JPH04142A - 温熱環境制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ア）　ＩＪウム等の大空間や事務室等の執務
空間のような快適環境を要求される室の空調設備に適用
して好適な温熱環境制御システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、室内環境の制御には、空調機や送風機、輻射パネ
ル等が用いられ、室内の適当な場所を選んで温度センサ
ーや湿度センサーを設置している。

そして、その位置での目標値を設定してセンサーによる
検出値と比較して空調機や送風機における冷温水バルブ
の開度を調整することによって、室内温度、湿度等が予
め設定された値になるようにしている。

〔発明が解決しようとする課Ｈ］ しかしながら、最適な設定値を求め、温湿度を常にその
設定値になるように制御したとしても、それが必ずしも
快適な環境とはいえないことがある。それは、例えば室
内の空気温度、湿度が設定値になっていても、冬期に窓
ガラス面から冷輻射を受けると、人間は寒さを感じ、快
適な環境の評価では、このような冷輻射を受けない場合
と異なることからも感覚的に理解できる。このような場
合には、室内温度の設定値をあげれよいが、時々刻々変
化している温度の設定値を変化させることは難しいとい
う問題がある。

そこで、温湿度だけでなく他の要素も加味して人間の感
性に基づく温冷感指標により環境制御を行う試みが近年
注目されている。この温冷感指標が、デンマーク工科大
学のＰ、　Ｏ，Ｆａｎｇｅｒによって提唱されたＰＭＶ
　（ＰｒｅｄｉｃｔｅｄＭｅａｎ　Ｖｏｔｅ）であり、
温度、湿度、気流、平均輻射温度、着衣量、活動量を考
慮して評価を行うものである。

温熱環境指標ＰＭＶは、ある環境条件で多数の人に温冷
感のヒアリングを行った場合に予測される平均申告値を
意味し、上記６つの要素から人体の快適方程式 ％式％ （但し、Ｌ二人体の熱負荷、Ｈ二人体の内部発熱、Ｅ：
蒸発による熱損失、ＲＥＳ：呼吸による熱損失、Ｒ：輻
射による熱損失、Ｃ：対流による熱損失、α：　ＰＭＶ
への変換計数を示す。）に基づいて求められる。ＰＭＶ
の値は、−３〜＋３の範囲で示され、ＰＭＶ＝０は、暑
くも寒くもない「ちょうど良い」状態を示す。物体から
物体に熱が伝わる形態には、伝導、対流、輻射という３
つの種類があり、特に、室内の温熱環境を考える場合に
は、人間の感性からみると、室内各部の表面温度を知り
、人間と室内各表面との間の輻射熱の授受を解析する必
要がある。ＰＭＶでは、このような各部の表面温度と位
置関係から求められる室内各点の平均輻射温度によって
輻射熱の影響が考慮される≦コンフォートメーターはこ
の温熱環境センサーである。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、簡便な
システム構成で温熱環境指標により大空間の快適な温熱
環境を実現する温熱環境制御システムを提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために本発明の温熱環境制御システムは、空間の温
度、湿度、気流、輻射温度等の温熱環境要素と温熱環境
指標を検出する検出手段、或いは温熱環境要素の検出値
を基に温熱環境指標を演算する指標演算手段、温熱環境
指標の検出値或いは演算値と目標値とを比較し温熱環境
要素の設定値を修正する修正手段、温熱環境要素を調整
する調整手段、及び設定値に基づいて温熱環境調整手段
を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

また、検出手段では、表面温度を求め形態係数と表面温
度から輻射温度を演算して求めるように構成したことを
特徴とし、センサにより或いは室外条件と建築データを
入力して熱回路網・換気回路網解析を行い表面温度を求
めることを特徴とする。

さらには、設定値に基づいて室内の温度、湿度、気流、
輻射温度等の温熱環境要素を調整する調整手段、該調整
手段の制御データを基に指定される位置の温熱環境指標
を演算する指標演算手段、及び温熱環境指標の演算値と
目標値とを比較し温熱環境要素の設定値を修正する修正
手段を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明の温熱環境制御システムでは、検出手段により空
間の温度、湿度、気流、輻射温度等の温熱環境要素と温
熱環境指標を検出し、或いは指標演算手段により温熱環
境指標を演算して温熱環境指標の検出値或いは演算値と
目標値さを比較し温熱環境要素の設定値を修正するので
、温熱環境指標により評価される快適な環境を実現する
ことができる。

また、表面温度を求め形態係数と表面温度から輻射温度
を演算して求めるように構成したことを特徴とし、セン
サにより或いは室外条件と建築データを入力して熱回路
網・換気回路網解析を行い表面温度を求めるので、任意
の位置に輻射温度計を設けなくても輻射温度を求め、温
熱環境指標による環境制御を行うことができる。

さらには、調整手段の制御データを基に指定される位置
の温熱環境指標を演算するので、センサーを設けなくて
も任意の位置の温熱環境指標を制御することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る温熱環境制御システムの１実施例
を示す図、第２図は第１図に示すシステムの制御装置で
の処理の流れを説明するための図である。

第１図において、１は対象室、２は温熱環境センサー、
３は温度計、４は湿度計、５は風速計、６は輻射温度計
、７は送風機、８は吹き出し口、９は輻射パネル、１０
は空調機、１１は制御装置、１２はガラス窓、１３はブ
ラインドを示す。対象室１は、各種センサー（２〜６）
により温熱環境指標と、温熱環境要素である温度、湿度
、気流、輻射温度を測定し、送風機７、輻射パネル９、
吹き出し口８に接続された空調機１０により環境調整を
行うものである。温熱環境センサー（コンフォトメータ
ー）２は、温熱環境を評価するための温熱環境指標（Ｐ
ＭＶ）を測定するものであり、温度計３、湿度計４、風
速計５、輻射温度計６は、温熱環境要素を測定するもの
である。制御装置１１は、室内の温熱環境要素（温度、
湿度、気流、輻射温度）が設定値になるように空調機１
０、輻射パネル９、送風機７を制御すると共に、温熱環
境指標が快適な環境を示すような設定値の修正を行うも
のである。そのために、制御装置１１では、以下の手順
で処理を行う。

■　温熱環境センサー２により温熱環境指標ＰＭＶを測
定する。

■　次２こ、測定した温熱環境指標を目標値と比較し偏
差ΔＰＭＶを算出する。

■　続いてΔＰＭＶを解消するのに必要な室内の温度、
湿度、気流、輻射温度の各温熱環境要素を計算する。

■　さらに、各温熱環境要素の設定値を修正、変更する
。

■　そして、空調機の冷水バルブ、温水バルブ、送水温
度、風量（風速）等の制御を行う。

ところで、上記のような温熱環境制御のためには、計測
装置として、１つの架台にコンフォートメーターや温度
計、湿度計、風速計、輻射温度計の単品センサーを組み
合わせて取付けたものが使用される。この計測装置の設
置では、制御対象となる室内の制御上鏝も有効な位置が
選ばれ、環境状態の計測を行うように配慮することが必
要である。しかし、上記の温熱環境制御では、計測装置
の位置が、その目的上室の中央部分となり、往々にして
柱壁等のない自由空間であることが多くなる。そのため
、コンフォートメーター等の計測装置を設置することが
難かしい位置となることもある。しかも、コンフォート
メーターだけでもマイクロフォンのような形状と大きさ
となるため、これを含め単品センサーを組み合わせてな
る計測装置はさらに大きなものとなる。したがって、室
の中央部分等にこのような計測装置を設置することは、
意匠上からも室の使い勝手上からも大きな制約を受ける
こともある。一方、計測装置の設置位置を壁際等に変更
することは、温熱環境を制御する上では全く意味のない
ものにしてしまう。

そこで、コンフォートメーターを用いず、制御装置１１
において、温度計、湿度計、風速計、輻射温度計による
測定値から温熱環境指標を演算することによって間接的
に求めるように構成してもよい。輻射温度についても、
同様に間接的に求めるようにしてもよい。

第３図は輻射温度を間接的に測定する例を示す図であり
、温度計Ｔで表面温度を測定し、この表面温度と後述す
る形態係数により任意の位置における輻射温度を求めれ
ばよい。

また、温熱環境を制御しようとしている室内は、当然あ
る大きさをもっているため、室内のあらゆる場所で温熱
環境状態が異なっている。例えば室内の窓際では、室の
中央部に較べて窓面の表面温度による輻射熱の影響をよ
り強く受けており、室内の位置によって温熱環境指標が
大きく異なって（る。そのため、この状態の制御に対し
て１つの計測装置で対応することには無理がある。その
ため、室内のあらゆる位置で快適な温熱環境を維持する
には、計測装置を多数設置する必要があるが、それは、
先に述べたように取付上の問題とコスト上の問題がある
。

そこで、各センサーを用いず制御装置において予測評価
して温熱環境指標を目標値になるように空調機や送風機
、輻射パネルの出力を制御するように構成してもよい。

この評価システムによれば、制御対象空間の任意の位置
を制御対象ポイントと指定することによって、そのポイ
ントの任意の時刻に於けるＰＭＶ値を即座に予測するこ
とができる。また、上記の評価システムによって予め面
積、形態係数を算出することができるので、室内の各内
壁の表面温度を測定することによって、輻射温度を計算
し室内の任意のポイントのＰＭＶ値を求めることもでき
る。

これにより従来のようにコンブオートメーター等の計測
機器を用いることなく、評価システムを温熱環境指！Ｐ
ＭＶのセンサーとして温熱環境を制御することができる
。また、計算によって室内の任意のポイントについてＰ
ＭＶ値を算出できるので、糞境制御上、最も望ましい位
置を制御対象ポイントに設定することができ、その位置
のＰＭＶ値を設備機器で制御することができる。

次に、予測評価システムの例を説明する。

第４図は予測評価システムの１実施例構成を示す図であ
る。第４図において、１は建築形状データ、２は室内使
用条件データ、３は空調設備条件データ、４はＰＭＶ計
算条件データ、５は入力部、６はモデル設定部、７は熱
・換気解析部、８は温熱・換気解析結果データ、９は評
価部、１０は評価データ、１１は出力部を示す。

まず、予測評価システムの全体構成を説明する。

第４図に示す予測評価部は、例えばデジタイザやマウス
、４ボタンカーソルその他の入力手段を用いた入力部５
を介して建築形状データ１や室内使用条件データ２、空
調設備条件データ３、ＰＭＶ計算条件データ４の入力を
行うものであり、モデル設定部６は、建築形状データ１
、室内使用条件データ２、空調設備条件データ３から指
定されるチャンバ芯で建築物をチャンバ空間に分割して
熱回路網・換気回路網モデルを設定するものである。

すなわち、モデル設定部６による熱回路網・換気回路網
モデルの設定では、壁、窓、天井、床等の建築データを
層、チャンバ芯で分割し、それぞれ四角柱又は三角柱の
チャンバ空間毎に、チャンバＮα、それに付く熱節点面
Ｎα、換気節点面Ｎα、それらの属性情報からなるデー
タを設定する。熱節点面は、壁、窓、天井、床等であり
、換気節点面（通気路）は、チャンバ空間の境界となる
空間である。そして、これらの熱節点面と換気節点面を
熱と空気の移動経路として熱コンダクタンス、通気抵抗
等に変換することによって熱回路網・換気回路網モデル
を設定する。したがって、建築形状データ１は、室の形
状、壁の仕様、換気口・窓の配置・仕様等のデータから
なり、室内使用条件データ２は、人員の条件、０Δ機器
の発熱量、照明器具の発熱量等のデータからなり、空調
設備条件データ３は、空調機やダクト、換気装置の位置
・風量・吸い込み・吹き出し、輻射冷暖房パネル、日射
等のデータからなる。

熱・換気解析部８は、熱・換気回路網解析プログラムを
用いてモデル設定部６で設定された熱回路網・換気回路
網モデルにより熱・換気解析を行うものであり、各チャ
ンバ空間の温度、熱節点面の表面温度、換気節点面の風
量を計算して室内温度分布と表面温度分布等の熱・換気
解析結果データ８を生成する。

評価部９は、まず、熱・換気解析結果データ８を読み込
んで指定される計算点毎に表面温度と形態係数から平均
輻射温度を計算し、さらにこの結果に計算条件として入
力される湿度、気流、着衣量、活動量からなるＰＭＶ計
算条件データ４を加えＰＭＶ、ＰＰＤを求めるものであ
り、その求めた平均輻射温度、ＰＭＶＸＰＰＤを出力す
る。

評価部９は、熱・換気解析結果データ８を読み込んで平
均輻射温度を計算し、さらにこの結果にＰＭＶ計算条件
データを加えてＰＭＶＳＰＰＤ等の評価データ１０を求
とるものであり、その求めた平均輻射温度、ＰＭＶ、Ｐ
ＰＤ等の評価データ１０、温熱・換気解析結果データ８
を出力するのが出力部１１である。

次に、予測評価システムにおける主要な入力データと処
理の例を説明する。

第５図は建築部位の材質心熱貫流率データの入力メニュ
ーの例を示す図、第６図は熱貫流率テーブルの設定例を
示す図、第７図は室内使用条件の入力メニューの例を示
す図である。

建築仕様データとしては、建築部位種別、建築部位の材
質、窓ガラス・トップライトの材質、開口の種別、開口
の材質、開口の開口率がある。建築部位種別には、外壁
、内壁、パーティション、屋根、天井、床、外法、張出
し床、張出し天井、窓ガラス（シングルガラス、シング
ルガラス＋ブラインド、ベアガラス、關いた窓）、トッ
プライト、開口があり、熱節点面の種別で熱回路網・換
気回路網の接続の仕方が決まる。建築部位の材質は、熱
貫流率を求め、これから熱節点面間の熱コンダクタンス
（−熱貫流率Ｘ熱節点面の面積）を決定する。窓ガラス
・トップライトの材質では、ガラス材料番号から、ガラ
スの日射透過率、反射率、吸収率を決定する。開口の種
別では、開いた窓（外壁上）、開いたトップライト（屋
根上）、開口（外壁上）、開口（外壁上）から、換気面
の種別、換気回路網接続の仕方を決定する。開口の材質
では、単純開口、ガラリから、通気路の通気抵抗を決定
し、開口の開口率では、実際の開口面積（＝開口率Ｘ換
気面の面積）を決定する。

屋根や天井、床・外法、トップライト、パーティション
、張出し床、張出し天井等を入力する場合には、例えば
設計図に基づき入力された平面図等の表示画面の下側領
域に第５図（ａ）に示す入力項目の選択テーブルが表示
される。この画面では、４ボタンカーソルを使って選択
領域にカーソルを移動してクリックすると、その入力メ
ニュー画面に切り替わる。屋根入力の領域にカーソルを
移動してクリックすることによって切り替わる屋根の入
力メニューの例を示したのが同図（Ｃ）である。この入
力メニューは、断熱Ｏｍｍ、断熱１５証、・・・・・・
のいずれかにカーソルを移動してクリックすることによ
り屋根の種別と断熱厚を選択入力するものである。すな
わち、ＲＣ屋根天井ＰＢ貼で断熱１５１ｎｍを入力する
場合には、ＲＣ屋根天井ＰＢ貼の横の断熱１５ｍｍを選
択入力すればよい。また、「熱貫流率による入力」の欄
は、ＲＣ屋根天井ＰＢ貼、ＲＣＣ屋根天井性仕上折板屋
根のいずれでもなく、或いはこれらのいずれかであって
も断熱欄の数値では選択入力できない場合、直接熱貫流
率により入力する場合に用いるものであり、「モニター
」の欄は、選択入力した結果を熱貫流率で確認したい場
合に用いるものである。同図（ｂ）に示す入力メニュー
のそれぞれに対応する熱貫流率のテーブルを示したのが
第６図であり、システムでよ、このテーブルを参照する
ことによって熱貫流率を設定する。

また、天井（床・外法）入力は、入力メニュー画面によ
り上部（下部）空調室の場合か、上部（下部）非空調室
の場合か、上部（下部）外気温の室の場合か、さらにそ
れぞれにおいて天井ＰＢ貼、天井直仕上、断熱厚のいず
れか等を選択入力し、トップライトは、シングルガラス
か、シングルガラス十日射遮蔽材か、ぺ了ガラスか、そ
して、それが普通、熱吸収、熱反射のいずれか等を選択
入力する。以下同様である。

外壁仕様、内壁仕様、窓仕様、開口仕様の各入力の選択
テーブルの例を示したのが第５図ら）であり、そのうち
外壁仕様入力を選択したときに切り替わる入力メニユー
の例を示したのが同図（ｄ）である。同図（６）に示す
外壁仕様入力は、同図（Ｃ）と同様に断熱厚を選択入力
することによりＲＣ壁、Ａｌ６壁、金属パネル壁のいず
れかも同時に選択できるようにし、しかも、直接貫流率
による入力、入力した結果の熱貫流率のモニターを可能
に構成したものである。また、内壁仕様入力は、隣室空
調室の場合、隣室非空調室の場合、隣室外気温の室の場
合のいずれかについて選択入力でき、窓仕様入力は、シ
ングルガラス、シングルガラス十日射遮蔽材、ペアガラ
スのいずれかについて選択入力でき、開口仕様入力は、
単純開口、ガラリのいずれかについて選択入力できるも
のである。

また、室内使用条件の入力メニューを示したのが第７図
であり、単位面積当たりの人体、照明電力を予め設定し
た中から選択できるようにすると共に、ｒＫＥＹ　　Ｉ
ＮＪで人体、照明、機器発熱を任意の数値で入力できる
ようにしたものである。

室内使用条件の入力では、入力に対応して熱量への換算
テーブルを設定しておくことによりチャンバ面積に対応
する熱量が計算される。例えば人体の場合には、単位面
積当たりの人数が入力値となるので、換算テーブルは、
その入力値に１人当たりの熱量とチャンバ面積を掛ける
ような設定となる。

上記のように室内使用条件では、人体の項目で人員密度
（人／　ｍ’　）と範囲からチャンバ空間の発熱量を決
定し、照明の項目で照閂密度（Ｗ／ｍ’）と範囲からチ
ャンバ空間の発熱量を決定し、ＯＡ機器等で発熱密度（
ｋｃａｌ／　ｍ″・ｈ）と範囲からチャンバ空間の発熱
量を決定する。また、輻射冷暖房パネル（床、天井、壁
）では、パネル表面温度とパネル取付範囲からパネルを
取り付けた熱節点面の温度を入力値で規定し、取り付け
た建築部位種別により熱回路網・換気回路網の接続仕方
を決める。

次にモデル設定について説明する。

第８図はチャンバ空間による建築物の構成を説明するた
めの図、第９図はチャンバ空間の構成を説明するための
図、第１０図（ａ）〜（財）は熱回路網の接続ルール、
第１０図（１）〜（ホ）は換気回路網の接続ルールを説
明するための図、第１１図は熱回路網・換気回路網モデ
ルの設定例を示す図である。

建築形状データとして、第８図（ａ）の平面図、同図（
ｂ）の正面図に示すように壁２１や窓２２からなる室の
形状が入力され、さらに、空間を分割するチャンバ芯２
３が指定されると、分割された壁２１や窓２２の部分は
それぞれが熱節点面を、空間の部分は換気節点面を構成
し、この熱節点面と換気節点面で囲まれたチャンバ空間
ＣＨ０、ＣＨ２２、ＣＨ２，、・・・・・・が設定され
る。このチャンバ空間は、チャンバ空間Ｎαとそれに付
く熱節点面Ｎα、換気節点面Ｎｏ、、それらの属性情報
等からなる。そして、例えば同図（ｂ）に示す正面図に
おいて、左下隅のチャンバ空間ＣＨ，ｆｆの熱節点面で
は、同図（Ｃ）に示すように分割して取り出した部分的
な壁２１′や窓２２′について、壁２１′、窓２２′、
その属性情報等が与えられる。したがって、第８図（ａ
）、Ｑ））に示すようなチャンバ空間で分割された建築
物を立体的に表示すると、第９図（ａ）に示すようにな
り、このチャンバ空間ＣＨ＋　ｒ、ＣＨ２２、ＣＨ２３
、・・・・・・のうち、例えば左下隅のものを取り出す
と、同図（ｂ）に示すように熱節点面３４〜３６と換気
節点面（通気路）３１〜３３とそれらの属性情報がこの
チャンバ空間の情報となる。

そこで、これらの熱節点面や換気節点面をそれぞれの材
質や形状等に応じて熱コンダクタンス、通気抵抗等ＣＩ
　、Ｃ２、・・・・・・に変換して熱回路網・換気回路
網モデルが設定される。熱回路網・換気回路網モデルで
は、それぞれの建築部位種別による熱回路網・換気回路
網の接続ルールに基づいて設定されるが、その接続ルー
ルの例を第１０図により説明する。

第１０図において、Ｒ，Ｒ，、Ｒ２は室内チャンバ熱節
点、Ｓは外壁内裏面熱節点、Ｓｌ、Ｓ２はローパーティ
ション表面熱節点、■は隣接熱部点、０は外気熱節点、
Ａはチャンバ外壁面面積、Ｋは外壁熱貫流率、α。は外
表面熱伝達率、α、は内表面熱伝達率、Ｃ，、Ｃ２、Ｃ
，拡張熱コンダクタンスを示す。

まず、外壁・屋根の接続ルールは、第１０図（ａ）に示
すように外壁内表面に熱節点Ｓを設け、〇−３．Ｓ−Ｒ
間に熱回路を設ける。そして、外壁仕様入力により決ま
るに値より以下の式を用いてＣ１Ｃ２を計算する。

Ｃ，＝Ａ・　（１／に一１／α、） Ｃ２＝Ａ・α。

また、内壁・天井・床の接続ルールは、同図ら）に示す
ように内壁内表面に熱節点Ｓを設け、Ｉ−３，Ｓ−Ｒ間
に熱回路を設ける。そして、内壁仕様入力により決まる
に値より、上記と同様にＣＣ３を計算する。

ローパーティション・張出し床・張出し天井の接続ルー
ルは、同図（Ｃ）に示すようにローパーティションの表
面両側に熱節点Ｓ、、Ｓ、を設ける。

そして、Ｒ，−５，、Ｓ、−３２，５２−Ｒ，間に熱回
路を設け、「ローパーティション入力」により決まるに
値より以下の式を用いてＣ，、Ｃ２、Ｃ３を計算する。

Ｃ，＝Ａ・Ｃ１ Ｃ，＝Ａ・　（１／に一２／α、）−１Ｃａ”Ａ・Ｃ１ 窓ガラス・トップライトの接続ルールは、シングルガラ
スを同図（ｄ）、シングルガラス＋ブラインドを同図（
ｅ）、ペアガラスを同図（ｆ）に示す。λはガラス熱伝
導率、ｄはガラス厚さ、ｒｌは非密閉中空層の熱抵抗、
ｒ２は密閉中空層の熱抵抗を示す。

シングルガラスの場合には、ガラス内表面に熱節点Ｓを
設けると共に○−３．Ｓ−Ｒ間に熱回路を設け、ガラス
熱伝導率、厚さは一律の値としてＣ１Ｃ２を計算する。

シングルガラス＋ブラインドの場合には、ガラス内表面
及びブライドに熱節点Ｓ、、Ｓ、を設けると共に、Ｏ−
Ｓ、　、Ｓ。

Ｓ２、Ｓ、−Ｒ間に熱回路を設ける。そして、ガラスの
熱伝導率、厚さを一律の値としてＣ１を計算し、ブライ
ンドは厚さを持たないものとしてＣ２、Ｃ３を計算する
。また、ペアガラスの場合には、２枚のガラス内表面に
熱節点Ｓｌ、Ｓ２を設けると共に、ＯＳｌ、ｓｌ　　　
３２．５２−Ｒ間に熱回路を設け、ガラス熱伝導率、厚
さは一律の値としてＣＩ、Ｃ２、Ｃ３を計算する。

開口の熱甘露網の接続ルールは、同図（（イ）に示すよ
うに仮想の開口表面に熱節点Ｓを設けると共に、Ｏ−８
に熱回路を設ける。そして、外表面熱伝達率α。からＣ
１を計算する。

また、輻射パネルを設置した場合の熱回路網・換気回路
網の接続ルールは次のようになる。

外壁や屋根、外来等に輻射パネルが付く場合には、同図
（社）に示すように外壁内表面（パネル上）に熱節点Ｓ
を設けてＳ−Ｒ間に熱回路を設け、内表面熱伝達率によ
りＣを計算する。同様に内壁や床、天井等に輻射パネル
が付く場合には、同図（１〕に示すように内壁内表面（
パネル上）に熱節点Ｓを設けてＳ−Ｒ間に熱回路を設け
、内表面熱伝達率によりＣを計算する。ローパーティシ
ョンの片面、或いは両側に輻射パネルが付く場合には、
同図（」）、同図（９）に示すようにローパーティショ
ンの表面両側に熱節点Ｓ、　、Ｓ、を設けると共に、Ｒ
−５，，５２−Ｒ，間に熱回路を設け、内表面熱伝達率
よりＣ，、Ｃ２を計算する。

次に、外癖に開く開口の換気回路網の接続ルールは同図
（１）、（ホ）のようになる。なお、ｈｌは通気路１の
基準面からの高さ、ｈ２は通気路２の基準面からの高さ
、ｈｏは開口の高さ、ｈｌｌは開口の腰高さ、ｈｃはチ
ャンバ底面の基準面からの高さ、ｈ、は当該階の床面の
基準面からの高さ、ｈｘは開口のチャンバ１に属する部
分の高さ、ｈ、は開口のチャンバ２に属する部分の高さ
、ＡＩは通気路１の有効開口面積、Ａ２は通気路２の有
効開口面積、Ｗは開口の当該チャンバ内幅、ζは通気抵
抗（圧力損失係数）、ｎは抵抗指数、ｋは開口の開口率
を示す。

チャンバ内に開口高さが収まる場合には、チャンバ毎に
開口に上下２つの通気路を設け、通気路の基準面からの
高さｈ＋、ｈ２を計算する。そして、「開口仕様入力」
より決まる開口率より通気路の有効開口面積ＡＩ、Ａ２
を計算する。また、チャンバ内に開口高さが収まらない
場合には、開口をチャンバＬ２で分割し、上記と同様に
それぞれのチャンバ毎に開口に上下２つの通気路を設け
、通気路の基準面からの高さｈ＋、ｈａを計算する。そ
して、「開口仕様入力」より決まる開口率より通気路の
有効開口面積ＡＩ、Ａ２を計算する。

上記のように熱回路網・換気回路網の接続ルールを設定
しておくことにより、建築形状データが入力された場合
にそのデータから熱回路網・換気回路網モデルを設定す
ることができ、その例を示したのが第１１図である。

熱回路網・換気回路網モデルが設定されると、室内使用
条件データをもとに各チャンバ空間に与える発熱量を設
定する。空調設備条件の入力るよる換気回路網モデルの
設定を示したのが第１２図である。空調設備条件の設定
では、空調機１つにつきチャンバを１つ作り温度を規定
する。そして、空調機と吹き出し口、吸い込み口のチャ
ンバの間に通気路を作って風量を規定し、空調機と外気
の間にも通気路を作る。データは、空調機ｋ、吹き出し
口の付くチャンバＮα、吹き出し風量、吸い込み口の付
くチャンバＮα、吸い込み風量、吹き出し空気温度から
なる。また、送・排風機の場合には、外気と吹き出し口
・吸い込み口のチャンバとの間に通気路を作り、風量を
規定する。データは、吹き出し口の付くチャンバλ・α
、吹き出し風量、吸い込み口の付くチャンバＮα、吸い
込み風量からなる。

その他に建物条件、気象条件の設定もあるが、この設定
では、建物の建つ緯度、軽度、評価をする月、日、時刻
、直達日射量、天空日射量、外壁の日射吸収率等から回
路網プログラムで太陽位置を算出すると共に、日射の当
たる壁、角度、日射量を算出する。また、建物の方位か
ら外壁それぞれの方位を求ｔ、外壁上の熱節点面の方位
とする。

さらに、外気温度から外気の熱節点の温度を算出し、風
向き、風速から外気の面する開口への風圧を算出し、隣
室の室温から内壁の熱節点と接続される隣室の熱節点の
室温を設定する。

第１３図は評価部における計算点入力例を示す図、第１
４図は計算点より見える熱節点面の取り出しを説明する
ための図、第１５図は形態係数の計算方法を説明するた
約の図である。

評価部では、先に述べたように、まず、平均輻射温度の
分布を求めるが、そのために、所謂温度分布計算の単位
ブロックとなる計算点大力を行う。

この計算点大力では、ＸピッチとＹピッチを入力し、そ
れに基づいて第１３図に示すように区分しその中心を計
算点に設定（Ｐ、１、Ｐｄ２は除く）する。そして、計
算点より見える熱節点面を取り出して形態係数を求め、
その形態係数と表面温度から平均輻射温度 平均輻射温度＝Σ（形態係数×表面温度）を計算する。

計算点より見える熱節点面は、例えば第１４図（ａ）の
平面図においてはａやｂ１同図ら）の断面図においては
ｅやｆであり、見えない熱節点面は、例えば同図（ａ）
においてはＣやｄ１同図ら）においてはｇやｈである。

形態係数には「長方形平面対微小球」、「長方形平面対
微小面」、「長方形平面対長方形平面。

等、数種類あるが、在室者を小球とみなして平均輻射温
度（ＭＲＴ）を求める場合における「長方形平面対微小
球の形態係数」について以下に説明する。なお、第１５
図（ａ）に示すΔ（ａＸｂ）を熱回路網モデルの熱節点
面とする。

まず、同図（ｂ）に示すように計算点Ｐからの垂線が熱
節点面内にある場合、形態係数φ４は、その垂線と交差
する点を通る縦横の線でＡ１〜Ａ、に分割して得られる
φＡ１〜φ□の総和として計算される。ここで、φ、、
〜φＡ４は、熱節点面サイズａｘｂが同図ら）に示すよ
うにａｌ、ａ２とｂ＋、ｂ、にそれぞれ分割され、計算
点とチャンバとの距離をｄとすると、 となる。また、同図（Ｃ）、（ｄ）に示すように計算点
Ｐからの垂線が熱節点面の分割線上にある場合にも、形
態係数φ、は、その垂線と交差する点を通る縦又は横の
線でＡＩ、Ａ２に分割して得られるφ１とφＡ２との和
として計算される。そして、同図（ｅ）〜（（イ）に示
すように計算点Ｐからの垂線が熱節点面の外にある場合
には、その垂線と交差する点と熱節点面を含む面から熱
節点面以外の面の部分を差し引くことによって形態係数
φ８が求められる。

すなわち、例えば同図（印に示す例の場合には、φ８−
φ。。。−φＩＩＩ、−φ、。＋φ。

で計算され、それぞれ、 φｎｖ−ｊａｎ ２πｄ　　ａｓ　　＋ｂＴ　　＋ｄ で計算される。同様に同図（ｅ）の場合には、φ、−（
φＡＩＢ＋−φＢ＋）　＋　（φＡ２Ｂ２−φＢ２）同
図（ｆ）の場合には、 φ、−（φＡｌＣｌ−φｃ＋）　＋　（φＡ２Ｃ２−φ
。２）で計算される。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば上記の実施例では
、空間の温度、湿度、気流、輻射温度を温熱環境要素と
して測定し、温熱環境指標を制御したが、着衣量や活動
量として対象室の状況に応じた値をメモリに記憶し、温
熱環境指標に反映させるようにしてもよいことは勿論で
ある。

また、温度、湿度、気流、輻射温度から測定するものと
入力データから予測するものとを任意に選択し分けるよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、温湿
度だけでなく気流や輻射温度を含めた温熱環境指標で快
適な温熱環境を実現することができる。また、予測シス
テムを組み合わせることにより、制御対象空間の任意の
位置を制御対象ポイントとするここができるので、セン
サーを配置することはできないが、環境制御上で最も望
ましい位置を制御対象ポイントに設定することができる
。

また、少ない計測によって室内の多数の点を制御対象ポ
イントとして環境制御を行うことができる。

さらには、時刻毎に制御対象ポイントを変えたり、温熱
環境指標をグルービングすることにより設備の部分運転
をさせたりすることもでき、従来できなかったきめ細か
い、省エネを図った快適な環境の制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る温熱環境制御システムの１実施例
を示す図、第２図は第１図に示すシステムの制御装置で
の処理の流れを脱胡するた狛の図、第３図は輻射温度を
間接的に測定する例を示す図、第４図は予測評価システ
ムの１実施例構成を示す図、第５図は建築部位の材質や
熱貫流率データの入力メニユーの例を示す図、第６図は
熱貫流率テーブルの設定例を示す図、第７図は室内使用
条件の入力メニューの例を示す図、第８図はチャンバ空
間による建築物の構成を脱胡するための図、第９図はチ
ャンバ空間の構成を説明するための図、第１０図は熱回
路網・換気回路網の接続ルールを説明するための図、第
１１図は熱回路網・換気回路網モデルの設定例を示す図
、第１２図は空調設備条件の設定例を示す図、第１３図
は評価部における計算点入力例を示す図、第１４図は計
算点より見える熱節点面の取り出しを脱胡するた狛の図
、第１５図は形態係数の計算方法を説明するための図で
ある。 １・・・対象室、２・・・温熱環境センサー、３・・・
温度計、４・・・湿度計、５・・・風速計、６・・・輻
射温度計、７・・・送風機、８・・・吹き出し口、９・
・・輻射パネル、１０・・・空調機、１１・・・制御装
置、１２・・・ガラス窓、１３・・・ブラインド。 出　願　人　　　清水建設株式会社 復代理人　弁理士　阿　部　龍　吉（外７名）第４図 第８ 図 （ａ） （ｂ） 第９図 （ａ） （ｂ） （バ ーＣ３） （）ｌ） （ｉ） （Ｃ） 第１１図 （ａ）黙回路網七テ″ル （ｂ）１物￥Ｌ回騒モチ）し 第１３図 手　　続　　補　　　正　　　書 （方式） １、事件の表示 平成　２年特許願第０９９９４９号 ２、発明の名称　温熱環境制御システム３、補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　東京都中央区京橋二丁目１６番１号名　　称
　（２２９）清水建設株式会社代表者吉野照蔵 ４、復代理人 ５、補正命令の日付　　平成　２年　６月２９日発送日
　　平成　２年　７月３１日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）空間の湿度、湿度、気流、輻射温度等の温熱環境
   要素と温熱環境指標を検出する検出手段、温熱環境指標
   の検出値と目標値とを比較し温熱環境要素の設定値を修
   正する修正手段、温熱環境要素を調整する調整手段、及
   び設定値に基づいて温熱環境調整手段を制御する制御手
   段を備えたことを特徴とする温熱環境制御システム。
2. （２）空間の温度、湿度、気流、輻射温度等の温熱環境
   要素を検出する検出手段、温熱環境要素の検出値を基に
   温熱環境指標を演算する指標演算手段、温熱環境指標の
   演算値と目標値とを比較し温熱環境要素の設定値を修正
   する修正手段、温熱環境を調整する調整手段、及び設定
   値に基づいて温熱環境調整手段を制御する制御手段を備
   えたことを特徴とする温熱環境制御システム。
3. （３）検出手段では、表面温度を求め形態係数と表面温
   度から輻射温度を演算して求めるように構成したことを
   特徴とする請求項２記載の温熱環境制御システム。
4. （４）表面温度をセンサにより求めたことを特徴とする
   請求項３記載の温熱環境制御システム。
5. （５）室外条件と建築データを入力して熱回路網・換気
   回路網解析を行い表面温度を求めることを特徴とする請
   求項３記載の温熱環境制御システム。
6. （６）設定値に基づいて室内の温度、湿度、気流、輻射
   温度等の温熱環境要素を調整する調整手段、該調整手段
   の制御データを基に指定される位置の温熱環境指標を演
   算する指標演算手段、及び温熱環境指標の演算値と目標
   値とを比較し温熱環境要素の設定値を修正する修正手段
   を備えたことを特徴とする温熱環境制御システム。