INVESTIGATION ON INDOOR ENVIRONMENTS OF RESIDENTIAL BUILDINGS IN ULAANBAATAR DURING WINTER Studies on indoor environments and energy consumption of dwellings in Mongolia, Part 1

摘要

In this study we clarified indoor environments of residential buildings in Ulaanbaatar, Mongolia by questionnaire and measurement. Five structure types were considered in this study. Questionnaires were conducted for 374 apartments and 18 apartments were randomly selected from the surveyed apartments for measuring indoor air temperature, relative humidity and CO_2 the apartments was compared according to structure types. Indoor environment of the residential buildings is typically hot and dry. Heat loss coefficient is high for non-insulated structures, which implies high potential of energy savings by thermal retrofitting.%1. はじめに モンゴルの経済成長に伴い、人々の生活水準が向上してきている。 その結果、住宅におけるエネルギー消費が増大し、深刻な大気汚染 に加担している。したがって住宅の省エネルギーが重要な課題である。本研究の目的はアンケート調査、室内環境測定とシミュレーショ ンによって住宅の室内環境とエネルギー消費量を明らかにし、省エ ネルギーのための提言を行うことである。本報ではウランバートルにおける集合住宅を対象とし、まず374の住戸に対してアンケート 調査を行い、住宅の建築属性、居住者属性と温熱環境に対する満足 度を調べた。次にアンケート調査住戸のうち、18住戸をランダムに 選び、7日間にわたって室内温度、湿度とCO_2濃度を測定し、室内 温熱環境と構造タイプ別の熱損失係数を求めた。2. 研究対象となる住宅の概要モンゴルの集合住宅は歴史的な理由で構造的に次の5つのタイプ に分類される(Table1)。タイプA ：無断熱プレキャストコンクリー ト構造、タイプB:無断熱煉瓦構造、タイプC:断熱した煉瓦構造、 タイプD：断熱した軽量コンクリート構造、タイプE：断熱した普 通コンクリート構造。室内の環境測定を行った住戸の概要をFig.lに示す。また、各住 戸の浴室、トイレと厨房に自然換気システムの排気口を設置してい る(Fig.2)。また、4つの期間にわたり測定を行っており、測定期間における 外気温と相対湿度をFig.3に示す。3. アンケート調査と測定結果アンケート調査の結果をFig.4〜Fig.8に示す。対象となる一般の 住宅•世帯像が夫婦と子供の世帯が最も多く、世帯人数が4〜5人、 月収が約420USD、床面積が80m~2以下であることがわかった。また、 88%の住民が温熱環境に満足している。18住戸を対象に温度湿度とCO_2濃度を10分間隔で測定した。モ ンゴルの室内環境基準では、冬季設計室温の上限と下限はそれぞれ 24℃と18℃である。測定対象住戸の平均温度は24.7℃で、66.7%の 時間帯において24℃を上回り、他の時間帯においては18℃〜24℃ の範囲内である。また、タイプの相違による室温の違いは顕著では ない(Fig.9)。 Fig.10に示すように、外気温が-37℃〜7℃で変動して いるが室温は変動が小さくほとんどの時間帯において20℃以上であ る。測定期間中における平均相対湿度は22%であり、タイプ間の違い はほとんど見られない。B2住戸の相対湿度は他より高くなっている が、それは乾球温度が低いためである（Fig.ll)。ISO7730による快適域に基づいて、湿り空気線図の領域を温度と 湿度によってComfort Zone, Hot Zone, Hot-Dry Zone, Dry Zone,Cold-Dry Zone, Cold Zoneにゾーニングした(Fig.12とTable 2)。各住戸の時間ごとの温度と湿度を湿り空気線図にプロットし、 ISO7730による快適域と併せてFig.l3〜Fig.l7に示す。ほとんどの 住宅はHot ZoneまたはHot-Dry Zoneに入っている。Fig.18は平均室温と居住者の温熱環境に対する満足度の関係を示 す。平均室温が23℃以上の場合、居住者は「満足」あるいは「大変 満足」となっているが、23℃以下になると居住者が「満足」と「不 満」に分かれている。室内CO_2濃度の測定結果をFig.19に示す。日中と夜間のリビン グの平均CO_2濃度はそれぞれ972ppmと1,134 ppmであり、モン ゴル住宅のCO_2濃度基準値のl，800ppm以下である。4. 換気量と熱損失係数の推定ウランバートルのほとんどの住宅ではガスが使用されていないた め、居住者の呼吸がCO_2の唯一の発生源となっている。したがって、CO_2の測定値と在室者によるCO_2発生量を式(1)に代入すれば換気量 が求められる。居住者が時々過熱した室内温度を下げるために窓を 開放し換気を行っているが、それらの時間帯のデータを除いて自然 換気システムの換気量を求めている。測定対象となっている18住戸の換気量の平均値、標準偏差、最大 値と最小値はFig.20に示す。これらの住戸の平均換気量は59m~3/h となっており、構造のタイプによる違いが顕著でない。各住戸の換気量推定値および外壁の熱貫流率平均値を式(2)に代 入すれば、これらの住戸の熱損失係数が求められ、Fig.21とTable 3 に示す。タイプAからタイプEまでの熱損失係数の範囲は0.74 W/(m~2 • K)〜1.53 W/(m~2 • K)となっている。熱損失係数が最大とな るタイプB (無断熱煉瓦構造)が最小であるタイプD (断熱した軽量コ ンクリート構造)の1.8倍にもなり、無断熱集合住宅の断熱改修によ る省エネルギー効果が期待できる。5. 結論本研究で得られた結論は以下の通りである。 •ほとんどの時間帯においてISO7730の快適基準またはモンゴル室内環境基準に比べ室温が高く湿度が低い。 •省エネルギーために、室温を快適域またはモンゴルの室内環境基準までに下げるべきであり、ルール等によって利用者によるラジエーターの増設を制限すべきである。 •室內のCO_2濃度がほとんどの時間帯において基準値のl,800ppm以下であり、モンゴルの室内環境基準を満たしている。 •自然換気システムによる換気量は34 m~3/h〜105 m~3/hとなっている。•熱損失係数は0.74 W/(m~2 • K)〜1.53 W/(m~2 • K)であり、無断熱集合住宅(タイブAとタイプB)の断熱改修による省エネルギー効 果が期待できる。