地域熱供給計画支援都市熱環境シミュレーターの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11792017
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 片山 忠久 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (80017938)
• 研究分担者: 萩島 理 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助手 (60294980) ; 谷本 潤 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 助教授 (60227238)
• キーワード: 建物形状 / 地被状態 / 空調システム / キャノピーモデル / 蓄熱槽 / 地域冷暖房システム / 顕熱フラックス / グロス容積

研究概要

改良を加えた建築一都市一土壌連成系モデルを用いて3種類の数値実験を行い、都市高温化の定量的要因解析を行った。
1.都市高温化に関連する因子を網羅的に取り上げたバリエーションスタディを行い、気温については、特に空調システムの因子内水準差な突出して大きな値を示した。空調排熱量については、グロス容積率に加えて、熱負荷に影響を及ぼす窓面積率、内部発熱、空調設定温度および空調方式、排熱特性に関わる空調システムが因子内水準差の上位を占めた。
2.上記バリエーションスタディの結果、特に気温と空調排熱量に影響を及ぼす8因子を選び、実験計画法に基づく直交表を用いた数値実験を行い、自然地被率が増加するほど気温は低下すること、蓄熱槽を有する場合と水熱源ヒートポンプによる地域冷暖房の場合、日最高気温を低下させることが認められた。顕熱フラックスに関しては、その日最高と日平均に対し、特に地被状態、内部発熱および空調システムの要因効果が大きく、日最低に対してはグロス容積率のみが有意であった。
3.前項の直交表に基づく数値実験の結果、キャノピー空間の気温に特に大きな影響を及ぼすことが確認された空調システムに関して、3種類の個別熱源方式が混在する標準ケース、蓄熱槽を導入した場合、地域冷暖房を導入した場合の合計5種類を想定し、排熱高さの異なる3通りについて計算を行った。その結果、同じ空調システムであっても、屋上で排熱する場合と地表付近で排熱する場合では、大きな気温差が生じた。
4.特に、2.の数値実験から得られた要因効果推定表により、様々な都市高温化抑制手法の効果を定量的に比較、検討する事が可能となる。また、接地層上端におけるフラックスに関する要因効果推定表は、メソスケールモデルにおける都市域の境界条件に関する基礎資料となることが期待される。

研究成果

• [文献書誌] 月松孝司, 片山忠久, 谷本 潤, 萩島 理: "建築外表面の対流熱伝達率に関する実験的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集. 729-730 (2001)
• [文献書誌] 大原健司, 片山忠久, 谷本 潤, 萩島 理: "建築-都市-土壌連成系モデルによる都市高温化予測に関する研究(その2)数値実験による都市高温化の定量的要因解析"日本建築学会大会学術講演梗概集. 743-744 (2001)
• [文献書誌] 萩島 理, 谷本 潤, 片山忠久: "キャノピー内外における都市キャノピーモデルの再現性に関する実験的検討"日本建築学会計画系論文集. 548. 31-36 (2001)
• [文献書誌] 萩島 理, 谷本 潤, 片山忠久, 大原健志: "改良・建築-都市-土壌連成系モデル(AUSSSM)による都市高温化の構造解析 第1報 モデルの理論構成及び標準解"日本建築学会計画系論文集. 550. 79-86 (2001)
• [文献書誌] 萩島 理, 月松孝司, 谷本 潤, 片山忠久: "屋外熱環境予測を目的としたκ-εモデルの壁面境界条件としての建物外表面の対流熱伝達率推定式の提案 第1報 水平屋上スラブ及び試験家屋鉛直壁面における実測"日本建築学会計画系論文集. 550. 23-29 (2001)
• [文献書誌] 萩島 理, 谷本 潤 片山忠久, 大原健志: "改良・建築-都市-土壌連成系モデル(AUSSSM)による都市高温化の構造解析 第2報 数値実験による都市高温化要因の定量化"日本建築学会計画系論文集. 553(掲載決定). (2002)