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 133）

ダブルスキン熱性能値の計算値と実測値の比較

Development of an Integrated Energy Simulation Tool for Buildings and MEP Systems, the BEST (Part 133)

Measured Value and Calculated Value of the Double Skin Thermal Performance

正 会 員○芝原 崇慶（竹中工務店） 特別会員 村上 周三（建築環境・省エネルギー機構）

技術ﾌｪﾛｰ 石野 久彌（首都大学東京名誉教授） 技術ﾌｪﾛｰ 郡 公子（宇都宮大学）

正 会 員 左 勝旭（竹中工務店）

Takayoshi SHIBAHARA*1 Shuzo MURAKAMI*2 Hisaya ISHINO*3 Kimiko KOHRI*4 Katsuaki HIDARI*1

*1 Takenaka Corporation *2 Institute for Building Environment and Energy Conservation

*3 Tokyo Metropolitan University *4 Utsunomiya University

Double Skin facade was applied to the I-Buliding. SHGC and U-value of the Double Skin facade were measured for

short-term. In this paper, measurement value and calculated results of the BEST were compared. As a result, That the

measured values and the calculated values match was confirmed.

1.は じめ に

I ビル 1)の外装には、自然換気のできる全周ダブル

スキンを採用し、自然エネルギー利用と外皮負荷のミ

ニマム化を実現している。本報では、I ビルにおける

ダブルスキンの熱性能値(日射熱取得率と熱貫流率)

の測定結果 2)と BEST 専門版に組み込まれる予定であ

るダブルスキンの計算プログラムを用いて算出した

ダブルスキン熱性能値の計算結果の比較結果を示す。

また、Ｉビルを標準条件としたケーススタディを行っ

た結果についても示す。

2.自 然 換 気 の で き る 全 周 ダ ブ ル ス キ ン オ フィス の 概 要

本ダブルスキン(図 1)は、アウタースキンとインナ

ースキンの間隔を約 800 ㎜確保し、3 層(高さ 13.5m)

を 1 区画として、外気の給排気口の高低差を大きくす

ることで排熱換気の駆動力を高める計画としている。

最大の特徴はダブルスキンと自然換気の両立である。

自然換気口の開口はトンネル形状とし、ダブルスキン

を貫通し自然の風を事務室内に導入する。ダブルスキ

ン内に設置されたブラインドは太陽位置等に応じて

自動制御されている。

基準階事務室(図 2)は、約 60m×約 60m の正方形で、

コア部を除くほぼ全周に、先に示したダブルスキンが

配置されている。事務室面積は 2,355 ㎡、事務室奥行

は約 18m である。

３層 １区 画 の下 部 か ら

外 気 を 導 入

室内

外部

Low-E複 層 ガラ ス

自 動 制 御電 動 ブ ラ イ ン ド

上 部 か ら暖 ま った空 気 を 排 出

ダブ ル ス キ ン 内 部

オフィス へ の外 気 取 入

外 気 を 導 入

暖 ま った空 気 を 排 出

室内

外部

熱 排 出 時 の 流 れ

自 然 換 気 時 の 流 れ

図 1．ダブルスキンの構造概念図

空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集｛2014.9.3 〜 5（秋田）｝ -13-

第5巻

OS-4

3．シミュレーション条件

表 1 にシミュレーション条件を示す。ダブルスキンの

形状は、実際の計画(図1)を模擬した入力とした。

階高4.5m×3層(高さ13.5m)のダブルスキンであり、ガ

ラスはLow-E複層ガラス(空気層=12mm)、ブラインドは暗

色である。実際の建物では、ブラインドは自動制御され

ているが、本計算では全閉としてシミュレーションを実

施した。

計算時間間隔は 1 時間とし、気象データは拡張アメダ

ス標準年(東京)を使用した。後に示す日射熱取得率およ

び熱貫流率の計算結果は 1 時間毎の計算値を頻度分布や

平均値として示している。

4．ダブルスキン熱性能値の測定概要

本報で示すダブルスキン熱性能値の測定･算定結果は、

文献 2)を参照している。測定期間は2011年8月10日～9

月19日(日射熱取得率)と2011年12月15日～12月25日

(熱貫流率)である。

熱貫流率は、日射が無く日中の蓄熱の影響が小さい 0

～6 時、かつ貫流熱量が安定する室内外温度差が 10℃以

上、かつ貫流熱量が 15W/㎡ K 以上となることを満たす測

定値を採用して算定されている。

日射熱取得率は、鉛直面日射量が100W/㎡を超える時間

帯における測定値から算定されている。

なお、熱貫流率と日射熱取得率は、時刻毎(1分毎)の計

測値を用いて各々計算し、その平均値により算定されて

いる。ブラインドは自動制御を生かした状態での測定で

ある。

5．計算値と実測値の比較

5.1 ダブルスキン内温度

図 3 に、ダブルスキン内温度の計算値と実測値の比較

を示す。実測値は、2011/8/10 16:00の西面におけるもの

である。このときの外気温度は 33.2℃、鉛直面日射量は

578W/㎡であった。計算値はこれと類似する太陽位置・気

象条件におけるものである。計算値のほうが、上下温度

分布が大きくなっているものの、平均温度では実測値と

計算値は概ね一致していることが確認された。

5.2 日射熱取得率

図 4 に日射熱取得率の計算値と実測値の比較を示す。

方位毎･層毎(今回計画のダブルスキンは3層である)にグ

ラフ化しており、計算値については年間の頻度分布と平

均値を示している。実測値は南方位･西方位について測定

された結果を参考値として併記している。

計算値と実測値は概ね一致している。また、1～3 層に

従って日射熱取得率が大きくなる点でも、傾向は一致し

ている。層毎の値の変化は、計算値の方が大きい傾

表1.シミュレーション条件 項目 計算条件

ダブルスキン 窓高さ：2.8m、腰壁高さ：1.7m ダブルスキン奥行：0.9m 吹抜層数：3、上下換気口：0.06㎡/m ガラス：透明＋Low-E複層(空気層12mm) ブラインド：暗色(常閉) ペリメータ奥行：5m ※腰壁･奥行はインナーガラスと庇形状を考慮して 設定した。

内部発熱 照明：5W/㎡×75％、コンセント：10W/㎡×75％ ※BEMSにて収集した実績値を参考に設定した。 人員：0.1人/㎡、外気量2.5CMH/㎡

室内温湿度条件 下限：22℃40％、上限：26℃50％ 空調運転時間 8～20時、8～9時は予冷熱運転(外気カット) 気象条件 拡張アメダス標準年(東京)

図 2．基準階平面図

図 3．ダブルスキン内温度の計算値と実測値

実測値 測定日：2011/8/10 16:00 測定場所:：西面 鉛直面日射量：57.8W/㎡ 外気温度：33.2℃

計算値 8/1 16:00(EA 気象デ ー タ･東京) 鉛直面日射量 564W/㎡ 外気温度 29.6℃

0

4 .5

9

1 3 .5

3 0 3 2 3 4 3 6 3 8 4 0 4 2 4 4 4 6 4 8

高さ

[m]

ダ ブ ル ス キ ン 内 温 度 [℃ ]

実 測 値

計 算 値

向となっているが、先に示したダブルスキン内の上下温

度差は計算値の方が大きくなっていることも要因である

と考えられる。今回計画ではダブルスキンを貫通する自

然換気取入口が設置されている等の理由で、上下温度差

が生じにくくなっている可能性もある。上下による熱特

性値の差が小さいことは、テナントビルとしては良い方

向である。

方位毎の日射熱取得率の計算値に着目すると、日射熱

取得率の上下差は方位によらずほぼ一定である。

空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集｛2014.9.3 〜 5（秋田）｝ -14-

0 .0

0 .2

0 .4

0 .6

0 .8

1 .0

1 .2

1 .4

1 層 2 層 3 層 1 層 2 層 3 層 1 層 2 層 3 層 1 層 2 層 3 層

南 西 北 東

熱貫

流率

[W/m

2K]

計 算 値実 測 値

図 4．今回計画ダブルススキンの日射熱取得率計算値（頻度分布）と実測値

図 5．今回計画ダブルススキンの熱貫流率計算値と実測値

ディ条件は、表2の通りとした。

Low-Eから透明複層とすると、日射熱取得率は0.065か

ら0.135、熱貫流率は1.11から1.88(西方位･2層)となり、

ダブルスキンの熱性能値は大幅に悪化する。ブラインド

を中間色、明色とすると、日射熱取得率は、0.071、0.082

と若干の変化がある(西方位･2層)。

上下換気口面積を2倍、1/2倍とすると、日射熱取得率

は 0.065 から 0.053、0.079 となり、熱貫流率は 1.11 か

ら1.14、1.08となる。今回の計算では上下換気口を常開

としてシミュレーションを行ったが、上下換気口の開閉

制御を適切に行うことが省エネルギーに繋がるといえ

る。

7．まとめ

1) Ｉビルに導入されているダブルスキンの日射熱取得

率・熱貫流率の実測結果とBESTによる計算結果の比較

を行った。

2) 夏期西面におけるダブルスキン内温度の実測値と計算

値を比較すると、計算値の方が上下温度差が若干大き

いものの平均温度としては概ね一致することが確認さ

れた。

5.3 熱貫流率

図 5 に熱貫流率の実測値の比較を示す。実測値は南方

位･北方位について示している。

計算値と実測値は概ね一致している。また、1～3 層に

従って熱貫流率が小さくなる点でも傾向は一致してい

る。日射による影響等を排除できている点では、北方位

の実測値の方が信頼性があり、計算値との一致程度も良

好である。

6．ケーススタディ

図 6 に、今回計画建物をベースに、ダブルスキンの構

成要素を変化させた場合の計算結果を示す。ケーススタ

南 西 北 東

3層2層

1層

0

0 .0 5

0 .1

0 .1 5

0 .2

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09 0.

10.

110.

120.

13

発生

頻度

[-]

日 射 熱 取 得 率 [- ]

平 均： 0 .0 4 5(実 測 値： 0 .0 4 9)

0

0 .0 5

0 .1

0 .1 5

0 .2

発生

頻度

[-]

平 均 ： 0 .0 6 1(実 測 値 ： 0 .0 5 5)

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09 0.

10.

110.

120.

13

日 射 熱 取 得 率 [- ]

平 均 ： 0 .0 4 9(実 測 値 ： 0 .0 3 9)

平 均： 0 .0 6 5(実 測 値： 0 .0 3 9)

平 均 ： 0 .0 8 0(実 測 値 ： 0 .0 5 2)

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09 0.

10.

110.

120.

13

日 射 熱 取 得 率 [- ]

平 均 ： 0 .0 5 4

平 均 ： 0 .0 7 1

平 均 ： 0 .0 8 6

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09 0.

10.

110.

120.

13

日 射 熱 取 得 率 [- ]

平 均 ： 0 .0 5 0

平 均 ： 0 .0 6 6

平 均 ： 0 .0 8 0

0

0 .0 5

0 .1

0 .1 5

0 .2

0 .2 5

発生

頻度

[-]

平 均 ： 0 .0 7 5(実 測 値 ： 0 .0 5 9)

空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集｛2014.9.3 〜 5（秋田）｝ -15-

【謝辞】

本報は 、(財)建築環境・省エネ ル ギー 機構内に設置され た産官学

連携による環境負荷削減の ため の 建築物の総合的なエ ネ ル ギー 消

費量算出ツー ル 開発に関す る「BEST コンソー シア ム」・「BEST 企画

委員会(村上周三委員長）」お よび 専門版開発委員会(石野久彌委員

長）、統合化 WG(石野久彌主査)の活動成果の一部で あり、関係各

位に謝意を表す るもの で ある。統合化 WG 名簿(順不同) 主査：石野

久彌(首都大学東京名誉教授)、委員：内海康雄（宮城工業高等専門

学校）、大西晴史（関電工）、木下泰斗(日本板硝子)、工月良太(東京

ガ ス)、郡公子(宇都宮大学)、菰田英晴（鹿島建設）、佐藤誠（佐藤

ER）、芝原崇慶(竹中工務店)、新武康（清水建設）、田中拓也（大成

建設）、長井達夫(東京理科大学）、二宮秀與(鹿児島大学)、野瀬暁

則（大林組）、野原文男、長谷川巌、滝澤総、二宮博史、丹羽勝巳、

久保木真俊(以上、日建設計）、柳井崇、品川浩一、山本佳嗣(以上、

日本設計)、事務局：生稲清久、石田真理(建築環境・省エ ネル ギー

機構)

【参考文献】

1)左、和田、高橋、廣田、武藤、小林、石井、西原、田辺：環境配慮

技術を導入した先進的なテナ ントオ フィスにお ける執務環境評価(そ

の 1)放射空調･パ ー ソナ ル 環境制御の計画、日本建築学会大会学

術講演梗概集、pp.401-402、2013 年 8 月

2)菊池、左、和田、田中、山田、堀、直井：ダブ ル スキンファサ ー ドに

よる日射遮蔽と室内自然通風の一体的な計画と実施(第 2 報)短期実

測による性能評価、空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集、

pp.269-272、2012 年 9 月

3)郡、石野：熱負荷計算の ため の窓性能値に関す る研究 第 3 報

ダブ ル スキン、エアフロー ウィンドウの熱性能式の提案、日本建築学

会環境系論文集 No.682、pp.997-1002、2012 年 12 月

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

日射

熱取

得率

[-]

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

今回

計画

透明

単板

透明

複層

中間

色ﾌﾞ

ﾗｲﾝﾄ

ﾞ

明色

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ無

し

開口

2倍

開口

1/2

倍

熱貫

流率

[W/m

2K]

今回

計画

透明

単板

透明

複層

中間

色ﾌﾞ

ﾗｲﾝﾄ

ﾞ

明色

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ無

し

開口

2倍

開口

1/2

倍

今回

計画

透明

単板

透明

複層

中間

色ﾌﾞ

ﾗｲﾝﾄ

ﾞ

明色

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ無

し

開口

2倍

開口

1/2

倍

今回

計画

透明

単板

透明

複層

中間

色ﾌﾞ

ﾗｲﾝﾄ

ﾞ

明色

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ

ﾌﾞﾗｲ

ﾝﾄﾞ無

し

開口

2倍

開口

1/2

倍

図 6．ダブルスキン熱性能値のケーススタディ

(a)南方位 (B)西方位 (C)北方位 (D)東方位

3)南面･西面の日射熱取得率の実測値と計算値を比較す

ると、1～3 層に従って値が大きくなる傾向などが再現

されていることが確認された。計算値の方が全般的に

小さい値を示しているが、測定値はブラインドスラッ

トが自動制御されているのに対し、計算値では全閉と

していることが原因と考えられる。

4) 熱貫流率は、実測値と計算値は概ね一致した。

5) 実測値と計算値は概ね一致しており、実測により確認

された熱性能値の妥当性と、本建物における省エネル

ギー性の実現が確認された。また、BEST によるシミュ

レーションの妥当性もあわせて確認された。

6) Ｉビルのダブルスキンを標準条件としてケーススタデ

ィを行った結果を示した。室内側ガラス種類・ブライ

ンド種類・上下換気口サイズによる日射熱取得率と熱

貫流率の計算結果は、基本計画段階における検討資料

として活用できると思われる。

表2.ケーススタディ条件 項目 計算条件

室内側ガラス 今回計画：透明＋Low-E複層(空気層12mm) Case1：透明単板ガラス Case2：透明複層ガラス

ブラインド 今回計画：暗色ブラインド Case3：中間色ブラインド Case4：明色ブラインド Case5：ブラインド無し

上下換気口 今回計画：上下共に0.06㎡/m Case6：今回計画の2倍 Case7：今回計画の1/2倍

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