JP2007072991A - 環境評価システム及び環境評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物が存在する閉空間における、環境状態を示すパラメータを位置毎に評価する。
【解決手段】 環境評価システム１０は、植物が存在する閉空間における環境状態を示すパラメータを評価するシステムであって、閉空間及び植物の情報の入力を受け付ける入力受付部１１と、閉空間を複数のブロックに区切った、当該閉空間のモデルを設定するモデル設定部１２と、モデルの各ブロックにおいて、パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を、所定の収支式を用いて導出し、パラメータに対する植物とブロックとの間の影響を、所定の収支式を用いて導出し、各ブロックにおけるパラメータに対するそれぞれの影響から、パラメータをブロック毎に評価するシミュレーション部１３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する環境評価システム及び環境評価方法に関する。

従来から、植物の育成度合を予測する等のために、植物が存在する温室における温度、湿度等の環境状態を示すパラメータをシミュレーションにより導出することが提案されている（例えば、下記非特許文献１参照）。
Zwart,H.F. de，"Analyzingenergy-saving options in greenhouse ciltivation using a simulation model"，Proefschrift Wageningen(LU-2071),1996.

しかしながら、非特許文献１に記載された方法は温室における温度、湿度等を一様に扱うものであり、分布についての評価を行うことはできなかった。特に、植物のある領域とその他の領域との間に生じる分布、及び植物のある領域内における上下の分布を評価することはできなかった。また、温度、湿度、ＣＯ_２濃度といった物理的なパラメータ以外に植物の蒸散量や光合成量等の植物の状態を示すパラメータを、パラメータの分布を考慮して評価することができなかった。例えば、植物自体の葉の存在により植物の下部ほど日射が減少することによる植物自体の生育、周囲への影響が考慮されていなかった。

温室等の閉空間における温度、湿度等のパラメータは、植物の存在及び閉空間が設けられる場所の気候条件によっては位置毎により大きく異なる。位置毎にパラメータが異なる例として、図１１に閉空間内において高さ毎の温度の実測値のグラフを示す。そのような場合、閉空間の温度を一様に扱ったものでは、例えば植物の育成度合を正確に予測することが難しくなっていた。そのような状況から、従来の方法よりも、より正確に環境を評価する方法が求められていた。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、植物が存在する閉空間における、環境状態を示すパラメータを位置毎に評価することができる環境評価システム及び環境評価方法を提供することを目的とする。なお、環境状態を示すパラメータとは、具体的には例えば、温度、湿度、ＣＯ_２濃度等の閉空間の環境に係る物理量の値と、閉空間に存在する植物が蒸散する水分の量（植物蒸散量）、植物が吸収するＣＯ_２量、及び植物が固定する炭素の量（炭素固定量）等の植物に係る値とを含んだ閉空間の環境に係る値である。

本発明に係る環境評価システムは、植物が存在する閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する環境評価システムであって、閉空間及び植物の情報の入力を受け付ける入力受付手段と、入力受付手段により受け付けられた情報に基づいて、閉空間を複数のブロックに区切った、当該閉空間のモデルを設定するモデル設定手段と、モデル設定手段により設定されたモデルの各ブロックにおける、パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を、予め設定されたパラメータに関するブロック間及びブロックと外部要因との間の収支式を用いて導出する第１影響導出手段と、モデル設定手段により設定されたモデルの各ブロックにおける、パラメータに対する閉空間内の植物と当該ブロックとの間の影響を、予め設定されたパラメータに関する植物と当該ブロックとの間の収支式を用いて導出する第２影響導出手段と、第１影響導出手段及び第２影響導出手段により導出された、各ブロックにおけるパラメータに対するそれぞれの影響から、パラメータをブロック毎に評価する評価手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る環境評価システムでは、モデル設定手段により閉空間を複数のブロックに区切ったモデルが設定され、各ブロックに対して環境状態を示すパラメータが評価される。パラメータの評価は、第１影響導出手段がブロック間及びブロックと外部要因との間の当該パラメータに対する影響を導出し、第２影響導出手段が植物とブロックとの間の当該パラメータに対する影響を導出し、評価手段により導出されたそれぞれの影響から行われる。従って、本発明に係る環境評価システムによれば、ブロック毎の環境状態を示すパラメータを評価することができ、これにより位置毎のパラメータの評価が可能になる。

モデル設定手段により設定されるモデルのブロックは、閉空間が高さ方向に区切られたものであることが望ましい。閉空間における環境状態を示すパラメータの変化は高さ方向に顕著であるので、この構成によれば、より現実に即したパラメータの評価が可能になる。

評価手段は、環境状態を示すパラメータの時系列データを導出することが望ましい。この構成によれば、パラメータの時間変化も評価することができる。

ところで、本発明は、上記のように環境評価システムの発明として記述できる他に、以下のように環境評価方法の発明としても記述することができる。これらはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。

本発明に係る環境評価方法は、情報処理装置が、植物が存在する閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する環境評価方法であって、閉空間及び植物の情報の入力を受け付ける入力受付ステップと、入力受付ステップにおいて受け付けられた情報に基づいて、閉空間を複数のブロックに区切った、当該閉空間のモデルを設定するモデル設定ステップと、モデル設定ステップにおいて設定されたモデルの各ブロックにおける、パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を、予め設定されたパラメータに関するブロック間及びブロックと外部要因との間の収支式を用いて導出する第１影響導出ステップと、モデル設定ステップにおいて設定されたモデルの各ブロックにおける、パラメータに対する閉空間内の植物と当該ブロックとの間の影響を、予め設定されたパラメータに関する植物と当該ブロックとの間の収支式を用いて導出する第２影響導出ステップと、第１影響導出ステップ及び第２影響導出ステップにおいて導出された、各ブロックにおけるパラメータに対するそれぞれの影響から、パラメータをブロック毎に評価する評価ステップと、を有することを特徴とする。

本発明では、閉空間を複数のブロックに区切ったモデルが設定され、各ブロックに対して環境状態を示すパラメータが評価される。パラメータの評価は、ブロック間及びブロックと外部要因との間の当該パラメータに対する影響を導出し、植物とブロックとの間の当該パラメータに対する影響を導出し、導出されたそれぞれの影響から行われる。従って、本発明によれば、ブロック毎の環境状態を示すパラメータを評価することができ、これにより、植物が存在する閉空間における、環境状態を示すパラメータの位置毎の評価が可能になる。

以下、図面とともに本発明に係る環境評価システム、環境評価方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態に係る環境評価システム１０を示す。環境評価システム１０は、閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する情報処理装置である。環境評価システム１０の評価対象である閉空間は、植物が存在する閉空間である。閉空間とは、壁体、窓等の部材により外気と仕切られた、一定の広さを有する空間である。植物が存在する閉空間として、具体的には、植物を育成する温室等が相当する。本実施形態において、評価するパラメータは、具体的には、温度、湿度、ＣＯ_２濃度、植物蒸散量及び炭素固定量である。

パラメータの評価は、環境評価システム１０による情報処理により行われる。環境評価システム１０たる情報処理装置は、具体的には、ワークステーションやＰＣ（Personal Computer）等が相当し、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）やメモリ等のハードウェアにより構成されている。環境評価システム１０は、これらの構成要素がプログラム等により動作することにより後述する各機能が発揮される。なお、本実施形態では、環境評価システム１０は一つの装置で実現されているが、複数の情報処理装置がネットワークにより互いに接続されて構成される情報処理システムにより実現されていてもよい。

図１に示すように、環境評価システム１０は、入力受付部１１と、モデル設定部１２と、シミュレーション部１３とを備える。また、環境評価システム１０は、入力装置２０と接続されており、入力装置２０から情報が入力される。入力装置２０は、具体的には、キーボード等のユーザインターフェースや、他の情報処理装置等が相当する。

入力受付部１１は、評価対象となる閉空間、及び当該閉空間に存在する植物に関する情報の入力を受け付ける入力受付手段である。情報の入力は、入力装置２０から行われる。入力される情報の具体的な内容については後述する。

モデル設定部１２は、入力受付部１１により受け付けられた情報に基づいて、パラメータの評価を行うための閉空間のモデルを設定するモデル設定手段である。このモデルは、閉空間を複数のブロックに区切ったものとなっている。モデルの具体的な内容については後述する。

シミュレーション部１３は、モデル設定部１２により設定されたモデルを用いて、パラメータを評価する評価手段である。また、シミュレーション部１３は、パラメータを評価するために、モデルの各ブロックにおける、パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を導出する第１影響導出手段でもある。この導出は、パラメータに関するブロック間及びブロックと外部要因との間の収支式を用いて行われる。また、シミュレーション部１３は、パラメータを評価するために、モデルの各ブロックにおける、パラメータに対する植物と当該ブロックとの間の影響を導出する第２影響導出手段でもある。この導出は、パラメータに関する植物と当該ブロックとの間の収支式を用いて行われる。これらの収支式は、予めシミュレーション部１３に記憶されている。本実施形態における、収支式は、熱（温度）、風量、水分（湿度）、ＣＯ_２濃度に関するものである。

パラメータの評価は、これら導出されたブロックにおけるパラメータに対する様々な影響を参照して行われる。また、パラメータの評価は時系列に行われ、パラメータの時系列データが導出される。上記導出及び評価の具体的な処理内容については後述する。

引き続いて、図２及び図３のフローチャートを用いて本実施形態に係る環境評価方法（環境評価システム１０において実行される処理）を説明する。まず、ユーザが入力装置２０を用いて、評価対象となる閉空間、及び当該閉空間に存在する植物に関する情報の入力を行う。この入力は、これらの情報がユーザにより直接入力されてもよいし、予めこれら情報を環境評価システム１０に格納しておきそれをユーザが指定することにより行われてもよい。入力がなされると、入力受付部１１により情報が受け付けられる（Ｓ０１、情報受付ステップ）。

入力される情報は、評価のためにモデルを構成し演算に用いられる情報であり、評価の条件の情報、閉空間の情報、及び植物の情報を含む。評価の条件のデータとしては、具体的には例えば、計算日数（例えば、３６５日等）及び計算ステップ数（例えば、１日当り１４４００回（６秒間間隔））等の計算制御データの情報である。これらの情報は予め環境評価システム１０に記憶されていてもよい。

閉空間の情報としては、具体的には例えば、閉空間を構成する壁体のデータ、閉空間を構成する窓のデータ、ブロックのデータ、ブロック間の境界面のデータ、閉空間の内部に設けられる遮光スクリーンのデータ、閉空間の内部に設けられる細霧冷房のデータ、閉空間内部で発生する気流（壁面流、窓面流）のデータ、閉空間に備えられる空調機のデータ、閉空間内部の発熱のデータ、閉空間と外気との間の換気のデータが相当する。なお、ブロック、壁体等にはそれぞれ番号が割り当てられ、どのブロック、壁体の情報か特定できるようにしている。また、上記の空調機には、パイプに温水を通して暖房する方式の暖房機器も含まれる。

上記のデータはより詳細には、以下のデータから構成されている。閉空間を構成する壁体のデータは、壁体が接するブロックの位置（ブロックを特定する番号）、壁体の構成、面積、方位（方向角及び傾斜角データ）、表面の対流熱伝導率の各データを含む。閉空間を構成する窓のデータは、窓が接するブロックの位置、面積、方位、閉空間の外側の総合熱伝導率、内側の対流熱伝導率、日射吸収率・透過率、長波放射率の各データを含む。ブロックのデータは、ブロックの高さ、容積の各データを含む。ブロック間の境界面のデータは、境界面の面積、熱移動係数の各データを含む。閉空間の内部に設けられる遮光スクリーンのデータは、遮光スクリーンが接するブロックの位置、遮光スクリーンの面積、表面の対流熱伝導率、日射の吸収割合の各データを含む。閉空間の内部に設けられる細霧冷房のデータは、細霧冷房が行われる位置（ブロックを特定する番号）、空間全体への噴霧量の各データを含む。閉空間内部で発生する気流（壁面流、窓面流）のデータは、発生するブロックの位置、壁面又は窓面の位置（壁面又は窓面を特定する番号）の各データを含む。閉空間に備えられる空調機のデータは、吹出し・吸込み口の個数・位置（高さ）・大きさ、風量、空調機の能力（閉空間に加えたり奪ったりする熱量）、稼動スケジュールの各データを含む。閉空間内部の発熱のデータは、熱量の大きさ、稼動スケジュールの各データを含む。閉空間と外気との間の換気のデータは、風量、換気スケジュールの各データを含む。

また、閉空間の情報には、閉空間へ影響を及ぼす外的要因に関する情報が含まれ、具体的には例えば、日射の入射のデータ（壁面の位置（壁面を特定する番号）、配分割合）、外気のＣＯ_２濃度、気象条件のデータ（温度、絶対湿度、日射量、夜間放射量、閉空間の存在を想定する地域の標準気象データ）が含まれる。

植物の情報としては、具体的には例えば、植物が存在するブロックの位置（ブロックを特定する番号）、植物の面積（ブロック毎の面積）、表面の対流熱伝導率が含まれる。なお、上記の各情報は、情報によっては時系列データとなっている。以下、環境評価システム１０では、入力受付部１１からモデル設定部１２及びシミュレーション部１３にこれらの情報が送信され、これらの情報を用いて処理が行われる。

続いて、モデル設定部１２が閉空間のモデルを設定する（Ｓ０２、モデル設定ステップ）。モデルは、入力受付部１１により受け付けられた情報に基づいて設定される。図４に、本実施形態におけるモデル３０を模式的に示す。図４に示すように、閉空間は、側面を構成する壁面３１（壁面３１には窓面が含まれる）と、透明ガラス（上述した情報においては窓として扱われる）により構成された屋根３２と、土やコンクリートにより構成された底面３３とにより構成されている。図４では、モデル３０は、平面的に示しているが、奥行きを考慮した三次元的なモデルとしてもよい。

閉空間は、複数のブロック３４（ブロック３４ａ〜３４ｇの総称）に区切られる。環境状態を示すパラメータは、ブロック３４毎の変数として定義されており、ブロック３４毎に評価される。図４に示すようにブロック３４は、高さ方向に区切られている。ブロック３４は、ブロック毎に高さ方向の厚さが異なっている。例えば第６ブロック３４ｆは１．３ｍであるのに対して、第７ブロックは０．２ｍとなっている。同一のブロック３４内では、パラメータの値は同一として扱われるので、パラメータの値が同一とみなせる範囲を１つのブロック３４として設定するのがよい。

モデル３０における所定のブロック３４には、植物が存在している。本実施形態では、第４ブロック３４ｄ〜第７ブロック３４ｇの複数のブロック３４に植物が存在している。植物は、後述するようにパラメータに対して様々な影響を与える。また、閉空間内に遮光スクリーン４５を設けて、閉空間内への日射を制限することとしてもよい。本実施形態では、第１ブロック３４ａと第２ブロック３４ｂとの間に、遮光スクリーン４５を設けている。

また、モデル３０には、パラメータに影響を与える様々な要因が定義されている。図４に示すように、ブロック３４間の温度の影響３６、壁面３１からブロック３４への温度の影響３７、壁面３１又は窓面に沿った位置で発生する気流３８（壁面流、窓面流）、閉空間内に設けられる空調機による気流３９の発生、閉空間内に設けられる細霧冷房機４０や発熱４１の影響、換気４２、日射４３、貫流熱４４等が定義される。これらの影響は、後述するように、シミュレーション部１３において記憶されている各パラメータの収支式において考慮されている。モデル設定部１２は、具体的には、入力受付部１１により受け付けられた情報を、以下に説明する処理で用いられる演算式及び収支式に用いられる数値として設定する。また、モデル設定部１２は、以下に説明する処理で用いられるデータをモデル３０に応じたデータ構造とする。

このように設定されたモデル３０に基づいて、シミュレーション部１３が、シミュレーションを行い、各パラメータを評価していく。引き続いて、図２及び図３を用いて、シミュレーション部１３によるパラメータの評価を説明する。以下に説明するシミュレーションに係る演算は、原則としてブロック３４毎に行われる。

シミュレーション部１３は、細霧冷房機４０による細霧の蒸発量ＭＶ_ｆｏｇ［ｋｇ／ｓ］を算出する（Ｓ０３、第１影響導出ステップ）。この算出は次の式に基づいて行われる。
ＭＶ_ｆｏｇ＝Ｍｉｎ（ｅｖａ＿ａ，ｑ_ｔ）／３６００／１０００
ここで、Ｍｉｎ（ｅｖａ＿ａ，ｑ_ｔ）は、ｅｖａ＿ａとｑ_ｔとのうち小さい方を取る関数である。ｅｖａ＿ａは、各ブロックにおける蒸散可能量［ｇ／ｈ］であり、以下の式により導出される。また、ｑ_ｔは、各ブロックへの噴霧量［ｇ／ｈ］であり、Ｓ０１において入力が受け付けられたデータである。
ｅｖａ＿ａ＝１６×Ｓｗ×（Ｘｗ−ＡＨ_Ｂ）
ここで、Ｓｗは、噴霧される水滴の表面積の合計［ｍ^２］であり、ｑ_ｔの値から演算される。例えば、水滴の粒径を仮定して、その値を用いた以下の式により算出される。
Ｓｗ＝ｑ_ｔ／（水滴１個あたりの質量［ｇ／ｍ^３］）×（水滴１個あたりの表面積［ｍ^２］）
Ｘｗは、水温での飽和絶対湿度［ｇ／ｋｇ´］であり、ブロック３４の（絶対）温度Ｔ_Ｂ［℃］により決まる値である。ＡＨ_Ｂは、ブロック３４の（絶対）湿度［ｇ／ｋｇ´］の値である。ここで、ブロック３４における温度Ｔ_Ｂ及び湿度ＡＨ_Ｂは、シミュレーションにより得られた時系列の前の時点の値を用いる（前の時点の値がない場合は、初期値として入力された値）。このようにして得られた蒸発量ＭＶ_ｆｏｇの値は、後述するブロック３４における熱収支式及び水分収支式（Ｓ１５及びＳ１８の処理における収支式）で用いられる。

続いて、シミュレーション部１３は、植物３５の日射吸収量Ｉ_Ｓ［Ｗ／ｍ^２ _ｌｅａｆ］を算出する（植物が存在しているブロック３４のみ）（Ｓ０４、第２影響導出ステップ）。これにより、植物自体の葉の存在により植物の下部ほど日射が減少することを考慮することができる。この算出は次の式に基づいて行われる。
Ｉ_Ｓ＝Ｉ（ｘ_ｕ）−Ｉ（ｘ_ｄ）
ここで、Ｉ（ｘ）は、植物が存在しているブロック３４全体（キャノピー）の上面（本実施形態では、第４ブロック３４ｄの上面）からの深さｘにおける日射量であり、ｘ_ｕは（算出対象の）ブロック３４の上面の深さ、ｘ_ｄは（算出対象の）ブロック３４の下面の深さの値である。Ｉ（ｘ）は、以下の式により求められる。
Ｉ（ｘ）＝Ｉ_０ａ ｅｘｐ（−ｋｘＬＡＩ）
ここで、Ｉ_０は、キャノピー上面における日射量であり、日射の入射データや屋根３２、遮光スクリーン４５のデータ等から算出される。ａは、反射によるキャノピー上面における日射の増加分に関する係数であり、以下の式で表される。
ａ＝１．０４＋０．２４ｅｘｐ（−２ＬＡＩ）
ここで、ＬＡＩは葉面積指数であり、本実施形態では所与の値（例えば３）とする。ｋは、減衰係数であり、以下の式で表される。
ｋ＝０．８５−０．２７ｅｘｐ（−０．６９ＬＡＩ）
このようにして得られた、植物の日射吸収量の値は、Ｓ１２における植物３５からの水分の蒸散量及びＣＯ_２吸収量の算出、及びブロック３４における植物の影響に係る熱収支式、水分収支式及びＣＯ_２濃度収支式で用いられる。

続いて、シミュレーション部１３は、壁面３１表面の温度Ｔ_Ｆ［℃］を算出する（Ｓ０５）。算出された値は、後述する第１影響導出ステップ及び第２影響導出ステップにおける収支式で用いられる。壁面温度Ｔ_Ｆは、日射量等の気象条件のデータ、壁体データ、並びに時系列の前の時点の壁体及びブロック３４の温度Ｔ_Ｂを用いて、非定常の一次元熱伝導計算により壁体内の温度を求めて、算出される。壁面温度Ｔ_Ｆの算出は、具体的には例えば戸河里敏，荒井良延，三浦克弘：大空間の上下温度分布予測のための非定常計算モデル 大空間の空調・熱環境計画手法の研究 その２，日本建築学会計画系論文報告集第４３５号（１９９２年５月）（非特許文献２）に記載された公知の方法を用いて行うことができる。壁面３１の温度Ｔ_Ｆの値は、ブロック３４における熱収支式に用いられる。また、天井及び床面についても、同様に表面の温度を算出する。

続いて、シミュレーション部１３は、各ブロック３４の温度Ｔ_Ｂ、各ブロック３４に存在する植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎ、遮光スクリーン４５の温度Ｔ_Ｓｃｒを仮定する（Ｓ０６、第１影響導出ステップ）。この温度の仮定は、以下に演算する各温度が収束しているか否かを（Ｓ１６における）判断するために行われる。仮定の値は、時系列における評価対象の時点で、後述するＳ０７〜Ｓ１５の処理が行われてＳ１６における判断で収束していないと判断された場合は、そこまでの（Ｓ０７〜Ｓ１５の）処理で得られた温度の値が用いられる。また、その時点でＳ０７以降の処理が行われていない場合は、時系列の前の時点の値を用いる。以降の処理（Ｓ０７〜Ｓ１６）は、熱収支式により上記の各温度を評価するための処理である。各温度を評価するには各ブロックの風量を算出して用いる必要があり、風量の算出には温度のデータが必要なため、これらの仮定値が用いられる。

続いて、シミュレーション部１３は、時系列における演算時点で閉空間内に設けられた空調機による空調が行われているか否か判断する（Ｓ０７、第１影響導出ステップ）。この判断は、具体的には例えば、空調機の稼動スケジュールを参照して行われる。また、空調機が設定温度になったときに稼動する等の条件がある場合、判断は、その条件と条件に用いられているデータ（ブロック３４の温度Ｔ_Ｂの仮定値等）を参照して行われる。

空調が行われている場合は、空調による気流の軌道及び誘引風量［ｍ^３／ｈ］を算出する（Ｓ０８、第１影響導出ステップ）。この算出は、空調機のデータを用いて行われる。具体的には例えば、戸河里敏，荒井良延，三浦克弘：大空間の上下温度分布予測のための予測モデル 大空間の空調・熱環境計画手法の研究 その１，日本建築学会計画系論文報告集第４２７号（１９９１年９月）（非特許文献３）に記載された公知の方法（非等温噴流モデルを用いた方法）を用いて行うことができる。空調が行われていない場合は、この処理は行われない。

続いて、シミュレーション部１３は、時系列における演算時点で閉空間と外気との間で換気が行われているか否か判断する（Ｓ０９、第１影響導出ステップ）。この判断は、具体的には例えば、換気スケジュールを参照して行われる。また、換気が設定温度になったときに行われる等の条件がある場合、判断は、その条件と条件に用いられているデータ（ブロック３４の温度Ｔ_Ｂの仮定値や外気温度等）を参照して行われる。

換気が行われている場合は、換気による気流の軌道及び誘引風量［ｍ^３／ｈ］を算出する（Ｓ１０、第１影響導出ステップ）。この算出は、気象条件のデータ及び換気のデータを用いて行われる。具体的には例えば、非特許文献３に記載された公知の方法を応用して行うことができる。なお、上記の公知の方法は、気流の風量は機器の性能により固定値として扱われている。従って、上記の公知の方法を、屋外の風向、風速等により風量が変動する、自然換気による気流にそのまま適用することはできない。しかしながら、自然換気は植物が存在する閉空間の環境状態に大きく影響し、また閉空間の位置毎の影響は一様ではない。そこで、本実施形態では、換気による気流の風量（換気量）を、自然換気の気流が入りこむ開口部の状態（位置及び形状）、屋外の風向・風速・風速等により算出することにより、自然環境を考慮することが好ましい。算出するための入力となるこれらの情報は、Ｓ０１において入力受付部１１により受け付けられたものである。

例えば、自然換気により天窓から流入する換気量φ_Ｖ［ｍ^３／ｓ］は、天窓の面積Ａ_０［ｍ^２］、屋外風速ｕ［ｍ／ｓ］を用いて以下の式により算出される。
φ_Ｖ＝Ｇ（α）ｕＡ_０
ここでＧ（α）［−］は、開口部の抵抗を合成した係数となっており、開口角度αの関数として以下の式により算出される。なお、開口部は２つの部分（屋外の風向に対して風下側及び風上側）が開口するものである。
Ｇ（α）＝２．２９・１０^−２［１−ｅｘｐ（−α／２１．１）］（屋外の風向に対して、風下側が開口している場合）
Ｇ（α）＝０．００１２・α ｅｘｐ（α／２１１．１）（屋外の風向に対して、風上側が開口している場合）
このように自然換気の風量を適切に算出することで、自然換気に関して各ブロック毎の影響を適切に考慮することが出来、結果としてより精度の高いパラメータの評価が可能となる。なお、換気が行われていない場合は、この処理は行われない。

続いて、シミュレーション部１３は、窓面温度Ｔ_{ＧＬＡＳＳ}［℃］を算出する（Ｓ１１）。算出された値は、後述する第１影響導出ステップ及び第２影響導出ステップにおける収支式で用いられる。ブロック３４の温度Ｔ_Ｂの仮定値、植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎの仮定値、遮光スクリーン４５の温度Ｔ_Ｓｃｒの仮定値、壁面温度Ｔ_Ｆ（Ｓ０５で算出したもの）及び窓のデータを入力として、算出する。この算出は、具体的には例えば、戸河里敏，武政祐一：オフィス空間の空調・熱環境計画手法の研究 その４ 窓システムの熱予測性能モデル，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）（１９９３年９月）（非特許文献４）に記載された公知の方法を用いて行うことができる。

続いて、シミュレーション部１３は、壁面及び窓面に沿う気流の算出を行う（Ｓ１２、第１影響導出ステップ）。ブロック３４の温度Ｔ_Ｂの仮定値、壁面温度Ｔ_Ｆ（Ｓ０５で算出したもの）、窓面温度Ｔ_{ＧＬＡＳＳ}（Ｓ１１で算出したもの）、壁体及び窓のデータを入力として、発生する気流の風量［ｍ^３／ｈ］（ブロック３４から別のブロック３４への流入量）が算出される。この算出は、具体的には例えば、非特許文献３に記載された公知の方法（壁面流モデルを用いた方法）を用いて行うことができる。

続いて、シミュレーション部１３は、ブロック３４間移動風量［ｍ^３／ｈ］を算出する（図３のＳ１３、第１影響導出ステップ）。この算出は、Ｓ０８，Ｓ１０，Ｓ１２で算出された気流の軌道及び風量を入力として、シミュレーション部１３が予め記憶している風量収支式に基づいて行われる。この算出は、具体的には例えば、非特許文献３に記載された公知の方法を用いて行うことができる。

続いて、シミュレーション部１３は、植物３５からの水分の蒸散量ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}［ｋｇｓ^−１ｍ^−２］を算出する（Ｓ１４、第２影響導出ステップ、評価ステップ）。この算出のために、シミュレーション部１３は、以下の式により気孔抵抗ｒ_ｉ，Ｖ［ｓｍ^−１］を算出する。気孔抵抗ｒ_ｉ，Ｖ算出の際の入力は、ブロック３４の温度Ｔ_Ｂの仮定値、植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎの仮定値、ブロック３４の湿度ＡＨ_Ｂ、日射量、及びＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］である。ここで、湿度ＡＨ_Ｂ及びＣＯ_２濃度は、時系列の前の時点の値を用いる。
ｒ_ｉ，Ｖ＝ｒ_ｍｉｎｒ（Ｉ_ｓ）ｒ（Ｔ_Ｃａｎ）ｒ（ＣＯ_２）ｒ（ｅ_０−ｅ_ａ）
ここで、ｒ_ｍｉｎは、最小抵抗値であり、予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

ｒ（Ｉ_ｓ）は、気孔抵抗の日射吸収量Ｉ_ｓに関する項であり、Ｓ０４において算出した日射吸収量Ｉ_ｓから以下の式により算出することができる。
ｒ（Ｉ_ｓ）＝（Ｉ_ｓ＋Ｃ_１）／（Ｉ_ｓ＋Ｃ_２）
ここで、Ｃ_１及びＣ_２は予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の定数である。また、ｒ（Ｔ_Ｃａｎ）は、気孔抵抗の、植物３５の温度（葉温）Ｔ_Ｃａｎに関する項であり、以下の式により算出することができる。
ｒ（Ｔ_Ｃａｎ）＝１＋Ｃ_３（Ｔ_Ｃａｎ＋Ｔ_ｍ）^２
ここで、Ｃ_３及びＴ_ｍは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の定数である。また、ｒ（ＣＯ_２）は、気孔抵抗のＣＯ_２濃度に関する項であり、以下の式により算出することができる。
ｒ（ＣＯ_２）＝１＋Ｃ_４（ＣＯ_２−２００）^２
ここで、ＣＯ_２は、ＣＯ_２濃度の値であり、Ｃ_４は予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の定数である。また、ｒ（ｅ_０−ｅ_ａ）は、気孔抵抗の飽差に関する項であり、以下の式により算出することができる。
ｒ（ｅ_０−ｅ_ａ）＝１＋Ｃ_５（ｅ_０−ｅ_ａ）^２
ここで、ｅ_０は、葉温飽和水蒸気圧［Ｐａ］であり、ｅ_ａは、空間水蒸気圧［Ｐａ］であり、それぞれブロック３４の絶対湿度ＡＨ_Ｂの時系列の前時点の値と植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎの仮定値とから導出することができる。また、Ｃ_５は予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の定数である。上記の各式における定数Ｃ_１〜Ｃ_５は、植物の種類に応じて実験的に定まる値である。

続いて、シミュレーション部１３は、以下の式により植物３５における水分の蒸散量の係数ＶＥＣ_{ＣａｎＡｉｒ}［ｋｇｓ^−１Ｐａ^−１ｍ^−２］を、算出した気孔抵抗ｒ_ｉ，Ｖを用いて、以下の式により算出する。
ＶＥＣ_{ＣａｎＡｉｒ}＝（２ρｃ_ｐＬＡＩ）／｛ΔＨγ（ｒ_ｂ，ｖ＋ｒ_ｉ，Ｖ）｝
ここでρは空気密度、ｃ_ｐは空気の比熱、ＬＡＩは前述した葉面積指数、ΔＨは水の蒸発潜熱、γは乾湿計定数、ｒ_ｂ，ｖは葉面境界層抵抗［ｓｍ^−１］であり、それぞれ予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。なお、葉面境界層抵抗ｒ_ｂ，ｖは以下の式により求めることができる。
ｒ_ｂ，ｖ＝Ｌｅ^２／３ｒ_ｂ，Ｈ
ここで、Ｌｅはルイス数（＝０．８９）であり、ｒ_ｂ，Ｈは熱伝達の境界層抵抗（＝２４６．０）である。

続いて、シミュレーション部１３は、以下の式により植物３５からの水分の蒸散量ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}を、上記のように算出した、植物３５における水の蒸発潜熱ＶＥＣ_{ＣａｎＡｉｒ}を用いて、以下の式により求める。
ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}＝ＶＥＣ_{ＣａｎＡｉｒ}（ｅ_０−ｅ_ａ）／ＬＡＩ
算出された、植物３５からの水分の蒸散量ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}は、各ブロック３４における、植物の影響に係る水分収支式で用いられる。また、後述するＳ１６において各温度が収束されたと判断されたときに算出された、植物３５からの水分の蒸散量ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}は、時系列におけるその時点でのパラメータの評価値とされる。

続いて、シミュレーション部１３は、上記のように算出された各値を用いて熱収支式に基づいて、各ブロック３４の温度Ｔ_Ｂ、各ブロック３４に存在する植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎ、遮光スクリーン４５の温度Ｔ_Ｓｃｒを導出する（Ｓ１５、第１影響導出ステップ、第２影響導出ステップ、評価ステップ）。以下は、ブロックに関する熱収支式である。

ここで、上記の熱収支式において、Ｉ，Ｌはブロック３４を特定する番号、Ｋは垂直壁面３１（及び窓面）（閉空間の側面を構成する壁面３１）を特定する番号、Ｋ_Ｈは天井及び床面を特定する番号、Ｋ_Ｃａｎはブロック３４内において植物３５を特定する番号、Ｋ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５を特定する番号である。ｎはブロック３４の数、ｍは垂直壁面３１（及び窓面）の数、ｍ_Ｈは天井及び床面数、ｍ_Ｃａｎは植物３５の数、ｍ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５の数であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。

Ｔ（Ｉ）は、番号Ｉで特定されるブロック３４の空気温度［℃］であり、Ｔ_Ｃａｎ（Ｌ，Ｋ_Ｃａｎ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５の表面温度［℃］であり、Ｔ_Ｓｃｒ（Ｌ，Ｋ_Ｓｃｒ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の表面温度［℃］であり、それぞれ本熱収支式により導出される値である（即ち未知数であり、上記の式において四角で囲まれている）。Ｔ´（Ｉ）は、番号Ｉで特定されるブロック３４の、前時点での空気温度［℃］であり、そこまでの演算処理により既に導出されている値である。

Ｃは（ブロック３４の）空気の定圧比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ρは空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Δｔは時間間隔［ｈ］であり、α_ｃ（Ｌ，Ｋ_Ｈ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｈで特定される天井・床面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_ｃ（Ｌ，Ｋ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、Ｔ_ｓｉは空調による気流の温度［℃］であり、Ｔ_ａｉは換気による気流の温度（外気温度）［℃］であり、Ｃ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の温度差による熱移動係数［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＣａｎＵｐｐ}（Ｌ，Ｋ_Ｃａｎ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５の上面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＣａｎＬｏｗ}（Ｌ，Ｋ_Ｃａｎ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５の下面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＳｃｒＵｐｐ}（Ｌ，Ｋ_Ｓｃｒ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の上面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＳｃｒＬｏｗ}（Ｌ，Ｋ_Ｓｃｒ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の下面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、ΔＨは水の蒸発潜熱［ｋｃａｌ／ｋｇ］であり、それぞれ入力受付部１１により入力が受け付けられた、あるいは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

Ｖ_Ａｉｒ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の容積［ｍ^３］であり、Ａ_Ｗ（Ｌ，Ｋ_Ｈ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｈで特定される天井・床面の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｗ（Ｌ，Ｋ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の境界面の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｃａｎ（Ｌ，Ｋ_Ｃａｎ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｓｃｒ（Ｌ，Ｋ_Ｓｃｒ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の面積［ｍ^２］であり、それぞれ閉空間及び評価の条件により定まる値である。

Ｔ_Ｗ（Ｌ，Ｋ_Ｈ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋ_Ｈで特定される天井・床面の表面の温度であり、Ｔ_Ｗ（Ｌ，Ｋ）は番号Ｌで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の表面の温度であり、Ｓ０５において算出された値である。

ｒ（Ｉ，Ｌ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される壁面で発生した下降流のうち、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する割合であり、Ｓ１２において算出された値である。

Ｖ_ｓｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する空調による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_Ｅ（Ｉ，Ｌ）は番号Ｉで特定されるブロック３４から誘引されて番号Ｌで特定されるブロック３４に流入される［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ０８において算出された値である。

Ｖ_ａｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する換気による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ１０において算出された値である。Ｖ_Ｃ（Ｌ）は、ブロック境界面を通しての、番号Ｌで特定されるブロック３４から番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４への移動風量であり、Ｓ１３において算出された値である。

ＭＶ_Ｆｏｇ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４における細霧冷房の蒸発量［ｋｇ／ｈ］であり、Ｓ０３において算出された値である。

また、以下は植物に関する熱収支式である。

ここで、上記の熱収支式において、Ｉはブロック３４を特定する番号、Ｋは垂直壁面３１（及び窓面）（閉空間の側面を構成する壁面３１）を特定する番号、Ｉ_Ｃａｎ，Ｋ_Ｃａｎはブロック３４内において植物３５を特定する番号、Ｋ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５を特定する番号である。ｎはブロック３４の数、ｍは垂直壁面３１（及び窓面）の数、ｍ_Ｃａｎは植物３５の数、ｍ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５の数であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。

Ｔ（Ｌ，Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５が存在する、番号Ｌで特定されるブロック３４の空気温度［℃］であり、Ｔ_Ｃａｎ（Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の表面温度［℃］であり、Ｔ_Ｓｃｒ（Ｋ_Ｓｃｒ）は、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の表面温度［℃］であり、それぞれ本熱収支式により導出される値である（即ち未知数であり、上記の式において四角で囲まれている）。Ｔ_Ｃａｎ´（Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の、前時点での表面温度［℃］であり、そこまでの演算処理により既に導出されている値である。

Ｃ_ｌｅａｆは植物の熱容量（＝１．２×１０^３）［Ｊ／（℃・ｍ^２ｌｅａｆ）］であり、Δｔは時間間隔［ｈ］であり、α_{ｃ−ＣａｎＵｐｐ}（Ｉ_Ｃａｎ）は番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の上面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＣａｎＬｏｗ}（Ｉ_Ｃａｎ）は番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の下面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_ｒ（Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の表面の放射熱伝達率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、ｇ_Ｕｐｐ（Ｉ_Ｃａｎ，Ｋ）は番号Ｋで特定される壁面Ｋの、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の上面に対する放射吸収係数［−］であり、ｇ_Ｌｏｗ（Ｉ_Ｃａｎ，Ｋ）は番号Ｋで特定される壁面Ｋの、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の下面に対する放射吸収係数［−］であり、ΔＨは水の蒸発潜熱［ｋｃａｌ／ｋｇ］であり、それぞれ入力受付部１１により入力が受け付けられた、あるいは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

Ａ_Ｃａｎ（Ｉ_Ｃａｎ）は番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５の面積［ｍ^２］であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。Ｊ（Ｉ_Ｃａｎ）は番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５に入射する日射量［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ）］であり、閉空間及び評価の条件により算出される値である。

Ｔ_Ｗ（Ｋ）は番号Ｋで特定される垂直壁面３１の表面の温度であり、Ｓ０５において算出された値である。

ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}（Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５からの水分の蒸散量［ｋｇｓ^−１ｍ^−２］であり、Ｓ１４において算出された値である。

また、以下は遮光スクリーンに関する熱収支式である。

ここで、上記の熱収支式において、Ｉ，Ｌはブロック３４を特定する番号、Ｋは垂直壁面３１（及び窓面）（閉空間の側面を構成する壁面３１）を特定する番号、Ｋ_Ｈは天井及び床面を特定する番号、Ｋ_Ｃａｎはブロック３４内において植物３５を特定する番号、Ｋ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５を特定する番号である。ｎはブロック３４の数、ｍは垂直壁面３１（及び窓面）の数、ｍ_Ｈは天井及び床面数、ｍ_Ｃａｎは植物３５の数、ｍ_Ｓｃｒは遮光スクリーン４５の数であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。

Ｔ_Ｓｃｒ（Ｋ_Ｓｃｒ）は、番号Ｋ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の表面温度［℃］であり、本熱収支式により導出される値である（即ち未知数であり、上記の式において四角で囲まれている）。

α_{ｃ−ＳｃｒＵｐｐ}（Ｉ_Ｓｃｒ）は番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の上面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｃ−ＳｃｒＬｏｗ}（Ｌ，Ｉ_Ｓｃｒ）は番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の下面の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、α_{ｒ−Ｓｃｒ}（Ｉ_Ｓｃｒ）は、番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の表面の放射熱伝達率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、ｇ_Ｕｐｐ（Ｉ_Ｓｃｒ，Ｋ）は番号Ｋで特定される壁面Ｋの、番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の上面に対する放射吸収係数［−］であり、ｇ_Ｌｏｗ（Ｉ_Ｓｃｒ，Ｋ）は番号Ｋで特定される壁面Ｋの、番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の下面に対する放射吸収係数［−］であり、それぞれ入力受付部１１により入力が受け付けられた、あるいは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

Ａ_Ｓｃｒ（Ｉ_Ｓｃｒ）は番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５の面積［ｍ^２］であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。Ｊ_Ｓｃｒ（Ｉ_Ｃａｎ）は番号Ｉ_Ｓｃｒで特定される遮光スクリーン４５に入射する日射量［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ）］であり、閉空間及び評価の条件により算出される値である。

Ｔ_Ｗ（Ｋ）は番号Ｋで特定される垂直壁面３１の表面の温度であり、Ｓ０５において算出された値である。

シミュレーション部１３は、上述した３種類の熱収支式にその時点での既知の値を代入して、未知の値（各温度の値）の連立一次方程式として、その連立一次方程式を解き、各温度の値を導出する。

続いて、シミュレーション部１３は、導出した各ブロック３４の温度Ｔ_Ｂ、各ブロック３４に存在する植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎ、遮光スクリーン４５の温度Ｔ_Ｓｃｒの各値とＳ０６において仮定した仮定値とをそれぞれ比較して、収束しているか否かを判断する（Ｓ１６、評価ステップ）。収束しているか否かは、Ｓ１５において導出した値とＳ０６において仮定した値との差が、予め設定した閾値よりも小さいか否かを判定することにより、判断することができる。収束していなかった場合は、Ｓ０６に戻り、Ｓ１５において導出した値を仮定値として、再度Ｓ０７からの処理を繰り返す。収束していた場合は、それらの温度の値を、時系列におけるその時点での評価値として次の処理に移る。

続いて、シミュレーション部１３は、各ブロック３４での植物３５の光合成量（ＣＯ_２吸収量）及び炭素固定量の算出を行う（Ｓ１７、評価ステップ）。光合成量の算出は、以下のように行われる。まず、シミュレーション部１３は、以下の式により植物３５の葉１ｍ^２あたりの光合成速度ａｓｓｉｍ（ＶＩＳ_ａｂｓ）［ｍｇｍ^−２ _ｌｅａｆｓ^−１］を算出する。
ａｓｓｉｍ（ＶＩＳ_ａｂｓ）＝Ｐｍ｛１−ｅｘｐ（−εＶＩＳ_ａｂｓ／Ｐｍ）｝
ここで、εは初期の光利用効率（initiallight-use efficiency）［ｍｇＣＯ_２ｓ^−１ｍ^−２］であり、葉温により変化し（Ｇｉｊｚｅｎ，１９９２）、以下の式により求められる。
ε＝ε_０｛（Ｃａ−Γ）／（Ｃａ＋２Γ）｝
ここで、ε_０は、無酸素状態での光利用効率（potential light-use efficiency）［ｍｇＣＯ_２（Ｊ・ＶＩＳ_ａｂｓ）^−１］であり、定数（＝０．０１７）として、予めシミュレーション部１３に記憶されている。Ｃａは、周囲の二酸化炭素濃度［μｌｌ^−１（ｐｐｍ）］であり、時系列の前の時点のブロック３４の二酸化酸素濃度の値である。Γは、二酸化炭素補償点であり、通常の酸素濃度の場合、以下の式により求められる（式中のＴ_ＣａｎはＳ１５で算出されたものを用いる）。
Γ＝４２．７＋１．６８（Ｔ_Ｃａｎ−２５）＋０．０１２（Ｔ_Ｃａｎ−２５）^２
また、ＶＩＳ_ａｂｓは、光合成有効放射の強度［Ｗｍ^−２］であり、日射吸収量Ｉ_ｓから算出することができる。

また、Ｐｍは光合成の最高速度［ｍｇＣＯ_２ｓ^−１ｍ^−２］であり、以下の式により求められる。
Ｐｍ＝Ｒ_ｄ＋Ｍｉｎ（Ｐｎ，Ｐｍｍ）
ここで、Ｒ_ｄは暗呼吸速度［ｍｇＣＯ_２ｓ^−１ｍ^−２］であり、以下の式により求められる。
Ｒ_ｄ＝Ｒ_ｄ，２０Ｑ_１０ ^{０．１（ＴＣａｎ−２０）}
ここで、Ｒ_ｄ，２０は葉温２０℃における呼吸量［ｍｇＣＯ_２ｓ^−１ｍ^−２］であり、その値は０．０５（Ｇｉｊｚｅｎ）で、予めシミュレーション部１３に記憶されている。Ｑ_１０は、温度１０℃の上昇による暗呼吸速度の増加を表す所与の値であり、その値は２で（Ｇｉｊｚｅｎ）、予めシミュレーション部１３に記憶されている。

また、Ｐｍの式におけるＰｎは純光合成速度（二酸化炭素の濃度差と拡散抵抗とに依存）であり、以下の式により求められる。
Ｐｎ＝｛１．８（Ｃａ−Γ）／（１．３７ｒ_ｂ，ｖ＋１．６ｒ_ｓ＋ｒ_ｃ）｝
ここで、ｒ_ｓは、気孔抵抗［ｓｍ^−１］であり、その値は５０で（Ｇｉｊｚｅｎ）、予めシミュレーション部１３に記憶されている。ｒ_ｃは、化学抵抗であり葉温（植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎ）に依存する値であるＣｃ（Chemical Conductance）を用いて以下の式により算出される。
ｒ_ｃ＝１／Ｃｃ
ここで、Ｃｃは、葉温に対して以下のように変化する（Ｇｉｊｚｅｎ）。葉温が５℃から２５℃に変化するとき、Ｃｃは０から０．００４に直線的に変化する。葉温が２５℃から４０℃に変化するとき、Ｃｃは０．００４から０に直線的に変化する。

また、Ｐｍの式におけるＰｍｍは光合成速度の上限（the endogenous capacity）［ｍｇＣＯ_２ｓ^−１ｍ^−２］であり、以下のように、植物３５の温度Ｔ_Ｃａｎに依存する値をとる。Ｔ_Ｃａｎが５℃以下、４０℃以上では、Ｐｍｍは０である。Ｔ_Ｃａｎが５℃から３０℃までの範囲にあるときは、０から２．５までの値で直線的に増加する。Ｔ_Ｃａｎが３０℃から４０℃までの範囲にあるときは、２．５から０までの値で直線的に減少する。

シミュレーション部１３は、上記の式を用いた演算により、植物３５の葉１ｍ^２あたりの光合成速度ａｓｓｉｍ（ＶＩＳ_ａｂｓ）を算出すると、その値に植物３５の面積及び時間をかけて植物３５の光合成量を算出する。また、シミュレーション部１３は、算出された光合成量のうち炭素分のみの重量をカウントして、炭素固定量を求める。このように算出された植物３５の炭素固定量の値は、時系列のその時点での環境状態を示すパラメータの評価値とされる。算出された植物３５の光合成速度ａｓｓｉｍ（ＶＩＳ_ａｂｓ）の値は、後述するＳ１９におけるＣＯ_２濃度収支式に用いられる。なお、炭素固定量は、植物３５の生育量に比例すると仮定できるため、炭素固定量により植物３５の生育量を評価できる。

続いて、シミュレーション部１３は、上記のように算出された各値を用いて水分収支式に基づいて、各ブロック３４の湿度ＡＨ_Ｂ［ｇ／ｋｇ´］を導出する（Ｓ１８、第１影響導出ステップ、第２影響導出ステップ、評価ステップ）。以下は、ブロック３４に関する水分収支式である。

ここで、上記の水分収支式において、Ｉ，Ｌはブロック３４を特定する番号、Ｋは垂直壁面３１（及び窓面）（閉空間の側面を構成する壁面３１）を特定する番号、Ｋ_Ｃａｎはブロック３４内において植物３５を特定する番号である。ｎはブロック３４の数、ｍは垂直壁面３１（及び窓面）の数、ｍ_Ｃａｎは植物３５の数であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。

ｘ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の絶対湿度［ｇ／ｋｇ´］であり、本水分収支式により導出される値である（即ち未知数であり、上記の式において四角で囲まれている）。ｘ´（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の、前時点での絶対湿度［ｇ／ｋｇ´］であり、そこまでの演算処理により既に導出されている値である。

Ｃは（ブロック３４の）空気の定圧比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ρは空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Δｔは時間間隔［ｈ］であり、α_ｃ（Ｉ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、ｘ_ｓｉは空調による気流の絶対湿度［ｇ／ｋｇ´］であり、ｘ_ａｉは換気による気流の絶対湿度（外気絶対湿度）［ｇ／ｋｇ´］であり、Ｃ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の温度差による熱移動係数［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、Ｌｅはルイス数［−］であり、それぞれ入力受付部１１により入力が受け付けられた、あるいは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

Ｖ_Ａｉｒ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の容積［ｍ^３］であり、Ａ_Ｗ（Ｉ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の境界面の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｃａｎ（Ｋ_Ｃａｎ）は番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５の面積［ｍ^２］であり、それぞれ閉空間及び評価の条件により定まる値である。

ｒ（Ｉ，Ｌ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される壁面で発生した下降流のうち、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する割合であり、Ｓ１２において算出された値である。

Ｖ_ｓｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する空調による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_ｓｏ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４から流出する空調による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_Ｅ（Ｉ，Ｌ）は番号Ｉで特定されるブロック３４から誘引されて番号Ｌで特定されるブロック３４に流入される［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ０８において算出された値である。

Ｖ_ａｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する換気による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_ａｏ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４から流出する換気による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ１０において算出された値である。Ｖ_Ｃ（Ｌ）は、ブロック境界面を通しての、番号Ｌで特定されるブロック３４から番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４への移動風量であり、Ｓ１３において算出された値である。

ＭＶ_Ｆｏｇ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４における細霧冷房の蒸発量［ｋｇ／ｈ］であり、Ｓ０３において算出された値である。ＭＶ_{ＣａｎＡｉｒ}（Ｉ_Ｃａｎ）は、番号Ｉ_Ｃａｎで特定される植物３５からの水分の蒸散量［ｋｇｓ^−１ｍ^−２］であり、Ｓ１４において算出された値である。

シミュレーション部１３は、上述した水分収支式にその時点での既知の値を代入して、未知の値（ブロック３４における絶対湿度の値）の連立一次方程式として、その連立一次方程式を解き、絶対湿度の値を導出する。導出された値は、時系列におけるその時点でのパラメータの評価値とされる。

続いて、シミュレーション部１３は、上記のように算出された各値を用いてＣＯ_２濃度収支式に基づいて、各ブロック３４のＣＯ_２濃度［ｐｐｍ］を導出する（Ｓ１９、第１影響導出ステップ、第２影響導出ステップ、評価ステップ）。以下は、ブロック３４に関するＣＯ_２濃度収支式である。

ここで、上記のＣＯ_２濃度収支式において、Ｉ，Ｌはブロック３４を特定する番号、Ｋは垂直壁面３１（及び窓面）（閉空間の側面を構成する壁面３１）を特定する番号、Ｋ_Ｃａｎはブロック３４内において植物３５を特定する番号である。ｎはブロック３４の数、ｍは垂直壁面３１（及び窓面）の数、ｍ_Ｃａｎは植物３５の数であり、閉空間及び評価の条件により定まる値である。

ＣＯ_２（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４のＣＯ_２濃度［ｇ／ｍ^３］であり、本ＣＯ_２濃度収支式により導出される値である（即ち未知数であり、上記の式において四角で囲まれている）。ＣＯ_２´（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の、前時点でのＣＯ_２濃度［ｇ／ｍ^３］であり、そこまでの演算処理により既に導出されている値である。

Ｃは（ブロック３４の）空気の定圧比熱［ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃）］、ρは空気密度［ｋｇ／ｍ^３］、Δｔは時間間隔［ｈ］であり、α_ｃ（Ｉ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の対流熱伝導率［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、ＣＯ_２ｓｉは空調による気流のＣＯ_２濃度［ｇ／ｍ^３］であり、ＣＯ_２ａｉは換気による気流のＣＯ_２濃度（外気ＣＯ_２濃度）［ｇ／ｍ^３］であり、Ｃ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の温度差による熱移動係数［ｋｃａｌ／（ｍ^２・ｈ・℃）］であり、Ｌｅはルイス数［−］であり、それぞれ入力受付部１１により入力が受け付けられた、あるいは予めシミュレーション部１３に記憶されている所与の値である。

Ｖ_Ａｉｒ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４の容積［ｍ^３］であり、Ａ_Ｗ（Ｉ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される垂直壁面３１の面積［ｍ^２］であり、Ａ_Ｂ（Ｌ）は番号Ｌで特定されるブロック３４と番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４との間の境界面の面積［ｍ^２］であり、それぞれ閉空間及び評価の条件により定まる値である。

ｒ（Ｉ，Ｌ，Ｋ）は番号Ｉで特定されるブロック３４の、番号Ｋで特定される壁面で発生した下降流のうち、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する割合であり、Ｓ１２において算出された値である。

Ｖ_ｓｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する空調による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_ｓｏ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４から流出する空調による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_Ｅ（Ｉ，Ｌ）は番号Ｉで特定されるブロック３４から誘引されて番号Ｌで特定されるブロック３４に流入される［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ０８において算出された値である。

Ｖ_ａｉ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４に流入する換気による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｖ_ａｏ（Ｌ）は、番号Ｌで特定されるブロック３４から流出する換気による気流の風量［ｍ^３／ｈ］であり、Ｓ１０において算出された値である。Ｖ_Ｃ（Ｌ）は、ブロック境界面を通しての、番号Ｌで特定されるブロック３４から番号（Ｌ−１）で特定されるブロック３４への移動風量であり、Ｓ１３において算出された値である。

ＭＣ_{ＣａｎＡｉｒ}（Ｋ_Ｃａｎ）は番号Ｋ_Ｃａｎで特定される植物３５のＣＯ_２吸収量［ｇ／ｈ］であり、Ｓ１７において算出された光合成速度ａｓｓｉｍ（ＶＩＳ_ａｂｓ）に植物３５の表面積（葉面積）をかけることにより求められる。

シミュレーション部１３は、上述したＣＯ_２濃度収支式にその時点での既知の値を代入して、未知の値（ブロック３４におけるＣＯ_２濃度の値）の連立一次方程式として、その連立一次方程式を解き、ＣＯ_２濃度の値を導出する。導出された値は、時系列におけるその時点でのパラメータの評価値とされる。

以上の処理が、時系列のおける一時点分のパラメータの評価の処理である。続いてシミュレーション部１３は、時系列の規定時間分の演算が終了したか否かを判断する（Ｓ２０）。この判断は、具体的には例えば、パラメータの評価が終わった回数をカウントしておき、そのカウント数とＳ０１において受け付けられた計算ステップ数とを比較することにより行う。規定回数分の演算が終了していなかった場合は、Ｓ０３の処理に戻り、時系列の次の時点のパラメータの評価を行う。

規定回数分の演算が終了していた場合は、環境状態を示すパラメータの時系列データが導出されており、処理を終了する。導出されたパラメータのデータは、例えば、環境評価システム１０が備える表示装置等に表示する等してユーザに利用される。

図５に、本実施形態に係る環境評価システム１０により評価された環境状態を示すパラメータの一つである、ブロック３４の温度のグラフを示す（図２及び図３のフローチャートでは、Ｓ１５において評価されたデータである）。図５は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとったグラフである。図５に示すように、閉空間においてはブロック３４（即ち高さ方向の位置）毎に異なった温度となっている。なお、これらの結果は、実測値と比較して、十分実用に耐えうる評価結果であることが確認されている。

図６に、環境評価システム１０により評価された、評価の条件毎のブロック３４の温度のグラフを示す。図６は、横軸に温度をとり、縦軸に（ブロック３４の）高さをとったグラフである。条件としては、閉空間に何も設けていないもの、植物３５が存在しているもの、植物３５が存在しており遮光スクリーン４５が設けられているもの、植物３５が存在しており細霧冷房機４０が設けられているもの、植物３５が存在しており遮光スクリーン４５及び細霧冷房機４０が設けられているものがある。図６に示すように、ブロック３４毎に温度が異なっている。また、条件を変えて評価することにより、その条件に応じた異なったパラメータの評価結果が得られる。

図７に、環境評価システム１０により評価された、植物が存在するブロック３４毎の、植物３５からの水分の蒸散量のグラフを示す（図２及び図３のフローチャートでは、Ｓ１４において評価されたデータである）。図７は、横軸に時間をとり、縦軸に蒸散量をとったグラフである。また図８に、環境評価システム１０により評価された、植物が存在するブロック３４毎の、植物３５の光合成速度のグラフを示す（図２及び図３のフローチャートでは、Ｓ１７において評価されたデータである）。図８は、横軸に時間をとり、縦軸に光合成速度をとったグラフである。

図７及び図８に示すように、植物３５に係るパラメータに関しても、閉空間においてはブロック３４（即ち高さ方向の位置）毎に値が異なったものとなっている。また、本実施形態のように、植物が存在している部分の高さも複数に区切ってブロック３４を設定することにより、植物が存在している部分も位置毎にパラメータを評価することができる。

図９に、環境評価システム１０により評価された、閉空間において一定温度（３０℃）を超える、年間における時間数のグラフを示す。図１０に、環境評価システム１０により評価された、閉空間に存在する植物の光合成量の年間積算量のグラフを示す。図９及び図１０は、評価の条件毎のグラフとなっている（条件は図６のものと同様）。図９及び図１０のグラフは、上述したフローによって時系列のデータを導出した後、それらのデータを積算することにより得ることができる。このように環境評価システム１０によれば、規定時間全体に係るパラメータも評価することができる。即ち、本実施形態に係る環境評価システム１０によれば、一定期間における植物生育量の評価が可能になる。

上述したように、本実施形態に係る環境評価システム１０によれば、ブロック３４毎の環境状態を示すパラメータを評価することができ、これにより位置毎のパラメータの評価が可能になる。特に、植物のある領域とその他の領域との間に生じる分布をより正確に評価することができる。また、本実施形態によれば、温度、湿度、ＣＯ_２濃度といった物理的なパラメータ以外に植物の蒸散量や光合成量等の植物の状態を示すパラメータの、閉空間内の分布を考慮したより正確な評価が可能になる。即ち本実施形態によれば、植物が存在する閉空間における環境の評価を、より適切に行うことができる。

また、上述したように閉空間における環境状態の変化は高さ方向に顕著であるので、本実施形態のように、ブロック３４の設定を閉空間の高さ方向に区切るように行うこととすれば、より現実に即したパラメータの評価が可能になる。また、本実施形態のように、植物が存在している領域を更に高さ方向に区切るようにすれば、植物自体の葉の存在により植物の下部ほど日射が減少することによる植物自体の生育、周囲への影響等をも正確に考慮した評価が可能になる。

また、本実施形態のように、繰り返し計算によりパラメータの時系列データを導出することとすれば、パラメータの時間変化も評価することができる。

本発明の実施形態に係る環境評価システムの構成図である。 本発明の実施形態に係る環境評価方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る環境評価方法を示すフローチャートである。 パラメータの評価に用いられる閉空間のモデルを示した図である。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、ブロック毎の時系列の温度のグラフである。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、ブロックの温度のグラフである。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、植物が存在するブロック毎の時系列の蒸散量のグラフである。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、植物が存在するブロック毎の時系列の光合成速度のグラフである。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、閉空間において一定温度を超える時間数のグラフである。 実施形態に係る環境評価システムにより評価された、閉空間における植物の光合成量のグラフである。 閉空間（植物が閉空間内に存在している場合及びしていない場合）内において高さ毎の温度の実測値を示したグラフである。

符号の説明

１０…環境評価システム、１１…入力受付部、１２…モデル設定部、１３…シミュレーション部、２０…入力装置、３０…モデル、３１…壁面、３２…屋根、３３…底面、３４…ブロック、３５…植物、３６…ブロック間の影響、３７…壁面からブロックへの影響、３８…気流、３９…空調機による気流、４０…細霧冷房機、４１…発熱、４２…換気、４３…日射、４４…貫流熱、４５…遮光スクリーン。

Claims (4)

1. 植物が存在する閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する環境評価システムであって、
   前記閉空間及び前記植物の情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
   前記入力受付手段により受け付けられた情報に基づいて、前記閉空間を複数のブロックに区切った、当該閉空間のモデルを設定するモデル設定手段と、
   前記モデル設定手段により設定されたモデルの各ブロックにおける、前記パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を、予め設定された前記パラメータに関するブロック間及びブロックと外部要因との間の収支式を用いて導出する第１影響導出手段と、
   前記モデル設定手段により設定されたモデルの各ブロックにおける、前記パラメータに対する前記閉空間内の前記植物と当該ブロックとの間の影響を、予め設定された前記パラメータに関する前記植物と当該ブロックとの間の収支式を用いて導出する第２影響導出手段と、
   前記第１影響導出手段及び前記第２影響導出手段により導出された、前記各ブロックにおける前記パラメータに対するそれぞれの影響から、前記パラメータをブロック毎に評価する評価手段と、
   を備える環境評価システム。
2. 前記モデル設定手段により設定されるモデルのブロックは、前記閉空間が高さ方向に区切られたものであることを特徴とする請求項１に記載の環境評価システム。
3. 前記評価手段は、前記環境状態を示すパラメータの時系列データを導出することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境評価システム。
4. 情報処理装置が、植物が存在する閉空間における環境状態を示すパラメータを評価する環境評価方法であって、
   前記閉空間及び前記植物の情報の入力を受け付ける入力受付ステップと、
   前記入力受付ステップにおいて受け付けられた情報に基づいて、前記閉空間を複数のブロックに区切った、当該閉空間のモデルを設定するモデル設定ステップと、
   前記モデル設定ステップにおいて設定されたモデルの各ブロックにおける、前記パラメータに対する他ブロック及び外部要因からの影響を、予め設定された前記パラメータに関するブロック間及びブロックと外部要因との間の収支式を用いて導出する第１影響導出ステップと、
   前記モデル設定ステップにおいて設定されたモデルの各ブロックにおける、前記パラメータに対する前記閉空間内の前記植物と当該ブロックとの間の影響を、予め設定された前記パラメータに関する前記植物と当該ブロックとの間の収支式を用いて導出する第２影響導出ステップと、
   前記第１影響導出ステップ及び前記第２影響導出ステップにおいて導出された、前記各ブロックにおける前記パラメータに対するそれぞれの影響から、前記パラメータをブロック毎に評価する評価ステップと、
   を有する環境評価方法。

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