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2021年1月から3月にかけ、李研究室では東京大学@大岡研究室(http://venus.iis.u-tokyo.ac.jp)のご協力をいただき、サーマルマネキンを用いた人体温熱快適性評価に関する研究を行います。すごく高価の実測機器であるため、見学したり、触ってみることはできないが、下記に示す写真を見て、間接的に経験してください。


サーマルマネキンは人体形状をした発熱体であり、着衣熱抵抗の測定のために開発され、測定法も標準化1[1] ASTM F 1291-05 : Standard test method for measuring the thermal insulation of clothing using a heated manikin, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2005.されている。発熱の制御に関しては、皮膚温を一定に保つ方法と皮膚温の間に拘束条件式を用いて式[1]を満たすように制御(コンフォート制御)する方法がある。

\def\arraystretch{2.0}\begin{array}{cc}\begin{aligned} t_{\mathrm{s}}=36.4-0.054Q_{\mathrm{t}} \; \cdots [1] \end{aligned}\end{array}

ここに、ts は皮膚温度 [°C]、Qt は着衣時の皮膚表面からの顕熱熱損失量 [W/m2]である。


また、温熱環境評価のためには、皮膚温、熱損失量から等価温度を算出する方法、熱損失量による比較など様々な方法がある。等価温度は式[2]で算出する。

\def\arraystretch{2.0}\begin{array}{cc}\begin{aligned} t_{\mathrm{eq}}=t_{\mathrm{s}}-0.155\left (I_{\mathrm{cl}} + \frac{I_{\mathrm{a}}}{f_{\mathrm{cl}}}\right )Q_{\mathrm{t}} \; \cdots [2] \end{aligned}\end{array}

ここに、teq はサーマルマネキン等価温度 [°C]、Icl は基礎着衣熱抵抗 [clo]、Ia は裸体時の空気層熱抵抗 [clo]、fcl は着衣面積比 [-]である。



一方、人体温熱快適性に関する詳しい説明はASHRAE Handbook2[2] ASHRAE Handbook 2017 : Fundamentals – Chapter 09. Thermal Comfort, 2017.を参考し、学習してください。


[1] ASTM F 1291-05 : Standard test method for measuring the thermal insulation of clothing using a heated manikin, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2005.
[2] ASHRAE Handbook 2017 : Fundamentals – Chapter 09. Thermal Comfort, 2017.


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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値データや解析結果をすばやく可視化するためには膨大な時間と手間がかかる。特に、VR(Virtual Reality)のための3Dレンダリングを連携すると、並列処理を行うCPU、GPUなどが格納された高価のワークステーション、又はクラウドサービスが必要となる。お金が…OTL

※ VR(Virtual Reality):現物・実物(オリジナル)ではないが機能としての本質は同じであるような環境を、ユーザーの五感を含む感覚を刺激することにより理工学的に作り出す技術およびその体系 。



いつも参加せず見るだけとなりますが、本年度のSIGGRAPH 2021(1-5 August, 2021)では何が発表されるかな?



Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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災リスク低減のために行われる火災シミュレーション(煙・CO・CO2・可視距離・避難経路などの予測)は、安全な暮らしのために必修の検討項目である。李研究室は、CFD解析を用いた火災シミュレーションを行っております。興味のある方はいつでも遊びに来てください。

BEWARE OF FIRE ! 火の用心 ! 小心火灾 ! 불조심 ! 



火災を予測する解析モデルは大きく、実験モデル(experimental model)と数学モデル(mathmatical model)に分けられる。実験モデルは実態実験(full-scale test)か模型実験(small-scale test)に分け、実際に火災を発生させる場合も、又は発生させない場合もある。数学モデルは確率的結果を基とする確率論モデル(probabilistic model)と理論解析による決定論モデル(deterministic model)に分けられる。


1. 実験モデル(experimental model)
 (1) 実態実験(full-scale test)
 (2) 模型実験(small-scale test)


2. 数学モデル(mathmatical model)
 2.1 確率論モデル(probabilistic model)
  (1) ネットワークモデル(network model)
 a. メッシュメソッド(mesh method)
 b. ノードメソッド(node potential method)
  (2) 統計モデル(statistical model)
  (3) シミュレーションモデル(simulation model)

 2.2 理論解析による決定論モデル(deterministic model)
  (1) ゾーンモデル(zone model)
  (2) フィールドモデル(field model)


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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内温水プール(Natatorium、図1参照)の設計には、快適な環境を作り出すために様々な項目の検討(図2参照)が必要である。特に、建物の保護、省エネ、温熱快適性の向上のために40~60%の湿度レベルを維持しなければならない。

※ Images source: Pixabay.com

図1. 室内温水プール


図2. CFD解析事例(温熱環境・結露発生有無に関する検討)


温水プールでの内部潜熱負荷は人体とプールの蒸発から発生する。ここで蒸発負荷は、他の負荷要素よりも重要であり、プールの面積、濡れた床面、水温、プールの種類による活動レベルによって異なる。


温水プールでの蒸発量は内部潜熱負荷は式[1]に示す経験式によって求められる。この式は一般の活動レベルのプールに対する経験式であり、床表面が濡れている領域でも使用可能である。

w_{\mathrm{p}}=\frac{A}{Y}\cdot (p_{w}-p_{a})\cdot (0.089+0.0782V) \; \cdots [1]

ここに、wp は水の蒸発量 [kg/s]、A はプールの表面積 [m2]、Y は水表面温度における相変化するために要する潜熱 [kJ/kg]、pw は水表面温度における飽和水蒸気圧 [kPa]、pa は空気露点温度における飽和圧 [kPa]、V は水面上部における気流速度 [m/s]である。また、0.089の単位は [W/(m2·Pa)]であり、0.0782の単位は [W·s/(m3·Pa)]である。


温水プールの種類により異なる活動レベルを考慮して蒸発率を評価するためには活動係数(activity factor)Faを用いて式[1]を修正する。約2,400 kJ/kgのY 値と0.05~0.15 m/s範囲のV 値に対して式[1]は式[2]のように単純化される。

w_{\mathrm{p}}=4 \times 10^{-5}\cdot A \cdot (p_{\mathrm{w}}-p_{\mathrm{a}})\cdot F_{\mathrm{a}} \; \cdots [2]

※ 温水プールの種類によって異なる活動係数 Faは、下表に示す。

Type of PoolTypical Activity Factor (Fa)
Baseline (pool unoccupied)0.5
Residential pool0.5
Condominium0.65
Therapy0.65
Hotel0.8
Public, schools1.0
Whirlpools, spas1.0
Wavepools, water slides1.5 (minimum)

また、温水プールの設計条件を下表に示す。

Type of PoolAir Temperature [°C]Water Temperature [°C]Relative Humidity [%]
Recreational 24 ~ 2924 ~ 29 50 ~ 60
Therapeutic 27 ~ 2929 ~ 35 50 ~ 60
Competition 26 ~ 2924 ~ 28 50 ~ 60
Diving 27 ~ 2927 ~ 32 50 ~ 60
Elderly swimmers 29 ~ 3229 ~ 32 50 ~ 60
Hotel 28 ~ 2928 ~ 30 50 ~ 60
Whirlpools, spas 27 ~ 2936 ~ 40 50 ~ 60

以上の内容に対してもっと詳しい説明は、ASHRAE Handbook1[1] ASHRAE Handbook 2019 : HVAC Applications – Chapter 06. Indoor Swimming Pools, 2019.を参考し、学習してください。


[1] ASHRAE Handbook 2019 : HVAC Applications – Chapter 06. Indoor Swimming Pools, 2019.


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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研究室には年末年始にお迎え、色んなところからご厚情を賜り、深謝しております。恩返しできるよう、粉骨砕身、精一杯頑張りたいと思います。良いお年をお迎えください。

Wishing you a Safe and Happy New Year!



Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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本における換気規格は、社団法人空気調和・衛生工学会が規格化したSHASE-S 102-20111[1] SHASE-S 102-2011:換気規準・同解説、空気調和・衛生工学会規格、2011.があるが、2020年12月現在、最も最近の換気規格はANSI/ASHRAE Standard 62.1-20192[2] ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, 2019.、ANSI/ASHRAE Standard 62.2-20193[3] ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality in Residential Buildings, 2019.である。規格に定められたオフィスにおける一人当たり適正換気量の変化は面白く、産業の設計トレンドによって変化されて来ている。

[1] SHASE-S 102-2011:換気規準・同解説、空気調和・衛生工学会規格、2011.
[2] ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, 2019.

[3] ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2019 : Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality in Residential Buildings, 2019.
https://www.ashrae.org/technical-resources/bookstore/standards-62-1-62-2



この規格は解説書(user’s manual4[4] ASHRAE : Standard 62.1 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2016, 2016., 5[5] ASHRAE : Standard 62.1 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2016, 2016.)も出版されているので、換気規格に興味のある方はぜひ学習して見てください。


[4] ASHRAE : Standard 62.1 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2016, 2016.
[5] ASHRAE : Standard 62.2 User’s Manual based on ANSI/ASHRAE Standard 62.2-2016, 2017.


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年度の岩谷科学技術研究助成から、選考委員会において厳正な審査を行った後、理事会の承認を経て、李研究室の下記の研究課題が採択されました。贈呈式は2021年03月08日(月)15:30から東京都港区芝公園の東京プリンスホテルで開催されます。学術研究に励み、良い成果を出せるように精一杯頑張りたいと思います。

・研究課題名:日射遮蔽ルーバーを用いた高効率太陽熱システムの開発
・研究代表者:李時桓
・研究期間:令和03年04月01日~令和04年03月31日


公益財団法人 岩谷直治記念財団 | http://www.iwatani-foundation.or.jp



本研究は、延床面積当たりの屋根面積が少ない中高層建物(集合住宅、オフィスなど)に適用可能な「日射遮蔽ルーバーを活用したエアフロー太陽熱システム」を開発することを目的とする。


2015年、政府は温室効果ガスの排出量を2030年までに2013年比で26%削減1[1] 環境省:地球温暖化対策計画、2015. する目標を発表した。それに従って再生可能エネルギーの利用への関心が高まっており、その中でも豊富な量、高い効率、維持管理の容易性などから太陽熱の利用が増加している。しかし、建築での太陽熱システムは屋根面にパネルを設置し、熱媒による室内暖房や給湯に利用するのがほとんどである。そのため、集合住宅やオフィスなど延床面積当たりの屋根面積が少ない中高層建物の場合は、屋根面に設置した集熱器だけで室内の熱需要を賄うのが不可能である。


本研究で開発する「日射遮蔽ルーバーを活用したエアフロー太陽熱システム」とは建物の立面に設置することを基本とし、太陽光パネルと一体化された日射遮蔽部材の内部に空気が流れるように製作して昼間に日射があたる面との熱交換を行い、温めた空気を室内暖房又は給湯に利用する新たなシステムである。冬期には室内空気を循環しながら日射熱で空気を温めて暖房負荷を低減し、もしくは外気温度を上昇させて室内に導入することで換気負荷を低減する。夏期にはシステム内部に外気を自然流入・流出させることで、システムの過大な温度上昇を抑制して変換効率を維持させる。


代表研究者は研究期間の中、太陽光発電システムに関する実態調査を行い、開発システムの効果検証のための試作模型を設計・製作する。その後、実測による熱回収効果の検討、数値解析による熱流体シミュレーション、年間負荷削減量の定量的な検討を行う予定である。続けて、開発システムの適用可能性を検討し、創エネ技術の向上、エネルギーの高効率化を図り、都市空間でのnZEB(年間のエネルギー消費量が正味でゼロになる建築物2[2] 環境省:ZEB PORTAL)化に貢献することを目指す。


[1] 環境省:地球温暖化対策計画、https://www.env.go.jp/earth/ondanka/keikaku/taisaku.html、2015.
[2] 環境省:ZEB PORTAL, http://www.env.go.jp/earth/zeb/index.html


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年度公益財団法人TAKEUCHI育英奨学会の研究助成から、財団選考委員会にて厳正な選考を行った結果、李研究室の下記の研究課題が助成金給付対象となりました。学術研究に励み、良い成果を出せるように精一杯頑張りたいと思います。

・研究課題名:換気による新型コロナウイルス等の飛沫・空気感染予防対策
・研究代表者:李時桓
・研究期間:令和02年08月01日~令和03年03月31日


2020年度TAKEUCHI研究助成


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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続可能な開発目標(Sustainable Development Goals: SDGs)とは、国連の持続可能な開発のための国際目標1[1]United Nations Development Programme : World leaders adopt Sustainable Development Goals, 2015.である。2015年9月の国連総会で採択された「我々の世界を変革する:持続可能な開発のための2030アジェンダ(Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development)」と題する成果文書で示された2030年に向けた具体的行動指針で、2015年までの達成を目指していたミレニアム開発目標 (MDGs: Millennium Development Goals) が継承されている。

[1] United Nations Development Programme : World leaders adopt Sustainable Development Goals, 2015.


人類の普遍的問題(貧困、病気、教育、ジェンダーの平等、難民、紛争など)と地球環境問題(気候変動、エネルギー、環境汚染、水、生物多様性など)、経済社会問題(技術、住宅、労働、雇用、生産消費、社会構造、方法、内外経済)を17のグローバル目標と169のターゲット(達成基準)から解決しようとする国際社会の最大共同目標2[2] Home | Sustainable Development である。


[2] Home | Sustainable Development


<SDG 01> No Poverty : End poverty in all its forms everywhere
<SDG 02> Zero Hunger : End hunger, achieve food security and improved nutrition, and promote sustainable agriculture
<SDG 03> Good Health and Well-Being : Ensure healthy lives and promote well-being for all at all ages
<SDG 04> Quality Education : Ensure inclusive and equitable quality education and promote lifelong learning opportunities for all
<SDG 05> Gender Equality : Achieve gender equality and empower all women and girls
<SDG 06> Clean Water and Sanitation : Ensure availability and sustainable management of water and sanitation for all
<SDG 07> Affordable and Clean Energy : Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all
<SDG 08> Decent Work and Economic Growth : Promote sustained, inclusive and sustainable economic growth, full and productive employment and decent work for all
<SDG 09> Industry, Innovation and Infrastructure : Build resilient infrastructure, promote inclusive and sustainable industrialization, and foster innovation
<SDG 10> Reduced Inequalities : Reduce income inequality within and among countries
<SDG 11> Sustainable Cities and Communities : Make cities and human settlements inclusive, safe, resilient, and sustainable
<SDG 12> Responsible Consumption and Production : Ensure sustainable consumption and production patterns
<SDG 13> Climate Action : Take urgent action to combat climate change and its impacts by regulating emissions and promoting developments in renewable energy
<SDG 14> Life Below Water : Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development
<SDG 15> Life on Land : Protect, restore and promote sustainable use of terrestrial ecosystems, sustainably manage forests, combat desertification, and halt and reverse land degradation and halt biodiversity loss
<SDG 16> Peace, Justice and Strong Institutions : Promote peaceful and inclusive societies for sustainable development, provide access to justice for all and build effective, accountable and inclusive institutions at all levels
<SDG 17> Partnership : Strengthen the means of implementation and revitalize the global partnership for sustainable development


[3] Download | SDGs icons



Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年度研究室訪問は、2020年11月14日と21日の両日間オンラインで行われました。ご都合によりご参加できなかった方々のため、研究室紹介動画をこのページに共有しておきます。研究室訪問記録は本動画をご確認した上、適当に作成して提出してください。また、ご質問などがある場合には、メールするか、李研究室(建築学科棟5F@501号室)までお越しください。いつでも歓迎します。

参加者:学部2年生、学部3年生、岡村(M1)、李

https://www.youtube.com/watch?v=jjZpnyeld0I



李研究室は、一緒に研究したい意欲的な方々を常に探しています。ご遠慮なくご相談ください。


Announced by Akira Okamura
[Graduate Student, Shinshu University]

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野県信濃美術館本館は、信州の自然・山並みと調和した景観を創り出す、ランドスケープ・ミュージアムとして、2021年04月に生まれ変わります。李研究室は(株)三協アルミ、(株)清水建設からのご協力をいただき、2020年10月06日(火)13:50~15:20に工事現場見学を行いました。

参加者:田村(B4)、高橋(B4)、ファン(B4)、岡村(M1)、近藤(M1)、李

http://www.npsam.com



屋根のある公園、60mmの窓サッシ、透明ペアガラスなどが凄く印象的であり、興味のある方は公式サイト又は、YouTubeの紹介を見て、色々と見学しに行って見てください。



Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金/科学研究費補助金)から、李研究室の下記の研究課題が採択されました。研究期間は2019年04月01日~2022年03月31日であり、良い成果を出せるように精一杯頑張りたいと思います。

・研究課題名:商業施設における効果的な省エネ設計・改修手法に関する研究
・研究代表者:李時桓
・研究期間:2019年04月01日~2022年03月31日


ドラッグストア、洋品店、靴屋、本屋、コンビニエンスストアなどの商業施設(業務部門)の正面ファサードには、顧客の目を引き、来店者を増やすために可視性・開放性・透過性の良いショーウインドーとガラスドアの設置が一般的である。しかし、断熱性能が低い部材であるガラスの使用による熱損失及び人の出入りとドアの開閉による外気侵入は大量のエネルギー損失をひき起こす。そこで本研究では、商店街等の街区に面した商業施設(一般小売店舗)を検討対象とし、ショーウインドーからの熱損失特性を把握することと、開門営業、ドア開閉、顧客の出入りなどで発生する室内空気の漏気量とそのエネルギー損失を定量的に解明する。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金/科学研究費補助金)から、李研究室の下記の研究課題が採択されました。研究期間は2017年04月01日~2020年03月31日であり、良い成果を出せるように精一杯頑張りたいと思います。

・研究課題名:受動喫煙による健康リスク低減のための効果的な分煙対策に関する研究
・研究代表者:李時桓
・研究期間:2017年04月01日~2020年03月31日


喫煙室、トイレ等の汚染質発生を伴う空間では、汚染質の漏洩を防止するために第3種換気方式とし、室圧を負圧に維持する対策が一般に施される。しかし、在室者の移動の際のドア開閉や人体移動による空気流動が、汚染質の漏洩につながると考えられるものの、その影響については十分解明されていない。そこで本研究では、ドア開閉や人体移動による空気流動について室間換気量の観点から定量的に解明しつつ、喫煙室から汚染質の漏洩を効果的に抑制する換気対策について検討することで、効果的な分煙対策として喫煙室設備の計画方法を提案する。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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明・電力、エレベーター、空調・換気は、人類のエネルギー使用を増加させたが、建物形態を環境制御の観点から全く変えてしまいました。代表的な偉人は、白熱電球を発明したトーマス・アルバ・エジソン(Thomas Alva Edison, 1847-1931)、交流電動機を発明したニコラ・テスラ(Nikola Tesla, 1856-1943)、蒸気エレベーターを発明したエリシャ・グレーブス・オーチス(Elisha Graves Otis, 1811-1861)、近代的空気調和設備を発明したウィリス・キャリア(Willis Carrier, 1876-1951)である。

※ Images source: Wikipedia.org
※ Colorize photos: Algorithmia.com

エディソン

テスラ

オーティス

キャリア―


快適性と健康を損なわず、建物関係のエネルギー使用を減少させるには、以上の偉人からの功績で入手した人工照明、エレベーター、空調・機械換気システムをなるべく使用しない建物形態に戻すべきでは?


!!!


李の考えは、再生可能エネルギーに答えがあるかと思う。特に1954年、ベルラボで働いていたジェラルド・ピアソン(Gerald Pearson, 1905-1987)、カルビン・サウザー・フラー(Calvin Fuller, 1902-1994)、ダリル・チャピン(Daryl Chapin, 1906-1995)がシリコン整流器に関する研究結果から発明した太陽電池は、変えた建物形態を維持するのにすごく役に立つものだと思う。


※ Images source: Wikipedia.org
※ Colorize photos: Algorithmia.com

ベルラボ

ピアソン

フラー

チャピン


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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境にやさしく、優れた建築をつくるには断熱・気密・日射遮蔽・採光・自然換気などについて配慮することと共に、省エネ・防音・災害・安全などについても多角的に検討して計画することが必須の要件となる。ここでは環境にやさしい建築環境計画について、検討項目、効果、検討ツールなどについて簡単に纏めておく。

【1】眺望と日射を採り入れる計画


▌定義:景観を眺めるために展望を保護する「眺望環境計画」と太陽軌跡による日射を採り入れる「日照環境計画」
▌目的:隣接する建物による眺望権と日照権侵害有無の予測
▌効果:日照確保、室内温湿度の調節、緑被率向上
▌考慮事項
・日照検討による環境順応型配置計画
・隣接する建物との日照、緑被率検討
・シミュレーションを用いた定量的検討による住居環境の向上
・日照権侵害による加害住居棟の計画修正
▌検討ツール:AutoCAD、ArchiCAD、Radiance、Revitなど



【2】自然採光計画


▌定義:適正な開口部計画による自然光を室内に入れる「自然採光計画」
▌目的:均一な照度・輝度分布を目指し、適切な昼光率を確保
▌効果:視覚的・心理的快適感と安心感の確保、省エネ
▌考慮事項
・採光補正係数の算出
・建物形態、方位、日射遮蔽などによる開口部計画
・反射、透過率の検討による採光設計
・窓の特性を考慮した省エネ計画
▌検討ツール:Lightscape、LumenFX、DIALux、AGI32、Relux、Radianceなど



【3】室内換気計画


▌定義:快適な室内空気環境を維持するため、室内汚染質を迅速に排出する「室内換気計画」
▌目的:住居環境の改善、居住者の快適性確保
▌効果:快適な室内空気環境、通風と併用による省エネ
▌考慮事項
・換気性能を向上させるために建築計画
・新鮮外気の流入経路による換気効率評価
・換気シミュレーションによる自然換気・機械換気の効果
・室内汚染質除去効率、空気清浄効率などの評価
▌検討ツール:Contam、Trnflow、Ventsim、Fluent、Star-CCM+など



【4】風通し、風害対策計画


▌定義:敷地内に新鮮な気流が流れる「風通し計画」、風害を最小化とする「風害対策計画」
▌目的:風による建物内外における気流分布の予測
▌効果:通風による省エネ、風害対策による構造安定性
▌考慮事項
・滑らかな気流による断面計画の妥当性確認
・風通し向上による汚染質の迅速除去
・気流シミュレーションによる気流の移動経路、気流分布の確認
・風害対策による建物の構造的安定性
▌検討ツール:Fluent、Star-CCM+、SC/Tetra、FlowDesignerなど



【5】火災・安全計画


▌定義:火災時における煙遮断、避難経路確保に関する「火災・安全計画」
▌目的:火災時の影響を予測・分析して人命と財産の保護
▌効果:人命と財産被害の最小化 
▌考慮事項
・避難階段、2方向避難経路の確保
・排煙窓、廊下幅、階段幅、ドアなどの計画と排煙設備システムの検討
・煙シミュレーションによる避難許容時間の計算
・避難シミュレーションによる避難時間の予測
▌検討ツール:FDS、Simulex、CFAST、EXODUSなど



【6】騒音・振動低減計画


▌定義:音源から建物への防音・防振計画から騒音・振動を低減する「騒音・振動低減計画」
▌目的:吸音特性を考慮した内装仕上げによる良好な音環境の確保
▌効果:良好な音環境、安楽な住居環境の確保
▌考慮事項
・音源遮断による防音計画
・階間騒音及び振動を考慮した構造計画
・音響シミュレーションによる音源レベル検討
・周波数分析による振動レベル検討
▌検討ツール:Raynoise、Odeon、Ramsete、CATT Acousticsなど



【7】省エネ計画


▌定義:省エネ・創エネのよるZEB設計、自然エネルギー使用による「省エネ計画」
▌目的:建物エネルギー消費量の最小化
▌効果:省エネ、環境にやさしい計画
▌考慮事項
・気候特性を考慮した省エネ設計
・冷暖房負荷計算による建築設計
・用途、負荷特性による設備システムの算定
・エネルギーシミュレーション
▌検討ツール:TRNSYS、Energyplus、AE-Sim/Heat、eQUESTなど



【8】給排水設備システム


▌定義:配管末端部での適正給水圧を確保する「給排水設備システム計画」
▌目的:給排水設備の過多設計防止による動力エネルギー低減
▌効果:過多設計の防止、適正給水圧の確保
▌考慮事項
・配管内流速、摩擦損失などの検討による配管計画
・給水圧力バランス検討
・送水動力エネルギー検討
・水衝撃防止設計
▌検討ツール:Flowmaster、AFT Fathom、KYPipeなど



Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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築環境・設備設計分野に用いることが出来る汎用CFD(computational fluid dynamics)解析ソフトウェアは多数存在しており、実務レベルから研究レベルまでニーズにあった様々なものがある。ここでは、HIGH-END SOFTWARE、FOR ARCHITECTURAL DESIGN、OPEN SOURCE / OPEN CODEに分け、紹介する。


※ CFD解析ソフトウェアについてもっと詳細な情報が欲しい方は、下記のリンクをご確認ください。
https://www.cfd-online.com/Wiki/Codes




【1】HIGH-END SOFTWARE


[1] ANSYS / FLUENT

Fluentは、流れ、乱流、伝熱、反応モデリングなどに必要な幅広い物理モデリング機能を搭載し、航空機翼上の気流から火炉内の燃焼、気泡塔から石油プラットフォーム、血流から半導体製造、さらにクリーンルーム設計から排水処理プラントに至るまで、広範囲に及んでいる。

https://www.ansys.com


[2] ANSYS / CFX

CFXは、幅広いCFDおよびマルチフィジックスアプリケーションにわたって信頼性の高い正確なソリューションを迅速かつ確実に提供する、ハイパフォーマンス数値流体力学(CFD)ソフトウェアツールである。ポンプ、ファン、コンプレッサー、ガスタービン、水力タービンなど、ターボ機械のシミュレーションの実行において、その優れた正確さ、ロバスト性、スピードが広く認められている。

https://www.ansys.com


[3] ANSYS / DISCOVERY Live

ANSYS Discovery Liveは、3次元CADとCAEが一体化した、全く新しい設計者向け製品である。3次元で設計したCADモデルを、一般的なCAEとは桁違いのスピードで瞬時に解析。すぐに結果が検証することで、設計者の迅速な意思決定を助け、初期設計での開発コストが削減できる。

https://www.ansys.com


[4] SIEMENS / Star-CCM+

Star-CCM+は、CFD中心のマルチフィジックスシミュレーション用総合総合ソリューションであり、燃焼や噴霧、液膜、熱、質量の移動、非定常、乱流効果および移動境界のシミュレーションを行うために必要な物理モデルが充実している。

https://www.plm.automation.siemens.com


[5] SIEMENS / Flotherm

FloTHERMは、電子機器内外の気流と熱伝達を予測する強力な3次元CFD(数値流体力学)ソフトウェアである。半導体パッケージやPCBからシステム全体さらにはデータセンターに至るあらゆる規模のアプリケーションに対応した設計となっており、プロトタイプによる物理テストの代わりにFloTHERMを使用することで、設計期間の短縮を図ることができる。

https://www.mentor.com/products/mechanical/flotherm


[6] CHAM / PHOENICS

PHOENICSは、信頼性が高く費用対効果の高いCFDプログラムである。流体の流れ、熱または物質移動、化学反応、燃焼を含み,幅広い分野で使われている。

http://www.cham.co.uk


[7] NextLimit / XFlow

XFlowは、格子ボルツマン法を使った新世代の熱流体シミュレーションソフトウェアで、多相流や移動物体を伴う挙動の激しい流体のシミュレーションを精確かつ堅牢に解析することができる。また、自動車の燃費向上や排気ガスの抑制、航空機の環境騒音の低減、風力発電の高効率化などに使用されている。

http://www.nextlimit.com


[8] Metacomp / ICFD++

ICFD++は、米国Metacomp Technologies社のSukumar Chakravarthy博士により開発された汎用流体解析ソフトウェアである。極超音速、非圧縮性流体から圧縮性流体までの幅広い流れを単一のソルバーで解ける最先端の機能を提供しており、自動メッシュ生成によるTetraセルはHexaセルレベルの高精度な流体解析が安定的に可能なため、モデルの作成から解析までが高精度で容易なツールである。

https://www.metacomptech.com/index.php/features/icfd


[9] CRADLE / scFLOW

scFLOWは、ポリヘドラルメッシュを採用した熱流体解析シミュレーションソフトウェアである。非構造格子系汎用三次元熱流体解析システムであるため、車体の空力性能を求めるシミュレーションや、ファンの翼形状・枚数の検討、管内の流れシミュレーションなど「形状再現がキーとなる」シミュレーションに用いられている。

https://www.cradle.co.jp/product/scflow.html


[10] CRADLE / SCRYU Tetra

SCRYU/Tetraは、表面形状を的確に捉えるためにハイブリッドメッシュを採用した汎用の熱流体シミュレーションソフトウェアである。非構造格子系汎用三次元熱流体解析システムであるため、車体の空力性能を求めるシミュレーションや、ファンの翼形状・枚数の検討、管内の流れシミュレーションなど「形状再現がキーとなる」シミュレーションに用いられている。

https://www.cradle-cfd.com/product/sctetra.html


[11] COMSOL / COMSOL Multiphysics

COMSOL Multiphysicsは、スウェーデン・COMSOL ABにより開発された、マルチフィジックス解析を前提として設計されている有限要素法 (FEM)ベースの汎用物理シミュレーションソフトウェアである。最大の特徴は「マルチフィジックス(連成)解析に対する柔軟性とソフトウエアのオープン性」。

https://www.comsol.com


[12] FLOWSCIENCE / FLOW-3D

FLOW-3Dは、高精度なCFDソフトウェアで多くの物理的な流動プロセスへの貴重な見識を技術者に提供している。正確に自由表面流れを予測するための特別な機能を持ち、設計段階において、さらに生産工程の改良においても使用できる理想的なCFDソフトウェアである。

https://www.flow3d.com


[13] SIMSCALE

SIMSCALEは、オープンソースCAE (Code_Aster, OpenFOAM など)をソルバーとしたクラウドベースのCAEクライアントである。 クラウドであるため、OSに関係なくブラウザから利用できる。

https://www.simscale.com




【2】FOR ARCHITECTURAL DESIGN


[1] AKL / FlowDesigner

FlowDesignerは、熱流体シミュレーションの専門知識を有する研究者だけでなく一般の設計者にも、より身近に、より手軽に活用していただきたいという思いで開発した純国産のソフトウェアである。 

http://akl.co.jp


[2] SIEMENS / FloVENT

FloVENTは、あらゆる規模や種類のビル内外の気流、熱伝達、汚染分布、快適指標を3次元で予測できる強力なCFD(計算流体力学)ソフトウェアで、メニュー・システムは高速で使いやすく、HVAC(暖房、換気、空調)システムの設計と最適化に携わる設計者向けに特化した解析ツールである。

https://www.mentor.com/products/mechanical/flovent


[3] CRADLE / STREAM

STREAMは、電子機器、建築土木などさまざまな業界で使われ続け、既に30年以上の実績を誇る汎用の熱流体シミュレーションソフトウェアで、進化し続ける圧倒的な使い易さと高速演算が特長のツールである。

https://www.cradle.co.jp/product/stream.html


[4] ENV-SIMULATION / WindPerfect

WindPerfectは、流れ・熱・湿度等の解析が可能な3次元熱流体解析ソフトウェアで、長年蓄積した多くの解析ノウハウを踏まえ、設計者・研究者がCFD(計算流体力学)を日常的に使えるように設計された解析ツールである。

http://www.env-simulation.com


[5] AUTODESK / Autodesk CFD

Autodesk CFDは、数値流体力学に対応したソフトウェア機能と熱シミュレーション ツールを搭載しており、さらに強化した信頼性とパフォーマンスを提供している解析ツールである。設計案を比較し、製造の前に設計の特性を詳細に把握することができる。学生の場合、教育機関限定ライセンスにより 1 年間無償でご利用可能だし、30 日間無償体験版も利用可能。

https://www.autodesk.com/products/cfd




【3】OPEN SOURCE / OPEN CODE


[1] OpenFOAM

OpenFOAM (Open source Field Operation And Manipulation)は、数値解析開発、及び数値流体力学を含む連続体力学の前後処理用のC++製ツールボックスである。2004年にOpenCFD 社によってリリースされ、エンジニアリングと科学に関する、産業界及びアカデミック分野に広く利用されている。化学反応に関する複雑な流れ、乱流と伝熱、音響解析、電磁気学の 範囲まで対応可能。

https://www.openfoam.com


[2] SU2

Stanford University Unstructured (SU2)は、C++で作成されたOPEN SOURCE / OPEN CODEであり、多重物理分析と設計の最適化ソフトウェアである。無料で使用でき、どんな人でもコードの作成・開発が可能である。

https://su2code.github.io


[3] CODE_SATURNE

Code_Saturneは、FREE / OPEN SOURCEであり、定常・非定常、層流・乱流、非圧縮性・弱膨張性、等温・非等温の2D、2D軸対称、3D流れのナビエ・ストークス方程式を解くソフトウェアである。

https://www.code-saturne.org


[4] Gerris Flow Solver

Gerrisは、OPEN SOURCE / OPEN CODEであり、液体も混合、表面張力現象の解析に良いものである。解析事例も公開されているのでご確認して見てください。

http://gfs.sourceforge.net


[5] OpenFVM

OpenFVMは、GPLライセンスでリリースされた一般的なCFDソルバーである。複雑な3Dジオメトリの流れを解析するために開発されており、有限体積法を使用して偏微分方程式を解くものである。また、速度場と圧力場のみではなく、非等温混相流も解くことができる。

http://openfvm.sourceforge.net


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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 CONFERENCES


際学会であるROOMVENT 2020が2021年2月15日~17日にイタリアのトリノ(Torino, Italy)で行われます。李研究室からは下記の5編の研究論文を発表し、全世界の研究者たちと意見交換を行います。詳細は下記のリンクをご参照ください。

http://roomvent2020.org/


A field measurement on energy loss through door open while air conditioner running in a commercial store
Satoko Yano, and Sihwan Lee
Roomvent 2020, 2021.02.

CFD modeling and simulation of solar shading effect on external louver
Akira Okamura, and Sihwan Lee
Roomvent 2020, 2021.02.

Study of air exchange rate and airflow characteristics by influence of human movement wake
Motoki Kondo, and Sihwan Lee
Roomvent 2020, 2021.02.

Study on the effect of packaged air conditioner on the capture efficiency of hood exhaust in commercial kitchen
Naoki Shitara, Takashi Kurabuchi, Yoshihiri Toriumi, Sihwan Lee, and Yuki Shimanuki
Roomvent 2020, 2021.02.

Reproduction of the thermal plume above commercial cooking equipment using computational fluid dynamics analysis (part 1) Validation of the RANS turbulence model for an isothermal jet
Yuki Shimanuki, Takashi Kurabuchi, Hayato Kiyosuke, Yoshihiro Toriumi, Sihwan Lee, and Yasuhisa Asawa
Roomvent 2020, 2021.02.


上記の論文を読みたい場合、又は、ROOMVENT 2020の論文梗概集が欲しい方は李研究室にお問い合わせください。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年室内環境学会学術大会である「SIEJ 2020」が12月3日~4日に福島県郡山市(Fukushima、Japan)にて開催されます。李研究室からは下記の4編の研究論文を発表し、環境学、物理/化学、測定分析、建築工学、公衆衛生、医学などの研究者や実務者たちと意見交換を行います。一緒にご参加したい方は11月中、李研究室にお問い合わせください。また、学術大会の詳細は下記のリンクをご参照ください。


・テーマ:環境汚染対策による健康環境の創造
・会 期:2020年12月3日(木)、4日(金)
・会 場:郡山市中央公民館・郡山公会堂
・住 所:〒963-8876 福島県郡山市麓山1丁目8-4


https://confit.atlas.jp/guide/event/siej2020/top


窓開閉による夏期の自然換気量増加が室内温熱環境に及ぼす影響
李時桓,岡村晃,近藤志樹
室内環境学会学術論文集,A-34,p.97-98,2020.12.

屋根の反射率による室内温熱環境と年間負荷に関する研究
岡村晃,李時桓
室内環境学会学術論文集,A-38,p.105-106,2020.12.

土間が導入された戸建住宅における冷房房負荷低減効果に関する研究
黄載雄,李時桓,小林貴光,浅野良晴,小島豊彦
室内環境学会学術論文集,A-39,p.107-108,2020.12.

マスク着用時の呼気・吸気特性に関する研究
田村聖,李時桓,近藤志樹,金正一
室内環境学会学術論文集,B-04,p.119-120,2020.12.


上記の論文を読みたい場合、又は、2020年室内環境学会学術大会の論文梗概集が欲しい方は李研究室にお問い合わせください。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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際学会であるINDOOR AIR 2020が11月1日~5日に韓国のソウルで(Seoul, Korea)行われます。李研究室からは下記の4編の研究論文を発表し、全世界の研究者たちと意見交換を行います。詳細は下記のリンクをご参照ください。

http://www.indoorair2020.org


Numerical investigation of the correlation between droplets and droplet nuclei dispersion and room ventilation rate
Wonseok Oh, Ryozo Ooka, and Sihwan Lee
Indoor Air 2020, Paper ID-ABS-1226, 2020.11.

Field measurement and dynamic simulation on the energy loss through door open with air conditioner running in a commercial store
Satoko Yano, and Sihwan Lee
Indoor Air 2020, Paper ID-ABS-0528, 2020.11.

Evaluation of air exchange rate by influence of human movement wake
Motoki Kondo, and Sihwan Lee
Indoor Air 2020, Paper ID-ABS-0530, 2020.11.

Examination of solar shading effect of external louver by actual measurement and CFD
Akira Okamura, and Sihwan Lee
Indoor Air 2020, Paper ID-ABS-0594, 2020.11.


上記の論文を読みたい場合、又は、INDOOR AIR 2020の論文梗概集が欲しい方は李研究室にお問い合わせください。


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[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年度空気調和・衛生工学会大会である「SHASE 2020」が9月9日~30日に福井大学(Fukui、Japan)で開催されます。李研究室からは下記の11編の研究論文を発表し、空気調和・衛生部門における研究者や実務者たちと意見交換を行います。一緒にご参加したい方は2020年8月まで、李研究室にお問い合わせください。また、本大会の詳細は下記のリンクをご参照ください。

・会 期:2020年9月9日(水)~ 9月30日(水)
・会 場:福井大学(オンライン)


http://www.shasej.org/taikai/2020online/taikai-menu.html


業務用厨房における熱上昇気流に関する実験的研究
土岐小百合,倉渕隆,島貫友貴,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久,設楽直輝
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-5,p.17-20,2020.09.

数値流体力学解析による業務用調理機器から発生する熱上昇気流の再現(その2) 等温噴流におけるRANS乱流モデルの検討
島貫友貴,倉渕隆,設楽直暉,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-6,p.21-24,2020.09.

業務用厨房における移動パネルのCFD再現に関する研究 - オーバーセットメッシュを用いた検討
設楽直暉,島貫友貴,倉渕隆,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久,土岐小百合
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-8,p.29-32,2020.09.

開門冷房におけるエネルギー損失に関する研究(その4)実測による漏気負荷抑制手法の検討と熱負荷計算
矢野智子,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-16,p.61-64,2020.09.

単一開口を持つ立方体モデルの周辺気流による自然換気量予測
李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-17,p.65-68,2020.09.

人体移動が室間漏気量に与える影響および形状の違いによる検討
近藤志樹,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,D-34,p.133-136,2020.09.

実測とCFDによるルーバーの日射遮蔽効果の検討
岡村晃,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,E-26,p.101-104,2020.09.

事務所建築の室内空気環境管理に関する調査(その6)冬期及び夏期の室内空気環境の不適合性
林基哉,小林健一,金勲,開原典子,柳宇,鍵直樹,東賢一,長谷川兼一,中野淳犬,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,H-72,p.285-288,2020.09.

事務所建築の室内空気環境管理に関する調査(その7)夏期および冬期の室内温湿度の実態
開原典子,金勲,小林健一,林基哉,柳宇,鍵直樹,東賢一,長谷川兼一,中野淳犬,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,H-73,p.289-292,2020.09.

事務所建築の室内空気環境管理に関する調査(その8)冷暖房期における二酸化炭素濃度の連続測定結果
金勲,小林健一,開原典子,柳宇,鍵直樹,東賢一,長谷川兼一,中野淳犬,李時桓,林基哉
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,H-74,p.293-296,2020.09.

事務所建築の室内空気環境管理に関する調査(その9)建築物衛生法とISO17772-1による室内温熱環境評価
中野淳犬,林基哉,小林健一,金勲,開原典子,柳宇,鍵直樹,東賢一,長谷川兼一,李時桓
空気調和・衛生工学会学術講演会学術講演会講演論文集,H-75,p.297-300,2020.09.


上記の論文を読みたい場合、又は、2020年度空気調和・衛生工学会大会の論文梗概集が欲しい方は李研究室にお問い合わせください。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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2020年9月8日(火)~10日(木)、千葉大学(Chiba、Japan)にて開催を予定しておりました2020年度日本建築学会大会(関東)につき、新型コロナウイルス感染症の拡大防止と会員各位の健康・安全に配慮し「中止」と決定されました。採択された梗概は梗概集(DVD)に掲載され、2020年度大会で発表されたものと見なされました。本大会の詳細な情報は下記のリンクをご参照ください。

・会 期:2020年9月8日(火)~ 9月10日(木)
・会 場:千葉大学(中止)


https://www.aij.or.jp


CFDによる垂直ルーバーと水平ルーバーの日射遮蔽効果の検討
岡村晃,李時桓
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1339-1340,2020.09.

人体移動が室間換気量に与える影響に関する研究
近藤志樹,李時桓
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1397-1398,2020.09.

厨房環境下における人体擾乱パネルのCFDによる再現
設樂直暉,島貫友貴,倉渕隆,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久,清輔隼仁,土岐小百合
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1465-1466,2020.09.

業務用厨房における熱上昇気流の実験的研究
土岐小百合,島貫友貴,倉渕隆,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久,清輔隼仁,設楽直暉
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1475-1476,2020.09.

等温噴流を対象としたRANS型乱流モデルの比較
島貫友貴,倉渕隆,鳥海吉弘,李時桓,清輔隼仁,浅輪泰久
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1477-1478,2020.09.

GGDHによる熱上昇気流 CFD の再現性検討
清輔隼仁,島貫友貴,倉渕隆,鳥海吉弘,李時桓,浅輪泰久,設楽直暉,土岐小百合
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1479-1480,2020.09.

商業施設の開門冷房営業がエネルギー損失に及ぼす影響
矢野智子,李時桓
日本建築学会大会学術講演梗概集,p.1529-1530,2020.09.

咳による飛沫並びに飛沫核の飛散特性から見た室内換気対策
李時桓,大岡龍三,呉元錫
本建築学会大会学術講演梗概集,p.1577-1578,2020.09.


上記の論文を読みたい場合、又は、2020年日本建築学会大会の論文梗概集が欲しい方は李研究室にお問い合わせください。


Written by Sihwan Lee
[Assistant Professor, Shinshu University]

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