2015 Fiscal Year Research-status Report
建築系と人体系の熱・水分・空気複合移動解析に基づく住環境評価に関する研究
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15K18170
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
李 明香 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, 研究員 (00734766)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 数値計算ソフト / 建築物理モデル / 人体熱モデル / 連成解析 / 熱的快適性 / 空調制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，パッシブ/アクティブにコントロールした居住環境および在室者の熱的快適性も含めた性能評価を目的として，空間・壁面の温湿度分布の解析や在室者の熱的快適性を基に室内環境制御が可能な熱環境・熱負荷解析ソフトを開発している。また，従来の室内温湿度制御による省エネルギー評価に加えて，建築系と人体系の伝熱モデルと連成計算することにより，接触熱伝導や温湿度分布の影響など，室内の不均一環境下における実際的な人体の温熱感の再現を検討している。
本年度は，各種仕様の建築外被（ウレタン遮熱，換気ファサードなど）における温湿度挙動を測定し，断熱・遮熱性能の把握のために建築に関わる数理モデル（熱伝導・熱対流・熱放射）の整理・検証を行った。また，実測により，地中熱・太陽熱を利用した躯体蓄熱冷暖房および天井放射システムの夏季と冬季の採熱・放熱特性を明らかにした。さらに，放射式冷暖房を有する住宅を対象としてフィールド実験を行い，空調稼働時，間欠運転時，終日運転時における室内熱環境を把握した。建築全体の数値シミュレーションソフトは，放射冷暖房計算に必要な熱対流，熱放射，2次元熱流を計算アルゴリズムに追加し，床・壁面をパネル敷設面と非敷設面で収支点を分割しMesoモデルに拡張した。放射空調の実測値と計算値を比較することにより高い計算精度を確認している。
建築に係る伝熱モデルをMeso（細分割）モデルにより詳細に数理モデル化することで，今後の導入が期待される自然エネルギーを利用したパッシブ手法および放射冷暖房や個別空調などのアクティブ手法を利用した建物の居住性能も含めた熱環境解析が可能となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，様々なパッシブ/アクティブ手法の熱環境を再現可能であり，空間および躯体を細分割化した場合の居住性能も計算できる数値シミュレーションソフトに発展させた。また，在室者の熱的快適性を指標として各種空気調和機を制御した場合のエネルギー性能について，定量的な評価・指針を提案することを目指している。
このため，研究期間内に，①Mesoモデルに対応した建築の熱環境・熱負荷解析ソフトの開発，②建築系と人体系の連成シミュレーションソフトの開発，③Mesoモデルに基づいた室内温湿度と人体の熱的快適性の要因解析，④在室者の熱的快適性を判断基準とした空調方式および運転条件の設計運用指針の提案などを実施予定であるが，研究計画書に従い概ね順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
在室者の熱的快適性を指標として，エネルギー効率の高い空調方式および制御方法の計画運用指針を考案する。建築の熱と水分と空気の連成移動を非平衡熱力学に則り非線形現象として表現し，建築全体の温湿度変動を予測可能な数値シミュレーションソフトTHERBを細分割できるMesoモデルに更新する。また，四肢の血流を含む詳細な人体の温熱感指標の算出のために，AVA血管などの体温調節機構を精査し，人体熱収支モデルに反映させる。さらに，エアコンや放射冷暖房システム，個別空調などによる均一・不均一な熱環境を再現するとともに，フィールド実験および建築系と人体系の数値シミュレーションを用いたケーススタディにより，在室者の熱的快適性を指標とした室内制御ロジックについて検討する。
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| Causes of Carryover |
僅かではあるが，調達物品が当初の見積もりより安価に購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
数値計算に必要なソフトウェアの購入に充てる。
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