Simulation techniques of performance for integrative design of high-performance facades and HVAC systems

• Project/Area Number: 18K04454
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
• Research Institution: Utsunomiya University
• Principal Investigator: Kohri Kimiko 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 教授 (20153504)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ダブルスキン / エアフローウィンドウ / 外部日除け / 自然換気 / 外気導入制御 / 空調負荷 / ファサード / 窓 / 外気冷房 / 熱負荷 / 高性能ファサード / 空調設計用気象データ / 空調設計用気象条件 / 昼光利用制御 / 高性能窓システム / 空調設計

Outline of Final Research Achievements

This research proposed simulation techniques of combined effects of high-performance facades and HVAC systems which have energy-saving mechanical ventilation systems and also presented evaluation results which are useful for integrative design of buildings and HVAC systems. High-performance facades involve low-e double glazed windows with louvers, high-performance airflow windows and high-performance double skin facades. They may have capabilities such as natural ventilation control and daylight control. The combined effects of high-performance facades and target HVAC systems depend on characteristics of regional weather and then HVAC design weather data for the domestic 836 cities were developed in this research.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球環境負荷削減のためにZEBを目指す時代となり、建築と設備は、相互影響を考慮した上で一体的に性能を発揮させる高度な融合設計が望まれるようになった。高性能ファサードは断熱性が高く冷房負荷を増加させる欠点がある。それを相殺するために自然換気制御や外気冷房を併用する空調方式を採用するとよい。一方、寒冷地は、外気の影響を抑制する最小外気量制御や全熱交換器による熱回収の方が適する可能性もある。このようなファサードと空調の融合効果を考慮した省エネルギー設計が可能になる。

Research Products

• [Journal Article] INTRODUCING A NEW ESTIMATION METHOD FOR CALCULATING THE EFFECT OF NATURAL VENTILATION CONTROL IN HIGH RISE BUILDINGS WITH BUOYANCY DRIVEN VENTILATION (2020)
  • Author(s): 下ノ薗慧、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: Journal of Environmental Engineering (Transactions of AIJ) Volume: 85 Issue: 771 Pages: 331-339
  • DOI: 10.3130/aije.85.331
  • NAID: 130007849628
  • ISSN: 1348-0685, 1881-817X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 建築エネルギー・環境シミュレーションツールBESTの開発 第91報 ファサードの違いと自然換気・外気冷房効果の評価 (2020)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、村上周三
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 2093-2094
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第26報 カラーマップによるダブルスキンとエアフローウィンドウの年間熱負荷評価 (2020)
  • Author(s): 加藤恵、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 1951-1952
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第27報 緑化ファサードの日射遮蔽性能と熱負荷低減効果 (2020)
  • Author(s): 今泉菜麻、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 1953-1954
• [Journal Article] オフィスビルにおける自然換気制御の性能評価に関する研究 －チムニーに関する各種感度解析－ (2020)
  • Author(s): 下ノ薗慧、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 2009-2012
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第45報 国内50都市の2010年版EA設計用気象データの妥当性検証 (2020)
  • Author(s): 山下若葉、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 2109-2110
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第46報 高性能ファサードと自然換気の極限複合効果の解析 (2020)
  • Author(s): 北村海都、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 2111-2112
• [Journal Article] 自然室温評価による地域気象に適する戸建住宅の検討 第1報 東京と仙台におけるRC造住宅の検討 (2020)
  • Author(s): 黒川敦史、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: － Pages: 2107-2108
• [Journal Article] 外皮・躯体と設備・機器の総合エネルギーシミュレーションツール「BEST」の開発（その243）自然換気・外気冷房の効果指標と評価 (2020)
  • Author(s): 郡公子、村上周三、石野久彌
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Volume: 9 Pages: 65-68
  • NAID: 130008111926
• [Journal Article] 自然室温による戸建住宅の評価に関する研究 第1報 6都市におけるRC造住宅の検討 (2020)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、佐藤豊、黒川敦史
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Volume: 5 Pages: 133-136
  • NAID: 130008111606
• [Journal Article] BESTによる自然換気ビルの性能予測に関する研究 第2報 極限換気に対する達成効果 (2020)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、北村海都
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Volume: 5 Pages: 69-72
  • NAID: 130008111702
• [Journal Article] 熱・光計算による昼光利用制御の性能評価に関する研究 第1報 熱と光の詳細計算プログラムの連携による評価 (2019)
  • Author(s): 松山大介、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会論文集 Volume: 44-268 Pages: 1-8
  • NAID: 130007869316
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 環境建築の考え方 －環境研究の立場から－ (2019)
  • Author(s): 郡公子
  • Journal Title: 日本建築学会シンポジウム「環境建築設計論」 Pages: 11-14
• [Journal Article] 外皮・躯体と設備・機器の総合エネルギーシミュレーションツール「BEST」の開発（その224）2010年版EA設計用気象データと最大・年間負荷特性 (2019)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、村上周三
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 13-16
  • NAID: 130007932901
• [Journal Article] 2010年版EA設計用気象データの特徴解析 第1報 設計用気象データの作成法と暖房設計用気象データの特徴 (2019)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、清水隆也
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 105-108
  • NAID: 130007932908
• [Journal Article] 2010年版EA設計用気象データの特徴解析 第2報 冷房設計用気象データの特徴 (2019)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、山下若葉
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 109-112
  • NAID: 130007932909
• [Journal Article] ファサードの高性能化手法の評価（第3報）カラーマップによる高性能窓システムの年間熱負荷比較 (2019)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、加藤恵
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 125-128
  • NAID: 130007932892
• [Journal Article] 建築エネルギー・環境シミュレーションツールBESTの開発 第87報 2010年版EA設計用気象データの過酷さの検討 (2019)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、村上周三
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1005-1006
• [Journal Article] オフィスビルにおける自然換気制御の性能評価に関する研究 －BESTを利用した開口率制御方法の提案－ (2019)
  • Author(s): 下ノ薗慧、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 259-260
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第40報 過酷気象の変化と2010年版EA設計用気象日別値の特徴 (2019)
  • Author(s): 清水隆也、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1011-1012
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第41報 都内代表都市の2010年版EA設計用気象データと最大熱負荷の特性 (2019)
  • Author(s): 山下若葉、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1013-1014
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第42報 能力超過率による2010年版EA設計用気象データの妥当性検討 (2019)
  • Author(s): 青木彩華、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1015-1016
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第43報 自然換気・外気冷房の不許可理由の解析 (2019)
  • Author(s): 高杉好古、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1017-1018
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第44報 自然換気併用外気冷房の運転法の効果 (2019)
  • Author(s): 佐藤大地、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1019-1020
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第23報 緑化ファサードの動向に関する文献研究 (2019)
  • Author(s): 今泉菜麻、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 971-972
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第24報 BESTとRadianceの連携による昼光利用の総合評価 (2019)
  • Author(s): 松山大介、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 973-974
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第25報 カラーマップによる基本的なファサード技術の比較 (2019)
  • Author(s): 加藤恵、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 975-976
• [Journal Article] オフィスビルを対象とした自然換気制御の性能評価に関する研究 (第1報) 自然換気利用建物の実態調査と温度差換気の基本解析 (2019)
  • Author(s): 下ノ薗慧、郡公子
  • Journal Title: 日本建築学会環境系論文集 Volume: 84 Pages: 55-63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 外皮の高性能化技術の変遷と性能予測 (2019)
  • Author(s): 郡公子
  • Journal Title: 日本建築学会環境工学委員会建築外皮のエネルギー性能小委員会シンポジウム「多角的な視点から見た今後の外皮性能のあり方」 Pages: 1-6
• [Journal Article] 外皮・躯体と設備・機器の総合エネルギーシミュレーションツール「BEST」の開発（その211）2010年版EA設計用気象データの特徴と妥当性の確認 (2018)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、村上周三
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 57-60
  • NAID: 130007738458
• [Journal Article] 30年間の過酷気象と空調設計用気象データの検討 第1報 東京と周辺都市の気象の特徴 (2018)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、山下若葉
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 161-164
  • NAID: 130007738525
• [Journal Article] 30年間の過酷気象と空調設計用気象データの検討 第2報 国内主要都市の気象の特徴 (2018)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、青木彩華
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 165-168
  • NAID: 130007738524
• [Journal Article] BESTとRadiance の連携利用によるオフィス昼光利用の効果解析（第1報）シミュレーション方法と年間省エネ効果の基本解析 (2018)
  • Author(s): 松山大介、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 153-158
  • NAID: 130007738527
• [Journal Article] BESTとRadiance の連携利用によるオフィス昼光利用の効果解析（第2報）昼光調光制御の基本特性および季節特性 (2018)
  • Author(s): 松山大介、加藤恵、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 空気調和・衛生工学会学術講演論文集 Pages: 159-162
  • NAID: 130007738526
• [Journal Article] 建築エネルギー・環境シミュレーションツールBESTの開発 第81報 2010年版EA設計用気象データの作成法の検討 (2018)
  • Author(s): 郡公子、石野久彌、村上周三
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1035-1036
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第34報 窓性能と熱負荷に基づく東京実在30年気象の過酷さ解析 (2018)
  • Author(s): 橋本真実、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1043-1044
• [Journal Article] シミュレーションツールBESTによるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第35報 冷房設計用気象データ更新のための東京における基礎検討 (2018)
  • Author(s): 山下若葉、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1045-1046
• [Journal Article] シミュレーションツール BEST によるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第36報 自然換気を併用する外気冷房効果の基本特性 (2018)
  • Author(s): 高杉好古、郡公子、石野久彌、天城大地
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1047-1048
• [Journal Article] シミュレーションツール BEST によるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第37報 自然換気・外気冷房の運転許可条件の検討 (2018)
  • Author(s): 佐藤大地、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1049-1050
• [Journal Article] シミュレーションツール BEST によるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第38報 自然換気と外気導入制御の適合性の検討 (2018)
  • Author(s): 天城大治、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1051-1052
• [Journal Article] シミュレーションツール BEST によるオフィスの熱負荷・熱環境解析 第39報 風量収支計算による外部風の自然換気性状への影響解析 (2018)
  • Author(s): 佐東拓海、郡公子、石野久彌、下ノ薗慧
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1053-1054
• [Journal Article] オフィスビルを対象とした自然換気量・中性帯位置の予測に関する研究 (2018)
  • Author(s): 下ノ薗慧、郡公子
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 95-96
• [Journal Article] Radiance と BESTを連携利用する昼光調光制御の省エネ解析 (2018)
  • Author(s): 松山大介、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1083-1086
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第20報 最大熱負荷と作用温度環境の関係解析 (2018)
  • Author(s): 青木彩華、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1235-1236
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第21報 高性能窓システム設計事例の傾向とその熱性能解析 (2018)
  • Author(s): 加藤恵、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1237-1238
• [Journal Article] 高性能窓システムをもつ建築の熱負荷解析 第22報 文献調査と数値解析からみた外部日除け建築の動向 (2018)
  • Author(s): 山田昭徳、郡公子、石野久彌
  • Journal Title: 日本建築学会大会学術講演梗概集 Volume: D-2 Pages: 1239-1240