放散・吸脱着・室内拡散の連成解析による化学物質輸送メカニズムの解明と室内濃度予測

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750561
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 伊藤 一秀 東京工芸大学, 工学部, 講師 (20329220)
• キーワード: 揮発性有機化合物 / 吸着 / 脱着 / 化学反応 / 計算流体力学 / 放散 / 有効拡散係数 / ペイント

研究概要

本研究では、工学で用いられる先端的な乱流数値解析手法を用いて、(1)建材および施工材からの化学物質放散、(2)建材表面に対する化学物質の吸着・脱着、(3)室内での移流・拡散、の各々を連成して解析することで、室内居住域および呼吸域に対する化学物質輸送のメカニズムを解明することを目的とする。
特に、液相であるペイント・接着剤が乾燥と共に固相に変化する際の化学物質放散速度の減衰性状を解明し、その数学モデルを開発すると共に、室内流れ場と連成して解析することで、高精度な室内化学物質濃度予測手法を開発する。この目的および研究計画に従い、本年度は昨年度の結果を更に発展させ、以下の成果を得た。
1.化学物質放散・吸脱着・室内拡散の連成解析手法の開発
昨年度(平成13年度)で開発した建材・施工材からの化学物質放散モデル、ならびに吸脱着モデルをCFD(計算流体力学)に組み込むことで、室内化学物質濃度予測モデルを開発した。さらに室内模型を用いて室内化学物質濃度分布の測定を行い、実験結果と比較することで予測モデルの精度を検証した。
2.居住域化学物質濃度の評価指標の開発
室内の化学物質濃度を評価する際には、濃度の絶対値の高低のみならず、発生量にたいする室内からの排出効率を併せて評価することが重要である。さらに、室全体ではなく、居住域および呼吸域等の人体影響が明確な領域の化学物質濃度を効率的に低減させることが有効である。本研究では、居住域・呼吸域等の局所領域の化学物質濃度を評価するために、HASS102で定義されている規準化居住域濃度を用いて、一般室内を対象として、各種境界条件を変化させた場合の局所領域の濃度低減効果を検討した。
3.居住域の化学物質濃度低減のための基礎データの蓄積
上記1で開発した濃度予測モデルと2で用いた化学物質濃度評価指標(規準化居住域濃度)を用いて、(1)換気・空調システム、(2)室形状、(3)使用建材、を系統的に変化させた場合の居住域濃度、呼吸域濃度に関するデータを蓄積した。これらのデータは、実務者が設計段階において容易に化学物質濃度の予測を上で、簡便で有用なデータとなる。

研究成果

• [文献書誌] 加藤信介, 伊藤一秀, 村上周三, 朱清宇: "各種吸着等温式を用いた吸着モデルによる室内化学物質濃度分布予測 CFD解析による室内の化学物質空気汚染の解明 第2報"日本建築学会計画系論文集. No.563. 33-38 (2003)
• [文献書誌] 加藤信介, 伊藤一秀, 朱清宇, 村上周三: "居室模型を用いた化学物質吸着効果・室内濃度分布の測定と数値解析"日本建築学会計画系論文集. No.564. 41-47 (2003)
• [文献書誌] Shuzo Murakami, Shinsuke Kato Kazuhide Ito, Qingyu Zhu: "Modeling and CFD Prodiction for Diffusion and Adsorption within Room with Various Adsorption Isotherms"International Journal of Indoor Air Environment and Health (Indoor Air). Volume 13 Supplement 6. 20-27 (2002)
• [文献書誌] Shinsuke Kato, Shuzo Murakami Kazuhide Ito, Qingyu Zhu: "Model Experiment and CFD Analysis of Emission, Diffusion and Sorption in Model Room"International Journal of Indoor Air Environment and Health (Indoor Air). (掲載決定). (2003)
• [文献書誌] Kazuhide Ito, Shinsuke Kato Shuzo Murakami, Qingyu Zhu: "FD Analysis of Chemically Reactive Pollutants in 2D Test"Indoor Air 2002, The Ninth International Conference on Indoor Air Quality and Climate. 530-535 (2002)
• [文献書誌] Shinsuke Kato, Shuzo Murakami Qingyu Zhu, Kazuhide Ito: "Measuring Methos of Reducing Effect of Pollutant Concentration with Adsorptive Building Material"Indoor Air 2002, The Ninth International Conference on Indoor Air Quality and Climate. 658-663 (2002)