自然換気:商業ビル有風自然換気解析

解析の詳細

     


    温度分布+ベクトル断面図
    (左上:X=-11.85m,右上:X=11.85m,下:Y=-6.2m)

     


    パーティクル流跡線図
    (上:X方向から,下:Y方向から)

     

     建物全体を対象にした自然換気解析は普通に可能です。ものの本によると、建物周辺の風解析で開口の面風圧を推定し、それを元に回路網解析で換気風量を決めて特定のフロアだけのCFD解析を行う手法が取り上げられていますが、そんなまどろっこしい手順を踏む必要はありません。開口の寸法・位置関係を含む建物形状と各居室の熱負荷を設定するだけで自然換気のCFD解析は可能であり、弊社では清掃工場や駅舎・ダブルスキンを中心に数100件の実績が既にあります。本解析では、単に無風の条件ではなく、気象条件から設定した有風条件の下での建物内部の温度分布・気流分布を苦もなく計算しています。解析結果では、外気を取り込みながら内部が温度成層状態を保って気流の排気が行われている様子が観察できます。
     他社ソフトで自然換気計算が出来ないのは、まず浮力の扱いに問題がある事と、開口毎の圧損を正確に評価出来ない陰解法やRANS系の乱流モデルを採用している事が原因に挙げられます。詳しくはメール会員ページに記事がありますのでご参照ください。

・解析の目的
 近年、中間期等において、外気を活用した自然換気を積極的に取り入れるケースが多くみられる。中でも自然換気を効率的に行うために、建物内に設けたシャフトを排気や給気の設備として利用する換気方式が基本設計段階から検討されている。適切な給気口・排気口の位置・サイズの選定は非常に重要な意味を持つため、熱気流シミュレーションを行って検討することにより、建物全体の運用に関する知見を得ることも可能である。本解析では、有風時を想定し、基本設計段階のプランにおいて、熱気流シミュレーションを行った。
・解析モデル
 平面48.0m×24.0m、高さ16.0m (4F相当) の建物の内部空間を詳細にモデル化し、格子数は、196×121×83=1,968,428とした。給気口は、1Fから4Fまでの各階外壁3面に設置している (FL±0~200mm, 開口率50%)。シャフト~外気の排気口は、2箇所のシャフトの上部を屋上に1層分の高さを設け、給気口と同様の3面にガラリを設置している (3,800mmH, 開口率50%)。室内~シャフトの排気口は、1Fから4Fまでのシャフト側面3面に欄間開口を設置している(CH±0~200mm, 開口率50%)。室内熱負荷については、人体・機器等の各内部発熱負荷・貫流負荷・日射負荷を考慮した。外部風の設定は建物長辺に対し45度の風向、風速3.5m/sec(基準高さ74.5m)とした。

  • 解析モデル図
  • ・解析結果
     1Fから4Fまで概ね同様な温度分布がみられるが、4Fが最も温度が高くなっている。各階において給気口からの気流および室内熱負荷の対流により気流が生じているが、効率的な換気が行われていない。
     本解析の結果から、給気口・排気口の位置・サイズが適切でないことが分かり、次のステップでは各開口の開口率も含め、給気口・排気口の位置・サイズの検討が必要であると考えられる。
    ・お問い合わせ

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