空調負荷とは？影響する要素や低減させる方法を解説

空調負荷とは、夏は涼しく、冬は暖かく保つために必要な熱量のことを指します。空調負荷は、次の2種類に分けることができます。

これらの負荷に応じた空調設備を選定することで、快適な室内環境が実現できます。

例えば、オフィスと住宅では建物の構造や部屋の使用用途、在室人数などが異なります。そのため、これらの要因を無視して同じ能力を持つ空調設備を設置してしまうと、どちらか一方では空調が効きすぎてしまい、もう一方では全く効かないといった問題が発生しかねません。

室内ごとの環境に応じた空調設備を選定するためには、空調負荷を考えることが不可欠です。ここでは、冷房負荷と暖房負荷についての概要をそれぞれ解説します。

冷房負荷とは、涼しい室内を維持するために取り除かなければならない熱量のことです。

冷房は、室内の空気を吸い込み、空気に含まれる熱だけを取り除いて冷たい空気を吹き出す仕組みです。そのため、室内の熱量が大きいほど冷房負荷は大きくなります。

冷房負荷を考える場合は、室内で発生する熱と、室外から流入する熱の2つの要素を考慮する必要があります。

室内で発生する熱は、オフィスではOA機器や照明の熱、人から放出される熱などです。

一方、室外の熱は、窓や壁、すき間を通じて室内に移動します。これは、熱が高いところから低いところへ移動する性質を持つことが理由です。

暖房負荷とは、暖かい室内を維持するために補う必要がある熱量のことです。

暖房負荷は、室内の熱が逃げやすい環境では、より大きくなります。例えば、気密性が低い建物や、人の出入りが多い店舗などは、暖房負荷が大きくなりやすい環境といえます。

一方、キッチンでの調理のように熱を発生させる機器の使用は、室内の温度を上昇させ、暖房負荷を減らす効果があります。

空調負荷は、以下に挙げるような、環境のさまざまな要素に影響を受けます。

通過熱負荷とは、壁などから室内の熱が流出、あるいは室外から侵入する負荷のことで、主に以下の3種類があります。

日射は地表に届く太陽エネルギー、夜間放射は地表面から大気に向かって放出される熱のことです。

日射は室内の温度を上げるため冷房負荷になりますが、暖房時は室内温度を上げる働きがあるため暖房負荷の低減に寄与します。一方、夜間放射は太陽の熱が逃げていく現象であることから、冷房負荷の低減に寄与しますが、暖房時は室内温度を下げる働きがあるため暖房負荷となります。

室内から発生する熱には、主に家電製品や照明、OA機器、人体、調理中に発生する熱などがあります。これらは冷房負荷となり、暖房負荷の低減に影響します。

オフィスを例にあげると、パソコンや照明、そこで働く人から発される熱や室内から発生する熱などは、いずれも室内温度を上昇させる要因です。一方、冬場はこれらの熱が暖房負荷の低減につながる場合もあります。

換気は換気扇の稼働や窓の開閉により、室内の空気を入れ替えることです。すき間風は建物の気密性の低さが要因となって発生します。

これらは空気の出入りと同時に熱の出入りも引き起こすため、冷房負荷や暖房負荷になります。

頻繁に窓を開けて換気する環境や、すきま風が多い環境のように室内温度の変化が大きい場合、快適な環境にするために必要な熱量が増えるため、熱負荷も大きくなります。

空調負荷を低減させる方法としては、断熱性を向上させる（二重窓の導入など）ことや、全熱交換器を導入することなどが効果的です。

全熱交換器とは、排気によって捨てられてしまう室内の熱だけを室外から給気した空気に移動させることで、換気による室内温度の変化を抑えることのできる、省エネ効果の高い換気システムです。

空調負荷は冷房負荷と暖房負荷に分けられ、これらは「通過熱負荷」「日射・夜間放射」「換気・すきま風」などの要素に影響されます。室内を快適な空間にするためには、空調負荷への理解と、それに応じた機器の選定が重要です。

また、空調負荷を考えることはエネルギー効率の向上や機器の故障リスクを減らすことにもつながります。空調負荷を低減させるためには、建物の断熱性能の向上や全熱交換器の導入など、いくつか方法があります。