いごこちの科学 NEXT ハウス

省エネ・省CO2が切実なテーマとなるこれからの日本の住宅。
本企画では住宅性能の最前線を探究する、東京大学の気鋭の研究者・前真之准教授に、「いごこちの科学」として、住まいの快適性について解き明かしていただきます。

「人間にとって室内環境はどうあるべきか」をテーマに、断熱、開口部、蓄熱など、さまざまな視点から日本の住宅室内環境の改善ポイントを解説していきます。

#微気候 #発熱 #放熱 #夏 #発熱源

東京大学大学院工学系研究科建築学専攻・准教授 前 真之 (まえ・まさゆき)
東京大学大学院工学系研究科
建築学専攻・准教授
前 真之 (まえ・まさゆき)
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夏を涼しく暮らすコツを考えよう

今年の夏も各地で厳しい暑さが続きました。地球温暖化が進む中で、夏の暑さは今後もさらに厳しくなることが予想されています。一方で、オフィスや家の中では冷房が効きすぎて不快に感じたり体調を崩す人も少なくありません。実は、夏の快適性は冬よりもずっと複雑で込み入っています。今回は、そんな夏を振り返って、夏を快適に涼しく暮らすコツや工夫について考えてみましょう。

2 PMVを使って夏の涼しさを考えよう/
人体からの放熱のルートはたくさんある!

建物の内外の熱をなるべく減らした後は、夏の室内で涼しく過ごす方法を考えましょう。ここでは、快適性についての指標PMVを使って、夏の涼しさについて考察します。

図4に温熱快適指標PMVと不満者率PPDの関係を示しました。人間の温熱快適性は、体の中から湧き出る「代謝熱」と体から様々なルートで外界に放出される「放熱」、この2つのバランスで評価できます。

図4:不満に感じる人の割合

図4 温熱快適指標PMVをもう一度
PMVは人体の代謝熱と放熱のバランスを表します。代謝熱=放熱となるPMVゼロでは不満者率PPDが最小の5%になります。代謝熱に対して放熱が少なすぎると暑く感じ、PMVはプラスになります。PMVはプラスマイナス0.5に収まっていれば、90%以上の人が快適とされます。PMVはプラスでもマイナスでも、不満者率PPDは増加します。

PMVがマイナスということは、代謝熱よりも放熱が大きすぎるため寒くて不快になります。逆にPMVがプラスということは、代謝熱に比べて放熱が少なすぎて暑くて不快、ということです。図4のグラフに示すように、PMVがゼロのところが熱バランスがとれて不満者率PPDが最小の5%になります。PMVがプラス(暑)でもマイナス(寒)でも、不満者率PPDは増加します。

PMVの詳細は省略しますが、おおむねマイナス0・5からプラス0・5の範囲に収まっていれば、不満者率PPDは10%以下、つまり90%以上の人が満足ということで、十分に快適な環境ということになります。今回は夏ですから、とりあえずPMVがプラス0・5以下となる方法を考えましょう。

人体は外界に熱を放出する、様々な放熱手段を持っています。図5に、その主なルートを示しました。

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図5 体からの放熱は、放射・対流による「乾性放熱」と、汗の蒸発による「湿性放熱」に大きく分けられます。湿性放熱には、皮膚が汗で濡れないので気づきにくい「不感蒸泄」と、皮膚が汗に濡れるので不快に感じがちな「発汗」に分けられます。

放熱ルートは、放射・対流など水の蒸発によらない「乾性放熱」と、不感蒸泄や発汗による「湿性放熱」、この2つに大きく分けられます。呼吸による放熱もありますが、量が少ないので以下では取り上げません。

空気や周辺物体の温度が低い冬期では、放熱は対流(→周辺空気)と放射(→周辺物体)といった乾性放熱で十分まかなえます。

一方で、夏には空気や周辺物体の温度が上昇して対流・放射による乾性放熱が減少するため、放熱不足になりがちです。よって対流・放射以外のルート、湿性放熱が重要になります。

湿性放熱は、皮膚にかいた汗が蒸発して気化熱を奪って体を冷やすことです。この汗をかいて体を冷やす「ウェットな冷却力」こそ、人類が暑いアフリカを生き延びることができた秘密なのです。

湿性放熱の放熱量が少なく、周辺空気が乾燥している場合は必要な汗の量が少ないので、汗は気づくことなくすぐに蒸発します。これを「不感蒸泄」といいます。スポーツ時などに湿性放熱量を増やすために発汗量が増加したり、周辺空気の湿度が高くて汗の蒸発がすすまない場合は、汗は皮膚の表面を濡らした後で蒸発します。これを「発汗放熱」といいます。

同じ汗の蒸発でも、不感蒸泄では皮膚は乾いたままで汗に気づきませんが、発汗放熱では皮膚は濡れるので汗をかいたと気づきます。発汗放熱が多い状態は皮膚の多くが汗で濡れているため、一般に気持ち悪く不快になりがちなことを、覚えておきましょう。

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