建築物の熱損失計算:計算式、構成、意味
熱損失とは
熱損失は建物が屋外へ放散する熱の速度で、3つの経路を通ります。伝導(壁・窓・屋根・床)、対流(隙間風)、放射。暖房設計はまずこれらの経路を定量化して機器を選定し、無駄を減らします。
熱損失計算式
外皮損失は各表面の伝導の和に、空気浸入を加えたものです:
Q = Σ(U × A × ΔT) + 0.33 × n × V × ΔT
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| Q | 熱損失 | W |
| U | 熱貫流率(小さいほど断熱) | W/(m²·K) |
| A | 表面積 | m² |
| ΔT | 室内外設計温度差 | K |
| n | 換気回数 | 1/h |
| V | 室容積 | m³ |
熱損失の構成
| 構成 | 代表U値 | 割合 |
|---|---|---|
| 外壁(R-13/R-19相当) | 0.44 / 0.30 | 旧宅で最大 |
| 窓(単/複層) | 6.2 / 2.8 | 最弱部になりやすい |
| 屋根 | 0.15 | 高い(上昇気流) |
| 床 | 0.23 | 中程度 |
| 浸入 | n 0.5–2.0 | 隙間住宅で1/3超 |
熱損失と暖房費
損失 1 W を采暖季(約3600時間)連続で補うと約 3.6 kWh。気密の良い住宅は約 40–60 W/m²。東京の 140 m² 住宅で約 5.5 kW の損失となり、隙間風の封止と窓交換が最も回収が早いです(高U値経路を直接叩くため)。
いつ全体計算が必要か
- 新築・確認申請:GB 50736 / SHASE に基づく負荷計算が必要
- 機器交換:100–120 W/m²の目安より実測計算
- 単品改修(1窓/1壁):上式で見積もりで可
標準と根拠
- GB 50736-2012 — 中国民用建築の暖房・換気・空調設計規範
- SHASE-S 101 — 空気調和・衛生工学会 負荷計算
- ASHRAE Fundamentals — 第18/19章
- EN 12831 — 欧州暖房負荷
よくある質問
熱損失の主な構成要素は?
5つ:外壁(伝導)、窓(伝導+漏れ)、屋根(上向き伝導)、床(地盤への伝導)、浸入(隙間の空気漏れ)。合算が暖房が補うべき全熱量を決めます。
熱損失計算のU値とは?
U値は熱貫流率——単位面積・単位温差あたりの熱流量。小さいほど断熱:R-13壁≈0.44、R-19壁≈0.30、複層ガラス≈2.8、単層ガラス≈6.2 W/(m²·K)。
熱損失は暖房負荷と同じ?
違います。熱損失は物理的な速度(W)。暖房負荷は機器選定の設計入力で、損失に安全率を掛け内部発熱を調整します。暖房負荷計算を参照。
免責事項:概算設計用です。現地の規格および専門的なエンジニアリング要件に基づいて検証してください。