講演1 人と建物を理解する

資料２－１
人と建物を理解する
岐阜工業高等専門学校建築学科講師
中谷岳史
背景_室内気候
■室内気候
・自然界の気象条件は、人間には厳しい
・建築的工夫
・温和であれば室内に取り入れる
・厳しければ、和らげる
・機械的工夫
・空気調和機器を用いて室内気候を調整
・人体の熱感覚に適合した室内気候をつくる。
・社会的要請
・省エネルギー
・熱中症、ヒートショックなどの健康問題
日本建築学会編:建築設計資料集成設備計画6,p87,1969
背景_要求性能の変遷
オイルショック以前
オイルショック～
2000年まで
快適性
快適性
省エネルギー
快適性
現在
省エネルギー
健康
室内温熱環境の要求性能は、最適化が求められる時代
居住者の要求と適応能力を見極めなければいけない。
目的
◇省エネルギー基準
一次エネルギー評価
熱的境界の評価は、基本的に熱抵抗
熱抵抗＝厚さ/熱伝導率
目的
◇建築は多様な存在
◇建築のかたち
機能、様式美、法律
解釈によって、建築形態は大きく変わる
目的
◆居住者の望む環境を理解し、
自身や周囲の人を観察
大規模な調査をすることで、傾向がわかる
◆建物をつくる
熱は常識的な移動(温度の高い方から低い方)
移動に時間がかかる
見て確認できる項目が多く、経験を積みやすい
居住者の望む環境を理解
期間
: 2003年夏
地域
: 日本 (兵庫県, 大阪府)
調査項目 : 室内熱環境計測
生活時間調査
主観申告
住戸数
総時間
: 62 戸
: 2662 時間
Hyogo
Osaka
論点①_住宅のComfort Zoneの検討
背景_政府の省エネ行動指針
エアコン控えめ
扇風機利用望ましい
設定28℃
室温 [℃]
参考:省エネルギーセンターHP
・行動指針のみで定量的議論がない。
・何℃まで快適で、どこから我慢できないのか。
背景_論点①_Comfort Zone
■Comfort Zone
・ISOやASHRAEなどの基準に採用。
・空気線図上に、範囲が示されている。
・Comfort Zoneでは、滞在者の８０％が快適
・夏用スーツ、椅子軽作業で、２４～２７℃(湿度50%)
空調能力の設計、運用の目安として、世界中でひろく利用。
用語説明_空気線図
Humidity Ratio　[ g/kg(DA) ]
縦軸：重量絶対湿度
25
乾燥空気1kg中の水分重量
高温高湿
20
結露範囲
15
相対湿度100%
斜め線：相対湿度[%]
10
相対湿度50%
5
低温低湿
相対湿度0%
0
10
15
20
25
30
Air Temperature[ C]
o
35
40
横軸：空気温度
用語説明_Comfort Zone
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
25
20
Comfort Zone
室滞在者の80%が許容する
温湿度範囲
15
10
100%(RH)
5
50%(RH)
２４℃～２７℃
相対湿度５０％
0
10
15
20
25
30
35
Operative Temperature[oC]
40
背景_論点① _Comfort Zoneの疑問点
■Comfort Zoneの問題点
・ Comfort Zoneは被験者実験が基になっている。
・椅子に長時間すわり、室内環境に暴露
・被験者は自由がなく、温熱ストレスを調節できない
・しかし我々の生活実態は、かなり自由である・・・
居住者の適応能力を考慮し、快適範囲を拡げて、
空調負荷を減らせないか
背景_論点①_適応
Adaptive principle:
If a change occurs such as to produce discomfort, people react in
ways that tend to restore comfort
（Humphreys, 1998）
Ex…
順化
(温熱ストレスが低減するように、身体や心理状
態を調節する)
活動量の調節
(人体の産熱調節)
窓開放
( 室内空気温度の低下)
冷房
(室内温湿度の機械的制御)
身体周りの工夫や窓開閉、空調機器などで温熱環境に適応
背景_論点①_快適範囲
？
室温 [℃]
適応行動が豊富な日本の住宅であれば、
幅広い温度範囲を受け入れるのではないか
室温上昇
▼
居住者の判断
▼
通風を継続
冷房on/off
▼
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
Psychrometric charts
30
Occupants control zone
25
20
15
10
5
Comofort Zone
(ASHRAE 55,2004)
0
15
滞在時の温熱環境
Limit line
20
25
30
35
o
Operative Temperature[ C]
Nakaya,2008
purpose→method→analysis→conclusion
居住者の滞在温熱環境
30
25
冷房運転後の主観申告分布(全居住者データ)
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
仮説
実際の居住温熱環境は適応や建物性
能、経済的社会的制約により、高温側に
移行するのだろうか？
20
100%(RH)
15
10
50%(RH)
5
30
25
20
15
100%(RH)
10
0
50%(RH)
5
0
20
25
30
35
15
Operative Temperature[oC]
20
25
30
35
Operative Temperature[oC]
快適範囲よりも、高温側で居住していた。
結果_論点①_集計結果
AC
Windows
Mean Ta=28.0oC
Mean Ta=29.5oC
100
25%
Acceptability [%]
Relative Frequency [%]
30%
20%
15%
10%
5%
80
60
94.6
40
78.0
20
0%
20
25
30
35
Air Tmperature [ C]
o
40
0
Air-Condition
Windows
比較的高温環境でも、居住者の8割程度が受容
居住者の滞在温熱環境
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
適応により、“これでよし(快適&許容、不満&非許容)”を
保っているのか。それとも冷房運転による環境改変を
30
逸して、不満を内包した状態(不満&非許容)なのか。
25
20
100%(RH)
15
10
50%(RH)
5
0
居住者は温熱的危険域に滞在しているのだろうか。
20
25
30
35
(例えばWBGT29℃以上の厳重警戒域)。
Operative Temperature[oC]
•
•
冷房運転後の主観申告分布(全居住者データ)
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
仮説
30
不快&非許容
25
不快&許容
20
快適&許容
15
100%(RH)
10
WBGT29oC
50%(RH)
5
0
15
20
25
30
35
Operative Temperature[oC]
実験室実験で求めた快適温度より、高温高湿で生活
不快と受容が同居
論点②_適応行動の実態
用語説明_WBGT(熱中症の指標)
参考:国立環境研究所HP
気温(参
考)
WBGT
35℃以
上
31度以
上
31～
35℃
熱中症予防のための運動指針
運動は
原則中
止
28～31 厳重
度
警戒
28～
31℃
25～28
度
警戒
24～
28℃
21～25
度
注意
24℃まで 21度まで
ほぼ安
全
WBGT温度が31度以上では、皮膚温より気温の方が高くなる。
特別の場合以外は運動は中止する。
熱中症の危険が高いので激しい運動や持久走など熱負担の大
きい運動は避ける。体力低いもの、暑さに慣れていないものは
運動中止。
熱中症の危険が増すので積極的に休息をとり、水分を補給。
熱中症による死亡事故が発生する可能性がある。
通常は熱中症の危険性は小さいが、適宜水分の補給は必要
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
目的_論点②-1_適応行動の理解
30
Occupants control zone
25
Limit line
20
15
10
5
Comofort Zone
(ASHRAE 55,2004)
0
15
20
25
30
35
o
Operative Temperature[ C]
適応行動(冷房
適応行動冷房)
冷房
温熱的要因(気温など
温熱的要因気温など)
気温など
適応行動(通風、扇風機
適応行動通風、扇風機)
通風、扇風機
25
20
100%(RH)
15
10
50%(RH)
5
0
20
25
30
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
居住者は温熱ストレスの増大を解消するため、室温
上昇に従い、適応行動を行っているだろうか？
30
(冷房、通風、扇風機)
30
25
AC switch-on
20
15
50%(RH)
AC switch-off
5
0
35
15
Operative Temperature[ C]
•
100%(RH)
10
o
•
o
WBGT29 C line
20
25
30
35
Operative Temperature[oC]
居住者は冷房をつかって、暑熱環境を調節
一定制御というよりは、危険領域を避けている
目的_論点②-2_気流利用による冷房抑制
？
室温 [℃]
？
室温 [℃]
適応行動(冷房
適応行動冷房)
冷房
温熱的要因(気温など
温熱的要因気温など)
気温など
適応行動(通風、扇風機
適応行動通風、扇風機)
通風、扇風機
扇風機や通風などの適応行動により、
冷房を使わずに、高い室内温熱環境を快
適に過ごすことができるのだろうか？
30
25
20
100%(RH)
15
10
50%(RH)
5
0
25
30
35
o
Operative Temperature[ C]
•
•
30 Passive
behaviour(windows,fans)
25 →AC switch on
o
WBGT29 C line
20
15
100%(RH)
10
No passive behaviour
→AC switch on
50%(RH)
5
0
20
•
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
Humidity Ratio　[g/kg(DA)]
結果_論点②-2_気流利用による冷房抑制
15
20
25
30
35
o
Operative Temperature[ C]
冷房の前に、自然通風や扇風機を使う。
30℃程度までは効果的
暑熱限界付近では冷房抑制効果ない
結果_論点②
実測で得られた快適範囲を中心に、冷房の開始終了
が行われていた
熱中症の厳重警戒に達する前に、居住者の大部分が
冷房を開始していた
冷房に先立って通風をしておくことで、比較的室温が低
い時点の冷房開始行動を抑制する傾向が確認された。
方法_調査概要
期間
: 2010年5月～2011年5月
地域
: 日本 (岐阜県)
調査項目 : 室内熱環境計測
主観申告
住戸数
: 60 戸
結果_調査概要
•
•
•
体調を崩すのは、季節の変わり目。夏の終わり
我慢や受容はできるが、不快
梅雨は、不快を感じずに、体調を崩しやすい
結果_調査概要
•
外気温度の変化に追随して、快適温度を調節
結果_調査概要
•
外気温度によって、快適温度が変化
まとめ_夏の居住者
◆居住者は、暑さ寒さに適応
◆変化に弱い。体調不良は、季節の変わり目。
◆暑さにも限界。
扇風機では対応できない。エアコンが必要。
◆室内温熱環境と居住者の満足度、居住者の健康は、
今後の重要な課題。
建物をつくる
◆基礎理論の理解
◆経験
基礎理論
◆熱収支式
壁にエネルギーが入る、エネルギーが出る。
温度が変化する。
につきます。
熱収支
熱抵抗
熱容量
展望
◆熱の出入りは、比較的単純な現象
・原理を理解すれば、用語や単位は導ける
・四則演算で十分
・熱収支から熱貫流率を導けるし、微分方程式も導ける。
◆経験しやすい現象
・壁にセンサーを埋め込み、測定
・簡単な計算で、温度を予測
例えば
・熱抵抗、熱容量の異なる壁を比較
・実仕様の壁体
◆理解は行動につながる
・原理を理解すれば、仕様書の記述が理解できます。
・施工時のポイントが、気づくようになると思います。
以上です。

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