呼吸空気質の直接制御を目的としたパーソナル型ハイブリッド換気システムの開発

开发用于直接控制呼吸空气质量的个人混合通气系统

• 批准号: 22KJ2412
• 负责人: 山澤 春菜
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Osaka University (2023)Kyushu University (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2412/
• 关键词: Hybrid Ventilation; Personal Ventilation; Stratified Ventilation; Digital Twin; Ventilation Efficiency; Transfer probability

本研究では、自然換気と機械換気を組み合わせた従来型のハイブリッド換気システムに居住者の呼吸空気質制御を目的としたパーソナル換気の概念を加味した新たな換気システム(Personalized- Hybrid Ventilation System：P-HV)を提案し、数値解析技術(Digital Twin)を基盤とした設計法の確立に取り組む．(i) 制御対象となる居住者を再現する精緻な数値人体モデルの開発、(ii) 変動する外界条件下でも自然換気により高効率な成層換気を実現する外気導入手法の提案、(iii) 自然換気とのハイブリッド運用下でも居住域の換気効率最適化する制御ロジックの構築、(iv) 室内に形成される流れ場・温度場・濃度場と人体周辺微気象の連成解析技術の確立、(v) 呼吸空気質の定量的な評価指標(Purging Flow Rate & Transfer Probability)の開発が必須であり、本研究ではこれらを統合した数値解析プラットフォームの開発を目的とする．上記項目のうち，(i)．(iv)，(v)に着手しており，本年度は，特に高効率換気方式に着目して研究を行った．共同研究として大阪大学の実験室において実大実験を行うとともに，高効率換気方式に関する先進的な研究が行われているスウェーデン・イェブレ大学にて実験・数値流体力学による結果を議論した．また，我が国の建築分野において，受入研究者でもある伊藤教授，同研究室のYoo准教授，久我助教は数値人体モデルの開発について先進的な検討を行っている．この研究室において綿密に議論をすることで，建築環境内に適用する数値人体モデルの開発に関して国際ジャーナルを共同執筆している．

在本研究中，我们开发了一种新型通风系统（个性化混合通风系统：P-HV），并致力于建立基于数值分析技术（数字孪生）的设计方法。 (i) 开发再现要控制的乘员的精确数字人体模型，(ii) 提出即使在外部条件波动的情况下也能利用自然通风实现高效分层通风的外部空气引入方法，(iii) 自然通风（ iv)建立室内形成的流场、温度场、浓度场与人体周围微气候的耦合分析技术，(v)开发呼吸空气质量的定量评价指标（净化流量和转移概率）至关重要，本研究旨在开发一个集成这些指标的数值分析平台。上述各项中，(i).我们已经开始了（iv）和（v），今年我们进行了研究，特别关注高效通风系统。作为联合研究的一部分，我们在大阪大学实验室进行了全面实验，并讨论了瑞典耶夫勒大学的实验和计算流体动力学结果，该大学正在进行高效通风系统的高级研究。此外，在日本建筑领域，兼任研究员的伊藤教授以及同一实验室的柳副教授和久贺助理教授正在对数值人体模型的开发进行深入研究。通过在该实验室的深入讨论，我们共同撰写了一本关于开发在建筑环境中应用的数值人体模型的国际期刊。

项目成果

Thermal Environment, Ventilation Effectiveness, and Infection Risk of Restaurant with Impinging Jet Ventilation

冲击射流通风餐厅的热环境、通风效率和感染风险

• 发表时间: 2023
• 作者: Moe KOSHIDA;Tomohiro KOBAYASHI;Toshio YAMANAKA;Narae CHOI;and Haruna YAMASAWA
• 通讯作者: and Haruna YAMASAWA

Experimental Investigation on the velocity profile of supply flow in impinging jet ventilation system

冲击射流通风系统送风速度分布的实验研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Haruna Yamasawa;Tomohiro Kobayashi;Toshio Yamanaka;Narae Choi;Moe Koshida;Mathias Cehlin;Arman Ameen
• 通讯作者: Arman Ameen

Influence of Exhaust Opening Height on Indoor Environment in Impinging Jet Ventilated Room

冲击射流通风房间排风口高度对室内环境的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Haruna Yamasawa;Mathias Cehlin;Arman Ameen;Tomohiro Kobayashi;Kazuki Kuga;Kazuhide Ito
• 通讯作者: Kazuhide Ito

Impinging Jet Ventilation 方式の室内環境予測に関する研究 （その9）給気高さが執務室における温度分布と換気効率に及ぼす影響

冲击射流通风法室内环境预测研究（九）送风高度对办公房间温度分布和通风效率的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Kawaguchi Kenta;Oh Chang Whan;Jeong Ji Wan;越田萌恵,小林知広,山中俊夫,崔ナレ,山澤春菜
• 通讯作者: 越田萌恵,小林知広,山中俊夫,崔ナレ,山澤春菜

Influence of inlet turbulent condition on the formation mechanism of local scalar concentrations

• DOI: 10.1002/2475-8876.12299
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: JAPAN ARCHITECTURAL REVIEW
• 影响因子: 0.9
• 作者: Haruna Yamasawa;Teruaki Hirayama;Kazuki Kuga;Ryota Muta;Tomohiro Kobayashi;Kazuhide Ito