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測定点A
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地表面温度ベラ一日射量
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日4
28 32 36 40 44 48 温度 52， OC
図5. 1 0 地上測定点における地表面温度および気温の鉛直分布
100
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Cコ
図5. 1 1 R点より撮影した交差点付近の赤外線熱画像
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測定点C
一一一 位 面一一一 ;呂田
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7月3 1日
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12
8月1日
。
12
8月2日
。
12 0
8月3日 時刻 図5.12 地上測定点背後の建物窓面および壁面温度の経時変化
102
-3.3 地上の気温に及ぼす地表面温度と風速の影響
図5.7に示される地上3点の気温の相違は、 各測定点の風速と地表面温度の 相違に基づくものと考えられる。 そこで図5.8に示される地上高さ1，5mの気 温と地上高さ30mのR点の気温との差と地上各点の風速および地表面温度との 関係をそれぞれ図5.13および図5.14に示す。 地上と上空との気温差は夜間 よりは日中に大きいので、 1 1 : 00...， 1 6 : 00の海風が発達している時間帯 について図示している。 ぱらつきは大きいけれども風速の増大とともに気温差が 小さくなる傾向がみられる。 また、 地表面温度の上昇による気温差の増大の傾向 は、 風速との関係よりも明瞭であり、 地上の気温はそこでの局所的な地表面温度 の影響が大きいと言える11)。
2 3
風速， m/s
図5.13 日中の海風時における風速と(地上気温一上空気温)の関係 6
4
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地表面温度とR点の気泡の差 ，OC
図5.1 4 (地表面温度一上空気温)と(地上気温一上空気温)の関係
103
-4. 街路空間における総合温熱指標の計算
街路の暑熱環境における人体の温熱感覚に及ぼす風速の影響を検討する。 人体 モデルにおける平均放射温度の計算には、 周囲の表面温度を赤外線放射カメラに より、 また表面および天空に対する形態係数を魚眼レンズにより測定した値を用 いる。
4.1 長波長放射の取扱い
地上1.5mの高さの水平面ヘ入射する日射と長波長放射に関しては、 上空よ りの下向き成分と地表からの上向き成分とに分けて考える。 長波長放射は、 魚眼 レンズにより撮影した写真から求まる周囲面の形態係数および赤外線放射カメラ による表面温度を用いて算出される。 このようにして算出された上向きと下向き の放射量および日射量の実測値を用いて測定点の放射収支量を計算し、 放射収支 計による実測値との比較を行う。 各測定点における天空側と地表側における周囲 面の形態係数を表5.5および表5.6に示す。 各測定点の地上1.5mの高さの 長波長放射量を算出する際に以下の仮定を行う。
(1 )大気放射量は、 R点の水平面へ入射する全波長放射量から水平面日射量を差 引いた値とする。
(2)測定点周囲の建物表面温度は、 同じ歩道側の背後に位置する建物のみを考慮 し、 それ以外の建物表面温度は、 形態係数も小さいことから気温で代表させる。
各測定点の背後にある建物の2階部分以上の表面温度は、 測定点から建物各層 をみた形態係数によって実測値を加重平均した1つの均一面として扱う。 ただ し、 各建物1階部分の表面温度は、 形態係数が大きくなるので実測値をそのま ま用いる。
(3)街路面の温度は一様と考え、 実測値を用いる。
(4)街路周辺の電柱、 外路灯および道路標識等は気温と等価とし、 表面温度分布 はないものとする。
(5 )各面の放射率はすべて0.95とする。
104
-表5.5 各地上測定点における天空側各面の形態係数
建 物
測定点 天 空 街路樹 その他
背後 反対側
A O. 639 O. 264 O. 080 O. 005 O. 012 B O. 354 O. 363 O. 093 O. 189 O. 001 C O. 347 O. 236 O. 154 O. 253 O. 010
表5.6 各地上測定点における地表側各面の形態係数
コンクリート アスフアルト
測定点 舗装面 舗装面 植 栽 建背 後物 その他 A O. 409 O. 076 O. 496 O. 0 19 O. 000
B O. 831 O. 134 O. 000 O. 025 O. 000 C O. 795 O. 166 O. 000 O. 025 O. 0 14
測定点ヘ入射する下向きと上向きの長波長放射量は次式で示される。
L R DN ==φs.AR+�φp・εp・σ・TS. p4 ・・・・・ ( 1 )
LRup==�φ'p・εp・σ・T'S.p4+ (1-εG) ・LRDN ・・・・・ ( 2 ) ただし、 LR DN:入射する下向きの長波長放射量 (MJ/m2h)
L R up :入射する上向きの長波長放射量 (MJ/m2h)
AR :大気放射量 (MJ/m2h)
T s. p :地上1.5mより上部各面の表面温度 (K)
T' s. p :地上1.5mより下部各面の表面温度 ( K)
φs :測定点における天空率
φp :地上1.5mより上部各面の形態係数 φ'p :地上1.5mより下部各面の形態係数 εG :地表の放射率(=0.95)
εp :各面の放射率(=0.95) σ :ステファン ・ ボルツマン定数
なお、 添え字Pは、 各面の位置を示す。
(MJ/m2hK4)
上式により、 長波長放射の収支量を求め、 各測定点で測定された水平面全天日 射量から反射日射量を差引いた値を加えることにより、 全波長の放射収支量を計
105
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算する。 その計算値と実測値とを比較して図5.15に示す。 ここでは、 下向き の放射を正としている。 計算値は実測値によく追従しているが、 両者の差異は日 射成分の影響であると考えられる。 これは放射収支計と日射計を同一の場所に設 置できず、 約1--2m離れていることから生じたものと考えられる。
31測定点A
2
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3 2
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3
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|測定点C
。 12 。 12
7月31日 8月1日
。
8月2日
一一一実測値 -B一計算値
。 12
8月3日 図5.15 放射収支量の実測値と計算値の比較
4.2 円柱モデルの平均放射温度の算出
O 11寺刻
人体の形状を簡略化して円柱で置き換え、 それの街路空間における平均放射温 度(MR T)注3)を算出する。 身長が170cm、 体重65kgの人体を仮定して、
DuBoisの式12)を使い体表面積を求めると1.74m2である。 この身長と 体表面積にそれぞれ等しい高さと表面積を有する円柱の直径は30cmとなる。
円柱は衣服に覆われ、 その日射吸収率を0.6、 放射率を0.95と仮定する。
106
-仮定した円柱の放射収支を示すと以下のようになる。
ac・{ (φ1/φ4)・8DN+(φ2/φ4)・8dHDN+(φ3/φ4)・8d H up} +εc・{ (φ2/φ4)・L R DN+ (φ3/φ4)・LR upー σ ・T r 4} = 0
. (3) ここに、 ac :円柱の日射吸収率(=0.6)
ただし、
εc :円柱の放射率(=0. 95)
σ :ステファン ・ ボルツマン定数 T r :円柱の平均放射温度
(MJ/m2hK4) (K)
8DN :法線面直達日射量 8dH :水平面拡散日射量
LR :水平面長波長放射量
(MJ/m2h) (MJ/m2h) (MJ/m2h) なお、 添え字 DNは下向きに入射するもの
UPは上向きに入射するものを示す。
φ l ここ8) ・ sinh+R.H 'cosh
φ2= 8 1 + 8 2/2 φ3= 8 2/2 φ4=81+82
R : 円柱の直径 (=0. 3 ) (m) H :円柱の高さ(=1.7) (m) 8 1 :円柱上円部の面積(=0.07) (m2) 8 2 :円柱円筒部の面積(=1.6) (m2)
h :太陽高度 (度)
( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 )
屋上基準点R点において測定された水平面全天日射量を次式13)により直散分離 する。
8H=0.27・sinh . (Io-DN)
DN== ( T H/sinh-0.27Io) /0.73 これらから屋上基準点の水平面直達日射量を求める。
DH==T H-8H
� � Iー，
L- L- V"_ 、
(8 ) (9 )
. (1 0)
8H :屋上基準点における水平面拡散日射量 (MJ/m2h) DN :屋上基準点における法線面直達日射量 (MJ /m2h)
107
-DH:屋上基準点における水平面直達日射量 TH:屋上基準点における水平面全天日射量 h :太陽高度
(MJ/m2h) (MJ/m2h) (度)
10 :太陽定数 (MJ /m2h)
地上の測定点に入射する日射量の直散分離は以下のように行う。 直達日射があ たる時、 そこの水平面直達日射量が屋上におけるそれと等しいとし、
8DH==DH ・ ・ ・ ・ ・( 1 1 ) 地上点の法線面直達日射量および水平面拡散日射量は
8DN==DN
8dH==8TH-DH
となる。 ただし、 8dH<8H/φS. R'φsとなる場合には、
8dH==8H/φS. R'φs
と仮定する。 また、 直達日射がない場合は、
8dH==8TH とする。
‘...". """'r' ， ...
L- L-Y'-、
である。
8DH:地上点における水平面直達日射量 8DN:地上点における法線面直達日射量 8TH:地上点における水平面全天日射量 8dH:地上点における水平面拡散日射量
φS. R :屋上基準点の天空率 φS :地上点の天空率
( 1 2 ) ( 1 3) . (1 4)
. ( 1 5 )
(MJ /m2h) (MJ/m2h) (MJ/m2h) (MJ/m2h)
(3 )式から求められる各測定点の平均放射温度Trの経時変化を図5.16に 示す。 A、 B点は午前中から昼過ぎまで直射を受け、 MRTは最高600Cに達し ている。 日向となる時間が短く、 周囲の表面も比較的低温に保たれるC点では、
他の点に比べMRTは低く最高450C程度である。
4.3 標準新有効温度と風速の関係
前項で算出した平均放射温度を使用し、 総合的な温熱指標として標準新有効温 注4) �
度(8E Tつ を計算し、 街路上の風速との関係を考察する。
標準新有効温度については、 A8HRAEの標準新有効温度SET・の算出プ 108
-90
80 70
� 60
←50
出
� 40
30
点点点 ABC 定定定 一一一 測測測 一一一 Oム十
2 7月31日
。 12
8月1日
。 12
8月2日
。 12
8月3日
0 時刻 図5.16 各地上点におけるMRTの経時変化
ログラムで1977年度版14)のものを石井らが改良したプログラム15)を使用す る。 これはASHRAEのプログラム中の諸定数を日本人向けに変更する等の改 良がなされたものである。 標準状態として、 風速0.1--0.15m/s、 相対
注5 ) 注6)
湿度50%、 代謝量lmet 、 着衣量0.6clo を設定する。 実在環境と して、 先に算出したMRTに加え、 気温、 相対湿度および風速の測定値を入力し 人体側条件として、 代謝量1.2metで立位を、 着衣量は0.5cloとして薄 手の長ズボン、 半袖シャツを仮定する。 なお、 実在環境における人体の対流熱伝 達率は、 以下の2種類の式14)による。
CHC==3. 09 x 10-2・V0 . 53 ・ ・ ・ ・ ・( 1 6) C H C == 2.0 3 x 1 0 -2・ (M - O. 8 5 ) O. 39 ・・・・・( 1 7 )
CHC:対流熱伝達率(MJ /m2hOC) V:風速 (m/ s)
M:代謝量 (m e t)
プログラム中においては、 風速による場合と作業活動による場合のどちらか大き い方を対流熱伝達率として採用している。
算出した各測定点における標準新有効温度の経時変化を図5.17に示す。 図 5.16のMRTの経時変化と比較すると、 SE T *はMRTに対応する変化を示 している。 しかし、 MRTの値がほぼ同一のA点とB点におけるSET・はその 値に大きな差が生じ、 A点での最高値が30 --3 20Cであるのに対し、 B点では 3 5 --3 60Cに達している。 C点では一時的なMRTの上昇に伴い、 SE T *の 上昇がみられるが、 終日300C以下に保たれる。 A点より風速が小さいにもかか
109