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CFD解析ソフト使用してみた(wi-fi使用推奨)

ベスト・プランニングの衛藤です。

現在弊社の課題の一つが、夏場の空調です。

気密性と断熱性を高めることにより、冬場の温熱環境は非常に良い状態です。

一方で、夏場は対流が起こりやすく、空気が混ざりにくいため、温度が均一になりにくい場合もございます。また、夏場の温度は人それぞれ快適な温度が異なるため、調整も難しいです。

この問題を解決すべく、夏場のエアコン位置については毎回間取りに合わせてご提案をしております。また、自然の力(対流や冷気の重み)以外にもファンを設置したり、サーキュレーターを使用して頂き、運用上でカバーする方法もとっています。

このような中で、CFD(数値流体力学)を使用して空気の流れの傾向を少しでも可視化してみようと考えました。私が学生の頃はこのようなCFD解析ソフトのライセンス料はかなり高価で、個人では到底手が出ないものでした。

しかしながら時代が進み、非常に安価でそれなりの計算を行ってもらえるツールが出てきましたので、トライすることとしました。

使用したツールは”FLOWSQUARE+”という解析ソフトで、二次元ライセンスはなんと1000円/年で使用できます。モデル化はCADからもできますが、ビットマップなどの画像データからもできるという優れものです。

初回は、まず夏場のエアコンで空気の対流が起こりづらいことを可視化してみました。

冷たい空気は下を這って進み、少しずつ上に向かって溜まっていきます。

一方で暖かい空気は天井に上り、(解析では表現できていませんが)冷たい空気をエアコン側に引き寄せます。結果は想定通りと思います。

①冷房場合の解析結果

②暖房場合の解析結果

~解析条件~

■境界条件

・幅2m 高さ1m(メッシュ400個×200個)

・周囲4辺は断熱の壁

・エアコンは左下に流入条件で模擬

・右下、右上、左上に通気孔を模擬

(流入境界から一方的に流入し、室内の圧力が上がり続けることを防ぐため)

■気体条件

・初期温度 288K(15℃、暖房時)又は300K(27℃、冷房時)

・流入温度 288K(15℃、冷房時)又は300K(27℃、暖房時)

・エアコン風速 画面右向き 0.5m/s その他一般的な空気を模擬

・重力加速度 下向き-9.8 m/s^2

このように傾向をとらえることには十分使えそうなことが分かりました。

今後は実際の検討で、傾向を捉えたり、手計算を裏付けるために使用していこうかと思います。

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