旋回流と循環流を用いた喫煙・非喫煙空間の分離空調の開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555178
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 信介 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (00142240)
• 研究分担者: 森川 泰成 大成建設株式会社, 技術本部技術企画部企画室, 課長(研究職) ; 谷口 伸行 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (10217135) ; 大岡 龍三 福井大学, 工学部, 講師 (90251470) ; 村上 周三 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40013180)
• キーワード: 旋回流・循環流 / 精密室内模型実験 / 数値シミュレーション / 換気効率 / 喫煙・非喫煙

研究概要

タバコ煙は、発癌物質を含む有害物質であり、受動喫煙の危険性は既に医学分野で広く議論されている。室内において非喫煙者をタバコ煙から守るため、環境計画において分煙対策が当面の有効な手段となっている。本研究では、物質的な空間分離によらず、空調設計技術により高度な分煙空間を実現する空調手法の開発を目的としている。
[実験]
1) 様々な換気性状を再現することが可能である居室を対象とした精密室内模型を設計・作成した。この精密室内模型を用い、室内に障害物や発熱体などを設置し、あらゆるケースにおいて平均風速及び各種乱流統計量を詳細に測定し、循環流の室内換気への有効性を詳細に解析した。
2) サーマルマネキンを用い、人体生理発熱による人体周辺微気象内における温度や平均風速を測定した。また、極細の熱電対を用い、人体表面における温度勾配を測定し、対流熱伝達率を直接に算定した。これは、人体と周囲環境との相互熱放散性状を明らかにするだけでなく、人体モデルを組み込んだ数値シミュレーションの検証にも役立つ高精度のものである。
[数値シミュレーション]
1) LES及び標準k-εモデルを用い、上記精密模型を対象としたシミュレーションを行った。LESによる解析結果は実験と非常に良く一致し、スロット吹出の天井面への付着生、ライン吸い込みの勢力範囲、及び旋回流・循環流の有無を詳細に検討する手法として十分な精度を持つことが示された。また、標準k-εモデルによる解析においても十分な解析精度が得られ、様々なケースを検討する手法としての有効性が確認された。
2) 上記、サーマルマネキンによる実験により精度が検証された、数値サーマルマネキンにより室内における受動喫煙性状のシミュレーションを行った。(1)室内換気方式、(2)人体配置、及び(3)タバコ煙の吹出風速等を変化させ、様々な環境で人体周りにおけるタバコ煙がどの様な拡散性状を持つかを詳細に解析した。

研究成果

• [文献書誌] Shuzo Murakami,Shinsuke Kato,Jie Zeng: "Combined Simulation of Airflow,Radiation and Moisture Transport for Heat Release from Human Body" ROOMVENT'98. 2. 141-150 (1998)
• [文献書誌] 加藤信介、曽潔、村上周三: "静穏環境下における立位人体周囲の汚染質濃度分布に関するCFD解析 数値サーマルマネキンに関する研究(その2)" 日本建築学会計画系論文集. 509・1. 21-26 (1998)
• [文献書誌] 林立也、村上周三、加藤信介、曽潔: "室内CFD解析によるタバコ煙拡散性状の検討" 第3回環境流体シンポジウム講演論文集. 285-286 (1998)
• [文献書誌] 曽潔,村上周三、加藤信介: "室内各種気流場における立位人体表面の対流熱伝達特性に関するCFD解析 数値サーマルマネキンに関する研究(その1)" 日本建築学会計画系論文集. 505. 31-38 (1998)
• [文献書誌] Shuzo Murakami,Shinsuke Kato,Jie Zeng: "Numerical Simulation of Contaminant Distribution Around a Modeled Human Body: CFD Study on Computational Thermal Manikin-Part II" ASHRAE TRANSACTIONS. 104・2. (1998)
• [文献書誌] 曽潔、村上周三、加藤信介: "数値サーマルマネキンに関する研究(その13):人体表面の全熱伝達解析に基づく人体の温冷感評価" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 2. 981-984 (1998)
• [文献書誌] 林立也、村上周三、加藤信介、高橋岳生、曽潔、佐久間健次: "数値サーマルマネキンに関する研究(その14)実人体と実験用サーマルマネキンを用いた人体周辺微気象の測定" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 2. 985-988 (1998)
• [文献書誌] 伊藤一秀、加藤信介、村上周三: "不完全混合室内の居住域換気効率の評価に関する研究(その16)パーティション有無の違いによる置換換気されるオフィスの居住域平均濃度とVFの解析" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 3. 1341-1344 (1998)
• [文献書誌] 林立也、村上周三、加藤信介、曽潔: "受動喫煙に関する研究(その3)呼出煙が受動喫煙者吸気に与える影響のCFD解析" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 695-696 (1998)
• [文献書誌] 曽潔、村上周三、加藤信介: "数値サーマルマネキンに関する研究(その11)対流・放射・湿気輸送連成解析による人体表面の全熱伝達特性の検討" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 691-692 (1998)
• [文献書誌] 佐久間健次、林立也、村上周三、高橋岳生、加藤信介、曽潔: "数値サーマルマネキンに関する研究(その12)実験・数値サーマルマネキンと実人体を用いた人体周辺微気象の検討" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 693-694 (1998)
• [文献書誌] 大川泉、伊藤一秀、加藤信介、村上周三: "不完全混合室内の居住域換気効率の評価に関する研究(その14)、精密模型を用いた室内気流測定-居住域に発熱体を設置した場合の検討" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 595-596 (1998)
• [文献書誌] 伊藤一秀、加藤信介、村上周三、大川泉: "不完全混合室内の居住域換気効率の評価に関する研究(その15)置換換気システムを用いたオフィス空間を対象としたVF,居住域平均濃度の系統的解析" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 597-598 (1998)
• [文献書誌] 伊藤一秀、加藤信介、村上周三、大川泉: "不完全混合室内の居住域換気効率の評価に関する研究(その15)置換換気システムを用いたオフィス空間を対象としたVF,居住域平均濃度の系統的解析" 日本建築学会大会学術講演梗概集. D2. 597-598 (1998)