2022 Fiscal Year Research-status Report

二重エアカーテンによる店舗などの空調負荷低減

Research Project

Project/Area Number	20K04816
Research Institution	Tokyo City University
Principal Investigator	近藤靖史東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 教授 (20267339)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	エアカーテン / シーリング効率 / 実験 / CFD解析 / 擾乱気流
Outline of Annual Research Achievements	本研究では店舗や倉庫などの出入口からの外気侵入に伴う空調負荷をエアカーテンにより低減する方法を検討している。エアカーテンを屋外側に設置した場合、エアカーテンから吹き出された外気の一部は室内に侵入する。また、エアカーテンを室内側に設置した場合、室内空気の一部は屋外に漏出する。一方、エアカーテンを室内側と屋外側に設置しそれぞれの吹出し風速と風量を同じ値とすると、外気の侵入と室内空気の漏出が少なくなる。以上の事が、既往の研究により示されている。また、既往の研究では、ルームエアコンからの気流が起こすエアカーテンの遮蔽性能への影響が検討されている。今年度の研究では、エアカーテンに加えてアネモ型吹出し口を設置し、エアカーテンの遮蔽性能への影響を実験とCFD解析により検討した。実験は東京都市大学建築学科棟環境実験室において行った。室内を想定した空間(4.0m(X)×4.0m(Y)×2.5m(Z))を実験室と呼び、暖房状態とする。また、その周囲空間(7.8m(X)×12.9m(Y)×3.5m(Z))を実験場と呼び、外部空間と想定する。エアカーテンは実験室出入口の屋外側と室内側の2カ所に設置している。また、アネモ型吹出し口は実験室中央の天井に、吸込み口は実験室下部の2カ所に設置している。さらに、実験状況を再現したCFD解析を行い、空調擾乱に加え、人体擾乱がある場合についても検討を行った。以下の知見が得られた。(1)アネモ型吹出し口からの気流による空調擾乱がある場合、二重エアカーテンのシーリング効率が高い。(2)開放直後においても二重エアカーテンのシーリング効率はほぼ安定していたが、屋外側エアカーテンや室内側エアカーテンでは扉開放後5～15sでシーリング効率が低下した。(3)二重エアカーテンでは空調擾乱と人体擾乱による影響が比較的小さかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason 本研究では空調擾乱によるエアカーテンの効率への影響を実験により確認している。この実験では空調風量を適切に調整する必要があるが、これを行うためのマスフローコントローラが故障した。メーカーに問い合わせ、修理や新品購入を試みたが、半導体不足でこれができなかった。このため、十分に実験を行うことができず、CFD解析による検討に重心を移した。昨年度にマスフローコントローラが入手でき、実験を行う準備はできたが、当初の予定よりも1年程度遅れることとなった。
Strategy for Future Research Activity	前述のように、実験機器の故障と半導体不足により研究が遅れたため、研究期間を1年延長させて頂いた。本年度は実験を実施し、検討を進め、研究成果をまとめる作業を主に行う。既に、研究成果は査読付き論文や建築学会大会論文・空気調和・衛生工学会大会論文などで公表している。さらに、査読付き論文などで成果を広く公表する予定である。成果をまとめる上で補足すべき内容に関する実験やCFD解析を実施し、より系統的な研究とすべく、研究を進める。また、本研究課題を通じて、エアカーテンの設計方法が国内では充実していないことを強く感じた。これについては、国外のエアカーテンに関する設計法・基準・規格を整理し、エアカーテンの設計法について検討を進めていきたい。ISOなどではエアカーテンの吹出し風速の一様性がエアカーテンの効率に大きく影響するとして、重要視されている。一方、国内のエアカーテンでは吹出し風速は必ずしも一様ではなく、効率に懸念があるためこの点についても検討を進めていきたいと考えている。
Causes of Carryover	本研究では空調擾乱によるエアカーテンの効率への影響を実験により確認している。この実験では空調風量を適切に調整する必要があるが、これを行うためのマスフローコントローラが故障した。メーカーに問い合わせ、修理や新品購入を試みたが、半導体不足でこれができなかった。このため、十分に実験を行うことができず、CFD解析による検討に重心を移した。 2022年度にマスフローコントローラが入手でき、実験を行う準備はできたが、当初の予定よりも1年程度遅れることとなった。本年度は実験を行い、本研究課題を完結させ、成果をまとめる計画である。