JP2010078447A - Ｑ値解析システム、ｑ値解析方法及びｑ値解析プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】建物を一つの部屋とし、施工後の建物のQ値を簡易に算出し、設計Q値と組み合わせ、建物のQ値の相対評価が行えるQ値測定システムを提供する。
【解決手段】建物を1つの部屋とし、内外の熱交換を示す熱回路モデルを用い、外乱と任意の発熱で決まる室温を、外乱の温度と室温の応答係数の合成積に、発熱量とこれに対する室温の応答係数との合成積を加算する構成で、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の未定係数を有する式で、未定係数を調整して予想室温として算出し、実測室温・予想室温間の平均二乗誤差が最小となる未定係数を求める予想室温演算部と、総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算した数値の逆数をQ値とするQ値算出部を有し、予想室温演算部が時系列に未定係数を求め、Q値算出部が時系列にQ値を算出し、測定した測定範囲のQ値の平均二乗誤差が閾値以下となる範囲ΔQ値を求め、このΔQ値が最小値となるQ値を解析結果として出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の熱性能指標値であるＱ値を算出するＱ値解析システム、Ｑ値解析方法及びＱ値解析プログラムに関する。

従来より、地球温暖化防止対策の一つとして、建物の省エネルギー化を進めることの重要性が指摘されており、住宅の断熱化が建物を建てる場合の基本的な技術の一つとなっている。日本における住宅の断熱化は、寒冷地を除けば、１９８０年の省エネルギー基準の制定を契機にして、国策として推進されるようになった。
また、住生活基本法や住宅性能表示制度などの法律や公的制度においても、住宅に必要な性能として位置づけられている。

一方、上記断熱性能の評価や検査となると、熱貫流率や熱損失係数を計算して評価するという、机上の評価が実務において唯一の方法として用いられている（例えば、特許文献１参照）。
完成した建物を検査する手法自体は３０年以上前に提案された（例えば、非特許文献１参照）が、現実に建物の断熱化が浸透しないこともあり、現場にて建物を実測してＱ値を求めることはしていない。
特開２００２−４４０３号公報 松尾陽、斉藤平蔵、"現場測定に基づく住宅熱特性の推定"、日本建築学会、環境工学論文集、第３号、ｐｐ．１３−１８、１９８１

上述したＱ値は建物の熱性能指標として代表的なものであり、政府の住宅性能表示制度においては、設計図書などに基づいて算出される熱損失係数（以下、設計Ｑ値とする）を用いて等級を判断して良いこととされている。
しかしながら、建物の断熱性能は、断熱材の性能や厚みのみで決定されるものではなく、施工方法や施工状況、気密性能によっても左右されることが分かっている。
したがって、設計Ｑ値では施工後における建物の実際のＱ値を測定することができないため、施工後の建物において実測したＱ値を得ることができれば、設計Ｑ値と併せて用いることにより、より確度の高い熱性能指標として用いることができる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、建物を一つの部屋とし（各部屋の室温を均一とし）、施工後の建物のＱ値を簡易に算出し、設計Ｑ値と組み合わせることにより、建物のＱ値の相対評価が行えるＱ値測定システム、Ｑ値測定方法及びＱ値測定プログラムを提供することを目的とする。

本発明のＱ値解析システムは、建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物の熱損失係数であるＱ値を解析するＱ値解析システムであり、外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算部と、同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値算出部とを有し、前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力することを特徴とするＱ値解析システム。

本発明のＱ値解析システムは、温度測定周期に対する熱変化の応答を示す係数である、前記未定係数の一つである指数分布のべき乗であるべき乗係数に対して初期値を設定し、該べき乗係数を順次変化させる平均誤差比較部をさらに有し、前記予想室温演算部が前記べき乗を設定された値にて一定とし、他の未定係数を調整して平均二乗誤差が最小となる他の未定係数を同定し、前記平均誤差比較部が直前に求めた平均二乗誤差と、現在の平均二乗誤差とを比較し、Ｑ値を求める未定係数を同定することを特徴とする。

本発明のＱ値解析システムは、前記平均誤差比較部が直前に求めた平均二乗誤差と、現在の平均二乗誤差との比較において、直前の平均二乗誤差の方が小さい場合、直前の未定係数から求められるＱ値を解析結果とし、直前の平均二乗誤差と等しいかまたは大きい場合、べき乗係数を変化させ、再度、前記予想室温演算部に変化させた前記べき乗係数にて平均二乗誤差の最小値を求めさせ、直前と現在の平均二乗誤差の比較を行うことを特徴とする。

本発明のＱ値解析方法は、建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物のＱ値を解析するＱ値解析システムを用いたＱ値解析方法であり、予想室温演算部が、外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算過程と、Ｑ値算出部が、同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値計算過程とを有し、前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力することを特徴とする。

本発明のプログラムは、建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物のＱ値を解析するＱ値解析システムの動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、
予想室温演算部が、外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算処理と、Ｑ値算出部が、同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値計算処理とを有し、前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力するコンピュータ読み取り可能なプログラムである。

以上説明したように、本発明によれば、建物内の各室内の温度を均一化し、建物を一つの部屋とみなして、各部屋の温度を均一化したまま室温を上昇させ、実測した温度と発熱量から求めた温度とが予測残差が設定値以下となるＱ値の範囲であるΔＱ値が最小となる範囲におけるＱ値を実測Ｑ値として求めるため、実測した温度と発熱量から求めた温度とのバラツキの少ない範囲のＱ値を選択することにより、高い精度でＱ値を算出することができる。

また、本発明によれば、上述したように、施工後の建物のＱ値を簡易に算出することが可能となるため、建物の概要、仕様書、図面（各階平面図、断面詳細部）などの設計情報を収集し、省エネルギー基準に示された方法により算出されたＱ値と異なり、設計変更あるいは施工方法の違いによるＱ値の誤差が無くなり、建物の実効的なＱ値を測定することが可能となり、高い精度の各建物の相対評価の指標として用いることができる。
という効果が得られる。

本発明は、建物の熱性能指標であるＱ値を算出するＱ値解析システムであり、建物の各部屋に熱エネルギーを放射させるヒーター等の発熱体を配置し、ファン等により室内及び建物内の空気を攪拌して、上記熱エネルギーを建物内に拡散させ、常に建物内の各部屋の温度を均一化して建物全体を１つの部屋とみなす。そして、この部屋の室温を用いて時系列的にＱ値を算出していき、その際の温度計により測定した建物内の室温と、発熱量により熱回路モデルから算出した室温との差分が最小となるＱ値を求め、その差分が最小となる領域において、予め設定した差分となるＱ値の範囲であるΔＱ値が最小となるＱ値を、解析結果として出力する構成である。

まず、本発明におけるＱ値解析に用いる計算式について、以下のＱ値解析のアルゴリズムの順序にて説明する。
図１は、建物全体を一つの容器（すなわち、部屋）とみなして、この容器を形成する壁の材質の熱抵抗等により、容器内部における発熱により上昇した容器内温度と外部温度との差に対応し、上記熱抵抗により熱エネルギーが容器の壁を伝達し、容器外に排出されることを示す熱回路モデルを説明する概念図である。

すなわち、すでに述べた様に、一つの建物全体を１つの部屋とみなして、図１に示す熱回路モデルのように、部屋内部に発熱量Ｈの発熱体が内部に存在する場合、外部の温度に対して室温（建物の各部屋の室温が均一化された温度）の上昇を求めることにより、相熱貫流抵抗Ｒを求め、すなわち建物全体の熱貫流率を求め、その熱貫流率を建物の床面積の合計にて除算したものをＱ値として算出する。
ここで、図の熱回路によりモデル化し、キルヒホッフの法則を適用すれば、以下に示す（１）式が得られ、室温θ_Ｒに関する微分方程式である。この（１）式を適当な条件の下において解き、外乱θ_Ｅによる室温（後述する室内温度計１０２にて測定）のステップ応答、及び発熱Ｈによる室温のステップ応答を求める。

たとえば、発熱量Ｈがステップ関数などのように、時間ｔ＞０において一定であれば、上記（１）式の右辺において、ｄＨ／ｄｔ＝０となるため、
発熱量の変化が式から消去されて、以下に示す（２）式の構成となる。

この微分方程式は、外乱θ_Ｅが時間ｔ＞０において一定であれば、変数分離形となるため、θ_Ｒについて以下の（３）式の様に解くことができる。

すなわち、室温は、壁面の外気側に与えられる外乱（励振）に対する応答（貫流応答）と室内発熱（励振）に対する応答（吸熱応答）の合成と考えられ、励振としてステップ関数を想定して、（１）の偏微分方程式をラプラス変換により解析解を求め、この解析解である（２）に従い貫流応答と吸熱応答との解を求める。
ここで、θ_ｉ＝初期室温（ｔ＝０における室温）、Ｒ＝Ｒ_１＋Ｒ_２、λ＝１／（Ｃ・Ｒ_１）である。さらに、以下のような単純な条件の下では（３）式はより単純な形となる。
また、単位貫流応答の解を基に、積分などによって励振が２等辺三角波の場合の貫流応答を求める。同様に、単位吸熱応答の解を基に、励振が矩形波の場合の吸熱応答を求める。
ａ．外乱がステップ関数の場合
（３）式において、θ_Ｅ＝１、θ_ｉ＝０、Ｈ＝０とおけば良いから、
以下に示す（４）式が、熱回路モデルにおける「単位貫流応答」である。

ｂ．発熱量がステップ関数の場合
（３）式において、θ_Ｅ＝０、θ_ｉ＝ｂ_０−ｂ、Ｈ＝１、Ｒ＝ｂ_０ と置けば良いから
以下に示す（５）が熱回路モデルにおける「単位吸熱応答」である。

次に、応答係数法による室温の予測式について説明する。
（４）式及び（５）式による与えられる単位応答を利用することにより、以下に示す（６）式のように、外乱θ_Ｅが２等辺三角波の場合の応答係数φ_ｉ及び発熱が矩形波の場合の応答係数ψが求められる。ただし、２等辺三角波に対する応答を求めるとき、単位応答の積分などが必要となるが、その説明については一般的なため省略する。外乱θ_Ｅを多数の２等辺三角波の合成と考えれば、室温θ_Ｒの外乱成分は、貫流応答の合成積（convolution）で表される。同様に、室内発熱を多数の矩形波の合成と考えれば、室温の発熱成分は吸熱応答の合成積で表される。

上記（６）式において、サフィックスｊは、時間を離散化したときの順番であり、ｊ＝−∞、…、−１、０、１、…、∞で定義される。
また、Δｔは、そのときの時間間隔（例えば温度の測定周期）であり、ｒ＝ｅ^−λΔｔ（温度測定周期における熱変化の応答を示す係数）である。このように、任意の外乱と任意の発熱に対する室温は、θ_Ｅとφ_ｉとの合成積に、Ｈとψとの合成積を加算すれば良いため、今、任意の時点ｎ（時間で言えば、ｔ＝ｎΔｔ）における室温をθ_Ｒ，ｎとすれば、以下の（７）式が得られる。ここで用いる発熱量Ｈは、各測定ユニット単位において測定した発熱量を測定周期毎に加算した合計値である。ｒ^ｊは、温度測定周期に対する熱変化の応答を示す指数分布である係数ｒのべき乗である。

上記（６）式に対し、この得られた（７）式を代入して、測定開始以来（すなわち、ｊ＜０）の外乱が含まれないような形に式を変形する。さらに、ｊ＜０においてＨ＝０であることを勘案し、最後に外乱を以下の（８）式のように、外気温と外界放射成分との合成により表す。

上記（８）式のように、外気温と外界放射成分とを表すことにより、本実測法にて用いる室温の以下の（９）式に示す予測式を得ることができる。
この（８）式において、室外温度計（後述する室外温度計１０１）にて測定するθ_０は外気温、Δθは水平面ＳＡＴ（相当外気温度）計（後述するＳＡＴ温度計１０３）の測定温度から外気温θ_０を減算した値であり、ａは外界放射（日射及び夜間放射）の影響度を示す未定係数である。

本実施形態においては、外界放射に対しては上記（８）式のように最も単純な構成にて取り扱い、αは単に統計的に求められる係数として定義している。
すなわち、上記（９）式によって与えられる予想室温θ_Ｒ，ｎと実測室温θ_Ｒ，ｎ ^＊との差の二乗平均の平行根（平均残差δとする）が最小となるように未定係数を同定する（最小二乗法）。ここで平均残差δは以下に示すように（１０）式にて表される。

そして、上記（１０）式で示すδの数値が最小となるように（最小二乗法）、数値解析により（９）式における４つの未定係数（ｒ、ｂ_０、ｂ、ａ）をフィッティング（同定）して、Ｑ値を定める。

次に、上述したＱ値解析のアルゴリズムにより、Ｑ値を算出するＱ値解析システムを図２を用いて説明する。図２は本実施形態によるＱ値解析システム１の構成例を示すブロックズである。
図２において、Ｑ値解析システム１０は、時系列データ取得部１、予想室温算出部２、記憶部３、平均残差比較部４及びＱ値算出部５を有している。
時系列データ取得部１は、Ｑ値を解析するために必要な室温、外気温、相当外気温度、及び建物内の発熱体の発熱量を、Ｑ値の解析周期毎に後述する様に読み込み、周期の時刻毎に記憶部３へ書き込んで記憶させる。

予想室温算出部２は、外気温、相当外気温度、４つの未定係数（ｒ，ｂ_０，ｂ，ａ）からなる上記（９）式により、Ｑ値の解析周期毎の室温の予想温度θ_Ｒ，ｎを、４つの未定係数（ｒ，ｂ_０，ｂ，ａ）における未定係数ｒが０＜ｒ＜１の範囲内において仮定された数値にて、未定係数（ｂ_０，ｂ，ａ）を順次変化させて、（１０）式にて予想残差δが最小となるようにフィッティングしつつ未定係数（ｂ_０，ｂ，ａ）を求め、この予想残差δを現在のステップにおける最小値とし、記憶部３に書き込んで記憶させる。

平均残差残差比較部４は、現在のステップにおいて最小二乗算出部４が出力するδと、記憶部３から読み込む直前のステップにおけるδ^＊とを比較し、δ^＊＞δであれば未定係数ｒを変化させて、再度予想室温算出部２にδの算出を行わせ、一方、δ^＊≦δであればδ^＊を最小のδとして出力する。
Ｑ値算出部５は、未定係数ｂ_０が求まると、この未定係数ｂ_０と建物の床面積の合計Ａとにより、下記の（１１）式を用いてＱ値を算出し、時系列の時刻毎に記憶部３に書き込んで記憶させる。

次に、図３を用いて図２のＱ値解析システム１のＱ値の算出処理について説明する。図３はＱ値解析システム１のＱ値算出処理の動作を示すフローチャートである。
ここで、上述した（９）式を見て分かるように、ここではｒがべき乗で現れるので、本実施形態においては一般的な最小二乗法とは若干異なる手法を用いる。
ステップＳ１において、時系列データ取得部１は、室温、外気温、ＳＡＴ温度及び発熱量を、Ｑ値の解析周期にて実測し、記憶部４に解析周期毎に時系列に書き込み、必要なデータを取得する。

そして、ステップＳ２において、平均残差比較部５は、ｒの値（ただし、０＜ｔ＜１、最初のステップではｒは０（例えば０．０００１）に近い正の値か、１に近い１未満の値（０．９９９９）とする）を仮定して設定する。

次に、ステップＳ３において、予想室温算出部２は、（９）式により予想室温を算出しつつ、ステップＳ４において、（１０）式により平均残差δｎを算出して、この平均残差δｎが最小となるよう、一般的な最小二乗法を用いて３つの未定係数（ｂ_０、ｂ、ａ）を数値計算により求める。

そして、ステップＳ５において、平均残差比較部５は、算出した平均残差δ_ｎと、直前に求めた残差δ_ｎ−１とを比較し、平均残差δｎが平均残差δｎ−１より大きければ、ステップＳ６へすすみ、一方、平均残差δｎが平均残差δｎ−１と一致するかまたは小さければ、１ステップ前のδ_ｎ−１が最小であるとみなし、そのときのステップにおける未定係数（ｂ_０、ｂ、ａ）を同定値として、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ７において、平均残差比較部５は、ｒの数値を設定された数値分（例えば、０．０００１）変化させ、ステップＳ３へ処理を戻す。例えば、ｒが０近い正の数値を初期値とする場合、上記数値分だけ増加させ、一方、ｒが１に近い正の数値を初期値とする場合、上記数値分だけ減少させる。

ステップＳ６において、Ｑ値算出部５は、同定された未定係数ｂ_０（すなわち、総熱貫流抵抗）を用いて、上記（１１）式により、現場の実測により同定されたＱ値を計算する。
上記（１１）式においてＡは建物の床面積の合計である。また、（１）式から（１１）式により用いられている記号について以下に示す。

上述したＱ値の解析に用いる建物内の室温、外気温、相当外気温度（水平面ＳＡＴ計温度）、発熱量とは、図４に示すように、データとして得る。
図４は、室外の温度を測定する室外温度計１０１と、建物内の室温を測定する室内温度計１０２と、ＳＡＴ計１０３ａ及び温度計１０３ｂからなる相当外気温度を測定するＳＡＴ温度計１０３と、建物内の発熱体２００の発熱量を測定する機器との配置を示す概念図である。
例えば、室外温度計１０１は室外北側の日陰の場所に高さ１．２ｍにて配置し、室内温度計１０２はグローブ温度計を用いて高さ１．２ｍに配置し、ＳＡＴ温度計１０３は屋外南面の日当たりの良い場所に高さ４ｍにて配置し、それぞれの温度データを温度の測定周期毎に取得し、すでに述べたフローにより求める。上記格式における任意の時点ｎは、温度の測定周期の各時系列のタイミングの時点に対応している。

上述したように同定して求められた熱損失係数の実測値（以下、実測Ｑ値とする）であるが、この実測Ｑ値が本来複雑な伝熱現象を図１のような単純な熱回路モデルから得られる現象に当てはめた場合、統計的に推定される数値であると解釈されると考える。
そのため、本実施形態におけるＱ値には数学的な正解が存在するわけではなく、同定された実測Ｑ値がどの程度確かなものであるかということを、得られた実測Ｑ値とともに評価して示すことが必要である。

本実施形態において、実測Ｑ値の確からしさをΔＱ値により示すこととする。このΔＱ値とは、横軸にＱ値を示し、縦軸にＱ値を求めた際の平均残差δを示した図５において、最小値の平均残差δ_ｍｉｎと、この平均残差δ_ｍｉｎより０．１Ｋ大きい数値の範囲内におけるδを有するＱ値の範囲（Ｑ値の変化幅）をΔＱとして求める。
したがって、このΔＱ値は、Ｑ値と平均残差δとの関数において、平均残差δ_ｍｉｎ近傍のＱ値の尖り度（統計における尖度：coefficient of excess）を示す数値であり、この尖り度が小さいほど同定された実測Ｑ値が確からしいと判定することができる。

図５のように、実測Ｑ値に対するδの変化を示すグラフを作成する際、Ｑ値算出部５は、Ｑ値（すなわちｂ_０）を同定値から少しだけ変化させてそのときの平均残差δを（９）式により算出する。ただし、Ｑ値を変化させたとき、その変化したＱ値において、平均残差δが最小となるように、ｂ_０以外の未定係数（ｒ，ｂ，ａ）を求めて平均残差δを計算する。
本実施形態においては、このΔＱ値を、測定期間が十分に長いか否かを判定するための指標として用いている。すなわち、Ｑ値は有る測定期間の範囲内にて必ず想定されるが、測定期間の長さとともに変化する。したがって、どの時点（測定期間）で同定すれば、測定期間が十分であり、同定結果も確からしいということが問題となる。
そこで、上述したように、本実施形態においては、測定期間を徐々に長くしていったときの、ΔＱ値が最小になった時点で最も確からしいＱ値が得られたと判断して、このΔＱ値が最小となるＱ値を実測Ｑ値とし、解析結果として出力する。

次に、図６に設計Ｑ値を実測時の建物条件で補正した熱損失係数（以下、計算Ｑ値とする）と、実測Ｑ値とを対応させたグラフを示す。ここで、図６のグラフの横軸は計算Ｑ値を示し、縦軸が実測Ｑ値を示す。点線は傾き「１」を示し、実線が計算Ｑ値と実測Ｑ値との対応関係を示している。ここで四角印が在来木造軸組工法、丸印が枠組壁工法、菱形印が鉄骨ラーメン工法で建てた建物を示している。
図の実線において、縦軸をｙとし、横軸をｘとすると、ｙ＝ｐ・ｘ＋ｑの式が示す直線となる。この式の係数ｐ及びｑは、実測から求められて、建物のサンプル数により変化するが、例えば、ｐ＝０．６１８４、ｑ＝０．４５２２である。
このグラフにおいて、計算Ｑ値が２Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）以下の高い断熱性能を有する建物において、実測Ｑ値は計算Ｑ値と比較的一致していることがわかる。
また、計算Ｑ値が２Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）より大きくなる（断熱性能が低下する）につれて、実測Ｑ値は、計算Ｑ値より若干低くなる傾向が見られるが、大幅にずれずにだいたい近い数値が得られることがわかる。
上述した結果により、本実施形態によるＱ値解析システムにより、計算Ｑ値に対してそれほどずれない数値にて、実測Ｑ値を得られることが分かる。
この結果、施工後の実際の建物の実測Ｑ値を測定し、実測Ｑ値と計算Ｑ値とを組み合わせることにより、施工後の各建物の相対的なＱ値の比較を行うことが可能となる。

なお、図２におけるＱ値解析システムの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより実測Ｑ値の算出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の一実施形態によるＱ値測定システムの構成例を示すブロックズである。 図１におけるＱ値測定処理部１０の構成例を示すブロック図である。 図１における測定ユニット制御部１１の構成例を示すブロック図である。 図１のＱ値測定システム１を用いたＱ値測定の流れを示すフローチャートである。 図２の制御部１０５が表示部１０４に表示する建物データ（実測Ｑ値を測定する建物の測定概要データ）の入力画面を示す概念図である。 図２の制御部１０５が表示部１０４に表示する建物データ（実測Ｑ値を測定する建物の建物概要データ）の入力画面を示す概念図である。

符号の説明

１…時系列データ取得部
２…予想室温算出部
３…記憶部
４…平均残差比較部
５…Ｑ値算出部
１０…Ｑ値解析システム
１０１…室外温度計
１０２…室内温度計
１０３…ＳＡＴ温度計
１０３ａ…ＳＡＴ計
１０３ｂ…温度計
２００…発熱体
５００…建物

Claims (5)

1. 建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物の熱損失係数であるＱ値を解析するＱ値解析システムであり、
   外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算部と、
   同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値算出部と
   を有し、
   前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力することを特徴とするＱ値解析システム。
2. 温度測定周期に対する熱変化の応答を示す係数である、前記未定係数の一つである指数分布のべき乗であるべき乗係数に対して初期値を設定し、該べき乗係数を順次変化させる平均誤差比較部をさらに有し、
   前記予想室温演算部が前記べき乗を設定された値にて一定とし、他の未定係数を調整して平均二乗誤差が最小となる他の未定係数を同定し、前記平均誤差比較部が直前に求めた平均二乗誤差と、現在の平均二乗誤差とを比較し、Ｑ値を求める未定係数を同定することを特徴とする請求項１に記載のＱ値解析システム。
3. 前記平均誤差比較部が直前に求めた平均二乗誤差と、現在の平均二乗誤差との比較において、直前の平均二乗誤差の方が小さい場合、直前の未定係数から求められるＱ値を解析結果とし、直前の平均二乗誤差と等しいかまたは大きい場合、べき乗係数を変化させ、再度、前記予想室温演算部に変化させた前記べき乗係数にて平均二乗誤差の最小値を求めさせ、直前と現在の平均二乗誤差の比較を行うことを特徴とする請求項２に記載のＱ値解析システム。
4. 建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物のＱ値を解析するＱ値解析システムを用いたＱ値解析方法であり、
   予想室温演算部が、外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算過程と、
   Ｑ値算出部が、同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値計算過程と
   を有し、
   前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力することを特徴とするＱ値解析方法。
5. 建物を１つの部屋とみなし、前記建物を熱抵抗及び熱容量で表現し、前記建物の内部と外部との熱交換の関係を示す熱回路モデルにより、前記建物のＱ値を解析するＱ値解析システムの動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、
   予想室温演算部が、外乱の温度と該外乱に対する室温の応答係数との合成積に、発熱量と該発熱量に対する室温の応答係数との合成積を加算する構成であり、外乱及び室内間の総熱貫流抵抗を含む複数の係数を未定係数とした計算式にて、任意の外乱と任意の発熱とにより決定される前記部屋の室温を、該複数の未定係数を調整しつつ予想室温として算出し、実測した前記室温と前記予想室温との平均二乗誤差が最小となる複数の未定係数を同定する予想室温演算処理と、
   Ｑ値算出部が、同定された前記総熱貫流抵抗に建物の床面積の合計を乗算し、該乗算した数値の逆数をＱ値として出力するＱ値計算処理と
   を有し、
   前記予想室温演算部が時系列に前記未定係数を同定し、前記Ｑ値算出部が時系列にＱ値を算出し、順次、時系列に測定した測定範囲における前記Ｑ値の平均二乗誤差が予め設定した閾値以下となる範囲ΔＱ値を求め、このΔＱ値が最小値となるＱ値を解析結果のＱ値として出力するコンピュータ読み取り可能なプログラム。

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