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
【研究分野】建築環境・設備
【研究キーワード】
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 / 施回流・循環流 / No-smoking
【研究成果の概要】
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。
【研究代表者】