境界¶
1 はじめに¶
本節では、繰り返し計算を行う前に取得すべき境界のパラメータについて記述する。
次の値を必要とする。
入力ファイルにおける boundary 要素
ステップ \(n\) における外気温度, \(\theta_{o,n}\), ℃
ステップ \(n\) における外気絶対湿度, \(X_{o,n}\), kg / kg(DA)
ステップ \(n\) における法線面直達日射量, \(I_{dn,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における水平面全天日射量, \(I_{sky,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における夜間放射量, \(R_{n,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における太陽方位角 \(a_{sun,n}\), rad
ステップ \(n\) における太陽高度 \(h_{sun,n}\), rad
次の値が得られる。
境界の数 \(n_b\)
室 \(i\) と境界 \(j\) の関係を表す係数(境界jから室iへの変換) \(p_{i,j}\)
境界 \(j\) の面積, m2, \(A_{s,j}\)
境界 \(j\) の室内側表面放射熱伝達率, W / ( m2 K ) \(h_{s,r,j}\)
境界 \(j\) の室内側表面対流熱伝達率, W / ( m2 K ) \(h_{s,c,j}\)
地盤の数 \(n_{ground}\)
境界 \(j\) が床か否か \(B_{floor,j}\)
境界 \(j\) が地盤か否か \(B_{ground,j}\)
境界 \(j\) の裏面温度に他の境界 \(j^*\) の等価室温が与える影響 \(k_{ei,j,j*}\)
境界 \(j\) の温度差係数 \(k_{eo,j}\)
境界 \(j\) の裏面温度に室の空気温度が与える影響 \(k_{s,r,j}\)
境界 \(j\) の室内侵入日射の吸収の有無 \(B_{s,sol,abs,j}\)
境界 \(j\) の熱損失係数(U値), W / (m2 K ), \(U_j\)
境界 \(j\) の応答係数
境界 \(j\) の透過外気温度, ℃ \(\theta_{o,eqv,j,n}\)
境界 \(j\) の侵入日射量, W \(q_{trs,sol,j,n}\)
境界 \(j\) の室内側長波長放射率, -, \(\varepsilon_{r,j}\)
2.1 記号¶
この計算で用いる記号及び単位を次に示す。
記号 |
意味 |
単位 |
|---|---|---|
\(n_b\) |
number of boundaries / 境界の数 |
- |
\(p_{i,j}\) |
coefficient of relation between room \(i\) and boundary \(j\) / 室 \(i\) と境界 \(j\) の接続に関する係数(境界 \(j\) が室 \(i\) に接している場合は \(1\) とし、それ以外の場合は \(0\) とする。) |
- |
\(h_{s,r,j}\) |
indoor surface radiant heat transfer coefficient of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室内側表面放射熱伝達率 |
W / ( m2 K ) |
\(h_{s,c,j}\) |
indoor surface convection heat transfer coefficient of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室内側表面対流熱伝達率 |
W / ( m2 K ) |
\(A_{s,j}\) |
surface area of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の表面積 |
m2 |
\(k_{eo,j}\) |
temperature difference coefficient of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の温度差係数 |
- |
\(T_{b,j}\) |
boundary type / 境界の種類 |
- |
\(\hat{j}_{rear,j}\) |
rear surface boundary index of surface \(j\) / 境界 \(j\) の裏面の境界インデックス |
- |
\(B_{sol,abs,j}\) |
is indoor solar radiation absorbed of surface \(j\) / 境界 \(j\) の室内侵入日射の吸収の有無 |
- |
\(B_{floor,j}\) |
is floor of surface \(j\) / 境界 \(j\) が床か否か |
- |
\(B_{sun,strkd,out,j}\) |
is the sun striked to outside of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か |
- |
\(T_{drct,j}\) |
direction of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の方位 |
- |
\(a_{sol,j}\) |
solar absorption ratio at outside surface of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室外側表面の日射吸収率 |
- |
\(R_{s,o,j}\) |
heat transfer resistnace at outside surface of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室外側表面熱伝達抵抗 |
m2 K / W |
\(\varepsilon_{s,o,j}\) |
long wevelength emissivity at outside surface of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室外側長波長放射率 |
- |
\(u_{w,std,j}\) |
standard heat transmittance coefficient (u value) of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の熱損失係数(U値)(規格値) |
W / ( m2 K ) |
\(\eta_{w,std,j}\) |
standard solar gain coefficient (eta value) of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の日射熱取得率( \(\eta\) 値)(規格値) |
- |
\(r_{a,w,g,j}\) |
ratio of glazing area to opening area of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の開口部面積に対するグレージング面積の比率 |
- |
\(k_{ei,j,j^*}\) |
coefficient representing the effect of equivalent room temperature of other boundary j to the rear temperature of boundary j / 裏面温度に他の境界 j の等価室温が与える影響 |
- |
\(k_{s,r,j}\) |
coefficient representing the effect of room air temperature to the rear temperature of boundary j / 境界 \(j\) の裏面温度に室の空気温度が与える影響 |
- |
\(k_{s,r,j}\) |
coefficient representing the effect of room air temperature i to the rear temperature of boundary j / 境界 \(j\) の裏面温度に室 \(i\) の空気温度が与える影響 |
- |
\(u_j\) |
heat transmittance coefficient (u value) of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の熱損失係数(U値) |
W/( m2 K ) |
\(R_{total,j}\) |
thermal resistance between inside surface and rear equivalent air of boundary \(j\) / 境界 \(j\) の室内側表面と裏面等価空気との熱抵抗 |
m2 K / W |
2.2 添え字¶
この計算で用いる添え字を次に示す。
添え字 |
意味 |
|---|---|
\(i\) |
室 |
3 境界の種類¶
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) は次の5種類とする。
- INTERNAL
- 間仕切り境界の向こう側が室内である。
- EXTERNAL_GENERAL_PART
- 外皮(一般部位)日射を透過しない。部位の熱伝達の遅れが考慮される。
- EXTERNAL_TRANSPARENT_PART
- 外皮(透明な開口部)日射を透過する.部位の熱伝達の遅れは考慮されない。
- EXTERNAL_OPAQUE_PART
- 外皮(不透明な開口部)日射を透過しない。部位の熱伝達の遅れは考慮されない。
- GROUND
- 地盤境界の向こう側は地盤底部温度(年平均気温)である。部位の熱伝達の遅れが考慮される。
4 熱損失係数(U値)¶
境界 \(j\) の熱損失係数(U値) \(u_j\) は、次式で表される。
5 裏面温度に室の空気温度が与える影響¶
境界 \(j\) の裏面温度に室 \(i\) の空気温度が与える影響 \(k_{s,r,j,i}\) は次式で表される。
境界 \(j\) の裏面温度に室の空気温度が与える影響 \(k_{s,r,j}\) は、 境界の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART, EXTERNAL_TRANSPARENT_PART または EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合、次式で表される。
境界の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL または GROUND の場合、次式で表される。
6 裏面温度に他の境界の等価室温が与える影響¶
境界 \(j\) の裏面温度に他の境界 \(j^*\) の等価室温が与える影響 \(k_{ei,j,j^*}\) は、 境界の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL の場合、次式で表される。
境界の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART, EXTERNAL_TRANSPARENT_PART, EXTERNAL_OPAQUE_PART または GROUND の場合、次式で表される。
7 応答係数¶
境界 \(j\) の応答係数は、境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) に応じて計算方法が異なる。
7.1 INTERNALの場合¶
境界 \(j\) の応答係数は次の値から求める。
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\)
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\)
境界 \(j\) の裏面の熱伝達抵抗 \(R_{rear,j}\)
境界 \(j\) の裏面の熱伝達抵抗 \(R_{rear,j}\) は次式で表される。
境界 \(j\) の裏面の表面放射熱伝達率 \(h_{s,c,rear,j}\) および境界 \(j\) の裏面の表面対流熱伝達率 \(h_{s,r,rear,j}\) は、 境界 \(j\) の裏面の境界 \(j_{rear,j}\) に対応した 境界 \(j\) の室内側表面放射熱伝達率 \(h_{s,c,j}\) 及び 境界 \(j\) の室内側表面放射熱伝達率 \(h_{s,r,j}\) の値とする。
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_capacity の値(単位: kJ / ( m2 K ) )とする。 境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_resistance の値(単位: m2 K / W )とする。
7.2 EXTERNAL_GENERAL_PARTの場合¶
境界 \(j\) の応答係数は次の値から求める。
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\)
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\)
境界 \(j\) の室外側表面熱伝達抵抗 \(R_{s,o,j}\)
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_capacity の値(単位: kJ / ( m2 K ) )とする。 境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_resistance の値(単位: m2 K / W )とする。
7.3 EXTERNAL_GENERAL_PARTの場合¶
境界 \(j\) の応答係数は次の値から求める。
境界 \(j\) の熱損失係数(U値)(規格値) \(u_{w,std,j}\)
境界 \(j\) の室内側熱伝達抵抗(規格値) \(R_{i,std,j}\)
境界 \(j\) の室内側熱伝達抵抗(規格値) \(R_{i,std,j}\) は、 boundary 要素の inside_heat_transfer_resistance (単位: m2 K / W ) の値とする。
7.4 GROUNDEの場合¶
境界 \(j\) の応答係数は次の値から求める。
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\)
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\)
境界 \(j\) の層 \(l\) の熱容量 \(C_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_capacity の値(単位: kJ / ( m2 K ) )とする。 境界 \(j\) の層 \(l\) の熱抵抗 \(R_{j,l}\) は要素 layers の配列の thermal_resistance の値(単位: m2 K / W )とする。
8 透過日射量¶
ステップ \(n\) における境界 \(j\) の透過日射量 \(q_{trs,sol,j,n}\) は、 気象条件を表す次のパラメータ
ステップ \(n\) における外気温度, \(\theta_{o,n}\), ℃
ステップ \(n\) における外気絶対湿度, \(X_{o,n}\), kg / kg(DA)
ステップ \(n\) における法線面直達日射量, \(I_{dn,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における水平面全天日射量, \(I_{sky,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における夜間放射量, \(R_{n,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における太陽方位角 \(a_{sun,n}\), rad
ステップ \(n\) における太陽高度 \(h_{sun,n}\), rad
に加え、境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) に応じて次の値を必要とする。
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL、EXTERNAL_GENERAL_PART、EXTERNAL_OPAQUE_PART または GROUND の場合
特に値は必要としない
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合
境界 \(j\) の方位 \(T_{drct,j}\) (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の面積 \(A_j\)
境界 \(j\) の日よけ (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の窓の計算で示される結果
9 相当外気温度¶
ステップ \(n\) における境界 \(j\) の相当外気温度 \(\theta_{o,eqv,j,n}\) は、 気象条件を表す次のパラメータ
ステップ \(n\) における外気温度, \(\theta_{o,n}\), ℃
ステップ \(n\) における外気絶対湿度, \(X_{o,n}\), kg / kg(DA)
ステップ \(n\) における法線面直達日射量, \(I_{dn,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における水平面全天日射量, \(I_{sky,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における夜間放射量, \(R_{n,n}\), W / m2
ステップ \(n\) における太陽方位角 \(a_{sun,n}\), rad
ステップ \(n\) における太陽高度 \(h_{sun,n}\), rad
に加え、境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) に応じて次の値を必要とする。
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL または GROUND の場合
特に値は必要としない
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART または EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合
境界 \(j\) の方位 \(T_{drct,j}\) (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の室外側表面日射吸収率 \(a_{sol,j}\)
境界 \(j\) の室外側長波長放射率 \(\varepsilon_{s,o,j}\)
境界 \(j\) の室外側熱伝達抵抗 \(R_{s,o,j}\)
境界 \(j\) の日よけ (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合
境界 \(j\) の方位 \(T_{drct,j}\) (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の室外側長波長放射率 \(\varepsilon_{s,o,j}\)
境界 \(j\) の室外側熱伝達抵抗 \(R_{s,o,j}\)
境界 \(j\) のU値(規格値) \(u_{w,std}\)
境界 \(j\) の日よけ (境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合)
境界 \(j\) の窓の計算で示される結果
計算方法は章「相当外気温度」に記す。
10 窓の計算¶
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合、窓の計算を行う。
この計算は次の値を必要とする。
境界 \(j\) の窓の熱損失係数(U値)(規格値) \(U_{w,std,j}\), W / m2 K
境界 \(j\) の日射熱取得率(η値)(規格値) \(\eta_{w,j}\), -
境界 \(j\) の窓の面積に対するグレージングの面積の比 \(r_{A,w,g,j}\), -
境界 \(j\) の窓の建具(フレーム)材質の種類(樹脂・アルミニウム・アルミ樹脂複合) \(T_{w,flame}\)
境界 \(j\) の窓の構成(単層・複層) \(T_{w,glass}\)
ステップ \(n\) における境界 \(j\) の窓に対する直達日射の入射角 \(\varphi_{j,n}\), rad
この計算の結果、次の項目が得られる。
ステップ \(n\) における境界 \(j\) の窓の直達日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,d,j,n}\), -
ステップ \(n\) における境界 \(j\) の窓の直達日射に対する吸収日射熱取得率 \(B_{w,d,j,n}\), -
境界 \(j\) の窓の天空日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,s,j}\), -
境界 \(j\) の窓の地面反射日射に対する日射透過率 \(\tau_{w,r,j}\), -
境界 \(j\) の窓の天空日射に対する吸収日射熱取得率 \(B_{w,s,j}\), -
境界 \(j\) の窓の地面反射日射に対する吸収日射熱取得率 \(B_{w,r,j}\), -
11 グレージングの種類¶
境界 \(j\) のグレージングの種類 \(T_{glz,j}\) は、 境界の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合に定義され、 boundary 要素の incident_angle_characteristics の値とする。
グレージングの種類と入力ファイルでの指定の方法は次表による。
グレージングの種類 |
入力ファイルでの指定の方法 |
SINGLE |
single |
MULTIPLE |
multiple |
12 開口部面積に対するグレージング面積の比率¶
境界 \(j\) の開口部面積に対するグレージング面積の比率 \(r_{a,w,g,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合に定義され、 boundary 要素の glass_area_ratio (単位:無次元、0以上1以下の小数)の値とする。
13 \(\eta\) 値(規格値)¶
境界 \(j\) の \(\eta\) 値(規格値) \(\eta_{w,std}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART の場合に定義され、 boundary 要素の eta_value (単位:無次元、0以上1以下の小数)の値とする。
14 U値(規格値)¶
境界 \(j\) のU値(規格値) \(u_{w,std}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_TRANSPARENT_PART および EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合に定義され、 boundary 要素の u_value (単位: W / m2 K)の値とする。
15 室外側表面長波長放射率¶
境界 \(j\) の室外側長波長放射率 \(\varepsilon_{s,o,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART、 EXTERNAL_TRANSPARENT_PART および EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合に定義され、 boundary 要素の outside_emissivity (単位: 無次元、0以上1以下の小数)の値とする。
16 室外側表面熱伝達抵抗¶
境界 \(j\) の室外側熱伝達抵抗 \(R_{s,o,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART、 EXTERNAL_TRANSPARENT_PART および EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合に定義され、 boundary 要素の outside_heat_transfer_resistance (単位: m2 K / W)の値とする。
17 室外側表面日射吸収率¶
境界 \(j\) の室外側表面日射吸収率 \(a_{sol,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART、 および EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合に定義され、 boundary 要素の outside_solar_absorption (単位:無次元、0以上1以下の小数)の値とする。
18 日よけ¶
境界 \(j\) の日よけは 境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合に定義され、 boundary 要素の solar_shading_part で定義される。 日よけのパラメータや得られる値は「日よけの影面積比率」により定義される。
19 方位¶
境界 \(j\) の方位 \(T_{drct,j}\) は 境界 \(j\) の外気側に日射があたる場合(境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) が True)の場合に定義され、 boundary 要素の direction の値とする。
方位の種類 |
入力ファイルでの指定の方法 |
S |
s |
SW |
sw |
W |
w |
NW |
nw |
N |
n |
NE |
ne |
E |
e |
SE |
se |
TOP |
top |
BOTTOM |
bottom |
20 外気側に日射が当たるか否か¶
境界 \(j\) の外気側に日射があたるか否か \(B_{sun,strkd,out,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART, EXTERNAL_TRANSPARENT_PART, EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合、 boundary 要素の is_sun_striked_outside 論理値)の値とする。 境界の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL, GROUND の場合は、False とする。
21 床か否か¶
境界 \(j\) が床か否か \(B_{floor,j}\) は、 boundary 要素の is_floor (論理値)の値とする。
22 室内侵入日射の吸収の有無¶
境界 \(j\) の室内侵入日射の吸収の有無 \(B_{sol,abs,j}\) は、 boundary 要素の is_solar_absorbed_inside (論理値)の値とする。
23 裏面の境界のインデックス¶
境界 \(j\) の裏面の境界のインデックス \(\hat{j}_{rear,j}\) は、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL の場合のみに定義され、 boundary 要素の rear_surface_boundary_id と、境界のIDとを参照して決定される。
24 温度差係数¶
境界 \(j\) の温度差係数 \(k_{eo,j}\) は、 境界の種類 \(T_{b,j}\) が EXTERNAL_GENERAL_PART, EXTERNAL_TRANSPARENT_PART, EXTERNAL_OPAQUE_PART の場合は、 boundary 要素の temp_dif_coef (単位:無次元。0以上1以下の小数。)の値とし、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が GROUND の場合は \(1.0\) とし、 境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) が INTERNAL の場合は \(0.0\) とする。
25 境界の種類¶
境界 \(j\) の種類 \(T_{b,j}\) は、boundary 要素の boundary_type で指定する。
境界の種類 |
入力ファイルでの指定の方法 |
INTERNAL |
internal |
EXTERNAL_GENERAL_PART |
external_general_part |
EXTERNAL_TRANSPARENT_PART |
external_transparent_part |
EXTERNAL_OPAQUE_PART |
external_opaque_part |
GROUND |
ground |
26 室内側表面対流熱伝達率¶
境界 \(j\) の室内側表面対流熱伝達率 \(h_{s,c,j}\) は、 boundary 要素の h_c (単位: W / ( m2 K ) )で指定する。
27 室内側表面放射熱伝達率¶
境界 \(j\) の室内側表面放射熱伝達率 \(h_{s,r,j}\) は、 境界 \(j\) の表面積 \(A_{s,j}\) 、 境界 \(j\) の室内側長波長放射率 \(\varepsilon_{r,i,j}\) と 室 \(i\) と境界 \(j\) の接続に関する係数 \(p_{i,j}\) から求める。 計算方法を「室内の境界の形態係数および放射熱伝達率」に記す。
28 室内側長波長放射率¶
境界 \(j\) の室内側長波長放射率 \(\varepsilon_{r,i,j}\) は、boundary 要素の inside_emissivity (単位: 無次元)で指定する。
29 面積¶
境界 \(j\) の表面積 \(A_{s,j}\) は、boundary 要素の area (単位: m2 )で指定する。
30 室と境界の接続に関する係数¶
室 \(i\) と境界 \(j\) の接続に関する係数 \(p_{i,j}\) は、 boundary 要素の connected_room_id と room 要素の id から判断し定める。 境界 \(j\) が室 \(i\) に接している場合は \(1\) とし、それ以外の場合は \(0\) とする。
31 境界の数¶
境界の数 \(n_b\) は、boundary 要素(配列構造をもつ)の配列数とする。