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Development of Performance Prediction Model for Impinging Jet Ventilation System

Research Project

Project/Area Number 20J10608
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山澤 春菜  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2021: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsIJV / 置換換気 / 実大実験 / 温度成層 / CFD解析 / 気流の可視化 / 計算モデル / 換気効率
Outline of Research at the Start

現在主流の換気方式よりも換気効率に優れるとされる新しい換気方式であるImpinging Jet Ventilation方式に関して研究する。大流速の給気域に比べ室全体は静穏な環境とすることが求められる。
・実験・実測により、1)他換気方式と比較することで特性を明らかにし、2)運転時の室内環境を整理し、3)海外にて実際の導入例に学び、4)3次元的な風速の分布性状を体系的に整備する。
・得られた知見をもとに、大流速域と室全体の静穏な環境を同時に解析する手法を確立する。
・給気噴流による局所的な気流分布と室全体における環境を分離して評価する、実際に設計者が用いることができるような簡易計算モデルを構築する。

Outline of Annual Research Achievements

持続可能な社会への移行を目指し,パリ協定・COP26において2050年までの脱炭素社会を目指すことが日本でも確認された.一方,コロナ禍の影響で換気や室内空気質に対して人々の注目が集まるなか,エネルギー性能のみならず,換気による室内空気質の維持・向上への欲求が高まっている.そこで,高い換気効率を有しつつ様々な場で適用可能とされるImpinging Jet Ventilation方式(以下,IJV)に関して研究した.
研究計画においては,a)他換気方式と比較することで長所・短所を明らかにし,b)冷暖房運転時,およびc)暖房運転時における性状を明らかにし,d)静穏な室内環境と比較的大運動量な給気噴流を数値流体力学(CFD解析)を用いて同時に解析する手法を確立して様々な条件下での検討を行い,e)脈動しながら室に吸気される噴流による局所的な気流分布と室全体における環境を分離して評価する簡易計算モデルを構築することとした.
a)~c)の実験・実測の知見をもとに,d)で解析手法を確立して各物理的なパラメータの影響を探り,e)で設計者のための簡易計算モデルを構築することを目的とした.
2020年度は,特にa)~c)について検討し2本の国際ジャーナルとして出版された.
2021年度は,まず,前述のd)について実大実験による風速分布測定・気流の可視化と温度分布測定をもとに,IJVに適当なCFD解析手法を検討した.その結果を用いてb)についてCFD解析を行うことで給気条件を変化させ,それらが室内の温熱環境・換気効率に与える影響を検討した.この内容は国際ジャーナルとして出版されている.加えて,e)について,噴流の基礎理論を加味して室全体の温度・汚染質濃度分布と足元のドラフト間を簡易に予測するモデルを開発し,前述のCFD解析結果と比較することで精度を検証した.この内容を国際ジャーナルとして投稿中である.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Gavle大学(スウェーデン)

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  • [Int'l Joint Research] University of Gavle(スウェーデン)

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  • [Journal Article] Effect of supply velocity and heat generation density on cooling and ventilation effectiveness in room with impinging jet ventilation system2021

    • Author(s)
      Yamasawa Haruna、Kobayashi Tomohiro、Yamanaka Toshio、Choi Narae、Cehlin Mathias、Ameen Arman
    • Journal Title

      Building and Environment

      Volume: 205 Pages: 108299-108299

    • DOI

      10.1016/j.buildenv.2021.108299

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Experimental investigation of difference in indoor environment using impinging jet ventilation and displacement ventilation systems2021

    • Author(s)
      Haruna Yamasawa, Tomohiro Kobayashi, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Mako Matsuzaki
    • Journal Title

      International Journal of Ventilation

      Volume: - Issue: 3 Pages: 229-246

    • DOI

      10.1080/14733315.2020.1864572

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Applicability of displacement ventilation and impinging jet ventilation system to heating operation2021

    • Author(s)
      Haruna Yamasawa, Tomohiro Kobayashi, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Mathias Cehlin, Arman Ameen
    • Journal Title

      Japan Architectural Review

      Volume: 4 Issue: 2 Pages: 403-416

    • DOI

      10.1002/2475-8876.12220

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impinging Jet Ventilation方式の室内環境予測に関する研究 (その7)計算モデルによる室内の鉛直温度・濃度分布予測2022

    • Author(s)
      山澤春菜,小林知広,山中俊夫,崔ナレ
    • Organizer
      空機調和・衛生工学会2021年度(第51回)近畿支部学術研究発表会(大阪)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Impinging Jet Ventilation 方式の室内環境予測手法に関する研究 (その5)ブロックモデルによる温度と汚染質濃度の鉛直方向分布予測2022

    • Author(s)
      山澤春菜,小林知広,山中俊夫,崔ナレ
    • Organizer
      2022年度日本建築学会大会(北海道)学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Prediction of Temperature and Contaminant Concentration Profiles in a Room with Impinging Jet Ventilation System by Zonal Model2022

    • Author(s)
      Haruna Yamasawa, Tomohiro Kobayashi, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Mathias Cehlin, Arman Ameen
    • Organizer
      42nd AIVC-10th TightVent & 8th Venticool Conference
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Impinging Jet Ventilation 方式の 室内環境予測に関する研究 (第5報) 実大実験による置 換換気・ IJV の暖房 条件下での熱環境及び換気効率評価2021

    • Author(s)
      山澤春菜, 小林知広, 山中俊夫, 崔ナレ
    • Organizer
      空気調和・衛生工学会近畿支部研究発表会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Impinging Jet Ventilation 方式の室内環境予測手法に関する研究 (その3)実大実験によるIJV と置換換気の暖房への適用可能性の検討2021

    • Author(s)
      山澤春菜, 小林知広, 山中俊夫, 崔ナレ
    • Organizer
      令和3年度日本建築学会近畿支部研究発表会
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  • [Presentation] Impinging Jet Ventilation 方式の室内環境予測手法に関する研究 (その4)実大実験による冷房条件下でのIJV方式とDV方式の比較2021

    • Author(s)
      山澤春菜, 小林知広, 山中俊夫, 崔ナレ, 松﨑眞子
    • Organizer
      2021年度日本建築学会大会(東海)学術講演会
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  • [Presentation] Effect of supply air condition on temperature/contaminant distribution in a room with impinging jet ventilation system2020

    • Author(s)
      Haruna Yamasawa, Tomohiro Kobayashi, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Mako Matsuzaki
    • Organizer
      15th RoomVent Conference 2020
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Design Parameters on Indoor Temperature Distribution in Impinging Jet Ventilated Room2020

    • Author(s)
      Haruna Yamasawa, Tomohiro Kobayashi, Toshio Yamanaka, Narae Choi, Mako Matsuzaki
    • Organizer
      IAQ 2020: Indoor Environmental Quality Performance Approaches Transitioning from IAQ to IEQ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Built Environment Laboratory of Osaka University

    • URL

      http://www.arch.eng.osaka-u.ac.jp/~labo4/index-j.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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