Ua値0.87/エアコン1台の家

こんにちは。
このブログでは家の間取りと換気・空調といった空気・風の流れ・温熱設計をコンピュータシミュレーションしています。
前提は高気密の住宅です。
高気密でないと予測できないところからすきま風が入ってくるなんて事も起こり得ますので、ちょっと横に置いておきます。

これまで、ネット上で見つけた参考の間取りを参考にして換気状態を比較してきました。

今回は各部屋から階間の換気システムに排気する状態で、2階にエアコン(冷房)を設置したシミュレーションをやってみました。
エアコン1台で家全体をどこまで冷やせるのか？

シミュレーションの内容として、条件を以下の様に想定しました。

• エアコンから出てくる空気の温度は20℃、風速は中ぐらい？
• 外気温は35℃を想定し、第3種換気の熱交換によって、各部屋の壁に設置した換気口から外の空気が入ってくる。
• Ua値は0.87とする。

エアコンの設置位置は下の図の様に2階の廊下の真ん中あたりとしてみました。

後でエアコンの位置による違いがあるのかもシミュレーションしてみようと思っていますが、まずはこの位置で実施したシミュレーション結果を見ていきます。

最初に確認するのは流れ全体の様子と流速です。

ここでは0.3m/sを赤色で表示しています。
0.3m/sというのは(大体ですが)人が空気の流れ(風)を感じるかどうか、という流速の様です。
2階の廊下部分では赤や緑の部分が目立っていて、風を感じると思いますが、それ以外の部屋では風を感じる事はほとんどなさそうです。
今、エアコンから出てくる温度を20℃と想定していますので、2階の廊下では少し寒く感じる可能性がありそうです。

次に家全体の温度の分布を見ていきます。

西側と東側それぞれから見た室内の温度を載せてみました。

西側の画像を見てパッとわかる事は、2階と1階の温度差が大きそうだという事です。
温度の色付けは青が20℃、緑が23℃、赤が25℃程度になっているので、概ね2階と1階では1～2℃の温度差があります。
1, 2℃の温度差をどう感じるかは人によって様々だと思いますが、おそらく実際に体感してみると、2階は涼しいのに1階(特に玄関付近)は暑いと感じてしまう様に思います。

東側から見た場合、2階の各居室と1階のリビングの温度が良く分かります。
この場合は2階は24℃程度、1階は25℃程度となっています。

補足として、1階にはキッチンと浴室がありますが、このシミュレーションでは料理によって生じる熱や風呂のお湯から伝わる熱に関して考慮していません。
実際に生活する上ではそれらの熱が発生するので、1階と2階の体感温度差はさらに大きくなってしまうかもしれません。

今回は高気密、Ua値0.87の場合で検討してみました。
次回はUa値が0.46の場合にどうなるのか、シミュレーションしてみます。
Ua値が約半分になるとどの様な違いが出てくるのか、楽しみです。

なお、この参考にした間取りの家がどの様な換気システム・断熱性能を採用しているのか知りませんので、この間取りが良い・悪いという意図は全くありません。
ご了承ください。