こんにちは。
建築設備に従事していると、よく「室内が暑い」や「室内が寒い」などといった話を受けることがあるかと思う。
しかし、この「暑い」や「寒い」は定量的な評価ではなく、個人の感覚的な評価である。
人の感覚によって室内環境や屋外環境等を評価するにあたっては、一般的に室内温湿度より温熱環境を評価することがある。
しかし、実際には風速や日射量、代謝量、着衣量等によって、人が感じる温熱感に影響を与える。
そのため、これらを包括した評価が可能な平均予想温冷感申告(PMV)を用いることが多い。
今回は、PMVに関する評価方法について紹介する。
平均予想温冷感申告(PMV)とは
PMVについて空気調和衛生用語辞典では「ある熱環境の快適度を直接温冷感の形で定量的に表す指標の一つ。多くの人に温冷感を投票させ、寒いを-3点、暑いを+3点とし、その中間を程度に従って、-2,-1,0,+1,+2に割り振って数値化して平均した値。快適な状態が基準になっているため、快適から大きく離れた条件に対しては適用できない。」と定義されている。
| PMVの定義 |
|---|
| ある熱環境の快適度を直接温冷感の形で定量的に表す指標の一つ。多くの人に温冷感を投票させ、寒いを-3点、暑いを+3点とし、その中間を程度に従って、-2,-1,0,+1,+2に割り振って数値化して平均した値。快適な状態が基準になっているため、快適から大きく離れた条件に対しては適用できない。 |
PMVの評価尺度
| PMVの7段階評価尺度 | ||
|---|---|---|
| +3 | Hot | 暑い |
| +2 | Warm | 暖かい |
| +1 | Slightly Warm | やや暖かい |
| ±0 | Neutral | 中立 |
| -1 | Slightly Cool | やや涼しい |
| -2 | Cool | 涼しい |
| -3 | Cold | 寒い |
PMVの評価尺度は左図に示すとおり、大きく7段階に大別される。
数字が大きくなるほど暑く、数字が小さくなるほど寒い評価となる。。
また、PMVが0に近づくほど快適であることを示す。
予測不快者率(PPD)
また、PMVと連動するように予測不快者率(PPD)が設定されている。PPDは数値が0から離れるほど大きくなる。
一般的にPMVが-0.5から0.5の中に納まれば、多くの人が快適に感じるとされている。
PMVの構成要素
| PMVの構成要素 | |
|---|---|
| 1. | 乾球温度 |
| 2. | 相対湿度 |
| 3. | 放射温度 |
| 4. | 気流 |
| 5. | 着衣量 |
| 6. | 代謝量 |
PMVは大きく左表の6種類の要素から構成される。
温湿度の他に、日射等の影響による放射温度、気流や人の着衣量、代謝量でPMVが評価される。
乾球温度
乾球温度以外の条件を一定とした場合は、乾球温度が上昇するほどPMVも上昇する傾向にある。
相対湿度
相対湿度以外の条件を一定とした場合は、相対湿度が上昇するほどPMVも上昇する傾向にある。
放射温度
空気調和衛生工学用語辞典によれば放射温度とは「熱放射において、放射エネルギーまたはその波長分布がほぼ等しい放射をする黒体の温度」と記載されている。
PMVの評価において、室内であれば、乾球温度と同じ温度を用いることも多い。
しかし、日射の影響を受ける場合等においては、放射温度を別途設定する必要がある。
| MRT(平均放射温度)計算式(案) |
|---|
| MRT = ((T+273.15)^4 + ((F x α x E) ÷ σ))^0.25 – 273.15 |
T:外気温度[℃]
F:人に対する日照率[-]
α:人体への日射吸収率[-]
E:日射量[W/m2]
σ:ステファンボルツマン定数(5.67 x 10^(-8)
※特に文献等で紹介されている数式ではなく、独自に設定した数式である。
そのため、取り扱いには注意が必要。
例えば、F=0.3、α=0.8のときにおける外気温度とMRTの関係は下図のとおりとなる。
日射量が発生しない夜間においては、外気温度と放射温度は等しい結果となる。
放射温度以外の条件を一定とした場合は、放射温度が上昇するほどPMVも上昇する傾向にある。
気流
気流以外の条件を一定とした場合は、気流が上昇するほどPMVが低下する傾向にある。
なお、乾球温度が高い場合は、風速が大きくなっても、PMVへの影響はほとんどない。
着衣量
どの程度衣類を着るかによって、人の温熱感に影響を与える。
下表に、着衣の種類と着衣量を示す。
スーツを着ると1.0cloとなり、半袖半ズボンの場合は0.3cloとなる。
着衣量以外の条件を一定とした場合は、着衣量が上昇するほどPMVが上昇する傾向にある。
代謝量
| 活動の種類 | met |
|---|---|
| 座る | 1.0 |
| 立つ | 2.0 |
| 歩く | 3.0 |
| やや速歩き | 4.0 |
| かなり速歩 | 5.0 |
| ジョギング | 6.0 |
| 筋力トレーニング | 7.0 |
活動の強度ごとに代謝量が設定されている。
活動の強度が大きくなるほど、代謝量も増加する。
また、代謝量はメッツ(mets)で示され、1metsは代謝量が58.2W/m2となる。
なお、建築設備設計基準では、人員負荷を121W/人見込む。そのときの代謝量は2.1metとなる。
代謝量以外の条件を一定とした場合は、代謝量が上昇するほどPMVが上昇する傾向にある。
まとめ
今回は、PMVに関する評価方法について紹介した。
本記事を参考にPMVの傾向を把握いただければと思う。
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