拡張アメダス設計用気象データ...
TRANSCRIPT
拡張アメダス設計用気象データの提案と妥当性の検討
郡公子・石野久彌
拡張アメダス設計用気象データは、建築設備
運営委員会設計気象データ小委員会（赤坂裕主
査）における活動を通して開発したものである。
本報告は、完成した設計用気象データを紹介す
ると同時に、最大熱負荷の観点から妥当性を検
討した結果を報告するものである。
なお、拡張アメダス設計用気象データは、近
日中に、本学会よりDVD付き出版物として公開
される予定である。
●国内842地点について整備
●データソース1981-2000年の拡張アメダス気象データ
●種類
暖房：t-x基準 0.5、1、2%t-Jh基準0.5、1、2%
冷房：h-t基準 0.5、1、2% （危険率は年基準値）
Jc-t基準Js-t基準
●気象要素気温、絶対湿度、法線面直達日射量、水平面天空日射量、
水平面夜間放射量、風向、風速 （HASPフォーマット）
設計用気象データの概要
2種の気象日別値を第1、第2指標とし、これらの値が厳しい過酷気象日24日を選定する。
▼
選定された日の各気象要素を時別に平均化処理して、設計用気象データとする。
作成法の概要
第1指標：日平均エンタルピ(h)第2指標：日平均気温(t)
①6-9月の日平均エンタルピを厳しい順にランキング
②危険率0.5%に相当する順位37位に近い順位の日を7、8月から73日(20年間の1%の日数)選定
③73日の中から日平均気温の厳しい24日を選定
(ただし、作成される設計用気象データの日平均エンタルピの危険率が0.5%になるよう調整)
過酷気象日の選定例(h-t基準0.5%)
特徴
1）選定された24日の全気象要素の時別値を使用…現実的な気象
2）2種類の気象指標を用いて過酷気象を選
定…気象の特徴が明確
3）複数の気象タイプを用意…装置や建物
により最大負荷発生時の気象特性が異なる
ことに対応可能
空調装置と気象タイプ
●気温、エンタルピ t-x基準データ(暖房)の影響を強く受ける装置 h-t基準データ(冷房)インテリア空調機など
●気温、日射量 t-Jh基準データ(暖房)の影響を強く受ける装置 Jc-t基準データ(冷房)ファンコイルユニットなど Js-t基準データ( 〃 )
●気温、エンタルピ、日射量の影響を受ける装置 上記のいずれかペリメータ空調機、熱源装置
▼▼
▼
1．過酷気象の選定法と各気象タイプの基本的
特徴各タイプの時刻変動の特徴
2．各都市の設計用気象データの厳しさと適性
・設計用データの気象要素日別値の危険率20年間の気象日別値ランキングをもとに危険率を算出
・日周期定常最大負荷の危険率20年間の時別負荷ランキングをもとに危険率を算出
3種類の空調装置に対して適性の検討
説明内容
暖房設計用気象データ
暖房設計用の過酷気象の選定法
t-x基準 t-Jh基準
第1指標
第1指標危険率
ランキング期間
過酷気象選定月
選定日数
第2指標日平均
絶対湿度(x)日積算
水平面日射量(Jh)
選定日数
*第1指標危険率0.5%のデータを作成するときは73日
項目
第1指標による選定
第2指標による選定 24日
日平均気温(t)
12-3月
1、2月
145日*(20年間の日数の2%)
0.5、1、2% (37、73、145位に相当)
t-x基準 1% t-Jh基準 1%
-8-6-4-202468
1012
外気
温［
℃］
-6-4-202468
101214
エンタルピ
[J
/g]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24012345
絶対
湿度
[g/k
g]
時刻［h］＜東京＞
0
200
400
600
800
水平
面全
日射
量［
W/m
2 ］
0
200
400
水平
面天
空日
射量
［W／
m2 ］
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240
100200
時刻［h］＜東京＞
水平
面夜
間放
射量
［W
/m2 ］
t-x、t-Jh基準データの比較（東京、第1指標危険率1%）
-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20
外気
温［
℃］
-18-16-14-12-10-8-6-4-202
エン
タル
ピ[J
/g]
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24012345
絶対
湿度
[g/k
g]
時刻［h］＜札幌＞
t-x基準 1% t-Jh基準 1%
0
200
400
600
800
水平面
全日
射量
［W
/m2 ］
0
200
400
水平
面天
空日
射量
［W
/m2 ］
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 240
100200
時刻［h］＜札幌＞
水平
面夜
間放
射量
［W
/m2 ］
t-x、t-Jh基準データの比較（札幌、第1指標危険率1%）
日平均気温の危険率
0.1
0.51
510
日平
均気
温危
険率
[％]
0.5% 1% 2% （第１指標危険率）
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
盛岡
高知
0.1
0.51
510
日平均
気温
危険率
[％]
t-x基準
t-Jh基準
日平均・日最高・日最低気温の危険率(第1指標危険率1%のとき)
0.1
0.51
510
気温危険率
[％]
日最低気温 日平均気温 日最高気温20
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
盛岡
高知
0.1
0.51
510
気温
危険
率 [％
]
20
日最高気温
日平均気温 日最低気温
t-x基準
t-Jh基準
日平均エンタルピの危険率
0.1
0.51
510
日平
均エン
タル
ピ危険
率 [％
]
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
盛岡
高知
0.1
0.51
510
日平
均エ
ンタ
ルピ
危険
率 [％
] 0.5% 1% 2% （第１指標危険率）
t-x基準
t-Jh基準
0.5% 1% 2% （第１指標危険率）
1
510
50100
水平
面日
積算
日射量
危険
率 [％
]
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
盛岡
高知
1
510
50100
水平
面日
積算
日射量
危険
率 [％
]
t-x基準
t-Jh基準
水平面日積算日射量の危険率
●t-x基準データ・日平均気温が厳しく、日平均エンタルピはさらに厳しい。
・日射量はある程度大きい。
・夜間放射量が大きい。
●t-Jh基準データ・日平均気温が厳しい。
・気温の日較差が小さく、日最高気温は低く非常に厳しい。
・日平均エンタルピはやや高い。
・日射量は小さい。(t-Jh基準1%データは、水平面日積算日射量の危険率は5%前後)
暖房設計用気象データの特徴
T
FCU
ペリメータゾーン インテリアゾーン TH
コア（廊下）
スプレイ
加熱コイル
冷却コイル
AHU外気
排気
オフィス断面及び空調システム図
●インテリアAHU…主に外気負荷、蓄熱負荷、内部発熱負荷
●FCU…主にスキンロード
▼
●ペリメータAHU…ペリメータゾーンの室負荷と外気負荷
対象とする空調装置
1 2 3 4 50
50
100
150
ペリメータ
AH
U負荷
[W
/㎡]
順位 [%]0.1
0
50
100
150インテリア
AH
U負荷
[W
/㎡]
北方位
南方位
0
100
200
FCU負荷
[W/m
]20年間時別負荷
ランキング（暖房）
20年間時別負荷ランキング（暖房）
1 2 3 4 50
50
100
150
ペリメータ
AH
U負荷
[W
/㎡]
順位 [%]0.1
0
50
100
150インテリア
AH
U負荷
[W
/㎡]
北方位
南方位
0
100
200
FCU負荷
[W/m
]最大負荷の妥当性判断の目安
負荷危険率 最大負荷(年基準)
1%超える………過小
0.1～1%………ほぼ十分
0.03*～0.1% …十分
0.03%以内……過大
*1年に1時間のみ能力不足発生
20年間時別負荷ランキング（暖房）
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
インテリアAHU
負荷危険率[%]
0.01
0.050.1
0.51
5
FCU
負荷
危険
率［
%］
0.01
0.050.1
0.51
5
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
ペリメータAHU
負荷危険率［%］
(a)南方位室 (b)北方位室
t-x 基準2% t-x 基準1%t-x 基準0.5%
t-x基準データ
による最大負荷の危険率
各種暖房設計用気象データによる最大負荷の危険率
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
インテリアAHU
負荷危険率[%] t-Jh 基準2%
t-Jh 基準1%t-Jh 基準0.5%
0.01
0.050.1
0.51
5
FCU
負荷
危険
率［%］
0.01
0.050.1
0.51
5
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
ペリメータAHU
負荷
危険
率［
%］
(a)南方位室 (b)北方位室
t-x 基準2% t-x 基準1%t-x 基準0.5%
t-x基準データ、t-Jh基準データ
による最大負荷の危険率
各種暖房設計用気象データによる最大負荷の危険率
従来の設計用気象データによる最大負荷危険率との比較
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
イン
テリ
アAHU
負荷
危険
率[%] MPデータ 3.3%
MPデータ 1.7%MPデータ 0.8%
0.01
0.050.1
0.51
5
FCU
負荷
危険
率［%］
0.01
0.050.1
0.51
5
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
ペリ
メー
タAHU
負荷
危険
率［%］
(a)南方位室 (b)北方位室
MPデータ：MicroPeak用設計気象データによる最大負荷危険率
従来の設計用気象データによる最大負荷の危険率
提案した暖房設計用気象データの使い方
t-x基準1%データ
t-Jh基準1%データ
による最大負荷のうち大きい方を採用する
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
0.01
0.050.1
0.51
5
インテリアAHU
負荷危険率[%] MPデータ 3.3%
MPデータ 1.7%MPデータ 0.8%
提案設計気象採用危険率
0.01
0.050.1
0.51
5
FCU
負荷
危険率
［%］
0.01
0.050.1
0.51
5
提案設計気象採用危険率： t-x基準1%、t-Jh基準1%データによる最大負荷危険率のうち小さい方
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
新潟
名古屋
大阪
広島
福岡
鹿児島
ペリメータAHU
負荷
危険
率［%］
(a)南方位室 (b)北方位室
MPデータ：MicroPeak用設計気象データによる最大負荷危険率
提案した暖房設計用気象データによる採用最大負荷危険率
従来の設計用気象データによる最大負荷危険率との比較
1)3種の装置とも、南、東方位室はt-Jh基準データ、北、西方位室はt-x基準データが適する傾向にあるが、FCUのようにどちらを用いても大差ないものもある。
2)t-x基準1%、t-Jh基準1%データによる最大負荷のうち、小さい方を採用すると、インテリアAHU、ペリメータAHUは負荷危険率0.1%以内、FCUはほとんどの都市で0.2～0.5%で、ほぼ十分適切といえる。
暖房設計用気象データによる最大負荷の妥当性
冷房設計用気象データ
冷房設計用の過酷気象の選定法
h-t基準 Jc-t基準 Js-t基準
第1指標日平均
エンタルピ(h)
日積算円柱面
日射量(Jc)
日積算円柱南面
日射量(Js)
第1指標危険率 0.5、1、2% 最小危険率 最小危険率
ランキング期間
過酷気象選定月 9月*
選定日数
第2指標日平均気温(t)
日平均気温(t)
日平均気温(t)
選定日数
*1 北緯29°以南の地方のランキング期間は6-10月、過酷気象選定月は10月
項目
7、8月
第1指標による選定
第2指標による選定
6-9月*
73日
24日
20
25
30
35
外気温［℃］
60
65
70
75
80
エンタルピ
［J/
g］
h-t基準0.5% 〃 1% 〃 2%
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2413
15
17
19
絶対湿度
［g/
kg］
時刻
0
200
400
600
南面日射量
［
W/m
2 ］
0
200
400
600
西面日射量
［
W/m
2 ］
0
200
400
北面
日射
量［
W/m
2 ］0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0
200
400
600
東面
日射
量［
W/m
2 ］
時刻
h-t基準データ
（東京）
20
25
30
35
外気温［℃］
60
65
70
75
80
エンタルピ
［J/
g］
h-t基準0.5% 〃 1% 〃 2%Jc-t基準
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2413
15
17
19
絶対湿度
［g/
kg］
時刻
Jc-t基準
0
200
400
600
南面日射量
［
W/m
2 ］
0
200
400
600
西面日射量
［
W/m
2 ］ Jc-t基準
0
200
400
北面
日射
量［
W/m
2 ］0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0
200
400
600
東面
日射
量［
W/m
2 ］
時刻
h-t、Jc-t基準データ
（東京）
20
25
30
35
外気温［℃］
Js-t基準
60
65
70
75
80
エンタルピ
［J/
g］
h-t基準0.5% 〃 1% 〃 2%Jc-t基準
Js-t基準
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 2413
15
17
19
絶対湿度
［g/
kg］
時刻
Js-t基準Jc-t基準
0
200
400
600
南面日射量
［
W/m
2 ］ Js-t基準
0
200
400
600
西面日射量
［
W/m
2 ］ Jc-t基準
0
200
400
北面
日射
量［
W/m
2 ］0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
0
200
400
600
東面
日射
量［
W/m
2 ］
時刻
h-t、Jc-t、Js-t基準データ
（東京）
日平均エンタルピの危険率
0.1
0.51
510
50
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
那覇
高知
0.1
0.51
510
50
日平
均エ
ンタ
ルピ
危険
率 [％
]
h-t基準 0.5％ h-t基準 1％ h-t基準 2％ Jc-t基準 Js-t基準
日平均気温の危険率
0.1
0.51
510
50
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
那覇
高知
0.1
0.51
510
50
日平均気温
危険率
[％]
h-t基準 0.5％ h-t基準 1％ h-t基準 2％ Jc-t基準 Js-t基準
各方位日積算日射量の危険率
南面 Js-t基準データ
危険率0.5%に近い値
北面 h-t基準データ危険率1～５％の都市が多い
西面 Jc-t基準データ
危険率2～4%の都市が多い
0.51
510
50
0.51
510
50
0.1
0.51
510
50
0.51
510
50
旭川
札幌
函館
青森
仙台
宇都宮
前橋
八王子
東京
松本
名古屋
新潟
京都
大阪
広島
福岡
熊本
鹿児島
那覇
高知
0.1
0.51
510
50
日積算日射量
危険率
[％]
h-t基準 0.5％ h-t基準 1％ h-t基準 2％ Jc-t基準 Js-t基準
0.51
510
50
日積算日射量
危険率
[％]
0.51
510
50
日積算日射量
危険率
[％]
0.51
510
50
日積算日射量
危険率
[％]
東面 Jc-t基準データ
危険率2～4%の都市が多い
●h-t基準データ・日平均気温、日平均エンタルピがともに厳しい。
・天空日射量が大きい(北面日積算日射量危険率は1～5%)。
●Jc-t基準データ・西、東面日射量が大きい(日積算日射量危険率は2～4%) 。
・日平均気温も厳しい(危険率1～2%である都市が多い)。
●Js-t基準データ・南面日射量が大きい(日積算日射量危険率は0.5%程度) 。
・気温、エンタルピは厳しくない(秋に近い時期) 。
冷房設計用気象データの特徴
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
FCU
負荷危
険率
[%]
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
ペリ
メー
タAHU
負荷
危険
率[%]
(ａ)南方位室 (ｂ)西方位室 (ｃ)北方位室 (ｄ)東方位室
0.01
0.050.1
0.51
510
イン
テリ
アAHU
負荷
危険
率[%]
h-t基準0.5% h-t基準1% h-t基準2% Jc-t基準 Js-t基準
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
0.01
0.050.1
0.51
510
イン
テリ
アAHU
負荷
危険
率[%]
0.01
0.050.1
0.51
510
FCU
負荷
危険
率[%]
SHASEデータ 夏0.8% SHASEデータ 秋0.8% MPデータ0.8% MPデータ1.7% MPデータ3.3%
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
ペリ
メー
タAHU
負荷
危険
率[%]
(ａ)南方位室 (ｂ)西方位室 (ｃ)北方位室 (ｄ)東方位室
提案した冷房設計用気象データの使い方
●南方位室以外h-t基準0.5%データ、Jc-t基準データ
●南方位室h-t基準0.5%データ、Jc-t基準データ*、Js-t基準1%データ
得られた最大負荷のなかから最大値を採用
*熱源装置設計用に計算する
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
0.01
0.050.1
0.51
510
イン
テリ
アAHU
負荷
危険
率[%]
0.01
0.050.1
0.51
510
FCU
負荷
危険
率[%]
採用最大負荷 SHASEデータ 夏0.8% SHASEデータ 秋0.8% MPデータ0.8% MPデータ1.7% MPデータ3.3%
0.01
0.050.1
0.51
510
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
札幌
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
旭川
仙台
宇都宮
東京
名古屋
新潟
大阪
広島
福岡
鹿児島
那覇
札幌
ペリ
メー
タAHU
負荷
危険
率[%]
(ａ)南方位室 (ｂ)西方位室 (ｃ)北方位室 (ｄ)東方位室
1)各タイプの気象データが適する装置は次の通り。h-t基準：各方位インテリアAHU、北方位FCU
南、北方位ペリメータAHUJc-t基準：西、東方位のFCUとペリメータAHUJs-t基準：南方位FCU
2)h-t基準0.5%、Jc-t基準、南方位室はさらにJs-t基準データによる最大負荷のうち最大値を採用すると、負荷危険率は、
インテリアAHU、ペリメータAHUは0.1%前後、FCUは0.1～1%
でほぼ十分適切といえる。
冷房設計用気象データによる最大負荷の妥当性
終り