CFDの逆問題解析に基づく室内温熱・空気環境の最適設計システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13852012
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00142240)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宋 斗三 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40345129) ; 大岡 龍三 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90251470) ; 村上 周三 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40013180)
• Keywords: 室内温熱・空気環境の最適設計 / CFD / 最適化手法 / GA (Genetic Algorithms) / 温熱快適性 / 空気質 / 省エネルギー / 自動化設計支援システム

Research Abstract

CFD(Computational Fluid Dynamics)を用いた室内外温熱・空気環境の最適設計手法の開発を目的とし、設計行為をモデル化する同時に、室内外温熱環境の最適設計システムを作成した。
1)室内温熱・空気環境設計プロセスの階層構造の作成:室内温熱・空気環境設計はデータ入力、計算、作図、評価検討といった一連の設計行為をサイクル上に繰り返す手順である。更にこの設計プロセスは各段階別に最適解を求めるために数多くの意思決定のフィードバック行為を行う。この様々な意思決定過程及び設計プロセスの階層構造を作成することで設計プロセスの効率化を達成した。
2)CFDとの連成により最適設計システムの作成:最適化手法(遺伝的アルゴリズム(GA))とCFDを連成し、最適化より得られた結果を元に室内温熱・空気環境を評価・確認し、更に、CFDより得られた結果を最適化ツールにフィードバックする一連の過程により最適な設計案を模索する最適設計システムの原型を作成した。
3)プロトタイプの有効性の確認:(1)2)により作成された最適設計システムを使い、自然換気併用ハイブリッド空調システムの最適設計を行った。この設計によりある室内最適設計の目標に対して、様々な設計組み合わせが可能となる。(2)対流・放射連成解析と2)により作成された最適設計システムの連成により屋外温熱環境の最適設計手法を開発した。この手法により屋外温熱環境に関わる様々な要因を考慮し、屋外温熱環境の最適設計可能であるとともに、ある設計目標に対して諸制御要素を最適に組み合わせ可能なツールとなる。
4)上記1)、2)、3)より作成された最適設計システムを実務的な観点から、その精度を向上させるための種々の検討を行った。

Research Products

• [Publications] 笹本太郎, 小林光, 村上周三, 加藤信介, 大森敏明: "室内温熱環境形成寄与率(CRI)を利用した室内温熱環境制御に関する研究 放射熱伝達による熱の分配量を評価する放射熱分配係数の改定"日本建築関東支部研究報告集. 559-562 (2004)
• [Publications] 陳 宏, 大岡龍三, 加藤信介: "対流・放射連成解析と遺伝的アルゴリズム(GA)を用いた屋外温熱環境の最適設計手法に関する研究 屋外温熱環境設計ための樹木の最適配置"日本建築学会環境系論文集. 第576号. 65-71 (2004)