報告書番号

C19007

タイトル（和文）

多様な暖房環境を模擬可能な温熱快適性試験室の開発 その1　プロトタイプ構築と空気環境の評価

タイトル（英文）

Development of a comfort test room that can simulate various thermal environments during heating Part1 : Prototype and evaluation of airflow environment

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
住宅分野では、エネルギー使用量の3割を占める暖房の省エネが重要である。ただし、省エネと生活者が感じる温熱快適性への配慮を両立させることが不可欠である。このため、エアコンや温水床暖房などを使用して室内に形成される暖房環境の温熱快適性を被験者試験で適切に評価したうえで、省エネ方策を講じる必要がある。特に、不満の原因とされる空気の上下温度ムラや、窓や周壁温度の不均一性に着目して評価する必要があるが、そのような特徴を有する温熱環境注1）を詳細に模擬できる試験装置は見当たらない。

目　　的
暖房時の不均一な温熱環境を、実際の住宅の暖房環境に近い状態で模擬可能な試験室を考案し、プロトタイプを構築する。さらに、プロトタイプでの空気環境の形成実験を行うとともに、 CFD シミュレーション注2）により実験結果を再現できることを確認する。

主な成果
1. 暖房時の不均一な温熱環境を模擬可能な試験室の考案とプロトタイプの構築
被験者の周囲の空気環境と熱放射環境の個別調整により暖房時の不均一な温熱環境を模擬可能な試験室を考案し、プロトタイプを構築した（図1）。本装置の最大の特徴は、8つの吹き出しにより上下2段の空気の回転流を生じさせ、その中心の被験者の周囲に上下に異なる温度層と風が微弱な領域を有する不均一な空気環境を形成可能な点にある（図2）。本特徴をCFDシミュレーションで予め模擬し、吹き出し設計等に反映した（図3）。また、被験者を取り囲むように室の内表面に計12枚の熱放射パネルを設置し、温冷水でパネル面温度を制御することで不均一な熱放射環境を形成可能とした 。

2. 空気環境の形成実験とCFDシミュレーションによる実験結果の再現確認
吹き出し条件（速度や温度）を変えた場合の空気環境の形成実験を実施した。併せて、実験をCFDシミュレーションで模擬した。設計時の想定どおり、不均一な空気環境（上下に異なる温度層など）を実現できた（図4、5）。また、シミュレーション結果は実測とよく一致し、シミュレーションにより実験結果を再現できた。これにより試験室で模擬したい温熱環境形成に必要な吹き出し条件をシミュレーションで合理的に決定できる見込みも得た。

注1：本報告では、温熱環境を空気環境（空気の温度と風速の分布）と熱放射環境をあわせたものと定義した。なお、本報告では、湿度と熱放射環境は成り行きとした。
注2：当所が開発した住宅用室内温熱環境設計ツールCADIEE-Airflow（例えば、電中研研究報告R14005）

概要 （英文）

We developed an environmental test room that can simulate a non-uniform heating environment and built a prototype. The greatest feature of this device is that a non-uniform air environment having different temperature layers and a calm wind speed distribution around the occupant are generated by a two-stage upper and lower rotational air flow. In addition, a heat radiation panel is installed on every wall of the room, and a non-uniform heat radiation environment can be formed by controlling the panel surface temperature with hot and cold water. An experiment on the formation of air environment and CFD simulation were performed using the prototype. Experiments have achieved a non-uniform air environment as expected. The CFD simulation results agreed well with the actual measurements. The blowing conditions for forming the thermal environment to be simulated in the test room can be efficiently determined by CFD simulation.

報告者

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