人間-熱環境系快適性数値シミュレータの開発

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355022
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 田邉 新一 早稲田大学, 理工学部, 助教授 (30188362)
• 研究分担者: 尾関 義一 旭硝子株式会社, 中央研究所, 主席研究員 ; 永井 正則 山梨県環境科学研究所, 環境生理学研究室, 室長(研究職) (40110027) ; 木村 建一 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (50063558) ; 中野 淳太 理工学研究科, 日本学術振興会, 特別研究員
• キーワード: 熱的快適性 / 日射 / 数値計算 / 形態係数 / 不均一 / CFD / 人体 / 被験者実験

研究概要

1.数値解析手法の開発
3次元人体形状の表面を微小要素に分割して人体の有効放射面積や形態係数を数値的に算出する技術を開発し、写真撮影法による従来の実測結果と比較検証を行った。工学的に十分な精度を持って予測が可能であることが確認された。また、人体65部位分割体温調節数値計算モデルの試作を行い、不均一温熱環境下の従来の被験者実験結果と概ね一致する結果が得られるようになった。これらの新技術を従来のCFDと連成させた。
2.人体の生理学的・感覚的応答の把握
1)日射の波長特性が温熱感に与える影響に関し、放射刺激に対する感覚量の部位差(手背、前腕、大腿、首筋)を定量的に把握するため、のべ100人を用いた被験者実験を行った。照射波長域別では、中赤外域>可視域>全波長域>近赤外域の順に皮膚温の上昇が大きくなる傾向が見られた。いずれの部位についても、女性は男性より放射刺激に対して敏感な反応を示した。
2)緩衝空間の温熱環境及び滞在時間が歩行移動後の滞在空間における熱的快適性に与える影響を把握するため、夏季、冬季に分けてのべ204人を用いた被験者実験を行った。非定常温熱環境を評価するにあたって、自身温冷感と環境温冷感と言う概念を提案した。急激な環境変化時に両者に大きな差異が見られ、環境温冷感の変動は快適感と相関が見られた。
3.環境計測手法の開発
移動計測カートの有効性及び問題点を検討した。非定常・不均一な温熱環境測定に必要な測定機器の仕様を提案し、空気温度、放射温度、相対湿度、気流速度の4項目を高さ4点にて同時に計測できる温熱環境測定システムを試作した。特に、従来の測定器では十分な性能の得られなかった全波長放射計を新たに考案した。

研究成果

• [文献書誌] S.Tanabe,C.Narita,Y.Ozeki,M.Konishi: "Effective radiation area of human body calculated by a numerical simulation"Energy and Buildings. Vol.32(2). 205-215 (2000)
• [文献書誌] Y.Ozeki,M.Konishi,C.Narita,S.Tanabe: "Angle factors between human body and rectangular planes calculated by a numerical model"ASHRAE Transactions. Vol.106(2). 511-520 (2000)
• [文献書誌] 田辺新一,小林弘造,中野淳太: "温熱環境評価のための65分割体温調節モデルに関する研究"日本建築学会計画系論文集. Vol.541(掲載予定). (2001)
• [文献書誌] 成田千恵,田辺新一,尾関義一,小西正哲: "日射の波長特性が温熱感に与える影響に関する研究-可視域・近赤外域・中赤外域放射が一対比較照射により手背の感覚量に与える影響-"日本建築学会計画系論文集. Vol.545(掲載予定). (2001)
• [文献書誌] 中野淳太,田辺新一,木村建一: "多国籍の執務者が混在する高密度熱負荷オフィスにおける温熱、空気環境及び居住快適性実測"日本建築学会計画系論文集. Vol.545(掲載予定). (2001)
• [文献書誌] S.Tanabe,K.Kobayashi,J.Nakano,Y.Ozeki,M.Konishi: "A Comprehensive Combined Analysis with Multi-Node Thermoregulation Model (65MN), Radiation Model and CFD for Evaluation of Thermal Comfort."Proceedings of Moving Thermal Comfort Standards into the 21^<st> Century. (掲載予定). (2001)
• [文献書誌] C.Narita,S.Tanabe,Y.Ozeki,M.Konishi: "Spectral Property of Solar Radiation Effects on Thermal Sensation"Proceedings of Moving Thermal Comfort Standards into the 21^<st> Century. (掲載予定). (2001)
• [文献書誌] J.Nakano,S.Tanabe,K.Kimura: "Difference in Perception of Indoor Environment Between Japanese and Non-Domestic Workers"Proceedings of Moving Thermal Comfort Standards into the 21^<st> Century. (掲載予定). (2001)
• [文献書誌] 田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その1)シミュレータとその概要"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 389-390 (2000)
• [文献書誌] 小川一晃,小林弘造,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その2)体内温度分布を考慮した数値体温調節モデル-3DM"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 391-392 (2000)
• [文献書誌] 小林弘造,小川一晃,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その3)改良版Fuモデル-3DMによる不均一温熱環境評価"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 393-394 (2000)
• [文献書誌] 中野淳太,奥田篤,後藤邦彦,田丸英司,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その4)非定常温熱環境測定に関する考察"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 395-396 (2000)
• [文献書誌] 田丸英二,中野淳太,奥田篤,後藤邦彦,尾関義一,小西正哲,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その5)車室内温熱環境の実測"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 397-398 (2000)
• [文献書誌] 後藤邦彦,中野淳太,奥田篤,田丸英二,尾関義一,小西正哲,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その6)車室内クールダウン被験者実験"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 399-400 (2000)
• [文献書誌] 江森豊,成田千恵,尾関義一,小西正哲,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その7)日射の波長特性が感覚量に与える影響に関する研究"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 401-402 (2000)
• [文献書誌] 成田千恵,江森豊,尾関義一,小西正哲,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その8)異なる波長帯放射による痛さ感への影響"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 403-404 (2000)
• [文献書誌] 小西正哲,尾関義一,成田千恵,江森豊,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その9)皮膚ミクロモデル(感覚量数学モデル)による温覚閾値の検討"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 405-406 (2000)
• [文献書誌] 尾関義一,小西正哲,平松徹也,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その10)体温調節65MNモデルとCFD・放射との総合連成解析"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 407-408 (2000)
• [文献書誌] 平松徹也,尾関義一,小西正哲,田辺新一: "人間-熱環境系快適性数値シミュレータ(その11)窓ガラス特性が人体快適性に与える効果"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 409-410 (2000)
• [文献書誌] 高木理佐,田辺新一,成田千恵,江森豊,尾関義一,小西正哲: "日射の体感影響に関する研究(その5)可視域、近赤外域、中赤外域放射の皮膚温上昇、熱さ・痛さに与える影響"空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 1237-1240 (2000)
• [文献書誌] 成田千恵,田辺新一,尾関義一,小西正哲,高木理佐,江森豊: "日射の体感影響に関する研究(その6)異なる波長帯放射を用いた3つの被験者実験の比較"空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 1241-1244 (2000)
• [文献書誌] 尾関義一,小西正哲,平松徹也,田辺新一: "日射の体感影響に関する研究(その7)体温調節65MNとCFD・放射との総合連成解析"空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 1245-1248 (2000)