JP2002315737A - Method and program for evaluating temperature and heat comfort performance of transparent plate - Google Patents

Method and program for evaluating temperature and heat comfort performance of transparent plate

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JP2002315737A
JP2002315737A JP2001121518A JP2001121518A JP2002315737A JP 2002315737 A JP2002315737 A JP 2002315737A JP 2001121518 A JP2001121518 A JP 2001121518A JP 2001121518 A JP2001121518 A JP 2001121518A JP 2002315737 A JP2002315737 A JP 2002315737A
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JP
Japan
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human body
transparent plate
model
heat
temperature
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Application number
JP2001121518A
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Japanese (ja)
Inventor
Giichi Ozeki
義一 尾関
Masaaki Konishi
正哲 小西
Tetsuya Hiramatsu
徹也 平松
Shinichi Tanabe
新一 田辺
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/82Elements for improving aerodynamics

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily evaluate performances of a glass without requiring an experimental installation such as a trial production machine. SOLUTION: Calculations on amount of solar radiation reaching a human body in a structure through a transparent plate, on convectional heat transmission in the structure, on radiation heat transmission in the structure, on humidity in the structure, on body temperature of the human body are continuously performed (in an operation part 11a) and a step for calculating amount of heat loss from the surface of the skin of the human body, the skin temperature of the human body and wet ratio of the human body caused by sweat generation and a step for calculating a temperature and heat indication indicating temperature and heat sensitivity of the human body by using the amount of heat loss, the mean skin temperature and the wet ratio are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、透明板の快適性能
評価方法およびプログラムに関し、特に構造物(自動
車、列車、船舶、航空機、宇宙船または建築物など)に
使用される透明板(窓ガラス、アトリウムの外壁として
使用されるガラス板、有機樹脂板、または有機樹脂膜な
ど)の温熱快適性能を評価するための方法およびプログ
ラムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a program for evaluating the comfort performance of a transparent plate, and more particularly to a transparent plate (window glass) used for a structure (automobile, train, ship, aircraft, spacecraft or building, etc.). , A glass plate, an organic resin plate, or an organic resin film used as an outer wall of an atrium, etc.).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から自動車や建築物内の温熱環境
は、窓ガラスを透過して入射する日射の影響を受けて大
きく変化することが知られている。そのため、このよう
な日射の影響を抑制すべく、各ガラスメーカからは熱線
反射ガラス、熱線吸収ガラスおよび複層ガラスなど種々
の商品が提供されている。
2. Description of the Related Art It has been known that a thermal environment in an automobile or a building greatly changes under the influence of solar radiation that penetrates and penetrates a window glass. Therefore, in order to suppress the influence of such solar radiation, various products such as a heat ray reflective glass, a heat ray absorbing glass, and a double glazing are provided by each glass maker.

【0003】これらのガラスの性能は、文献1(JIS
ハンドブック ガラス(JIS R 3106:1998 板ガラス類の
透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法)、
1999年4月21日、財団法人 日本規格協会発行)
に開示されている日射透過率や日射熱取得率などの断熱
性能に基づいて判断されるのが一般的である。
The performance of these glasses is described in Reference 1 (JIS).
Handbook Glass (JIS R 3106: 1998 Test method for transmittance, reflectance, emissivity and solar heat gain of flat glass),
(Published by the Japan Standards Association on April 21, 1999)
Is generally determined on the basis of the heat insulation performance such as the solar radiation transmittance and the solar heat acquisition rate disclosed in US Pat.

【0004】ところが、このようなガラス自体の物理的
特性のみで断熱特性を評価したのでは、実際に人体が感
じる温熱感覚を知ることは困難であり、このような問題
を解決すべく人体発熱を考慮したサーマルマネキンを使
って人体の部位別(例えば頭部、胸部、腕、脚など)の
放熱量などを実測し、温熱感覚を調べることが試みられ
ている。
However, it is difficult to know the thermal sensation actually felt by the human body by evaluating the thermal insulation properties only by the physical properties of the glass itself. Attempts have been made to measure the amount of heat dissipated in each part of the human body (for example, head, chest, arms, legs, etc.) by using the considered thermal manikin and to examine the thermal sensation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなサーマルマネキンを用いたとしても、その構造が複
雑であり、またその値段が高額であるという問題があ
る。また、居室内や車室内の温熱環境を評価するために
は、サーマルマネキンだけでなく居室や車体の試作機を
必要とするため、容易に実施できるものではなかった。
このような事情から、試作機の製作が不要で手軽に実施
できる評価方法の登場が従来から切望されていた。
However, even if such a thermal manikin is used, there is a problem that its structure is complicated and its price is expensive. In addition, in order to evaluate the thermal environment in a living room or a passenger compartment, not only a thermal manikin but also a prototype of a living room or a vehicle body is required, so that it cannot be easily implemented.
Under such circumstances, there has been a long-awaited desire for an evaluation method that does not require the production of a prototype and can be easily implemented.

【0006】本発明は、このような課題を解決するため
のものであり、試作機などの実験設備が不要で、かつ容
易に実施可能な透明板の温熱快適性能評価方法およびプ
ログラムを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem, and to provide a method and a program for evaluating the thermal comfort performance of a transparent plate which can be easily implemented without using experimental facilities such as a prototype machine. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、構造物に採光のために取り付けら
れる透明板の温熱快適性能を評価する方法において、前
記透明板を透過して前記構造物内の人体に到達する日射
量の計算、前記構造物内における対流熱伝達の計算、前
記構造物内における放射熱伝達の計算、前記構造物内に
おける湿度の計算、および前記人体の体温調節の計算を
連成して行い、前記人体の皮膚表面からの熱損失量、前
記人体の皮膚温、および発汗による前記人体のぬれ率を
算出するステップと、前記熱損失量、前記平均皮膚温、
および前記ぬれ率を用いて、前記人体の温熱感覚を示す
温熱指標を算出するステップと、を有することを特徴と
する透明板の温熱快適性能評価方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for evaluating the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for daylighting. Calculation of solar radiation reaching the human body in the structure, calculation of convective heat transfer in the structure, calculation of radiant heat transfer in the structure, calculation of humidity in the structure, and calculation of the human body Performing a calculation of body temperature regulation in conjunction with calculating the heat loss from the skin surface of the human body, the skin temperature of the human body, and the wetting rate of the human body due to sweating, the heat loss, the average skin Warm,
And a step of calculating a thermal index indicating the thermal sensation of the human body using the wettability, and a method for evaluating thermal comfort performance of a transparent plate.

【0008】また、本発明は、構造物に採光のために取
り付けられる透明板の温熱快適性能を評価する方法にお
いて、(a)前記構造物内の表面形状を複数の表面要素
に分割して構造物形状モデルを作成し、前記構造物内の
人体の表面形状を複数の表面要素に分割して人体形状モ
デルを作成し、前記構造物と前記人体との間の空間領域
を複数の立体要素に分割して空間領域モデルを作成する
ステップと、(b)前記人体形状モデルを人体の部位に
対応した複数のモデル部位に分類するとともに、前記人
体内の産熱と前記人体外への放熱とをバランスさせる体
温調節モデルを前記モデル部位毎に組み込むステップ
と、(c)前記透明板を透過して前記人体形状モデルに
到達した日射、前記空間領域における対流、前記人体形
状モデルからの放射、および前記構造物形状モデルから
の放射によって輸送される熱量を前記空間領域モデルで
数値シミュレーションし、このシミュレーション結果に
基づいて前記空間領域における温度気流性状を算出する
ステップと、(d)前記温度気流性状、前記人体形状モ
デル周辺の湿度、前記人体形状モデルの代謝量および前
記人体形状モデルの着衣量に基づいて前記体温調節モデ
ルで数値シミュレーションすることにより、前記人体の
皮膚表面からの熱損失量、前記人体の皮膚温、および前
記人体のぬれ率を算出するステップと、(e)前記熱損
失量、前記平均皮膚温、および前記ぬれ率を用いて、前
記人体の温熱感覚を示す温熱指標を算出するステップ
と、を有することを特徴とする透明板の温熱快適性能評
価方法を提供する。
The present invention also relates to a method for evaluating the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for daylighting, wherein: (a) dividing the surface shape in the structure into a plurality of surface elements; Create an object shape model, divide the surface shape of the human body in the structure into a plurality of surface elements to create a human body shape model, the spatial region between the structure and the human body into a plurality of three-dimensional elements (B) classifying the human body shape model into a plurality of model parts corresponding to human body parts, and dividing heat generation inside the human body and heat radiation outside the human body. Incorporating a body temperature control model to be balanced for each model part; and (c) solar radiation reaching the human body shape model through the transparent plate, convection in the space area, and radiation from the human body shape model And numerically simulating the amount of heat transferred by radiation from the structure shape model with the spatial domain model, and calculating a temperature airflow property in the spatial domain based on the simulation result; and (d) the temperature airflow property. By performing a numerical simulation with the body temperature control model based on the humidity around the human body shape model, the metabolic rate of the human body shape model and the amount of clothing of the human body shape model, the amount of heat loss from the skin surface of the human body, Calculating the skin temperature of the human body and the wetting rate of the human body; and (e) calculating a thermal index indicating the thermal sensation of the human body using the heat loss amount, the average skin temperature, and the wetting rate. And a method for evaluating the thermal comfort performance of the transparent plate, comprising the steps of:

【0009】また、前記透明板は、単板のガラス板、複
層ガラス、有機樹脂膜とこの有機樹脂膜を挟む複数のガ
ラス板とで構成された合わせガラス、有機樹脂膜、およ
び有機樹脂板から選ばれるいずれか一つ以上である。
The transparent plate may be a single glass plate, a double-layer glass, a laminated glass comprising an organic resin film and a plurality of glass plates sandwiching the organic resin film, an organic resin film, and an organic resin plate. One or more selected from

【0010】また、前記透明板の材質を、日射透過率、
日射吸収率、放射率、および熱貫流率の組み合わせによ
って規定する。また、前記温熱指標は、前記人体の部位
を考慮した標準新有効温度、またはこの標準新有効温度
を変形して作成した快適性能を示す指標である。
Further, the material of the transparent plate is selected from the group consisting of:
It is defined by a combination of solar absorptance, emissivity, and heat transmission. The thermal index is a standard new effective temperature in consideration of the part of the human body, or an index indicating comfort performance created by deforming the standard new effective temperature.

【0011】また、前記人体形状モデルの第i番目(i
=1〜N,Nは人体形状モデルの表面要素の総数)の表
面要素に、体温調節モデルの一つである65MNモデル
における物理量および生理量を(第k部位の表面積/6
5MNモデルの第k部位の表面積)1.5 の割合で配分す
る。
Also, the i-th (i) of the human body shape model
= 1 to N and N are the total number of surface elements of the human body shape model) and the physical quantity and physiological quantity in the 65MN model (one of the body temperature control models) (surface area of k-th site / 6)
The surface area of the k-th part of the 5MN model) is distributed at a ratio of 1.5 .

【0012】また、本発明は、構造物に採光のために取
り付けられる透明板の温熱快適性能を評価するため、前
記請求項1〜6のいずれか一項に記載のステップをコン
ピュータに実行させるための透明板の温熱快適性能評価
プログラムを提供する。
According to the present invention, in order to evaluate the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for daylighting, a computer executes the steps according to any one of claims 1 to 6. To provide a program for evaluating the thermal comfort performance of transparent boards.

【0013】本発明を用いることにより、計算機シミュ
レーションのみで構造物に取り付けられる透明板の温熱
快適性能を知ることができる。特に人体の部位毎に温熱
感覚を評価でき、車室内など不均一な熱環境における透
明板の温熱快適性能を的確に評価できる。
By using the present invention, the thermal comfort performance of the transparent plate attached to the structure can be known only by computer simulation. In particular, the thermal sensation can be evaluated for each part of the human body, and the thermal comfort performance of the transparent plate in an uneven thermal environment such as a vehicle interior can be accurately evaluated.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一つの実施の形態
について図を用いて説明する。図1は、本発明の一つの
実施の形態を示すブロック図である。同図に示す温熱快
適性能評価装置10は、ワークステーションなどの計算
機システムで構成され、その外部には、HDD(Hard D
isk Drive )、光ディスク装置または光磁気ディスク装
置などの外部記憶装置21と、キーボードやマウスなど
の操作部22と、CRT(Cathode Ray Tube)、液晶デ
ィスプレイまたはPDP(Plasma Display Panel)など
の表示装置23とが接続されている。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. The thermal comfort performance evaluation device 10 shown in FIG. 1 is configured by a computer system such as a workstation, and an HDD (Hard D
isk Drive), an external storage device 21 such as an optical disk device or a magneto-optical disk device, an operation unit 22 such as a keyboard and a mouse, and a display device 23 such as a CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display or a PDP (Plasma Display Panel). And are connected.

【0015】また、温熱快適性能評価装置10は、中央
処理部11とRAM(Random Access Memory)やROM
(Read Only Memory)などの記憶部12と、入出力イン
タフェースとして機能するI/F13、14および15
と、バス16とを内部に備えている。
The thermal comfort performance evaluation device 10 includes a central processing unit 11 and a RAM (Random Access Memory) or a ROM.
(Read Only Memory) or the like, and I / Fs 13, 14, and 15 functioning as input / output interfaces
And a bus 16 therein.

【0016】バス16は温熱快適性能評価装置10内の
各部と接続されており、したがって各部はバス16を介
してアドレス信号、データ信号および各種の制御信号を
送受信する。
The bus 16 is connected to each unit in the thermal comfort performance evaluation device 10, and each unit transmits and receives an address signal, a data signal, and various control signals via the bus 16.

【0017】中央処理部11は演算機能および制御機能
を備えたCPU(Central Processing Unit )などの装
置であり、数値シミュレーションのプログラムを外部記
憶装置21から読み出し、記憶部12を作業領域として
実行する。
The central processing unit 11 is a device such as a CPU (Central Processing Unit) having an arithmetic function and a control function, reads out a numerical simulation program from the external storage device 21, and executes the storage unit 12 as a work area.

【0018】したがって、中央処理部11は数値シミュ
レーションを実施するための演算部11a、評価部11
bおよび選択部11cをハードウェア的にまたはソフト
ウェア的に実現するものである。
Therefore, the central processing unit 11 includes an operation unit 11a for performing a numerical simulation, an evaluation unit 11
b and the selector 11c are realized by hardware or software.

【0019】また、I/F13には操作部22が接続さ
れ、ユーザによる操作はこの操作部22を介して中央処
理部11へ送信される。I/F14には種々のデータ
(例えば構造物および人体などの形状データ、解析条件
に関するデータ、およびガラス品種に関するデータな
ど)からなるデータベースを記憶保持した外部記憶装置
21が接続されている。外部記憶装置21からのデータ
の読み出しおよび外部記憶装置21へのデータの書き込
みは、中央処理部11の制御によって行われる。I/F
15には表示装置23が接続され、この表示装置23に
は操作部22によって入力された情報や可視化されたシ
ミュレーション結果が表示される。
An operation unit 22 is connected to the I / F 13, and a user's operation is transmitted to the central processing unit 11 via the operation unit 22. The I / F 14 is connected to an external storage device 21 storing and holding a database including various data (for example, shape data of structures and human bodies, data on analysis conditions, data on glass types, and the like). Reading of data from the external storage device 21 and writing of data to the external storage device 21 are performed under the control of the central processing unit 11. I / F
A display device 23 is connected to the display device 15. The display device 23 displays information input by the operation unit 22 and a visualized simulation result.

【0020】このように温熱快適性能評価装置10は、
外部記憶装置21から構造物および人体の数値モデルに
関する形状データを読み出し、このデータを使って居室
内や車室内の温熱シミュレーションを行う。シミュレー
ション結果は外部記憶装置21に記憶保持されるととも
に、表示装置23に可視化された映像が表示される。し
たがって、このような映像を参照することにより、建築
物や車両に取り付けられた窓ガラスなどの透明板の快適
性能を評価できる。例えば居室内における温熱環境の評
価は以下のようにして行われる。
As described above, the thermal comfort performance evaluation device 10
The shape data relating to the numerical model of the structure and the human body is read from the external storage device 21, and a thermal simulation of a living room or a vehicle interior is performed using the data. The simulation result is stored and held in the external storage device 21, and the visualized image is displayed on the display device 23. Therefore, by referring to such an image, the comfort performance of a transparent plate such as a window glass attached to a building or a vehicle can be evaluated. For example, the evaluation of the thermal environment in the living room is performed as follows.

【0021】図2は、居室内の温熱環境を評価する一例
を示した側面図である。同図に示す居室は、間口3.5
[m]、奥行き6[m]、高さ2.6[m]の直方体形
状を有し、その内壁、床および天井の表面は日射や放射
の数値シミュレーションを行うために複数の表面要素に
分割され、人体と居室の壁との間の空間領域は複数の立
体要素(図示せず)に分割されている。本実施の形態で
は双一次形式で表される四辺形の表面要素を用い、六面
体の立体要素を用いている。また、居室の側壁は東西南
北のいずれかに面し、西側に面している側壁には縦横が
1.6[m]×2.7[m]の開口部が設けられてい
る。開口部には外部環境から居室内へ日射を取り込むた
めに窓ガラスが取り付けられ、窓ガラスが受けた日射は
ガラスの物性値(すなわち日射透過率、日射吸収率、放
射率、熱貫流率)に応じて減衰してから居室内に入射す
る。入射した光は居室内の壁を温めるため、室内温度を
上昇させる要因となる。
FIG. 2 is a side view showing an example of evaluating a thermal environment in a living room. The room shown in the figure has a frontage of 3.5.
It has a rectangular parallelepiped shape with [m], depth 6 [m] and height 2.6 [m], and its inner wall, floor and ceiling surface are divided into multiple surface elements to perform numerical simulations of solar radiation and radiation The space region between the human body and the wall of the living room is divided into a plurality of three-dimensional elements (not shown). In this embodiment, a quadrilateral surface element expressed in a bilinear form is used, and a hexahedral solid element is used. The side wall of the room faces either east, west, north or south, and the side wall facing the west is provided with an opening of 1.6 [m] × 2.7 [m]. A window is attached to the opening to take in solar radiation from the outside environment into the living room, and the solar radiation received by the window glass depends on the physical properties of the glass (ie, solar transmittance, solar absorptance, emissivity, and heat transmission). The light attenuates accordingly and then enters the living room. The incident light warms the walls in the living room, which causes the indoor temperature to rise.

【0022】一方、居室内の天井には縦横が3[m]×
3.5[m]の放射冷却パネルが設置され、このパネル
による放射冷却によって室内温度を下げることができ
る。したがって、図2に示す居室内には窓からの日射取
得と放射冷却パネルによる冷房除熱が混在しているた
め、熱的に不均一な環境となっている。放射冷却パネル
の代替として、または放射冷却パネルと併用して空調設
備を用いた場合においても強制対流による熱分布の不均
一が生じる。空調設備を備えた場合のシミュレーション
は、エアの吹き出し口/吸い込み口の位置、吹き出し温
度、吹き出し/吸い込み風量、吹き出し/吸い込み方
向、およびエアの絶対湿度などから選択される少なくと
も一つを設定することにより行う。
On the other hand, the height and width of the ceiling in the living room is 3 [m] ×
A radiant cooling panel of 3.5 [m] is provided, and the room temperature can be lowered by radiant cooling by this panel. Therefore, the living room shown in FIG. 2 has a non-uniform thermal environment because the solar radiation acquisition from the window and the cooling heat removal by the radiation cooling panel are mixed. Non-uniform heat distribution due to forced convection also occurs when using air conditioning equipment as an alternative to or in combination with radiant cooling panels. In the simulation with the air conditioning equipment, at least one selected from the position of the air outlet / suction port, the outlet temperature, the amount of the outlet / suction air, the direction of the outlet / suction, and the absolute humidity of the air is set. Performed by

【0023】また、居室内には二人の人が立っているも
のと仮定しており、具体的には人体形状を模擬した2体
の数値モデル(以下、人体形状モデルという)が、窓か
らの距離が互いに異なるようにして配置されている(窓
側の人体Aと室内中央の人体B)。また、このシミュレ
ーションで使用される解析条件は表1に示すとおりであ
る。居室の所在地およびシミュレーションの日時から太
陽の位置を理論的に算出できるため、窓から居室内へ差
し込む日射の照射角度を設定することができる。室外の
気温、人体に関する条件は体温調節モデルのシミュレー
ションおよび標準新有効温度の計算に使用され、放射冷
却パネルの除去熱量および壁体条件は後述の計算に使用
される。
It is assumed that two people are standing in the living room. Specifically, two numerical models simulating a human body shape (hereinafter, referred to as a human body shape model) are passed through a window. (A human body A on the window side and a human body B at the center of the room). The analysis conditions used in this simulation are as shown in Table 1. Since the position of the sun can be theoretically calculated from the location of the living room and the date and time of the simulation, it is possible to set the irradiation angle of solar radiation to be inserted into the living room from the window. The conditions related to the outdoor temperature and the human body are used for the simulation of the thermoregulation model and the calculation of the standard new effective temperature, and the heat removal and wall conditions of the radiant cooling panel are used for the calculation described later.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】また、本実施の形態で使用される窓ガラス
の品種は、表2に示す物性値で規定され、ここではケー
ス1の透明複層ガラスとケース2の低放射複層ガラス
(以下、lowE複層ガラスという)を用いている。透
明複層ガラスは2枚(またはそれ以上)のガラスで空気
層などを挟んだ構成を有し、単板のガラス板よりも断熱
性が高いという特徴がある。
The type of window glass used in the present embodiment is defined by the physical properties shown in Table 2, and here, the transparent double-glazed glass of Case 1 and the low-emission double-glazed glass of Case 2 (hereinafter, referred to as the double-glazed glass). lowE double glazing). The transparent double-glazed glass has a configuration in which an air layer or the like is sandwiched between two (or more) glasses, and is characterized by higher heat insulation than a single glass plate.

【0026】lowE複層ガラスはケース1と同様の構
成を有し、かつガラス板の内側面(空気層側)に赤外線
反射膜として銀合金がスパッタ・コーティングされてい
る。この赤外線反射膜の働きによって、室外から入射し
た赤外線(熱線)を室外側へ反射し室内側への入射を抑
制するため、室温の上昇を防ぐことができる。
The low E insulating glass has the same structure as that of the case 1, and a silver alloy is sputter-coated on the inner surface (air layer side) of the glass plate as an infrared reflecting film. The function of the infrared reflection film reflects infrared rays (heat rays) incident from the outside to the outside of the room and suppresses the incidence on the inside of the room, so that a rise in room temperature can be prevented.

【0027】シミュレーションにおける透明複層ガラス
とlowE複層ガラスの違いは、表2に示す日射透過
率、日射吸収率、放射率および熱貫流率によって規定さ
れる。
The difference between the transparent double glazing and the low E double glazing in the simulation is defined by the solar transmittance, the solar absorptance, the emissivity and the heat transmission coefficient shown in Table 2.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】次に、本発明で新たに提案する、日射を考
慮した人体温熱モデルの概要について説明する。
Next, an outline of a human body thermal model newly proposed in the present invention in consideration of solar radiation will be described.

【0030】図3は、人体温熱モデルを示す説明図であ
る。従来から人体の体温調節モデルは、ギャッギ等によ
る2ノードモデル(文献2(A.P.Gagge,A.P.Fobelets'
andL.G.Berglund:A Standard Predictive Index of Hum
an Response to the Thermal Environment,ASHRAE Tran
sactions,Vol.92,pp.709-731,1986.) を参照)や田辺
等による65MNモデル(文献3(田辺他、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 第541号、2001年3
月))など種々のものが提案されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a human body heat model. 2. Description of the Related Art Conventionally, a body temperature regulation model of a human body has been a two-node model by Gaggi et al. (Reference 2 (APGagge, APFobelets').
andL.G.Berglund: A Standard Predictive Index of Hum
an Response to the Thermal Environment, ASHRAE Tran
sactions, Vol. 92, pp. 709-731, 1986.) and the 65MN model by Tanabe et al. (Ref. 3 (Tanabe et al., Study on 65-segment body temperature regulation model for thermal environment evaluation, Architectural Institute of Japan) Transactions No. 541, March 2001
)) Have been proposed.

【0031】しかしながら、これらは何れも人体形状に
ついて考慮されておらず、例えば2ノードモデルにおい
てはコア層とそれを取り巻くシェル層からなる球体形状
で人体を模擬している。そのため、頭や手足などの部位
に当たる日射についてシミュレーションすることはでき
ない。
However, none of them consider the shape of the human body. For example, in the two-node model, the human body is simulated by a spherical shape composed of a core layer and a shell layer surrounding the core layer. For this reason, it is not possible to simulate solar radiation hitting a site such as the head or limbs.

【0032】一方、65MNモデルは人体の構成を2ノ
ードモデルよりも詳細に模擬し、すなわち頭、胸、脚な
ど計16部位に分類するとともに、各部位の表面積や重
量について規定しているが、各部位の形状については考
慮されていない。そのため、この65MNモデルを用い
たとしても形状が明らかでないことから、各部位と壁や
窓との間の形態係数が算出できず、人体に当たる日射分
布を正確に把握することができない。したがって、車室
内など日射の影響が大きい環境下で、温熱感覚を正確に
シミュレートすることは困難である。
On the other hand, the 65MN model simulates the structure of the human body in more detail than the two-node model, that is, it classifies the human body into 16 parts such as the head, chest, and legs, and specifies the surface area and weight of each part. The shape of each part is not considered. Therefore, since the shape is not clear even if this 65MN model is used, the form factor between each part and the wall or the window cannot be calculated, and the solar radiation distribution hitting the human body cannot be accurately grasped. Therefore, it is difficult to accurately simulate a thermal sensation in an environment that is greatly affected by solar radiation, such as in a vehicle cabin.

【0033】そこで、本発明においては、人体形状を模
擬したモデル(以下、人体形状モデルという)と、人体
の体温調節を模擬したモデル(以下、体温調節モデルと
いう)とを組み合わせることにより、上述の問題を解消
し、日射の影響が大きい環境においても人体の体温調節
機能を正確にシミュレートできるようにした。
Therefore, in the present invention, a model simulating a human body shape (hereinafter, referred to as a human body shape model) and a model simulating body temperature regulation (hereinafter, referred to as a body temperature regulation model) are combined to provide the above-described model. The problem has been solved, and the temperature regulation function of the human body can be accurately simulated even in an environment where the influence of solar radiation is great.

【0034】以上の観点から、図3に示す人体温熱モデ
ル30を人体形状モデル31と体温調節モデル32との
組み合わせで構成し、その詳細を図4、5に示す。
In view of the above, the human body heat model 30 shown in FIG. 3 is constituted by a combination of a human body shape model 31 and a body temperature adjustment model 32, and details thereof are shown in FIGS.

【0035】図4(a)は、図3に記載されている人体
形状モデルの各部位の分類を示す正面図であり、図4
(b)、(c)はそれぞれ人体形状モデルの詳細(表面
要素)を示す正面図および側面図である。
FIG. 4A is a front view showing the classification of each part of the human body shape model shown in FIG.
(B) and (c) are the front view and side view which show the detail (surface element) of a human body shape model, respectively.

【0036】図4(a)に示す人体は、ヘッド(頭部)
31−1、チェスト(胸部)31−2、バック(背中)
31−3、ペルビス(腰)31−4、L−ショルダ(左
肩)31−5、R−ショルダ(右肩)31−6、L−ア
ーム(左上腕)31−7、R−アーム(右上腕)31−
8、L−ハンド(左手)31−9、R−ハンド(右手)
31−10、L−サイ(左大腿)31−11、R−サイ
(右大腿)31−12、L−レッグ(左下腿)31−1
3、R−レッグ(右下腿)31−14、L−フット(左
足)31−15、およびR−フット(右足)31−16
の16部位に分類されている。
The human body shown in FIG.
31-1, chest (chest) 31-2, back (back)
31-3, Pelvis (waist) 31-4, L-shoulder (left shoulder) 31-5, R-shoulder (right shoulder) 31-6, L-arm (left upper arm) 31-7, R-arm (upper right arm) ) 31-
8, L-hand (left hand) 31-9, R-hand (right hand)
31-10, L-sai (left thigh) 31-11, R-sai (right thigh) 31-12, L-leg (left thigh) 31-1
3, R-leg (right leg) 31-14, L-foot (left foot) 31-15, and R-foot (right foot) 31-16
Are classified into 16 sites.

【0037】各部位は実際の人間のように、皮膚や筋肉
などの多層構造からなることを想定しており、図5に示
す体温調節モデルが各部位個別に組み込まれている。各
部位の表面積および重量は表3に示す従来の65MNモ
デルのものを採用しているが、表面要素の切り方や人体
の姿勢(立った姿勢、座った姿勢など)によっては、若
干、表3の値からずれる場合もある。このようなずれが
生じた場合の計算方法については後述する。
Each part is assumed to have a multi-layer structure such as skin and muscle like a real human, and a body temperature control model shown in FIG. 5 is incorporated in each part individually. The surface area and weight of each part are the same as those of the conventional 65MN model shown in Table 3. However, depending on how the surface elements are cut or the posture of the human body (standing posture, sitting posture, etc.), the surface area and weight may slightly vary. In some cases. A calculation method when such a shift occurs will be described later.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】また、図4(b)、(c)に示すように各
部位の表面は、複数の表面要素で分割され、人体に到達
する日射量、人体表面から放射される放熱量、および皮
膚温等の計算は表面要素毎に行われる。
As shown in FIGS. 4B and 4C, the surface of each part is divided by a plurality of surface elements, and the amount of solar radiation reaching the human body, the amount of heat radiation radiated from the surface of the human body, and the skin Calculation of temperature and the like is performed for each surface element.

【0040】ここで、各部位に組み込まれる体温調節モ
デルについて説明する。図5は、人体各部位に組み込ま
れる体温調節モデルを示すブロック図である。同図に示
す体温調節モデル32は、人体の組織構造を模擬した多
層構造を有し、中央血液だまり33と、コア層34a
と、筋肉層34bと、脂肪層34cと、皮膚層34d
と、着衣層34eとで構成されている。
Here, a description will be given of body temperature regulation models incorporated in each part. FIG. 5 is a block diagram showing a body temperature regulation model incorporated in each part of the human body. The body temperature regulation model 32 shown in the figure has a multilayer structure simulating the tissue structure of a human body, and has a central blood pool 33 and a core layer 34a.
, Muscle layer 34b, fat layer 34c, and skin layer 34d
And a clothing layer 34e.

【0041】ここで各層間における熱輸送に注目すると
以下のとおりである。コア層34a、筋肉層34b、脂
肪層34cおよび皮膚層34dは中央血液だまり33と
血管で接続され、血流の働きによって各層間で熱輸送が
行われる。矢印は各層間を輸送される熱の流れを示す。
Here, the heat transfer between the layers is as follows. The core layer 34a, the muscle layer 34b, the fat layer 34c, and the skin layer 34d are connected to the central blood reservoir 33 by blood vessels, and heat is transferred between the layers by the action of blood flow. Arrows indicate the flow of heat transported between the layers.

【0042】また、コア層34a、筋肉層34b、脂肪
層34cおよび皮膚層34dは互いに密着していること
から、熱伝導による熱輸送が行われる。着衣層34eお
よび皮膚層34dの間においては、熱伝導による熱輸送
が行われるとともに、両層間に空気層が存在する場合も
あるためシミュレーションにあたっては対流や放射によ
る熱輸送を含めた総合熱伝達を考慮する必要がある。
Since the core layer 34a, the muscle layer 34b, the fat layer 34c, and the skin layer 34d are in close contact with each other, heat is transferred by heat conduction. Heat transfer by heat conduction is performed between the clothing layer 34e and the skin layer 34d, and an air layer may be present between both layers. Therefore, in the simulation, total heat transfer including heat transfer by convection and radiation is performed. It needs to be considered.

【0043】また、着衣層34eは外部環境40に曝露
していることから、対流および放射による熱輸送が行わ
れる。外部環境40には太陽などの光源(もしくは人為
的に設置されたランプの場合もある)41が存在するも
のと仮定し、光源41による日射(または光線)によっ
て着衣層34eは温められる。
Further, since the clothing layer 34e is exposed to the external environment 40, heat transport by convection and radiation is performed. It is assumed that a light source 41 (or may be an artificially installed lamp) such as the sun exists in the external environment 40, and the clothing layer 34e is heated by the sunlight (or light rays) from the light source 41.

【0044】なお、光源41がない場合および人体周り
の気温が体温よりも低い場合においては、着衣層34e
から熱損失が生じる。着衣層の有無は表面要素単位で設
定することができ、本実施の形態ではヘッド31−1、
L−ハンド31−9およびR−ハンド31−10では皮
膚層が露出し、着衣層は無いものとして計算を行ってい
る。
When there is no light source 41 and when the temperature around the human body is lower than the body temperature, the clothing layer 34e
Causes heat loss. The presence or absence of a clothing layer can be set for each surface element, and in this embodiment, the head 31-1,
In the L-hand 31-9 and the R-hand 31-10, calculations are performed assuming that the skin layer is exposed and there is no clothing layer.

【0045】また、光源から照射される光線の波長は、
図1の操作部22により設定することができ、設定され
た値は外部記憶装置21に格納される。
The wavelength of the light beam emitted from the light source is
1 can be set by the operation unit 22 in FIG. 1, and the set values are stored in the external storage device 21.

【0046】次に、窓ガラスの温熱快適性を数値シミュ
レーションによって評価し、この評価結果に基づいて窓
ガラスとして最適なガラス品種を選択する手順について
説明する。
Next, a procedure for evaluating the thermal comfort of the window glass by numerical simulation and selecting an optimum glass type as the window glass based on the evaluation result will be described.

【0047】図6は、窓ガラスの選択手順について示し
たフローチャートである。まず、予め用意しておいた居
室形状を示すCAD(Computer Aided Design)データ
および居室の内壁面を構成する複数の表面要素、人体形
状を示すCADデータおよび人体の表面形状を示す複数
の表面要素、居室の内壁と人体との間の空間領域を分割
する複数の立体要素、並びに窓ガラスに使用可能なガラ
ス品種の候補を図1の外部記憶装置21に格納する(ス
テップ101,102)。また、本実施の形態ではガラ
ス品種として、表2に示した透明複層ガラスおよびlo
wE複層ガラスを用いるものとし、上記同様にこれらの
データも図1の外部記憶装置21に格納する。
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for selecting a window glass. First, CAD (Computer Aided Design) data indicating the shape of the living room prepared in advance and a plurality of surface elements constituting the inner wall surface of the living room, CAD data indicating the shape of the human body, and a plurality of surface elements indicating the surface shape of the human body, A plurality of three-dimensional elements that divide the space between the inner wall of the living room and the human body and candidates for glass types usable for window glass are stored in the external storage device 21 of FIG. 1 (steps 101 and 102). Further, in the present embodiment, as the glass type, the transparent double-glazed glass and the low
It is assumed that wE multilayer glass is used, and these data are also stored in the external storage device 21 in FIG.

【0048】次いで、図1の演算部11aおよび評価部
11bは、窓ガラスを透過する日射の計算と人体の体温
調節モデルの計算と居室内の対流計算とを連成して行
い、上記品種毎に人体が感じる温熱感覚を数値シミュレ
ーションする(ステップ103)。シミュレーションが
完了する毎に全てのガラス品種について温熱指標を算出
したかどうかを判定し(ステップ104)、算出してい
ないようであればステップ103に戻る。
Next, the calculation unit 11a and the evaluation unit 11b of FIG. 1 perform the calculation of the solar radiation penetrating through the window glass, the calculation of the body temperature control model, and the calculation of the convection in the living room in a coupled manner. Next, a numerical simulation of the thermal sensation felt by the human body is performed (step 103). Each time the simulation is completed, it is determined whether or not the thermal indices have been calculated for all the glass types (step 104), and if not, the process returns to step 103.

【0049】全ての品種について算出した後、図1の選
択部11cは各々のシミュレーション結果を比較し、最
も良い結果となるガラス品種を選択する。例えば中間期
においては温熱指標が中立となるものを選択し、夏にお
いては若干涼しくなるものを選択し、冬においては若干
暖かくなるものを選択するなどが考えられるが、どのよ
うな結果を最適と判断するかはシミュレーションの実行
者によって適宜決定される。
After calculating for all the types, the selection unit 11c in FIG. 1 compares the simulation results and selects the glass type with the best result. For example, it is conceivable to select one in which the thermal index is neutral in the interim period, select one that is slightly cooler in summer, and select one that is slightly warmer in winter, etc. Whether to make a determination is appropriately determined by the person who executes the simulation.

【0050】また、温熱指標の優れたガラスをいくつか
ピックアップした後、それらの中で可視域の光線を最も
よく通すものを選択すれば、温熱性能および透光性能の
両方が優れたガラスを選択することができる。なお、居
室に複数の窓が設けられているのであれば、各窓に使用
するガラス品種の組み合わせを設定し、設定した組み合
わせ毎に上記同様にガラスの評価および選択を行えばよ
い。
Further, after picking up several glasses having excellent thermal indices, selecting a glass having the best transmission of light rays in the visible range among them will select a glass having both excellent thermal performance and light transmitting performance. can do. If a plurality of windows are provided in the living room, a combination of glass types used for each window may be set, and the evaluation and selection of the glass may be performed for each set combination in the same manner as described above.

【0051】ここで、温熱感覚の数値シミュレーション
について、図7〜11を参照して詳細に説明する。
Here, the numerical simulation of the thermal sensation will be described in detail with reference to FIGS.

【0052】図7は、ステップ103の詳細を示すフロ
ーチャートである。本実施の形態では温熱感覚を示す指
標の一つとして65MNSET* を用いる(ステップ2
01)。65MNSET* は体温調節モデルに上述の6
5MNモデルを使ったSET * (標準新有効温度)(上
記文献2を参照)である。2ノードモデルを用いた従来
のSET* は、ギャッギ等によって提案された温熱指標
であり、簡単に定義すると「温熱感覚および放熱量が実
在環境におけるものと同等になるような相対湿度50%
の標準環境の気温」といえる。
FIG. 7 is a flowchart showing details of step 103.
It is a chart. In the present embodiment, a finger showing a thermal sensation
65MNSET as one of the targets* (Step 2
01). 65MNSET* Is the above-mentioned 6
SET using 5MN model * (Standard new effective temperature) (above
Reference 2). Conventional using two-node model
SET* Is the thermal index proposed by Gaggi et al.
Therefore, the simple definition is that “the sense of heat and the amount of heat
50% relative humidity that is equivalent to that in the environment
The standard environment temperature. "

【0053】また、本実施の形態では、65MNSET
* を使って算出されるTSVを用いる(ステップ20
2)。TSV(文献4(社団法人 自動車技術会 学術
講演会前刷集 No.33−99)を参照)は、実際に
人体が感じる温熱感覚とを対応づけた指標であり、本実
施の形態では表4に示す変換式に基づいて算出してい
る。温熱感覚は季節や地域による差異があることから、
表4には日本(夏季)、日本(秋季)、米国、デンマー
クおよびシンガポールにおける回帰式を示す。
In the present embodiment, 65MNSET
Use the TSV calculated using * (Step 20)
2). TSV (refer to Document 4 (Preprint of the Society of Automotive Engineers of Japan, Academic Lecture Meeting No. 33-99)) is an index corresponding to the thermal sensation actually felt by the human body. Is calculated based on the conversion formula shown in FIG. Because the thermal sensation varies by season and region,
Table 4 shows the regression equations for Japan (summer), Japan (autumn), the United States, Denmark and Singapore.

【0054】このようなTSVと人体が感じる温熱感覚
との対応は表5に示すとおりであり、「0」が中立、
「1」が少し暖かい、「2」が暖かい、「3」が暑い、
「−1」が少し涼しい、「−2」が涼しい、「−3」が
寒いといった7段階で表記される。なお、回帰式の隣に
は人体が快適/不快の何れにも感じない中立温度(セッ
トポイント)を併記している。
The correspondence between such TSV and the thermal sensation felt by the human body is as shown in Table 5, where "0" is neutral,
"1" is a little warm, "2" is warm, "3" is hot,
"-1" is described in seven stages such as slightly cool, "-2" is cool, and "-3" is cold. The neutral temperature (set point) at which the human body does not feel comfortable or uncomfortable is also described next to the regression equation.

【0055】[0055]

【表4】 [Table 4]

【0056】[0056]

【表5】 [Table 5]

【0057】図8は、ステップ201の詳細を示すフロ
ーチャートである。まず、計算の準備作業としてステッ
プ301からステップ304までを実施する。居室内お
よび人体の表面形状を複数の表面要素に分割するととも
に、居室の内壁と人体との間の空間形状を複数の立体要
素に分割する(ステップ301)。
FIG. 8 is a flowchart showing details of step 201. First, steps 301 to 304 are performed as preparation work for calculation. The surface shape of the living room and the human body is divided into a plurality of surface elements, and the space shape between the inner wall of the living room and the human body is divided into a plurality of three-dimensional elements (step 301).

【0058】次いで、人体および居室の壁の全ての表面
要素について形態係数を算出する(ステップ302)。
形態係数は表面要素間での放射熱交換を決定づける無次
元数のパラメータである。
Next, view factors are calculated for all surface elements of the human body and the wall of the living room (step 302).
The view factor is a dimensionless parameter that determines the radiative heat exchange between surface elements.

【0059】次いで、各表面要素に対して熱貫流率、放
射率、日射吸収率および日射透過率などの熱的条件を割
り当ててから(ステップ303)、人体周りの湿度(空
間領域における湿度は一定としている)、人体の着衣
量、居室の所在地(すなわち緯度、経度)、解析日時な
ど表1に示した解析条件を設定する(ステップ30
4)。この解析条件は図1の操作部22により入力さ
れ、入力されたデータは外部記憶装置21に格納され
る。
Next, after assigning thermal conditions such as thermal transmittance, emissivity, solar absorptivity and solar transmittance to each surface element (step 303), the humidity around the human body (the humidity in the spatial region is constant) ), The amount of clothing of the human body, the location of the living room (ie, latitude and longitude), the analysis date and time, and the like, and the analysis conditions shown in Table 1 are set (step 30).
4). The analysis conditions are input by the operation unit 22 in FIG. 1 and the input data is stored in the external storage device 21.

【0060】次いで、上記設定された緯度、経度および
季節に基づいて、居室を基準とした太陽の方位角および
仰角を算出し、居室が受ける日射の照射角度を演算部1
1aにより算出する。そこで、この照射角度と窓ガラス
の物性値(表2)とに基づいて、人体に直接到達する各
種日射量(直達日射量、天空日射量、地面反射日射量ま
たは内部拡散日射量の何れか一つ、またはこれらの任意
の組み合わせ)を算出し(ステップ305)、この算出
結果と着衣表面または皮膚表面の吸収率とに応じて日射
吸収熱量を算出する。
Next, based on the set latitude, longitude and season, the azimuth and elevation of the sun with respect to the room are calculated, and the irradiation angle of the solar radiation received by the room is calculated by the arithmetic unit 1.
1a. Therefore, based on the irradiation angle and the physical properties of the window glass (Table 2), any one of various insolations directly reaching the human body (one of direct insolation, sky insolation, ground reflection insolation, or internal diffuse insolation) is used. (Or any combination thereof) (step 305), and the amount of solar radiation absorbed is calculated according to the calculation result and the absorption rate of the clothing surface or skin surface.

【0061】なお、文献1に記載されているように、日
射には0.3〜2.5μmの波長域の光線が含まれるた
め、日射量の計算にあたっては波長域を考慮する必要が
ある。例えば0.3〜2.5μmの全波長域に渡って計
算を行ってもよいし、任意に波長を選択して波長別に計
算してもよい。その後、対流計算と放射計算との連成、
体温調節反応の計算等を行った後(ステップ305〜3
08)、65MNSET* を算出する(ステップ30
9)。
As described in Document 1, since solar radiation contains light rays in the wavelength range of 0.3 to 2.5 μm, it is necessary to consider the wavelength range when calculating the amount of solar radiation. For example, the calculation may be performed over the entire wavelength range of 0.3 to 2.5 μm, or the calculation may be performed arbitrarily by selecting a wavelength. Then, coupling of convection calculation and radiation calculation,
After calculating the thermoregulatory response (steps 305-3)
08), 65MNSET * is calculated (step 30)
9).

【0062】ここで、日射解析の詳細について説明す
る。透明板で構成される空間は透過日射の影響を強く受
けるため、人体快適性の予測精度は、熱源となる日射の
熱取得分布がいかに正確に予測されるかに強く依存す
る。日射解析は温度気流解析と連成して行う必要はなく
独立して行うことができ、上述したとおり人体表面およ
び空間内外壁表面に到達する直達日射、天空日射、地面
による反射日射、さらに到達日射の内部での相互反射日
射を計算し、温度気流連成解析のための人体表面および
壁表面での日射取得熱量を算出する(図9)。
Here, the details of the solar radiation analysis will be described. Since the space constituted by the transparent plate is strongly affected by the transmitted solar radiation, the prediction accuracy of the human body comfort strongly depends on how accurately the heat acquisition distribution of the solar radiation as a heat source is predicted. The solar radiation analysis does not need to be performed in conjunction with the temperature and airflow analysis, and can be performed independently.As described above, direct solar radiation, sky solar radiation, reflected solar radiation from the ground, and arrival solar radiation that reach the surface of the human body and the inner and outer walls of the space Calculate the interreflection solar radiation in the inside of, and calculate the amount of solar radiation heat on the human body surface and the wall surface for the thermal airflow coupled analysis (FIG. 9).

【0063】解析手順は次のとおりであり、まず建物所
在位置、計算対象時刻を入力することにより太陽の位置
を算出し、これを基に法線面直達日射量Idn、および水
平面天空日射量Isky を経験式により推定する。この法
線面直達日射量、水平面天空日射量を基に、透明板の日
射透過率ti 、反射率ρi などの壁体熱性能値、空間の
構造部材、庇などの日射遮蔽物の幾何学形状を考慮し
て、各種到達日射量を算出する。
The analysis procedure is as follows. First, the position of the sun is calculated by inputting the location of the building and the calculation target time, and based on this, the direct solar radiation I dn and the horizontal sky radiation are calculated. I sky is estimated by an empirical formula. Based on the amount of direct solar radiation on the normal surface and the amount of solar radiation on the horizontal plane, the thermal performance values of the wall such as the solar radiation transmittance t i and the reflectance ρ i of the transparent plate, the structural members of the space, and the geometry of the solar radiation shield such as the eaves Various amounts of solar radiation are calculated in consideration of the scientific shape.

【0064】人体表面に到達する日射量の算出方法は次
のとおりである。 1)直達日射量の算出:人体の表面要素iに到達する直
達日射量Idiは、法線面直達日射量Idn、途中交差する
日射が透過する壁体(透明板)の各々の日射透過率tj
より、式(1)で計算される。
The method of calculating the amount of solar radiation reaching the surface of the human body is as follows. 1) Calculation of the amount of direct solar radiation: The amount of direct solar radiation I di reaching the surface element i of the human body is the amount of direct solar radiation I dn , and the insolation of each of the walls (transparent plates) through which the intersecting solar radiation passes. It is calculated by equation (1) using the rate t j .

【0065】[0065]

【数1】 (Equation 1)

【0066】なお、透明板の日射透過率、反射率には図
10に示す入射角度特性がある。すなわち、透明板に対
する入射角度が大きくなると反射成分が増大し、透明板
の日射透過率が減少する。これを考慮しないと入射熱量
に誤差が生じる。
The sunlight transmittance and reflectance of the transparent plate have incident angle characteristics shown in FIG. That is, as the incident angle to the transparent plate increases, the reflection component increases, and the solar transmittance of the transparent plate decreases. If this is not taken into account, an error occurs in the amount of incident heat.

【0067】2)天空日射量の算出:人体表面要素iに
到達する天空日射量Isi を水平面天空日射量Isky
よび日射が透過する壁面(透明板)を見込む形態係数によ
って計算する。
[0067] 2) the sky solar radiation amount calculation: the sky solar radiation amount I si reaching the body surface element i is horizontal sky solar radiation amount I sky and the solar radiation is calculated by the form factor allow for the wall (transparent plate) for transmitting.

【0068】[0068]

【数2】 (Equation 2)

【0069】ここに、Fijは表面要素i,j間の形態係
数、βijは到達する日射が天空日射であるか否かを判定
するフラグである。0.91は天空日射に対する透明板
(ガラス)の日射透過率の入射角度特性を考慮した係数
である。
Here, F ij is a view coefficient between the surface elements i and j, and β ij is a flag for determining whether or not the arriving solar radiation is sky radiation. 0.91 is a coefficient in consideration of the incident angle characteristic of the solar radiation transmittance of the transparent plate (glass) with respect to sky sunlight.

【0070】3)地面反射量の計算:地面による反射量
は、地面の形状、反射率、指向性などの影響を受けるた
め、正確に算出することは難しい。本実施例では、天空
日射量の算出方法と同様に、人体各表面要素に到達する
地面反射日射量Igiを水平面全天日射量Ihol と地面の
アルベド(日射エネルギーの反射率)ρg を用いて算出
する。
3) Calculation of the amount of ground reflection: Since the amount of reflection from the ground is affected by the shape, reflectance, directivity, etc. of the ground, it is difficult to calculate it accurately. In the present embodiment, similarly to the method of calculating the sky solar radiation, the ground reflected solar radiation I gi arriving at each surface element of the human body is expressed by the horizontal global solar radiation I hol and the ground albedo (reflectance of solar energy) ρ g . Calculate using

【0071】[0071]

【数3】 (Equation 3)

【0072】ここに、γijは到達する日射が地面による
反射であるか否かを判定するフラグ、hは太陽高度であ
る。
Here, γ ij is a flag for determining whether or not the arriving solar radiation is a reflection from the ground, and h is the solar altitude.

【0073】4)相互反射量の計算:人体表面要素に到
達した日射は、人体表面の反射率に応じて相互反射が生
じる。反射には拡散反射と鏡面反射、および両者を複合
したものがある。本実施例では計算を単純化するため完
全拡散を仮定する。この条件下で相互反射量は表面要素
間の形態係数を用いるラジオシティ法により算出でき
る。
4) Calculation of the amount of mutual reflection: The solar radiation reaching the human body surface element causes mutual reflection in accordance with the reflectance of the human body surface. The reflection includes diffuse reflection, specular reflection, and a combination of both. In this embodiment, perfect diffusion is assumed to simplify the calculation. Under this condition, the mutual reflection amount can be calculated by the radiosity method using the view factor between the surface elements.

【0074】[0074]

【数4】 (Equation 4)

【0075】5)人体表面における日射吸収熱量の算出
方法:人体表面要素毎に計算された直達日射量、天空日
射量、地面反射量、相互拡散反射量をすべて人体表面に
おける日射吸収熱量に換算する。人体表面における日射
吸収熱量への換算方法は、それぞれ到達する日射熱量に
人体表面要素iの日射吸収率aiを乗じて算出する。
5) Method for calculating the amount of solar radiation absorbed on the surface of the human body: The direct radiation, the amount of sky radiation, the amount of ground reflection, and the amount of mutual diffuse reflection calculated for each human body surface element are all converted into the amount of solar radiation absorbed on the surface of the human body. . Conversion method to solar radiation absorption heat in the human body surface is calculated solar radiation heat arriving respectively multiplied by solar radiation absorptance a i of the body surface element i.

【0076】[0076]

【数5】 (Equation 5)

【0077】これを表6に示す壁面熱収支式の日射吸収
熱量(人体表面発熱量)として扱うことにより、温度と気
流との連成解析に取り込むことが可能となる。また、温
度気流連成解析終了時には、人体表面発熱量と人体周辺
空気温度に応じた対流熱伝達量、人体表面放射率に応じ
た放射熱伝達量、着衣内の総合熱伝達量と平衡すること
になる。
By treating this as the amount of solar radiation absorbed heat (heat generated on the human body surface) of the wall surface heat balance formula shown in Table 6, it becomes possible to incorporate it into the coupled analysis of temperature and air flow. In addition, at the end of the temperature-airflow coupled analysis, the heat should be balanced with the convective heat transfer according to the human body surface heat and the air temperature around the human body, the radiant heat transfer according to the human body surface emissivity, and the total heat transfer within the clothing. become.

【0078】次いで、人体と壁との間の空間領域におけ
る気温、流速および乱流などの空間物理量をCFD(Co
mputational Fluid Dynamics)技術を利用して算出する
(ステップ306)。すなわち、人体および壁の表面に
おいて各種の境界条件を設定し、上述の立体要素毎に空
間領域における対流(自然対流および強制対流を含む)
を数値シミュレーションして流速、圧力を算出する。熱
的境界条件は予め図1の外部記憶装置21に記憶されて
いる、室内部材表面および室外部材表面における日射に
関する熱物性値(日射吸収率、日射透過率)、室内部材
表面における熱放射に関する熱物性値(放射率)、部材
同士の間の熱コンダクタンス、室外側の参照温度、およ
び室内側壁表面の対流熱伝達率を読み出して利用する。
Next, spatial physical quantities such as air temperature, flow velocity, and turbulence in the space area between the human body and the wall are expressed by CFD (Co
The calculation is performed using a mputational fluid dynamics technique (step 306). That is, various boundary conditions are set on the surface of the human body and the wall, and convection (including natural convection and forced convection) in the spatial region for each of the three-dimensional elements described above.
Is numerically simulated to calculate flow velocity and pressure. The thermal boundary conditions are stored in advance in the external storage device 21 in FIG. 1 and are thermophysical properties (solar absorption and solar radiation transmittance) relating to solar radiation on the indoor member surface and the outdoor member surface, and heat relating to thermal radiation on the indoor member surface. The physical property value (emissivity), the thermal conductance between members, the reference temperature outside the room, and the convective heat transfer coefficient on the indoor side wall surface are read and used.

【0079】CFDの具体的手法としては、例えば有限
要素法、有限体積法または差分法等によるナビエ−スト
ークス方程式の数値解析を行い、特に本実施の形態では
非等温場における標準k−εモデルを用いる。次いで、
図5に示した体温調節モデルを利用して人体の体温調節
反応を計算し(ステップ307)、人体の各表面要素に
おける皮膚温が所定値に収束するまでステップ306お
よび307を反復計算し、ステップ309で65MNS
ET* を算出する。
As a specific method of the CFD, for example, a numerical analysis of the Navier-Stokes equation by a finite element method, a finite volume method, a difference method, or the like is performed. In the present embodiment, particularly, a standard k-ε model in a non-isothermal field is used. Used. Then
A thermoregulation response of the human body is calculated using the thermoregulation model shown in FIG. 5 (step 307), and steps 306 and 307 are repeatedly calculated until the skin temperature on each surface element of the human body converges to a predetermined value. 65 MNS at 309
Calculate ET * .

【0080】なお、CFD、放射および体温調節モデル
の連成は表6に示す熱収支式を解くことにより求める。
すなわち、居室の壁面で対流熱伝達量、放射熱伝達量、
日射吸収熱量および室外側熱伝達量からなる熱収支式を
解き、着衣表面で、1)対流場から放射場への接続、
2)体温調節モデルの収束計算、3)放射場から対流場
への接続について計算する。1)においては着衣表面温
度Ti および放射熱伝達量Qri(net) を求め、2)にお
いては体温調節モデルの計算を行って着衣表面温度Ti
および皮膚温Tref を求め、3)においては室内側参照
温度Tinおよび着衣表面温度Ti を求める。
The coupling between the CFD, radiation and body temperature regulation models is obtained by solving the heat balance equation shown in Table 6.
In other words, convection heat transfer, radiant heat transfer,
Solve the heat balance equation consisting of the amount of solar radiation absorbed heat and the amount of outdoor heat transfer, and on the clothing surface, 1) connection from the convection field to the radiation field,
2) Convergence calculation of thermoregulation model, 3) Calculation of connection from radiation field to convection field. In 1), the clothing surface temperature T i and the radiant heat transfer amount Q ri (net) are obtained, and in 2) the body temperature regulation model is calculated to obtain the clothing surface temperature T i.
And determine the skin temperature T ref, 3) determine the indoor reference temperature T in and clothes surface temperature T i in.

【0081】[0081]

【表6】 [Table 6]

【0082】ここで2)における体温調節モデルの計算
の詳細について述べると、表7に示すとおりである。各
層毎に熱平衡式を設定し、これらの式を人体の全ての表
面要素で計算する。
The details of the calculation of the thermoregulation model in 2) are described in Table 7 below. A thermal equilibrium equation is set for each layer, and these equations are calculated for all surface elements of the human body.

【0083】[0083]

【表7】 [Table 7]

【0084】各熱平衡式は主に表8に示す4つの物理量
(すなわち産熱量、血流による熱輸送量、伝導熱量、お
よび発汗による放熱量)から成り立っている。1.に示
すように、産熱量は各部位の基礎代謝量と外部仕事によ
る熱産生量とふるえ産熱量の和で表される。また2.に
示すように、血流による熱輸送量は、血液の対向流熱交
換率と血液の体積比熱と血流量と、第k部位第j層と中
央血液だまりの温度差との積で表される。また3.に示
すように、伝導熱量は隣接する層との間の熱コンダクタ
ンスと、第k部位第j層と第k部位第j+1層の温度差
との積で表される。また4.に示すように、発汗による
放熱量は各部位の皮膚層(第4層)でのみ発生し、不感
蒸泄による熱損失量と発汗による蒸発熱損失量との和で
表される。
Each thermal equilibrium equation mainly consists of the four physical quantities shown in Table 8 (ie, heat production, heat transport by blood flow, heat transfer, and heat release by sweating). 1. As shown in (1), the calorific value is represented by the sum of the basal metabolic amount of each part, the heat production amount by external work, and the shaking calorific value. Also 2. As shown in the figure, the heat transfer amount due to the blood flow is represented by the product of the counter-flow heat exchange rate of the blood, the specific heat of the volume of the blood, the blood flow, and the temperature difference between the k-th part and the j-th layer and the central blood pool. . Also, 3. As shown in (1), the amount of conducted heat is represented by the product of the thermal conductance between the adjacent layers and the temperature difference between the k-th portion and the (j + 1) -th layer. Also 4. As shown in (2), the amount of heat released by perspiration is generated only in the skin layer (fourth layer) at each site, and is represented by the sum of the amount of heat loss due to insensitive perspiration and the amount of heat loss due to perspiration.

【0085】[0085]

【表8】 [Table 8]

【0086】以上のように一連の計算を図1の演算部1
1aで行ってから、ステップ309におけるSET*
算出する。図11は、ステップ309の詳細を示すフロ
ーチャートである。まず、人体の部位別の物理量および
生理量から、1)皮膚表面からの熱損失量、2)平均皮
膚温、3)全身のぬれ率を算出する(ステップ40
1)。なお、図9のフローでは全身における65MNS
ET* を算出するが、人体の表面要素毎または部位毎に
算出するようにしてもよい。その場合、人体の表面要素
毎または部位毎に熱損失量、皮膚温およびぬれ率を求め
る。
As described above, a series of calculations is performed by the operation unit 1 shown in FIG.
After performing in step 1a, SET * in step 309 is calculated. FIG. 11 is a flowchart showing details of step 309. First, 1) the amount of heat loss from the skin surface, 2) the average skin temperature, and 3) the wettability of the whole body are calculated from the physical and physiological quantities of each part of the human body (step 40).
1). In addition, in the flow of FIG.
Although ET * is calculated, it may be calculated for each surface element or each part of the human body. In that case, the heat loss, skin temperature and wettability are determined for each surface element or site of the human body.

【0087】一方、オリジナルの65MNモデルと図2
の人体形状モデルの各部位における面積が一致しない場
合、表9に示すように(第k部位の表面積/表3の65
MNモデルの第k部位の表面積)1.5 を使って物理量や
生理量を補正して配分すると効果的である。これは各部
位における単位体積あたりの物理量が変化しないように
行ったものであり、面積が長さの2乗のオーダ、体積が
長さの3乗のオーダであることから、(第k部位の表面
積/表3の65MNモデルの第k部位の表面積)の3/
2(=1.5)乗で配分した。
On the other hand, the original 65MN model and FIG.
In the case where the area of each part of the human body shape model does not match, as shown in Table 9, (surface area of k-th part / 65 of Table 3)
It is effective to correct and distribute the physical quantity and physiological quantity using 1.5 ( the surface area of the k-th part of the MN model). This is performed so that the physical quantity per unit volume at each part does not change. Since the area is of the order of the square of the length and the volume is of the order of the cube of the length, (the k-th part 3 / (Surface Area / Surface Area of k-th Site of 65MN Model in Table 3)
2 (= 1.5).

【0088】なお、表9の上段から3、4、5段目に記
載の記号(Err1,1,Cld1,1,Wrm1,1,Cld
s,Wrms )は体温調節の制御信号を示し、その詳
細は表10に示すとおりである。
The symbols (Err 1,1 , Cld 1,1 , Wrm 1,1 , Cld) described in the third, fourth, and fifth rows from the top of Table 9
s, Wrms) indicates a control signal for controlling body temperature, and details thereof are as shown in Table 10.

【0089】体温調節は皮膚に無数に分布する温受容器
および冷受容器で人体の周辺温度を検出し、暑いと感じ
れば発汗を促すための信号を発信し、発汗や血流量の増
加を制御する。寒いと感じればふるえ産熱を促すための
信号を発信し、産熱量の増加を制御する。
The body temperature control detects the surrounding temperature of the human body with a myriad of warm receptors and cold receptors distributed on the skin, and sends a signal for promoting sweating when it feels hot to control sweating and an increase in blood flow. I do. If it feels cold, it sends a signal to tremble to generate heat and controls the increase in heat production.

【0090】すなわち、〔1〕に示すようにエラー信号
が正値である場合に、ウォーム信号にエラー信号を代入
するとともに、コールド信号に「0」を代入する。それ
とは反対にエラー信号が負値の場合、コールド信号にエ
ラー信号の符号を反転させた値を代入し、ウォーム信号
に「0」を代入する。このようにして各部位各層におけ
るウォーム信号およびコールド信号を求め、求めた信号
に部位別の重み係数を掛けてから和を求めることによ
り、人体全身における統合信号を求める。
That is, when the error signal is a positive value as shown in [1], the error signal is substituted for the warm signal and "0" is substituted for the cold signal. Conversely, when the error signal is a negative value, a value obtained by inverting the sign of the error signal is substituted for the cold signal, and “0” is substituted for the warm signal. In this way, a warm signal and a cold signal in each layer of each part are obtained, and the obtained signal is multiplied by a weight coefficient for each part to obtain a sum, thereby obtaining an integrated signal in the whole human body.

【0091】そして、〔2〕、〔3〕に示すように、求
められた統合信号に各種の係数(発汗についての各部位
の皮膚層の全身に対する分布係数、発汗制御係数、イフ
ェクター動作量、ふるえ制御係数、ふるえ熱産生につい
ての各部位の筋肉層の全身に対する分布係数)を掛けて
重み付けを行い、発汗による蒸発熱損失量を算出する。
As shown in [2] and [3], various coefficients (distribution coefficient for each part of the skin layer of each part of the skin layer for the whole body, perspiration control coefficient, effector operation amount, The control coefficient and the shaking heat production are multiplied by the distribution coefficient of the muscle layer of each part with respect to the whole body, and weighting is performed to calculate the amount of evaporation heat loss due to sweating.

【0092】[0092]

【表9】 [Table 9]

【0093】[0093]

【表10】 [Table 10]

【0094】最後に、ステップ402に示す式を解くこ
とにより65MNSET* を算出することができる。
Finally, 65MNSET * can be calculated by solving the equation shown in step 402.

【0095】次に、シミュレーション結果について説明
する。図12は、図6〜9のフローで実施されたシミュ
レーション結果を示す説明図であり、窓側の人体Aにお
けるガラス品種の違いを示す。同図(a)、(b)は人
体Aの各部位各層における産熱量等を加算したものであ
る。図中の「℃」は各層の温度を意味し、「W」は各層
で発生した産熱量、各層間(中央血液だまりを含む)で
輸送される熱量、日射で吸収した熱量、および外部環境
へ放熱した熱量を示す。
Next, the simulation results will be described. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the results of the simulation performed in the flow of FIGS. 6 to 9, and shows the difference in the glass type of the human body A on the window side. FIGS. 7A and 7B show the sum of heat production and the like in each layer of each part of the human body A. "℃" in the figure means the temperature of each layer, "W" is the amount of heat generated in each layer, the amount of heat transported between each layer (including the central blood pool), the amount of heat absorbed by solar radiation, and the external environment. Indicates the amount of heat dissipated.

【0096】これらの図から明らかなように、透明ガラ
スを使用したケース1では日射吸収量が80Wであり、
lowEガラスを使用したケース2では39Wであり、
ケース1ではケース2の約2倍となっている。そのた
め、ケース1での着衣温度はケース2よりも高くなり、
発汗量も多くなっている。
As is clear from these figures, in case 1 using transparent glass, the amount of solar radiation absorbed was 80 W,
In case 2 using lowE glass, the power is 39 W,
Case 1 is about twice as large as case 2. Therefore, the clothing temperature in case 1 is higher than in case 2,
The amount of sweating is also increasing.

【0097】また、表11に示すように、ケース1、2
間には65MNSET* の値に相違が生じ、TSVの値
に1ランク以上の差が生じている。例えばケース1の窓
側で「1.5」(少し暖かいと暖かいの中間)であるの
に対し、ケース2の窓側で「0.3」(ほぼ中立)であ
り、居室内の人体が感じる温熱感に明らかな違い(TS
Vのランクで1.2)が生じている。同様にケース1の
中央で「−0.1」(ほぼ中立)であるのに対し、ケー
ス2の中央で「−0.9」(ほぼ少し涼しい)であり、
lowEガラスの効果のみで涼しさを感じることさえで
きている。なお、TSVの算出には表5の日本(夏季)
の式を使用し、小数点以下第2位を四捨五入した。
As shown in Table 11, Cases 1 and 2
There is a difference in the value of 65MNSET * between them, and a difference of one rank or more in the value of TSV. For example, on the window side of Case 1, it is "1.5" (between slightly warm and warm), while on the window side of Case 2, it is "0.3" (almost neutral), and the thermal sensation felt by the human body in the living room Obvious difference (TS
1.2) occurs in the V rank. Similarly, in the center of Case 1, it is "-0.1" (almost neutral), while in the center of Case 2, it is "-0.9" (almost cool),
You can even feel cool just by the effect of lowE glass. The TSV was calculated in Japan (summer) in Table 5.
And the second decimal place was rounded off.

【0098】[0098]

【表11】 [Table 11]

【0099】次に、窓側と中央側とでの皮膚温の違いに
ついて説明する。図13は、透明複層ガラスを用いた場
合の人体Aおよび人体Bの皮膚温分布を示す説明図であ
る。これらの図において、梨地の点が密集している箇所
ほど皮膚温が高いことを示し、同図(a)、(b)から
窓側の人体Aの方が人体Bよりも全体的に皮膚温が高
く、特に人体Aの脚部における皮膚温が高いことがわか
る。また、同図(c)に示すように、同じ部位でも日射
の当たる所とそうでない所とで差が生じ、上腿のうち窓
に面する表面要素の皮膚温は高く、上腿側面部の表面要
素では照射される日射量が少ないことから皮膚温も低下
している。このように表面要素毎に皮膚温を算出するこ
とにより、各部位内における皮膚温分布を詳細にシミュ
レートでき、正確な温熱感覚を算出できるといえる。
Next, the difference in skin temperature between the window side and the center side will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the skin temperature distribution of the human body A and the human body B when the transparent double-glazing is used. In these figures, it can be seen that the closer the pear-skin dots are, the higher the skin temperature is. From the figures (a) and (b), the skin temperature of the human body A on the window side is generally higher than that of the human body B. It can be seen that the skin temperature is high, especially at the leg of the human body A. Further, as shown in FIG. 3 (c), even in the same part, there is a difference between a place where the sun shines and a place where it does not. The skin temperature of the surface element of the upper thigh facing the window is high, and the side surface of the upper thigh is exposed. In the surface elements, the skin temperature is also reduced due to the small amount of irradiation. By calculating the skin temperature for each surface element in this manner, it can be said that the skin temperature distribution in each part can be simulated in detail, and an accurate thermal sensation can be calculated.

【0100】これらのシミュレーション結果は、図1の
評価部11bの制御によりグラフや表、図13に示すよ
うな静止画(皮膚温分布図など)、アニメーションなど
に加工されてから表示装置23に表示される。シミュレ
ーションの実行者はこの表示に基づいて透明板の温熱快
適性能を判断することができる。
These simulation results are processed into a graph, a table, a still image (such as a skin temperature distribution diagram) or an animation as shown in FIG. 13 under the control of the evaluation unit 11b in FIG. Is done. The simulation executor can determine the thermal comfort performance of the transparent plate based on the display.

【0101】以上においては、透明板としてガラス板の
例にあげて説明したが、本発明の適用はこれに限られる
ものでなく、例えば有機樹脂板(ポリカーボネート板、
アクリル板など)、ビニルハウスなどに用いられる有機
樹脂膜にも適用できることは明らかである。
In the above description, the transparent plate is exemplified by a glass plate. However, the application of the present invention is not limited to this. For example, an organic resin plate (polycarbonate plate,
It is apparent that the present invention can be applied to an organic resin film used for an acrylic plate or a vinyl house.

【0102】また、人体の各部位を考慮した標準新有効
温度としては、65MNSET* よりもさらに部位数を
増加させて計算した標準有効温度を用いるなどしてもよ
い。また、以上では定常状態のシミュレーションについ
て説明したが、上記一連の手続を一定の時間ステップ毎
に適用することにより、非定常状態のシミュレーション
を実施できることは明らかである。例えば自動車に用い
られるガラスの温熱快適性を評価するのであれば、時間
ステップを数秒から数分程度とし、数分から数十分(も
しくは数時間)程度にわたって計算することが考えられ
る。
As the standard new effective temperature in consideration of each part of the human body, a standard effective temperature calculated by increasing the number of parts further than 65MNSET * may be used. Although the simulation in the steady state has been described above, it is apparent that the simulation in the unsteady state can be performed by applying the above-described series of procedures at regular time steps. For example, when evaluating the thermal comfort of glass used in an automobile, it is conceivable that the time step is set to several seconds to several minutes and calculation is performed for several minutes to several tens minutes (or several hours).

【0103】また、本発明でいうところの透明板は、単
板のガラス板、複層ガラス、有機樹脂膜(ポリ・ビニル
・ブチラールなど)とこの有機樹脂膜を挟む複数のガラ
ス板とで構成された合わせガラス、有機樹脂膜、または
有機樹脂板など構造物に採光のため取り付けられる部材
全般を指し、完全な透明性を要するものではない。例え
ば熱線を吸収するために鉄やコバルトなどを添加して着
色したり、熱線を反射させるため薄い金属膜をコーティ
ングしたりしていても構わない。また、透明板の形状は
一般的に平板や曲板を想定しているが、採光としての機
能を有するのであればその他の形状であっても構わな
い。また、以上では簡単のため、空間領域における湿度
を一定と仮定したが、上述の立体要素毎に湿度を解析す
るようにしてもよいことは明らかである。
The transparent plate referred to in the present invention is composed of a single glass plate, a multi-layer glass, an organic resin film (polyvinyl butyral, etc.) and a plurality of glass plates sandwiching the organic resin film. Refers to all members attached to a structure such as a laminated glass, an organic resin film, or an organic resin plate for lighting, and does not require complete transparency. For example, coloring may be performed by adding iron or cobalt to absorb heat rays, or a thin metal film may be coated to reflect heat rays. Further, the shape of the transparent plate is generally assumed to be a flat plate or a curved plate, but may be any other shape as long as it has a function of lighting. In the above description, for the sake of simplicity, the humidity in the spatial region is assumed to be constant. However, it is clear that the humidity may be analyzed for each of the three-dimensional elements described above.

【0104】さらに、図2に示す居室を備えた建物の外
観形状およびこの建物の周辺環境を考慮し、シミュレー
ションを行ってもよい。このようにすれば、日射によっ
て暖まった外壁の温度が居室内の壁に伝導し、それによ
って生じる放射を考慮したシミュレーションを行うこと
ができる。
Further, the simulation may be performed in consideration of the external shape of the building having the living room shown in FIG. 2 and the surrounding environment of the building. In this way, the temperature of the outer wall warmed by the solar radiation is transmitted to the wall in the living room, and a simulation can be performed in consideration of radiation generated thereby.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上説明したとおり本発明は、居室や車
室内の人体の快適性を示す温熱指標を数値シミュレーシ
ョンによって求めることにより、従来よりも的確に透明
板の温熱快適性能を評価できる。そのため、単に透明板
の物性値のみで評価する場合と比べ、透明板が人体に与
える影響を容易に評価することができる。また、表面要
素単位で皮膚温を算出し、人体の部位毎に温熱指標を算
出することにより、車室内などの熱的に不均一な環境で
の透明板の評価を確実に行うこともできる。
As described above, according to the present invention, the thermal comfort performance of the transparent plate can be evaluated more accurately than before by obtaining the thermal index indicating the comfort of the human body in the living room or the vehicle interior by numerical simulation. Therefore, the effect of the transparent plate on the human body can be easily evaluated as compared with the case where the evaluation is made only based on the physical properties of the transparent plate. In addition, by calculating the skin temperature for each surface element and calculating the thermal index for each part of the human body, it is possible to reliably evaluate the transparent plate in a thermally uneven environment such as a vehicle interior.

【0106】また、透明板の温熱快適性能評価を数値シ
ミュレーションのみで実施でき、建築物や車体などの試
作品を作る手間を省くことができる。すなわち、日射吸
収率や放射率等のパラメータ値を変更するという簡単な
操作だけで、様々な窓ガラスのバリエーションについて
評価を行うことができる。また、試作機を作る必要がな
いことから、従来よりも短時間かつ低コストで上記透明
板の評価を実施できる。
Further, the thermal comfort performance evaluation of the transparent plate can be carried out only by numerical simulation, and the trouble of making a prototype such as a building or a vehicle body can be omitted. That is, various window glass variations can be evaluated by a simple operation of changing parameter values such as solar absorptance and emissivity. Further, since there is no need to make a prototype, the above-described transparent plate can be evaluated in a shorter time and at lower cost than in the past.

【0107】また、本発明は、居室や車室形状に応じて
最も優れた温熱快適性能を提供する透明板の素材開発に
利用することもできる。さらに、温熱指標という客観的
な指標で透明板の温熱快適性能を表すため、建築メー
カ、車体メーカ、空調メーカ、材料メーカおよび一般ユ
ーザに対して、透明板の温熱快適性能をわかりやすく説
明でき、またインターネットなどのネットワーク経由
で、上記シミュレーションのプログラムを提供したり上
記シミュレーションを実行したりすることにより、構造
物の設計支援のための新たなサービスを提供できるよう
になる。
The present invention can also be used for developing a transparent plate material that provides the most excellent thermal comfort performance according to the shape of a living room or a passenger compartment. Furthermore, to express the thermal comfort performance of the transparent plate with an objective index called the thermal index, it is possible to easily explain the thermal comfort performance of the transparent plate to building manufacturers, body manufacturers, air conditioning manufacturers, material manufacturers and general users, Further, by providing the simulation program or executing the simulation via a network such as the Internet, a new service for supporting the design of a structure can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一つの実施の形態(温熱快適性能評価
装置)を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment (thermal comfort performance evaluation device) of the present invention.

【図2】窓ガラスの温熱快適性能を評価するための数値
モデルを示す部分破断斜視図である
FIG. 2 is a partially broken perspective view showing a numerical model for evaluating the thermal comfort performance of the window glass.

【図3】人体温熱モデルを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a human body thermal model.

【図4】(a)人体形状モデルの各部位の分類を示す正
面図、(b)人体形状モデルの詳細(表面要素の構成)
を示す正面図、および(c)人体形状モデルの詳細(表
面要素の構成)を示す側面図である。
FIG. 4 (a) is a front view showing the classification of each part of the human body shape model, and FIG. 4 (b) details of the human body shape model (configuration of surface elements)
And (c) a side view showing details (configuration of surface elements) of a human body shape model.

【図5】体温調節モデルを示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a body temperature regulation model.

【図6】窓ガラスの選択手順(メインルーチン)を示す
フローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a window glass selection procedure (main routine).

【図7】ステップ103の詳細を示すフローチャートで
ある。
FIG. 7 is a flowchart showing details of step 103;

【図8】図8のステップ201の詳細を示すフローチャ
ートである。
FIG. 8 is a flowchart showing details of step 201 in FIG. 8;

【図9】各種の日射を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing various types of solar radiation.

【図10】入射角度と、透過率および反射率との関係を
示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an incident angle and transmittance and reflectance.

【図11】ステップ309の詳細を示すフローチャート
である。
FIG. 11 is a flowchart showing details of step 309;

【図12】(a)ケース1(透明複層ガラス)における
シミュレーション結果を示すブロック図、および(b)
ケース2(lowE複層ガラス)におけるシミュレーシ
ョン結果を示すブロック図である。
FIG. 12 (a) is a block diagram showing a simulation result in case 1 (transparent double glazing), and (b)
It is a block diagram which shows the simulation result in case 2 (lowE double glazing).

【図13】(a)人体Aにおける皮膚温の分布を示す正
面図、(b)人体Bにおける皮膚温の分布を示す正面
図、(c)人体Aのペルビスおよび上腿における皮膚温
の詳細な分布を示す図である。
13A is a front view showing the distribution of skin temperature in the human body A, FIG. 13B is a front view showing the distribution of skin temperature in the human body B, and FIG. It is a figure showing distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 :温熱快適性能評価装置 11 :中央処理部 11a :演算部 11b :評価部 11c :選択部 12 :記憶部 13、14、15 :インタフェース(I/F) 16 :バス 21 :外部記憶装置 22 :操作部 23 :表示装置 30 :人体温熱モデル 31 :人体形状モデル 31−1 :ヘッド 31−2 :チェスト 31−3 :バック 31−4 :ペルビス 31−5 :L−ショルダ 31−6 :R−ショルダ 31−7 :L−アーム 31−8 :R−アーム 31−9 :L−ハンド 31−10 :R−ハンド 31−11 :L−サイ 31−12 :R−サイ 31−13 :L−レッグ 31−14 :R−レッグ 31−15 :L−フット 31−16 :R−フット 32 :体温調節モデル 33 :中央血液だまり 34 :第i部位 34a :コア層 34b :筋肉層 34c :脂肪層 34d :皮膚層 34e :着衣層 40 :外部環境 41 :光源 10: Thermal comfort performance evaluation device 11: Central processing unit 11a: Operation unit 11b: Evaluation unit 11c: Selection unit 12: Storage unit 13, 14, 15: Interface (I / F) 16: Bus 21: External storage device 22: Operation unit 23: display device 30: human body temperature model 31: human body shape model 31-1: head 31-2: chest 31-3: back 31-4: pelvis 31-5: L-shoulder 31-6: R-shoulder 31-7: L-arm 31-8: R-arm 31-9: L-hand 31-10: R-hand 31-11: L-sai 31-12: R-sai 31-13: L-leg 31 -14: R-leg 31-15: L-foot 31-16: R-foot 32: body temperature regulation model 33: central blood pool 34: i-th part 34a: core layer 4b: the muscle layer 34c: Fat layer 34d: Skin layer 34e: Clothing layer 40: External Environment 41: light source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 新一 千葉県八千代市ゆりのき台四丁目5番6 八千代ゆりのき台プラザシティ4号棟1303 号室 Fターム(参考) 4C038 VA04 VB22 VC20 5B046 AA03 BA01 CA04 GA01 JA01 JA04  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Shinichi Tanabe 4-6-16 Yurinokidai, Yachiyo-shi, Chiba Pref.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】構造物に採光のために取り付けられる透明
板の温熱快適性能を評価する方法において、 前記透明板を透過して前記構造物内の人体に到達する日
射量の計算、前記構造物内における対流熱伝達の計算、
前記構造物内における放射熱伝達の計算、前記構造物内
における湿度の計算、および前記人体の体温調節の計算
を連成して行い、前記人体の皮膚表面からの熱損失量、
前記人体の皮膚温、および発汗による前記人体のぬれ率
を算出するステップと、 前記熱損失量、前記平均皮膚温、および前記ぬれ率を用
いて、前記人体の温熱感覚を示す温熱指標を算出するス
テップと、 を有することを特徴とする透明板の温熱快適性能評価方
法。
1. A method for evaluating the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for lighting, comprising: calculating the amount of solar radiation reaching the human body in the structure through the transparent plate; Calculation of convective heat transfer in the
Calculation of radiant heat transfer in the structure, calculation of humidity in the structure, and calculation of body temperature regulation are performed in conjunction with each other, the amount of heat loss from the skin surface of the human body,
Calculating the skin temperature of the human body and the wetting rate of the human body due to perspiration; and calculating a thermal index indicating the thermal sensation of the human body using the heat loss amount, the average skin temperature, and the wetting rate. A method for evaluating thermal comfort performance of a transparent plate, comprising:
【請求項2】構造物に採光のために取り付けられる透明
板の温熱快適性能を評価する方法において、(a)前記
構造物内の表面形状を複数の表面要素に分割して構造物
形状モデルを作成し、前記構造物内の人体の表面形状を
複数の表面要素に分割して人体形状モデルを作成し、前
記構造物と前記人体との間の空間領域を複数の立体要素
に分割して空間領域モデルを作成するステップと、
(b)前記人体形状モデルを人体の部位に対応した複数
のモデル部位に分類するとともに、前記人体内の産熱と
前記人体外への放熱とをバランスさせる体温調節モデル
を前記モデル部位毎に組み込むステップと、(c)前記
透明板を透過して前記人体形状モデルに到達した日射、
前記空間領域における対流、前記人体形状モデルからの
放射、および前記構造物形状モデルからの放射によって
輸送される熱量を前記空間領域モデルで数値シミュレー
ションし、このシミュレーション結果に基づいて前記空
間領域における温度気流性状を算出するステップと、
(d)前記温度気流性状、前記人体形状モデル周辺の湿
度、前記人体形状モデルの代謝量および前記人体形状モ
デルの着衣量に基づいて前記体温調節モデルで数値シミ
ュレーションすることにより、前記人体の皮膚表面から
の熱損失量、前記人体の皮膚温、および前記人体のぬれ
率を算出するステップと、(e)前記熱損失量、前記平
均皮膚温、および前記ぬれ率を用いて、前記人体の温熱
感覚を示す温熱指標を算出するステップと、 を有することを特徴とする透明板の温熱快適性能評価方
法。
2. A method for evaluating the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for daylighting, comprising: (a) dividing a surface shape in the structure into a plurality of surface elements to form a structure shape model; Create, divide the surface shape of the human body in the structure into a plurality of surface elements to create a human body shape model, divide the spatial region between the structure and the human body into a plurality of three-dimensional elements, Creating a domain model;
(B) The human body shape model is classified into a plurality of model parts corresponding to the parts of the human body, and a body temperature adjustment model that balances heat generation in the human body and heat radiation outside the human body is incorporated for each model part. And (c) solar radiation having passed through the transparent plate and reaching the human body shape model;
The convection in the space region, the radiation from the human body shape model, and the amount of heat transported by the radiation from the structure shape model are numerically simulated by the space region model, and the temperature and air flow in the space region are calculated based on the simulation result. Calculating a property;
(D) Numerical simulation with the body temperature control model based on the temperature and airflow properties, the humidity around the human body shape model, the metabolic rate of the human body shape model, and the amount of clothing of the human body shape model, whereby the skin surface of the human body is obtained. Calculating the amount of heat loss from the human body, the skin temperature of the human body, and the wettability of the human body; and (e) using the heat loss amount, the average skin temperature, and the wettability to sense the thermal sensation of the human body. Calculating a thermal index indicating: a method for evaluating thermal comfort performance of a transparent plate.
【請求項3】前記透明板は、単板のガラス板、複層ガラ
ス、有機樹脂膜とこの有機樹脂膜を挟む複数のガラス板
とで構成された合わせガラス、有機樹脂膜、および有機
樹脂板から選ばれるいずれか一つ以上である請求項1ま
たは2に記載の透明板の温熱快適性能評価方法。
3. The transparent plate is a laminated glass, an organic resin film, and an organic resin plate each comprising a single glass plate, a double-layer glass, an organic resin film and a plurality of glass plates sandwiching the organic resin film. The method for evaluating thermal comfort performance of a transparent plate according to claim 1 or 2, which is at least one selected from the group consisting of:
【請求項4】前記透明板の物性を、日射透過率、日射吸
収率、放射率、および熱貫流率の組み合わせによって規
定する請求項1〜3のいずれか1項に記載の透明板の温
熱快適性能評価方法。
4. The thermal comfort of a transparent plate according to claim 1, wherein the physical properties of the transparent plate are defined by a combination of solar transmittance, solar absorptivity, emissivity, and heat transmission coefficient. Performance evaluation method.
【請求項5】前記温熱指標は、前記人体の部位を考慮し
た標準新有効温度、またはこの標準新有効温度を変形し
て作成した快適性能を示す指標である請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の透明板の温熱快適性能評価方法。
5. The thermal index according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermal index is a standard new effective temperature in consideration of the part of the human body, or an index indicating comfort performance created by deforming the standard new effective temperature. The thermal comfort performance evaluation method of the transparent plate described in the paragraph.
【請求項6】前記人体形状モデルの第i番目(i=1〜
N,Nは人体形状モデルの表面要素の総数)の表面要素
に、体温調節モデルの一つである65MNモデルにおけ
る物理量および生理量を(第k部位の表面積/65MN
モデルの第k部位の表面積) 1.5 の割合で配分する請求
項1〜5のいずれか1項に記載の透明板の温熱快適性能
を評価する方法。
6. An i-th model (i = 1 to 1) of the human body shape model.
N, N is the total number of surface elements of the human body shape model)
In the 65MN model, one of the thermoregulation models
(Physical quantity and surface area of the k-th site / 65 MN)
Surface area of k-th part of model) 1.5 Billed by percentage
Item 6. Thermal comfort performance of the transparent plate according to any one of items 1 to 5.
How to evaluate.
【請求項7】構造物に採光のために取り付けられる透明
板の温熱快適性能を評価するため、前記請求項1〜6の
いずれか1項に記載のステップをコンピュータに実行さ
せるための透明板の温熱快適性能評価プログラム。
7. A transparent plate for causing a computer to execute the steps according to claim 1 in order to evaluate the thermal comfort performance of a transparent plate attached to a structure for daylighting. Thermal comfort performance evaluation program.
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