空調:コールドドラフトシミュレーション

解析の概要

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速度分布+速度ベクトル断面パース図

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流跡線パース図

【解析概要】

 ビルのエントランスなどガラスを多く利用した空間では、温熱環境の面で問題が発生しやすくなります。冬季においては、コールドドラフトが発生しやすく、基本設計段階における検討が重要になります。

 

【上記画像の説明】

 屋外に面したガラス面に沿って、下降気流(コールドドラフト)が生じ、更に床面にまで至る様子がみられます。

解析の詳細

     


    図6 速度分布+速度ベクトル断面パース図

     


    図7 PMV分布断面パース図

     


    図8 温度分布断面パース図

     


    図9 表面温度分布パース図

     


    図10 流跡線パース図

     

    【解析結果】
     ガラス面付近で鉛直方向下向きの気流、すなわち、コールドドラフトが発生している様子がみられます。発生したコールドドラフトは床面に至り、ペリメータゾーンからインテリアゾーンに向かう様子がみられます。これによって、室内の温熱環境は、床面付近で20~21℃と、冬季の設計温度22℃を下回り、PMVの分布においても、-1~0程度と若干寒いと感じる結果となりました。このことから、WindPerfectによって、ガラス面を多く持つ空間に対して、空間内のコールドドラフトの発生の有無、温熱環境を確認することができました。
     本事例のように、ガラス面を多く持つ空間や建築物において、WindPerfectを利用することで、建築物内の気流や温度、PMVによる快適性の状況を把握することが有効であることが確認できます。また、発熱負荷の変更、検討する時間帯の変更をするなど想定するケースの変化に対しても、柔軟に対応することが可能です。

・解析の目的
 ビルのエントランス、アトリウムなどガラスを多く使用した空間では、高い照度の採光が得られるというメリットがある反面、温熱環境の面で問題が発生しやすくなります。例えば、冬季においては、コールドドラフトが発生しやすくなります。このことから、基本設計段階における温熱環境の把握が重要になります。本解析事例では、WindPerfectを用いてガラス張りのエントランスホールを想定し、冬季における室内の気流、温熱環境やPMVによる快適性を把握することを目的としています。

 

【解析モデル】
 解析の対象となるモデルは壁面がガラス張りのエントランスホールであり、解析空間の大きさは45.0m×21.0m×9.0m、総格子数は2,804,760としました。冬季(外気温度0℃)を想定し、ノズルやVHS吹き出し口から空調空気が吹き出す設定としました。解析対象空間内には、ガラス・屋根の貫流負荷、人体や照明の発熱負荷を考慮しました。

 


  • 図1 解析モデル1 パース表示

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  • 図2 解析モデル2 パース表示

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    【解析条件】
    冬季を想定し、外気温度は0℃とした。
    ・空調条件
    ノズル 9箇所 6000CMH 吹き出し温度30℃
    VHS 5箇所 4000CMH 吹出し温度30℃
    ・発熱条件
    照明発熱負荷7500W
    人体発熱負荷3300W(55W/人で60人想定)
    貫流負荷(屋根貫流率1.3W/(㎡・K)、ガラス貫流率5.0W/(㎡・K)、外気温度0℃)
    ・PMVの算定条件
    輻射率0.5
    相対湿度60%
    活動量(met)1.0
    外部仕事0W
    着衣量(clo)1.2

     


  • 図3 壁・窓貫流負荷、照明発熱負荷設定位置

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  • 図4 人体発熱負荷設定位置

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  • 図5 吹き出し・吸い込み位置図

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