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感染症予防のための大換気量を前提とした空調設備の検討とその最適制御手法の開発

基于大通风量预防传染病的空调设备研究及其优化控制方法开发

基本信息

批准号：
21K14303
负责人：
松尾智仁
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

新型コロナウイルスの感染予防を目的として、換気が励行されている。これにより、室内の空気質の向上が見込まれる一方で、外気負荷の増加による温熱環境の悪化が懸念される。そこで本研究では、換気量の増加が室内温熱環境に及ぼす影響を数値シミュレーションを用いて評価するとともに、放射冷房や加湿器の利用など、温熱環境の改善に資すると思われる設備の導入効果についても合わせて検証した。まず、換気量増加の影響について、熱交換型換気設備を利用している場合でも、換気量を増加させることにより室内温熱環境が悪化（夏季は室温が上がる方向に、冬季は室温が下がる方向に変化）することがわかった。しかし、その影響は夏季と冬季で異なり、特に冬季で室内環境悪化の程度が大きかった。この理由は、冬季の換気により室内に導入された低温の外気は、浮力によって居住域まで沈降するためである。外気の沈降により室内の温度成層が強化され、暖房の温かい風は居住域まで届きにくくなる。そのため、冬季に換気量を増加させる場合、空調の風量を増加させる、サーキュレーターを併用するなど、室内の空気をかき混ぜる工夫をすることが温熱環境の改善に有効であることが示唆された。また、放射空調の影響について、放射熱輸送モデルを作成し、同モデルの妥当性を実験との比較により検証した。加えて、同モデルを用いて、放射熱輸送、およびそれによって形成される壁面温度分布が、室内の熱的快適性に大きな影響を持つことを確認した。また、換気による冬季の乾燥に対する対策として加湿能力に優れる超音波方式の加湿器の導入を検討した。空気中での液滴の沈降や蒸発、再凝結を表現するモデルをCFDに導入し、風洞実験との比較によりモデルの再現性を評価した。その結果、発生した液滴が蒸発しながら拡散する様子を表現できた。

The new type of virus infection should be prevented. The air quality of the room is rising, the load of the external air is increasing, and the temperature of the environment is increasing. In this study, the increase of heat exchange rate affects the indoor temperature environment and the application of heat exchange rate. Heat exchange equipment is used in the case of increasing heat exchange capacity, increasing heat exchange capacity and changing indoor temperature environment (in summer, room temperature is changed upward, in winter, room temperature is changed downward). The influence of winter and summer is different, especially in winter, the indoor environment is changed greatly. The reason for this is that in winter, the temperature of the indoor environment is low, and the buoyancy of the residential environment is low. The temperature in the room is layered, the temperature in the greenhouse is layered, and the temperature in the residential area is layered. In winter, the air volume of the air conditioner increases, and the indoor air quality is improved. The influence of radiation air conditioning, radiation heat transfer, and the comparison of the adequacy of radiation air conditioning are discussed. The temperature distribution on the wall surface and the rapid adaptation of indoor heat are confirmed by the addition of heat, heat transfer, radiation and heat. The introduction of ultrasonic humidifiers is discussed in order to optimize the humidification capacity of the dehumidifier in winter. The performance of droplet deposition, evaporation and recondensation in air is evaluated by introducing CFD and comparing it with wind tunnel. As a result, the liquid droplets are evaporated and dispersed.