自然エネルギーの高度利用を目指した高精度型通風量予測モデルと通風設計法の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555163
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 大場 正昭 東京工芸大学, 工学部, 教授 (90130947)
• 研究分担者: 伊藤 一秀 東京工芸大学, 工学部, 講師 (20329220) ; 倉渕 隆 東京理科大学, 工学部, 助教授 (70178094) ; 小林 信行 東京工芸大学, 工学部, 教授 (70097301) ; 菊地 世欧啓 川本工業(株), R&D本部開発課, 研究員
• キーワード: 通風量算出モデル / 流量係数 / 全圧 / 通風性能評価 / 流管 / 室内圧 / 風圧 / 通風データベース

研究概要

通風の局所相似性に基づき、横風が強い風向角に対応できる通風量算出モデルを提案し、モデルの有効性を示した。本年度は、モデルに基づく流入開口部の通風性能評価と流入面の到達全圧の簡易予測法について検討した。
通風性能を検討した開口部は、長方形開口部、正方形開口部、円開口部、ベルマウス、長辺ルーバー窓、短辺ルーバー窓、一重回転窓、長辺軸跳ね出し窓及び短辺軸跳ね出し窓の9タイプである。通風性能評価装置を用いて、流量係数と無次元室内圧の関係式を求めた。その結果、基本流量係数に無次元室内圧のべき乗を掛けることで流量係数を良く近似できた。既往の流量係数を一定とするオリフィス流れ式に基づくモデルに比べて、格段に通風量の予測精度が向上した。一連の実験により、各種開口部の通風性能のデータベースを作成した。
次に流入面の到達全圧を流管の接線方向動圧と風圧を用いて、近似的に算出する方法について検討した。15箇所の開口部位置について、全圧ピトー管により開口部全圧を測定し、簡易法の全圧予測値との比較を行った。その結果、流管の代表風速は、壁面から開口部長さの1/4風速値を選択すれば、剥離が生じない領域で流入面の到達全圧を概ね予測できることが判った。また、開口部全圧は通風量によらずほぼ一定であり、流入面の到達全圧が保存されることを確認した。通風量0の時の室内圧は、開口部相当位置の風圧にほぼ等しかった。
本モデルを用いて通風量を正確に予測するには、流出開口部との連成が必要になる。今後、流出開口部の気流構造を詳細に測定する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 倉渕, 大場, 島田, 岩渕: "LESと風洞実験による建物通風気流構造の解明に関する研究 第1報 風向正面の場合の通風気流に関する予測精度検証と流管分析"日本建築学会計画系論文集. 561. 47-52 (2002)
• [文献書誌] T.Kurabuti, M.Ohba, Y.Fugo, T.Endoh: "Local similarity model of cross-ventilation, Part1 Modeling and validation"8th International Conference on Air Distribution in Rooms. I. 613-616 (2002)
• [文献書誌] M.Ohba, T.Kurabuti, Y.Fugo, T.Endoh: "Local similarity model of cross-ventilation, Part2 Application"8th International Conference on Air Distribution in Rooms. I. 617-620 (2002)
• [文献書誌] 倉渕隆, 大場正昭, 遠藤智行, 普後良之: "開口部の通風性能評価に関する研究 その1 開口部位置、風向角の変化に対する通風気流の相似性について"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 713-714 (2002)
• [文献書誌] 大場, 倉渕, 遠藤, 普後, 島田, 赤嶺, 鎌田, 葛西, 中山: "開口部の通風性能評価に関する研究その2〜その6"日本建築学会大会学術講演梗概集. D-2. 715-724 (2002)