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【クローズアップ】通風シミュレーション(1)


【WindPerfectの通風シミュレーション(1)
       - 戸建住宅から集合住宅・オフィス -】

 
 外部の風が建物の中に入って来て各居室をどのように風が通り抜けるのか?それを調べるのが通風シミュレーションです。 同じ風向きであっても窓開口・扉開口の位置・大きさ・開け方によって風の流入する状況は大きく異なります。もちろん建物内部の構造でも各居室の風速分布は違ってくるので、風通しの良い設計をするというのは建築デザイナーの腕の見せどころでもあります。勘や経験に頼るのではなく、熱流体解析と言う予測手段によって風の分布を定量的に予測出来るのは、設計者にとって大きなメリットです。ここではWindPerfectで実現する通風シミュレーションを紹介します。

 

 第1の例は、もう10年以上前になりますが、ベトナムで活躍中の気鋭のデザイナー、ボ・チョン・ギア氏が東京大学で卒業論文として行ったシミュレーションです。第2・第3の例も同じくボ・チョン・ギア氏の最近の作品です。

 

 通風シミュレーションは近年盛んになっていますが、ミュレーションで計算された戸内の風速と実測された風速では大きな違いがある事がありますので運用には十分注意していただきたいと思います。 なぜなら自然の風は本来変動風であり、シミュレーションで設定される定常風とは性質が大きく異なります。 自然風は変動がある分だけ開口を通しての戸内での流入が良くないので、建物が実際に建って見ると意外に通風が良くないと言う場合も有ります。 やはり通風シミュレーションもやりやすさや計算速度だけでなく解析精度が重要である事を強調しておきます。

世界遺産Hoian古代家屋 通風解析

Hoian_genyane_1 現屋根 断面速度分布+ベクトル表示
Hoian_gyakuyane_1 逆屋根 断面温度分布+ベクトル表示

【世界遺産Hoian古代家屋 通風解析】

 ベトナムにはホヤン(Hoian)と言う世界遺産に指定されている場所があり、そこに現存する13世紀頃に建てられた古代の住宅中は、赤道に近い暑い土地柄にも関わらず涼しい事が知られています。

 

【上記画像の説明】

 この住宅の形状を再現してWindPerfectによる通風シミュレーションを実施したところ、風に対する屋根の形状により戸内への風の入り方が大きく異なる事が分かりました。すなわち、現状の屋根の形状を逆勾配(逆屋根)にしたり大型化(大屋根)するよりも、現状の屋根形状(現屋根)が最も風を戸内に呼び込みやすい事が分かりました。このような古代の人たちの知恵が数値シミュレーションで裏付けられたのは大変意義深いことです。

Stacking Green(狭幅の戸建て住宅) 通風解析

hn01_Velocity_Y-Xsection hn01 断面速度分布+ベクトル表示
hn02_VelocityXsection1 hn02 断面速度分布+ベクトル表示

【Stacking Green(狭幅の戸建て住宅) 通風解析】

 2つ目の事例はギア氏がホーチミン市内に建てた住宅の例です。 非常に幅の狭い敷地内での住宅の通風性能を確保するために、WindPerfectで提案段階での通風シミュレーションを実施しました。

 

【上記画像の説明】

 最初の設計案(hn01案)では1階と最上階の通風が良くないと判断されました。そこで扉開口などの位置を変更(hn02案)したところ、1階最上階ともに良い通風状態が確保できたことがシミュレーション結果から分かります。 

PCK(ドンナイ幼稚園) 通風解析

PCK_West2_VelocityVector(1F)2 風向W 平面速度分布+ベクトル表示
PCK_SouthWest2_VelocityVector(1F)1 風向SW 平面速度分布+ベクトル表示

【PCK(ドンナイ幼稚園) 通風解析】

 3つ目の事例はギア氏設計の大型施設の通風シミュレーションになります。学校建築なのですが、らせん状にに花びらのようにループを描く美しい意匠を持っていまして、この建物形状で、内部の各教室・施設で通風が良いかどうかが重要な設計のポイントになります。

 

【上記画像の説明】

 実際に、CADデータから各教室等の間仕切りまで再現しての通風シミュレーションを実施したところ、想定されるいくつかの風向について、ほとんどの教室が期待される通風性能を満たしていることが分かりました。 所定の風に対しての建物の向きを工夫したり、開口の位置を調整するなどで大型建築でも通風性能の良い建築を実現することは十分可能です。