都市表面における 熱輸送速度の実験的研究 スケールモデルによる野外実験と風洞実験の比較 大久保 典明

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1 都市表面における 熱輸送速度の実験的研究 スケールモデルによる野外実験と風洞実験の比較 1023142 大久保 典明
都市表面における 　　　熱輸送速度の実験的研究 スケールモデルによる野外実験と風洞実験の比較 　 大久保　典明　 　 戸村　裕　 　 永山　光太郎　

2 発表内容 　①　風洞と野外との比較　（大久保）　 　②　野外での面内分布　（戸村）　 ③　野外でのスケール効果　（永山）　

3 野外での実験 研究目的・背景 建物表面から大気に運ばれる熱量を調べる 近年ヒートアイランド化が進んでいる しかしその解明が進んでいない
建物がもつ熱容量の増大 建物表面から大気に運ばれる熱量を調べる 実験として風洞による測定 野外での実験

4 測定場所 S=1/50 スケールモデル街区 コンクリート枡1600個 建物寸法15cm角 グロス建蔽率25％ S=1/5 スケールモデル街区
日本工業大学拡張地 S=1/5 スケールモデル街区 コンクリート枡512個 建物寸法1.5m角 グロス建蔽率25％

5 熱 伝導 放射 対流 測定が容易である 熱収支方法 物質輸送速度と熱輸送速度の類似性を利用 濾紙水分蒸発実験 流体を媒体としているため
正確な値が得にくい 熱収支方法 濾紙水分蒸発実験 物質輸送速度と熱輸送速度の類似性を利用

6 ＷＴとは輸送速度のこと 風洞内と自然風での輸送速度の比較 野外で1/50スケールモデル街区による実験を行った
風洞で得られた輸送速度 野外で得られた輸送速度 水分の蒸発速度を輸送速度として実験を行った 野外で1/50スケールモデル街区による実験を行った 試験体を湿らす 試験体を設置① 試験体回収② 重量測定 ①－②＝水分蒸発量 測定方法 20分間測定 アクリル板 使用した試験体 [g/m2・s] =WT CEを求める計算式 ＷＴとは輸送速度のこと ＣＥとは物質輸送速度を風速で除して無次元化した値である ＷＴ/ＷＴroofは屋上面を基準とし各面との比を表したもの ＣＥ＝ＷＴ/U で求められる

7 風向定義 W(S) F(B) F(C) W(N) W(E) W(W) R F(A) 屋上面　 交差点面　 建物間面　 壁面　

8 1/50スケールモデル街区による野外実験

9 1/50スケールモデル街区による野外実験

10 風洞と野外の比較 (ms-1) ms (ms-1) ms (ms-1) ms (ms-1)

11 風洞と野外の比較 (ms-1) ms (ms-1) (ms-) (ms-1) (ms-1)

12 風洞と野外の比較 ms (ms-1) (ms-1) (ms-1) (ms-1)

13 ①結論 （大久保） 野外測定での確認事項 日射量の影響は受けない 表面温度の測定は的確に行われた 輸送速度（屋上面との比）に関して
野外の方が風洞より大きくなった 風洞値と野外値の傾向線はほぼ平行である

14 1/50スケールモデル街区における面内分布 S=1/50街区における面内を9分割 それぞれの箇所の輸送速度を検討する 壁N 壁W 壁E 壁S
建物間面 B 建物間面 A 交差点面 立面図 平面図 壁面の表記 床面の表記

15 濾紙水分蒸発実験 使用する試料 床面試料 壁面試料 屋上面試料 濾紙面 壁面 床面 アクリル板

16 濾紙水分蒸発実験 手順 濾紙実験の様子 濾紙に水分を含ませ、秤量 試料を測定箇所に設置 サーミスタ温度センサ挿入 水分蒸発時間(15分間)
超音波風速温度計 濾紙に水分を含ませ、秤量 濾紙実験の様子 水分蒸発時間(15分間) 試料を測定箇所に設置 サーミスタ温度センサ挿入 密閉袋の秤量 長短波放射計 再度、密閉袋の秤量 試料を回収し、秤量

17 壁面における輸送速度比(上部) 立面図 平面図 立面図 平面図 (ms-1) 値が大きい 下降傾向がある 値が大きい

18 壁面における輸送速度比(中央) 立面図 平面図 立面図 平面図 (ms-1)

19 壁面における輸送速度比(下部) 立面図 平面図 立面図 平面図 (ms-1) 風向による変化が少ない 風向による変化が少ない

20 建物間面 ⑤=124 (ms-1) ②=44 ①=72 ④=37 値が小さい 建物間面における輸送速度比 値が小さい 風向による変化が少ない

21 交差点面 ①=47 (ms-1) ⑤=86 ②=77 交差点面における 輸送速度比 値が大きい 値が大きい 風向による変化が少ない

22 ②結論 （戸村） 壁面について 中央・・・風向による変化が小さい 中央より高くなる・・・風向による変化が大きい
中央より低くなる・・・風向による変化がみられない 立面図 風向による変化が大きくなる 中央 風向による変化がみられない

23 建物間面、交差点面ともに中心は風向による変化が小さかった
床面について 風 風 風 建物間面 交差点面 建物間面、交差点面ともに中心は風向による変化が小さかった 建物間面において風が濾紙面に当たりにくくなる場合 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　輸送速度比が小さくなった 剥離域では、輸送速度比が大きくなった

24 野外実験における スケール効果の検討 S=1/5 濾紙試験体概要 [mm] S=1/5街区 S=1/50街区 設置前 設置後 設置前 設置後
1,500 1,000 500 1,500 1,000 500 野外実験における スケール効果の検討 S=1/5街区 設置前 設置後 S=1/50街区 設置前 設置後

25 各スケールにおける測定機器の設置位置の検討 気温鉛直分布により都市表面からの熱的影響範囲を把握
スケールが異なると影響範囲も異なる？ 気温鉛直分布により都市表面からの熱的影響範囲を把握 =この高さでの測定が妥当 ２Hの高さで同じ気温分布 1H 2H 3H 5H 6H 4H Air＊1(6H) Air＊4(3.5H) Air＊12(0H) Air＊5(3H) Air＊6(2.5H) Air＊7(2H) Air＊8(1.5H) Air＊10(0.5H) Air＊11(0.2H) Air＊2(4.5H) Air＊3(4H) Air＊9(1H) SCALE 1/5 SCALE 1/50

26 同時測定値と風速依存性が大きく変わらない
測定値の精度検証 屋上面 ⑤ 同時測定値 全ての測定値 (n=115) 同時測定値と風速依存性が大きく変わらない 同時でなくとも結果は変わらなかった

27 スケール効果 スケールの 違いによる 輸送速度の差 平均輸送速度 濾 紙 試 験 体 ５００㎜ ５０㎜ 風 空気中水蒸気量 輸送速度

28 輸送速度比での比較 輸送速度比(WT/WTroof)= 各面⑤輸送速度÷屋上面⑤輸送速度 風向定義は濾紙全面に同じ
　 壁面 ⑤・・・・・・・180° 　 建物間面 ⑤・・・90° 　 交差点面 ⑤・・・45° 輸送速度比(WT/WTroof)= 　　　 各面⑤輸送速度÷屋上面⑤輸送速度

29 スケールが異なっても輸送速度比は大きく異ならない

30 ③ 結論 （永山） ● ● ● ● 地表面の熱的影響が及ぶ範囲は 各スケールとも２Hでほぼ等しい 同時測定でなくとも
　　　　同時測定と同じスケール効果が現れる ● 各面の輸送速度は 　　　　　屋上面と同じスケール効果が現れた ● 屋上面に対する輸送速度比は 　　　　 　　　　　スケールによる変化が少ない

31 おわりに 風洞測定値を実スケール都市へ適用！ 実スケールに近い準実スケールモデル を用いて野外で測定を行うという
未だ例に見ない実験を行ったことで 実スケール都市への適用可能性を検討 風洞測定値を実スケール都市へ適用！