省エネルギー・火災安全性からみた煙突効果の制御と利用に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450241
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 長谷見 雄二 早稲田大学, 理工学部, 教授 (40298138)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 常圭 独立行政法人消防研究所, 第5プロジェクトリーダー ; 李 海峰 早稲田大学, 理工学部, 助手 (40329090)
• Keywords: 煙突効果 / 自然換気 / 省エネルギー / 吹抜 / グリーン建築 / 煙制御 / 火源発然量 / 避難

Research Abstract

初年度にあたる平成13年度は、研究で具体的な対象とするプロトタイプ建築の計画と実験用模型の設計・製作、並びに予備模型実験、数値流体力学の適用の基本的な検討を行った。
(1)プロトタイプ建築の計画
計画の結果が最も汎用性を有すると考えられる事務所建築について検討した。煙突効果を利用した自然通風が適用でき、火災時の煙制御・避難と両立し得る計画として、次の2通りの形態の建築の基本計画を行った。
a)外気にガラス窓を介して接する共用部に比較的大きな吹抜を持ち、吹抜最上層部分以外で廊下が区画なしで接する平面計画
b)ソーラーチムニー状の竪シャフトが事務室を貫通し、屋根より上部に煙突効果を増進させるための集熱パネルを有する計画
(2)実験用模型の設計・製作と相似則の検討
(1)a)の型の建築について、1/25の模型を設計・作成した。自然換気に必要な煙突効果を得る日射熱は、シート状の電気発熱体で再現し、受熱する日射熱の再放出に該当する熱量を電熱で与える設計とした。相似則については、自然換気を問題にする場合と火災時の煙流動を問題にする場合とで主要な力学・伝熱学的過程が異なるが、発熱量の制御等は一貫した無次元数で計画するのが望ましいとの観点から、典型的な条件について、日射熱のみで煙突効果が形成される場合と、火源からの熱気流で煙突効果が形成される場合を比較して、Froude数で実験計画を行えば、本研究で想定する範囲では、両者ともほぼ矛盾無く適切な条件を設定できることを明らかにした。
(3)数値流体力学による煙突効果の再現
修正2方程式モデルに基づいて、(2)の実験用模型に対応する条件で数値計算のモデル化を行った。日射熱を駆動力とする自然換気の場合には、模型実験で得られた温度分布に近い計算結果か得られた。

Research Products

• [Publications] 峯岸良和, Ding Wenting, 山田常圭, 長谷見雄二: "自然換気・建築物の防災性能からみた煙突効果の制御 その1 縮小模型における換気能力の再現性の検討"日本建築学会関東支部研究報告集I. 657-660 (2001)