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2 Research on the general indoor environment evaluation and the air-conditioning system combined with the architecture of an office building Toshiyuki MIURA This paper deals with a general indoor environment evaluation and the concept of an air-conditioning system which can improve the indoor comfort of an office building. Investigations were conducted at five office buildings and the physical quantities, office worker's sensations of several indoor environment factors and the general indoor comfort/discomfort sensations were measured at the same time approximately. By the analysis of the obtained results, we acquired the correlation between the physical quantities and the office worker's sensations related with thermal environment, indoor air quality, acoustic environment, lighting and space environment in the actual condition in use. Next, the influential factors to the sensation of indoor comfort/discomfort by the statistical method were made clear. Percentages of comfort ( comfort and slightly comfort), discomfort ( discomfort and slightly discomfort ) and average sensation level were defined. They were each employed as objective variables of the multiple regression analysis and the measured physical quantities were used as explanation variables. The analysis having enough decision coefficient was shown. It became clear that the thermal environment had an influence on discomfort of the general indoor evaluation through out the study. From the viewpoint to improve the thermal environment, the systems which actively utilized the thermal performance of building thermal insulation, the floor and ceiling without depending only on the air-conditioning device were proposed. Their effectiveness was shown by the experiment and the numerical analysis. Technical Reasearch Institute

3 オフィスの 総合的室内環境評価 室内環境 建築 オフィスワーカーの快適性 ( 総合評価 ) 光環境 温熱環境 融合システム ( 空調 ) 音環境 設備 空気質 オフィスの 建築と設備を融合した空調システム

4 96 (968 ) m /,.m /.m /, 9.8m /.6 m,.6m F 6F A E A E F, 6F F 6F Leq,A Cu-Co B&K B&K 6 /7 /7 /7 6 /7 /7 / (.,. 6,.,.7m) (.m+ ) ACB&K D,E A C minute 76 9 AC DE 温熱環境温度分布 A 温度分布 B 放射温度気流速度 空気質粉塵濃度二酸化炭素濃度一酸化炭素濃度におい 音環境等価騒音レベル 光環境照度分布 アンケート調査 (. ) (. ) (. ). (.) 時 配布記入回収 (.8 ) (.) (. ) (.6 ) 日没後

5 OA

6

7

8 音圧レベル (db) db 中心周波数 (Hz)

9

10 B ビル A ビル C ビル 申告平均値 Dビル Eビル 標準偏差 快適 少し快適 ふつう 少し不快 不快 ( やや ) ( どちらでもない ) ( やや ) Aビル Bビル C ビル E ビル D ビル 快適 少し快適 ふつう 少し不快 不快 ( やや ) ( どちらでもない ) ( やや ) r =

11 (ppm) 粉塵 濃度 (mg/m ).... (mg/m ) A 特性 等価音圧レヘ ル (db) (db) 相対 湿度 ( % ) 机上面照度 ( lx ) ( lx ) 人当床面積 (m / 人 ) ( m / 人 ) 人当床面積 Bビル Cビル Dビル Eビル A ビル P MV CO 濃度 人当床面積 B ビル A ビル Cビル Dビル Eビル 平均値 標準偏差 (ppm) (mg /m ) (db) ( lx ) (%) ( m / 人 )

12 温冷感 におい 騒音 明るさ 広さ 性別 年齢 体調 曜日 建物 温冷感 におい. 騒音.6. 明るさ..7.6 広さ 性別 年齢 体調 曜日 建物 快適性 温冷感 におい 騒音 明るさ 広さ 性別 年齢 体調 曜日 建物 温冷感 におい.9 騒音.9.6 明るさ.6.9. 広さ 性別 年齢 体調 曜日 建物 快適性 冬季 Aビル冬季 Cビル 全身温冷感 においの感じ 騒音の感じ 冬季 Bビル冬季 ビル全体 明るさ感体調 夏季 Aビル夏季 Cビル 全身温冷感 においの感じ 騒音の感じ 夏季 Bビル夏季 ビル全体 明るさ感体調 * * アイテム カテコ リー / / サンフ ル数 9 77 冬季カテゴリー数量 サンフ ル数 夏季カテゴリー数量 全身温冷感 においの感じ 騒音の感じ 明るさ感 体 調 建 物 相関比 η..9 ( η ) (.6 ) (.6 ) サンプル数,, / /

13 全身温冷感 においの感じ ケース: カテゴリ-の判別 N = ケース: 不快側 と中立の判別 N = 98 ケース: 快適側 と中立の判別 N = 767 騒音の感じ 明るさ感 体調 建物 相関比 全身温冷感 においの感じ ケース: カテゴリ- の判別 N = ケース: 不快側 と中立の判別 N = 88 ケース: 快適側 と中立の判別 N = 69 騒音の感じ 明るさ感 体調 建物 相関比 全身温冷感 においの感じ ケース: カテゴリ-の判別 N = 77 ケース: 不快側 と中立の判別 N = 7 ケース: 快適側 と中立の判別 N = 騒音の感じ 明るさ感 体調 建物 相関比 全身温冷感 においの感じ ケース: カテゴリ-の判別 N = 9 ケース: 不快側 と中立の判別 N = ケース: 快適側 と中立の判別 N = 騒音の感じ 明るさ感 体調 建物 相関比

14 PMV CO 濃度 粉塵濃度相対湿度 LAeq,min 快適率 冬季 不快率 快適性申告平均値 快適率 夏季 不快率 快適性申告平均値 PMV CO 濃度 粉塵濃度相対湿度 LAeq,min PMV. CO 濃度.9. 粉塵濃度.6.. 相対湿度 LAeq,min PMV CO 濃度 粉塵濃度相対湿度 LAeq,min PMV. CO 濃度 -.7. 粉塵濃度.7.7. 相対湿度 LAeq,min 目的変数 説明変数 決定係数 PMV CO 濃度 粉塵濃度 相対湿度 LAeq,min R 快適率 不快率 快適性申告平均値 目的変数 説明変数 決定係数 PMV CO 濃度 粉塵濃度 相対湿度 LAeq,min R 快適率 不快率 快適性申告平均値 目的変数 係数 常数 PMV CO 濃度粉塵濃度相対湿度 LAeq,min ( 絶対値 ) (ppm) (mg/m ) ( % ) (db) 快適率 不快率 快適性申告平均値 係数常数 PMV CO 濃度粉塵濃度相対湿度 LAeq,min 目的変数 ( 絶対値 ) (ppm) (mg/m ) ( % ) (db) 快適率 不快率 快適性申告平均値 Aビル Bビル Cビル Dビル Eビル A ビル B ビル C ビル D ビル E ビル

15 , 階執務室 吹出口 吹出口 階執務室, 全熱交換器空調機電算室会議室書庫 階執務室 階執務室データ処理室 階執務室, m 8 m GW mm ( ) FP 8mm( F ) FP m m.7 kcal/m h 9% 6% 6 RT 9,kcal/h m ) VAV, m, 床スラブ 外壁 断熱材 通気層アルミパネル 天井懐 階 階天井チャンバー内 階 室温床スラブ内温度 Z Z Z 外壁躯体内温度梁の位置を考慮してつのゾーンに分 室温床スラブ内温度 (6ヶ所) スラブ内の上 中 下 点の平均 ( 東西南北 ヶ所 ) け 各々 点の平均値でデータを整理 値でデータを整理 7.,7 6

16 .6m.m. 計算モデル 熱損失係数 外壁断熱厚 ( kcal/m h) (mm) 窓ガラス仕様 断熱性能間欠暖房補正係数 H9/H H6/H Ⅰ.6 シングル.79.9 Ⅱ.9 外 シングル.8.9 Ⅲ.7 外 ペア.9.97 Ⅳ.6 外 トリプル.9.98 注 ) 外 ; 外断熱 H t ; t 時間運転とした場合の日積算負荷 (kcal/day) 熱損失係数 ; 壁体のみ ( 換気含まず ) 運転パターン運転時間設定室温 間欠冷房 (9 時間運転 ) 8: ~ 7: 6 全日冷房 : ~ : 6 夜間蓄熱冷房 : ~ 8: 8: ~ 7: 6 * 外気取り入れは 8:~7: で共通 湿度は成り行き * 空調運転モードの切替えにより7 月中旬まで通常の9 時間間欠冷房 7 月下旬 ~8 月上旬は全日冷房 日間運転停止後に夜間蓄熱冷房を実施

17 % 9 時間間欠冷房全日冷房夜間蓄熱冷房 階執務室 室温 床スラブ内温度 外断熱外壁躯体内温度 階天井チャンバー内 ( 階床下 ) 空気温度 Z Z Z 階執務室 外気温度 室温 床スラブ内温度 水平面全天日射量 室内相対湿度 階 階 空調運転時間帯 kcal m h 7/ 7/6 7/7 7/8 7/9 7/ 8/9 8/ 8/ 月 / 日 987 年 9 時間間欠冷房全日冷房夜間蓄熱冷房 階室温 階床スラブ平均温度 階床下チャンバー内平均空気温度 7/ 7/6 7/7 7/8 7/9 7/ 8/9 8/ 8/ 月 / 日 987 年 空調機吹き出し空気の状態 CMH Mcal/h コイル除去熱量 8 KWh 6 9 時間間欠冷房全日冷房夜間蓄熱冷房 空調消費電力 * 空調機送風量 kcal m h 6 Wh m h 乾球温度 露点温度 ヒートポンプ系統 ソーラーシステム系統 7/ 7/6 7/7 7/8 7/9 7/ 8/9 8/ 8/ 月 / 日 987 年

18 コイル除去熱量 熱源消費電力 空調機ファン消費電力 冷温水ポンプ消費電力 Mcal/day 6 コイル除去熱量 8 6 KWh Mcal/day 9 時間間欠冷房 全日冷房 夜間蓄熱冷房 KWh 消費電力 ソーラーシステム系統 ヒートポンプ系統 外気温度 * 室温 * ソーラーシステム系統 ヒートポンプ系統 KWh KWh 7 月 / 月 /8 9 8 月 /9 6 7 日 987 年 9 時間間欠冷房全日冷房夜間蓄熱冷房 CMH 運転パターン運転時間設定室温 間欠暖房 (9 時間運転 ) 8: ~ 7: 6 時間暖房 8: ~ : 全日暖房 : ~ : * 外気取り入れは 8:~7: で共通 * 月下旬まで 9 時間間欠暖房 月上旬 ~ 月中旬は 6 時間暖房 月下旬以降全日暖房を実施 9 時間間欠暖房 6 時間暖房全日暖房 空調機送風量 空調機送風温度 階天井チャンバー内 ( 階床下 ) 空気温度 Z Z Z 床スラブ内温度 Z Z Z 欠測 欠測 Z Z Z 階執務室室温 外気温度 水平面全天日射量 Mcal/h コイル供給熱量 kcal m h ヒートポンプ系統 8 6 KWh 空調消費電力 Wh 6 m h / / / /7 /8 /9 /6 /7 /8 987 年 ソーラーシステム系統 kcal m h 月 / 日 コイル供給熱量 8 Mcal/day 6 9 時間間欠暖房 6 時間暖房 全日暖房 KWh 消費電力 週平均日コイル供給熱量 7 6 Mcal/day 9 時間間欠暖房 9 時間間欠暖房 ( 昨冬 ) 6 時間暖房 全日暖房

19 Mcal/day コイル 供給熱量 6 KWh 熱源消費電力 空調機ファン消費電力 KWh 冷温水ポンプ KWh 消費電力 月 / 月 / 月 / 日 987 年 9 時間間欠暖房 6 時間暖房 全日暖房 ソーラーシステム系統ヒートポンプ系統 室温 * 外気温度 * ソーラーシステム系統ヒートポンプ系統

20

21 supply return A/C damper operational condition daytime A(close),B(open) night A(open),B(close) A/C A ; Air supply through ceiling plenum ; Air supply by switch on duct dampers B A/C A/C * S pecifications of com ponents o u ts id e w a ll c o n c re te ( 7 m m ) + fo a m p o ly s ty re n e ( m m ) w in d o w g la s s ( 8 m m ) + a ir s p a c e + g la s s ( 8 m m ) ceiling rock w ool board ( m m ) inside w all m ortar (m m ) + concrete (m m ) + m ortar (m m ) inside surface long - w ave em ittance.9 in s id e su rfa c e c o n v e c tiv e h e a t tra n s fe r c o e ffic ie n t.6 W / (m ) o u ts id e film c o e ffic ie n t. W / (m ) * Internal heat generations lig h t W / m, p e rs o n s a n d e q u ip m e n ts W / m * S olar heat gain transm ittance of w indow.7 * F re s h a ir C M H C ; Air supply commonly used ( ceiling plenum return ) ; Air supply commonly used ( grille return ) MODE-INT MODE-ST MODE-ST D TIME the time when thermal storage in a building is conducted the time when the air-conditioning is not working C ASE-A(MODE-INT) HO UR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE MODE-INT CASE-A(MODE-ST) HOUR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE MODE-ST C ASE-A(M O DE-ST) HOUR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE MODE-ST Q

22 kw HOUR MODE-INT MODE-ST MODE-ST CASE-B(MODE-ST) HOUR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE kw HOUR MODE-ST MODE-ST MJ / DAY 8 CASE-C(MODE-ST) HOUR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE kw HOUR MODE-INT MODE-ST MODE-ST 8 CASE-D(MODE-ST) HOUR AIR TEMP. OF CEILING PLENUM AIR TEMP. OF OFFICE MEAN RADIANT TEMP. OF OFFICE kw HOUR MODE-INT MODE-ST MODE-ST A C D A B C D A MODE-INT MODE-ST SENSIBLE HEAT LOAD OF FRESH AIR SENSIBLE HEAT LOAD OF ROOM IN DAYTIME SENSIBLE HEAT LOAD OF ROOM IN NIGHT

23 輻射天井パネル 風向可変吹出し口 自動スイング吹出し口風向可変吹出し口 天井材 ( ロックウール板 ) 中空層 断熱カバー 空調器 E.A O.A 室内

24 天井パネル見上げ図天井パネル断面図 実験ケース名 冷 房 暖 房 パラメータ A B C D E F G H I J K L M N O P Q 吹き込み温度差 ) 風 量 CMH/ ユニット 投入熱量 ) kcal/m h 注 ) 天井パネル吹き込み温度と設定室温との差の絶対値として定義する ΔT ) (.9 ΔT 風量 )/ パネル面積として算出 パネル mが処理する顕熱負荷に概ね相当する

25 温度測定項目 ( ) 内 : 測定点数 パネル吹き込み空気温度 ( 接続ダクト内 ) ロックウール板表面温度 ( 室内側 中空層側 ) 中空層内空気温度 ( ) グラスウールカバー中空層側表面温度 ( ) パネル吹出し空気温度 ( ) 室温 ( パネル下 上下方向 7 点 ヶ所 ) ( パネル横 上下方向 7 点 ヶ所 ) ( グラスウールカバー上部 ) パネル下床表面温度 ( ) パネル中空層内平均空気温度 () 暖房 冷房 N M L K 8 Q 6 F P O G H I A 8 B C E D 6 J 投入熱量 (kcal/m h) 暖房冷房 冷房暖房 最大値最大値平均値平均値 P 最小値 最小値 O 投入熱量 (kcal/m h) 投入熱量 (kcal/m h) Δθs () Δθs () - - 冷房暖房 実験ケース 小 ΔT 大 F G H I Q D N J 暖房冷房 小風量大 K L M N A B C J D I H G F E D C B A GWカバー貫流成分天井材 ( ロックウール板 ) 貫流成分吹出し空気による対流成分 6 8 熱量 (kcal/mh) 実験ケース N Q P O N M L K 6 8 D GWカバー貫流成分天井材 ( ロックウール板 ) 貫流成分 熱量 (kcal/mh) E 吹出し空気による対流成分 ケース Ⅰ ケース Ⅱ ケース Ⅲ ケース Ⅳ 吹き込み温度差 風量 CMH 7 7 投入熱量 kcal/m h 6 吹き出し方向下方向沿わせる下方向沿わせる

26 点平均 点平均 点平均 吹き出し方向紙紙吹き出し方向 ケース Ⅰ ケース Ⅱ ケース Ⅲ ケース Ⅳ パネル吹込み温度.6... 中空層内平均温度 パネル吹出し平均温度 パネル室内側平均表面温度 パネル下平均室温 温度差 (-).9... グラスウールカバー中空層ロックウール天井板天井を冷却 ( 加熱 ) 天井を冷却 ( 加熱 ) 間欠的にスイングし 動的な気流感を与える 輻射天井照明ライン 輻間仕切壁.. 照明ライン従来天井. 間仕切壁 FL+,mm 点平均

27 PMV(FL+,). 従来空調 時 ( n=). 空気温度.. 6. (FL+,) 6. 従来空調 時 (n=) -. 輻射空調 時 ( n=) -. 輻射空調 時 ( n=) -. 全身温冷感平均申告 涼しい やや涼しい どちらでもない やや暖かい 暖かい 6 輻射空調 (n=7) 従来空調 (n=) 輻射空調 (n=6) 従来空調 (n=) 時 時 熱的快適性平均申告 やや不快 どちらともいえない やや快適 快適 従来空調 (n=) 輻射空調 (n=7) 従来空調 (n=) 輻射空調 (n=6) 時 時 建築 融合システム 設備 パッシブ アクティブ 建築と設備を融合した空調システム 建築部位手法 システム内容 外壁 断熱 外乱の影響が室内側に及ぼす影響を緩和し 外壁の 熱容量 室内側表面温度を室温に近づける 窓 断熱 ( 多層化 ) 同上 遮熱 ( 日除け 反射フィルム等 ) 窓から日射が室内に入ることによるガラスやブラインドの 表面温度や床の表面温度の上昇 人体への吸熱を防ぐ コンクリート床 ダイレクトゲイン 冬季の窓面透過日射を床コンクリートに蓄熱して有効 利用するとともに床面温度を高めに保つ 外壁 トロンブウオール 冬季の日射熱をコンクリート壁に有効に蓄熱し ( ガラス + 空気層 +コンクリート壁 ) 暖かな壁をつくりだす 天井 床 天井輻射冷暖房 () 天井チャンバー式 天井懐を給気用圧力チャンバーとして利用し 室内に ( スラブ下面を断熱する ) 空調空気を吹き出す際に天井材を冷却または加熱して天井表面温度を冷房時は室温よりも低い状態に 暖房時は高い状態に保つ () 天井パネル式 水または空気を熱媒とする輻射天井パネルを設置して天井を冷却または加熱 ( 電気で加熱のみを行う方式もある ) し 天井表面温度を冷房時は室温よりも低い状態に 暖房時は高い状態に保つ 躯体蓄熱輻射冷暖房 床暖房 () 天井チャンバー式 天井懐を給気用圧力チャンバーとして利用し 室内に ( スラブ下面を断熱しない ) 空調空気を吹き出す際に天井裏から床スラブを冷却または加熱し 床温度を冷房時は室温よりも低い状態に 暖房時は高い状態に保つ夜間に蓄熱を行う場合は 天井チャンバー式以外にも空気循環経路の異なるいくつかの方式がある () 床スラブパイプ埋設式 床スラブに埋設したパイプに冷温水を通してスラブを冷却または加熱し 床温度を冷房時は室温よりも低い状態に 暖房時は高い状態に保つ 窓 空気流通窓 空気流通する窓システムにより 日射熱を夏は排出 冬は回収するとともに窓面温度を室温に近づける

28

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