3次元熱流体解析(CFD)ソフトの開発・販売と受託解析サービス 【環境シミュレーション】

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高天井空間自然換気解析

1.解析の目的

 大空間では、空調空気だけに頼らず自然換気を期待して温度分布を快適に保つよう試行錯誤することも多い。 夏期・中間期では、日射や壁貫流により空間内の温度分布は、上にいくほど高く成層化している場合が多い。 このため上部に開口があれば、密度差対流が起きて高温の空気を建物外に排出する事ができる。 最近の温熱環境解析では、開口の大きさ・位置・開口率などがわかれば、そのまま換気風量を求める事も可能である。 本解析では、高天井空間を持つ建物の、夏季・無風時における自然換気解析を行った。

2.解析モデル

 本解析では、空間の大きさや建物の屋根形状、及びガラリの位置・大きさを実物に即して正確に再現している。 格子数は、152×85×54=697,680と、やや大きくなった。 建物内部の構造も、気流の性状を大きく左右するためできるだけ詳細に作り込んでいる。 外部の空間も含めて解析する事により、換気風量もかなり正確に評価する事が可能である。

解析モデル格子パース図
解析モデル格子パース図
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3.解析結果

 熱条件は、屋根面への日射による空間への熱の侵入と、建物内の人体負荷及び照明負荷を考慮している。 各壁面には外気との壁貫流を割り当てている。 開口はガラリが上部にあいているが、それと共に風除室からの外気の侵入も考慮している。 また、建物端部では有圧扇での排風条件も設定している。
 本解析は、特に内部空間に対する空調設備を設けないケースであるが、外気温(33℃)に対して風除室近傍の空間では1〜2℃、両側の多数の人が滞留する端部の待ち合わせ空間で5℃程度の上昇となっている。 中央部では屋根面の最上部にガラリがあり、排出する風量を大きく保つ事ができるが、両側の端部では有圧扇による熱だまり空気の排風が十分でない事がわかる。 これらの結果から、屋根最上部の開口をもっと広くとったり、建物端部の有圧扇を増設するなどの対策をとることが有効である事がわかる。 近年は外部空間に風を規定しての外部風の影響下での自然換気解析も可能であり、中間期での温熱環境評価も行っている。

温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図

 

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