省エネルギー手法について

[ユラユラ]

外気冷暖房方式についてですが、「換気量が多い建物は効果は小さい」という説明がどうしても理解できません。
そもそもこの方式が中間期に外気を導入して冷房する方式なので、低温の空気を導入するなら換気量が多い方が
効果は大きいはず、と考えてしまうのです。
他の省エネルギー手法、いわゆるダブルスキンやナイトパージも導入外気は少ない方が効果的なのでしょうか。
よろしくお願いします。

[kakeno]

ユラユラさん
ご質問ありがとうございます。

混乱の原因は、「換気量が多い」という言葉が、外気冷房運転中に増やす外気量ではなく、通常時から必要な換気量が多い建物を指している点です。

外気冷房方式の基本
通常の空調では、室内空気の一部を還気として再利用し、必要最小限の外気を混ぜて空調します。
外気温度が低い中間期には、還気を再利用するよりも、冷たい外気を多く取り入れた方が冷房機の負担を減らせます。そこで、
外気量を増やす
還気量を減らす
同じ量の室内空気を排気する
という運転を行うのが外気冷房です。

したがって、質問にある
低温の外気を多く導入するほど冷房効果が大きい
という理解自体は正しいです。

なぜ「換気量が多い建物では効果が小さい」のか
ここでいう換気量が多い建物とは、外気冷房を行わなくても、衛生上の理由などから普段から大量の外気を導入している建物です。

例えば、通常時の外気割合を比べると、
建物A：通常時の外気割合20％
建物B：通常時の外気割合70％
だったとします。

外気冷房によって外気割合を100％まで増やす場合、
建物Aは20％から100％へ増やせる
建物Bは70％から100％までしか増やせない
となります。

つまり、建物Aには「外気を増やせる余地」が80％ありますが、建物Bには30％しかありません。

そのため、通常時から換気量が多い建物では、もともと冷たい外気を多く取り入れており、外気冷房に切り替えても、それ以上増やせる外気量が少ないため、省エネルギー効果が相対的に小さくなります。

言い換えると、
外気冷房は「外気量が多いほど効く」のではなく、
「通常時の外気量から、どれだけ追加で外気量を増やせるか」が重要ということです。

ダブルスキンの場合
ダブルスキンは、外壁を二重にして、その間の空気層を利用し、日射熱や外気温の影響を減らす方式です。
夏季には、二重外皮の間で暖められた空気を排出し、室内への熱の侵入を抑えます。

したがって、ダブルスキンでは、導入外気が少ないほど効果的という単純な関係にはなりません。

外皮間の通気量が少なすぎると、空気層に熱がこもり、外皮温度が上昇することがあります。
適切に通気・排気して熱を外へ逃がすことが重要です。
ただし、ダブルスキンの空気を室内に取り込む場合は、季節や温度によって扱いが異なります。

夏：暖まった空気は室内に入れず、屋外へ排出する
冬：空気層で暖められた空気を利用できる場合がある
中間期：自然換気に利用する場合がある

つまり、ダブルスキンは「換気量の多少」よりも、空気層内の熱をどこへ流すかが重要です。

ナイトパージの場合
ナイトパージは、夏の夜間に涼しい外気を大量に取り入れ、昼間に建物躯体や室内に蓄えられた熱を外へ排出する方式です。

こちらは基本的に、条件がよければ夜間の換気量を増やすほど、
建物内部の熱を多く排出できる
コンクリートなどの蓄熱体を冷やせる
翌日の冷房負荷を減らせる
ため、効果が大きくなります。

ただし、無制限に外気量を増やせばよいわけではありません。
外気温が十分低いこと
外気の湿度が高すぎないこと
建物に蓄熱容量があること
送風機の消費電力が過大にならないこと
防犯・雨・騒音などに問題がないこと
が必要です。

ナイトパージでは、「普段の換気量が少ない方が有利」というよりも、夜間に十分な外気量を確保できることが有利です。

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