建物・環境設定
熱損失: $Q = U \cdot A \cdot \Delta T$ (W)
$R_i=0.13,\; R_o=0.04$ (m²K/W)
年間エネルギー: $E = Q \cdot t / 1000$ (kWh)
壁・屋根・床・窓・ドアの断熱性能を設定してリアルタイムで熱損失を計算。U値・暖房エネルギーを可視化し、断熱改善の効果を即座に確認できます。
省エネ住宅・建築設計:設計の初期段階で、壁や窓の仕様を変えた時の熱損失を瞬時に比較できます。例えば、断熱材の厚さを増やすコストと、生涯で節約できる暖房費を比較する「費用対効果分析」に活用されます。
暖房設備の容量設計:建物全体の最大熱損失(ピーク負荷)を計算することで、必要なボイラーやエアコンの能力を適切に決定できます。過大な設備は無駄な初期投資に、過小な設備は室温不足の原因になります。
断熱改修計画:既存建物の省エネ改修において、どこを断熱すれば最も効果が高いかを判断するのに使われます。窓を高性能サッシに交換するのと、屋根裏に断熱材を追加するのと、どちらが優先かシミュレーションできます。
建築基準法・省エネ基準適合性の検討:各国や地域の省エネ基準(日本の省エネ基準、欧州のEPBDなど)では、建物全体の平均U値や一次エネルギー消費量の計算が求められており、その簡易検討ツールとして利用できます。
まず、「U値が小さければ絶対に良い」とは限らないという点に注意だ。確かに断熱性能は高いが、材料費や施工コスト、壁の厚さによる居住空間の減少とのトレードオフになる。例えば、U値を0.2から0.1に半減させるには、断熱材の厚さを倍以上にしなければならないことも多く、コスト対効果が悪化する「収穫逓減」のポイントを見極めることが実務では重要だ。
次に、このシミュレーションは「定常計算」が基本であることを理解しておこう。つまり、外気温や日射が時間と共に変化する影響や、暖房を入れた後に室温が上がっていく「過渡現象」は考慮していない。あくまで、ある一定条件(例えば最も寒い日)での熱損失の「瞬間最大風速」を計算しているイメージだ。実際の年間暖房負荷を求めるには、気温変動や日射取得を考慮した動的負荷計算(非定常計算)が必要になる。
最後に、「隙間風(漏気)による熱損失」を見落としがちという落とし穴がある。このツールで計算しているのは、壁や窓などの「面」を通じた伝導・対流・放射による損失だ。しかし、実際の建物ではサッシの隙間や配管貫通部からの漏気が、全体の熱損失の2〜4割を占めることもある。高性能な断熱材を選んでも、気密施工が不十分だとその効果が台無しになるんだ。
外壁がグラスウール100mm+コンクリート150mmの複合構造で壁面積48m²の場合、室内温度20°C・室外温度0°Cのとき合成U値は約0.35W/m²K。温度差20Kなので熱損失量=0.35×48×20=336Wとなります。同じ壁を断熱材200mmに強化するとU値が0.18W/m²Kに低下し熱損失は173Wに減少し、年間暖房負荷を約24%削減できます。