| 研究課題/領域番号 |
24K07792
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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 |
加用 現空 東京都市大学, 環境学部, 准教授 (80584317)
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| 研究分担者 |
永野 秀明 東京都市大学, 理工学部, 准教授 (50610044)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024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)
2026年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 建築環境 / 換気 / 二酸化炭素濃度 / 収支モデル / 数値流体解析 / 建築環境解析 / エネルギーシミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、建築運用段階におけるエネルギーの合理的利用を支援するため、実空間の環境情報と建築エネルギーシミュレーションの計算情報を連成するデータ同化手法を開発するものである。エネルギーマネジメントのための環境計測データは計測条件の制約を受け、建築環境シミュレーションは計算条件の制約を受ける。それぞれの課題を補完しあう方法論を確立する必要があり、以下、3つのデータ同化に取り組む。1）計測点データに基づく環境要素の空間分布推定法、2）実空間の空気動態把握のための気流解析メッシュモデルと換気ネットワークモデルの連成による空間勾配把握手法、3）伝導・対流・放射を等価に扱う建築エネルギー計算手法である。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、建築運用段階におけるエネルギーの合理的利用を支援するため、実空間の環境情報と建築エネルギーシミュレーションの計算情報を連成するデータ同化手法を開発するものである。本年度はCFDメッシュモデルと換気ネットワークモデルのデータ同化手法に開発に取り組み、換気計画における空気混合条件について検討を進めている。
環境計測対象は、大学キャンパスにある中規模教室を対象とし、二酸化炭素濃度と在室者数を記録した。計測期間中教室は常に機械換気が稼働されている。二酸化炭素収支モデルから作成した差分方程式を用い、人の呼気から発生する二酸化炭素量をもとに人数推定を行なった。
本研究で用いる二酸化炭素収支モデルを用いた感度分析を行なった。滞在者密度[人/m2]と換気量率[回/h]を変数に感度分析を実施した。換気量率と滞在者密度に加えて、初期値の二酸化炭素濃度によって増加、平衡、減少の傾向がことなることが読み取れる。また、この結果は、当該教室の気積が含まれているため、対象居室固有の傾向と捉えることができる。データ同化に向けた基礎データの取得と、二酸化炭素収支モデルの基礎を構築した。
CFDメッシュモデルは、大学キャンパスの研究室を対象に検証モデルを作成した。対象空間にCO2濃度計を設置し、実際のCO2濃度を計測した。実測において観測された期間のうち、在室者がほぼ一斉に入室した時間帯を対象とし、非定常濃度と実測値濃度を比較したところ、初期濃度値に差異があるため、計算初期には60 %ほどの誤差が見られるものの、その定性的な傾向は一致していた。1時間経過後には14%まで誤差は減衰したことから、本解析で採用したCFDメッシュモデルの妥当性を確認した。また、定常計算によって空気余命を解析した。室内においてCO2の発生が開始した場合、吸込口で検出するまでに30秒ほどの時間遅れが生じることがわかった。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
室内換気を対象に、二酸化炭素濃度収支モデルによる換気量率算出結果と、数値流体解析による換気量率計算値の比較検証から着手し研究課題を進めている。対象空間を、大学建物の講義室、研究室とし、比較検証に用いる環境計測データセット作成を進めている。データ同化手法の検討を進めている。二酸化炭素濃度の空間分布について、一様拡散として捉えられる条件整理を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
3つの研究課題のうち課題3から着手しデータ同化のための方法論の検討を進めている。次年度は、光環境解析と照度計測を実施し、室内光環境における空間分布についても方法論の検討を進める。
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