| 研究課題/領域番号 |
21K04385
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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 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
河野 良坪 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90572222)
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| 研究分担者 |
桃井 良尚 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (40506870)
中川 純 東京都市大学, 建築都市デザイン学部, 准教授 (60875293)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 随伴変数法 / 逆解析 / 非定常CFD解析 / 空調制御 / ファン制御 / 室温調整 / 吹き出し / 熱容量 / 最適化 / 非定常逆解析 / 空調吹き出し制御 / 温度・風速 / SET* |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、随伴変数法を非定常CFD解析に適用することで、熱的条件が時間変化する状況下での居住域温度について逆解析的な制御を試みる。時系列的に連続して算出される感度から都度、次の時刻の空調の吹出口温度等を制御することで、目標とする室温変化（最適軌道）に対して時間遅れの少ない室温制御が可能であるかについて検討する。併せて、SET*（標準新有効温度）を快適な温度帯に導くように空調の吹出気流を制御する方法について試行する。将来的には、IoTによるセンシング技術を組み合わせることで、気流および温熱性状の空間分布を考慮した新時代の制御手法の登場が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、随伴変数法を非定常CFD解析に適用することで、熱的条件が時間変化する状況下での居住域温度について逆解析的な制御を試みる。特に、空調機器の制御を想定の上で投入・除去熱量を設計変数とし、随伴変数法を時間遅れの少ない制御として役立てる手法を確立する。人間の体感温度は空気温度以外の要因も大きい。随伴変数法による逆解析を複数用いて体感温度（SET*）の最適化を試行する。
（1）「単純形状居室を対象とした吹き出し温度の動的制御」 （2）「単純形状居室を対象とした吹き出し気流の動的制御」 （3）「躯体熱容量を考慮した室温分布の非定常予測」 （4）「SET*の最適化を目的とした逆解析」
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
随伴変数法をCFD解析に適用することで、最適設計法での活用が期待できるが、既往の研究では定常CFD解析を対象とした検討がほとんどであった。随伴変数法の適用にあたり、日射の影響などの時刻変化する外部条件を無視できない場合には、定常解析を前提とした方法で適切に予測制御することは難しい。非定常CFD解析を対象とすることで、外部条件の時刻変化を前提とした上での室温制御や人間の温冷感の調整等に役立てることが可能となるであろう。本研究成果により随伴変数法で算出される非定常感度から時間遅れの少ない制御が現実的に可能であることを示し、その特徴や課題点を示すことに、学術的意義および社会的意義がある。
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