エムズアソシエイツ施主様ブログ

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岐阜の工務店エムズアソシエイツで建てる家づくり。
H様ブログです。

 こんばんはプリンです。

 

 前回のブログ記事では文字数超過でまとめてアップできなかったため、今回は前回の続きで「エアコン選定」についての話となります。

 

 前回は「エアコン選定」の基礎知識について書きましたので、今回はそれを踏まえて私たちが実際に「エアコン選定」を行ったプロセスを書いていきたいと思います。

 

 以下はあくまで素人である私たちが考えてみた話ですので、その辺りのことは含みおきください。

 

冷暖房負荷

 

 前回見てきたように、エアコンの容量を選定するためには、何は無くとも冷暖房負荷の情報が必要になります。

 

 この冷暖房負荷を使ってエアコンの容量を選定する方法は、おおまかに以下の2種類があります。

 

①家の仕様に合わせて冷暖房負荷を計算する方法

②ざっくりと暖房負荷を概算する方法

 

 私たちはダブルチェックの意味合いもあって、両方の方法で考えてみました。

 

 以下では方法①方法②について書いていきます。

 

 

エアコンの容量選定:方法①

 

 方法①は、「家の仕様に合わせて冷暖房負荷を計算する方法」になります。

 

 本当はソフトで詳細に計算できると正確性も高いように思ったのですが、そこは予算との兼ね合いもあって諦めたので、私たちはエクセルで計算をしました。

 

冷暖房負荷の計算

 計算をしたのは以下の6つの項目になります。

 

・外皮熱損失

・換気熱損失

・換気潜熱負荷(夏季のみ)

・日射熱

・人体発熱

・内部発熱

(計算方法については、書くと長くなりますので省略させていただきます。計算方法については、【参考文献】に挙げている辻先生の書籍などをご参照いただくと、とてもわかりやすいと思います)

 

 計算するための具体的な条件は注をご参照ください(※8)

 

 

冷暖房負荷による「定格能力」の検討

 

 月ごとに、「昼」は「最高(最低)気温・平均気温」×「日射最大・日射平均」の4つの条件、「夜」は「最高(最低)気温・平均気温」の2つの条件で冷暖房負荷を計算しました。

 

 これらの負荷からエアコンの「定格能力」を検討するための資料が以下になります。

(以下、単位はkWになりますが省略しています)

 

●冷房負荷による「定格能力」の検討資料

 

●暖房負荷による「定格能力」の検討資料

 

 ただ、これだと見づらいと思いますので、以下ではブログを書く都合上、夏は8月、冬は1月を取り上げて書いていきます。

 

冷房負荷による「定格能力」の検討(8月)

●冷房負荷による「定格能力」の検討資料(8月)

 

 前回のブログ記事で書いたように、効率の高い状態でエアコンが運転できる理想の定格能力を検討していきます。

 

 冷房負荷が定格能力の80%となると効率がよい運転ができるようなので、冷房負荷から理想の定格能力を逆算します。

 

【STEP1】

 夏は「夜」より「昼」の負荷が高いため、「昼」「平均気温(29.2℃)」「日射平均」の負荷「1.77」を中心に検討しました。

→冷房負荷「1.77」が80%となる理想の定格能力「2.2」を覚えておきます。

 

【STEP2】

 夏については、負荷の低い「夜」も冷房が必要になるため、「夜」「平均気温(27.0℃)」の負荷「1.46」が定格能力の何%に当たるのかも確認したいところです。

→そのため、「夜」「平均気温(27.0℃)」の負荷「1.46」を覚えておきます。

 

【STEP3】

 夏の冷房負荷が最大になるのは、「昼」「最高気温(37.9℃)」「日射最大」の負荷「2.87」です。

→エアコンの最大冷房能力を検討するため、この最大負荷「2.87」を覚えておきます。

 

暖房負荷による「定格能力」の検討(1月)

●暖房負荷による「定格能力」の検討資料(1月)

 

 冷房と同様に、暖房負荷が定格能力の80%となると効率がよい運転ができるようなので、暖房負荷から理想の定格能力を逆算します。

 

【STEP0】

 が、その前に。

 冬の「昼」「平均気温(6.8℃)」「日射平均」で負荷「0.32」、「昼」「平均気温(6.8℃)」「日射最大」で負荷「-0.42」であることから、私たちの家のプランだと、昼間は日射があれば、無暖房で21℃以上を保てそうだと思いました。

(確認のため1時間ごとの暖房負荷を別で計算したところ、日射があれば昼間はほぼ無暖房で21℃以上を保てそうでした。これについてはまた後日)

 

 そのため、冬は日射のない「夜」について検討することでよいと判断しました。

 

【STEP1】

 冬の「夜」「平均気温(3.9℃)」の負荷「1.72」を中心に検討しました。

→暖房負荷「1.72」が80%となる理想の定格能力「2.2」を覚えておきます。

 

【STEP2】

 冬の暖房負荷が最大になるのは、「夜」「最低気温(-4.0℃)」の負荷「2.79」です。

→エアコンの最大暖房能力を検討するため、最大負荷「2.79」を覚えておきます。

 

 

最適な容量のエアコンをカタログから選定

 

 上記の冷房負荷暖房負荷と、逆算して求めた理想の定格能力をもとに、私たちはカタログからどれがよいのかを検討していきました。以下のカタログは、日立さんの「白くまくん」Xシリーズになります。

 

●日立「白くまくん」6畳〜18畳

出典:日立「ルームエアコンXシリーズ」:https://kadenfan.hitachi.co.jp/ra/lineup/xseries_s/

 

冷房用エアコンの選定

【STEP1】

 まずは、最適な定格能力のエアコンを選びます。

 

・夏の「昼」「平均気温(29.2℃)」「日射平均」の負荷「1.77」に対する理想の定格能力「2.2」

→上記のカタログを見ると、理想の定格能力「2.2」を最小で満たす定格能力は「6畳用」のちょうど「2.2」

「補正なし」の場合、負荷「1.77」は定格能力「2.2」の80%でOK

外気温29.2℃の「湿度補正(104.3%)」(※9)をした場合でも、負荷「1.77」は補正した定格能力「2.3」の77%でOK

 

 以上から「6畳用」が候補となりました。

 

【STEP2】

 次に、夏の「夜」「平均気温(27.0℃)」の負荷「1.46」が、定格能力の何%に当たるのかを確認します。

 

・【STEP1】でみたように、冷房用の候補は「6畳用」で定格能力「2.2」

「補正なし」の場合、負荷「1.46」は定格能力「2.2」の66.4%でOK

外気温27.0℃の「湿度補正(112.3%)」をした場合でも、負荷「1.46」は補正した定格能力「2.47」の59.1%でまあOK

 

 「夜」でも冷房負荷が定格能力の「40%」を下回らないことが確認できるのでOKだと考えました。

(といっても、6畳用が最小になるため、ここで仮に40%を下回ったとしてもどうしようもないのですが……)

 

【STEP3】

 最後に、夏の最大負荷をカバーできるのかを確認します。

 

・最大の冷房負荷は外気温「37.9℃」のときで「2.87」。「6畳用」の「冷房最大能力」は「3.5」。

→この「3.5」に外気温37.9℃の「湿度補正(94.4%)」をかけると「3.30」。

→補正した冷房最大能力「3.30」は、最大の冷房負荷「2.87」をカバーできるのでOK

 

 以上のことから、「効率的な運転」「最大負荷」の2点を確認して、冷房用エアコンは6畳用でOKと考えました。

 

暖房用エアコンの選定

【STEP1】

 まずは、最適な定格能力のエアコンを選びます。

 

・冬の「夜」「平均気温(3.9℃)」の負荷「1.72」に対する理想の定格能力「2.2」

→上記のカタログを見ると、理想の定格能力「2.2」を最小で満たす定格能力は「6畳用」の「2.5」

「補正なし」の場合、負荷「1.72」は定格能力「2.5」の68.8%でOK

外気温3.9℃の「外気温条件による能力補正(80〜90%程度)」(※10)をした場合には、負荷「1.72」は補正した定格能力「2.0〜2.25程度」の76.4〜86.0%程度でOK

 

 以上から「6畳用」が候補となりました。

 

【STEP2】

 次に、冬の最大負荷をカバーできるのかを確認します。

 

・最大の暖房負荷は外気温「-4.0℃」のときで「2.79」。「6畳用」の「暖房最大能力」は「6.0」。

→この「6.0」に外気温-4.0℃の「デフロスト補正(52.5%)」(※11)をすると「3.15」。

→補正した暖房最大能力「3.15」は、最大の暖房負荷「2.79」をカバーできるのでOK

 

 以上のことから、「効率的な運転」「最大負荷」の2点を確認して、暖房用エアコンも6畳用でOKと考えました。

 

冷房用・暖房用エアコンの選定まとめ

 以上のような検討から、夏・冬ともに「6畳用」1台で効率よく冷暖房ができるのでは? と考えました。

 

 2階建ての場合や、平屋で床下エアコンを採用する場合は、冷房用エアコンと暖房用エアコンを分けることが多いと思います。

 

 それぞれに最適な容量のものを選ぶ場合には、例えば、夏は弱冷房除湿のことを考えて最小の容量にするが、冬は能力低下も考慮して少し余裕をもった容量にするという選び方をする方もいると思います。

 

 私たちの場合は、平屋で壁掛けエアコンであることから、冷房用・暖房用を兼ねることになるため、最適な容量が異なると、どちらかは効率が悪くなってしまうことに……。そのため、どちらも6畳用でいけそうとわかったときは、ちょっとほっとしました。

 

エアコン2台体制

 私たちの家は平屋ですが、エアコン1台で空調がうまくいかない場合や、故障した場合などを考慮して、メインのエアコンをLDKに設置するとともに、サブのエアコンを寝室にも1台設置する予定でした。

 

 どちらも全館を空調しやすい位置を想定していたので、そこでさらに考えてみたのが、エアコン2台体制について、です。

 

【STEP4】

 エアコン2台体制での冷暖房負荷と定格能力の関係を確認します。

 

【冷房】

・最大の冷房負荷は「2.87」。

「補正なし」の場合、「6畳用」の定格能力「2.2」×2台=「4.4」と考えると、負荷「2.87」は定格能力「4.4」の65.2%

外気温37.9℃の「湿度補正(94.4%)」をした場合、「6畳用」の定格能力「2.2」×「湿度補正(94.4%)」×2台=「4.15」と考えると、負荷「2.87」は補正した定格能力「4.15」の69.2%

 

【暖房】

・最大の暖房負荷は「2.79」。

「補正なし」の場合、「6畳用」の定格能力「2.5」×2台=「5.0」と考えると、負荷「2.79」は定格能力「5.0」の55.8%

外気温-4.0℃の「外気温条件による能力補正(70〜80%程度)」(※12)をした場合、定格能力「2.5」×「外気温条件による能力補正(70〜80%程度)」×2台=「3.5〜4.0程度」と考えると、負荷「2.79」は補正した定格能力「3.5〜4.0程度」の69.8〜79.7%程度

外気温-4.0℃の「デフロスト補正(52.5%)」をした場合、定格能力「2.5」×「デフロスト補正(52.5%)」×2台=「2.625」と考えると、負荷「2.79」は補正した定格能力「2.625」の106.3%

 

 エアコン2台体制の場合の冷暖房負荷と定格能力の関係については思いつきで考えてみたことなので、考えた内容が妥当なのかはわかりませんが、なんとなく2台体制も悪くはなさそうなのかな、という気がしました。

 

 というわけで、エアコン1台でも最大負荷をカバーできそうではありますが、すごく暑い日やすごく寒い日には「6畳用」を2台体制で動かすのもアリかも? と思いました。

 

 

エアコンの容量選定:方法①の問題点

 

 方法①の問題点はなんといっても、私たちの冷暖房負荷の計算や定格能力に対する負荷の考え方などが間違っている可能性です。

 

 ここが違っていると目も当てられません。

 

 そのため、ダブルチェックの意味合いも込めて、方法②でも検討しました。

 

 

エアコンの容量選定:方法②

 

 方法②「ざっくりと暖房負荷を概算する方法」です。ざっくりと概算した最大の暖房負荷から、エアコンの容量を検討します

 

 これは、松尾設計室の松尾さんが示されていた方法になります。計算方法は以下のとおりです。

 

【STEP1】

 まず家のQ値(※13)を求めます。Q値は松尾さんの概算式で求めました(※14)

 

●松尾さんの概算式(※15)

第3種換気:UA値=0.37×Q値-0.13

第1種熱交換率80%:UA値=0.37×Q値-0.03

→私たちの家は第3種換気でQ値は1.22W/㎡・K

 

【STEP2】

 【STEP1】で求めたQ値をもとに、松尾さんの必要暖房能力を求める概算式(※16)で計算してみました。この概算式は、最大暖房負荷を求める概算式になります。

 

必要暖房能力(W)=(Q値+C値÷10)×面積×(室温−最低温度)

 

 結果は「2.66」でした。

(上記の計算式で出る必要暖房能力は単位がWなので、1,000で割って単位をkWとしています)

 

 方法①で確認したように、「6畳用」の「最大暖房能力」は「6.0」で、外気温-4.0℃の「デフロスト補正(52.5%)」をして「3.15」でした。

 

 これだと上記の「2.66」最小で満たす計算になるのでOKということになります。

 

 以上のように検討をして、この方法②においても、「6畳用」を選んで問題ないように思いました。

(自分たちで計算した最大暖房負荷は「2.79」だったので、結果的には、そこまで的外れでもなかったのかも? と思いました)

 

 

エアコンの容量選定:結論

 

 以上のような方法①方法②で検討した結果、私たちの家の場合はLDKのメインのエアコンでも「6畳用」が最適なのでは? という結論になりました。

 

 でも……。

 

 上記のようにダブルチェックまでして確認したにもかかわらず、やはりそこは素人なので、「そうはいっても6畳用で本当に大丈夫?」という不安から、日和ってメインのエアコンとなるLDKには10畳用を買ってしまいました

 

 「大は小を兼ねない!」ことは理解していたにもかかわらず……。自己責任なので仕方ないですが、このことはちょっと後悔しています。

 

 ただ、幸いにも、エアコンはいつか交換もしますし、「よい勉強になった」と思うことにしました。

 

 

エアコン選定の注意点

 

 なお、当たり前のことになりますが、上記のように計算をすることはできますが、計算上は成立していても、「間取り設計」「空調設計」としてそれが可能かというのは別の問題になってきます。

 

 そのため、エアコン選定を行う際には、「間取り設計」「空調設計」といったところも併せて気にする必要のあるところなのかな、と思います。

 

 

エアコン選定の補足:「除湿」について

 

 ここまで、エアコン選定については主に、「暖房」「冷房」についての検討を行いました。

 

 しかし、エアコンにはもう1つ「除湿」という大きな役割があります。

 

 高断熱高気密の家では「除湿(弱冷房除湿)」が課題(※17)といわれていますので、エアコンの選定にあたっては、梅雨時の「除湿」の観点でも検討を行いました。

 

 この課題については、主に3つのポイントがあるようです。

 

 1つ目は、過大な容量のエアコンをつけないことです。

 なるべく室内を冷やさずに除湿を続けるためには、可能な範囲で容量の小さいエアコンを付けるのがよいようです。

 

 2つ目は、1つ目とほぼイコールの話になってしまうと思いますが、「最小能力」の小さいエアコンを選ぶことです。

 以下の❷に「2.2(0.4〜3.5)」とありますが、この「0.4」が最小能力になります。負荷が小さくてもエアコンが止まらずに「除湿」を続けるためには、この最小能力が小さいエアコンを選ぶのがよいようです。

 

出典:日立「ルームエアコンXシリーズ」:

https://kadenfan.hitachi.co.jp/ra/lineup/xseries_s/

 

 3つ目は、一番無難な方法だと思いますが、「除湿」の方式が「弱冷房除湿」ではなく「再熱除湿」のエアコンを選ぶことです。

 

 「弱冷房除湿」に比べて「再熱除湿」は電気代が高くなりますが、温度が下がらないため、サーモオフすることなく「除湿」を続けることができます。ただし、「再熱除湿」のエアコンは限られたメーカーの上位機種にしか搭載されていないので、イニシャルコストは高くつくことになります。

 

 私たちは、平屋での「除湿」を考慮して、エアコンは「再熱除湿」機能のある日立さんの「白くまくん」を選びました。

(日立さん以外で「再熱除湿」機能のあるエアコンをつくっているのは三菱電機さんだと思います。ダイキンさんも近年は「再熱除湿」的な機能はあるようです。なお、各社ともに上位機種以外の「除湿」方式は、「再熱除湿」ではありませんので注意が必要です)

 

 平屋で弱冷房除湿が難しいと考える理由については、過去のブログ記事をご参照ください。

 

 

 

エアコン選定を考えてみて

 

 今回、私たちはUA=多分0.32(※18)に基づいて冷暖房負荷を計算し、エアコン選定を考えました。そして、どうやら6畳用で冷暖房できそうなのかな、という結論に至りました。

 

 そこで思ったのは、断熱等級7(HEAT20のG3)の家、6地域の岐阜市でいえばUA=0.26以下の家の場合、この世の中に「最適な容量のエアコン」というものがそもそも存在しないのでは? ということです。

 

 多分、断熱等級7(HEAT20のG3)の断熱性能だと、6畳用エアコンでさえ過大な容量のエアコンになってしまうのでは? と思いました。

 

 2022年(令和4年)4月から断熱等級5、2022年(令和4年)10月から断熱等級6と7が創設され、家の「性能」については、近年、急速に世の中の意識が変わってきたように家づくりをしながら感じましたが、そうした「良い器」「うまく使う」ための重要な設備であるエアコンが、6地域での超高断熱の家には対応できていない現状があるのかな? などということを、私たちの家とは関係のない話ではありますが、私たちの家のエアコン選定を通じて思ったりしました。

 

おわりに

 

 暮らしてみて、エアコンについて考えるのは本当にとても大事だったと感じています。

 

 最後の最後で容量選定については日和った判断をしてしまいましたが、それでも、「暖房」「冷房」ともに、「室温」「省エネ性」はおおむね満足のいく結果となっていますし、「除湿」についても、比較的うまくいっているのかな、という感じです。

 

 最後になりますが、今回のエアコン選定の諸々についても、私たちの誤った理解等もあるかもしれませんので、検討される際には一次情報にあたってご確認いただければと思います。

 

 本日は以上になります。

 

【注的なもの】

※8 冷暖房負荷を計算した条件

【夏】

・7〜9月の各月

・日射の影響を考慮して「昼」「夜」を分けて計算

・内外温度差は、「最高気温」と「平均気温」で計算

・室内は「26℃・60%」の設定

・気象条件は設計時点で直近の、実際の岐阜市の1時間ごとの気象データ

・日射熱取得量は、「窓の日射熱取得率×サッシの有無と種類×軒や庇の出幅等」で算出したη値と、NEDOの日射量データベースにおける岐阜市の日射量で計算

・日射遮蔽は「すだれ」で計算

・日射量は、「最大(曇りや雨などの日射のない時間を除く)」と「平均(曇りや雨などの日射のない時間も含む)」で計算

・マイナス要素の「人体発熱」「内部発熱」は加えて計算

・換気は第3種換気(0.5回/h)

【冬】

・12〜2月の各月

・日射の影響を考慮して「昼」「夜」を分ける

・内外温度差は、「最低気温」と「平均気温」で計算

・室内は「21℃」の設定

・気象条件は設計時点で直近の、実際の岐阜市の1時間ごとの気象データ

・日射熱取得量は、実際の「窓の日射熱取得率×サッシの有無と種類×軒や庇の出幅等」で算出したη値と、NEDOの日射量データベースにおける岐阜市の日射量で計算

・日射遮蔽は「なし」で計算(日射取得するため)

・日射量は、「最大(曇りや雨などの日射のない時間を除く)」と「平均(曇りや雨などの日射のない時間も含む)」で計算

・プラス要素のうち不確定な「人体発熱」は除く

・換気は第3種換気(0.5回/h)

 

※9 湿度補正

 湿度補正の補正値は、松尾設計室の松尾さんの書籍の値を参照させていただきました。

◉松尾和也『エコハウス超入門』新建新聞社、p.159、2020年

 

※10 外気温条件による能力補正(1)

   「室外吸込空気湿球温度1.4℃(平均外気温3.9℃・平均湿度63%)」と「室内吸込空気乾球温度20℃」の条件で、いくつかの能力補正線図を確認したところ、80%半ば〜90%超程度と読み取れたので、余裕をみて80〜90%程度の幅を持たせた補正としました。結構アバウトです。

 

※11 デフロスト補正

 デフロスト補正の補正値は、松尾設計室の松尾さんの書籍の値を参照させていただきました。

◉松尾和也『エコハウス超入門』新建新聞社、p.157、2020年

 

※12 外気温条件による能力補正(2)

 「室外吸込空気湿球温度-5.4℃(外気温-4.0℃・湿度70%)」と「室内吸込空気乾球温度20℃」の条件で、いくつかの能力補正線図を確認したところ、70%半ば〜80%程度と読み取れたので、余裕をみて70〜80%程度の幅を持たせた補正としました。こちらも結構アバウトです。

 

※13 Q値

 UA値が外皮からの熱損失を評価するのに対して、Q値は外皮からの熱損失に加えて、換気による熱損失も評価するもの。Q値=(外皮総熱損失量+換気熱損失量)÷延床面積。

 

※14 Q値を松尾さんの概算方法で求めた理由

 方法②は、私たちの計算ミスというリスクを考えてのダブルチェックなので、Q値は私たちが計算した値ではなく、UA値からの概算方法を用いました。といっても、2026年(令和8年)10月末で廃止される従来の基礎断熱のUA値の計算方法だと、実態と離れたUA値になってしまいそうだったので、2026年(令和8年)11月以降も使用される新しい基礎断熱のUA値の計算方法でのUA値は自分たちで計算しているため、Q値を概算する基となるUA値を自分たちで計算している点については、そこはまあ……という感じはあるのですが。

 

※15 松尾さんのQ値の概算式

◉松尾和也『エコハウス超入門』新建新聞社、p.56、2020年

 

※16 松尾さんの必要暖房能力を求める概算式

◉松尾和也「間違いだらけのエアコン選び 「過大能力」避ける常識」『日経ホームビルダー』:

https://www.nikkei.com/article/DGXMZO19460320R30C17A7000000/

 

 

※17 高断熱高気密の家では「除湿」が課題

 梅雨時は室内と外気との温度差が小さいため、「除湿」の方式が「弱冷房除湿」のエアコンだと、高断熱高気密ゆえにすぐに温度が下がってエアコンがサーモオフしてしまい、「除湿」がうまくいかないことがあるようです。

 

※18 UA=多分0.32

 私たちの家は、2026年(令和8年)10月末で廃止される古い基礎断熱のUA値の計算方法ではUA=0.25とのことですが、古い基礎断熱のUA値の計算方法では、UA値は実態に即したものとはならないと大学等の先生方が書籍等で書かれていました。

 そのため、私たちは、2026年(令和8年)11月以降も使用される新しい基礎断熱のUA値の計算方法でUA値を計算してみました。このUA値は自分たちで計算していることから「多分」としています。詳しくは過去のブログ記事「◆断熱について考える③/基礎断熱のUA値の計算方法」をご参照ください。

 

 

 

【参考文献】

◉前真之『エコハウスのウソ2』日経BP、2020年

 

◉松尾和也『エコハウス超入門』新建新聞社、2020年

 

◉辻充孝『ぜんぶ絵でわかる⑦ エコハウス』エクスナレッジ、2024年

 

◉『エコハウス・高断熱住宅の疑問に完全回答! 断熱・気密・換気・空調Q&A』エクスナレッジ、2024年