熱源システムの運転戦略の多くはコストミニマムの達成にあるが,建築物のライフサイクル評価には省エネルギーや地球環境保全の視点も求められるため,運転戦略の意思決定は経済性を含む複数の評価基準を考慮したうえで検討されるべきであろう.本論文では,このような多目的意思決定環境における熱源システムの最適運転計画を,意思決定者との対話を通じて立案する手法を提案した.また,数値シミュレーションにより,モデル熱源システムの多目的最適運転計画を導くとともに,単一目的最適運転計画との比較を行い,運転戦略の違いが最適運転計画に及ぼす影響を明らかにした.

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本研究では,建築設備システム,機器における信頼水準の評価を行うことを目的としたものである.既報第1報では,偶発故障期におけるMTBFや故障率の推定を行うためのカイ二乗分布による信頼区間推定線図を提案し,設備に要求される機能を健全に維持するために区間推定を行う方法を適用して,その比較検討を行い,さらに運用上の信頼水準とベイズ法による解析結果との関係を明らかにした.そこで,本論文では,第2報として,本研究の目的である建築設備システム,機器における信頼水準の評価を行ううえで不可欠であると考えられるコンピュータシミュレーションによる故障時間分布のパラメータ推定とその評価について述べる.そのため,指数乱数・正規乱数・ワイブル乱数を用いて,各故障期における故障時間分布のパラメータ推定を確率紙法・最尤法・ベイズ法でコンピュータシミュレーションを行い,それらの結果を比較検討し,区間推定や事前分布の条件による変動についても検討した.さらに偶発故障期における建築設備機器データへの適用も行った.本論文で得た結果は,建築設備システム,機器の維持管理のうえで,少数しかないフィールドデータの取扱いにおいて,極めて実用的な結果を得たと確信している.

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本研究では模型実験ならびにCFD(Computational Fuild Dynamics:計算流体力学)を用いた解析により,アトリウム空間内の熱・空気流動性状の構造的な解明を行うとともに,その結果を空調設計へ応用する手法を開発することを目的としている.本報では,夏期居住域冷房時のアトリウム空間を対象とした1/20模型実験により,壁面熱流が冷房時の流れ場,温度場に与える影響に関して系統的に検討する.模型実験の結論は以下のとおりである.(1)天井面で与える熱流の大きさ・方向(室内に対し発熱か吸熱か)は室内環境に大きな影響を与える.(2)空間上部からの熱流入を抑えることで,上下温度分布は大幅に減少し,居住域として適切な空間領域が上下方向に大きく拡大する.(3)床面熱流は上下の温度分布性状ならびに空調居住域高さ(空間下部の吸込み口温度にほぼ等しい温度領域を示す空間高さ)に大きな影響を与える.(4)壁面流入熱流に基づく上昇流が吹出し気流に誘引される循環流を抑制する方向に働く場合には,居住域とその上部領域との間の空気の混合が多少抑えられ,居住域高さは多少減少する.居住域高さの減少は居住域のみの部分冷房に関し熱負荷的には有利な状況となる.

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普通ガラス窓にブラインドを設けない重構造,中構造,軽構造の基準階のモデル室を想定し,家具を平板に置換し,既報の家具の吸熱応答係数を用い,家具を含むモデル室の16元熱平衡式を連立して解くことによって,家具の熱的遅れを考える場合の基本重み係数を求める方法および基本重み係数と著者らの提案した窓透過日射の室内各表面への動的配分比の計算式で計算した日射熱取得の配分比とを合わせて,家具の熱的遅れを考える場合の重み係数を計算する方法を示す.従来の空気調和・衛生工学会のレスポンスファクタ法を用いた日射による負荷計算方法の中では,家具の熱的遅れが無視されているが,家具に吸収された単位パルス励振に対する基本重み係数の初値は1.0で与えられている.その結果,ブラインドのない中構造に対する日射による負荷を計算する場合には家具に対する重み係数の即時値は0.2であり,重み係数の初値は0.3990である.本論文の中構造モデル室の計算結果によって,家具に吸収された単位パルス励振に対する基本重み係数の初値は0.2491となり,家具に対する重み係数の即時値は0.0735となり,日射による負荷計算用重み係数の初値が0.2078となることがわかった.この結果と従来の学会の数値との間に差が大きく存在することがわかった.本論文では,ASHRAEの室伝達係数と差分法に基づくスウェーデンのプログラムBRISの計算結果から換算した日射による負荷計算用重み係数を求めた結果,ASHRAE,BRISの数値と本論文の計算結果に比べると,SHASEの重み係数の初値はほぼ2倍大きくなることがわかった.空気調和・衛生工学便覧(第11版)に記述された基礎理論と計算手順は有効ではあるが,家具の熱的遅れが考慮されていない.ここでは幾つかの計算結果を基に家具の熱的遅れを考えたブラインドを設けない場合の窓透過日射による負荷計算用重み係数を提示した.負荷計算用重み係数と間欠空調の除去熱量重み係数との間には深い関係があることから,家具の熱的遅れを考慮して除去熱量重み係数を確認することが必要と考えられる.

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熱回収システムを有する地下鉄道駅の環境と換気システムの運転に関して,長期(6年以上)にわたる実測結果を報告した.特に内部温度については,実測結果とシミュレーションによる計算結果とを比較しその合致度を検討した.その結果次のことがわかった.1)地下鉄内は経年的に温度が上昇し,その程度はプラットホームで1.02℃/6年であり,シミュレーションでもほぼ同程度の経年変化となった.2)月オーダ,時刻オーダの変動についてもシミュレーション結果は実態と比較的よく合致する.3)1994年夏には他の路線の結露防止のために終日駅舎の換気を運転した時期がある.この時,夜間換気による放熱が促進され,ホームで0.5〜1.0℃程度の気温低下効果をもたらした.4)湿度は時刻変化のプロファイルが内外で一致することから両者には差がなく,トンネル壁体・ゆう(湧)水や乗客からの水分発生の内部環境への影響は少ないと考えられる.5)CO_2濃度にはラッシュ時の上昇が明りょうに見られるが,その程度は数十ppmのオーダである.駅内部は500ppm程度で居室の環境基準いき(閾)値(1000ppm)より相当低い.6)ホームからの排気は,冬期に外気より14℃ほど高く,排気量から算定した外気基準の未利用エネルギーは190kW以上となる.なお,本駅では回収した熱を融雪に利用している.7)夏期にはホーム・トンネルの気温は外気より低いことが多く,冷熱源としても利用できる.特にトンネル排気は終日低く,差が5〜6℃に及ぶこともある.この時,外気基準の未利用エネルギーは290〜350kW程度となる.

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第1報では,ヒートアイランド現象の原因となる都市部での大気への熱環境負荷について,建物システムに注目し,空調システムの相違による熱環境負荷特性の差異を大阪の気象データを用いて明らかにした.本報では前報と同一のシステムに対して,地域較差(気象条件)を加えたシミュレーションを行い,地域による大気への熱環境負荷特性の変化を検討した.さらにその応用計算例として,ある特定の業務地区を対象としてケーススタディを行い,太陽放射による地表面熱収支も加味した地区内全体における大気への熱負荷量を算出した.これにより空調システムの相違が,都市大気への熱環境負荷に与える影響などを明らかにした.

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省エネルギーと快適性の向上が両立する技術が求められている.本研究は,空調を一時的に停止することでパッシブな室温変化を生じさせる空調制御方式(パッシブリズミング空調と言う)を提案し,その快適性への影響と省エネルギー効果の検証を目的とするものである.本論文は,冷房期におけるパッシブ変動の体感影響に関する被験者実験の結果をまとめたものである.実験の結果,設定された基準温度(26℃)と変動パターン(停止15分・運転30分)においては,一般空調と変わらない快適さが確保できること,一般空調よりも高い快適性が期待できる条件が存在することなどが明らかになり,パッシブリズミング空調の実用の可能性が高いことが確かめられた.

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空調システムのエネルギー消費量予測のためのシミュレーションプログラムへの適用を目的として圧縮式冷凍機の計算モデルを提案した.計算モデルとして,冷凍機における冷却熱量・排出熱量・圧縮機動力と冷媒の蒸発温度・凝縮温度の関係を基礎とし,また,空調システム全体のシミュレーションモデルへの組込みの簡便さを考慮して,冷水および冷却水入口水温の一次式として冷却熱量を表示する方法を作成した.実験による検証も行い,冷却・排出熱量,圧縮機動力とも,計算値は冷水温度の変化に対して追従し,実験値ともよく一致し,提案した方法がエネルギーシミュレーション用の冷凍機計算モデルとして使用できることを示した.また,年間シミュレーションなど1時間間隔での計算において使用されることのある部分負荷特性についても述べた.

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本研究は工場,アトリウムなどの大空間を,平面噴流特有のコアンダ効果を利用した"空気"膜により局所空調することを論じたもので,本報告は,暖房時のコアンダ効果発現条件について理論的解析を試みたものである.まず,上昇している温噴流が床面に付着する条件,次いで付着している温噴流が床面から離脱する条件について分析している.さらに,コアンダ効果により形成される渦領域の温度特性を明らかにしている.これらの解析結果は,前報の模型実験の結果をよく説明することを示す.

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広域熱電併給システムについて,熱供給の温度レベルに関する基礎的検討を行った.評価指標を定義し,エンタルピーとエクセルギーの両面から検討した.熱電併給プラントの総合効率は,背圧型蒸気タービンを用いた場合熱供給温度の影響をあまり受けないが,抽気型で同熱電比の場合熱供給温度を上昇させると低下する.エクセルギー的には背圧,抽気型ともに熱供給温度の上昇に対して総合効率は微増するかほとんど変わらない.従来の個別専用方式に対する一次エネルギー削減率は,熱電併給プラント出力段階では熱供給温度を低くするほど増大する.しかし,熱輸送に伴う搬送動力と配管熱損失を考慮すると,熱供給温度に最適点が存在することがわかった.

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