| 研究課題/領域番号 |
20K04816
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23020:建築環境および建築設備関連
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| 研究機関 | 東京都市大学 |
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研究代表者 |
近藤 靖史 東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 教授 (20267339)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | エアカーテン / シーリング効率 / 実験 / CFD解析 / 擾乱気流 / 空調擾乱 / 人体擾乱 / 省エネルギー / 空調負荷 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
店舗やオフィスビルの空調負荷を削減する手法として、出入り口でのエアカーテンの設置が挙げられる。
エアカーテンを扉上部に設置した場合、エアカーテンからの2次元噴流が床面に到達し、その衝突噴流が床面で室内側と屋外側に分離する現象に着目する。エアカーテンを屋外側に設置した場合には床面に衝突した外気の一部は室内に侵入する。エアカーテンを室内側に設置した場合には室内空気が屋外に漏出する。一方、屋外と室内の両側に設置し、同じ風量に設定すれば外気の侵入と室内空気の漏出を少なくできる。本研究ではこれを二重エアカーテンと呼び、この効果を定量的に評価し、従来のエアカーテンに対する優位性を検討する。
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| 研究実績の概要 |
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。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
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。
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| 今後の研究の推進方策 |
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。
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