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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電気部品工場内空調解析

1.解析の目的

 意匠(美的デザイン)が重視される一般建築と異なり、工場などの施設では意匠とは関係なく、空調性能や換気効率などの機能性が優先される。 同じ換気空調性能を実現する際にも、ダクトや吹出し口の配置に関して、大きくコスト削減できる可能性が往々にしてある。 本解析では、クリーンルームを内部に持つ電気部品工場を例にとり、空調解析を行った。

2.解析モデル

 解析用の格子は、クリーンルームを面で構成し、工場内部の部屋や空調ダクト・補器類をその中に設定した。格子数は、128×70×36=322,560である。 格子間隔はノズル付近では吹出し風速を忠実に再現するため、細かくなっている。
 空調設備は、ノズルによる吹き出しがメインであり、その配置と風量配分によって工場内の空間に空調空気をまんべんなく行き渡らせるよう設計している。 クリーンルームは、天井面でのフィルターユニットで空気が取り入れられ、そのままクリーンルーム周辺に設けられたカーテン下端から、工場内に空気が還流する。 このような複雑な流れも、そのまま模擬できるようモデル化を行った。

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

 ここでは夏季の解析結果を示したが、建屋壁面のコールドドラフトの低減策のため、冬季の解析も行っている。
 本解析では、複数断面の温度分布及び速度ベクトルを提示した。 屋根面に熱だまりが生成していて、その下方にノズルからの空調空気(冷気)がおよんでおり、クリーンルーム周辺の熱負荷を緩和している事がわかる。 また、特に大きな発熱負荷を持つ補器の周辺以外では、目標どおりの温熱環境を保っている事がわかる。 これは、放出された冷気がクリーンブースの天井に散布された後、ノズルと反対側の空間も適当な温度で供給されているからである。
 空間内の速度ボリュームレンダリング(3次元等値面)図においても、ノズルからの空気が十分な距離飛を持っている事が、その飛跡からわかる。 ノズルからの風速を上げた別の計算では、ノズルからの風が天井の熱だまりにぶつかって温度成層を壊し、居住域の温熱環境も悪化させる事がわかった。 空調解析では、このようにコストと性能を同時に満足する条件を求めることもできる。

温度分布+風速ベクトルパース図
温度分布+速度ベクトルパース図
温度コンタ―パース図
温度コンタ―パース図
表面温度分布+等値面(ボリュームレンダリング)図
表面温度分布+速度等値面(ボリュームレンダリング)パース図

 

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