機械換気設備

1 適用範囲

計算の対象とする機械換気設備は次のとおりである。

  1. 主として排熱、除湿、脱臭を目的とした送風機を空気調和設備以外の機械換気設備と定義し、これを計算対象とする。

    • 空調対象室に設置された新鮮外気導入のための機械換気設備は、機械換気設備とはせずに空気調和設備とする。例えば、パッケージ型空調機等と併用される全熱交換器は、新鮮外気導入のための設備であるため空気調和設備の一部とみなし、空気調和設備の計算対象とする。

    • ただし、排熱、除湿、脱臭を主目的とした機械換気設備がある空調対象室（例えばトイレや喫煙室など）については、新鮮外気分は空気調和設備のエネルギー消費量に、排熱などの分は換気エネルギー消費量に計上する。

    • 電気室やエレベータ機械室などのように、一般的に換気をするところを冷房する場合については、換気設備とみなし、換気設備の計算対象とする。

  2. 旧基準では対象外であった単相の送風機、単体の定格出力が0.2kW以下の送風機も、定格出力の合計が5.5kW未満の送風機も、平成25年基準では計算の対象とする。

注釈

「も」が多い。旧基準での対象外ではどこまでだったのか？

  1. 非常用発電機室の換気設備のように、常時運転されない換気設備や、会議室に設置されるタバコの煙を排気するための（給排気バランス上場時運転しない）換気設備などは計算対象外とする。

  2. 最近、給気を冷却あるいは加熱する場合も増えている厨房については、給気空気を冷却あるいは加熱するためのエネルギーは計算対象外とし、厨房用の給気と排気の送風機動力のみを計算対象とする。

注釈

記述が情緒的

  1. 駐車場のドライエリアについては省エネルギー手法とみなし、ドライエリアを設けて第三種換気方式とした場合は、排気送風機の動力のみを換気設備の計算対象とする。（基準値は第一種換気方式を想定して決定されている。）

  2. 換気の一部を自然通風により賄う場合は、その分選定された換気設備の容量が小さくなっていると想定されるため、何も補正を行わず、選定された機器の消費電力を用いて計算する。（基準値は自然通風なしを想定した消費電力であるため、これと設計値との差が自然通風による省エネルギー量である。）

  3. 空気の移動を促進するために給排気設備とは別に空気循環用送風機設備を設ける時は、その設備が設置される室が空調対象室であれば、空気循環用送風機設備は空気調和設備として空調設備の送風機動力として計上する。非空調室であれば、空気循環用送風機設備は機械換気設備として機械換気設備の送風機動力として計上する。

次の機械換気設備は対象としない。

  • 実験室などにおける局所換気設備（スクラバー、ドラフトチャンバー等）

2 引用規格

なし

3 用語の定義

機械換気設備
送風機の機械力を使って給排気をし、主として排熱、除湿、脱臭を目的とした換気を行うための設備のこと。
機械換気設備の消費電力
機械換気設備が当該建物に設置され、計画した風量で連続運転しているときの電動機及び換気設備に含まれる補機類の消費電力の合計値。
送風機の電動機出力
電動機によって、電気エネルギーから変換された送風機を稼働させるための機械的な回転エネルギー。
電動機効率
電動機に供給される電力（入力電力）に対する電動機出力の比。
負荷率
実際にかかる冷房負荷を空調機またはパッケージユニットの必要冷房能力で除した値。換気代替空調機の仮想的な消費電力を求める際に用いる。
制御の方式に応じて定められる係数
機器の運転効率化のための各種制御を導入した場合のエネルギー削減効果を見込むための係数。

4 記号及び単位

4.1 記号

4.2 単位

5 機械換気設備の年間一次エネルギー消費量

機械換気設備の年間一次エネルギー消費量 \(E_V\) MJ / year は次式により表される。

\begin{align*} E_V = \left( \sum_{i}{E_{V,i}} + \sum_{j}{E_{V,ac,j}} \right) \cdot f_{prime,e} \cdot 10^{-3} \tag{1} \end{align*}
\(E_V\)
機械換気設備の設計一次エネルギー消費量, MJ / year
\(E_{V,i}\)
換気送風機 \(i\) の年間電力消費量, kWh
\(E_{V,ac,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の年間電力消費量, kWh

注釈

一次エネへの換算は第一章に書く方がすっきりするし、太陽光発電やコージェネレーション等の電力融通等を考えた時は、2次エネルギーのまま建物全体計算に引き継ぐ方が自然である。

注釈

一次エネ換算係数の値の定義がない。

6 換気送風機

換気送風機 \(i\) の年間電力消費量 \(E_{V,i}\) は次式により表される。

\begin{align*} E_{V,i} = \frac{P_{V,fan,rated,i}}{\eta_m} \cdot f_{V,ctrl,i} \cdot \max_r{(T_{V,i,r})} \tag{2} \end{align*}
\(E_{V,i}\)
換気送風機 \(i\) の年間電力消費量, kWh / year
\(P_{V,fan,rated,i}\)
換気送風機 \(i\) の電動機定格出力, kW
\(\eta_m\)
電動機効率, -
\(f_{V,ctrl,i}\)
換気送風機 \(i\) の制御方法に応じて定められる係数, -
\(T_{V,i,r}\)
換気送風機 \(i\) が接続する室 \(r\) の年間運転時間, h / year

注釈

換気送風機の電動機定格出力の数字入力規則がない。小数点第三位まで、四捨五入、切り上げ、切り下げ？ 電動機定格出力の定義がない。JIS等の規格で定められている？

注釈

入力シート「3-2) 換気送風機」の設計風量がどこにも使われていないようだが、それでOKか？

換気送風機 \(i\) の電動機定格出力 \(P_{V,fan,rated,i}\) は付録Aにより定められる。

換気送風機 \(i\) の制御方法に応じて定められる係数 \(f_{V,ctrl,i}\) は付録Bにより定められる。

7 換気代替空調機の年間電力消費量

換気代替空調機 \(j\) の年間電力消費量　\(E_{V,ac,j}\)　は次式で表される。

\begin{align*} E_{V,ac,j} = \left( P_{V,ac,ref,j} + P_{V,ac,ref,fan,j} + P_{V,ac,fan,j} \right) \cdot \max_r{(T_{V,j,r})} \tag{3-1} \end{align*}
\begin{align*} P_{V,ac,ref,j} = \left( \frac{ q_{V,ac,ref,j} \cdot x_{V,ac,j} }{ 2.71 \cdot \eta_{V,ac,ref,j} } + \frac{ P_{V,ac,ref,pump,rated,j} }{ \eta_m } \right) \cdot r_{V,ac,ref,j} \tag{3-2} \end{align*}
\begin{align*} P_{V,ac,ref,fan,j} = \sum_{k=1}{ \left( \frac{ P_{V,ac,ref,fan,rated,j,k} }{ \eta_m } \cdot f_{V,ac,ref,fan,ctrl,j,k} \right) } \cdot r_{V,ac,ref,j} \tag{3-3} \end{align*}
\begin{align*} P_{V,ac,fan,j} = \sum_{k=1}{ \left( \frac{ P_{V,ac,fan,rated,j,k} }{ \eta_m } \cdot f_{V,ac,fan,ctrl,j,k} \right) } \cdot r_{V,ac,fan,j,k} \tag{3-4} \end{align*}
\(E_{V,ac,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の年間電力消費量, kWh
\(P_{V,ac,ref,j}\)
定義なし

注釈

換気代替空調機と併設されるものとの関係が未定義。添字の概念が統一されていない。

注釈

説明がない。換気代替空調機の熱源とポンプの合計？添字はこれで良い？　添字 ref とは？

\(P_{V,ac,ref,fan,j}\)
定義なし

注釈

説明がない。換気代替空調機に付属する送風機？添字はこれで良い？

\(P_{V,ac,fan,j}\)
定義なし

注釈

説明がない。換気代替空調機に併設される換気送風機？添字はこれで良い？

\(q_{V,ac,ref,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の必要冷却能力, kW
\(x_{V,ac,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の年間平均負荷率, -
\(\eta_{V,ac,ref,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の熱源効率（一次エネルギー換算）, -

注釈

換気代替空調機の熱源効率の定義は？

\(P_{V,ac,ref,pump,rated,j}\)
換気代替空調機 \(j\) に付属するポンプの電動機定格出力, kW

注釈

定義は？

\(\eta_m\)
電動機効率, -
\(r_{V,ac,ref,j}\)
換気代替空調機 \(j\) の年間稼働率, -
\(P_{V,ac,ref,fan,rated,j,k}\)
換気代替空調機 \(j\) に付属する送風機 \(k\) の電動機定格出力, kW

注釈

定義は？ 入力シートを見ると換気代替空調機に「付属する送風機」と「併設される換気送風機」とが区別なく「送風機」として入力されるように見られる。最初の行であるか否かで判別しているようであるがプログラム的には明示的ではないので好ましくない。

\(f_{V,ac,ref,fan,ctrl,j,k}\)
換気代替空調機 \(j\) に付属する送風機 \(k\) に採用される制御方法に応じて定められる係数
\(P_{V,ac,fan,rated,j,k}\)
換気代替空調機 \(j\) と併設される換気送風機 \(k\) の電動機定格出力, kW

注釈

定義は？入力シートを見ると換気代替空調機に「付属する送風機」と「併設される換気送風機」とが区別なく「送風機」として入力されるように見られる。最初の行であるか否かで判別しているようであるがプログラム的には明示的ではないので好ましくない。

\(f_{V,ac,fan,ctrl,j,k}\)
換気代替空調機 \(j\) と併設される換気送風機 \(k\) に採用される制御方式に応じて定められる係数, -
\(r_{V,ac,fan,j,k}\)
換気代替空調機 \(j\) と併設される換気送風機 \(k\) の年間稼働率, -

注釈

もともと、 \(r_{V,ac,fan,j}\) となっていたが、 \(r_{V,ac,fan,j,k}\) の誤植か？

注釈

以下はマニュアルから。

換気代替空調機 \(j\) の必要冷却能力 \(q_{V,ac,ref,j}\) （もしくは設計図の機器リストに記載された必要冷却能力）を数値で入力する。単位はkW である。

設置される機器の能力に余裕を見込んでいる場合は、必要とされる能力を算出し、この値を入力してもよい。例えば故障時の対応として必要冷房能力100％の機器が2 台設置されている場合は、1 台分の能力を入力してもよい。ただし、この必要能力の算出根拠は別途提出する必要がある。

換気代替空調機 \(j\) の熱源効率（一次エネルギー換算） \(\eta_{V,ac,ref,j}\) は、、、

注釈

以下はマニュアルから。

熱源効率には、熱源システム効率（熱源機本体、一次ポンプ、蓄熱関係ポンプ、冷却水ポンプ、冷却塔等のエネルギー消費量すべてを考慮したシステム効率）を一次エネルギー換算した数値を入力する。

パッケージ型空調機の場合は、冷却能力を室外機のエネルギー消費量（圧縮機、熱交換ファン等のエネルギー消費量の合計）で除した数値を入力する。

電気式熱源については、定格冷却能力及び定格消費電力より次式に基づき算出した熱源効率（一次エネルギー換算）を入力する。

熱源効率 ＝ 定格冷却能力 [kW] ／（定格消費電力 [kW] ×9760/3600 ）

注釈

以下はマニュアルから。

ポンプ定格空調

中央熱源方式の場合は、二次冷水ポンプの電動機定格出力を数値で入力する。単位はkW である。

・ 二次冷水ポンプが他の空調機と兼用の場合は、当該空調機分の容量分のみを入力する（二次冷水ポン プの電動機出力を各空調機の冷却能力で按分する）。

・ 換気代替空調機がパッケージ型空調機の場合は「0」とする。

換気代替空調機 \(j\) の年間平均負荷率 \(x_{V,ac,j}\) は換気対象室の用途に応じて次表で表される。

表1 年間平均負荷率

室用途

係数

電気室

0.6

機械室

0.6

エレベータ機械室

0.3

その他

1.0

注釈

室用途にエレベータ機械室というのが存在しない。もしかすると、ここでの用途は室用途と対応していない？その場合、どうやって図面で確認する？ エクセルの入力では、建物用途・室用途があるにもかかわらず、さらに用途を指定しているが、この用途と室用途との関係は？

換気代替空調機 \(j\) の年間稼働率　\(r_{V,ac,ref,j}\) は 「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」より大きいか否かによって次表により表される。

注釈

「換気送風機の外気導入量」はどうも換気代替空調機と併設される換気送風機とセットで考えられているみたい。 そうであれば、ここは、「換気送風機の外気導量」ではなく「換気送風機 \(j\) による換気対象室の外気導入量」の方が 対象とする範囲が明確化できてよいのではないか？

表2 換気代替空調機の年間稼働率

適用条件

係数

「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」より大きい場合

0.35

「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」に等しいか小さい場合

1.0

換気代替空調機 \(j\) と併設される換気送風機 \(k\) の年間稼働率 \(r_{V,ac,fan,j,k}\) は 「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」より大きいか否かによって次表により表される。

表3 換気代替空調機と併設される換気送風機の年間稼働率

適用条件

係数

「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」より大きい場合

0.65

「換気送風機の外気導入量」が「外気冷房に必要な外気導入量」に等しいか小さい場合

1.0

換気送風機の外気導入量は、換気代替空調機 \(j\) と併設される換気送風機 \(k\) の種類および設計風量 \(V_{ac,fan,j,k}\) を用いて次のように求める。

注釈

上記の説明に換気代替空調機自身の設計風量が抜けているような気がする。

送風機の種類が「給気」である換気送風機が1台以上ある場合は、 送風機の種類が「給気」である換気送風機の設計風量の合計値を換気送風機の外気導入量とする。

送風機の種類が「給気」が1台もなく、送風機の種類が「排気」である換気送風機が1台以上ある場合は、 送風機の種類が「排気」である換気送風機の設計風量の合計値を換気送風機の外気導入量とする。

上記以外の場合、換気送風機の外気導入量は \(0\) とする。

外気冷房に必要な外気導入量 \(V_{V,ac,oacool,j}\) は次式により表される。

\begin{align*} V_{V,ac,oacool,j} = \frac{ 1000 \cdot q_{V,ac,ref,j} }{ 0.33 \cdot ( 40 - \theta_{oa,m} ) } \tag{4} \end{align*}
\(V_{V,ac,oacool,j}\)
外気冷房に必要な外気導入量, m3 / h
\(\theta_{oa,m}\)
中間期平均外気温度, ℃

  • 電気室等において、設置される機器の能力に余裕を見込んでいる場合は、必要とされる能力を算出し、この値を入力してもよい。例えば故障時の対応として必要冷房能力 100%の機器が2台設置されている場合は、1台分のみ能力を入力してもよい。ただし、この必要能力の算出根拠は別途提出する必要がある。

  • エレベータ機械室については、昇降機メーカー等が算出した設計発熱量を用いても良い。ただし、算出根拠は別途提出する必要がある。

注釈

数字ベタ打ちではなくて意味が欲しい。上記の説明に換気代替空調機自身の設計風量が抜けているような気がする。

中間期平均外気温度 \(\theta_{oa,m}\) は次表により求める。

表4 中間期平均外気温度

地域の区分

中間期平均外気温度

1

22.7

2

22.5

3

24.7

4

27.1

5

26.7

6

27.5

7

25.8

8

26.2

注釈

以下の記述が入力マニュアルにある。後日理解すること。

[Note] 換気代替空調機の予備機を設置する場合の必要冷却能力の算出方法

換気代替空調機の「必要冷却能力」について、予備機を設置する場合は、設計図の機器リストに予備機であることを明示したうえで、 予備機を除く機器の定格冷却能力の合計値（もしくは機器リストに記載された必要冷却能力）を入力することが許されている。 ここでは、必要冷却能力の具体的な算出方法を示す。 ただし、明確に算出過程及び根拠を提示できる場合は、これ以外の方法によって求めた必要冷却能力を使用してもよい。

１）建物全体の電気室の合計トランス容量と想定契約電力から、建物全体の想定平均負荷率を求める。 まず、想定契約電力を次式で算出する。単位床面積あたりの契約電力平均値は、 「建築設備士 2009年12 月号 建築設備情報年鑑」によれば 0.0812 kW / m2 であるため、ここでは 0.082 kW / m2 とする。

想定契約電力［kW］＝単位床面積あたりの契約電力平均値［kW/ m2 ］×計算対象建物の延べ面積［ m2 ］

次に、副電気室の合計トランス容量と想定契約電力から、次式で想定平均負荷率を算出する。

想定平均負荷率［－］ ＝ 想定契約電力［kW］ / 副電気室の合計トランス容量［kW］

２）計算対象電気室のトランス容量から発熱量を算出する。電気室の最大発熱量（負荷率が100%のときの発熱量）を、 国土交通省大臣官房官庁営繕部設備・環境課監修「建築設備設計基準（平成27 年版）」の第4 編空気調和設備 第4 章換気設備 表5-3「特定機器対応第1 種変圧器の発熱量H」等に基づき算出する（表3-3-3）。

表3-3-3 特定機器対応第1 種変圧器の発熱量H（建築設備設計基準（平成27 年版）p541）

注釈

ここに図を挿入する。引用になるか？あるいは、直接記述？

３）計算対象電気室の発熱量と建物全体の想定平均負荷率より、次式で電気室の必要冷却能力を算出する。 式中の係数0.15 は無負荷損率である。

必要冷却能力 ＝（電気室の発熱量×0.15）＋（電気室の発熱量×0.85）× 平均負荷率2

8 電動機効率

電動機効率 \(\eta_m\) は \(0.75\) とする。

付録 A 電動機定格出力

注釈

以下は入力マニュアルからの転記。

電動機定格出力は以下のいずれかの方法によることを基本とする。

注釈

「基本とする」とは？

  • JIS B 8330 で規定された「電動機出力」

  • JIS B 8330 で規定された「電動機入力」（製造者が定める最大風量条件下の値）に電動機効率（0.75）を乗じた値

  • JIS C 9603 で規定された「消費電力」に電動機効率（0.75）を乗じた値

注釈

JIS の年代を書いた方が良い。

電動機直動形については、電動機出力ではなく消費電力が図面に記載されることが多いため、次式 で仮想的な電動機出力を算出し、この値を入力してもよい。

電動機定格出力 ＝ 定格消費電力 × 電動機効率（0.75）

注釈

仮想的な？

エネルギー消費性能計算プログラム（非住宅版）では、電動機効率を一律0.75 と想定している。し たがって、上式で算出した値を入力すれば、プログラム内部ではカタログ等に記載にされている定格 消費電力の値で一次エネルギー消費量を算出することとなる。

注釈

プログラム内部での計算方法が変わった時に対応関係が崩れる可能性がある。 そもそも電動機入力を入力させるようにすればよいのでは？

大規模建築物の熱源機械室等、天井が高い空間のための機械換気設備については、当面の間、次式 で仮想的な電動機定格出力を算出し、この値を入力してもよいものとする。次式の2.7 は、機械換 気設備の基準一次エネルギー消費量を決定した際に想定した天井高である。この想定天井高と実際 の天井高に大きな差がある場合は、システムの性能以外の要因により評価が厳しくなるため、これ を回避するために、当面の間、電動機定格出力を次式で補正してもよいこととする。

電動機定格出力 ＝ 電動機定格出力 × 2.7／（換気対象室の天井高）

付録 B 送風機の制御方法

本付録において示される制御方法に応じて定められる係数は、 換気送風機 \(i\) 、換気代替空調機に付属する送風機 \(j\) および換気代替空調機と併設される換気送風機 \(k\) に適用される。 以下の説明ではこれらの添字を省略し、換気送風機・換気代替空調機に付属する送風機および換気代替空調機と併設される換気送風機をまとめて送風機と呼ぶ。

B.1 送風機の制御方法に応じて定められる係数

送風機の制御方法に応じて定められる係数 \(f_{V,ctrl}\) は次式により表される。

\begin{align*} f_{V,ctrl} = f_{V,ctrl,motor} \cdot f_{V,ctrl,inverter} \cdot f_{V,ctrl,volume} \tag{1} \end{align*}
\(f_{V,ctrl}\)
送風機の制御方法に応じて定められる係数, -
\(f_{V,ctrl,motor}\)
送風機の高効率電動機の有無によって決まる係数, -
\(f_{V,ctrl,inverter}\)
送風機のインバータの有無によって決まる係数, -
\(f_{V,ctrl,volume}\)
送風機の送風量制御の種類によって決まる係数, -

B.2 高効率電動機

送風機の高効率電動機の有無によって決まる係数 \(f_{V,ctrl,motor}\) は、高効率電動機の採用の有無によって次式により表される。 1

\begin{align*} f_{V,ctrl,motor} = \begin{cases} 0.95 & \text{(採用あり)} \\ 1.00 & \text{(採用なし)} \end{cases} \tag{2} \end{align*}

ここで、送風機の高効率電動機が有りとは、JIS C 4214 に準拠した低圧三相かご形誘導電動機が採用されている場合をいう。

注釈

上記は仕様書による記載

高効率電動機とは、「JIS C 4212」（高効率低圧三相かご形誘導電動機）もしくは「JIS C 4213」 （低圧三相かご形誘導電動機－低圧トップランナーモータ）に準拠した電動機をいう。

注釈

上記は入力マニュアルによる記載

注釈

整合がとれていないが大丈夫？

B.3 インバータ

送風機のインバータの有無によって決まる係数 \(f_{V,ctrl,inverter}\) は、インバーターの採用の有無によって次式により表される。

\begin{align*} f_{V,ctrl,inverter} = \begin{cases} 0.6 & \text{(採用あり)} \\ 1.0 & \text{(採用なし)} \end{cases} \tag{3} \end{align*}

ここで、送風機のインバータの採用ありとは、インバータが設置されている場合である。 また、自動制御が行われておらず固定周波数で運用する場合も含まれる。

注釈

仕様書の記述

インバータにより風量の自動制御を行うシステムの他、自動制御は行わず固定周波数で運用するシス テム（施工後の風量調整のためにインバータを使用するシステム）についても「有」を選択する。

注釈

入力マニュアルの記述

インバータにより風量の自動制御を行うシステムの他、自動制御は行わず固定周波数で運用するシス テム（施工後の風量調整のためにインバータを使用するシステム）についても「有」を選択する。

B.4 送風量制御

送風機の送風量制御の種類によって決まる係数 \(f_{V,ctrl,volume}\) は、送風量制御の種類によって次式のように表される。

\begin{align*} f_{V,ctrl,volume} = \begin{cases} 0.6 & \text{(CO・CO} _2 \text{濃度制御)} \\ 0.7 & \text{(温度制御)} \\ 1.0 & \text{(制御なし)} \end{cases} \tag{4} \end{align*}

ここで、CO・CO 2 濃度制御とは、駐車場などにおいてCO濃度やCO 2 濃度により送風機制御を行っている場合をいう。 温度制御とは、電気室などにおいて室内温度により送風機制御を行っている場合をいう。

注釈

CO・CO2濃度制御の定義は？温度制御の定義は？

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1

電動機効率は \(0.75\) を想定しており、高効率電動機とは \(0.79 (= 0.75 \div 0.95)\) 程度の効率を想定していることになる。

付録 C 年間運転時間

換気送風機 \(i\) が接続する室 \(r\) の年間運転時間 \(T_{V,i,r}\) または 換気代替空調機 \(j\) が接続する室 \(r\) の年間運転時間 \(T_{V,j,r} は、 室 :math:\) の建物用途・室用途ごとに次表に示すとおりに定める。

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図1 データ「機械換気設備の年間運転時間」（例示：先頭10行のみ示す）