屋外及びミスト噴霧環境での環境指標の開発

共同研究

研究概要
研究背景と目的

研究内容

屋外及びミスト噴霧環境での人の温熱感が評価できる新環境指標を開発する。
▪ ミストの蒸発熱を活用するミスト噴霧システムは、屋外環境における人の熱ストレスを減らす方策として多く利用されている。
▪ 屋外やミスト噴霧環境で使える環境指標はまだ十分に検討されてない。
▪ アンケート調査は時間的及び経済的にコストが高くかかる。
▪ 従来の指標はミスト噴霧するような特殊な屋外温熱環境評価においても有効性をもたらすのか明らかではない。

1 現場実験

3 Evaluation
1 Experiment
Factors
Physiology

Environment

Air temp.
MRT
Airspeed
Humidity
HumanClothing
Metabolic

5 New

Index

Votes
mTSV
CSV

Validation
Estimation

PMV
SET*
ET*
PET
WBGT
⫶

2 人体モデル• 環境因子を用いて人の生理反応を予測• Gaggeの2 ノードモデルを活用

3 生理反応Estimation

Skin temp.
Core temp.
Wettedness
Heat storage
Heat loss

4 Index

Skin temp.
Core temp.

• 環境因子の測定 (気温, 湿度, 放射, 風速)• アンケート調査 (寒暑感や快適感など)• 人の生理反応測定 (Hardyらの７点法を用いて平均皮膚温度測定、口腔温度)• ２ノードモデルの妥当性を検討• 人の熱的な状態を予測

4 従来の環境指標• ミスト環境での従来の環境因子の有効性を検討

OUTPUT
2 Human Model
Sweating
Blood flow
ShiveringCalculation
INPUT

5 新環境指標の提案••••

PMVの基本概念を採択
2ノードモデルから人の熱負荷を計算
熱負荷と寒暑感(mTSV)の相関を検討
屋外及びミスト環境での温熱感覚を評価

Research flow for developing of new index
Development of a new index for outdoor and mist spray environments
Outline of research

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大岡研究室・菊本研究室
Ooka Lab., and Kikumoto Lab.

屋外及びミスト噴霧環境での環境指標の開発

ミスト噴霧環境での温熱感覚の検討
実験１

結果

ミスト浴びた前後でアンケート調査を行い、ミストの冷却効果を検討。
▪ 被験者が自由に参加(女性：342人, 男性：768人)。
▪ ミスト噴霧周囲の環境の環境因子を測定して環境指標を検討。

▪ 寒暑感(mTSV) : 2.3 (Before) → 0.2 (After)▪ 快適感(CSV) : －1.3 (Before) → 1.4 (After)

Experiment conditions

Mist spray system in
Shimbashi, Tokyo

1st VOTE
Before mist

Mist sprayNumber
MistofLocation
Period Flow ratesize(mL/min)
Subject(µm)
Aug.
東京都港区
818–1110 4–12,10–20
新橋12272016

2nd VOTE
After mist

PDF of sensation vote results (mTSV & CSV)
▪ 暑さの感覚 : 98% (Before) → 33% (After)▪ 不快感 : 82% (Before) → 14% (After)

14%
82%

98%
33%
Before mist

The concept of experiment procedure
Development of a new index for outdoor and mist spray environments
Thermal indices and thermal sensation in mist environment

After mist

Before mist

The ratio of mTSV

After mist

The ratio of CSV

2/4

mTSV ScalemTSV( 3): 非常に暑い
mTSV( 2): 暑い
mTSV( 1): やや暑いmTSV( 0): どちらでもない
mTSV(-1): やや寒い
mTSV(-2): 寒い
mTSV(-3): 非常に寒い
CSV Scale
CSV( 3): 非常に快適
CSV( 2): 快適
CSV( 1): やや快適
CSV( 0): どちらでもない
CSV(-1): やや不快
CSV(-2): 不快
CSV(-3): 非常に不快

大岡研究室・菊本研究室
Ooka Lab., and Kikumoto Lab.

屋外及びミスト噴霧環境での環境指標の開発

２ノードモデルの妥当性の検討
実験 ２

結果

屋外及びミスト噴霧環境で測定した環境因子を用いて２ノードモデルから予測した生理値(皮膚温,深部温)と被験者の実測値を比較する。

ミスト噴霧環境で滞在した間の皮膚温度変化▪ 計算結果 : －1.0 °C▪ 実験値 : －0.7 °C

Mist spray system inFujisawa, Kanagawa

Irradiation meters Subjects in experiment

Before mistMeasurement points

After mist

Infrared thermography

𝑇𝑠𝑘 = 0.07 𝑇ℎ𝑒𝑎𝑑 + 0.35 𝑇𝑡𝑟𝑢𝑛𝑘 + 0.14 𝑇𝑓𝑜𝑟𝑒𝑎𝑟𝑚 + 0.05 𝑇ℎ𝑎𝑛𝑑 + 0.19 𝑇𝑡ℎ𝑖𝑔ℎ + 0.13 𝑇𝑐𝑎𝑙𝑓 + 0.07 𝑇𝑓𝑜𝑜𝑡𝑇core ≈ 𝑇mouth

Development of a new index for outdoor and mist spray environments
Thermoregulation human model: evaluation and verification

Mean skin temperature and core temperature

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大岡研究室・菊本研究室
Ooka Lab., and Kikumoto Lab.

屋外及びミスト噴霧環境での環境指標の開発

温熱感覚調査を用いた新指標の提案
寒暑感と従来の環境指標の相関

新環境指標：O-PMV

寒暑感と快適感の累積割合と、環境指標であるSET*、 PET、PMVの基本概念を採択
WBGTとの関係を分析
２ノードモデルの熱負荷結果と申告寒暑感の相関分析に基づ▪ SET*はミスト環境での寒暑感を評価に使える可能性を示す。 き新環境指標を提案。
▪ 快適感を評価するためには、従来の環境指標の改善が必要。
𝛿𝑇𝑆𝑉𝛿𝑚𝑇𝑆𝑉
PMV =× 𝑆 , O − PMV =× 𝑆𝛿𝑆𝛿𝑆PMV: predicted mean vote, O − PMV: outdoor predicted mean vote
𝑆: the rate of heat storage (W/m2 ), TSV: thermal sensation votemTSV: modified thermal sensation vote

SET* (°C)

PET (°C)

WBGT (°C)

P(2) = mTSV (≥ 2), P(1) = mTSV (≥ 1), P(0) = mTSV (≥ 0)

Correlation of mTSV and thermal indicesCorrelation between rate of heat storage and mTSV
(10 minutes exposure)
SET* (°C)

PET (°C)

WBGT (°C)

P(0) = CSV (≤0), P(−1) = CSV (≤−1), P(−2) = CSV (≤−2)

Correlation of CSV and thermal indices
Development of a new index for outdoor and mist spray environments
Proposal of a new index using thermal sensation votes

O-PMV = 0.04 × S + 0.77 (Before mist)
O-PMV = 0.03 × S－0.27 (After mist)

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大岡研究室・菊本研究室
Ooka Lab., and Kikumoto Lab.