スケールモデルによる都市表面の熱輸送速度に関する実験

1. 1033341中川　敬太　 1033205河合　諭　 スケールモデルによる都市表面の熱輸送速度に関する実験

2. 目的 近年、ヒートアイランド現象が進行している しかし、そのメカニズムについては未解明 主な原因 ①熱容量の大きなＲＣ造建築物の増加 ②高層建築物による風の流れの変化 建物表面から大気に運ばれる熱量の把握 縮小模型を利用した 実際の都市に近い形での野外実験

3. 過去の実験との位置づけ 過去の実験項目 本年度の実験項目 ①立方体均等配列における 　　 輸送速度の面内分布の補填実験 ②高さ分布がある場合の輸送速度の変化 均等配列の建物寸法全面の輸送速度の把握 野外実験と風洞実験の比較 立方体均等配列における 　輸送速度の面内分布の把握 全面測定におけるスケールが違う場合の比較 立方体均等配列における　　　　　　　　　輸送速度の把握 発展

4. 測定場所 コンクリート枡1600個 建物寸法 150mm×150mm×150mm グロス建蔽率25％ サイトA サイトＢ コンクリート枡1600個 建物寸法 150mm×150mm×225mm 150mm×150mm×75mm グロス建蔽率25％ サイトB 日本工業大学拡張地 S=1/50スケールモデル街区

5. 実験方法 濾紙面水分蒸発法 物質輸送と熱輸送の類似性を 利用し、物質輸送速度から 熱輸送速度を求める

6. 濾紙 150mm 150mm 濾紙 50mm 50mm 1mm 1mm 150mm 150mm アクリル板 アクリル板 2mm 2mm 150mm 150mm 使用した試料 (b)　分割試料 (a)　全面試料

7. 測定手順 濾紙を湿らせ、密閉袋に入れて秤量 試料にサーミスタ温度センサを挿入し、測定位置に設置 水分蒸発測定時間（15分間） 試料設置直後に密閉袋を秤量 測定終了間際に密閉袋を秤量 試料を回収し、密閉袋に入れて秤量

8. 物質輸送速度の算出 実験で得られたデータから 　　　　　　　物質輸送速度を求める バルク係数CEとは輸送速度WTを 風速で除した無次元数である CE=WT/U

9. ①立方体均等配列における輸送速度の面内分布①立方体均等配列における輸送速度の面内分布 濾紙 50mm 50mm 1mm 150mm アクリル板 2mm 150mm 150mm 壁面 接着 150mm 150mm 建物間面 サイトA内にて分割試料を用いて測定 建物間面 壁面 交差点面

10. 測定面の定義 測定面輸送速度 基準面輸送速度 で比を算出し比較 立面図 基準面 平面図 測定面の表記 5

11. U＜1.0(ms-1) U＜1.0(ms-1) (05年度)U＜1.0(ms-1) (05年度)U＜1.0(ms-1) (05年度)U≧1.0(ms-1) (05年度)U≧1.0(ms-1) U≧1.0(ms-1) U≧1.0(ms-1) 輸送速度の風向依存性（壁面上部） 0° 0° 360° 180° 180° 180° 風向による影響が大きい 減少傾向 値が大きい 値が大きい

12. 輸送速度の風向依存性（壁面下部） この範囲内でやや変化 0° 0° 360° 180° 180° 180° 風向による影響が小さい

13. 輸送速度の風向依存性（建物間面） 0° 0° 180° 360° 180° 360° 360° この範囲内でほぼ一定 90° 0° 0° 0° 90° 90° 90° 0° 風向による変化が少ない 値がやや小さい 値がやや大きい

14. 輸送速度の風向依存性（建物間面） 45° 45° 0° 180° 45° 180° 0° 0° この範囲内でほぼ一定 風向による変化が少ない 値が大きい

15. ①まとめ　（中川） 風向の影響が大きい 壁面について 上部の 測定面 風向の影響が小さい 下部の 測定面

16. ①まとめ　（中川） 角面で風向の影響あり 角面で風向の影響が大きい 建物間面・交差点面について 輸送速度が やや大きい 輸送速度が 大きい 交差点面① 風向135度 建物間面 交差点面 建物間面① 風向0度 建物間面① 風向90度 輸送速度が やや小さい

17. 150mm 150mm 150mm 150mm 150mm 150mm 150mm 225mm 75mm N 12m サイトA均一高さ配列　　　　　　　　　　　(立方体均等配列) サイトB不均一高さ配列 (高さ分布あり) 高さ1.5Ｈ（225mm） 高さ0.5Ｈ（75mm） 高さ1.0Ｈ（150mm） 高さに分布がある場合の輸送速度の変化　 サイトA（均一高さ配列） 12m 卓越風向 平均高さはサイトAと同じ 12m サイトB（不均一高さ配列）

18. 150mm 150mm 濾紙 1mm 150mm アクリル板 2mm 150mm 　　全面試料 超音波風速温度計　（風速・風向） 濾紙面水分蒸発実験 熱電対　　　　　（鉛直気温分布）

19. 測定面 サイトB不均一高さ配列 (高さ分布あり) サイトA均一高さ配列 (立方体均等配列) 交差点面 建物間面 屋上面 均一高さ配列と不均一高さ配列の比較

20. 高さ分布がある配列での温度境界層の把握 均一高さ配列 不均一高さ配列 高さ150mmより上空では　　　　不均一高さのほうが温度が高い 温度境界層 不均一高さは3Ｈ（450mm）まで 不均一高さでは空気の混合が活発 地表面付近では　　　　　　　均一高さのほうが温度が高い 均一高さは2Ｈ（300mm）まで 不均一高さでは温度境界層内での温度差が小さい

21. 各サイトの風速の差異 不均一高さ配列 均一高さより約23%小さい 均一高さ配列

22. 測定面（WT） =輸送速度比 基準面（WTroof1.0H） サイトA サイトB 輸送速度比の算出 基準面：毎回同時測定　　　　　　　（輸送速度WTroof1.0H） 測定面　　　　　　　　　（輸送速度WT）

23. 高さの異なる屋上面の輸送速度 0° 45° 45° 0° 0.5H屋上面 1.5H屋上面 (case=176) (case=376) 風向依存性はみられない 風向による変化がみられない この範囲内でばらつく 値の大きさに違いがある

24. 建物間面の高さ分布による輸送速度変化 ：1.5H 0° 180° ：0.5H 180° 0° 180° 0° 0° 180° （均一高さ）U<1.0 (ms-1) 均一高さ配列での傾向線 (不均一高さ)U<1.0 (ms-1) （均一高さ）U≧1.0 (ms-1) (不均一高さ)U≧1.0 (ms-1) 不均一高さ配列での傾向線 0° 風向依存性は少ない 値に大きな違いはみられなかった

25. 交差点面の高さ分布送速度変化 ：1.5H 0° 0° 90° 90° ：0.5H 90° 90° 0° 0° 均一高さ配列での傾向線 （均一高さ）U<1.0 (ms-1) (不均一高さ)U<1.0 (ms-1) （均一高さ）U≧1.0 (ms-1) (不均一高さ)U≧1.0 (ms-1) 不均一高さ配列での傾向線 風向依存性は少ない 値に大きな違いはみられなかった

26. ②まとめ（河合） 均一高さ配列:300mmまで 不均一高さ配列:450mmまで 温度境界層 :不均一高さは均一高さより約23％小さい 風速 輸送速度の変化 屋上面 風向依存性：なし 1.5H→値がばらつく 0.5H→値が小さい

27. ②まとめ（河合） :1.5H :0.5H 建物間面・交差点面 風向依存性：少ない 高さ分布による違いは少なかった 交差点面 建物間面