戸田建設

技術研究報告第49号 2023

環境配慮型事務所建築に関する研究（第 3 報）自然換気の運用実績
STUDY OF ENVIRONMENTALLY-FRIENDLY OFFICE BUILDINGSPart 3 Results of Natural Ventilation Operation

伊 藤 優 *1，竹 中 優 揮 *2，村 江 行 忠 *3
Yu ITO, Yuki TAKENAKA and Yukitada MURAE
In Green Oﬃce Building, natural ventilation is performed during the interim period. The measurement results of the thermal
environment under natural ventilation according to the operating status and the comparison of the cross-section wind velocity
distribution of ﬂoors with diﬀerent ceiling shapes were reported in this paper. The following results were obtained.
1. It was conﬁrmed that by delaying the start time for determining whether natural ventilation is eﬀective, thermal comfort can beobtained without excessively lowering of room temperature and PMV on the 1st ﬂoor.
2. Since the 1st and 2nd floors of the office targeted for measurement share the same space through a staircase, even if naturalventilation is eﬀective only on one ﬂoor, the CO2 concentration decreased on the other ﬂoor as well and potential for eﬀective
ventilation was obtained.
3. It was shown that when a strong external wind from the east ﬂows into the 2nd ﬂoor, air ﬂowed toward the interior of the room
along the curved ceiling.
Keywords :Natural ventilation operation, Natural ventilation volume, Thermal environment, CO2 concentrate, curved ceiling
自然換気運用，自然換気量，温熱環境，CO2濃度，曲面天井

1. はじめに
自然換気技術は，ZEB 実証事業における WEBPRO 未評価技術に含まれているが，冷房エネルギー削減効果のほか，室内の執務者の快適性向上が期待されている．近年では新型コロナウイルス感染症対策のもあり，オフィスビルにおける自然換気の採用事例が増加している．
筆者らが事務所として使用しながら環境技術実証研究を実施しているグリーンオフィス棟 1 ）においても，中間期には自然換気を実施している．そこで，運用状況に応じた自然換気時の温熱環境および天井形状の異なるフロアの風速断面分布の比較を行った．本報では，2021年 7月の竣工以来，2022年までの 3 期間の中間期において実施した自然換気の運用について報告する．

図1

グリーンオフィス棟断面図

2. 自然換気概要
図 1 にグリーンオフィス棟断面図を示す．グリーンオ
フィス棟の自然換気は， 1 階と 2 階ともに南側窓面（図の左側）の上部の開口から給気し（写真 1 ），執務室内と吹抜け状の階段室を介し上部にあるソーラーチムニー北側の開口から排気する経路をとる．

1 階の天井面はシステム天井でフラットである．一(1) 1 階方， 2 階は空気が天井面に沿って流れる効果を期待し，室

写真 1の奥で導入外気が降下することで室内全体にて気流感が得(2) 2 階
南面自然換気給気口開放状況られることを図り，曲面天井とした．これは，既報 2 ）に
1 戸田建設（株）技術研究所 修士（工学）2 戸田建設（株）技術研究所＊
3 戸田建設（株）技術研究所 工学修士

Technology Research Institute, TODA CORPORATION, M.Eng.
Technology Research Institute, TODA CORPORATION
Technology Research Institute, TODA CORPORATION, M.Eng.

＊
＊2-1

表1

おいて環境技術実証建物を対象に開口位置が室内環境へ及ぼす影響の検討を行い，外気導入の給気口位置が上部時期の場合は室内奥側まで気流が到達して，温熱環境的に好ましい傾向が見られる結果を反映したデザインである．

1階

16℃以上

9:00〜18:00②

2022年 3/20〜
春期
6/8

9:00〜18:00③

自然換気用窓の開閉は，外気温度・外気露点温度・外し，フロア別に自動制御する．自然換気有効条件の共通

運用時間
2階

2021年 10/18〜
秋期
11/25

自然換気用の開口面積は， 1 階南面が5.82 m ， 2 階南部風速・室内温度条件によって自然換気有効 / 無効を判断

1階①2

面が7.67 m 2，ソーラーチムニー上部北側が3.49 m 2である．

期間

自然換気運用状況
外気温度
2階18℃

16℃

以上

以上

2022年 10/20〜 10:00〜 9:00〜 18℃
秋期
11/30
16:00 17:00 以上

16℃

その他

30分毎に有効 / 無効判断

以上

条件は，降雨無し，外気露点温度2.0 ℃ dp 以上 ･25 ℃ dp
以下，外部風速5.0 m/s 以下，室内温度24 ℃以上とした．

表2

表 1 に運用期間別の状況を示す．それぞれ執務者の温熱環境快適性に考慮して， 1 日の有効時間，外気温度条

測定項目

測定点数
2階

1階件，有効無効判断時間を階ごとに設定を変更した．

3. 測定概要

温度 ･ 相対湿度 ･ グローブ
温度 ･ 風速

2

上下温度

2

開口部温度 ･風速・内外差圧

13.1 室内温熱環境測定
図 2 に測定点平面図を，図 3 に上下温度 ･ 風速測定点
断面図を，表 2 に測定項目を示す．室内環境の測定点として， 1 階の 2 ヶ所（1F-1，1F-2）， 2 階の 3 ヶ所（2F-1〜2F-3）の FL+1,100 mm において温度，相対湿度，グ
ローブ温度，風速，CO2濃度を 1 分間隔で通年測定している．これらのデータをもとに，代謝量を1.1met，春外気（屋上）期の着衣量を0.8 clo，秋期の着衣量を1.0 clo と設定して測定項目
概要

FL+1,100 mm にて測定
温度 ･ 湿度 ･ グローブ温度 ･ 風速
3 測定値から PMV を算定
風速計 : 無指向性風速計プローブ（日本カノマックス 6543-21）
高さ方向 6 点 (FL+100, 600, 1100,3 1700, 2200, 2800mm) を T 型熱電対で測定
中央監視盤にてデータ収集
風速計 : 指向性プローブ
3（日本カノマックス 0962-00）
差圧計 : 長野計器 GC62
温度 ･ 露点温度 ･ 風向 ･ 風速を中央
1監視盤にて 1 分ごとに収集PMV を算定した．
上記測定点に加え，各階中央のスパンの奥行方向 3箇 所（ 1 階 : A･B･C， 2 階 : A･B･D） に お い て，T 型
熱 電 対 で 上 下 温 度（ 6 点 : FL+100，600，1100，1700，2200，2800mm）を通年測定している．

本建物の建設地域の特徴としては，中間期は東寄りおよび西寄りの風向の割合が多く，図 4（ 1 ）から東～南～また，南側給気口において面風速を測定し，自然換気西の風が吹いていることが確認できる．
図 4（ 2 ）の2022年春期と2022年秋期の自然換気量を量の推定を行った．

見ると， 1 階の自然換気量は 2 階の1.5倍程度である．こ3.2 天井形状の違いによる上下温度・風速分布
自然換気有効時には図 2 ，図 3 中の A 〜 D 点においれは，給気口と排気口の高低差の違いによるものと考えて，無指向性風速計プローブ（日本カノマックス 6543-られる．また， 3 期間の 2 階の自然換気量を比較すると21）を持ち歩く移動測定にて CL-100 mm，FL+1,100 mmの 風 速 を 測 定 し た． 測 定 は，2021年 秋 期11/10 13:04〜13:19，2022年 秋 期11/11 13:50〜14:09に 実 施 し た． こ のとき風速は各点 1 秒間隔で 1 分間データを取得し平均を② 2022年春期（2022/6/8）が最も多くなっており，図 4（ 1 ）の外部風速が他の時期に比べて大きいことから，外部風速と関連していると言える．
図 4（ 3 ）および（ 4 ）より，2021年秋期と2022年春
期は 9〜10時台の早い時間帯から自然換気が有効になるとった．温度については全ての風速測定中の時間帯の平ので，換気量が多い 1 階は室温が低下しやすく，PMV均をとった．

が -0.5を下回ることがあった．2022年秋期は自然換気有4. 測定結果

効判断の開始時刻を繰り下げたことにより，室温と外気4.1 運用時期別の室内環境の時間変化

温ともに十分に上がってから自然換気が開始されたた

図 4 に運用時期別代表日における，自然換気に関してめ，15:00頃まで室温がほぼ一定で 1 階の PMV は -0.5以

屋上風向 ･ 風速，自然換気量，室温 ･ 外気温，PMV，上の快適域であった．

CO2濃度の時間変化を示す．各運用時期の自然換気中の

図 4（ 5 ）より，CO2濃度の変化について，いずれの外気温度が18〜20 ℃の日を比較する．なお，2021年秋期

日も自然換気が開始されると室内は450 ppm 程度にまで

は 1 階給気口面風速のデータが欠測しており，自然換気下がった．②2022年春期（6/8）を見ると，10:30および量の推定ができなかったため，図 4（ 1 ）①には 1 階の12:30は 1 階のみ自然換気窓が開放されたにも関わらず，2 階の CO2濃度も 1 階同様に低下した．階段室を介した自然換気口の開放時間帯（9:24〜15:11）のみ示す．

2-2

(1) 2 階(1) 2 階(2) 1 階(2) 1 階図2

平面図（測定点）

図3

上下温度・風速移動測定点断面図

同一空間であることから，他方のフロアが自然換気有効mm では A 点から C 点にかけて風速が下がっており，になることで換気効果の可能性が得られた．

曲面天井付近を流れる様子が見られなかった．天井付近

表 3 に運用期間別の自然換気有効時間を示す．併せての気流については外部の風の条件による影響が考えられ執務時間に対する割合の比較を示す．各期間においてフる．図 4（ 1 ）より，移動測定時の風向風速は，2021年

ロア別に比較すると， 2 階より 1 階の自然換気有効時間秋期が東1.6 m/s，2022年秋期が南南東1.2 m/s であった．

が長かった．③2022年秋期については，それまでの期間

図 2（ 1 ）に示すように， 2 階の南面は壁面緑化ユニッと比べて一日の運用時間を減らしたので窓開放時間は執トと窓面の間にバルコニーがあり，2021年秋期測定時の務時間の30～40 % に減少した．省エネルギー効果の低下

ように東寄りの風が通り抜けやすくなっている．このとが懸念される．

き比較的風速の大きい外気が 2 階へ流入することで，曲4.2 天井形状の違いによる上下温度・風速分布

面天井に沿って室内側へ伝わりやすくなることが考えら

図 5 に中央スパンにおける断面の上下温度分布およびれる．一方，2022年秋期のように南寄りの風の場合はバ移動測定による風速分布を示す．

ルコニー外側の壁面緑化ユニットによって，室内への流（ 1 ）2021年秋期について， 1 階の CL-100 mm の風速入風速が低減したと推察される．

は，給気口側 A 点が大きかったが風下側の B 点では大幅に下がり，外気が流入直後に降下したと言える． 2 階

5. おわりには B 点 の CL-100 mm や D 点 の FL+1,100 mm に お い て

環境技術実証オフィスにおける自然換気運用時の室内風上側より風速が増大した．これより外気が曲面天井を温熱環境を報告した．主に以下の結果が得られた．

1 ）自然換気有効判断の開始時刻を繰り下げることで， 1 階の室温や PMV が下がり過ぎずに温熱快沿って流れ，室の奥側で居住域高さに降下した可能性がある．
一 方，（ 2 ）2022年 秋 期 に つ い て は， 2 階 の CL-100適性を確保できることを確認した．しかし，省エ

2-3

（1）屋上風向・風速（2）自然換気量（3）温度（4）PMV（5）CO2 濃度
図4

運用時期別代表日の自然換気時における一日の時間変化

2-4

表3
測定項目
自然換気
有効時間
延べ日数
執務時間
執務時間に対する有効時間の割合

運用期間別の自然換気有効時間

ネ効果の低下が懸念されるため，効率の良い運用①2021年秋期
1階
2階②2022年春期
1階
2階③2022年秋期
1階
2階

69.4 h50.4 h

85.0 h

76.0 h34.7 h36.5 h

16日
128 h

16日
128 h

19日
152 h

21日
168 h

11日
88 h

15日
120 h

54%

39%

56%

45%

39%

30%の検討が課題となる．

2 ）測定対象とした事務所の 1 階と 2 階は階段室を介した同一空間であることから，一方の階のみ自然換気有効になる場合でも他方の階で CO2濃度が低下し換気効果の可能性が得られた．

3 ）東寄りの強めの外部風が 2 階に流入するとき，空気が曲面天井に沿って室奥側へ流れる様子が見られた．曲面天井による自然換気の効果は外部風向・風速条件が限定されることが示唆された．
今後も引き続き室内温熱環境・空気環境の向上を図りつつ，省エネルギー性の高い自然換気の運用方法について検討する．
参考文献1 ）竹中 他「環境配慮型事務所建築に関する研究（第 2 報）」，戸田建設技術研究報告 第48号，2022.112 ）伊藤 他 ｢ オフィス建築を対象とした環境創造技術に関する実証研究（その 5 ）自然換気の給気口高さが室内環境に及ぼす影響 ｣，戸田建設技術研究報告 第45号，2019.11（1）2021 年秋期（2021/11/10 13:04〜13:19）（2）2022 年秋期（2022/11/11 13:50～14:09）
図5

上下温度 ･ 風速移動測定断面分布2-5