報告書番号

GD25021

タイトル（和文）

人体の対流・放射放熱量に基づく温熱快適性評価手法の構築－住宅の断熱性能の向上が温熱快適性に与える影響の評価－

タイトル（英文）

Development of a Thermal Comfort Evaluation Method Based on Human-Body Convective and Radiative Heat flux-Evaluation of the Effects of Thermal Insulation Performance on Thermal Comfort-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背景
　カーボンニュートラルの達成のためには、住宅の断熱性能の向上とエアコン暖房の普及が重要である。住宅の温熱環境では、室内全体が熱的に中立状態であっても、断熱性能によっては壁面温度の不均一性や上下温度差によって局所的な放射・対流が生じ、人体の部位別放熱量に影響を与えることがある。そのため、住宅での温熱快適性を適切に評価するためには、人体の部位別放熱量を対流成分と放射成分に分離し、各成分が温冷感に与える影響を定量的に把握することが重要である。
目的
　人体の対流・放射放熱量が部位別の温冷感に及ぼす影響を定量評価可能な手法を構築する。さらに、局所的な不快感が生じやすいとされるエアコン暖房環境を対象として、住宅の断熱性能の向上が温熱快適性に及ぼす影響を評価する。
主な成果
1. 人体放熱量の分離に基づく等価温度を用いた温熱快適性評価手法の構築
　サーマルマネキン注1)および全球熱画像収録装置注2)により得られた人体の対流・放射放熱量[1]を活用し、等価温度注3)に基づく従来の部位別温冷感の評価に加えて、各放熱量が温冷感に及ぼす影響を定量的に評価可能な手法を構築した（図1）。
2. 住宅の断熱性能の向上が温熱快適性に与える影響の評価
　低断熱住宅の等級2、高断熱のHEAT20の2棟注4)を対象に本評価手法を適用した。
・本実験条件注5)において、全身の放熱量が温冷感に与える影響を評価した結果、等級2で放射放熱量相当温度注6)（ΔTr）が5.7℃／対流放熱量相当温度（ΔTc）が3.7℃となった。HEAT20ではΔTrが4.4℃／ΔTcが3.1℃となり、両者の差はΔTrが1.3℃、ΔTcが0.6℃であった（図2）。高断熱化による温冷感の改善は、放射成分の低減（1.3℃）が主要因であり、対流成分の低減（0.6℃）を上回った。エアコン暖房環境における温熱快適性の向上には、放射環境の改善の重要性が示された。
・実際の居住状態を想定し、着衣の状態（着衣抵抗：0.7cloおよび1.1clo）注7)を考慮した部位別の温冷感を評価した。等級2では、0.7 clo時に全身・左脛が快適範囲外となったが、1.1 clo時にはいずれの部位も快適範囲に収まった。一方、HEAT20では0.7 cloおよび1.1 cloともに全ての部位が快適範囲に収まった（図3）。住宅の高断熱化によって、全身・左脛の温冷感が改善され、中間期～冬期の標準的な服装（0.7clo）でもエアコン暖房時に高い温熱快適性を実現できることが示唆された。
今後の展開
　着衣条件および多様な条件下での実証を通し、エアコン暖房の有効性を検証する。
注1）人体形状を模した発熱体。部位ごとの顕熱放熱量を計測可能。
注2）測定点周囲の放射温度分布を撮影した熱画像。
注3）実環境の人体放熱量を、空気温度と放射温度が等しい静穏環境の単一温度に換算した指標。部位ごとの評価が可能。
注4）当所赤城試験センター内の環境試験室に設置した平屋建て住宅。「等級2」は旧省エネ基準相当の低断熱、「HEAT20」はG2 グレード相当の高断熱住宅。
注5）外気温度5℃、エアコン設定温度22℃の条件下で実施。サーマルマネキンは裸体条件。
注6）部位ごとの放射・対流放熱量を基準条件下の総合熱伝達率で除し、皮膚温度と周囲環境の温度差に換算した値。
注7）0. 7 clo：長袖シャツ・長ズボン・下着・靴下。1. 1 clo：0. 7 clo に厚手のセーターまたはジャケットを追加。着衣抵抗値は部位によらず一律とした。
関連報告書：
[1]GD24027「多様な暖房環境を模擬可能な温熱快適性試験室の開発 その5 実住宅・仮想住宅における人体放熱量の評価手法の構築」（2025. 04）他

概要 （英文）

In residential thermal environments, low thermal insulation performance can cause local discomfort due to non-uniform thermal environments (wall temperatures and vertical air temperature distribution). This study developed a method to evaluate how separated convective and radiative heat fluxes from each body part influence thermal sensation. Using a thermal manikin and spherical thermography, the impact of improved insulation was evaluated under air-conditioner heating (Grade 2 and HEAT20). The analysis revealed that HEAT20 reduced the radiative impact on the whole body by 1.4deg-C and the convective impact by 0.4deg-C compared to Grade 2, primarily enhancing comfort through the improvement of the radiative field. While high thermal insulation performance reduced the vertical air temperature distribution (from 3.2deg-C to 0.8deg-C), its contribution to comfort was dominated by reduced radiative heat flux rather than convective changes. Furthermore, sensitivity analysis regarding clothing levels (0.7 and 1.1 clo) showed that while Grade 2 required heavier clothing to maintain leg comfort, HEAT20 ensured high thermal comfort across all body parts even with standard clothing. These findings demonstrate that superior insulation effectively maintains comfort by mitigating radiative heat loss.

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