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ポイント

◇ 建物周辺の遮蔽要素（建物・樹木）が冷房負荷に与える影響を、簡易計算手法で評価

◇ 日本4都市（東京・名古屋・大阪・福岡）を対象に、日射角度・影の長さ・熱負荷を算定

◇ 遮蔽によりピーク時冷房負荷を15〜20％削減可能であることを確認

◇ 設計初期段階でも適用可能な「軽量シミュレーション手法」を提案し、都市設計・省エネ戦略への応用が期待される

グラフィカルアブストラクト

概要

建築物の冷房負荷削減において、日射遮蔽は最も有効な受動的手法のひとつです。しかし従来の研究は、詳細なエネルギーシミュレーションに依存しており、設計初期段階では適用が難しい課題がありました。

本研究では、太陽位置の幾何学計算・影の長さ予測・熱負荷算定を組み合わせた簡易フレームワークを提案しました。日本の温帯気候に属する4都市（東京・名古屋・大阪・福岡）を対象に、建物・樹木による遮蔽が熱負荷に与える影響を定量化しました。

その結果、ピーク日射時において冷房負荷を15〜20％削減できることを確認しました。とくに福岡では最大17.7％、東京・大阪・名古屋では17.4％の削減効果が得られました。本手法は複雑な入力データを必要とせず、設計初期段階での迅速な判断に活用できる点に特徴があります。

研究の背景

建築分野では、冷房エネルギー削減と温熱快適性向上を両立させるために、パッシブデザイン手法の重要性が増しています。特に都市部では、隣接建物や樹木による日射遮蔽がエネルギー需要に大きな影響を与えます。しかし、現行の詳細シミュレーション（EnergyPlusなど）は入力情報が膨大で、初期段階での利用は困難です。

研究の内容

• 対象建物：3階建て標準住宅モデル（外壁面積120㎡、U値5 W/m²K、室内設定温度22℃）
• 遮蔽条件：高さ10mの建物、5mの樹木を想定し、標準化した条件で評価
• 評価手法：R言語を用いたソーラージオメトリ計算、影長計算、熱負荷算定
• 検証：EnergyPlusとの比較により、冷房負荷削減率の差は6％以内と良好な一致を確認

提案された知見と効果

• 遮蔽により、ピーク冷房負荷を15〜20％削減可能
• 影の長さと太陽高度の関係から、都市別に最適な遮蔽戦略を提示
• 設計初期段階でも活用可能な「軽量かつ再現性の高い評価法」を確立

今後の展開

本研究は、詳細シミュレーションに依存せず、遮蔽効果を簡易に定量化する方法を示しました。今後は、熱帯・亜熱帯都市での適用や、可変遮蔽装置・植栽の季節変化を組み込んだ拡張研究が期待されます。

資金情報

本研究は、日本学術振興会科研費（JP24K05546, JP24K01053）および次世代挑戦的研究者育成プロジェクト（JST SPRING）(Grant Number: JPMJSP2139)の支援を受けて実施されました。

掲載誌情報

• 【発表雑誌】Elsevier・Results in Engineering
• 【論文名】Shading effects on building energy performance: A multi-city analysis
• 【著者】Xiong Xiao（第一著者）, Jihui Yuan（責任著者）, Zhichao Jiao, Shaoyu Sheng, 　

Jiale Chai, Xiangfei Kong, Craig Farnham, Kazuo Emura

• 【掲載日】2025年8月20日
• 【URL】https://doi.org/10.1016/j.rineng.2025.106870

研究内容に関する問い合わせ先

大阪公立大学大学院生活科学研究科

准教授　袁 継輝（えん けいき）

TEL：06-6605-2833

E-mail：yuan［at］omu.ac.jp　※[at]を@に変更してください。