2023 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative investigation of non-uniform and transient CO2 concentration distribution in breathing zone for advanced indoor environmental design
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21K14306
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
劉 城準 九州大学, エネルギー研究教育機構, 准教授 (30783394)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 数値人体モデル / 空調制御 / CFD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終年度では，統合数値人体モデルによる呼吸域内二酸化炭素濃度場の定量評価データをリアルタイムでフィードバック可能な空調制御アルゴリズムを作成した．2-position制御手法とCSPによる二酸化炭素吸入濃度の予測結果の非定常連成アルゴリズムを作成し，在室者の呼吸空気質を直接考慮した空調最適制御法を確立した．また，室内空間全体を対象とする従来の空調設計法と比較し，本研究で開発した新たな空調制御法による呼吸空気質の改善効果を検討した．本研究の数値解析プラットフォーム及び空調制御アルゴリズムを使用した膨大なパラメトリック解析により，室内二酸化炭素濃度の制御において目標濃度を達成するための最適な空調設計法の提案が可能となる．
本研究では，人体呼吸域に形成される不均一・非定常二酸化炭素濃度場の定量的理解と，数値解析手法に基づく空調設計の高度化を目的とし，人体をコンピュータ上に再現した総合的な数値解析モデルの開発に取り組んだ．具体的には，(1)被験者実験により非定常呼吸時の二酸化炭素呼出濃度並びに再吸入濃度を高精度に計測し，肺胞での二酸化炭素－酸素のガス交換モデルを開発した．続いて，(2)呼吸器系を含む数値人体モデル(CSP)をベースに，非定常呼吸サイクルモデル，呼吸器系内ガス交換モデルを統合した数値解析手法を構築した．最終的に，(3)統合数値人体モデルを室内環境中の二酸化炭素濃度センサとして利用し，吸入濃度を直接考慮した二酸化炭素デマンド制御技術を開発が完了し，在室者の呼吸域空気質に配慮した室内環境の最適設計法の確立に貢献できると判断される．
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