2018 Fiscal Year Annual Research Report
生活空間の温熱ストレスと環境負荷の低減を目指した高機能性材料の開発
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17H00802
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
吉田 篤正 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60174918)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島崎 康弘 岡山県立大学, 情報工学部, 助教 (20584270)
橋田 祥子 大正大学, 地域構想研究所, 研究員 (30398903)
飛田 国人 大阪府立大学, 人間社会システム科学研究科, 准教授 (40465919) [Withdrawn]
安田 龍介 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50244661)
木下 進一 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70263209)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 都市環境創生 / 持続可能システム / ヒートアイランド / 環境負荷低減 / 温熱ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
木製外装された実際のRC 建造物を対象として，建物壁面・窓の温度，熱流束と室内温熱環境の測定を通じて，建物全体の断熱ならびに省エネルギー性能について長期的に評価を行った．その結果，木製外装からRC 躯体外側に向かって，夏季においては日中，室内側への熱流入が夜間は室内側からの熱流出が低減されている．冬季においては終日，室内側からの熱流出が低減されていることがわかった．
屋上での熱ストレスを低減する材料として、食物生産に繋がると同時に、藤棚のような天蓋を創るつる性の登攀性植物を栽培して屋上を農地化する手法の開発を目的とし、屋上にプランターによる栽培実験を行った．
夏季の屋外において被験者実験を実施し，日除けを用いることによる人体の熱収支を評価し，環境による日除けの効果を検証した．人体熱モデルを用いた数値解析によって，日除け下の人体への熱ストレスと日除けのふく射特性の関係，周辺の熱環境が人体に与える熱ストレスについて検討した．環境条件に関わらず，日向から日除け下に移動することで平均皮膚温度，温冷感の低下から日除けの熱ストレス低減効果を確認できたが，日射透過率の高い日除けでは日除け下のほうが熱環境が悪化する場合があった．実験において気温による皮膚温度の変化量から，気温が高い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少する可能性が示唆された．人体モデルを用いて計算を行った結果，気温が高く，風速が低い場合において日除けの熱ストレス低減効果が減少することがわかった．
人体温熱環境の形成にとって素材の影響は大きい．また，屋外空間における路面被覆は広大であることから，屋外温熱環境を評価するうえで考慮することは重要である．これまでこの舗装材に関して最適化を実施してきたが，本年度は舗装材物性と立位や座位といった姿勢の違いや人体代表高さの違いが滞在者へ与える影響の関係性について測定を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
高反射材料のモデル化に遅れが見られる。断熱材に関する測定装置の開発、数値計算による性能評価に遅れが見られる。粒状の多孔性材料を用いた乾燥特性の評価についても今後の検討課題を残している。
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| Strategy for Future Research Activity |
蒸発性能に対する支配因子を特定し材料内部および表面の熱・水分同時移動モデルを構築し，蒸発性能の向上のための最適な材料構造（表面での蒸発効率が低下し難い構造，水分分布が鉛直方向に均質化しやすい構造など）について検討する．
熱処理の温度条件を変えた木装材料を対象とし、同一のデザイン（意匠）の構造材(木化パネル)を製作する．建物模型にこれらを取り付け，屋外で表面温度、熱流束の長期測定を行い，各材料の熱・ふく射特性との関係を明らかにする．異なるデザインの構造材(木化パネル)を製作し，熱特性に与える影響を検討する．既存建物へ取り付け，大気や建物への熱負荷，人体の熱的な快適感に与える影響を実大実験によって評価する．
低熱伝導率材料が測定可能な実験装置を設計し，制作する．解析により設計された超断熱材料を作成し，この装置を用いて熱伝導率を測定し，断熱性能を評価する．
植物成長モデルを用いて，樹種毎に樹齢の異なる樹木を生成し，単木当たりの葉面積と幹面積を樹種ごとに求める．葉の分布性状を樹種ごとに求め，モンテカルロ法を用いて日射透過率および吸光係数を樹種ごとに算出する．樹種と階層構造が異なる典型的な街路樹や樹木群を作成し，日射遮蔽率、蒸散量などを求める．
熱刺激量と感受性・応答性の関係，感受性に対する最小知覚できる閾値または感受できなくなる飽和値について様々に刺激を変えることで把握する．また，電流や冷却板を用いて充分な数の被験者実験を行なうことで統計的に個人差の情報や過去の熱履歴等に検討を行なう．
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