(論文)熱帯乾季の屋外温熱環境が人体に及ぼす影響に関する研究

熱帯乾季の屋外温熱環境が人体に及ぼす影響に関する研究
成田まどか 西堀朱音 南結理子
研究の背景
研究の目的
近年、都市化の進展に伴い、ヒートアイランド現象は顕著にな
地球の平均気温の上昇が予測されることを見込み、熱帯地域に
りつつある。室内における冷房機器の普及・発達により夏季の屋
おける屋外温熱環境が人体に及ぼす影響を検討することが重要と
内外の温度差が大きくなっている。これらのことが起因し、熱中
なると考えられる。
症等の人体への健康被害や障害が顕在化している。中庸な温熱環
そこで、本研究ではタイの屋外で熱帯気候に順応している人体
境の地域は熱帯地域へ変貌し、屋外空間での過ごし方も検討する
の心理的、生理的反応を計測し、体感温度と人体の温熱感覚との
ことが不可欠となる。
関係を定量的に明らかにする。
郊外の平均 1℃上昇
本研究では、屋外温熱環境が及ぼす人体影響を屋外温熱環境評
東京 3℃上昇
1.0
17
16
0.0
-1.0
帯地域における人体影響を比較し、その特性を明らかにした。
1905 年
13.5℃
15
-0.5
価指標 ETFe にて検討した。そして、中庸な温熱環境の地域と熱
1999 年
16.6℃
0.5
14
-1.5
-2.0
Short-wave soloar Contact material
radiation heat gain surface temperature
13
1900
1920
1910
1960
1940
1930
1950
1980
1970
2000
1990
2010
F
Fig.1
中小規模の都市の平均気温の推移
1891
1881
1931
1911
1901
1921
1951
1941
1971
1961
RS
1991
1981
Fig.2 東京の平均気温の推移
2001
Air velocity
Air temperature
Long-wave mean
radiant temperature
Va
Ta
TrL
Tf
hd tc ta fcond Fcld
hc ts ta fconv fcl Fclo
ERFhtaS
ECFhta
TVFhta
ERFhtaL
he ETF w fcl Fpcl
he ETFe w fcl Fpcl
RHF
EHFETV
EHFETF
EHFETFe
hvL
Air temperature
corrected by air velocity
tv
he ta w fcl Fpcl he ETV w fcl Fpcl
Radiant heat transfer
in conduction corrected in enhanced conduction
area combined effective Reduced-effective
temperature
temperature
effective temperature
Standard conditions
0.1 m/s 0.0 clo ( Horikoshi et al. )
Td
hrL ta frad fcl Fcl
Radiant heat transfer area
combined
Heat transfer area Convective heat transfer area
combined effective
of the combined thermal
concerning
short-wave radiation
Dew point
temperature
Standard operative
temperature
( Gagge )
operative temperature
Standard conditions
0.1 m/s 0.6 clo SOT
OT ( Winslow et al. )
hkL
Standard humid
operative temperature
( Gagge et al. )
SHOT
50% RH
Standard effective
temperature
SET*( Gagge et al. )
Humid operative
temperature
Standard conditions
0.1 m/s 0.6 clo HOT ( Nish & Gagge )
50% RH
Effective temperature
ET*( Gagge et al. )
hkL
Corrected humid
operative temperature
HOTV
( Horikoshi et al. )
hvL 50% RH
hkL
temperature
corrected humid
operative temperature
( Kurazumi et al. )
ETV
( Horikoshi et al. )
HOTFL
hfL 50% RH
Conduction-corrected
Main parameters
hkL
temperature
Air temperature ta
corrected humid
( Kurazumi et al. )
Convection-corrected mean skin temperature ts
operative temperature
Contact skin temperature tc
hc
( Kurazumi et al. )
S
hr
hfL 50% RH
Effective surface area of clothing fcl
Resultant heat conductance hd
Enhanced
Fcl
he
conduction-corrected
Fcld
hv
temperature
!
Fpcl
hf
Skin wetness w
hk
( Kurazumi et al. )
ETF
HOTF
ETFe
Relationship between the rational environmental indices and the main parameters.
Fig.3 ヒートアイランド現象のメカニズム
Fig.4 体感温度の樹形図
Convective heat transfer area factor fconv
Radiant heat transfer area factor frad
Conductive heat transfer area factor fcond
心理反応
生理反応
実験計画
OUTDOOR THERMAL COMFORT QUESTIONNAIRE
バンコク市内のチュラロンコン大学内で徒歩による移動観測を
We use the data collected this questionnaire only for our research.
Your PIN[
]
Question 1: THERMAL SENSATION
Please tick IJ the category to indicate how you currently feel.
行った。環境条件として気温、湿度、風向、風速、短波長日射量、
-3
-2
-1
0
1
2
3
■ Cold
■ Cool
■ Slightly
Cool
■ Neutral
■ Slightly
Warm
■ Warm
■ Hot
Question 2: TEMPERATURE
Would you like to be? Please tick IJ appropriate answer.
長波長日射量、地表面温度を測定した。生理的条件として皮膚温
□ Cooler
□ No change
□ Warmer
Question 3: WIND
Would you like to be? Please tick IJ appropriate answer.
■ More air movement
■ No change
■ Less air movement
Question 4: SUN
Would you like to be? Please tick IJ appropriate answer.
8部位を測定した。心理的条件として温熱感覚を離散評定尺度に
□ More sun
□ No change
□ More shade
Question 5: HUMID
Would you like to be? Please tick IJ appropriate answer.
■ More moisture
より測定した。
■ No change
■ Less moisture
Question 6: THERMAL COMFORT
Please tick IJ the category to indicate how you currently feel.
0
1
□ Comfortable
観測場所
⓪地点
2
□ Slightly
Uncomfortable
3
□ Uncomfortable
4
□ Very
Uncomfortable
□ Extremely
Uncomfortable
Question 7: THERMAL ACCEPTANCE
Can you accept the thermal environmet at this moment? Please tick IJ appropriate answer.
①地点
■ Acceptable
■ Unacceptable
Question 8: CLOTHING
Please tick IJ all the items closest to what you are wearing at this moment.
□ T-shirt
□ Sleeveless shirt
□ Short-sleeve shirt
□ Long-sleeve sweatshirt
□ Long-sleeve shirt
□ Sleeveless Vest
□ Jacket or Jumper
□ Shorts
□ Long pants
□ Short skirt
□ Long skirt
□ Socks
□ Shoes
□ Sandals
FIRST time ONLY
Your GENDER: □ MALE / □ FEMAL HEIGHT:
cm WEIGHT:
kg
We would like to thank you for your kind cooperation.
Fig.6 皮膚温測定部位
Fig.7 申告用紙
結果
気象観測結果
天空率が高い開放された観測点の下向きの短波長日射量は多い
が、日差しが遮られている観測点の下向きの短波長日射量は顕著
に少なくなっており、日よけの効果が認められた。いずれの観測
②
地点
点
②地点
③地点
④地点
点
⑤地点
点とも熱帯地域の乾季の影響により地表面が断続的に暖められて
いるため、長波長放射量が多くなっている。
Table.1 各観測地点における天と地の緑被率
生理反応の測定結果
生理反応の測定結果から暑いと感じられる観測地点は地点
Fig.5 観測写真
③④⑤となった。
温冷感と快適感との関係
観測点と温冷感申告
温冷感と快適感との関係を Fig.10 に示す。最も Thermal
観測点と温冷感申告の関係を Fig. 8 に示す。日射遮蔽と地表面
comfort の申告が Comfortable 側となる Thermal sensation の申
温度を下げる効果のあるグランドカバー、空間の開放性の効果が
告は、Cool から Slightly Cool 迄の範囲となることが得られた。
温熱感覚に顕著な効果を示すことが明らかになった。しかし、コ
Kurazumi et al.(2013) は日本人を対象とした屋外環境の快適範
ンクリート造の建物や地表面が裸地、コンクリート舗装で覆われ
囲は 31.6∼38.5℃としている。熱帯地域に暑熱順応をしているタ
ている空間では、長波長放射が強くなり、天空率が低く短波長日
イ人は、日本人と比較してやや涼しい気候を好む傾向があると考
射が少なくても温熱感覚の改善効果は低いことが明らかになっ
えられる。
N=38
N=38
N=38
N=37
5
4
3
2
1
0
r=0.58
femal e
Y= 0.11 X2 + 0.34 X + 0.63
r2 =0.53
G
GGGEG
G
G
G
G
EG
EG
EEEGGG
EG
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100
SHARE [%]
Fig.8 各観測点の温冷感申告
GG
GEG
G G
EG
EEG
G EE
EG
EG
G
G
EGEG
EG
EG
EG
EG
EG
EEG
EG
EG
EG
EEG
EG EG
G
G
EG
EG
EG
EG
EG
EG
EG
EG
EGEGG
EG
EEEG
EEEEEGEG
20
E
30
E male
G female
40
50
ETFe [ºC]
60
THERMAL COMFORT VOTE
Hot
Y= 0.32 X - 10.53
extreamly
comfortable slightly uncomfortable
very uncomfortable
uncomfortable
uncomfortable
Warm
r2 =0.40
femal e
hot
Slightly warm
N=19
r2 =0.47
Y= 0.12 X2 + 0.35 X + 0.73
warm
Neutral
N=18
Y= 0.11 X2 + 0.33 X + 0.68
mal e
slightly
warm
Slightly cool
N=48
neutral
Cool
N=90
N=73
Cold
N=67
al l
r=0.63
slightly
cool
N=19
r=0.60
Y= 0.32 X - 11.33
N=38
EXPOSURE POINT
N=1
Y= 0.40 X - 13.80
mal e
cool
が不可欠であると考えられる。
al l
G G
cold
た。熱帯地域では、熱容量の少ない材料にて日射遮蔽をすること
THERMAL SENSATION VOTE
考察
Fig.9 ETFe と快適感との関係
E male
G female
E
E
E
G
E
cold
cool
G
E
G
E
G
E
E
G
E
G
E
G
E
G
EG
E
EG
G
G
E
EEE
G
G
G
EEE
E
G
G
E
G
G
warm
hot
G
E
EG
slightly
cool
G
EG
E
neutral
G
EG
E
slightly
warm
THERMAL SENSATION VOTE
Fig.10 温冷感と快適感との関係
おわりに
気温だけでなく熱伝導と短波長放射、湿度、気流も人体に影響
ETFe と快適感との関係
を与えることが示されていたが、本研究により、グランドカバー、
ETFe と快適感との関係を Fig. 9 に示す。人体への温熱環境刺
空間の開放性の効果が温熱感覚に顕著な効果を及ぼすことを明ら
激が中庸な環境では温熱的には不快ではあるが、自分の意志で場
かにした。また、コンクリートの建物や地表面が裸地の空間では
所の選択や注視点を変えられる屋外空間の方がより範囲の広い温
長波長放射が強くなり、天空率が低く、短波長日射が少なくても
熱環境を許容できると考えられる。温熱環境刺激が顕著に強い環
温熱感覚の改善は難しいことを明らかにした。熱帯地域では夜間
境では人体の心理的反応は温熱環境刺激に対する反応に特化する
冷却の効果は少ないと推測されるので、熱容量の少ない材料にて
ことが明らかになった。
日射遮蔽をすることが不可欠である。