ASHRAE 90.1

ANSI/ASHRAE/IES 規格 90.1: 低層住宅以外の建物のエネルギー規格は、 ASHRAEが発行し、照明工学協会(IES) が共同で後援する米国規格協会(ANSI) 規格であり、低層住宅 (つまり、一戸建て住宅、 4 階建て未満の、移動住宅、モジュラー住宅)以外の建物のエネルギー効率の高い設計に関する最低要件を規定しています。元の規格である ASHRAE 90 は 1975 年に発行されました。それ以来、複数の版が発行されています。1999 年、ASHRAE 理事会は、エネルギー技術とエネルギー価格の急速な変化に基づき、規格を継続的に維持することを決議しました。これにより、1 年に複数回更新できます。この規格は2001年にASHRAE 90.1に改名されました。 ^[1] その後、2004年、2007年、2010年、2013年、2016年、2019年に更新され、より新しく効率的な技術が反映されています。 ^[2]

一般的に、建築設計者が ASHRAE 90.1 に準拠するには、 次の 2 つの手段または方法があります。

• 規定パス: 建物のすべてのコンポーネントが ASHRAE 90.1 で指定された最低基準を満たしています。
• パフォーマンス パス:提案された建物の設計は、 ASHRAE 90.1 仕様に従って構築されたベースラインビルよりも少ないエネルギーを使用することが(建物のパフォーマンス シミュレーションを通じて) 実証されます。これには現在 3 つのパスがあります。コード準拠については、建物のエネルギー モデルを同じ HVAC システムを備えたかろうじて準拠している建物のエネルギー モデルと比較する第 11 章があり、2016 年版では、建物のエネルギー モデルを 2004 年版の標準 90.1 に基づくベースライン モデルと比較し、建物の種類に応じて異なる低いエネルギー消費を要求する付録 G パスが追加されました。

標準のセクション内では、これにいくつかのバリエーションがあります。一部のセクションには、必須の規定、簡素化されたアプローチ、またはトレードオフの機会があります。

ASHRAE 90.1 には、次の規定要件が含まれています。

• 建物外皮（セクション5）：最低限の壁断熱、最低限の屋根断熱、屋根反射率、最低限のガラス性能
• HVAC（セクション6）：最低限の機器効率、最低限のシステム機能、再加熱の制限、ファン電力の制限
• 家庭用給湯器（第7章）：最低限の設備効率、最低限のシステム機能
• 電力（セクション8）：変圧器の効率、自動コンセント制御、エネルギー監視
• 照明（セクション9）：屋内照明の最大電力密度（LPD、ワット/平方フィートで表示）、最小照明制御、屋外照明、駐車場照明
• その他の機器（セクション10）：電動モーター、飲料水用ブースターポンプ、エレベーター、エスカレーター

パフォーマンス アプローチでは、建物の規模とプログラムに基づいて、ベースラインエネルギー コスト バジェット( ECB ) が設定されます。このベースライン ECB は、ASHRAE 90.1 (セクション 5 ～ 10) の規定要件に従って建設された、プロジェクト ビルと同じ規模とプログラムを持つビルをモデル化する建物パフォーマンス シミュレーションを使用して設定されます。ECB はドル単位で表されます。

次に、提案された建物の設計に対して建物のパフォーマンス シミュレーションが実行されます。コンプライアンスを達成するには、提案されたエネルギー コスト予算がベースラインエネルギー コスト予算以下である必要があります。

パフォーマンス アプローチは、設計エネルギー効率を実証するためにも使用され、多くの場合、ASHRAE 標準 90.1 よりも優れたパーセントとして表現されます。建物の設計では、そのパフォーマンスが「ASHRAE 90.1-2007 よりも 40% 優れている」または「ASHRAE 90.1-2010 よりも 20% 優れている」と記載されます。ASHRAE 90.1 に対する改善率は、 LEED評価システム 内でエネルギー ポイントを付与するための基準です。

多くの州では、建設中または改築中の建物に ASHRAE 90.1 を適用しています。ほとんどの州では、すべての商業ビルにこの規格または同等の規格を適用しています。他の州では、すべての政府ビルにこの規格または同等の規格を適用しています。すべての商業ビルに他の省エネ規格を使用する州もあれば、すべての政府ビルに ASHRAE 90.1 規格を組み合わせて使用​​し、商業ビルには他の省エネ規格を使用する州もあります。政府ビルと商業ビルに省エネ規格を適用していない州もいくつかあります。^[3]

エネルギーコードへの採用の現状は、Building Codes Assistance Projectによって追跡されています。2020年9月現在、7つの州ではASHRAE Standard 90.1-2016を満たすか上回るコードがあり、14の州ではASHRAE Standard 90.1-2013を満たすか上回るコードがあり、8つの州ではASHRAE Standard 90.1-2010を満たすか上回るコードがあり、9つの州ではASHRAE Standard 90.1-2007を満たすか上回るコードがあり、8つの州では州全体のコードがないか、90.1-2004より前のコードがあります。^[4]カリフォルニアエネルギーコード（CCR Title 24 Part 6）は、非常によく似た構造と要件を持っています。

ASHRAE 90.1 は、 LEED建物認証プログラムでUSGBCが参照する業界標準でもあります。エネルギー改修プロジェクトや建物のパフォーマンス シミュレーションを使用するプロジェクト で、比較の基準として頻繁に使用されます。

米国以外では、インドの「エネルギー節約建築基準」は、ASHRAE 90.1 と同様の形式と範囲を持っています。(アイルランドの建物エネルギー評価や香港の建物エネルギー効率条例など、他の国では異なる形式になっています)

規格 90 の開発は、1970 年代のエネルギー危機の余波の中で始まりました。ASHRAE 会長のロバート R. カークウッドは、1973 年の ASHRAE のテーマを「技術によるエネルギーの最適利用」としました。1974 年 2 月にロサンゼルスで開催された ASHRAE の冬季会議で、米国規格協会(NBS) は、200 人の ASHRAE 会議参加者に、建物エネルギー規格の初期開発を発表しました。NBS と米国建築基準協会 (NCSBCS) は、規格の開発を ASHRAE に委託することを提案し、ASHRAE はそれを受け入れました。^[5]

提案された規格である規格 90P の開発は、6 か月もかからずに完了しました。ASHRAE は、アメリカ建築家協会(AIA)、照明工学協会 (IES)、アメリカ機械工事業者協会 (MCAA)、空調冷凍協会(ARI)、電気エネルギー協会 (EEA) の代表者を招集しました。規格の草案は、1974 年 6 月 21 日に 5,000 人の業界関係者に公開レビューのために発行されました。コメントが寄せられ、改訂が行われ、最初のバージョンは 1975 年 1 月 14 日に ASHRAE 規格 90-1975 として発行されました。^[5]

2004 年、ASHRAE 90.1 規格は建物、建物の外壁、建物内の機械システムと照明システムの大部分に適用されました。建設中の新しい建物と新しい建物を動かすシステムは、この規格の対象となります。この規格は、既存の建物とそのシステムの増築、および既存の建物システムの改造にも適用されます。ASHRAE 90.1 規格を建物の外壁に適用するには、建物は 3.4 btu/h-ft2 を超える出力容量を持つ暖房システムによって暖房されるか、または 5 btu/h-ft2 を超える出力容量を持つ冷房システムによって冷やされる必要があります。ASHRAE 90.1 の適用が免除される建物は、一戸建て住宅、3 階建て以下の集合住宅、プレハブ住宅またはモジュール住宅、電気や化石燃料を使用しない建物、および工業、製造、または商業目的で使用される機器と建物システムです。^[2]

2007年に更新されたASHRAE 90.1では、建物の外壁、HVAC、温水、照明など、建物の多くのセクションがカバーされています。^[1]

建物の外壁は、(a) 非居住用空調空間、(b) 居住用空調空間、(c) 半暖房空間の 3 つの異なる空調空間のカテゴリに分類する必要があります。それぞれに異なる要件があります。また、断熱、窓枠とドア、空気漏れなど、建物の外壁が遵守しなければならない必須規定もあります。これらの規定の要件は ASHRAE 90.1 マニュアルに記載されており、それぞれに多くの要件があります。建物の外壁の各セクション、屋根、壁、床には、必須規定ごとに異なる要件があります。^[1]

HVAC システムには、満たさなければならないさまざまな要件があります。これは、さまざまなタイプの HVAC システムがあり、それぞれ要件が異なるためです。HVAC セクションには、さまざまなタイプのシステムがあるため、最も多くの要件があります。使用できないシステムや、要件を満たすためにシステムが備えていなければならないものがあります。ASHRAE 90.1 ドキュメントには、各システムの最小効率要件を示す複数の表があります。^[1]

温水システムは、設置前に負荷計算を行う必要があります。各システムは、製造元のサイズ設定ガイドラインを満たす必要があります。また、各システムには、ASHRAE 90.1 文書の表に記載されている最小効率を満たす機器が必要です。温水を保持するパイプは断熱する必要があり、各システム タイプと配管材料には特定の断熱要件があります。温水システムに必要な制御は多数あり、各制御には異なる要件があります。これには、温度制御、温度維持制御、出口温度制御、循環ポンプ制御が含まれます。また、温水プール用のプール ヒーター、プール カバー、ヒート トラップにも要件があります。^[1]

いくつかの例外を除き、建物のどのスペースでも新しい照明を設置または交換する場合は、照明電力密度の要件に従う必要があります。照明には従うべき要件も多く、建物の照明の量を決定するための規定要件も含まれます。また、5,000平方フィートを超える建物には、屋内照明制御を設置する必要があります。また、出口標識や屋外照明を含む照明に関する要件も多数あります。^[1]

2010 年版の ASHRAE 90.1 では、定義、表、セクションなど、多くの変更が行われました。90.1-2004 と比較したエネルギー節約は、プラグ負荷を含めて約 25 パーセント、プラグ負荷を除いて約 31 パーセントでした。DOE は肯定的な決定を下し、2013 年 10 月までに 90.1-2010 または DOE が同等と認めるコードを採用するよう各州に通知しました。

適用範囲は、定義された産業プロセスを含むように拡大されました。2010 年版では、データ センターのエコノマイザのみが含まれています。建物エンベロープの変更には、天窓、太陽光反射率、熱放射率、空気バリア、太陽光の向きが含まれます。

多くの種類の HVAC 機器の最小効率要件が改訂されました。その他の改訂は、最大ファン電力制限、ポンプ ヘッド計算、冷水パイプのサイズ、放射パネル断熱、単一ゾーン VAV、および給気温度リセットに影響します。さらに多くの HVAC システムでエネルギー回収が必要です。いくつかの再加熱例外が削除または変更されました。頭上空気加熱に制限が課されました。より多くの気候ゾーンと小規模システムに対してエコノマイザ要件が追加されました。すべてのダクト シーリングにクラス A が必要になりました。

照明電力密度（LPD）は平均してわずかに低下しました。自然光と関連する照明制御要件が追加されました。照明制御の独立した機能テスト、占有と空室の制御、外部照明の制御、建物全体のシャットオフなど、多くの照明制御要件が追加されました。オフィスとコンピューター教室では、120 Vコンセントの50％が自動的に切り替わる必要があります。給水ブースターポンプとエレベーターの要件が追加されました。^{[6] [7]}

2013 年版では、建物の外皮、照明、機械のセクションにいくつかの更新が行われました。ANSI/ASHRAE/IES 規格 90.1 の新しい版が出るたびに、DOEは法令^[8]により、更新版が商業ビルのエネルギー効率を改善するかどうかの判断を下す必要があります。DOEは、規格 90.1-2013 により、そのコードが適用されるビルのエネルギー効率が向上するという肯定的な判断を下しました。90.1-2010 と比較すると、90.1-2013 ではエネルギー コストが約 8.7%、ソース エネルギーが 8.5%、サイト エネルギーが 6.7% 削減されると予想されています。^[9]

90.1-2013 の建物エンベロープ セクションの更新には、いくつかの気候帯における規定の不透明エンベロープと窓枠の性能要件の変更、および窓枠の向きの要件の修正が含まれます。照明セクションの更新には、屋内および屋外の照明の照明電力許容要件の修正、および日光および占有センサーに基づく照明制御要件の修正が含まれます。機械セクションでは、多くの種類の HVAC 機器の最小効率要件が改訂されています。さらに、業務用冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵機器、玄関の暖房システムに関する新しい要件、 DDC システムの最適起動要件、エネルギー回収のシステム サイズと外気閾値、およびDCVの占有閾値の修正が含まれています。^[10]

2016 年版の ASHRAE 90.1 には、商業ビルのエネルギー消費を削減するための重要な変更がいくつか含まれています。重要な変更には、標準文書の付録 G ^[11]に含まれるパフォーマンス評価方法と呼ばれる新しいコンプライアンス パス、2 つの新しい気象ゾーンの追加、新しい文書形式、建物エンベロープ、照明、機械システムに関する新しい技術要件が含まれます。DOE は、標準 90.1-2016 により、このコードが適用される建物のエネルギー効率が向上するという肯定的な決定を下し、州に対して、2020 年 2 月までに 90.1-2016 または DOE が同等と認めるコードを採用するよう通知しました。^[12] 90.1-2013 と比較すると、90.1-2016 ではエネルギー コストが約 8.2%、ソース エネルギーが 7.9%、サイト エネルギーが 6.7% 削減されると予想されています。^[13]

建物エンベロープ セクションの更新には、エンベロープ検証の必須要件、空気浸入の削減を裏付ける文書、オーバーヘッド ドアの空気漏れ要件の更新、金属製の建物の屋根、壁、窓枠、不透明ドアの規定要件の変更、気候ゾーン 0 の追加要件が含まれます。照明セクションの更新には、屋内および屋外の照明の照明電力許容要件の変更、住居ユニットの光源効率要件、照明制御要件の変更が含まれます。機械セクションの変更には、冷水プラントの計測、DOAS、エレベーターの効率、エコノマイザの障害検出と診断の更新が含まれます。

エネルギーコスト予算法に加えて、付録Gが新しいコンプライアンスパスとして認められています。^[14]付録Gのベースラインは特定のレベルに固定されており、建物性能係数（BPF）と呼ばれる新しい指標を使用して、どのコードバージョンの建物でも安定したベースラインと比較することができます。BPFは気候帯と建物の種類に基づいており、コンプライアンスモデリングの柔軟性を高めています。^{[10] [15]}

ASHRAE 90.1の2019年版^[16]では、内部の一貫性を向上させるためにさまざまな修正と明確化が行われました。重要な変更点には、ASHRAE/IES規格202に準拠した新しいコミッショニング要件^[17]、建物の外壁、照明、機械、エネルギーコスト予算、性能評価方法のセクションの更新などがあります。

建物エンベロープ セクションの更新には、空気漏れ要件とSHGCの例外の改訂、窓のU 係数の改訂が含まれます。照明セクションでは、スペースごとおよび建物面積方式の照明電力密度許容値が変更されます。25,000 平方フィート (2,300 m ² ) までのオフィスビルおよび小売ビル向けに、新しい簡易照明方法が追加されました。さらに、駐車場の照明制御要件と採光エリアの制御の例外が含まれています。機械セクションでは、IT 機器負荷が 10 kW を超えるコンピューター室で ASHRAE 規格 90.1 の代わりに ASHRAE 90.4 ^{[17] を}使用するオプションを許可するという新しい要件が追加されました。ポンプ効率、機器効率表の更新、天井ファンのファン電力の報告に関する新しい要件、ファン モーターの選択に関する更新された要件、高層住宅のエネルギー回収と急性期治療入院病院のコンデンサー熱回収に関する新しい要件が追加されました。

セクション 11 では、オンサイト発電システムに対するエネルギー コスト バジェット (ECB) 方式のベースライン要件が追加されています。基準の性能評価方法 (付録 G) セクションの更新には、ファンとコイルのサイズの明確化、ベースライン パッケージ冷却装置のファンなしの明示的な暖房および冷房 COP、自動レセプタクル制御とベースライン エンベロープ浸入のモデリングに関する新しいルール、および更新された建物性能係数が含まれます。さらに、両方のコンプライアンス パスで、再生可能エネルギーの取り扱いと照明モデリングに関する更新された言語が含まれています。

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