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エアコン暖房

多忙な事をいい訳に、だいぶブログの更新も滞らせておりました。
今回の記事は、最近よく相談されるエアコン暖房について記事にします。
施主様、また工務店からも「暖房をエアコンで考えていますが、どうでしょう?」と相談があります。
そこで私の答えをブログ投稿で回答させていただきます。(但し、予算は別とします)

①エアコン暖房はお住まいの地域によって計画する。
寒冷地の場合、外気温がマイナス10℃~20℃にもなる地域で室内を20℃に保とうとすると 内外の温度差は30℃~40℃にもなります。
住宅内全体でその温度差をエアコン暖房の空気熱で暖めるのか?または、パネルヒーターの輻射熱で暖めるのか? で暖房特性の違いが出ます。
温暖地より寒冷地では室内の上下と部屋間との温度ムラができやすい地域なので暖房を何にするか?十分な検討が必要です。

②住宅の断熱仕様。
住宅を断熱すると断熱の種類と厚さで熱損失(内外温度差1℃時に損失する熱量)がわかり熱損失量が多い住宅ほど暖房能力が大きいものが必要になります。
一方、熱損失量が小さい住宅ほど暖房能力は小さいものですむことになります。

③サッシの性能で表面温度が変化する。
建物の外周を囲っている部位が一般的には断熱層になりその断熱性能が高いと熱損失が少なくなることは②の通りです。
建物の外周壁で最も熱損失の多い部位は開口部(サッシ)になります。
つまり開口部(サッシ)の断熱性能をより高くしないと外気温の影響を受けやすく 窓の表面温度がマイナス10℃~20℃にもなる寒冷地ではコールドドラフトの影響を簡単に受けやすく、また窓に結露が発生する危険があります。

④サッシの位置。(住宅の間取りとエアコン設置場所)
住宅全体的に良い温熱環境、例えばQ1住宅クラス以上の高性能な住宅あっても部屋ごとの暖房計画をしないと外気温の影響を受けて背中が寒い・足だけ寒いといったコールドドラフト現象が起きます。
また、寒冷地で外気温がマイナス10℃~20℃にもなる場合にはエアコン暖房だけではサッシの表面温度を上げることができず窓に結露を発生させるケースが多々あります。

⑤どのくらいの温熱環境を望んでおられるか?
住宅の熱損失などから暖房負荷計算し暖房能力を選定します。
能力だけ考えると1箇所にドン!と必要な暖房能力の暖房機を置くだけでいいのですが、開放的な間取りではない場合は部屋間に温度差ができやすくなります。
その結果、暖房機から離れた部屋のサッシが外気温の影響を受けて露天温度に達し結露が発生します。
この解決策としては暖房機を分散配置させることで温度差を小さくすることができ、また窓の結露防止に役立つ環境に近づけることができます。
寒冷地で④のような現象を全てクリアする暖房機は、今のところ輻射熱のパネルヒーターが最適と考えています。
ここまでのレベルの住環境を望んでいないのであれば・・・エアコン暖房でも良しとするところです。

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まとめると、
寒冷地では住宅の断熱性能やサッシ性能を上げ間取りやサッシ・エアコン設置場所のバランスを考えた計画をしないとエアコン暖房の場合、特に寒冷地ではコールドドラフトや窓表面の結露発生を防ぐことは難しいということになります。 暖房のイニシャルコストとの兼ね合いもありますので、暖房機はこれ!とは断定できませんが、 私のお薦めは、輻射熱で住宅を暖めコールドドラフトを唯一防げ、熱のコントロールがしやすい暖房機はパネルヒーターであると思っています。
(海外の寒冷地でも高性能サッシの下には、コールドドラフト防止のため窓表面温度を上げることができる暖房機が設置してあります。)
「器の性能」(住宅の断熱・気密)が高性能でしっかりしているのであれば、
あとは、「熱をコントロール」を容易に行える設備(暖冷房・換気)が快適な住環境に必要と考えます。


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地熱を利用したボイラーは?

地熱ボイラーで暖房を考えると気密性能も断熱性能も確かなものにする必要があります。
この一般的な地熱ボイラーは地熱で足りない暖房エネルギー部分をヒートポンプ式電気ボイラーに補ってもらうボイラーですから、出来るだけ、ヒートポンプ式電気ボイラーを活発に働かせずに地熱エネルギーで暖房したい・・・(省エネ運転したい)と考えます。
そう考えると、
住宅の熱損失(Q値)が少ないこと、気密性能も1.0c㎡以下にする。と、暖房に必要なエネルギーは小さくなります。
この時のⅡ地域のQ値は、1.2W/㎡k以下が望ましいようで、データではそれ以上あるとヒートポンプ式電気ボイラーに近いランニングコストになるようです!
イニシャルコストとランニングコストの費用対効果から考えると、
Q値1.2W/㎡k以上ある住宅には、ヒートポンプ式電気ボイラーで十分なようです。

勿論、使いたい暖房ボイラーによってQ値を設計し建築する事も可能です!
前回ブログと同様に、暖房機やボイラーの選定は、建物のQ値と密接な繋がりがあります。
住宅新築の際は、冷暖房とQ値の繋がりも考えると省エネになるのではないでしょうか。

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何が省エネで快適な暖房ボイラー?

暖房ボイラーによって燃費がかなり変わるのでしょうか?
と結構質問されます。

ヒートポンプ熱交換器などの暖房ボイラーは、省エネルギーとされていますが・・・
Ⅰ・Ⅱ地域で上記の暖房ボイラーを使って快適で省エネルギーになるためには、住宅のQ値が1.6Wくらいないと、寒かったり・暖房エネルギーが掛かりすぎたりといった問題が起こります。
電気ヒートポンプ熱交換器の場合、灯油ボイラーなどに比べ作れる温水の温度が20度くらい低いのです。
ヒートポンプ熱交換器からMAX55度の温水を各パネルヒーターなどに送るのですから、勿論Q値もそれなりに上げる必要があります。
一概にどの住宅でも、ヒートポンプ熱交換器など暖房ボイラーがお得ですとは言えないのです!
省エネで快適な温環境を得るためには、MAX75度の温水を送れる灯油ボイラーの方がお得な場合もあります。

暖房機やボイラーの選定は、建物のQ値と密接な繋がりがあるのでした。

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この暖房機お得!

寒い時期になって、テレビなどでは暖房機は何にするとお得でしょう?なんてやっています。
さて、何の暖房がお得でしょうか?
簡単なようで難しいお話です。。。
それは、各住宅の性能によって違うので一概に回答はでません。(住宅の性能を知らないと何ともいえないからです。)

従来の住宅では、
住宅が失う熱量が大きく、そこで住むためには膨大な熱量が必要でした。
そこで瞬時に熱量を大きく出せる暖房機(ファンヒーター・FFヒーター)が主流になりました。
でも、これは快適?省エネ?で疑問が残ります。

また、この従来の住宅に、
省エネルギーで流行のヒートポンプ式(床暖房または温水パネルヒーター)暖房用電気ボイラーなどを導入した場合どうなるでしょう?
快適性も省エネ性も向上するでしょうか?

答えは、ノーです。
ヒートポンプ式暖房用電気ボイラーは、発熱量が抑えられた大変優れたボイラーですが、
住宅の性能(Q値)が次世代省エネルギー基準を満たさない住宅などに導入した場合、
ボイラーはフル回転をしても、住宅から逃げる熱量の方が多いため、寒い環境となります。
ボイラーが常にフル回転のため、ランニングコストは増大し省エネにもならず快適性も得られないものとなります。
従来の住宅の場合、
熱のコントールが非常に難しいので、快適性と省エネルギー性を得られる暖房機の設定は、大変困難なのです!


熱をコントロールできる住宅は、快適性と省エネルギー性を得られる暖房機の設定を容易に行うことが可能となります。
例えば、次世代省エネルギー基準を満たした住宅・省エネ等級4の住宅とかQ1住宅などがそのいい例です。


さて、次世代省エネルギー基準を満たした住宅で採用される暖房機は、
上記で説明したヒートポンプ式暖房用電気ボイラーが快適性・省エネ性を得られるセントラル暖房などで主流になりつつありますが、
この他に、
地熱を利用したヒートポンプボイラー(足りない熱量は電気による)なども最近では採用が増えてきましたが、こちらはどうでしょうか?
これらはまだ弊社では、数棟しか経験はなくデータ不足ではありますが・・・・紹介したいと思います。
岩手県でのデータでは、
次世代省エネルギー基準を満たしたQ値1.9W/㎡Kの住宅でも、ランニングコストを見てみると
上記で説明したヒートポンプ式(床暖房または温水パネルヒーター)暖房用電気ボイラーのランニングコストとさほど変わりない
という結果が出てきています。
ということは、
例えば・・・ヒートポンプ式暖房用電気ボイラーのイニシャルコストが100万円程度で、地熱式ヒートポンプボイラーのイニシャルコストが200万円だった場合、
Q値1.9W/㎡Kの住宅では、どちらのボイラーでも同じランニングコストだと・・・・電気式ヒートポンプボイラーの方がお得なになってきます。

しかし、Q値が1.2W/㎡Kの住宅では、
最低気温が観測される2月の暖房による電気代が、僅か数千円のランニングコストで全館暖房できるという結果も出ています。
この場合だと、上記のイニシャルコストの差があったとしても地熱ヒートポンプボイラーはお得になってきます。

これらのデータを見ると、
地熱を利用したヒートポンプボイラー採用には、Q値1.6W/㎡Kの住宅性能が必要なようです。

できるだけ暖房のランニングコストを抑えて暮らしたい方は、1.6W/㎡K以下のQ値にもこだわった住宅にしてはいかがでしょうか?


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暖房機でこんなに差が出るの?

暖房機でこんなに差が出るの?


今回は、熱カメラ映像で温風ヒーターとパネルヒーターの室内環境差を見ます。
※写真はクリックすると拡大します。
温風ヒーターの熱映像
左の写真は、窓下に温風ヒーターを設置した室内の映像です。
壁や床・天井が15℃~17℃と低いために、室内の空気温度を25℃以上にしないと、暖かさを感じられない状況です。

暖房を必要とする温度は、個人差があって一概には言えませんが、15℃前後が一応の目安とされています。
写真の壁や床・天井からは、輻射熱を期待できないので、室内空気温度を上げる必要があります。

写真の通り、外壁面や床面付近は寒さが残り、天井付近が高温になりやすい状態です。
窓の下に暖房機が設置されていますが、暖房機の正面に向かって温風が出ることで、窓からのコールドドラフトには効果的ではないことが写真から見えます。

壁面3点と床面1点の表面温度は、17℃~18℃と温度のムラはあまり見られませんが、ガラス面の温度は15℃とコールドドラフトを感じられる室内環境となっています。


※写真はクリックすると拡大します。
パネルヒーターの熱映像
左の写真は、窓下にパネルヒーターを設置した室内の映像です。

壁や床・天井がだいたい22℃となっています。
窓下にパネルヒーターを設置する事でガラス表面の温度も20℃前後になっているのでコールドドラフトの心配は小さくてすみます。
高断熱・高気密の住宅であれば輻射熱の恩恵を大きく得られ室内の空気温度を低く設定する事ができますので、経済的です。

このように暖房器具でも室内の快適性は変わってしまうのです。

※特に断熱・気密が高性能になると暖房機器の選択は注意が必要です。
↓参考ブログ
http://dannetu.blog.smatch.jp/blog/2009/11/post-72b4.html
http://dannetu.blog.smatch.jp/blog/2007/10/post-dcb7.html

コールドドラフトに関して、
高性能化すればするほど、窓の断熱性能が弱いと嫌なコールドドラフトがはっきり感じる住宅となります。
例えば、開口部の熱貫流率は壁や屋根の熱貫流率と比較すると、およそ5倍~10倍断熱性能が低いからです。

壁付近の室内環境は快適ですが、開口部の付近の室内環境は不快と感じられる方は、多いと思います。

最低気温が1桁又は氷点下になる地方での高性能住宅ではコールドドラフトをはっきりと感じる事ができますので、
その不快を防ぐ為にも、今回ご紹介した窓表面温度を上げることが有効的です。
極力、快適で経済的な暖房機を選びたいですね!


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ふるかわしげひろ

Author:ふるかわしげひろ
住まい環境プランニング 代表
(旧:住環境アルテ)
・NPO法人 環境住宅正会員
・パッシブハウス・ジャパン
 賛助会員

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