Development of a new ventilation system using HEMS that takes into account the after-corona living environment
| Project/Area Number |
23K20985
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| Project/Area Number (Other) |
21H01494 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23020:Architectural environment and building equipment-related
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
鳥海 吉弘 東京電機大学, 理工学部, 教授 (90649162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 時桓 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (60624997)
倉渕 隆 東京理科大学, 工学部建築学科, 教授 (70178094)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
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| Keywords | 換気システム / 感染対策 / 機械換気設備 / 自然換気 / HEMS / 感染症対策 / 自宅療養 / 自動開閉窓 / 省エネルギー / 換気計画 / ウイルス対策 / 室圧制御 / 温熱・空気環境 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、住宅の換気設備を中心とするものであり、病原性微生物などへの感染対策に利用できる換気システムについて検討するものである。
感染対策を考慮に入れた換気システムは、十分な換気量の確保と共に省エネルギーも求められため、機械・自然換気の切り替えや、換気量制御も必要となる。また、感染者や感染の疑いのある家族がいる場合は、自宅療養室を設けることが大きな感染対策となる。
それらの実現には、換気による室圧のコントロールが鍵となるが、IoTを取り入れたHEMS (Home Energy Management System) が有効であり、換気の見得る化によって居住者による換気のコントロールやAIを利用した空調制御も期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、在宅時間が増加するであろうアフターコロナ社会において、安全かつ快適な住宅室内空間を提供できる換気システムの開発である。
2022年の研究実施計画は、1) 単一開口部近傍の気流可視化実験とCFD解析、2) 実験住宅の性能検証、3) 実験住宅の換気回路網計算の実施、4) 隔離室（自宅療養室）の検討である。
1)については、単純な室内模型によりPIV実験装置を用いて、単一開口モデルを対象とした気流特性の把握（気流可視化）と数値解析の整合性を確認した。2)については、機械換気設備の検討を行う実験住宅における性能検証であり、住宅の気密性能測定、各機械換気設備の風量測定、住宅内各部の空気齢測定を行った。3)については、2)の測定結果を用いて換気回路網計算のモデルを作成した。4)については、実験住宅を用いて自宅療養室の可能性について検討した。
自宅療養室から感染性粒子などが室内空間に逆流しないよう、換気計画上の上流側にLDKを、最下流に自宅療養室を配置し、一方向流が形成させる機械換気設備について検討した。その結果、計画換気量として水まわりの局所換気設備の風量を全般換気設備の風量に加える必要があること、提案した機械換気設備は外部風などの外界気象条件や居住者行為などの影響を受け易いこと（圧力変動に弱い）、自宅療養室は室内空気質の確保が困難であることがわかった。
また、自動開閉窓システムに関して、これまでは引き違い窓について検討してきたが、新たに開き窓に関して検討を行った。窓の開放寸法（開口幅あるいは開口角度）は室内外温度差により制御しているが、外部風速が大きな場合は換気量に誤差が出ることが明らかになった。しかし、開口幅固定窓に対して換気量は安定しており、室内温熱環境も自動開閉窓システムの方が望ましいことを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
提案した機械換気システムにおいて自宅療養室ついて検討したが、研究実績の概要に記載したように思うような成果が得られなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度の実施計画に記載した通り、大きくは、1)自宅療養室の機械換気設備の計画と評価、2) 自動窓開閉システムの制御方法の見直しとなっている。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
