冷房負荷計算法：ASHRAE RTS vs GB vs SHASE

概要

冷房負荷計算は日射の時間変動性、内部発熱、建築物の熱蓄積効果により、暖房負荷計算よりもはるかに複雑です。業界では3つの異なる方法論的アプローチが主流です：ASHRAEの放射時間系列（RTS）法、中国GB 50736の冷房負荷指標法、そして日本のSHASE詳細シミュレーション法。それぞれ計算の簡便性と精度の間の異なるトレードオフを反映しています。

ASHRAEのRTS法は手計算および表計算ベースの冷房負荷計算における現在の推奨実務です。GB 50736は迅速な概算に適した簡易指標法を使用します。SHASE-S 101は高性能建築、特にZEHおよびZEB基準を目標とする建築物に対して詳細な時刻別シミュレーションを推奨しています。

パラメータ比較

パラメータ	ASHRAE (RTS)	GB 50736	SHASE
計算方法	Radiant Time Series	Cooling load index	Detailed simulation
基準指標 — 住宅	90 W/m²	100 W/m²	90 W/m²
基準指標 — 事務所	160 W/m²	180 W/m²	160 W/m²
基準指標 — 商業施設	200 W/m²	220 W/m²	200 W/m²
日射取得処理	Hourly RTS factors	Simplified zone factor	Hourly simulation
在室者多様性	Profile-based	Fixed factor	Profile-based
熱蓄積処理	Radiant time factors	Not included	Full dynamic model
潜熱負荷法	Design wet-bulb + occupancy	Climate zone index	Hourly psychrometric
設計外気条件	0.4% / 1% dry-bulb + MCWB	Summer design DB/WB	Region-specific design day

計算式の違い

ASHRAE RTS法は総冷房負荷を対流分と放射分に分離します。対流取得熱は即時の冷房負荷となり、放射取得熱は放射時間係数（RTF）を用いて時間的に分布されます。任意の時刻の総冷房負荷は対流取得熱と時間遅延された放射取得熱の合計です。式は Q_total,h = Q_conv,h + Σ(r_i × Q_rad,h-i) で、r_iが放射時間係数です。

GB 50736ははるかに単純なアプローチを使用します：Q = A × q、ここでAは床面積、qは冷房負荷指標（W/m²）です。この指標は異なる建物用途と気候区に対して事前計算され、外皮伝熱、日射、在室者、照明、機器の発熱を含みます。迅速ですが、建物固有の変動や熱蓄積効果を捉えることはできません。

SHASE-S 101は応答係数法または有限差分モデルを用いた完全動的熱シミュレーションを推奨しています。これにより建物の熱容量、時間変動する内部発熱、時刻別角度依存日射遮蔽係数を持つ窓を通じた日射熱取得を捉えます。この方法は詳細な建物形状と構法層情報を必要とします。

設計への影響分析

GB冷房負荷指標法は熱蓄積の多様性を考慮しないため、保守的（高め）のピーク負荷推定値を生成する傾向があります。典型的な事務所ビルではGB法はASHRAE RTSより10-20%高いピーク冷房負荷をもたらし、冷凍機や空調機の過大選定につながる可能性があります。ASHRAE RTSおよびSHASE法はより正確な選定を提供し、イニシャルコストを削減し部分負荷性能を改善します。

手法の選択はエネルギーシミュレーション精度に重要な影響を与えます。簡易指標法では外部日射遮蔽、高性能ガラス、熱容量などの設計選択の影響を評価できません。グリーンビル認証（LEED、WELL、CASBEE）を目標とするプロジェクトでは、ASHRAE RTSやSHASEシミュレーションなどの詳細手法が強く推奨されます。

地域別適用性

ASHRAE RTSは北米、中東、東南アジアで広く使用されています。すべての建物用途と気候区に適しています。

GB 50736は中国のプロジェクトに義務付けられており、中国の5気候区の標準的建物用途に適していますが、非標準設計への柔軟性に欠けます。

SHASE詳細シミュレーションは日本で好まれ、特にZEH（住宅）またはZEB（業務用）認証を目標とする建築物に使用されます。多くの日本のコンサルタントはエネルギー性能契約やコミッショニングにもSHASE法を使用しています。

よくある質問

ASHRAEの放射時間系列（RTS）法とは何ですか？

放射時間系列法はASHRAEが推奨する冷房負荷計算法で、放射と対流の熱取得を分離し、放射時間係数を適用して放射取得を複数時間にわたる冷房負荷に変換します。簡略化されたCLTD/CLF法よりも正確です。

GB 50736冷房負荷指標法はどのように機能しますか？

GB 50736は簡易冷房負荷指標法を使用し、総冷房負荷＝床面積×所定指標値（例：住宅100 W/m²、事務所180 W/m²）で計算します。指標にはすべての内部・外皮取得熱が含まれ、気候区と建物特性に応じて調整されます。

SHASEが推奨する基準冷房負荷指標は何ですか？

SHASEは住宅建築に対し基準冷房負荷指標90 W/m²、事務所建築に対し160 W/m²を推奨し、在室密度、機器発熱、窓面積率に応じて調整します。

どの冷房負荷計算法が最も正確ですか？

ASHRAEのRTS法とSHASEの詳細シミュレーション法は、熱蓄積、時間変動日射取得、ゾーン別多様性を考慮するため、GB指標法よりも高い精度を提供します。GB指標法はより簡単で高速ですが、ピーク負荷を10-20%過大評価する可能性があります。

GB冷房負荷指標を中国以外のプロジェクトに使用できますか？

GB 50736の冷房負荷指標は中国の気候区と建築基準に合わせて較正されています。他地域にそのまま使用すると不正確な結果を生じる可能性があります。国際プロジェクトにはASHRAE RTSまたはSHASE法がより適切です。

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