外皮負荷(構造体負荷と熱貫流率)

外皮負荷とは、外部から構造体などの「外皮」を通して室内に入る熱負荷の総称で、熱負荷計算書で計算される外皮負荷は以下の3項目である。この記事ではこれらの外皮負荷の計算を行う。なお、このページは詳細記事にあたり、熱負荷計算書の全体については別記事にまとめている。

  • 構造体負荷     (構造体の熱貫流)
  • ガラス面通過熱負荷 (ガラス面の熱貫流)
  • ガラス面日射負荷  (ガラス面の直射日光の熱)
参考記事
参考書籍

構造体負荷

構造体負荷とは、壁、床、天井などの構造体の構成材料を通しての熱貫流量(熱が入ってくる量)を言う。以下の式により求められる。

構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]

構造体面積の求め方

外壁であれば、構造体面積[m2]=階高×壁長さ
内壁であれば、構造体面積[m2]=天井高×壁長さ で求める。

天井であれば、構造体面積[m2]=天井面積
床であれば、 構造体面積[m2]=床面積  になる。

熱貫流率の求め方

熱貫流率とは、熱の伝わりやすさを表す数値で、内外温度差1Kの時の構造体1m2当たりの熱負荷量を表している。以下の式により求められる。

熱通過率[W/m2・K]=1/(室内側の熱抵抗値+構造体の熱抵抗値の合計+室外側の熱抵抗値)

熱抵抗値[m2・K/W]=構造材の厚み[m]/構造材の熱伝導率[W/m・K]

■簡易計算シートあり

空気の熱定数

材料名 熱抵抗値[m2・K/W]
外表面 1/23
内表面 1/9
空気層(非密閉) 0.07
空気層(密閉) 0.15

材料の熱定数

材料名 熱伝導率λ[W/(m・K)]
45
土壌(粘土質) 1.5
土壌(砂質) 0.9
土壌(ローム質) 1
土壌(火山灰質) 0.5
砂利 0.62
PCコンクリート 1.5
普通コンクリート 1.4
軽量コンクリート 0.78
コンクリートプロック(重量) 1.1
コンクリートプロック(軽量) 0.53
モルタル 1.5
プラスタ 0.79
石こう板・ラスボード 0.17
ガラス 1
タイル 1.3
合成樹脂・リノリウム 0.19
アスファルト類 0.11
防湿紙類 0.21
0.15
合成畳 0.07
カーペット類 0.08
木材(重量) 0.19
木材(中量) 0.17
木材(軽量) 0.14
合板 0.19
グラスウール(24K) 0.042
グラスウール(32K) 0.04
ロックウール保温材 0.042
ロックウール吹付け 0.051
ロックウール吸音板 0.064
ポリスチレンフォーム(ビーズ) 0.047
ポリスチレンフォーム(押出) 0.037

空気調和・衛生工学便覧第13版

温度差の求め方

温度差とは、室内外温度差をいうが、実際は構造体に熱が伝わるまでのタイムラグなどを考慮する必要があるため、それを考慮した架空の温度差である実行温度差(ETD)を利用する場合や、室内外温度差に係数をかける場合がある。

実行温度差(ETD)とは、壁や天井からの熱貫流時のタイムラグを考慮し、熱貫流の定常計算を簡略化するための温度。
壁の種類や厚みにより壁タイプⅠ~Ⅳ(寒冷地はⅠ~Ⅵ)と分けられた実行温度差が設定されている。通常の構造壁であれば壁タイプⅢになる。

設計屋外温度とは、実際の外気の気象データを統計処理して得られた値の、TAC2.5%をいう。
TACとは超過危険率を言い、TAC2.5%の場合の屋外温度は全日数のうち2.5%の日で猛暑等によりこの値を超過する。

どの温度差を利用するかを以下の表にまとめた。

構造体が接する面 温度差 備考
外気に隣する場合
(夏期/一般)
実行温度差
外気に隣する場合
(夏期/ガラス)
室内外温度差(設計用屋外温度と対象室設計温度の差) 熱貫流にほとんどタイムラグがないため実行温度差はない
外気に隣する場合
(冬期/一般、ガラスとも)
室内外温度差(設計用屋外温度と対象室設計温度の差)×方位係数 冬期は実行温度差の代わりに方位係数がある
土壌に接する場合(冬期のみ) 室内外温度差(地中温度と設計温度の差) 土壌は冷えているので夏期は余裕側なので負荷を見込まない
空調室と隣する場合 室内外温度差(隣室設計温度と対象室設計温度の差)
非空調室や廊下と隣する場合 室内外温度差(設計用屋外温度と対象室設計温度の差)×非空調隣室温度差係数(一般に0.3)

※空調室と隣する場合、室内外温度差が無い場合は負荷が0となるが、利用時間が異なる場合(使用時だけ空調する会議室など)では負荷となるので注意が必要。

暖房の方位係数

方位別 方位係数
陸屋根、最下階の床(空調床)、ピロティ 1.2
北・北東・北西・東・西向外壁 1.1
南東・南西向外壁 1.05
南向外壁 1

建築設備設計基準平成30年度版

非空調隣室温度差係数r

非空調室
事務室 廊下 非空調室 0.4
廊下一部還気方式 0.3
廊下還気方式 0.1
便所 還気による換気 0.4
外気による換気 0.8
倉庫ほか 0.3

建築設備設計基準平成30年度版

実行温度差ETDj[℃](室温28℃)

札幌
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 0 3 3 2 0 1 2 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
水平 21 28 25 15 8 22 25 23 2 11 16 19 3 4 7 10 3 9 13 15 4 8 11 13
N 2 4 4 3 0 3 4 4 0 0 2 3 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 1 1
NNE 3 4 4 3 3 4 4 4 1 2 3 3 0 0 1 2 0 1 2 2 0 1 2 2
NE 8 4 4 3 8 6 5 4 2 5 5 5 0 2 3 3 2 4 4 4 1 3 3 3
ENE 13 4 4 3 11 9 6 5 4 7 7 6 1 3 4 5 3 5 5 5 2 5 5 5
E 17 5 4 3 12 12 7 5 4 9 9 7 1 4 5 6 4 7 7 6 3 6 6 6
ESE 18 7 4 3 12 13 9 6 3 9 10 8 1 3 5 6 3 7 7 7 2 6 6 6
SE 17 11 5 3 9 14 10 6 2 8 9 8 0 3 5 6 2 6 7 7 2 5 6 6
SSE 13 13 7 3 5 12 12 7 0 6 8 8 0 1 3 5 0 4 6 6 0 3 5 6
S 8 15 12 4 0 9 12 10 0 3 7 8 0 0 1 3 0 2 5 6 0 2 4 5
SSW 2 14 16 11 0 7 12 13 0 1 5 8 0 0 1 3 0 1 4 6 0 1 3 5
SW 2 13 18 16 0 4 11 15 0 0 4 8 1 0 1 2 0 1 3 6 0 1 2 5
WSW 2 10 19 20 0 3 9 15 0 0 3 7 1 0 1 2 0 1 3 6 0 1 2 4
W 2 6 17 20 0 3 7 14 0 0 2 6 1 0 1 2 0 1 2 5 0 1 2 4
WNW 2 4 13 19 0 3 5 11 0 0 2 5 1 0 0 1 0 0 1 4 0 1 1 3
NW 2 4 8 14 0 3 4 8 0 0 1 3 0 0 0 1 0 0 1 3 0 0 1 2
NNW 2 4 4 9 0 3 4 5 0 0 1 3 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 1 1
仙台
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 1 4 4 3 0 2 3 3 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1
水平 23 31 27 17 9 23 27 25 3 12 18 21 4 10 14 12 4 10 14 17 5 9 12 15
N 3 6 5 5 0 4 5 5 0 1 3 4 0 1 2 2 0 1 2 3 0 1 2 2
NNE 5 6 5 5 5 5 5 5 1 3 4 5 1 3 3 3 2 3 3 4 1 2 3 3
NE 10 6 5 5 9 8 6 6 3 6 6 6 1 5 5 4 3 5 5 5 2 4 5 5
ENE 15 6 5 5 12 10 7 6 4 9 8 7 2 7 7 6 4 7 7 6 3 6 6 6
E 18 6 5 5 13 13 9 6 4 10 10 8 2 8 8 7 4 8 8 7 4 7 7 7
ESE 19 8 5 5 12 14 10 7 4 10 10 9 2 8 8 7 4 8 8 7 3 7 7 7
SE 17 11 5 5 9 14 10 7 2 9 10 9 1 7 8 6 3 7 8 7 2 6 7 7
SSE 13 13 6 5 5 12 11 8 1 6 9 8 1 5 7 5 1 5 7 7 1 4 6 6
S 8 14 11 5 1 9 12 10 0 3 7 8 1 3 5 4 0 3 5 6 1 2 4 5
SSW 3 14 15 12 0 7 12 13 0 2 5 9 1 2 4 3 0 2 4 7 1 2 3 5
SW 3 13 18 17 0 5 11 15 0 1 4 9 2 2 4 3 1 2 4 7 1 2 3 5
WSW 3 10 19 21 0 4 10 16 0 1 4 8 2 2 4 3 1 2 4 7 2 2 3 5
W 3 8 18 22 0 4 8 15 0 1 3 7 2 2 3 3 1 2 3 6 2 2 3 5
WNW 3 6 14 20 0 4 7 13 0 1 3 6 2 2 3 2 1 2 3 5 1 2 2 4
NW 3 6 10 17 0 4 5 10 0 1 3 5 1 1 2 2 0 1 2 4 1 1 2 3
NNW 3 6 5 11 0 4 5 6 0 1 2 4 1 1 2 2 0 1 2 3 0 1 2 2
東京
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 4 7 7 6 1 4 6 6 1 2 4 5 2 2 2 3
水平 25 34 30 20 11 26 30 28 5 14 21 24 7 8 11 15
N 6 9 8 7 3 6 8 8 2 4 5 6 3 3 4 4
NNE 8 9 8 7 7 8 8 8 4 6 7 7 3 4 5 6
NE 14 9 8 7 12 10 9 8 6 9 9 9 4 6 7 7
ENE 18 9 8 7 14 13 10 9 7 11 11 10 4 7 8 9
E 21 9 8 7 15 15 11 9 7 12 12 11 4 7 9 9
ESE 21 11 8 7 14 16 12 10 6 12 13 11 4 7 9 10
SE 19 13 8 7 11 16 13 10 5 11 12 11 4 6 8 9
SSE 15 15 9 7 7 14 13 10 3 8 11 11 4 5 6 8
S 9 16 14 7 3 11 14 12 2 5 9 10 4 4 5 6
SSW 6 16 18 14 2 8 14 15 2 4 7 11 4 4 4 6
SW 6 14 21 20 2 7 13 18 2 4 7 11 5 4 4 6
WSW 6 12 21 23 2 6 12 19 2 4 6 11 5 4 5 6
W 6 10 20 25 2 6 11 18 2 4 6 10 5 4 5 6
WNW 6 9 18 23 2 6 10 16 2 4 5 9 5 4 4 5
NW 6 9 13 19 2 6 8 13 2 4 5 8 4 4 4 5
NNW 6 9 8 14 2 6 8 9 2 4 5 6 3 3 4 4
大阪
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 3 6 7 6 1 4 6 7 1 2 4 5 3 2 3 3
水平 23 34 32 23 10 25 30 30 5 13 20 24 8 8 11 14
N 5 8 9 8 3 6 8 8 3 4 5 7 3 3 4 4
NNE 9 8 9 8 8 8 8 9 4 6 7 8 4 5 5 6
NE 15 8 9 8 11 11 9 9 5 9 9 9 4 6 7 7
ENE 19 9 9 8 13 14 11 10 6 11 11 10 5 7 8 9
E 21 9 9 8 14 16 12 10 6 12 12 11 5 7 9 10
ESE 21 12 9 8 13 17 13 10 6 12 13 12 5 7 9 10
SE 18 14 9 8 10 16 13 11 5 10 12 11 4 6 8 9
SSE 14 15 10 8 6 13 13 11 3 8 10 11 4 5 6 7
S 8 15 14 9 3 10 13 13 2 5 8 10 4 4 5 6
SSW 5 14 18 15 2 7 13 16 2 4 7 10 4 4 4 6
SW 5 13 20 21 2 6 12 18 2 4 6 10 5 4 5 6
WSW 5 10 21 25 3 6 11 18 3 4 6 10 5 5 5 6
W 5 8 20 26 3 6 10 18 3 4 6 10 5 5 5 6
WNW 5 8 17 24 3 6 9 16 2 4 5 9 5 5 5 5
NW 5 8 13 20 2 6 8 13 2 4 5 7 5 4 4 5
NNW 5 8 9 14 2 6 8 10 2 4 5 7 4 4 4 5
福岡
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 3 6 6 6 1 4 5 6 1 2 3 4 2 2 2 3
水平 21 34 32 24 8 23 30 30 4 12 19 23 8 8 10 14
N 5 8 8 7 3 6 7 8 2 4 5 6 3 3 4 4
NNE 10 8 8 7 7 8 8 8 3 6 7 7 3 4 5 5
NE 16 8 8 7 10 11 9 8 4 9 9 9 4 5 6 7
ENE 20 8 8 7 12 14 11 9 5 11 11 10 4 6 8 8
E 21 11 8 7 12 16 12 9 5 12 12 11 4 6 8 9
ESE 21 13 8 7 11 17 13 10 5 11 12 11 4 6 8 9
SE 18 15 8 7 9 15 13 10 4 10 12 11 4 5 7 8
SSE 12 15 10 7 5 13 13 10 6 7 10 10 4 4 6 7
S 6 14 14 9 2 9 12 12 2 4 7 10 4 3 4 6
SSW 5 13 17 15 2 7 11 14 2 4 6 9 4 4 4 5
SW 5 11 18 21 2 6 11 16 2 4 6 9 5 4 4 5
WSW 5 8 18 24 2 6 10 17 2 4 5 9 5 5 5 5
W 5 8 17 25 2 6 9 16 3 4 5 9 5 5 5 5
WNW 5 8 14 23 2 6 8 14 2 4 5 8 5 4 5 5
NW 5 8 11 19 2 6 7 11 2 4 5 7 5 4 4 5
NNW 5 8 8 13 2 6 7 9 2 3 5 6 4 3 4 4
那覇
壁タイプ
時刻 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16 9 12 14 16
方位 日陰 3 4 5 4 1 3 4 4 1 2 3 3 2 2 2 2
水平 20 33 32 24 7 22 29 29 4 11 18 23 7 7 10 13
N 5 6 7 6 4 5 6 6 2 4 5 5 3 3 3 4
NNE 12 6 7 6 7 8 7 7 3 6 7 7 3 4 5 5
NE 17 7 7 6 9 12 9 9 3 9 9 8 3 5 6 7
ENE 20 9 7 6 10 15 10 10 4 10 11 9 3 5 7 8
E 21 11 7 6 11 16 11 11 4 11 11 10 4 5 7 8
ESE 20 12 7 6 9 15 11 11 4 10 11 10 3 5 7 8
SE 16 12 7 6 7 13 11 11 3 8 10 9 3 4 6 7
SSE 10 11 7 6 4 10 10 10 2 6 7 8 3 3 4 5
S 5 10 9 6 2 6 8 8 2 3 5 7 3 3 3 4
SSW 5 8 12 12 2 5 8 8 2 3 5 7 3 3 3 4
SW 5 6 14 18 2 5 8 8 2 3 4 7 4 4 4 4
WSW 5 6 15 22 2 5 8 8 2 3 4 7 5 4 4 5
W 5 6 15 23 2 5 7 7 2 3 4 7 5 4 4 5
WNW 5 6 13 22 2 5 7 7 2 3 4 7 5 4 4 4
NW 5 6 10 18 2 5 6 6 2 3 4 6 4 4 4 4
NNW 5 6 7 13 2 5 6 6 2 3 4 5 3 3 3 4

備考
(1)2004年~2013年の気象データによる。
(2)日影とは、直達及び天空日射量がともにゼロの場合の値を示す。
(3)設計室温が28℃と異なる場合、表の値に(28℃-設計室温)を加える。
(4)屋外設計温度がこの表の地区と大きく異なる場合は、補正を行ってもよい。

建築設備設計基準平成27年度版

設計用屋外温度

地名 冷房 暖房
乾球温度[℃] 湿球温度[℃]
(参考値)
絶対湿度[g/kgDA]
(参考値)
相対湿度[%] 比エンタルピー
[kJ/kgDA](参考値)
日最高気温の月別
平均値の最高値[℃]
最多風向※ 乾球温度[℃] 湿球温度[℃] 絶対湿度[g/kgDA] 相対湿度[%] 比エンタルピー
[kJ/kgDA]
日最低気温の月別
平均値の最低値[℃]
最多風向※
日最低 日最高 9時 12時 14時 16時
稚内 22 25.2 24.3 25.1 24.9 24.6 22.2 15.6 77.2 65.2 23.8 SSW -9.7 -10.8 1.1 65.7 -7.1 -7.9 N
旭川 23.3 30.8 27.4 30.5 30.7 30.2 24.7 17.1 60.6 74.6 28.3 W -17.3 -17.3 0.8 99.4 -15.4 -13.4 WSW
留萌 23 27.8 26.2 27.8 27.2 26.6 23.5 16.5 69.6 70 26.3 ESE -11.4 -11.9 1.2 83.9 -8.5 -8.6 ESE
札幌 23.9 30.7 28.6 30.6 30.6 29.6 24 16.1 57.6 72.1 28.1 SSE -8.3 -9.7 1.1 60.6 -5.5 -7.1 NW
寿都 23.1 28.1 26.9 28 28 27.1 23.7 16.7 69.5 71 25.8 SSE -6.7 -8.3 1.3 60.8 -3.5 -5.6 NW
網走 23.5 29.8 28.4 29.7 29.6 27.9 23.2 15.2 57.3 68.8 25.9 SE -11 -12 1 65.4 -8.7 -10.3 NW
根室 19.8 26.6 24.4 26.6 26 24.5 22 14.7 66.7 64.2 22.8 SSE -8.2 -9.7 1.1 59.3 -5.5 -8 NW
釧路 20.6 24.8 22.8 24.8 24.8 23.7 21.6 15 75.9 63.1 23.1 SSE -12.4 -13.4 0.8 63.4 -10.4 -11.9 W
帯広 21.7 32.7 28 31.9 32.7 31.6 24.7 16.2 51.8 74.5 27.9 WNW -16.3 -16.7 0.7 78 -14.7 -15.1 WNW
浦河 22.3 25.7 24.5 25.7 25.4 24.8 23.4 17.3 82.8 70 24.5 ESE -6.6 -8.5 1.1 52.4 -3.8 -6.8 WNW
函館 23.5 29.6 27.3 29.6 29.6 28.7 24.2 16.9 64.1 72.8 27.2 ESE -6.9 -8.4 1.3 62 -3.7 -7.3 WNW
青森 24.3 31.1 29.9 31 30.8 30 25.2 17.8 62.2 76.9 28.9 E -4.9 -6.1 1.8 73.5 -0.3 -4.3 W
秋田 25.9 33.3 30.3 33.1 33.3 32.7 26.1 18.4 56.5 80.6 30.4 SE -3.8 -5.4 1.8 66.9 0.8 -3.1 NW
盛岡 24 32.2 27.5 31.1 31.8 31.8 25.3 17.6 57.6 77.4 29.5 S -6.9 -8.2 1.4 67.2 -3.4 -6.5 W
宮古 24 31.4 29.1 31.3 31.2 30.1 25.3 17.9 61.3 77.3 27.1 NE -3.7 -6.4 1.2 44.9 -0.6 -4.7 WSW
仙台 25 32 29.4 32 31.5 31.1 26 18.9 62.5 80.5 29.2 SSE -2 -4.3 1.8 55.7 2.4 -2.2 WNW
酒田 26.2 33.9 31.2 33.6 33.6 33.1 26.5 18.9 56.3 82.6 30.5 ESE -1.8 -3.8 2 62.8 3.3 -1.9 WNW
山形 25.1 34.2 29.4 33.7 34.2 34 26.2 18.3 53.4 81.2 30.9 SSW -4.4 -5.4 2 78.4 0.7 -4.7 sw
福島 26.1 34.8 29.8 33.6 34.8 34.1 26.5 18.4 52 82.1 31.3 NE -2.8 -4.6 1.9 63.6 1.9 -2.3 WNW
小名浜 24.9 29.6 27.9 29 29.1 28.7 25.5 19 72.1 78.3 28.3 NE 0.9 -2.6 1.6 39.4 4.9 -0.7 NW
水戸 25.7 33.8 30.2 33.3 33.8 32.7 26.6 19.1 57 82.9 31.5 ENE -1.5 -4.4 1.6 47.3 2.4 -2.8 W
字都宮 25.6 34.6 30.1 33.8 34.2 33.8 27 19.4 55.5 84.6 32 NNE -0.8 -4.1 1.5 42.6 3 -3 N
前橋 25.9 35.8 31.1 34.6 35.8 35.4 26.5 18 48.1 82.1 33.4 ESE 0.2 -3.2 1.5 38.6 3.9 -1.3 NNW
熊谷 26.3 36.8 31.4 35.2 36.4 35.9 27.4 19.2 48.6 86.3 34.2 ESE 0.3 -3.2 1.4 36.7 3.8 -0.7 NW
東京 27.9 34.8 31.9 34.7 34.5 33.5 26.6 18.6 52.6 82.6 32.5 ENE 2 -2.5 1.2 28.1 5.1 2.1 NNW
大島 26.3 30.7 28.9 30.5 30.7 29.8 27.1 21.4 75.9 85.6 29.7 SSW 3.4 0.2 2.5 51.4 9.6 1.9 WSW
八丈島 26.6 29.9 29.2 29.9 29.7 28.7 27.2 21.9 81.2 86 29.1 SW 5.6 2.3 3.1 55.6 13.5 6.2 W
銚子 25.9 30.5 29.1 30.5 30.5 29.5 27.4 22 78.8 86.9 29.6 SSW 2.7 -1 1.9 42.1 7.6 1.8 NW
橫浜 27 33.9 30.9 33.2 33.9 32.4 26.4 18.7 55.7 82.1 31.5 SW 2 -2.2 1.4 32.5 5.6 1.8 N
相川 27.6 32.3 30.7 31.6 32.1 31.5 26.6 19.8 64.2 83.1 29.8 NNW 0.1 -2 2.3 61.5 6 0.6 NW
新潟 27.6 34.2 31.6 34 34.2 32.4 26.4 18.6 54.4 82.1 31.3 WSW -1.1 -3.1 2.2 63.4 4.4 -0.4 WNW
高田 26.6 34.8 32.3 34.8 34.5 33 26.7 18.9 53.4 83.4 31.8 W -1.3 -3 2.3 68.9 4.5 -1.8 WNW
富山 27.2 34.7 32.6 34.7 34 33.1 27.6 20.5 58.2 87.6 32.5 W -1.1 -2.5 2.5 73.3 5.2 -1 SSW
輪島 26 33.4 31.1 33.2 33.4 31.8 26.5 19.1 58.5 82.6 30.6 SW -0.5 -2.7 2.2 60.9 5 -0.5 NW
金沢 27.5 34 31.9 33.9 33.9 33 26.5 18.8 55.6 82.4 31.7 SW -0.5 -2.5 2.3 64.1 5.3 -0.2 SSW
長野 25 34 29.1 32.9 34 33.1 25.7 17.4 51.7 78.9 31.9 WSW -6.1 -7 1.8 78.9 -1.7 -5.4 ESE
軽井沢 20.3 29.2 25.1 28.8 29.1 28 24.5 17.6 68.3 74.2 27.2 NNE -8.5 -9.5 1.3 72.4 -5.3 -9.9 sw
松本 24.3 34.2 28.5 32.8 34.2 33.3 25.2 16.4 48.3 76.6 31.9 S -6.9 -8.2 1.4 65.8 -3.5 -6.7 S
飯田 23.8 34.2 27.9 32.5 34.1 33.4 25.5 17 49.9 78 32 W -5.5 -7.4 1.3 56.5 -2.2 -4.7 WSW
甲府 25.5 36.1 29.6 34.5 36.1 34.8 26.6 18 47.4 82.5 33.8 SW -2.3 -5.8 1.1 33.8 0.3 -2.5 NW
静岡 27.1 34 30.8 33.4 33.8 33.3 27.2 20.1 59.2 85.6 31.4 SW 3 -1.4 1.5 32.8 6.9 1.2 WSW
浜松 27.1 33.9 31.1 33.3 33.6 32.7 27 19.8 58.8 84.8 31.6 W 2 -1.8 1.7 38.1 6.2 1.3 WNW
名古屋 27 35.6 31.3 34.8 35.5 34.8 26.8 18.7 50.6 83.8 33.7 WNW 0.2 -2.6 1.9 48.4 4.8 0.3 NW
高山 22.7 33.8 27.8 32.2 33.8 32.9 25.8 17.6 52.8 79.2 31.9 S -8 -8.4 1.7 89.8 -3.8 -6.7 SSW
岐阜 27.3 36.1 21.1 34.9 36.1 35.6 27 18.8 49.4 84.5 33.9 WNW 0.1 -2.7 1.9 49.6 4.8 -0.1 NW
27.8 34.7 31.6 34.2 34.7 34.3 27.5 20.4 57.7 87.1 32.4 NW 1.2 -1.6 2.1 51.8 6.6 1 NW
尾鷲 26.9 33.8 30.9 33.7 33.8 33.3 27 19.8 59.1 24.7 31.6 ENE 2.9 -0.9 1.9 41.2 7.7 1 W
福井 27.5 34.3 31.3 34.2 34.3 33.9 26.5 18.8 54.6 82.6 32.6 NNW -1.2 -2.6 2.5 74.4 5.2 -0.9 N
敦賀 28.1 33.8 31.1 33.7 33.8 33.5 26.3 18.6 55.6 81.7 32.2 SSE 0.5 -1.6 2.5 63.1 6.7 1 N
彦根 26.9 33.6 30.1 32.4 33.3 33.2 26.7 19.3 58.4 83.3 32.2 NNW -0.7 -2.4 2.5 69.4 5.5 -0.1 NNW
京都 27.5 35.8 30.8 34.2 35.8 35.6 26.2 17.5 47 81 34.2 ENE 0.1 -2.4 2.1 54.2 5.3 0.4 WSW
大阪 28.3 35.3 31.5 34.5 35.1 34.4 26.9 18.9 52 84 34.2 SW 1 -1.1 2.2 51.7 7.4 2 W
神戸 28.4 34 31 33.1 33.8 33.6 27.1 19.8 58.5 85 32.8 WSW 2 -1 2.2 51 7.6 2.1 W
奈良 26.3 34.6 30.2 33.9 34.6 34.5 26.5 18.6 53.2 82.5 33.2 NE 0.1 -2.2 2.2 58 5.6 -1 W
和歌山 27.9 34.4 31 33.4 34.4 33.8 26.3 18.2 52.7 81.3 32.8 WSW 1.6 -1.3 2.2 51.1 7 1.8 NW
潮岬 26.9 30.8 29.6 30.6 30.8 30.1 27.1 21.3 75 85.4 30.1 W 3.1 -0.3 2.3 48.5 8.9 3.4 WNW
岡山 27.6 35.4 31.3 34.5 35.2 34.9 27.1 19.3 52.6 85 33.7 SW 0.5 -1.9 2.2 56.5 6 0.5 W
広島 27.4 34.3 30.1 33.5 34.3 34.2 27.1 19.7 57.1 84.9 32.9 S 0.1 -2.1 2.3 59.7 5.8 0.5 N
西郷 27.5 32.1 30.5 31.9 32.1 31.7 26.4 19.5 64.2 82.3 30.7 WSW 0.2 -1.9 2.4 61.5 6.1 -0.1 W
松江 27.6 34.2 30.7 33.7 33.8 32.7 26.9 19.4 56.6 84.1 32.6 W 0.1 -1.8 2.5 65.2 6.3 0.2 W
浜田 28.1 32.4 30.2 31.9 32.3 31.9 27.6 21.5 69.2 87.6 31.2 SW 1.4 -1.2 2.3 55.6 7.2 2 W
鳥取 28.1 34.7 31.3 34.4 34.7 33.9 26.6 18.7 53.1 82.8 33.5 NW -0.2 -2.1 2.5 66.7 6 0.2 W
下関 28.1 33.1 30.5 32.6 33.1 32.6 26.9 19.8 61.6 84.1 32.2 WNW 2.1 -1 2.2 49.8 7.6 3.9 W
徳島 27.5 34.4 31.1 33.6 34.4 33.9 26.9 19.4 56.1 84.4 32.6 SE 2.5 -0.9 2.1 47.1 7.9 2.3 WNW
高松 27.9 35.1 31.6 33.7 34.8 34.7 26.8 18.9 52.5 83.7 33.4 W 1.6 -1.4 2.1 49.6 6.9 1.3 W
松山 27.4 33.7 30.7 33.2 33.6 33.4 26.4 18.8 56.6 82.1 32.5 NNE 1.8 -1.2 2.2 50.6 7.3 1.4 WNW
高知 27.2 34.2 31.4 34.2 34 33 27.6 20.8 60.6 87.7 32.3 ESE 1.6 -1.7 1.9 45 6.4 0.8 W
室戸岬 26.3 30 28.6 30 30 29.3 27.2 21.9 80.7 86 29.1 W 2.5 -1 2.1 45.3 7.7 3.3 WNW
足摺 28.1 32.1 30 31.3 31.9 32 27.3 21.1 69.3 86.4 30.5 W 3.8 0.1 2.3 45.7 9.5 3.7 W
福岡 28.6 34.2 31.3 34.1 34.1 33.7 26.9 19.5 56.9 84.3 32.9 N 1.9 -1.3 2.1 47.7 7.1 3 NNW
大分 27.4 34.1 30.8 33.7 34.1 33.9 26.8 19.4 57 84 32.9 SSE 1.6 -1.6 2 47.5 6.7 1.8 W
厳原 27.7 32.3 30.2 31.9 32.3 32.1 27.3 21.1 68.3 86.4 31 SSW 0.1 -3.1 1.6 41.9 4.1 1.3 NW
長崎 27.9 33.6 30.1 32.9 33.5 33.3 27.2 20.2 60.9 85.5 32 SW 1.9 -1 2.2 51.9 7.5 2.9 WNW
福江 27.5 32.3 30.4 32 32.2 31.9 27.1 20.6 66.9 85.3 31.1 SSW 2.6 -0.4 2.4 53 8.7 3.2 NW
佐賀 27.3 35.5 30.4 34.3 35.5 35.2 27.3 19.5 53.1 85.8 33.6 S 0 -2.5 2.2 57.3 5.4 0.4 ENE
熊本 27.5 35.8 31.3 34.8 35.4 35.5 27.6 20 53.3 87.2 34.1 SW 0 -2.4 2.2 59.3 5.6 0.4 NW
宮崎 27.7 34.5 31 33.9 34.4 34.1 27.5 20.5 58.8 87.2 32.8 WSW 1.8 -1.4 2.1 47.9 7 1.3 W
鹿児島 28.5 34.4 31.1 33.6 34.4 34 27.2 19.8 57.3 85.5 33 WSW 3.1 -0.2 2.4 50 9 3.6 NNW
名瀬 29 33.7 31.4 33.4 33.7 33.1 27.5 20.7 62.1 87 32.8 SE 10.8 6.5 4.3 53 21.6 11.3 NNW
那覇 28.6 32.8 30.9 32.5 32.7 32.2 27.8 21.7 68.3 88.5 31.9 SSW 12.9 8 4.7 50.5 24.8 14.1 N

備考
(1)2004年~2013年の気象データによる。
(2)乾球温度は、危険率2.5%のTAC温度である。
(3)暖房時の乾球温度は、午前9時のTAC温度である。
注※最多風向は冷房時は7月、暖房時は1月の昼間(9時~17時)における風速5m/s以上の方位である。

建築設備設計基準平成27年度版

例題
 
問題

以下に示した、2階建て1階の空調室Bの構造体負荷を求める。

熱貫流率

設計屋外温度を夏期35℃、冬期2℃
西側外壁における実行温度差を6℃
地中温度を5℃
空調室Aの室内温度を夏期28℃、冬期19℃
空調室Bの室内温度を夏期28℃、冬期19℃
空調室Cの室内温度を夏期30℃、冬期26℃

壁①は室外側から
石膏ボード12mm、空気層、石膏ボード12mm

壁②は屋外側から
モルタル30mm、コンクリート120mm、空気層、石膏ボード12mm

天井は上階側から
ビニル床タイル3mm、モルタル30mm、コンクリート120mm、空気層、石膏ボード9mm

床は室内側から
ビニル床タイル3mm、モルタル30mm、コンクリート120mm、砂30mm、砂利60mm、土壌1000mm

として、ビニル床タイルの熱伝導率は0.17[W/m・K]とし、その他の熱伝導率は上表による。

解答

構造体面積

壁-北側︰
 天井高×壁長さ=2.5×20=50m2

壁-東側:
 天井高×壁長さ=2.5×10=25m2

壁-南側:
 天井高×壁長さ=2.5×20=50m2

壁-西側:
 階高×壁長さ=4.0×10=40m2

天井:
 天井面積=20×10=200m2

床:
 床面積=20×10=200m2

熱貫流率

壁①:
 熱通過率[W/m2・K]=1/(室内側の熱抵抗値+構造体の熱抵抗値の合計+室外側の熱抵抗値)
 =1/(内表面+石膏ボード+空気層+石膏ボード+内表面)
 =1/(1/9+0.012/0.17+0.07+0.012/0.17+1/9)
 ≒2.3

壁②:
 熱通過率[W/m2・K]=1/(室内側の熱抵抗値+構造体の熱抵抗値の合計+室外側の熱抵抗値)
 =1/(外表面+モルタル+コンクリート+空気層+石膏ボード+内表面)
 =1/(1/23+0.03/1.5+0.12/1.4+0.07+0.012/0.17+1/9)
 ≒2.5

天井:
 熱通過率[W/m2・K]=1/(室内側の熱抵抗値+構造体の熱抵抗値の合計+室外側の熱抵抗値)
 =1/(内表面+ビニル床タイル+モルタル+コンクリート+空気層+石膏ボード+内表面)
 =1/(1/9+0.003/0.17+0.03/1.5+0.12/1.4+0.07+0.012/0.17+1/9)
 ≒2.1

床:
 熱通過率[W/m2・K]=1/(室内側の熱抵抗値+構造体の熱抵抗値の合計+室外側の熱抵抗値)
 =1/(内表面+ビニル床タイル+モルタル+コンクリート+砂+砂利+土壌)
 =1/(1/9+0.003/0.17+0.03/1.5+0.12/1.4+0.03/0.9+0.06/0.62+1/1.5)
 ≒1.0

温度差

壁-北側:
 空調室Aと空調室Bの室内外温度差より
 夏期:28-28=0℃、冬期:19-19=0℃

壁-東側:
 非空調室と隣するため、屋外と空調室Bの室内外温度差×非空調隣室温度差係数より
 夏期:(35-28)×0.3=2.1℃、冬期:(19-2)×0.3=5.1℃

壁-南側:
 空調室Cと空調室Bの室内外温度差より
 夏期:30-28=2℃、冬期:19<26より安全側のため見込まない(0℃)

壁-西側:
 夏期は実行温度差、冬期は室内外温度差×方位係数より
 夏期:6℃、冬期:(19-2)×1.10=18.7℃

天井:
 非空調室と隣するため、屋外と空調室Bの室内外温度差×非空調隣室温度差係数より
 夏期:(35-28)×0.3=2.1℃、冬期:(19-2)×0.3=5.1℃

床:
 土壌に接するため、室内外温度差より
 夏期:安全側のため見込まない(0℃)、冬期:19-5=14℃

構造体負荷集計(夏期)

壁-北側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =50×2.3×0=0

壁-東側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =25×2.3×2.1=120

壁-南側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =50×2.3×2=230

壁-西側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =40×2.5×6=600

天井:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =200×2.1×2.1=882

床:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =200×1.0×0=0

よって夏期の構造体負荷は、0+120+230+600+882+0=1832W

構造体負荷集計(冬期)

壁-北側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =50×2.3×0=0

壁-東側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =25×2.3×5.1=293

壁-南側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =50×2.3×0=0

壁-西側:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =40×2.5×18.7=1870

天井:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =200×2.1×5.1=2142

床:
 構造体負荷[W]=構造体面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×温度差[K]
 =200×1.0×14=2800

よって冬期の構造体負荷は、0+293+0+1870+2142+2800=7105W

※熱負荷計算書を利用する場合は以下のようになる。
例題では、問題の簡略化のため時間ごとの温度差を考慮していないが、実行温度差や室内外温度差は時間ごとに異なるので実際の計算では、9時、12時、14時、16時の温度差は異なる値をとる。

構造体負荷

ガラス面通過熱負荷

ガラス面通過熱負荷とは、ガラス面を通しての熱貫流量(熱が入ってくる量)を言う。
構造体負荷と考え方は同じで、以下の式により求められる。

ガラス面通過熱負荷[W]=ガラス面面積[m2]×熱貫流率[W/m2・K]×隣室との温度差[K]

ガラス面日射負荷

窓などのガラス面は日射による熱負荷があるためガラス面通過熱負荷の他に、ガラス面日射負荷を考える必要がある。
ガラス面日射負荷とは、ガラス面から入って来る直射日光の熱負荷のことを言う。
冬期は直射日光は余裕側なので見込まない。以下の式により求められる。

・周囲に日陰となるような遮へい物が無い場合

ガラス面日射負荷[W]=ガラス面面積[m2]×各方位の日射熱取得[W/m2]×遮へい係数

・周囲に日陰となるような遮へい物が有る場合

ガラス面日射負荷[W]=ガラス面面積[m2]×{(各方位の日射熱取得-日陰の日射熱取得)[W/m2]×日照面積率+日陰の日射熱取得[W/m2]}×遮へい係数

ガラス面標凖日射取得[W/m2]、太陽高度、太陽方位

地区 札幌
時刻 9 12 14 16
太陽高度 49.4° 66.8° 53.0° 31.9°
太陽方位 ー68.6° 11.5° 62.9° 88.6°
方位 日陰 42 44 42 36
水平 640 795 679 401
N 42 44 42 36
NNE 42 44 42 36
NE 166 44 42 36
ENE 349 44 42 36
E 470 44 42 36
ESE 507 57 42 36
SE 461 140 42 36
SSE 333 231 48 36
S 148 286 179 37
SSW 42 286 343 215
SW 42 233 445 435
WSW 42 141 469 570
W 42 58 413 612
WNW 42 44 281 558
NW 42 44 112 412
NNW 42 44 42 185
地区 仙台
時刻 9 12 14 16
太陽高度 50.6° 71.5° 55.3° 32.2°
太陽方位 ー74.4° 13.0° 68.5° 91.3°
方位 日陰 42 43 42 36
水平 656 828 705 406
N 42 43 42 37
NNE 55 43 42 36
NE 211 43 42 36
ENE 379 43 42 36
E 478 43 42 36
ESE 494 50 42 36
SE 427 104 42 36
SSE 281 172 42 36
S 101 217 129 36
SSW 42 220 290 185
SW 42 181 405 412
WSW 42 115 448 558
W 42 56 412 611
WNW 42 43 301 569
NW 42 43 143 434
NNW 42 43 43 214
地区 東京
時刻 9 12 14 16
太陽高度 50.3° 74.2° 57.0° 33.0°
太陽方位 ー78.4° 11.2° 70.9° 92.3°
方位 日陰 42 43 42 36
水平 654 843 722 419
N 42 43 42 38
NNE 73 43 42 36
NE 245 43 42 36
ENE 406 43 42 36
E 491 43 42 36
ESE 492 50 42 36
SE 409 93 42 36
SSE 251 147 42 36
S 77 180 108 36
SSW 42 180 259 173
SW 42 147 377 402
WSW 42 93 427 552
W 42 50 400 609
WNW 42 43 301 571
NW 42 43 152 440
NNW 42 43 44 223
地区 大阪
時刻 9 12 14 16
太陽高度 47.1° 75.5° 60.6° 36.5°
太陽方位 ー82.7° ー3.8° 68.0° 90.6°
方位 日陰 41 43 43 37
水平 615 849 756 471
N 41 43 43 38
NNE 105 43 43 37
NE 300 43 43 37
ENE 455 43 43 37
E 527 44 43 37
ESE 512 71 43 37
SE 411 119 43 37
SSE 231 156 43 37
S 57 166 113 37
SSW 41 147 245 187
SW 41 102 345 407
WSW 41 58 381 550
W 41 43 348 599
WNW 41 43 251 555
NW 41 43 119 418
NNW 41 43 43 200
地区 福岡
時刻 9 12 14 16
太陽高度 42.9° 75.5° 65.0° 40.7°
太陽方位 ー87.0° ー23.8° 63.7° 88.6°
方位 日陰 40 43 43 40
水平 563 850 790 533
N 40 43 43 40
NNE 150 43 43 40
NE 359 43 43 40
ENE 506 43 43 40
E 563 66 43 40
ESE 530 113 43 40
SE 407 152 43 40
SSE 207 166 44 40
S 43 149 116 40
SSW 40 95 224 198
SW 40 62 300 407
WSW 40 43 320 538
W 40 43 280 578
WNW 40 43 190 527
NW 40 43 84 384
NNW 40 43 43 170
地区 那覇
時刻 9 12 14 16
太陽高度 40.5° 79.9° 69.7° 42.9°
太陽方位 ー94.9° ー55.2° 77.1° 93.9°
方位 日陰 40 43 43 40
水平 528 869 823 562
N 48 43 43 45
NNE 234 43 43 40
NE 434 45 43 40
ENE 551 64 43 40
E 577 90 43 40
ESE 511 107 43 40
SE 355 108 43 40
SSE 137 92 43 40
S 40 66 57 40
SSW 40 47 127 142
SW 40 43 204 352
WSW 40 43 248 502
W 40 43 244 563
WNW 40 43 229 533
NW 40 43 115 413
NNW 40 43 50 215

建築設備設計基準平成27年度版

各種ガラスの遮へい係数SC、熱通過率K(外気に面するガラス)

ガラス種類 遮へい係数SC 熱通過率[W/(m2・K)]
ブラインドなし 明色ブラインド 中間色ブラインド ガラス ガラス+ブラインド
複層ガラス 透明ガラス3mm+透明ガラス3mm 0.89 0.54 0.63 3.5 3
透明ガラス5mm+透明ガラス5mm 0.85 0.52 0.6 3.5 3
透明ガラス6mm+透明ガラス6mm 0.83 0.52 0.59 3.4 3
透明ガラス8mm+透明ガラス8mm 0.79 0.5 0.57 3.4 2.9
熱線吸収ガラス3mm+透明ガラス3mm 0.81 0.48 0.56 3.5 3
熱線吸収ガラス5mm+透明ガラス5mm 0.72 0.45 0.51 3.5 3
熱線吸収ガラス6mm+透明ガラス6mm 0.69 0.43 0.49 3.4 3
熱線吸収ガラス8mm+透明ガラス8mm 0.62 0.39 0.44 3.4 2.9
発色膜熱反射ガラス6mm+透明ガラス6mm 0.56 0.4 0.44 3.4 3
単層ガラス 透明ガラス3mm 1 0.54 0.66 6.5 5.1
透明ガラス5mm 0.97 0.54 0.63 6.4 5
透明ガラス6mm 0.96 0.53 0.63 6.3 5
透明ガラス8mm 0.93 0.52 0.62 6.2 4.9
透明ガラス10mm 0.9 0.5 0.6 6 4.8
透明ガラス12mm 0.89 0.5 0.59 5.9 4.8
熱線吸収ガラス3mm 0.93 0.52 0.61 6.5 5.1
熱線吸収ガラス5mm 0.86 0.49 0.56 6.4 5
熱線吸収ガラス6mm 0.83 0.48 0.55 6.3 5
熱線吸収ガラス8mm 0.77 0.46 0.52 6.2 4.9
熱線吸収ガラス10mm 0.72 0.43 0.48 6 4.8
熱線吸収ガラス12mm 0.68 0.41 0.45 5.9 4.8
透明膜熱線反射ガラス8mm 0.74 0.48 0.55 6.2 4.9
発色膜熱線反射ガラス8mm 0.65 0.44 0.49 6.2 4.9
熱吸熱線反射ガラス8mm 0.58 0.38 0.42 6.2 4.9
複層ガラス高断熱 透明ガラス6mm(外側)+低放射ガラス(Low-εガラス)6mm(内側) 0.6 0.46 0.49 2.6 2.2
複層ガラス高遮熱断熱 低放射ガラス(Low-εガラス)6mm(外側)+透明ガラス6mm(内側) 0.51 0.34 0.39 2.6 2.2

備考
(1)複層ガラス、高断熱複層ガラス、高遮熱断熱複層ガラスの空気層の厚さは、すべて6mmである。
(2)単層ガラス、複層ガラスの値は、空気調和・衛生工学会熱負荷計算小委員会「設計用最大負荷」による。

建築設備設計基準平成27年度版