Development of Environmental Control Behavior Induction System Using Environmental Simulation in Buildings Utilizing Passive Design

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04738
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 高瀬 幸造 東京理科大学, 理工学部建築学科, 講師 (20739148)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川島 範久 明治大学, 理工学部, 専任講師 (70738533)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ナッジ / 通風 / 換気 / 環境調整行動 / 温熱環境 / 通知方法

Outline of Annual Research Achievements

自然エネルギーを最大限活用するパッシブ手法は、省エネルギー性のみならず、居住者・利用者の心身の健康性にも大きく影響を与えるため、広く採用されている。しかしこれらの工夫が設計に反映されたとしても、実際に建設された建物において、意図通りに運用されるか否かは、建物内での人間の過ごし方によるところが大きい。そこで本研究では、建物利用者にとって実施負担度が少ないながらも快適性・省エネ性・満足度向上が期待される室内環境調整行動を促すための情報を整理し、適切な環境調整行動を通知（Nudge, ナッジ）するシステムを開発する。①「外部気象データ分析（温湿度、風向風速、日射量など）」、②「各気象条件下での環境調整行動有無による、室内環境や熱負荷・エネルギー消費量の違いの事前シミュレーション」の2点を行って予めデータベース化し、これらのデータに基づいて環境行動を提案することが、本研究におけるNudgeシステムの特徴である。
初年度においては、申請者らが以前に設計した戸建住宅を対象として、夏期・中間期の通風利用促進を意図したNudgeシステムを開発し、実証実験を行った。2年目は、前年の通風利用のためのNudgeシステムの改善を考えていたが、新型コロナウイルス感染防止の観点から一般住宅での検証が困難になったために研究計画の見直しを図り、大学研究室を対象として冬期の室内温熱環境・空気質維持のための予備実験を実施してNudgeシステムの検討を行った。3年目は、実オフィスにおけるNudgeシステム導入のための予備実験によって執務者に対しての通知方法を検討するとともに、今後評価対象となる実オフィスを対象として開口パターンごとの通風量を把握するためのCFD解析結果についてまとめた。また、実オフィスにNudgeシステムを導入するためのセンサー設置とシステム構築を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2020年度まで、実住宅における通風利用促進や、大学研究室における冬期の空気質・温湿度環境の適切な維持のためのNudgeシステムを導入した際の効果について検討を行っていた。2021年度では、実オフィスを対象として在室者に大きな負担をかけることなく自然通風のための窓開けや自然採光のためのブラインド操作を促す、比較的安価なNudgeシステムの構築を目標として、システムの構成要素の検討・試作を行った。
2020年度の予備実験時の課題として、通知頻度・方法に対する不満が多く挙がり、在室者にストレスをかける結果となった点については、2021年度の追加実験で執務者に不満がでないような通知方法を検討することができた。また、実オフィスビルを対象として、本研究の対象としているNudgeシステムを導入する目途が立ち、CFD解析による開口パターンごとの通風量推定の実施が完了している。システムで用いる具体的なセンサーの設置や判断ロジックの精査も概ね完了した。研究期間を1年延長したことである程度の準備ができたため、2022年度は実オフィスでのNudgeシステム導入による効果を定量化していく。

Strategy for Future Research Activity

当初計画では、3年目となる2021年度にはオフィスビルでの実証実験を行うことを計画していたが、新型コロナウイルス感染拡大対策の影響で実オフィスでのシステム導入準備や検証が十分にはできなかった。2022年度に評価対象となる実オフィスビルは、各種パッシブ手法を設計段階で検討しており、本研究で開発している環境調整行動誘発システムとは相性が良いものと考えられる。
すでに2021年の秋から屋内の熱・光環境や、外部気象データの計測は開始している。そこで、2022年度の前半でシステムの実装をした後に、室内外の状況に応じて適切な環境調整行動を取っているかという確認を行うとともに、その際の室内環境やエネルギー消費量への影響について、検証していく。また、執務者へのアンケートも実施し、本システム採用における心理的メリットの有無についても明らかにする。
これらの研究によって得られた結果を取りまとめ、日本建築学会、空気調和・衛生工学会等において成果の発表を随時行う準備を進める。なお、2021年度は予備検討が多かったために、2022年度中での学会発表は予定しておらず、研究期間終了後速やかに対外的な発表を行うことを予定している。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染拡大の影響により、2020年度に生じた計画変更によって、2021年度に繰り越す研究費が生じた。2021年度は、新しく竣工した実オフィスビルでの実証を行うため、計測機器の購入やシステム開発のために予算執行した。しかし、新型コロナウイルス感染拡大の影響により研究が完了せず、次年度に研究期間を延長したことで旅費やシステム開発・修正に関わる経費が必要となったことから、次年度使用額が生じた。2022年度内には残額を適切に執行し終え、研究成果をまとめる。