暖房度日

暖房度日( HDD ) は、建物を暖房するために必要なエネルギー需要を定量化するために設計された測定単位です。HDD は、外気温の測定値から算出されます。特定の場所にある特定の建物の暖房要件は、その場所の HDD の数に正比例すると考えられます。

関連する測定には、エアコンの需要を定量化する冷房度日（CDD）が含まれます。

暖房度日は、基準温度（建物の暖房が不要になる外気温）を基準として定義されます。基準温度は、建物が暖房される温度の関数として特定の建物に対して定義される場合もあれば、たとえば国や地域に対して定義される場合もあります。後者の場合、温度しきい値に関する建築基準または慣例が存在する場合があります。これには次のものが含まれます。

基準温度は必ずしも建物の平均内部温度と一致するわけではありません。基準では、暖房が必要となる平均外部温度を決定するために、建物の平均断熱レベルと内部ゲインを考慮する場合があるからです。16 °C と 19 °C (61、66 °F) の基準温度も使用されます。^[6]基準温度の選択がさまざまであるため、HDD の値を常に比較できるわけではありません。基準温度が同じ HDD のみを比較するように注意する必要があります。

HDD を計算する方法はいくつかあります。温度データの記録が詳細であればあるほど、計算できる HDD の精度が高まります。HDD は多くの場合、30 分ごとの温度記録などのより詳細な温度記録ではなく、毎日の温度記録を使用する単純な近似法を使用して計算されます。30 分ごとの温度記録は、積分を推定するために使用できます。米国国立気象局が使用する一般的な近似法の 1 つは、任意の日の平均気温 (最高気温と最低気温の平均) を取得し、それをベース気温から減算することです。値がゼロ以下の場合、その日の HDD はゼロです。ただし、値が正の場合、その数はその日の HDD の数を表します。(冷房度日の場合、プロセスは逆になります。つまり、ベース気温が平均から減算され、この値が正の場合、その数が CDD を表します。) この方法は、外気温がベース気温を超えない場合に十分に機能します。このようなことが時々起こりそうな気候では、単純な計算に改良が加えられ、空気が十分に暖かく暖房が不要な時間帯を「考慮」できるようになりました。このより正確なアルゴリズムにより、温帯気候 (海洋性および大陸性) では年間を通じて (特定の暖房シーズンだけでなく)、週ごとおよび月ごとに結果を計算できます。

HDD を一定期間にわたって加算すると、季節ごとの暖房必要量の大まかな見積もりが得られます。たとえば、暖房シーズン中、ニューヨーク市の HDD 数は5,050 ですが、アラスカ州ウトキアグビクでは19,990 です。したがって、同様の構造と断熱材を使用した住宅の場合、ウトキアグビクの住宅を暖房するには、ニューヨークの住宅の約 4 倍のエネルギーが必要になると言えます。同様に、暖房シーズンの暖房度日が 500 であるフロリダ州マイアミの同様の住宅では、ニューヨーク市の住宅を暖房するために必要なエネルギーの約 10 分の 1 しか必要ありません。^[7]

ただし、これは理論的なアプローチであり、建物の断熱レベルが暖房の需要に影響します。たとえば、夜間は気温が基準温度 (日内変動における最低気温) を下回ることがよくありますが、断熱があるため暖房は不要です。春の終わりと秋の初め、または気候に応じて冬には、十分な断熱により、暖房をほとんどまたはまったく使用せずに、室内温度を屋外温度よりも高く保つことができます。たとえば、南カリフォルニアでは、冬の間、ロサンゼルスとサンディエゴでは、夜間の気温が低くなることを考慮して断熱が十分であれば、暖房は必要ありません。また、建物にはコンクリートなどの熱質量が含まれており、日中に吸収された太陽エネルギーを蓄えることができます。したがって、暖房度日が暖房の需要を示している場合でも、建物の十分な断熱により暖房が不要になる場合があります。

HDD は、特定の場所にある建物が一定期間 (特定の月や年など) に必要とする暖房量を定量化するシンプルな指標を提供します。建物の平均 U 値と組み合わせることで、その期間に建物を暖房するために必要なエネルギー量を大まかに見積もる手段となります。

1 HDD は、建物の外部の温度条件が、1 日中、建物内の定義された快適閾値温度を 1 度下回ったことに相当することを意味します。したがって、温度快適性を維持するには、建物内に熱を供給する必要があります。

年間の暖房度日数Dが与えられており、建物に必要なエネルギーを計算したいとします。熱は、環境に失われる速度で供給される必要があることはわかっています。これは、建物の熱外皮の各要素 (窓、壁、屋根など) の 1 度あたりの熱損失の合計として計算するか、建物の平均U 値に建物の熱外皮の面積を掛けて計算するか、建物全体について直接引用することができます。これにより、建物の特定の熱損失率P _{specific が}得られ、通常はワット/ケルビン (W/K) で表されます。キロワット時 (kW⋅h) で表された総エネルギーは、次のように表されます。

${\displaystyle Q=P_{\text{specific}}\times 24\times {\frac {D}{1000}}\;}$[kW⋅h]

総エネルギー消費量はキロワット時で、暖房度日は [日数×度] なので、1000 で割って (ワットをキロワットに変換するため)、1 日の 24 時間 (1 kW = 1 kW⋅h/h) を掛けて、1 ケルビンあたりのワット数を 1 日あたりの度あたりのキロワット時に変換する必要があります。1 °C の温度変化と絶対温度の 1 K の変化は同じなので、これらは打ち消され、変換は必要ありません。

例: 最高気温が 40 °F、最低気温が 30 °F の典型的なニューヨーク市の冬の日の平均気温は、おそらく 35 °F 前後です。このような日の HDD は、(65 − 35) = 30 と概算できます。同様の日が 30 日続く 1 か月では、900 HDD が蓄積される可能性があります。年間 (夏の平均気温が 70 °F を超える場合を含む) では、年間 5000 HDD が蓄積される可能性があります。

HDD を使用した計算にはいくつかの問題があります。熱要件は温度と直線的ではなく、^{[8]断熱性の高い建物では}「バランス ポイント」が低くなります。必要な暖房と冷房の量は、屋外温度以外にも、特定の建物の断熱性、家屋内に届く太陽放射の量、稼働中の電化製品の数 (たとえば、コンピューターは周囲の温度を上昇させます)、屋外の風の量、居住者が快適に感じる温度など、いくつかの要因によって決まります。もう 1 つの重要な要因は、屋内の相対湿度の量です。これは、個人がどれだけ快適に感じるかを決定する上で重要です。降水量、雲量、熱指数、建物のアルベド、積雪などの他の変数も、建物の熱応答を変える可能性があります。

HDD のもう 1 つの問題は、各国で基準として使用される基準温度が異なり、米国では華氏、その他のほとんどの国では摂氏を使用しているため、国際的な気候の比較に使用する場合は注意が必要であることです。国によって近似方法が異なるため、この問題はさらに複雑になっています。

°F HDDを°C HDDに変換するには:

${\displaystyle ^{\circ }C\,{\mathit {HDD}}={\frac {5}{9}}\times \,^{\circ }F\,{\mathit {HDD}}}$

°C HDDを°F HDDに変換するには:

${\displaystyle ^{\circ }F\,{\mathit {HDD}}={\frac {9}{5}}\times \,^{\circ }C\,{\mathit {HDD}}}$

HDD は基準温度を基準としているため (ゼロを基準とするのではなく)、度日を摂氏から華氏へ、またはその逆へ変換するときに 32 を加算または減算するのは誤りであることに注意してください。

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無料のHDDデータのソース

• Degree Days.net (全世界) – 世界中の場所の毎日/毎週/毎月の HDD と CDD (摂氏または華氏)
• Energy Data GmbH (全世界) – ウェブ アプリケーションまたは API 経由で、世界中の場所の毎日/毎週/毎月の HDD と CDD (摂氏または華氏)
• ECI オックスフォード (英国のみ) – 英国 200 局以上の日次/週次/月次 HDD および CDD (摂氏)
• WeatherDataDepot (米国およびカナダのみ) – 月間 HDD および CDD (摂氏または華氏)
• カーボントラスト（英国） エネルギー管理のための度日情報と利用
• Weatherbit API (全世界) 世界中の場所の毎日/毎月/合計 HDD と CDD が API 経由で摂氏または華氏で配信されます。

情報

• Degree Days に関する Google Knol の記事
• 気象庁の方法を使用して度日を計算する
• CIBSE TM41: 度日: 理論と応用 (度日計算方法と使用法を網羅した包括的な文書、無料登録が必要)
• 暖房度日計算の例