技術研究報告第 46 号

2020.11

戸田建設株式会社

外ブラインドを採用したオフィスの温熱環境測定及び熱性能評価
Evaluation of Thermal Performance and the Indoor Environment at an Office with External Venetian Blinds

浅 野 涼 太*1, 村 江 行 忠*2, 竹 中 優 揮*3, 大 島 佳 保 里*4, 橋 達 大 輔*5
Ryota ASANO, Yukitada MURAE, Yuki TAKENAKA, Kaori OSHIMA and Daisuke HASHIDATEThis paper reports an experimental case using external blinds for a conference room facing south and west in office Building, Sayama City, Saitama
Prefecture. These observations were planned to measure two factors—internal thermal environment and air-conditioning electric power consumption—inorder to confirm the effects of automatic control of such blinds on the thermal environment and energy conservation. We have learned the following:1) The thermal environment of the room perimeter was improved for summer and autumn because of a decrease in the inflow of solar heat by automatic
control of external blinds.
2) Even in winter when external temperatures are low, it was confirmed that the perimeter thermal environment deteriorates if no solar radiation control isprovided.
3) The automatic control of external venetian blinds reduces air-conditioning power consumption per day, both in summer and winter. In spite of anincrease in the winter, this approach turns out to be more beneficial on a yearly basis.
Keywords : Office Building, External Venetian Blinds, Solar Radiation Control, Air Conditional Power consumpition,Heat Transmission Coefficient, Solar Heat Gain Coefficient
オフィス建築，外ブラインド，日射制御，空調消費電力，熱貫流率，日射熱取得率

1. はじめに
近年,地球温暖化対策の進展とともに建築物に対して省エネルギー化,CO2 排出量削減への要求が高まっている.外ブラインドの日射遮蔽効果による冷房負荷削減効果は認知されているが,国内の採用実績が少なく,実測データも少ない.
本報では,埼玉県狭山市にある N ビル（地上 4 階,延床面積 7,800㎡）を対象に,南西に面した会議室の室内温熱環境及び空調電力消費量を測定し,外ブラインド自動制御による温熱環境と省エネルギー

写真 1 外ブラインド

図 1 窓面概要

効果を検証した.
間仕切壁

2. 概要

会議室 C
9.0m×7.55m×2.7m
窓面:5.35m×1.51m

2.1 外ブラインド自動制御概要

間仕切壁

会議室 B
8.5m×7.55m×2.7m
窓面:7.88m×1.51m

会議室 A
5.5m×7.55m×2.7m
窓面:5.44m×1.51m

外ブラインドは写真 1 に示す通り,窓ガラス外側に取り付けられた可動ルーバーであり,外部照度と太陽高度に応じてスラット角を自動制御している.各会議室の窓ガラスは Low-E ペアガラス(FL5+A6+FL5)を使用している.

：空気温度:熱流計:日射計

図 2 会議室平面図

2.2 測定概要
会議室平面図を図2 に示す.2019 年7 月26 日~8 月4 日を夏期,2019OFF

年 9 月 30 日~10 月 6 日を秋期,2019 年 12 月 14 日~12 月 22 日を冬期として測定した.
平日について会議室A をCase1(全開:外ブラインド巻上げ),会議室ON

B,C を Case2(外ブラインド自動制御)とし,夏期 26℃,秋期 26℃,冬期22℃で 7:00~19:00 に空調した.実測期間中の会議室は非使用とし,内部機器及び照明による内部発熱をなくした.

OFF

休日の土曜日と日曜日に会議室 A~C の間仕切りを開放し, 外ブ

会議室 C

ラインド条件を揃え, 図 3 に示す通り会議室 A~C 以外の空調を停

会議室 B

会議室 A

外ブラインド（全開 or 自動制御）止し,終日空調時の空調消費電力を測定した.

図 3 会議室空調配置図*1 戸田建設㈱技術開発センター修士（工学）Research and Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng.

*2 戸田建設㈱技術開発センター工学修士

Research and Development Center, TODA CORPORATION, M.Eng.

*3 戸田建設㈱技術開発センター

Research and Development Center, TODA CORPORATION*4 戸田建設㈱技術開発センター修士（農学）Research and Development Center, TODA CORPORATION, M.Agr.

*5 戸田建設㈱エンジニアリングソリューション統轄部修士（工学）Engineering and Solution Administrative Department, TODA CORPORATION,
M.Eng.

外ブラインドを採用したオフィスの温熱環境測定及び熱性能評価

表 1 測定項目

実測項目を表 1 に示す.室内空気温度,ガラス表面温度,ガラス表面熱流,鉛直日射量はデータロガー(MCR-4TC,MCR-4V)を用いて 10 分

測定項目

測定箇所

設置高さ(mm)

計測機器

空気温度

窓面から
1.0m

FL+100FL+1,100
FL+1,700

T 型熱電対間平均値を連続的に記録した.

3. 測定結果

T 型熱電対表面温度

3.1 室内温熱環境(夏期)
外部日射量が高かった 7 月 30 日を代表日とし,図 4~6 に会議室内ガラス面(室内側)

熱流空気温度と日射量,窓面流入熱量の変動を示す.外部鉛直日射量は14:10 で最大 632W/㎡に対し,窓面鉛直日射量は Case1 で 78W/㎡,Case2 で 17W/㎡,窓面からのピーク時の流入熱量は Case1 で80.6W/㎡,Case2 で 58.5W/㎡であった.

熱流計
Z2016(HIOKI)

FL+1,700

鉛直日射量

日射計 MS-602(英弘精機)

外気温度

温湿度計 TR-72i(ﾃｲｱﾝﾄﾞﾃﾞｲ)屋上

窓表面温度は 15:10 がピークであり,Case1 で 41.1℃,Case2 で日射計 MS-602(英弘精機)
ｸﾗﾝﾌﾟｵﾝﾃﾞｰﾀﾛｶﾞ
PW3360(HIOKI)

鉛直日射量

32.6℃と 8.5℃差となった.また,FL+1,700 空気温度について,Case1 は消費電力

1000

40800

40800

35600

35600

3040030400

25200

252000200

時刻00121801000

40800

40800

35600

35600

3040030400

25200

25200

020180温度[℃]451220

時刻00

図 7 会議室 A 空気温度変動(Case1 2019 年 10 月 1 日)

612180800

40800

30600

30600

20400

20400

10200

102000018

図 10 会議室 A 空気温度変動(Case1 2019 年 12 月 16 日)

0時刻

温度[℃]

40

日射量[W/㎡]

1000

061218

図 11 会議室 B 空気温度変動(Case2 2019 年 12 月 16 日)

12180時刻

0時刻

0時刻

806040200-2006121840006

図 9 窓面流入熱量変動(2019 年 10 月 1 日)

50120

図 8 会議室 B 空気温度変動(Case2 2019 年 10 月 1 日)
1000

60時刻

50020

図 6 窓面流入熱量変動(2019 年 7 月 30 日)

1000

640-20時刻

45060

図 5 会議室 B 空気温度変動(Case2 2019 年 7 月 30 日)

日射量[W/㎡]

温度[℃]

図 4 会議室 A 空気温度変動(Case1 2019 年 7 月 30 日)

6

熱流[W/㎡](室内流入側を＋)180時刻

熱流[W/㎡](室内流入側を＋)

12

日射量[W/㎡]

6日射量[W/㎡]0

外気温度
Case2 窓面流入熱量

80
熱量[W/㎡](室内流入側を＋)

45

温度[℃]

1000

20

温度[℃]

窓面表面温度
Case1 窓面流入熱量

45

日射量[W/㎡]

温度[℃]FL+100FL+1,100
FL+1,700
南西面鉛直日射量(室内)
南西面鉛直日射量(外部)分電盤内(室外機系統)

日射量[W/㎡]

27℃程度で推移していたのに対し,Case2 は 26℃程度であったこと

200-20-40-60
061218

図 12 窓面流入熱量変動(2019 年 12 月 16 日)

技術研究報告第 46 号

2020.11

戸田建設株式会社

Case2

1500

10000

1200

1200

8000

900
600
300

消費電力[Wh]1500

消費電力[Wh]

消費電力[Wh]

Case1

900
600
300
000612180

時刻

図 13 会議室 A-C 消費電力変動(夏期)06121804000
20000時刻

図 14 会議室 A-C 消費電力変動(秋期)から,外ブラインド自動制御により,日射熱流入を削減し, ペリメー

6000

0612180

図 15 会議室 A-C 消費電力変動(冬期)

表 2 空調消費電力測定日

タ空気温度上昇を抑制することで温熱環境の向上が期待できる.

Case1

2019 年 8 月 3 日～8 月 4 日

Case2

2019 年 8 月 4 日～8 月 5 日

Case1

2019 年 10 月 5 日～10 月 6 日

Case2

2019 年 9 月 29 日～9 月 30 日

Case1

2019 年 12 月 21 日～12 月 22 日

Case2

2019 年 12 月 22 日～12 月 23 日

夏期

3.2 室内温熱環境(秋期)
外部日射量が高かった 10 月 1 日を代表日とし,図 7~9 に会議室内空気温度と日射量,窓面流入熱量の変動を示す.外部鉛直日射量は秋期

14:10 で最大 796W/㎡に対し,窓面鉛直日射量は Case1 で 506W/㎡,Case2 で 64W/㎡,窓面からのピーク時の流入熱量は Case1 で冬期

72.1W/㎡,Case2 で 51.1W/㎡であった.
31.5℃と 8.3℃差となった.また,FL+1,700 空気温度について,15:00 ま
では Case1,Case2 ともに 25℃程度で推移しているが,15:00 以降はCase1 で最大 27℃まで上昇したのに対し,Case2 は 25℃程度で推移し続けたことから,夏期と同様に外ブラインド自動制御により, ペリメータ空気温度上昇を抑制し,温熱環境の向上が期待できる.
3.3 室内温熱環境(冬期)外部日射量が高かった 12 月 16 日を代表日とし,図 10~12 に会議
室内空気温度と日射量,窓面流入熱量の変動を示す.外部鉛直日射量は 14:20 で最大 812W/㎡に対し,窓面鉛直日射量は Case1 で 537W/150
114.7

消費電力[kWh]

窓表面温度は 14:30 がピークであり,Case1 で 39.8℃,Case2 で100.8

1005047.4

40.8
18.7

8.10
Case1 Case2 Case1 Case2 Case1 Case2
夏期
秋期
冬期
図 16 会議室 A-C 空調消費電力積算値(1 日)㎡,Case2 で 18.4W/㎡,窓面からのピーク時の流入熱量は Case1 で31.5W/㎡,Case2 で-2.39W/㎡であった.
窓表面温度は 14:30 がピークであり,Case1 で 33.8℃,Case2 で25.2℃と 8.6℃差となった.また,FL+1,700 空気温度について,Case2 は14:30 で最大 29.3℃まで上昇したのに対し,Case1 は 14:30 で最大35.5℃まで上昇したことから,冬期のように外気温度が低くても,外ブラインド自動制御により,日射熱流入を抑制して,室内ペリメータ温熱環境を悪化させないようにする必要がある.
3.4 空調消費電力
表 2 に各期間の測定対象日,図 13~15 に空調消費電力変動,図 16 に1 日の積算消費電力量測を示す.消費電力変動の傾向として,夏期秋期と比較して,内外温度差が大きい冬期は空調消費力が増大する傾向にある.Case1,Case2 で空調消費電力合計値を比較すると,夏期と秋期は外ブラインド自動制御により 1 日当たりそれぞれ,6.6kWh,10.6kWh 削減,冬期は 13.9kWh 増加した.夏期と中間期の冷房負荷がメインであることを考慮すると,ブラインド自動制御時のほうが年間消費電力で省エネになる.

Itotal：入射日射量[W/㎡]
IT：透過日射量 [W/㎡]θi：室内空気温度 [℃]θo：室外空気温度 [℃]θsi：窓ガラス表面温度 [℃]
KR：室内と外気の温度差により窓ガラスに流入する貫流熱の放射成分 [W/㎡]
KC：室内と外気の温度差により窓ガラスに流入する貫流熱の対流成分 [W/㎡]αi:室内側表面総合熱伝達率(8W/㎡ K とする)
図 17

窓面熱収支概念図

時刻

外ブラインドを採用したオフィスの温熱環境測定及び熱性能評価

Case1_夏期
Case2_夏期

4. 熱性能値の比較
図 17 に窓面の熱取得概念図を示す.実測による熱貫流率(U 値)

日射熱取得率η[-]4.1 熱貫流率(U 値)の算出
注1

は夜間(0：00～4：00)を対象とし、式 1 により算出した.
U= (KR+KC ) ／ (θo－θi )… (式 1)4.2 日射熱取得率(η 値)の算出

Case1_秋期
Case2_秋期

0.80.6
0.40.200実測による日射熱取得率(η 値) 注 2 は,日照時間(8：00~16：00)を対134

図 18 U 値 η 値散布図
表 3 各ケース U 値 η 値
U値
2.82.52.72.1
2.3
2.2… (式 2)4.3 U 値,η 値の比較
注32

熱貫流率U[W/㎡K]

象に式 21)により算出した.
η= {IT+αi(θsi-θi)-(KR+KC )} ／ Itotal

Case1_冬期
Case2_冬期

Case1_夏期
Case2_夏期
Case1_秋期
Case2_秋期
Case1_冬期
Case2_冬期

注3

図 18 に測定値から計算した U 値 η 値 の散布図を示す.U 値の平均値は Case1 で 2.6,Case2 で 2.3 と室内外温度差による熱貫流について大きな差はなかったが, η 値の平均値は Case1 で 0.51,Case2 で0.15 となり,外ブラインド自動制御による日射熱取得量削減の効果を確認できた.

η値
0.28
0.10.66
0.160.590.19

表 4 ダブルスキン外装仕様
CDSCDSDSCDS③①②
吹抜 2 層(実測箇所は 1 層目)
ｷｬﾋﾞﾃｨ内ﾌﾞﾗｲﾝﾄﾞ設置(ｽﾗｯﾄ角 45°固定)
0.69m
0.385m

4.4 他外装との熱性能値比較
ブラインド自動制御時の熱性能値について,ダブルスキン外装(以下,DS,CDS)2) 3)と比較した.測定室は南に面しており,DS は奥行0.69m共通のダブルスキン,CDS は奥行 0.385m の薄型ダブルスキンである.表 4

ｷｬﾋﾞﾃｨ奥行に外装仕様を示す.CDS は 2017 年 9 月～2018 年 9 月にかけて,3 通

換気ｽｹｼﾞｭｰﾙ

8:30-17:30

常時換気りの仕様(CDS①,CDS②,CDS③)で実測した.

ｱｳﾀｰｶﾞﾗｽ

FL8 ㎜
L8 ㎜
+A12 ㎜

FL6 ㎜
L6 ㎜+A6 ㎜

注3

注3

ｲﾝﾅｰｶﾞﾗｽ
(Low-E 複層ｶﾞﾗｽ)

図 19 に測定値から計算した U 値 η 値 の散布図を示す.U 値について,DS が 1.4,CDS①②が 1.5 程度,CDS③が 1.2 に対し,Case2 は有効換気面積㎡/s

2.6 と外装仕様による断熱性能の違いが明確に表れた.η 値について,DSが0.26，
CDS①が0.29,CDS②が0.16,CDS③が0.11に対し,Case2

Case1
日射熱取得率η[-]は 0.16 と CDS②と同等であったことから,η 値で評価すると,スラット角 45°固定ではあるが,キャビティ内を常時換気している CDS と同程度の日射削減効果であった.

5. おわりに測定結果から以下の知見を得ることができた.
・夏期,秋期について日射熱流入量を削減し,室内ペリメータ空気温上部0.3

下部0.45

Case2

DS0.004

L6 ㎜+A12 ㎜

0.021
0.21CDS①

CDS②23CDS③

0.80.60.4
0.200

度上昇を抑制することで,温熱環境の向上が期待できる.冬期のよう

1

熱貫流率U[W/㎡K]

4

図 19 U 値 η 値散布図に外気温度が低い時期においても日射制御を行わないとペリメー

表 5 各外装 U 値 η 値

タ空気温度が上昇するため温熱環境が悪化することが確認できた.
・外ブラインド制御により,夏期,秋期は 1 日当たり空調消費電力をCase1(夏期秋期冬期平均値)

U値2.6

η値0.51削減できた.冬期は増加したが,年間で考慮すると外ブラインド自動Case2(夏期秋期冬期平均値)

2.20.15制御のほうが省エネになる.

DS(2018 年 9 月測定)

1.40.26・外ブラインド自動制御により,η 値が減少したことから,日射熱取CDS①(2017 年 9 月測定)

1.8

0.29

得量削減の効果があった.

CDS②(2018 年 9 月測定)

2.1

0.16

CDS③(2018 年 9 月測定)

1.2

0.11

・外ブラインド自動制御時の窓面熱性能値について,U 値は全開時と同等であったが,η 値は CDS②と同等であった.
謝辞
本測定にあたり,松島様をはじめ,㈱ニチレイバイオサイエンスの皆様,藪様(オスモ&エーデル㈱)には大変御協力頂きました.ここに記して厚く感謝を申し上げます.
参考文献
1) 郡他: 外皮・躯体と設備・機器の総合エネルギーシミュレーションツー
ル「BEST」の開発（その 116）, 空気調和衛生工学大会学術梗概集,pp1720,2013.92) 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 1),戸田技術研究報告第 43 号,2017.113)

浅野他: 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 4),戸田技術研究報告第 45 号,2019.11

注釈
注 1 U 値は夜間(0：00～4：00)の平均値とし, 室内と外気の温度差により窓ガラスに流入する貫流熱の放射成分との対流成分の和(KR+KC)については窓ガラスに貼り付けた熱流計の測定値を用いた.
注 2 η 値は日照時間(8：00~16：00) の平均値とし,IT は室内に設置した日射計,Itotal は屋上に設置した日射計の測定値を使用した.
注 3 U 値は夜間(0：00～4：00), η 値は日照時間(8：00~16：00) の平均値を使用した.