スケールモデルを用いた建物群周りの 気温分布の検討 1043504 藤原 孝三 指導教員 成田 健一
はじめに 壁面近傍気温 天井面 放射 放射熱 蓄熱 壁面表面温度が近傍気温に与える影響 壁面 熱伝導 ？ 空気魂(温) 浮力 床面
壁面熱伝達現象と微細な温度分布の関係の解明 研究目的 壁面熱伝達現象と微細な温度分布の関係の解明 建物表面温度が近傍の気温場に与える影響に関しての観測事例が少ない 浮力による自然対流が卓越する状態のモデル化が不十分 建物近傍気温を検討し、定量的に把握
測定概要 750 D5 熱電対位置 D15 D30 D250 D60 D120 750 超音波風速温度計 H5(0.96H):1450 [ ｍｍ ] 北西（風向） 3000(2H) 50 天井面 H5(0.96H):1450 2250(1.5H) 250 H4(0.8H):1200 350 H3(0.56H):850 1500(1H) 350 H2(0.33H):500 350 150 1500(1H) H1(0.1H):150 床面 単位： mm 壁面 ( 南東 ) 壁面近傍気温 壁面 ( 北西 )
熱電対と超音波風速温度計 配置場所 ①熱電対配置拡大 ③超音波風速 温度計拡大 ③ ① ② ②熱電対位置拡大
日射量と風向・風速の日変化 S↓ 解析対象日 L↑ 日射量[ w/m2 ] S↑ Rｎ↓ L↓ 北 解析対象日 西 風速[ m/s ] 風向 南 東 解析対象日 風向（2H） 風速（2H） 風向（1.5H） 風速（1.5H） 風速[ m/s ] 風向
大気安定度 20 16 12 8 4 -4 Ts(H5)－T Ts(H3)－T Ts(H2)－T Ts(H4)－T Ts(H1)－T 風向 20 12 8 -4 4 16 Ts（H3）－T Ts（H5）－T Ts(H5)－T Ts(H3)－T Ts（H2）－T Ts（H4）－T Ts(H2)－T Ts(H4)－T T（2H） Ts(H1)－T Ts（H1）－T T(2H) 風向 H5 Rb (11:15～11:25) (19:50～20:00) Rb H4 H3 H2 風速 H1 上図. 表面温度Ts(各層)とT(2H)の温度差の日変化(12月26日) 下図. 大気安定度(Rb:バルク・リチャードソン数)と風速の日変化(12月26日)
各測定点の気温変化(T(2H)[℃]との気温差) 60mm 気温差：大 天空率：大 気温差：小 天井面 H5 [℃] 10 8 7 6 5 4 3 2 1 9 H5 H4 H4 H3 H3 気温が高い H2 H2 H1 床面 H1 天空率：小 120 250 [mm] 120 250 [mm] 12月26日 日中(11:15～11:25) 12月26日 夜間(19:50～20:00) 気温差 各層壁面から60mmまで ： 大 60mm以遠 ： 小 上層部 ： 大 下層部 ： 小 気温差 各層壁面から60mmまで ： 大 60mm以遠 ： 小 H1D250 : 大 (天空率 : 小)
各測定点の気温変動の標準偏差 12月26日 11:15～11:25 H5 H4 H3 H2 H1 H3層～H5層の気温変動 12月26日 11:15～11:25 距離別温度の標準偏差 120 250 [mm] H1 H2 H3 H4 H5 [℃] 高さ [mm] H3層～H5層の気温変動 気温変動の標準偏差[℃] 壁面から距離ごとに小さくなる 壁面近傍(D5～D30) : 下層部から上層部に向かって大きくなる D250の気温変動 H1層：大 H2層～H5層：ほぼ一様
気温変化の時系列(上図：11:15～11:25 下図：19:50～20:00) 距離別（D5）気温 気温 [ ℃ ] １５ １９ ２０ ２１ ２２ ２３ ２４ ２５ １６ １７ １８ [ min ] 気温 [ ℃ ] ５０ ５４ ５５ ５６ ５７ ５８ ５９ ００ ５１ ５２ ５３ [ min ] 気温変化の時系列(上図：11:15～11:25 下図：19:50～20:00) 時間
各測定点の気温変動の歪度 12月26日 11:15～11:25 距離別の歪度 H5 H4 H3 H2 H1 歪度 12月26日 11:15～11:25 距離別の歪度 120 250 [mm] H1 H2 H3 H4 H5 相似性 高さ [mm] 対象性 歪度 歪度 H5層 D250 : 大(正) D120 : 小(負) D15・D60各層 : 値の大きさは違うが歪度に相似性がある D5とD250は歪度に対象性がある
結論 日中 夜間 日射により、暖められた壁面は放射熱によって近傍気温を上昇させる 下層部の空気魂は浮力による自然対流が見られ、発達しながら上昇していく 夜間 天井面に比べ床面の天空率は小さくなり、放射冷却が弱められ、壁面温度より床面温度が高くなる 結果、床面近傍で対流が盛んになる