室内の温熱環境評価の一つとして、年間を通した快適性を評価する方法があります。ここではThermal Comfort Percent(TCP)について、Rhinoceros + Grasshopperを用いた評価例を紹介します。
TCPとは、室内のある評価点について、PMVの値が快適域(-0.5～PMV～+0.5)に収まる時間の年間合計値を8,760時間(24時間×364日)で割ったものです。値が大きいほど高い快適性を有すると評価できます。
このような温熱環境評価を行う場合、今までは専用の解析システムを用いることが多かったのですが、近年は3D CADとプラグインで行うことができるようになってきました。
今回、3D CADのRhinoceros + Grasshopperとプラグイン(Ladybug + Honeybee)を用いて、南向きの住宅の一室をモデルに、透明複層ガラスとLow-E複層ガラスでTCPを比較検討しました。
【窓構成】
- ・透明複層ガラス（FL3+A6+FL3）＋アルミサッシ
窓としての性能値※1： 熱貫流率4.2W/(㎡･K)，日射熱取得率 0.63 - ・Low-E複層ガラス（FL3+Ar12+ Low-E3）＋樹脂サッシ
窓としての性能値※1： 熱貫流率2.1W/(㎡･K)，日射熱取得率 0.46
※1 出典：板硝子協会資料「(住宅) ガラスの仕様と枠の種類に応じた窓の熱貫流率・日射熱取得率」
【空 調】
夏期：28℃，冬期：21℃
【代謝量】
1.0met(椅座安静)
【着衣量】
0.46(夏期標準レベル相当，外気温26℃時)～1.1(冬期標準レベル相当，外気温10℃時)
外気温によって着衣量を変動
【使用ツール】
Rhinoceros(Rhino6) + Grasshopper，Plugin(Ladybug + Honeybee)，EnergyPlus
次の図は、PMVの値が快適域を超える(暑い)時間の割合、快適域を下回る(寒い)時間の割合、快適域に収まる時間の割合(TCP)の分布を図示したもののです。
■快適域を超える(暑い)割合
■快適域を下回る(寒い)割合
■TCP(Thermal Comfort Percent：快適域(-0.5～PMV～+0.5)に収まる割合)
日射熱の取得はLow-E複層ガラスのほうが小さいため、窓面付近を中心に暑くなる時間が少なくなると考えられます。また、冬期の夜間など日射が無く外気温が低い時間帯は、Low-E複層ガラスのほうが室内側表面温度は高くなるため、寒くなる時間は少なくなると考えられます。これらの要因が重なり、TCPもLow-E複層ガラスのほうが良い値になったと考えられます。
窓ガラスや遮蔽物による室内温熱環境への影響を判断する際に、これらの評価指標を活用することができます。また、3D CADとプラグインで解析できるため、比較的簡易に温熱環境評価のケーススタディ等を行うことができます。