1
○山崎慶太 * ・斉藤 雅也 ** ・宿谷昌則 *** * 竹中工務店 ** 札幌市立大学 *** 東京都市大学) ・夏季の札幌の屋外空間の休息場所を対象にして、外 気温湿度・グローブ温度・風速・床(芝生・レンガ・コン クリートなど)・樹木・水面・建物の表面温度を測定し、 平均放射温度日射の影響を含む場合(MRT)まない場合(MRT * で求め、各場所の短波・長波長放 射の環境を分析した。 ・本論文は、日除け・樹木によって短波長日射 を遮蔽しても、レンガ・コンクリートなどに起因 する長波長放射により暑熱感が厳しくなる環 境をMRT * を用いて評価・確認し、公園の樹 木・芝生・水辺の熱環境計画に今後活用する ことを目的としている。 ●屋外空間(公園)の放射による暑熱緩和策 ○。MRT * がMRTに占める割合は、 No.5広 場・建物前が大きく、そのために、日除け や帽子で短波長を遮蔽しても暑熱感を軽減 することは難しいと考えられる(図A)。 ○MRT * がMRTに占める割合は、No.2 水辺・芝 生・樹木で特に低く、日除けや帽子で短波 長を遮蔽すれば涼しい環境であり、 しかも MRT * は外気温より低かった(図B)。 No.3 石段下水辺は、水面の反射の短波長放 射は高いが、日除けや帽子で遮蔽すれば、 水面の長波長放射が小さくNo.4 水辺石段上 広場、No.5広場・建物前より涼しい(図A○今後は、公園の樹木・芝生・水辺と、空の 放射環境をMRT * を用いてさらに詳細に評 価・確認し、公園の樹木・芝生・水辺の熱 環境計画に活用したい。 V a >1m/sec (宿谷らの式) V a <1m/sec(Thorrsonの式) h c :対流熱伝達率[W/(m 2 K)]h r :放射熱伝達率(=6[W/(m 2 K)] V a :風速[m/sec]D :灰色球直径(=0.038[m] T g :グローブ温度[K]T a :外気温[K] r a g g h T T hc T MRT ) ( 23 4 . 4 a V hc 4 . 0 71 . 0 57 . 7 D V hc a 日射の影響を含む場合 平均放射温度(MRT) 日射の影響を含まず、長波長放射のみ 座位の姿勢の人体へ入力する平均放射温度(MRT * ) 0.15 0.23 0.10 0.02 床:f g =0.17+0.23+0.02=0.42 0.09 0.1 7 0.0 6 0.0 9 0.0 6 0.0 2 魚眼レンズで求 めた形態係数f 空:f s =0.19+0.15=0.34 壁:f w4 =0.15 g g s s f T f T MRT * g g s s f T f T MRT * 2 2 1 1 w w w w f T f T 4 4 3 3 w w w w f T f T g g s s f T f T MRT*は、熱放射カメラによるて部位毎(床:コン クリート・水・芝生、壁:建物、樹木)の表面温度 測定値と、各部位の形態係数による重みづけ平 均して求めた。 天井(空)・床・壁(建物・樹林)と人体との形態係数は、これらに 対応する、魚眼レンズによる測定値と概ね一致するような直方 体形状の部屋の形態係数で近似 0.26 0.18 0.07 0.02 0.13 0.17 0.04 0.08 0.2 3 0.20 0.17 0.21 0.07 0.02 0.03 0.11 0.27 0.09 0.01 0.02 0.17 0.15 0.08 0.04 0.11 0.22 0.12 0.02 0.02 0.15 0.23 0.10 0.02 0.09 0.17 0.06 0.09 0.06 0.02 0.22 0.26 0.13 0.28 0.04 2 0 1 5 . 0 8 . 0 1 1 1 : 0 0 N o . 1 2 0 1 5 . 0 8 . 0 1 1 4 : 0 0 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No.4_ MRT[] コンクリート床温度[] 空の温度解析[] 石段床温度[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No.3_ MRT[] 石階段温度[] 水の温度[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 空の温度解析[] 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No2_ MRT[] 芝の温度[] 空の温度解析[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No.1_ MRT[] コンクリート床温度[] 空の温度解析[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 石壁の温度[] 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No.5_ MRT[] コンクリート床の温度[] 建物壁温度[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 空の温度解析[] 0 20 40 60 80 100 8 10 11 13 14 16 17 外気温[] 札幌芸術の森8/1_No.6_ MRT[] 座位の姿勢で求めたMRT[] 土の温度[] 25.2 26.6 26.8 27.4 28.0 15.9 33.2 30.5 33.3 39.7 25.3 24.3 29.2 25.7 24.6 28.4 27.9 27.9 43.7 45.0 36.5 30.8 16.8 43.7 25.8 16.8 26.8 49.0 17.1 38.1 31.3 29.5 43.8 27.7 28.2 17.1 16.1 25.9 29.0 25.7 32.7 16.1 26.9 32.7 45.5 29.1 44.2 29.8 28.2 17.7 34.1 29.8 44.0 27.6 17.7 No.2 水辺・芝生・樹林 芝生面の温度を含む床面の温度が低く、空の形態係数が0.16 確保されたので、MRT * は一日を通して外気温以下。空の温度 は、外気温より10℃程度低いので、 MRT * の低下に寄与してい る。 No.3 石段下水辺 水面(28.8℃)を含んだ地面(f s =0.49)が最高の12:30で 35.9℃ 、最も近傍の樹木(f w =0.09)が23.2℃と低く、MRT * 最高で外気温より2℃高いだけで、しかもMRTより16℃低い。 No.4 水辺石段上広場 一部が樹木の日影になったために、地面が37.3℃ (f s =0.48)で 測定点5より低く、また背面の樹木(f w =0.19)が27.8℃と低かっ たので、11:00にMRTが最高の48.6℃になったが、MRT*は30℃ で外気温より4℃高いだけで、一日中比較的低かった。 No.5 広場・建物前 近傍のコンクリート床が一日中日影にならず、12:30には地面が 43.6℃(f s =0.47)、背面の建物壁が40.0℃(f w =0.15)と高く、 MRT * はMRTより5℃程度しか下がらず外気温より5~7℃高い。 1 1 : 0 0 1 1 : 0 0 1 1 : 0 0 1 4 : 0 0 No.4 水辺石段上広場 No.3 石段下水辺 No.2 水辺・芝生・樹林 1 1 : 0 0 1 4 : 0 0 No.1 広場・池 No.5 広場・建物前 No.6 樹林 No.4 水辺石段上広場 No.3 石段下水辺 No.2 水辺・芝生・樹林 No.1 広場・池 No.5 広場・建物前 No.6 樹林 図B. 水辺・芝生・樹木 図A.コンクリート床 (広場)・壁 魚眼レンズで求 めた形態係数f 43.7 45.0 36.5 30.8 16.8 43.7 25.8 16.8 26.8 ●空の温度の計算 622 1 . 2 51 . 0 scl 10 ) 10 1 ( C K C K scl s 15 . 273 4 a s sky T t 大気の平均的放射率 :外気絶対湿度[g/kg] 天空を黒体と見なしたとき の大気(空)の温度[] 中間的な天空状態に対 する雲量により補正され た大気の平均的放射率 C:雲量(0<C<10), Kは雲の高さによって決まる定数(=0.62) T a :外気温[] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 佐々木優二(札幌市立 大)、長野遼太(北海道大 学)の両君には実験・デー タ整理・スケッチ作成でご 助力いただきました。謝意 を表します。 0.16 0.16 0.02 0.05 0.08

MRT* Ts fs g g Tg fg 夏季屋外における短波・長波長放 …faculty1.scu.ac.jp/msaito/Masaworks/2015/geimori2015.pdf平均放射温度を日射の影響を含む場合(MRT)と含

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Page 1: MRT* Ts fs g g Tg fg 夏季屋外における短波・長波長放 …faculty1.scu.ac.jp/msaito/Masaworks/2015/geimori2015.pdf平均放射温度を日射の影響を含む場合(MRT)と含

夏季屋外における短波・長波長放射環境の分析 ○山崎慶太*・斉藤 雅也** ・宿谷昌則*** ( *竹中工務店 **札幌市立大学 ***東京都市大学)

・夏季の札幌の屋外空間の休息場所を対象にして、外気温湿度・グローブ温度・風速・床(芝生・レンガ・コンクリートなど)・樹木・水面・建物の表面温度を測定し、平均放射温度を日射の影響を含む場合(MRT)と含まない場合(MRT*)で求め、各場所の短波・長波長放射の環境を分析した。

目的

測定結果

・本論文は、日除け・樹木によって短波長日射を遮蔽しても、レンガ・コンクリートなどに起因する長波長放射により暑熱感が厳しくなる環境をMRT*を用いて評価・確認し、公園の樹木・芝生・水辺の熱環境計画に今後活用することを目的としている。

●屋外空間(公園)の放射による暑熱緩和策 ○。MRT*がMRTに占める割合は、 No.5広場・建物前が大きく、そのために、日除けや帽子で短波長を遮蔽しても暑熱感を軽減することは難しいと考えられる(図A)。

○MRT*がMRTに占める割合は、No.2 水辺・芝生・樹木で特に低く、日除けや帽子で短波長を遮蔽すれば涼しい環境であり、 しかもMRT*は外気温より低かった(図B) 。

○No.3 石段下水辺は、水面の反射の短波長放射は高いが、日除けや帽子で遮蔽すれば、水面の長波長放射が小さくNo.4 水辺石段上広場、No.5広場・建物前より涼しい(図A)

○今後は、公園の樹木・芝生・水辺と、空の放射環境をMRT*を用いてさらに詳細に評価・確認し、公園の樹木・芝生・水辺の熱環境計画に活用したい。

射の環境を分析 。

Va>1m/sec : (宿谷らの式)

Va<1m/sec: (Thorrsonの式)

hc :対流熱伝達率[W/(m2K)], hr :放射熱伝達率(=6) [W/(m2K)]

Va :風速[m/sec], D :灰色球直径(=0.038)[m] Tg :グローブ温度[K], Ta :外気温[K]

r

agg h

TThcTMRT

)(

234.4 aVhc

4.0

71.0

57.7D

Vhc a

日射の影響を含む場合 平均放射温度(MRT)

日射の影響を含まず、長波長放射のみ 座位の姿勢の人体へ入力する平均放射温度(MRT*)

0.15

0.23

0.10

0.02

評価方法

床:fg=0.17+0.23+0.02=0.42

0.09

0.17

0.06

0.00.0

0.09 0.0

6

0.10.10.02

魚眼レンズで求めた形態係数f

空:fs=0.19+0.15=0.34

壁:fw4=0.15

ggss fTfTMRT *

ggss fTfTMRT * 2211 wwww fTfT

4433 wwww fTfT

ggss fTfT

MRT*は、熱放射カメラによるて部位毎(床:コンクリート・水・芝生、壁:建物、樹木)の表面温度測定値と、各部位の形態係数による重みづけ平均して求めた。

天井(空)・床・壁(建物・樹林)と人体との形態係数は、これらに対応する、魚眼レンズによる測定値と概ね一致するような直方体形状の部屋の形態係数で近似

形態係数

0.26

0.18

0.07 0.02

0.13

0.17

0.04 0.08 0.23

0.20

0.17

0.21

0.07

0.02

0.03

0.11

0.27

0.09

0.01

0.02

0.17

0.15

0.08

0.04

0.11

0.22

0.12 0.02

0.02

0.15

0.23

0.10

0.02

0.09

0.17

0.06 0.060.09

0.06

0.170.02

0.22

0.26

0.13

0.28

0.04

2015.08.01 11:00(札幌芸術の森) No.1 広場・池は別の場所

2015.08.01 14:00(札幌芸術の森)

まとめ

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No.4_

MRT[℃]コンクリート床温度[℃] 空の温度解析[℃]

石段床温度[℃] 座位の姿勢で求めたMRT[℃]

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No.3_

MRT[℃]石階段温度[℃] 水の温度[℃]

座位の姿勢で求めたMRT[℃] 空の温度解析[℃]

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No2_

MRT[℃]

芝の温度[℃] 空の温度解析[℃]

座位の姿勢で求めたMRT[℃]

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No.1_

MRT[℃]コンクリート床温度[℃] 空の温度解析[℃]

座位の姿勢で求めたMRT[℃] 石壁の温度[℃]

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No.5_

MRT[℃]コンクリート床の温度[℃] 建物壁温度[℃]

座位の姿勢で求めたMRT[℃] 空の温度解析[℃]

0

20

40

60

80

100

8 10 11 13 14 16 17

外気温[℃] 札幌芸術の森8/1_No.6_

MRT[℃]

座位の姿勢で求めたMRT[℃] 土の温度[℃]

25.2

26.6

26.8 27.428.0

15.933.2

30.533.3 39.7

25.3

24.3

29.2

25.7

24.628.4

27.9

27.9

43.7

45.0

36.5

30.8

16.8

43.7

25.8

16.8

26.8

49.0

17.1

38.1

31.3

29.5

43.8

27.728.2

17.1

16.1

25.9

29.0

25.7

32.7

16.1

26.9

32.7

45.5

29.1

44.2

29.8

28.2

17.7

34.1

29.8

44.0

27.6

17.7

まとめまとめ・No.2 水辺・芝生・樹林 芝生面の温度を含む床面の温度が低く、空の形態係数が0.16確保されたので、MRT*は一日を通して外気温以下。空の温度は、外気温より10℃程度低いので、 MRT*の低下に寄与している。

・No.3 石段下水辺 水面(28.8℃)を含んだ地面(fs=0.49)が最高の12:30で35.9℃ 、最も近傍の樹木(fw=0.09)が23.2℃と低く、MRT*は最高で外気温より2℃高いだけで、しかもMRTより16℃低い。 ・No.4 水辺石段上広場 一部が樹木の日影になったために、地面が37.3℃ (fs=0.48)で測定点5より低く、また背面の樹木(fw=0.19)が27.8℃と低かったので、11:00にMRTが最高の48.6℃になったが、MRT*は30℃で外気温より4℃高いだけで、一日中比較的低かった。 ・No.5 広場・建物前 近傍のコンクリート床が一日中日影にならず、12:30には地面が43.6℃(fs=0.47)、背面の建物壁が40.0℃(fw=0.15)と高く、 MRT*はMRTより5℃程度しか下がらず外気温より5~7℃高い。

形態係数

11:00 表面温度 11:00 表面温度

11:00 14:00

No.4 水辺石段上広場

No.3 石段下水辺

No.2 水辺・芝生・樹林

11:00 14:00

No.1 広場・池

No.5 広場・建物前

No.6 樹林

No.4 水辺石段上広場

No.3 石段下水辺

No.2 水辺・芝生・樹林 No.1 広場・池

No.5 広場・建物前

No.6 樹林

図B. 水辺・芝生・樹木

図A.コンクリート床 (広場)・壁

魚眼レンズで求めた形態係数f

43.7

45.0

36.5

30.8

16.8

43.7

25.8

16.8

26.8

●空の温度の計算

6221.251.0scl

10)

101( CKCK scls

15.2734 assky Tt

大気の平均的放射率 :外気絶対湿度[g/kg]

天空を黒体と見なしたときの大気(空)の温度[℃]

中間的な天空状態に対する雲量により補正された大気の平均的放射率 C:雲量(0<C<10), Kは雲の高さによって決まる定数(=0.62)

Ta:外気温[℃]

80

100

80

100

80

[℃]

80

100100[℃]

80

100

80

100[℃] 80

100

80

100

80

[℃]

80

100

80

100

80[℃]

80

100100[℃]

佐々木優二(札幌市立大)、長野遼太(北海道大学)の両君には実験・データ整理・スケッチ作成でご助力いただきました。謝意を表します。

0.16

0.16

0.02 0.05

0.08