JP5116780B2

JP5116780B2 - 換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法

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Publication number: JP5116780B2
Application number: JP2010004559A
Authority: JP
Inventors: 威高塚; 正純神戸; 伸二進藤
Original assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Current assignee: Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-01-13
Also published as: JP2011144970A

Description

本発明は、顕熱負荷に加えて潜熱負荷を考慮した通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）に基づいて、換気空調システムの省エネルギー性能を評価する方法に関する。

住宅等のシックハウス対策のため、平成１５年７月１日に改正建築基準法が施行され、原則として全ての建築物に機械換気設備の設置が義務付けられるようになった。本改正法によれば、例えば住宅の場合、換気回数０．５回／ｈ以上の機械換気設備（いわゆる２４時間換気システムなど）の設置が必要となり、室内換気の必要性が益々重要視されている。ところが、前記機械換気設備によって外気を直接室内に給気し室内空気を強制的に排気すると室内の空調負荷が増加するため、エアコンなど空調システムの消費エネルギーの増加が懸念される。

一方、このような換気に伴う室内の空調負荷を低減するため、室内空間を快適な温度・湿度状態に維持しながら、室内の換気を可能とする各種のデシカント換気システムが提案されている（下記特許文献１、２など）。かかるデシカント換気システムでは、給気路と排気路とに跨るように配設された回転式のデシカントロータに内蔵された吸着材（デシカント材）の水分吸脱着作用等によって、室内に供給する外気を、夏季には冷却除湿し、冬季には加熱加湿することにより、室内換気を行いつつ空調システムの空調負荷の低減が図られている。

ところで、空調システムのエネルギー評価の指標値としてＪＩＳＣ９６１２には、ルームエアコンが、冷房期間及び暖房期間を通じて室内側空気から除去する熱量及び室内側空気に加える熱量の総和と同期間内に消費する電力量の総和との比である、通年エネルギー消費効率（以下、「ＪＩＳ規定のＡＰＦ」という。）が規定されている。このＪＩＳ規定のＡＰＦは、年間の運転環境下での消費電力に基づいて算出されるため、現在では、定格冷房時・定格暖房時の消費電力１ｋＷ当たりの冷房・暖房能力を表した値である成績係数（ＣＯＰ）よりも、エアコンの実際の使用状況に即した指標値であるとして一般に広く採用されるようになっている。ここで、ＡＰＦは、その数値が大きいほど消費電力量が小さく、省エネ性に優れることを示している。なお、同様の指標値として、日本冷凍空調工業会のルームエアコンディショナの期間消費電力量算出基準（ＪＲＡ４０４６）及びパッケージエアコンディショナの期間エネルギー消費効率（ＪＲＡ４０４８）がある。

特開２００７−３２９１２号公報特開２００７−８５６８０号公報

しかしながら、前述のＪＩＳ規定のＡＰＦ及びＪＲＡ４０４６、４０４８に規定される指標値では、温度（顕熱負荷）のみに基づいて指標値が算出され、湿度（潜熱負荷）については考慮されていない。このため、家庭用エアコンなど主として室内の温度調整を目的とする機器では、温度（顕熱負荷）を調整するのに消費するエネルギーのみに基づいて通年エネルギー消費効率等が算出されるため、見かけ上数値が大きくなり、省エネルギー性能が高い評価となる場合がある。ところが、実際には、温度調整のための家庭用エアコンの他に、湿度調整のための加湿器や除湿器などが設置されるが、これらの潜熱負荷を調整する機器の消費エネルギーについては考慮されておらず、室内の空調に要する消費エネルギー全体としての正確な評価が行われていなかった。

このように、これまで、室内の顕熱負荷及び潜熱負荷（全熱負荷）を考慮した換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法が存在しなかった。

そこで本発明の主たる課題は、室内の顕熱負荷及び潜熱負荷を考慮した通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）の算出方法を提案し、このＡＰＦに基づいて、換気空調システムの省エネルギー性能を評価する方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、室内の顕熱調整を行うために設置されたエアコンからなる顕熱調整装置と、室内の潜熱調整を行うために設置されたデシカント換気装置、全熱交換器、加湿器及び除湿器からなる群から選ばれた１又は複数の潜熱調整装置とから構成される換気空調システムにおいて省エネルギー性能を評価するための評価方法であって、
冷房期間及び暖房期間を通じて室内空気から除去する顕熱及び潜熱の熱量並びに室内空気に加える顕熱及び潜熱の熱量の総和と、同期間内に消費する電力量の総和との比である通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）を算出し、この通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）に基づいて前記換気空調システムの省エネルギー性能を評価するとともに、前記通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）は、以下の手順(1)〜(4)により算出することを特徴とする換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法が提供される。
(1)冷房期間中冷房を必要とする各外気温度の発生時間のデータ及び暖房期間中暖房を必要とする各外気温度の発生時間のデータを入手し、既存の気象データに基づく外気温度と露点温度との相関式から前記各外気温度に対応する露点温度を求めるとともに、露点温度における飽和水蒸気分圧と外気温度における飽和水蒸気分圧の関係から相対湿度を求め、さらに空気の水蒸気分圧及び空気の全圧（大気圧）の関係式から絶対湿度を求める第１ステップ。
(2)室内の設定温度及び設定湿度並びに室内換気量を含む室内条件を設定する第２ステップ。
(3)前記換気空調システムを構成する各機器の性能を設定する第３ステップ。
(4)外気温度と前記第２ステップで設定した室内温度との温度差、室内換気量及びその外気温度の発生時間に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する顕熱の熱量と、外気の絶対湿度と前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度との湿度差、室内換気量及びその外気の絶対湿度の発生時間に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する潜熱の熱量との総和である冷房期間総合負荷ＣＳＴＬ並びに前記第２ステップで設定した室内温度と外気温度との温度差、室内換気量及びその外気温度の発生時間に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える顕熱の熱量と、前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度と外気の絶対湿度との湿度差、室内換気量及びその外気の絶対湿度の発生時間に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える潜熱の熱量との総和である暖房期間総合負荷ＨＳＴＬを算出するとともに、
冷房期間及び暖房期間の各外気温度において、前記換気空調システムの潜熱処理に要する消費電力、追加的に発生する顕熱処理に要する消費電力及び送風機の消費電力とその外気温度の発生時間とに基づいて冷房期間消費電力量ＣＳＴＥ及び暖房期間消費電力量ＨＳＴＥを算出し、かつ室内換気量とその送風機の消費電力及び各外気温度の発生時間に基づいて換気に伴う換気運転消費電力量ＶＳＴＥを算出し、
次式(2)から通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）を算出する第４ステップ。

上記請求項１記載の発明では、主として室内の顕熱調整を行う顕熱調整装置と、室内の潜熱調整を行う潜熱調整装置とから構成される換気空調システムが、冷房期間及び暖房期間を通じて室内空気から除去する顕熱及び潜熱の熱量並びに室内空気に加える顕熱及び潜熱の熱量の総和と、同期間内に消費する電力量の総和との比である通年エネルギー消費効率を算出しているため、室内の顕熱負荷及び潜熱負荷を考慮した通年エネルギー消費効率ＡＰＦが算出できるようになる。そして、このＡＰＦに基づいて換気空調システムの省エネルギー性能を評価することにより、顕熱負荷及び潜熱負荷の両方を考慮した省エネルギー性能の評価が可能となる。

請求項２に係る本発明として、前記第１ステップに代えて、年間を通じて毎時刻に観測した外気温度及び相対湿度の気象データを入手し、この気象データに基づいて、外気温度に対応する露点温度を既存の気象データに基づく外気温度と露点温度との相関式から求めるとともに、空気の水蒸気分圧及び空気の全圧（大気圧）の関係式から絶対湿度を求める請求項１記載の換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法が提供される。

上記請求項２記載の発明は、前記第１ステップにおいて外気条件を設定する第２の方法を示したものである。具体的には、年間を通じて毎時刻に観測した外気温度及び相対湿度の気象データに基づいて、その外気温度に対応する露点温度及び絶対湿度を設定するようにしたものである。

以上詳説のとおり本発明によれば、室内の顕熱負荷及び潜熱負荷を考慮した通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）の算出方法が提案でき、このＡＰＦに基づいて、換気空調システムの省エネルギー性能を評価する方法が提供できるようになる。

第１形態例に係る換気空調システム１Ａの構成図である。第２形態例に係る換気空調システム１Ｂの構成図である。デシカント換気装置３の構成図（冷房期間）である。デシカント換気装置３の構成図（暖房期間）である。外気温度と露点温度の相関図である。建物の冷房負荷及び冷房能力を示すグラフである。建物の暖房負荷及び暖房能力を示すグラフである。デシカント換気装置３の相対湿度差と単位除湿量の関係を示すグラフである。年間の消費エネルギーを示すグラフである。月別の消費エネルギーを示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
本発明に係る省エネルギー性能の評価方法は、エアコンなどの主として室内の顕熱調整（温度調整）を行う顕熱調整装置と、デシカント換気装置や全熱交換器、加湿器、除湿器などの室内の潜熱調整（湿度調整）を行う潜熱調整装置とから構成される換気空調システム１について適用されるものであり、前記換気空調システム１が、冷房期間及び暖房期間を通じて室内空気から除去する顕熱及び潜熱の熱量並びに室内空気に加える顕熱及び潜熱の熱量の総和と、同期間内に消費する電力量の総和との比である通年エネルギー消費効率ＡＰＦを算出し、この通年エネルギー消費効率ＡＰＦに基づいて前記換気空調システム１の省エネルギー性能を評価するものである。

〔換気空調システムについて〕
先ず、省エネルギー性能の評価対象となる換気空調システム１について説明すると、その構成例としては、図１に示されるように、顕熱調整用のエアコン２と潜熱及び顕熱調整用のデシカント換気装置３とから構成される第１形態例に係る換気空調システム１Ａと、図２に示されるように、顕熱調整用のエアコン２と給気・排気間で顕熱及び潜熱の交換を行う全熱交換器４と室内を加湿する加湿器５と室内を除湿する除湿器６とから構成される第２形態例に係る換気空調システム１Ｂとが挙げられる。本発明に係る省エネルギー性能の評価方法は、いずれの換気空調システム１Ａ、１Ｂにも採用可能であり、顕熱調整装置及び潜熱調整装置を備える他の換気空調システムにも採用可能である。

前記デシカント換気装置３としては、例えば図３及び図４に示されるように、外部から室内への給気路Ｓと室内から外部への排気路Ｅとに跨るように、吸着材を内蔵した回転式デシカントロータ７と、蓄熱材を内蔵した回転式顕熱ロータ８とを配設したものとすることができる。このデシカント換気装置３においては、冷房期間中には図３に示されるように、外気が前記デシカントロータ７、顕熱ロータ８の順で通過し潜熱及び顕熱の空気調整が行われた後、室内に供給され、室内空気が前記顕熱ロータ８、デシカントロータ７の順で通過し顕熱及び潜熱の空気調整が行われた後、外部に排気されるようにし、暖房期間中には図４に示されるように、デシカントロータ７及び顕熱ロータ８を入れ換え、外気が顕熱ロータ８、デシカントロータ７の順で通過した後室内に供給され、室内空気がデシカントロータ７、顕熱ロータ８の順で通過した後外部に排気される構成とすることができる。また、前記デシカントロータ７には、吸着材の再生側となる前段にマグネトロン加熱器等の加熱装置（図示せず）を配設することができる。

前記全熱交換器４としては、温度及び湿度が透過する特殊加工紙の仕切板と間隔板とで構成され、前記仕切板を間隔を空けて複数の層状とするとともに、この間隔に前記間隔板を波状にして配設することにより、交互に直交する流路が形成されるようにしたものとすることができる。

前記エアコン２としては、空調対象となる室内に設置される個別式のルームエアコンディショナとすることができ、主として室内の顕熱調整（温度調整）を行い、潜熱調整（湿度調整）機能をほとんど有さないものとすることができる。

前記加湿器５としては、水を蒸発させることにより加湿を行う気化式、超音波振動などにより水を微細な粒子にすることにより加湿を行う水噴霧式など、一般的なものを使用することができる。また、前記除湿器６としては、空気を冷凍機で露点温度以下に冷却することによって除湿を行う冷却方式、シリカゲルやゼオライト等の吸着材によって除湿を行うデシカント式など、一般的なものを使用することができる。

〔省エネルギー性能の評価方法について〕
次に、上述のような換気空調システムにおいて、省エネルギー性能の評価方法について説明する。本発明では、前述の通り通年エネルギー消費効率ＡＰＦに基づいて換気空調システムの省エネルギー性能を評価する。通年エネルギー消費効率ＡＰＦは、その値が大きいほど省エネルギー性能に優れていることを示す。以下、この通年エネルギー消費効率ＡＰＦの算出方法について詳説する

（第１ステップ）
第１ステップでは、外気の温度及び湿度を含む外気条件を設定する。この外気条件は、(1)ＪＩＳＣ９６１２に示される各外気温度の発生時間のデータ、(2)年間の気象観測のデータの各データに基づいて、それぞれの方法で設定することができる。

(1)ＪＩＳＣ９６１２に示される各外気温度の発生時間に基づく外気条件
冷房期間中冷房を必要とする各外気温度の発生時間のデータ及び暖房期間中暖房を必要とする各外気温度の発生時間のデータと、外気温度及び湿度の観測データとに基づいて、その外気温度に対応する露点温度、相対湿度及び絶対湿度の外気条件を設定する。この外気条件の設定例を表１及び表２に示す。表１は、冷房期間中冷房を必要とする各外気温度及び湿度の発生時間、表２は、暖房期間中暖房を必要とする各外気温度及び湿度の発生時間である。

冷房期間中冷房を必要とする各外気温度の発生時間、暖房期間中暖房を必要とする各外気温度の発生時間のデータは、ＪＩＳＣ９６１２の附属書３表３及び附属書３表６にそれぞれ東京のデータが示されている。ＪＩＳＣ９６１２では、エアコン使用時間として６時〜２４時の１８時間／日と規定されている。

また、前記露点温度は、２００６年１月〜１２月における６時〜２４時（１８時間／日）の気象データに基づいて外気温度と露点温度との相関式を求め（図５参照）、この相関式から各外気温度に対応する露点温度を算出する。

前記相対湿度は、ウェクスラー・ハイランド（Wexler-Hyland）の式から露点温度における飽和水蒸気分圧と外気温度における飽和水蒸気分圧の関係から求めることができる。

前記絶対湿度は、空気の水蒸気分圧及び空気の全圧（大気圧）の関係式から算出することができる。

(2)年間の気象データに基づく外気条件
次に、年間の気象データに基づいて外気条件を設定する方法について説明する。これは、例えば図５に示されるように、２００６年の１年間（８７６０時間分）の毎時刻に東京地区で観測された気温と相対湿度の実際の気象データに基づいて、各時刻の露点温度及び絶対湿度を上記と同様の方法で算出するものである。

（第２ステップ）
次に、室内の設定温度及び設定湿度を含む室内条件を設定する。室内温湿度条件は、冷房期間及び暖房期間の一般的な温度、相対湿度及び絶対湿度とすることができる。この室内温湿度条件の設定例を表３に示す。表３において、温度は冷房期間及び暖房期間の一般的な温度条件に基づいて設定したものであり、湿度は室温２６℃、相対湿度５０％ＲＨの絶対湿度１０．４４（g／kg）を基準として設定したものである。この他に室内条件として、室内の大きさ（広さ、天井高さ、室内容積）及び室内換気量（０．５回／ｈ等）を設定する。

（第３ステップ）
第３ステップとして、換気空調システム１を構成する各機器の性能を設定しておく。例えば、前記エアコン２については冷房期間及び暖房期間の消費電力等、前記デシカント換気装置３及び全熱交換器４については顕熱処理効率及び潜熱処理効率等、前記加湿器５及び除湿器６についてはそれぞれ加湿量及び除湿量等を設定しておく。

詳細には、前記エアコン２については、その運転性能が外気温度によって変動するため補正が必要となる。この補正は、ＪＩＳＣ９６１２に従って行うことができる。即ち、冷房運転時のエアコン２の運転性能は、表４に示されるように、外気温度３５℃の時の冷房の定格出力に対し、外気温度が２９℃まで低下すると、冷房能力が１．０７７倍、消費電力が０．９１４倍となる。この関係から、他の外気温度における運転性能は、図６に示される外気温度と各運転性能との関係図から、直線補間により求めることができる。一方、暖房運転時のエアコン２の運転性能は、表５に示されるように、外気温度７℃の時の暖房の定格定格出力に対し、外気温度が−７℃まで低下すると、暖房能力が０．６４倍、消費電力が０．８２倍となる。この関係から、同様に図７に示される関係図から、他の外気温度における運転性能を求めることができる。

前記デシカント換気装置３の運転性能としては、室内空気と外気との相対湿度差とデシカント換気装置３の単位除湿量との関係式を求めておき、この関係式から潜熱の調整効率を求めることができる。前記関係式の求め方は、室内空気と外気の湿度を調整可能な実験装置の室内にデシカント換気装置３を設置し、室内空気と外気との相対湿度差ΔＨを変化させたとき、デシカント換気装置３による単位除湿量ΔＸを測定し、吸着材の再生空気の温度Ｔをパラメータとしてグラフ上にプロットし、このグラフから相関式を求める。例えば、図８に示される実験結果が得られたとすると、デシカント換気装置３の潜熱の調整効率は、次式(1)の近似式で表される。なお、この実験式(1)は、相対湿度差ΔＨが１５％〜８５％程度、再生空気の温度Ｔが２５℃〜５５℃程度の条件で実験した結果である。

また、前記デシカント換気装置３では、外気の熱負荷のうち顕熱負荷の約９０％、潜熱負荷の約１００％を処理して室内に供給されるものとすることができる。即ち、デシカント換気装置３の顕熱処理効率は約０．９、潜熱処理効率は約１．０とすることができる。なお、デシカントロータ７に内蔵された吸着材の再生効率は、一般的に０．４９〜１．０である。また、デシカント換気装置３の圧損は約４００Ｐａであり、消費電力は約８０Ｗ／ＣＭＨである。

前記全熱交換器４については、外気の熱負荷のうち顕熱負荷の約３０％、潜熱負荷の約５０％を処理し室内に供給する。即ち、全熱交換器４の顕熱処理効率は約０．３、潜熱処理効率は約０．５である。なお、全熱交換器４の圧損は約２００Ｐａであり、消費電力は約４０Ｗ／ＣＭＨである。

前記加湿器５及び除湿器６については、そのカタログ等に掲載された加湿量（ｇ／ｋＷｈ）及び除湿量（ｇ／ｋＷｈ）を用いることができる。

（第４ステップ）
次に、次式(2)から、通年エネルギー消費効率ＡＰＦを求める。

ここで、ＣＳＴＬは冷房期間総合負荷（ｋＷｈ）であり、温度区分(j)における外気温度Ｔ_ｏと前記第２ステップで設定した室内温度Ｔ_ｒとの温度差、室内換気量Ｑ及びその外気温度の発生時間ｎ_ｃ(j)に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する顕熱の熱量と、温度区分(j)における外気の絶対湿度Ｘ_ｏと前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度Ｘ_ｒとの湿度差、室内換気量Ｑ及びその外気の絶対湿度の発生時間ｎ_ｃ(j)に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する潜熱の熱量との総和で、次式(3)から求めることができる。

ここで、Ｄ：空気の密度、Ｃ_ｐ：空気の定圧比熱、Ｅｈ：水の蒸発熱（以下同様）である。

また、上式(3)の室内換気量Ｑは、図１に示される第１形態例に係る換気空調システム１Ａではデシカント換気装置３の送風量のことであり、図２に示される第２形態例に係る換気空調システム１Ｂでは全熱交換器４の送風量のことである。

上式(2)のＨＳＴＬは暖房期間総合負荷（ｋＷｈ）であり、前記第２ステップで設定した室内温度Ｔ_ｒと温度区分(j)における外気温度Ｔ_ｏとの温度差、室内換気量Ｑ及びその外気温度の発生時間ｎ_ｈ(j)に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える顕熱の熱量と、前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度Ｘ_ｒと温度区分(j)における外気の絶対湿度Ｘ_ｏとの湿度差、室内換気量Ｑ及びその外気の絶対湿度の発生時間ｎ_ｈ(j)に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える潜熱の熱量との総和で、次式(4)から求めることができる。

上式(2)のＣＳＴＥは冷房期間消費電力量（ｋＷｈ）であり、冷房期間の各外気温度において、前記換気空調システム１の潜熱処理に要する消費電力Ｐ_ｒｅ、追加的に発生する顕熱処理に要する消費電力Ｐ_ａｃ及び送風機の消費電力Ｐ_ｆｕとその外気温度の発生時間ｎ_ｃ(j)とに基づいて、次式(5)から求めることができる。

ここで、上式(5)の換気空調システム１の潜熱処理に要する消費電力Ｐ_ｒｅは、第１形態例に係る換気空調システム１Ａではデシカント換気装置３のデシカントロータ７に内蔵される吸着材の再生（水分脱着）に必要な消費電力のことである。

一方、第２形態例に係る空調システム１Ｂでは、冷房期間の潜熱処理に要する消費電力は、除湿器６の消費電力を指す。この除湿器６の消費電力をＰ_ｄｈとして表すと、上式(5)は次式(5A)のようになる。

上式(2)のＨＳＴＥは暖房期間消費電力量（ｋＷｈ）であり、暖房期間の各外気温度において、前記換気空調システム１の潜熱処理に要する消費電力Ｐ_ｒｅ、追加的に発生する顕熱処理に要する消費電力Ｐ_ａｃ及び送風機の消費電力Ｐ_ｆｕとその外気温度の発生時間ｎ_ｈ(j)とに基づいて、次式(6)から求めることができる。

ここで、上式(6)の換気空調システム１の潜熱処理に要する消費電力Ｐ_ｒｅは、第１形態例に係る換気空調システム１Ａではデシカント換気装置３のデシカントロータ７に内蔵される吸着材の再生（水分脱着）に必要な消費電力のことである。一方、第２形態例に係る空調システム１Ｂでは除湿器６の消費電力を指す。この除湿器６の消費電力をＰ_ｈｕと表すと、上式(6)は次式(6A)のようになる。

上式(2)のＶＳＴＥは換気運転消費電力量（ｋＷｈ）であり、室内換気量Ｑとその送風機の消費電力Ｐ_ｆｕ及び各外気温度の発生時間に基づいて、次式(7)から求めることができる。

ここで、η_ｓ：換気用送風機の全圧効率（０＜η_ｓ＜１）

〔実施例１〕
図１に示される第１形態例に係る換気空調システム１Ａと、図２に示される第２形態例に係る空調システム１Ｂについて、通年エネルギー消費効率ＡＰＦを算出し、省エネルギー性能の評価を行った。ここで、前記第１ステップで設定する外気条件はＪＩＳＣ９６１２に示される各外気温度の発生時間に基づくものとし、室内温湿度条件は表３の設定条件を用い、室内の広さは３３ｍ^２、容積は８０ｍ^３とし、室内換気量は０．５回／ｈ相当の４０ｍ^３／ｈとした。また、上式(7)の換気用送風機の全圧効率η_ｓは０．５（５０％）とした。各システム１Ａ、１Ｂの構成機器の性能を表６に示す。換気空調システム１Ａでは、デシカント換気装置３は上式(1)の特性を示す潜熱の調整効率を有し、顕熱効率９０％、潜熱は投入空気の相対湿度差に応じた能力で処理されることとした。一方、換気空調システム１Ｂでは、全熱交換器４によって外気が顕熱負荷３０％、潜熱負荷５０％に減少した外気が室内に供給され、エアコン２や能力１４００ｇ／ｋＷｈの加湿器５、能力１９００ｇ／ｋＷｈの除湿器６によって顕熱及び潜熱処理されることとした。さらに、各システム１Ａ、１Ｂに設置されるエアコン２は、ＪＩＳＣ９６１２に従い、冷房出力が外気温度２９℃時に定格（３５℃）時の１．０７７倍、消費電力が定格時の０．９１４倍、暖房出力が外気温度−７℃時に定格（７℃）時の０．６４倍、消費電力が定格時の０．８２倍となるようにし、直線補間により消費電力等を求めた。なお、換気空調システム１Ａでは、冷房期と暖房期で、デシカント換気装置３のデシカントロータ７と顕熱ロータ８との位置を入れ換えるようにした。前記第１形態例に係る換気空調システム１Ａについて、冷房期間の消費エネルギーの計算例を表７に、暖房期間の消費エネルギーの計算例を表８に示す。なお、表７及び表８においてＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ５とは、図３及び図４に示す各点のことである。通年エネルギー消費効率ＡＰＦの算出結果を表９に示す。

表７の結果、デシカント換気装置３によって潜熱処理を行う第１形態例に係る換気空調システム１Ａの方が、加湿器５及び除湿器６によって潜熱処理を行う第２形態例に係る換気空調システム１ＢよりＡＰＦが大きくなり、省エネルギー性に優れる評価となった。

〔比較例１〕
また、同様のシステムについて、顕熱負荷のみを考慮したＪＩＳ規定のＡＰＦによって算出した結果を表１０に示す。

この結果、顕熱負荷のみを考慮したＪＩＳ規定のＡＰＦによって評価すると、上記実施例１とは逆に、第２形態例に係る空調システム１Ｂの方が、第１形態例に係る換気空調システム１Ａより省エネルギー性能に優れる評価となった。これは、加湿器５及び除湿器６の潜熱処理のための機器のエネルギー消費分を考慮していないことによるものであり、換気空調システム全体としての適正な評価が行われていないことによるものである。

〔実施例２〕
次に、前記第１ステップで設定する外気条件を年間の気象データに基づくものとし、他の条件を上記実施例１と同様として、通年エネルギー消費効率ＡＰＦを算出し、省エネルギー性能の評価を行った。その結果を表１１に示す。

また、潜熱と顕熱の負荷及び消費エネルギーの割合を示したグラフを図９に示すとともに、月別の消費エネルギーを示したグラフを図１０に示す。

この結果、外気温度等の外気条件が異なるため、上記実施例１と数値が異なるが、第１形態例に係る換気空調システム１Ａの方が第２形態例に係る空調システム１ＢよりＡＰＦが大きく省エネルギー性能に優れるという傾向は上記実施例１と同様である。

１・１Ａ・１Ｂ…換気空調システム、２…エアコン、３…デシカント換気装置、４…全熱交換器、５…加湿器、６…除湿器、７…デシカントロータ、８…顕熱ロータ

Claims

室内の顕熱調整を行うために設置されたエアコンからなる顕熱調整装置と、室内の潜熱調整を行うために設置されたデシカント換気装置、全熱交換器、加湿器及び除湿器からなる群から選ばれた１又は複数の潜熱調整装置とから構成される換気空調システムにおいて省エネルギー性能を評価するための評価方法であって、
冷房期間及び暖房期間を通じて室内空気から除去する顕熱及び潜熱の熱量並びに室内空気に加える顕熱及び潜熱の熱量の総和と、同期間内に消費する電力量の総和との比である通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）を算出し、この通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）に基づいて前記換気空調システムの省エネルギー性能を評価するとともに、前記通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）は、以下の手順(1)〜(4)により算出することを特徴とする換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法。
(1)冷房期間中冷房を必要とする各外気温度の発生時間のデータ及び暖房期間中暖房を必要とする各外気温度の発生時間のデータを入手し、既存の気象データに基づく外気温度と露点温度との相関式から前記各外気温度に対応する露点温度を求めるとともに、露点温度における飽和水蒸気分圧と外気温度における飽和水蒸気分圧の関係から相対湿度を求め、さらに空気の水蒸気分圧及び空気の全圧（大気圧）の関係式から絶対湿度を求める第１ステップ。
(2)室内の設定温度及び設定湿度並びに室内換気量を含む室内条件を設定する第２ステップ。
(3)前記換気空調システムを構成する各機器の性能を設定する第３ステップ。
(4)外気温度と前記第２ステップで設定した室内温度との温度差、室内換気量及びその外気温度の発生時間に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する顕熱の熱量と、外気の絶対湿度と前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度との湿度差、室内換気量及びその外気の絶対湿度の発生時間に基づいて冷房期間中に建物を冷房するために室内空気から除去する潜熱の熱量との総和である冷房期間総合負荷ＣＳＴＬ並びに前記第２ステップで設定した室内温度と外気温度との温度差、室内換気量及びその外気温度の発生時間に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える顕熱の熱量と、前記第２ステップで設定した室内空気の絶対湿度と外気の絶対湿度との湿度差、室内換気量及びその外気の絶対湿度の発生時間に基づいて暖房期間中に建物を暖房するために室内空気に加える潜熱の熱量との総和である暖房期間総合負荷ＨＳＴＬを算出するとともに、
冷房期間及び暖房期間の各外気温度において、前記換気空調システムの潜熱処理に要する消費電力、追加的に発生する顕熱処理に要する消費電力及び送風機の消費電力とその外気温度の発生時間とに基づいて冷房期間消費電力量ＣＳＴＥ及び暖房期間消費電力量ＨＳＴＥを算出し、かつ室内換気量とその送風機の消費電力及び各外気温度の発生時間に基づいて換気に伴う換気運転消費電力量ＶＳＴＥを算出し、
次式(2)から通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）を算出する第４ステップ。
前記第１ステップに代えて、年間を通じて毎時刻に観測した外気温度及び相対湿度の気象データを入手し、この気象データに基づいて、外気温度に対応する露点温度を既存の気象データに基づく外気温度と露点温度との相関式から求めるとともに、空気の水蒸気分圧及び空気の全圧（大気圧）の関係式から絶対湿度を求める請求項１記載の換気空調システムの省エネルギー性能の評価方法。