輻射式冷暖房導入前の熱負荷計算

輻射式冷暖房設備は、天井や床などの構造物を温めて室内の温熱環境を整える冷暖房器具です。導入を考えるときには、必ず「熱負荷計算」をチェックしなければなりません。

熱負荷の計算とは？

熱負荷計算とは、目的に応じた空気調和を実現するための熱負荷を計算することです。外の気温や湿度、日射量などが変化すると、建物が受ける熱の量は変わります。そのため、輻射式冷暖房に求められる性能も変化します。ここからは、導入前に確認しておきたい冷房と暖房について、それぞれ方法をみていきましょう。

冷房の熱負荷計算方法

熱負荷計算は、外的環境と内的環境にそれぞれ分けて考えます。冷房の場合、外の温度や湿度がどの程度まで上がるかによって冷房に必要な性能が変化するほか、安定した気流が得られる立地であるかどうかも重要です。

また、直射日光による日射負荷、隣家や木々などの遮蔽物の有無や程度も外的環境として計算に含めます。内的環境としては、室内の換気設備や気流の流れ、照明器具など熱を発する機器の程度や有無を調べます。

暖房の熱負荷計算方法

暖房の熱負荷計算も、外的環境と内的環境をそれぞれ切り分けて考えます。寒冷地の場合、外気温が氷点下にまで下がる状態を考慮したうえで、暖房性能を計算しなければなりません。

また外的要因として、建物の外壁がどの程度の厚みや断熱性能を持っているか（住宅性能表示制度における断熱性能等級など）をチェックし、計算に含めます。内的環境として、輻射を発生させられる構造物の面積、室内の気流の有無や照明などの熱源などを確認し、熱の収支を把握するために計算を行います。

輻射式冷暖房導入前に熱負荷計算が必要な理由

輻射式冷暖房は、外的環境と内的環境を正しく把握することで快適な温熱環境をつくりだします。熱負荷計算が必要な理由についてみていきましょう。

快適な環境をつくるため

環境に見合わない設備を導入してしまうと、導入後に暑すぎる・寒すぎるといったトラブルが起こりやすくなります。正しく熱負荷計算を行うことで、それぞれの環境に特化した設備の導入が可能になります。

環境に合う素材が選べるため

輻射パネルの流水部分には、鉄や銅などの金属が使われるほか、樹脂などの非金属も用いられます。

導入する環境によっては金属よりも非金属が適していたり、直射日光に強い金属が最善となったりする場合があるため、熱負荷計算を行うことで理想的な素材を選定する必要があります。

輻射式冷暖房の熱負荷を計算するときの注意点

輻射式冷暖房の熱負荷計算を行うときは、いくつかの注意点があります。

熱貫流率を含めて考える

「熱貫流率」とは、空間を仕切っている素材のあいだの熱伝達のしやすさを指します。熱の伝達がしにくい（熱貫流率が低い）ほど断熱性能が高いということになります。

熱貫流率は主に室内の内的環境をチェックする際に必要になる数値です。屋根、サッシ、その他室内の仕切りや壁などの面積と、素材ごとの熱貫流率を調べたうえで計算を行います。

シミュレーションを行う

熱負荷計算を行う際には、冷房状況と暖房状況をそれぞれ個別にシミュレーションする必要があります。

輻射式冷暖房以外に、室内の温度を左右する要素をすべてチェックしたうえで、外気温に対して室内温度がどの程度になるかを計算し、実際の使用状況をイメージすることが大切です。