アースチューブ併用自然換気システムの性能検証: 第1報－自然換気解析とCFDの連成解析法の開発と再現性検証

摘要

In natural ventilation system, natural airflow rate is influenced by indoor and outdoor room air temperature difference, while room air temperature is influenced by natural ventilation airflow rate. Therefore, it is necessary to perform a coupled analysis taking into account both thermal interaction and ventilation to obtain the correct values. Natural ventilation airflow rate and average air temperature are generally calculated together by repetitive calculation of natural ventilation analysis and heat balance calculation. However, when there is marked indoor vertical air temperature stratification, as found in large enclosures, or when the ventilation airflow rate is small, significant calculation error will occur if the average indoor air temperature calculated in general method differs greatly from the actual value. Moreover, in coupled earth tube and natural ventilation system, it is necessary to consider the influence of friction resistancernto driving force of natural ventilation.rnIn this paper, the authors developed a natural ventilation tool taking into account the indoor vertical air temperature stratification and proposed a coupled simulation method using this tool in conjunction with CFD (Computational Fluid Dynamics) to calculate the indoor air flow, temperature stratification and natural ventilation airflow rate together. Through comparison of the measurement and calculation value of an actual system, the repeatability of the CFD coupled analysis method is verified to be high enough to predict the indoor vertical air temperature stratification and airflow rate of each aperture in an elementary school gymnasium.%自然換気システムにおいて、自然換気量は室内外温度差に影響され、逆に室温も換rn気量に影響されるため、自然換気量を算出するには熱?換気の達成解析を行う必要がrnある。一般的な自然換気解析法は、室内発熱量と自然換気による熱収支計算により平rn均室温を求め、更にそれを用いた自然換気解析と熱収支計算を繰返し計算し、自然換rn気量と平均室温を求めている。しかし、大空間や自然換気量の少ないときなどの室内rn上下温度分布が著しく存在する場合、一般的な自然換気解析法により求めた平均室温rnが実際の室内上下温度分布と大きく異なる場合には、無視できない計算誤差が生じる。rnまた、アースチューブ併用自然換気システムの場合には、アースチューブ内表面の摩rn擦抵抗が自然換気駆動力に及ぼす影響も考慮する必要がある。本研究では、アースチrnューブ併用自然換気システムの性能検証のためのシミュレーション方法の開発を目rn的として、アースチューブ内の摩擦抵抗及び室内上下温度分布を考慮した自然換気解rn析法を開発し、これとCFDによる室内上下温度分布解析を達成解析する方法（CFD達rn成解析法と名付ける）を開発した。某実アースチューブ併用自然換気システムを対象とrnして、室内上下温度分布及び各自然換気開口の自然換気量などのシステム特徴値の実rn測値とシミュレーション結果との比較により、CFD達成解析法が充分な計算精度を持rnつことを示している。