第13報温熱快適許容域を満たす設定室温の解析

日本建築学会大会学術講演梗概集
（関東） 2011 年 8 月
41574
シミュレーションツール BEST によるオフィス熱負荷・熱環境解析
第 13 報温熱快適許容域を満たす設定室温の解析
正会員
正会員
正会員
正会員
100
80
累積度数[%]
度数[hour]
1．序
300
本研究では、室温、気流速度、湿度、放射環境、着衣
冬期
夏期
(12-3月)
(6-9月)
量、代謝量の 6 要素を考慮して熱的快適性を保つことが
200
できる PMV 制御を行うオフィスの室温を解析し、室温制
南
東
御を行う場合の推奨設定室温を求めようとした。また、
西
100
気流の利用や地点、建物特性の違いにより推奨設定室温
ｲﾝﾃﾘｱ
がどの程度変化するかを把握しようとした。
2．標準計算条件と推奨設定室温の算出法
0
18
20
22
24
26
28
30
BEST では、室温制御と同様に、作用温度制御や
PMV 制
室温[℃]
御のケースを容易に計算できる。そこで、ゾーンモジュ
室温度数分布
ールと AHU モジュールの 2 種類のモジュールのみを利用
した連成計算から、PMV 制御を行うオフィスの熱環境を
シミュレーションした。計算対象のオフィスを図 1 に、
標準計算条件を表 1 に示す。PMV の設定値は、夏期 0.5、
冬期-0.5、着衣量はクールビズ、ウォームビズを想定し
た。この条件で PMV 制御を行った場合の室温累積度数分
布を図 2 に示す。図 2 を用いて、推奨設定室温を算出し
た。推奨設定室温で室温制御した場合、90%の時間は夏期
に PMV=0.5 以下冬期に PMV=-0.5 以上になる。残りの 10%
の時間は推奨設定室温では快適域に入らないため、快適
側の設定室温に変更してよいと考える。
20
室温[℃］
図 2 室温累積度数分布図
南
26
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
気流速度[m/s]
気流速度[m/s]
気流速度[m/s]
(A)東京 (B)札幌 (C)那覇
4000
空調時間：8:00～22:00、室内設定値：夏期(PMV0.5、湿
度成り行き(除湿時吹出湿度 90%))、冬期(PMV-0.5、イ
ンテリア湿度 50%)、冷温水供給：常時冷温水とも供給
あり
Low-Eﾍﾟｱ
(Ar)
透明ﾍﾟｱ Low-Eﾍﾟｱ
熱反ｸﾘｱ
透明ﾌﾛｰﾄ Low-Eﾍﾟｱ
(Ar)
運転
制御
(C)那覇
22
透明ﾍﾟｱ風量：インテリア：7 回/h、ペリメータ：15 回/h、外気
量：1.0lit/㎡ sec
23
Low-Eﾍﾟｱ
風量
空調条件
ｲﾝﾃﾘｱ
札幌
熱反ｸﾘｱ
方式
(東京、札幌、那覇) 拡張アメダス標準年データ
(東京、札幌)low-e グリーン(銀 2 層)+透明、ガラス厚
8、空気厚 6
(那覇)透明フロート、ボックスルーバ
の出 1.5m
(共通)中間色ブラインド
0.15 人/㎡、1.1met、0.5clo(夏期 6-9 月)、1.0clo(冬
期 12－3 月)、0.7clo(中間期 4－5 月,10-11 月)
FCU 併用 CAV 方式
透明ﾌﾛｰﾄ人体
北
那覇
Low-Eﾍﾟｱ
(Ar)
内部発熱
[最大値]
西
26
Low-Eﾍﾟｱ
(B)断面図
表 1 標準計算条件
窓
東
図　各条件での推奨設定室温の比較
27
図 1 標準オフィスの基準階
壁体材料
南
透明ﾌﾛｰﾄ 6000
(A)平面図
気象
ｲﾝﾃﾘｱ
25
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
東2
北
図 3 気流速度を変えた場合の各地域における
推奨設定室温(夏期)
2700
5000
150
東1
北
ｲﾝﾃﾘｱ 2
24600
ｲﾝﾃﾘｱ 1
6000
南
西
27
6300
西2
6300
西1
東
室温累積度数分布
28
N
6300
10%線
0
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
透明ﾍﾟｱ 6000
南
東
西
ｲﾝﾃﾘｱ
北
40
熱反ｸﾘｱ
9000
冬期
(12-3月)
1300
6000
[図 2 注]
PMV 制御時の室温
累積度数が、夏期
夏期
(6-9月) については 10%、
冬期については
90%のときの室温
を、推奨室温とす
る。
90%線
60
33600
6300
*
**
***
*
PMV
推奨設定室温(夏期)[℃]
オフィス
BEST
○竹内健悟
郡公子
石野久彌
神山隼人
(A)東京　(B)札幌　図4
窓ガラス種を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
Numerical Analysis of Thermal Load and Environment in Office Spaces by Using a Simulation Tool, the BEST
Part 13 Analysis of Set Point Air Temperature within The Thermal Comfort Zone
Kengo TAKEUCHI, Kimiko KOHRI and Hisaya ISHINO
― 1175 ―
北
ｲﾝﾃﾘｱ
常時閉
常時開
ブラインド条件
22
ブラインド条件
常時閉
開閉調整
常時開
常時閉
開閉調整
(C)那覇
21
東
西
北
ｲﾝﾃﾘｱ
27
26
68％　45％　30％
23
窓面積率
(C)那覇
22
21
68％　45％　30％
68％　45％　30％
窓面積率
窓面積率
(A)東京　ブラインド条件
(A)東京　(B)札幌　図 6 窓面積率を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
(B)札幌　ブラインド操作を変えた場合の各地域
における推奨設定室温
150
150
100
100
80
冬期
(12-3月) 60
ﾌﾞﾗｲﾝﾄﾞ常時開　ﾌﾞﾗｲﾝﾄﾞ開閉調整　ﾌﾞﾗｲﾝﾄﾞ常時閉
度数[hour]
28
27
50
26
25
50
0
-1
-0.5
0
0.5
6月 7月 8月 9月
6月 7月 8月 9月
夏期(6-9月)
気流0.4m/s
気流0.5m/s
80
夏期(6-9月
熱反ｸﾘｱ
気流0.1m/s
Low-Eﾍﾟｱ
気流0.2m/s
Low-Eﾍﾟｱ(Ar)
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
夏期
(6-9月)
10%線
20
00
0.5
0.5
1
PMV[-]
(B) 東京で窓条件を変えた場合
100
100
ブラインド操作を変えた場合の各地域
気流0.1m/s
100 冬期
100
気流0.2m/s
(12-3月)
における月別推奨設定室温（夏期：西ゾーン）
気流0.3m/s
透明ｼﾝｸﾞﾙ
90%線
透明ﾍﾟｱ
PMV[-]
(A)東京で気流速度を変えた場合
6月 7月 8月 9月
150
(A)東京　(B)札幌　(C)那覇150
40
0
-0.5
0
-1
1
PMV[-]
度数[hour]
図7
気流0.1m/s
気流0.2m/s
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
100
累積度数[%]
推奨設定室温(夏期)　[℃]
夏期(6-9月)
透明ｼﾝｸﾞﾙ
夏期(6-9月) 80
90%線
透明ﾍﾟｱ
60
40
熱
反ｸﾘｱ
気流0.1m/s
Low-Eﾍﾟｱ
気流0.2m/s
Low-Eﾍﾟｱ(Ar)
気流0.3m/s
気流0.4m/s
気流0.5m/s
60
夏期
(6-9月)
透明ﾌﾛｰﾄ40
度数[hour]
図5
開閉調整
26
23
南
累積度数[%]
西
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
東
27
常時開
推奨設定室温(冬期)[℃] 推奨設定室温(夏期)[℃]
南
冬期
(12-3月)
透明ｼﾝｸﾞﾙ
透明ﾍﾟｱ
熱反ｸﾘｱ
Low-Eﾍﾟｱ
Low-Eﾍﾟｱ(Ar)
透明ﾌﾛｰﾄ
90％線
夏期
度数[hour]
*宇都宮大学大学院工学研究科博士前期課程
**宇都宮大学大学院工学研究科准教授・工博
***首都大学東京大学院名誉教授・工博
累積度数[%]
透明ﾌﾛｰﾄペア
50
透明ﾌﾛｰﾄﾍﾟｱ
(6-9月)
3．推奨設定室温の感度解析
熱線反射ｸﾘｱ
10%線
熱線反射ｸﾘｱ
low- εｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明
20
20
10%線
Low-E ｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明
lowεｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明(ｱﾙｺﾞﾝ)
Low-E ｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明(Ar)
図 3 は気流速度を変えた場合の推奨設定室温の比較図で
0
0
0
0
-1
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
-1 から-0.5
0.5
1
0
0.5
1 -1
ある。東京で気流 0.1m/s
0.2m/s0 にしたときは、推奨
PMV[-]
PMV[-]
PMV[-]
PMV[-]
設定室温が 0.6K 高くなるのに対して、気流 0.4m/s から
(C)東京で気流速度を変えた場合
(D) 東京で窓条件を変えた場合
0.5m/s にしたときは、推奨設定室温は 0.2K 高くなり、そ
図 8 推奨設定室温を用いた室温制御時の PMV 度数分布
の効果が徐々に小さくなる。また、気流利用の効果は暑熱
と累積度数分布
地の方が大きい。図 4 はガラス種類を変えた場合の推奨設
定室温の比較図である。夏期のペリメータゾーンの推奨設 4．推奨設定室温による室温制御時の
PMV 分布の特性
透明ﾌﾛｰﾄ
透明ﾌﾛｰﾄ
透明ﾌﾛｰﾄペア
透明ﾌﾛｰﾄﾍﾟｱ
熱線反射ｸﾘｱ
定室温は、どの都市も、ガラス種により 0.2～0.3K
の差が
熱線反射ｸﾘｱ
得られた推奨設定室温を用いて室温制御したときの
low- εｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明
Low-E ｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明
low- εｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明(ｱﾙｺﾞﾝ)
Low-E ｸﾞﾘｰﾝ(銀2層)+透明(Ar)
生じた。冬期には、特に札幌において、ペアガラスとする
PMV 度数分布と累積度数分布を図 8 に示す。(A)は東京で
とシングルガラスの場合に対して、ペリメータゾーンの推気流速度を変えた場合の PMV 度数分布、(C)は累積度数分
奨室温を 1K 前後低くできる。図 5 はブラインド操作を変え布である。気流速度の違いによる PMV 分布の違いは小さ
た場合の推奨設定室温の比較図である。ペリメータゾーンく、夏期の 90%の時間において PMV0.5 以下になることが
では、ブラインド常時開から常時閉にすることで、夏期の確認できる。(B)、(D)は東京で窓条件を変えた場合の結
推奨設定室温は、東京で 0.3K 程度、那覇で 0.5K 程度高く果である。窓条件による PMV 分布の違いは夏期、冬期と
なる。図 6 は窓面積率を変えた場合の推奨設定室温の比較もにそれほど大きくはなく、夏期の 90%の時間において
図である。高性能な Low-E ペアガラスを使用した場合の比 PMV0.5 以下、冬期の 90%の時間において PMV-0.5 以上に
較であるが、窓面積率を 68%から 30%にすると、夏期、冬期なっていることが確認できる。
ともペリメータゾーンの設定室温を 0.2K 程度緩和できる。 5．結論
図 7 は、西ゾーンにおいてブラインド操作を変えた場合の
気流、地点、建築条件が異なる場合の推奨設定室温の
月別推奨設定室温の図である。ブラインド操作法による推差を明らかにした。また推奨設定室温を用いた室温制御
奨設定室温の違いは盛夏期に少し大きくなった。
時の PMV が目標通りの快適さを保つことを確認した。
50
*Graduate student, Graduate School of Engineering, Utsunomiya Univ.
**Associate Prof., Graduate School of Engineering, Utsunomiya Univ., Dr. Eng
***Emeritus Prof., Tokyo Metropolitan Univ., Dr. Eng
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