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

通过耗散、吸附/解吸和室内扩散的耦合分析阐明化学物质传输机制并预测室内浓度

• 批准号: 13750561
• 负责人: 伊藤 一秀
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Polytechnic University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750561/
• 关键词: 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

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。

This study is aimed at the application of analytical methods for turbulent flow at the forefront of engineering applications,(1) chemical emission from building materials and construction materials,(2) adsorption and desorption of chemical substances from building materials surfaces,(3) analysis of indoor migration, dispersion and connection, and analysis of chemical transport in indoor residential and respiratory areas. Special, liquid phase, dry phase, solid phase, chemical diffusion rate, attenuation characteristics, mathematical model, indoor flow field, analytical model, high precision indoor chemical concentration prediction method. This year's results were updated from last year's results, and the following results were achieved. 1. The development of analytical methods for chemical substance emission, desorption and indoor dispersion was launched last year (Heisei 13). The chemical substance emission, desorption and indoor dispersion of building materials and construction materials were developed in CFD(Computational Fluid Dynamics). Measurement of indoor chemical concentration profiles using indoor models, comparison of results, and verification of prediction accuracy 2. The evaluation index of chemical concentration in residential area and the evaluation index of chemical concentration in development room are important. The effect of chemical substance concentration on human body, such as the whole room, residential area and respiratory area, is reduced. In this study, we evaluated the concentration of chemicals in residential areas, respiratory areas, etc., and defined HASS102 to standardize the concentration of residential areas. We also investigated the effect of concentration reduction in residential areas under various environmental conditions. 3. The accumulation of basic substances with low concentration in residential area is recorded in the following items: (1) open concentration prediction;(2) use of chemical substance concentration evaluation index (standardized residential area concentration);(1) change of temperature and air conditioning system;(2) room shape;(3) use of building materials; and (4) concentration accumulation in residential area and respiratory area in case of system change. This is a simple and useful method for predicting chemical concentrations.

项目成果

村上周三, 加藤信介, 朱清宇, 田辺新一, 伊藤一秀: "揮発性有機化合物の放散・吸脱着等のモデリングとその数値予測に関する研究(その27) 小型チャンバーADPAC内の物質放散性状に関するCFD解析"日本建築学会年次大会. D-2. 811-812 (2001)

Shuzo Murakami、Shinsuke Kato、Qingyu Zhu、Shinichi Tanabe、Kazuhide Ito：“挥发性有机化合物的耗散、吸附和解吸的建模和数值预测研究（第 27 部分）小室 ADPAC 中材料耗散特性的 CFD 分析”建筑研究所日本年会。811-812（2001）

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)

Shinsuke Kato、Shuzo Murakami Zhu Qingyu Zhu、Kazuhide Ito：“吸附性建筑材料降低污染物浓度效果的测量方法”2002年室内空气，第九届室内空气质量与气候国际会议。

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)

Shinsuke Kato、Kazuhide Ito、Qingyu Zhu、Shuzo Murakami：“使用客厅模型对化学物质吸附效果和室内浓度分布进行测量和数值分析”日本建筑研究所规划部论文集第 564. 41-47 期。 2003）

伊藤一秀, 村上周三, 加藤信介, 朱清宇: "ペイント硬化による化学物質放散速度減衰効果を組み込んだ放散モデルの開発とCFD解析"日本建築学会年次大会. D-2. 815-816 (2001)

Kazuhide Ito、Shuzo Murakami、Shinsuke Kato、Qingyu Zhu：“开发考虑了涂料固化和 CFD 分析导致的化学物质耗散率衰减效应的耗散模型”，日本建筑学会年会 D-2。 2001）

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

Shuzo Murakami、Shinsuke Kato Kazuhide Ito、Qingyu Zhu：“具有各种吸附等温线的房间内扩散和吸附的建模和 CFD 计算”国际室内空气环境与健康杂志（室内空气）。