技術概要

温熱・空気の流れを「見える化」する

住空間の快適化や工場生産ラインの精密化など、室内・外の環境に対するお客様のニーズは高度化かつ多様化しています。このようなニーズにお応えするため、熱や空気の流れを高精度にシミュレーションし、確認できます。
例えば複数の設計案がある場合に、流れの特性や温熱環境、空気清浄度・化学汚染物質濃度の違いを見比べることで、計画・設計段階のうちからコスト削減等の検討が可能となります。

メリット

  • 設計段階で複数案の比較検討ができます。
    例:工場内部の換気方式の事前検討(図-2)
  • 実測が困難な環境の予測を容易にできます。
    例:屋上排熱拡散の影響の検討(図-3)
  • 費用や時間の面で実験より安く短時間で情報が得られます。

概要

適用範囲

都市・建築空間においては、風、熱移動、物質の拡散、化学反応等の現象があり、これらを取り扱うことができます。

  • 室内環境(大空間、精密環境)
  • 市街地のビル風
  • 煙の拡散
  • 流路の水の挙動
  • 建物、構造物に対する風圧

解析対象

以下のような物理量の分布等を表現することができます。

  • 流れの速度、方向
  • 温度
  • 湿度
  • 圧力
  • ガス等の濃度
  • 固体の熱伝播

結果出力

解析結果を、図-1の様に温度コンタや風速ベクトルとして図化することで、分かりやすく表現できます。また、アニメーション動画を作成し、風の動きを見ることも可能です。

図-1 解析結果出力例

精密環境の気流分布

クリーンルームなどにおいて、高度な清浄度を確保するために、その気流性状を予測します。

最先端クリーンルームにおける温度・気流分布の解析事例

空調室内の温度分布

空調室内の温度分布を予測し、快適かつ省エネルギーな空調システムの設計・施工に活用します。

床吹出し空調を採用したオフィスの温度分布解析事例

図-2 工場内部の換気方式の事前検討例

図-3 屋上排熱拡散の影響の検討例

活用実績例

障害物の室内気流への影響

天井から清浄空気を吹き下ろす手術室において、無影灯の室内気流への影響を確認しました。大きな無影灯(左図)では気流の障害となるため、手術部位まで気流が到達して清浄環境が形成できるよう小さな無影灯2台(右図)を設置する計画としました。

無影灯:大1個中央

無影灯 : 小2個

大空間の空調計画

ガラス張りチャペルの空調計画において、床吹出し方式を採用するにあたり、快適な環境を確保するために吹出口の配置、吹出し温度、風量バランスを検討しました。
夏期の居住域において24℃~27℃程度の良好な温度分布となるように計画しました。

夏期の温度分布

チャペル内観

排気ガスの影響確認

マンション地下に設けられた駐車場からの排気の拡散状況を解析しました。近隣建物までは拡散せず、排気ガスの影響がないことを確認できました。

駐車場排気の拡散分布

建物外観

ダブルスキン内※1の温度

夏期のダブルスキン内空気が過度な高温にならないようにするため、必要な換気量を確保できる開口寸法をシミュレーション結果をもとに決定しました。

※1 ダブルスキン・・・2枚のガラスで構成された外装システムのこと。
断熱や日射遮蔽の効果がある。

ダブルスキン内部

断面の温度分布(夏期)

空調運転開始後の室内温度の非定常解析

ペリメータレス空調方式※2を計画した事務室において、冬の空調運転(暖房)立上げ時を対象とした非定常解析※3を行いました。
温度上昇の経時変化を把握することができるため、窓面付近・室内全体が目標温度(23℃程度)に達するまで30分程度を要することを確認しました。

※2 ペリメータレス空調方式・・・外皮の断熱性能を上げることで、ペリメータ(外壁付近・窓際)に対する独立した空調を行わない方式。

※3 非定常解析・・・温度や気流が時間変化している状態での分布を時々刻々求める解析のこと。

大空間の温度分布

大空間における温度分布を予測し、居住域における快適性を考慮した空調システムの設計に活用します。

多目的ドームにおけるイベント開催時の温度分布解析例

結露解析

空気中の湿度と表面温度を解析することで結露発生の有無について予測し、結露対策に役立てます。

倉庫におけるスラブ面結露対策に関する解析事例

ビル風解析

建設後の建物周辺気流を予測し、近隣への影響の少ない建物の設計に役立てます。

計画建物周辺の風速分布解析例

濃度分布

排気ガスなど汚染物質の拡散状況を予測し、有効な対策の検討に役立てます。

工場内生産設備からの汚染物質の発生と拡散の解析事例

技術に関するお問い合わせ

関連情報

実績

  • 聖光学院 (神奈川) [教室・講堂の通気]
  • ヤマト物流倉庫(神奈川) [室外機排熱の検討]
  • 埼玉がんセンター (埼玉)[病室空調,蓄熱槽効率等]
  • 京橋イーストビル (東京) [ダブルスキンの性能確認]
  • 川越なぐわし温水利用施設 (埼玉) [ホール空調検討]
  • バイファ製薬 (北海道) [倉庫内温度分布の改善]
  • 大崎市民病院 (宮城) [風荷重の影響検討]
  • 芳賀ごみ処理場 (栃木) [炉室内外気導入時の温度検討]
  • 安達学園 (北海道) [ホール冷房時の確認等]
  • 市谷田町一丁目計画 (東京) [ダブルスキンの仕様検討]
  • 川湯の森病院 (北海道) [乾式床暖房の性能確認]
  • キヤノン電子ベトナム工場 [大空間の温度確認]
  • 白糠太陽光発電所 (北海道) [風荷重の影響検討]

論文