の原単位算出システム。
6. 前記原単位を補正する補正条件を設定する補正条件設定部をさらに備え、前記補正条件は、前記室内空間の環境条件及び前記外気の環境条件の少なくともいずれかを含み、前記演算部は、前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位並びに前記補正条件に基づいて熱源負荷原単位を算出する請求項１〜５のいずれかに記載の原単位算出システム。
7. 前記演算部は、前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位の特徴値を求め、前記特徴値を前記補正条件により補正して補正値を求めると共に、この補正値と前記特徴値との比率を求め、この比率により前記時間帯毎に前記室内負荷原単位及び／又は前記外気負荷原単位を補正する請求項６記載の原単位算出システム。
8. 前記地域データベースは、地域別に地域補正係数をさらに有し、前記補正条件は、前記補正前の地域に対応する地域補正係数と前記補正後の地域に対応する地域補正係数との係数比をさらに含む請求項６又は７記載の原単位算出システム。
9. 前記負荷条件及び／又は前記補正条件は、前記空調機器の安全割増率及び前記熱源機器における熱損失率の少なくともいずれかをさらに含む請求項１〜８のいずれかに記載の原単位算出システム。
10. 前記データベース群は、前記建物の用途を記憶する用途データベースをさらに有し、前記原単位登録部は、前記用途を前記原単位及び前記負荷条件と共に前記原単位データベースに登録し、前記演算部は、前記用途別に前記原単位を算出し、算出した原単位に対し前記用途の延床面積を乗ずることにより少なくとも前記用途別に前記熱源負荷を算出し、前記熱源負荷を出力部を介して外部に出力する請求項１〜９のいずれかに記載の原単位算出システム。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の原単位算出システムを実行するためのコンピュータプログラム。
12. 請求項１〜１０のいずれかに記載の原単位算出システムを実行するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体。