| 研究課題/領域番号 |
20K14886
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 福岡女子大学 |
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研究代表者 |
鄭 朱娟 福岡女子大学, 国際文理学部, 助教 (70793545)
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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 |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 換気用全熱交換器 / 全熱交換効率 / 計算流体力学 / 顕熱・潜熱・臭気物質同時移動モデル / 小型全熱交換エレメント / CFD / 有効全熱交換面積 / 熱・水分・臭気物質移動 / CFD解析 / 熱交換効率 / 熱交換面積 / 断熱面積 / 全熱交換器 / 顕熱・潜熱・臭気物質移動モデル / 最適設計 / 全熱交換型換気システム / 顕熱・潜熱・臭気物質同時移動解析 / フィン効率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
省エネルギー効果が期待される小型の全熱交換型換気システムに採用される全熱交換エレメントに着目し，全熱交換効率の更なる性能向上のための数値解析モデルの開発に取り組む．具体的には，(1) 材料内の熱・水分同時移動および臭気物質の3成分同時移動モデルを定式化した上で，(2) 流路内の計算流体力学(CFD)解析と材料内の顕熱・潜熱・臭気物質同時移動の連成解析モデルを構築する．その上で(3) 材料や流路形状を変化させたパラメトリック解析を行うことで，確実に熱交換効率向上を達成する全熱交換エレメントの最適設計法を確立することを目標とする．
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| 研究成果の概要 |
全熱交換型換気システムの更なる性能向上を図るため，小型全熱交換エレメントの顕熱・潜熱・臭気物質移動の統合的予測するモデルの開発を行った．代表的な水溶性物質であるアンモニアの拡散係数を平均相対湿度の関数としてモデル化することで，ガス移行現象を十分な精度でのモデル化が可能であることを確認した．構築した数値解析モデルは，境界条件・初期条件，定数同定を行い，予測精度検証を実施し，数値解析モデルの再現性を確認した．また，熱交換効率最大化に向けた最適設計を支援する各種物性値や幾何条件要素の相互関係を確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で対象とした全熱交換型換気システムの化学反応を考慮した数値解析モデルは，省エネルギーで良質な空気環境を創造するための基本的な設計支援ツールとなるもので，地域，生活に関わる環境配慮設計での貢献が期待できる．全熱交換エレメントの性能改善に寄与する要素のパラメトリック解析は，環境工学分野，建築環境・設備分野で環境・エネルギー装置の高性能化や新規プロセスの開発に異なる相間の物質移動が生じる場合の様々な条件での応用解析が可能となり，数値解析事例を蓄積する点でも大きな波及効果が期待出来る．
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