※ Biophilic Agritecture：Biophilic Agritectureは、建築環境への自然統合により居住者のウェルビーイング向上を目指す「バイオフィリックデザイン」と、都市部での食料生産を行う「都市農業（Agritecture）」を融合させた概念である。 垂直農法や自然採光システムの導入により、建築物の美的価値と環境性能を高めると同時に、都市部における食料供給源としての機能を付与する。これは、都市の食料安全保障およびコミュニティのレジリエンス強化に寄与するアプローチとして注目されている。

・Biophilic Agritecture 〜自然と人間が共存する「あわい」の空間〜
・田中希穂（名古屋大学 工学部 環境土木・建築学科4年）
・説明資料：【PDF】
・SABED 環境シミュレーション設計賞 2025【学生部門】最優秀賞：【LINK】

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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感謝する気持ちを持つ人は相手のことも愛する人であり、相手を愛する能力があるとその相手のためなら何でもできそうな気持が浮かび上がると信じている私は、感謝する心が全ての始まりだと思います。質問した学生がこれを納得したのかどうかは未だに分かりませんが、首肯いてくれたからほっとしております。

私は、今まで一生懸命、建築を勉強し、大学教員としても建築学概論、建築設計、建築環境・設備などを教えていますが、「建築」と言うものはまだまだ分からないことだらけです。建築と言えば、哲学だ、歴史だ、宗教だ、権力だ、芸術だ、お金だなど、色々な話を聞きながら学んで参りましたが、私が考える「建築」とは人間のためのものであり、住みやすく、安全でかつ快適な環境を提供し、暮らす人に活気を与える（相手を愛する力！）のではないかと思っております。むしろ誰かが「これが建築だ！」と言う人を見つけたら是非、教えてください。

私は、幼い頃から何かを破壊することがとても好きだった子で、オモチャやテレビ、パソコン等、何かと壊してしまうと「ワ！楽しい！」と感じました。その私は、建築を専攻としながら、どのように建てる建築が良いのか悩んで行くべきだったにも関わらず、逆にどのように壊して行けば良いのか真剣に悩んでました。このような経緯から、建築に関わる私は、機械工学科に行って「材料力学、破壊力学」などを学び、化学工学科に行って「火薬管理」などを学びました。更に、建築学科では「構造力学」などを学びながら建築物の弱点はどこだろうかに興味を持ち、勉強しました。続けて勉強して来たらきっと（？）、多分（？）、建築破壊工学者として活躍しているのではないかと思いますが、残念ながらその夢は叶いませんでした。

路線を変更した私は、「相手を愛する力！」は捨てず、誰かのために何とかできるものを常に探し、現在は、建築空間内の居住者がより安全で快適な生活を可能とするための様々な技術開発を行っている最中です。例えば、母から聞かれた「部屋の中のホコリはどうやって簡単に除去できるの？」、友から聞かれた「夏場にどうやって涼しく過ごせるの？」、先輩から聞かれた「ウィズコロナ時代にてウイルス感染リスクを低減するソリューションとは？」、企業から聞かれた「省エネ社会を目指す新たな技術とは？」など、人間工学から地球環境学まで、常に周りの方々が持つ疑問を解決するために努力しております。

以上のことより、「人間の幸せとはなにか？」と言う疑問の答えにもなるかと思いますが、まだまだ未熟な私は、「幸せとは、世の中の全てに感謝することではないか？」と強く信じております。感謝する気持ちから始めた自分の小さな努力が、世の中を変化させ、世界平和に繋がって行くと信じ、またそれが私の使命だと思います。さあ、一緒に頑張って行きませんか？

https://www.env.nagoya-u.ac.jp/teacher/20220426/index.html

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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サーマルマネキンは人体形状をした発熱体であり、着衣熱抵抗の測定のために開発され、測定法も標準化¹されている。発熱の制御に関しては、皮膚温を一定に保つ方法と皮膚温の間に拘束条件式を用いて式[1]を満たすように制御（コンフォート制御）する方法がある。

\def\arraystretch{2.0}\begin{array}{cc}\begin{aligned} t_{\mathrm{s}}=36.4-0.054Q_{\mathrm{t}} \; \cdots [1] \end{aligned}\end{array}

ここに、t_s は皮膚温度 [°C]、Q_t は着衣時の皮膚表面からの顕熱熱損失量 [W/m²]である。

また、温熱環境評価のためには、皮膚温、熱損失量から等価温度を算出する方法、熱損失量による比較など様々な方法がある。等価温度は式[2]で算出する。

\def\arraystretch{2.0}\begin{array}{cc}\begin{aligned} t_{\mathrm{eq}}=t_{\mathrm{s}}-0.155\left (I_{\mathrm{cl}} + \frac{I_{\mathrm{a}}}{f_{\mathrm{cl}}}\right )Q_{\mathrm{t}} \; \cdots [2] \end{aligned}\end{array}

ここに、t_eq はサーマルマネキン等価温度 [°C]、I_cl は基礎着衣熱抵抗 [clo]、I_a は裸体時の空気層熱抵抗 [clo]、f_cl は着衣面積比 [-]である。

一方、人体温熱快適性に関する詳しい説明はASHRAE Handbook²を参考し、学習してください。

[1] ASTM F 1291-05 : Standard test method for measuring the thermal insulation of clothing using a heated manikin, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2005.
[2] ASHRAE Handbook 2021 : Fundamentals – Chapter 09. Thermal Comfort, 2021.

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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※ VR（Virtual Reality）：現物・実物（オリジナル）ではないが機能としての本質は同じであるような環境を、ユーザーの五感を含む感覚を刺激することにより理工学的に作り出す技術およびその体系 。

いつも参加せず見るだけとなりますが、本年度のSIGGRAPH 2021（1-5 August, 2021）では何が発表されるかな？

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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BEWARE OF FIRE ! 火の用心 ! 小心火灾 ! 불조심 ! 

火災を予測する解析モデルは大きく、実験モデル（experimental model）と数学モデル（mathmatical model）に分けられる。実験モデルは実態実験（full-scale test）か模型実験（small-scale test）に分け、実際に火災を発生させる場合も、又は発生させない場合もある。数学モデルは確率的結果を基とする確率論モデル（probabilistic model）と理論解析による決定論モデル（deterministic model）に分けられる。

1. 実験モデル（experimental model）
 (1) 実態実験（full-scale test）
 (2) 模型実験（small-scale test）

2. 数学モデル（mathmatical model）
 2.1 確率論モデル（probabilistic model）
  (1) ネットワークモデル（network model）
　a. メッシュメソッド（mesh method）
　b. ノードメソッド（node potential method）
  (2) 統計モデル（statistical model）
  (3) シミュレーションモデル（simulation model）

 2.2 理論解析による決定論モデル（deterministic model）
  (1) ゾーンモデル（zone model）
  (2) フィールドモデル（field model）

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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※ Images source: Pixabay.com

図1. 室内温水プール

図2. CFD解析事例（温熱環境・結露発生有無に関する検討）

温水プールでの内部潜熱負荷は人体とプールの蒸発から発生する。ここで蒸発負荷は、他の負荷要素よりも重要であり、プールの面積、濡れた床面、水温、プールの種類による活動レベルによって異なる。

温水プールでの蒸発量は内部潜熱負荷は式[1]に示す経験式によって求められる。この式は一般の活動レベルのプールに対する経験式であり、床表面が濡れている領域でも使用可能である。

w_{\mathrm{p}}=\frac{A}{Y}\cdot (p_{w}-p_{a})\cdot (0.089+0.0782V) \; \cdots [1]

ここに、w_p は水の蒸発量 [kg/s]、A はプールの表面積 [m²]、Y は水表面温度における相変化するために要する潜熱 [kJ/kg]、p_w は水表面温度における飽和水蒸気圧 [kPa]、p_a は空気露点温度における飽和圧 [kPa]、V は水面上部における気流速度 [m/s]である。また、0.089の単位は [W/(m²·Pa)]であり、0.0782の単位は [W·s/(m³·Pa)]である。

温水プールの種類により異なる活動レベルを考慮して蒸発率を評価するためには活動係数（activity factor）F_aを用いて式[1]を修正する。約2,400 kJ/kgのY 値と0.05~0.15 m/s範囲のV 値に対して式[1]は式[2]のように単純化される。

w_{\mathrm{p}}=4 \times 10^{-5}\cdot A \cdot (p_{\mathrm{w}}-p_{\mathrm{a}})\cdot F_{\mathrm{a}} \; \cdots [2]

以上の内容に対してもっと詳しい説明は、ASHRAE Handbook¹を参考し、学習してください。

[1] ASHRAE Handbook 2023 : HVAC Applications – Chapter 06. Indoor Swimming Pools, 2023.

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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Wishing you a Safe and Happy New Year!

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[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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[1] SHASE-S 102-2011：換気規準・同解説、空気調和・衛生工学会規格、2011.
[2] ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, 2019.
[3] ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality in Residential Buildings, 2019.
https://www.ashrae.org/technical-resources/bookstore/standards-62-1-62-2

この規格は解説書（user’s manual^{4, 5}）も出版されているので、換気規格に興味のある方はぜひ学習して見てください。

[4] ASHRAE : Standard 62.1 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2016, 2016.
[5] ASHRAE : Standard 62.2 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2016, 2017.

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

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・研究課題名：日射遮蔽ルーバーを用いた高効率太陽熱システムの開発
・研究代表者：李時桓
・研究期間：令和03年04月01日～令和04年03月31日

公益財団法人 岩谷直治記念財団 | http://www.iwatani-foundation.or.jp

本研究は、延床面積当たりの屋根面積が少ない中高層建物（集合住宅、オフィスなど）に適用可能な「日射遮蔽ルーバーを活用したエアフロー太陽熱システム」を開発することを目的とする。

2015年、政府は温室効果ガスの排出量を2030年までに2013年比で26%削減¹する目標を発表した。それに従って再生可能エネルギーの利用への関心が高まっており、その中でも豊富な量、高い効率、維持管理の容易性などから太陽熱の利用が増加している。しかし、建築での太陽熱システムは屋根面にパネルを設置し、熱媒による室内暖房や給湯に利用するのがほとんどである。そのため、集合住宅やオフィスなど延床面積当たりの屋根面積が少ない中高層建物の場合は、屋根面に設置した集熱器だけで室内の熱需要を賄うのが不可能である。

本研究で開発する「日射遮蔽ルーバーを活用したエアフロー太陽熱システム」とは建物の立面に設置することを基本とし、太陽光パネルと一体化された日射遮蔽部材の内部に空気が流れるように製作して昼間に日射があたる面との熱交換を行い、温めた空気を室内暖房又は給湯に利用する新たなシステムである。冬期には室内空気を循環しながら日射熱で空気を温めて暖房負荷を低減し、もしくは外気温度を上昇させて室内に導入することで換気負荷を低減する。夏期にはシステム内部に外気を自然流入・流出させることで、システムの過大な温度上昇を抑制して変換効率を維持させる。

代表研究者は研究期間の中、太陽光発電システムに関する実態調査を行い、開発システムの効果検証のための試作模型を設計・製作する。その後、実測による熱回収効果の検討、数値解析による熱流体シミュレーション、年間負荷削減量の定量的な検討を行う予定である。続けて、開発システムの適用可能性を検討し、創エネ技術の向上、エネルギーの高効率化を図り、都市空間でのnZEB（年間のエネルギー消費量が正味でゼロになる建築物²）化に貢献することを目指す。

[1] 環境省：地球温暖化対策計画、https://www.env.go.jp/earth/ondanka/keikaku/taisaku.html、2015.
[2] 環境省：ZEB PORTAL, http://www.env.go.jp/earth/zeb/index.html

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science]

投稿 岩谷科学技術研究助成 は BUILDING PHYSICS RESEARCH GROUP™ に最初に表示されました。

・研究課題名：換気による新型コロナウイルス等の飛沫・空気感染予防対策
・研究代表者：李時桓
・研究期間：令和02年08月01日～令和03年03月31日

2020年度TAKEUCHI研究助成

Written by Sihwan Lee
[Associate Professor, Tokyo University of Science] 

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