夏季の快適性
重要な室の温度推移を調べます。ガラス、外付け日射遮蔽、熱容量、夜間換気などの条件を比較します。
熱シミュレーションについて
動的建物シミュレーション
エネルギー・室内環境・設計のための建物シミュレーション
夏の室温はどこまで上がるのか。必要な冷房能力はどの程度か。ファサード、日射遮蔽、換気はどのように影響し合うのか。TIAN Building Engineeringは、新築・既存建物・改修を対象に、動的建物モデルでこれらの課題を検討します。
ベルリンを拠点に、ドイツ国内および国際プロジェクトに技術サービスを提供します。
基礎知識
動的建物シミュレーションとは？
建物シミュレーションは、建物全体や個々の室の挙動をコンピューター上に再現します。動的モデルでは、気象、利用状況、設備運転に応じた温度、熱流、暖冷房需要の変化を計算します。建築部材の蓄熱に加え、日射や、人・照明・機器による内部発熱も考慮します。
例えば、日射遮蔽があっても事務室が過熱するか、夜間換気がどのような効果をもたらすか、ファサードの違いがエネルギー需要にどう影響するかを検討できます。具体的な設計課題に合わせてモデルと評価方法を設定します。
建物シミュレーション、熱解析、CFD
建物の熱・エネルギーシミュレーションは、室やゾーンの時間変化を評価します。補完的なCFD解析では、気流と温度分布を空間的に捉え、吹出口の位置やドラフトのリスクなどを検討します。Radianceによる昼光解析を組み合わせることで、ファサードと自然採光の評価を補います。
熱・エネルギー計算にはEnergyPlusなどを使用します。手法の組み合わせは、建物、用途、支援する設計判断に応じて決定します。
設計課題
建物シミュレーションが役立つ場面は？
簡略化した仮定だけでは、建物・利用条件・設備の相互作用を十分に表せない場合に特に有効です。
エネルギー需要と設備
暖冷房負荷や時間別の需要プロファイルは、設備方式と運転時間の検討に役立ちます。設計案を比較することで、快適性とエネルギー需要の両立に必要な調整が見えてきます。
エネルギーシミュレーションについてファサードと昼光
窓面積、日射遮蔽、方位は、自然採光と日射熱取得に同時に影響します。これらを一体的に評価し、建築と設備の調整を支援します。
窓・ファサードシステムについて既存建物では、運転データや実測値が仮定の絞り込みに役立ちます。新築では、設計の初期段階から複数案を比較できます。
協働の進め方
初期図面から根拠を確認できる評価まで
最初に具体的な検討課題を確認します。その課題に基づいて、モデルの範囲、境界条件、比較する設計案を決めます。
- 01
課題と目標を整理
用途、重要な室、設計段階、目標値を確認し、シミュレーションで支援する判断を明確にします。
- 02
モデルとデータを調整
形状、構造・仕様、気象データ、負荷、運転時間を整理します。不足情報と採用する仮定を明確に記録します。
- 03
設計案を計算
基準案と合意した代替案を、比較可能な境界条件で検討します。モデルの仮定と結果の妥当性も確認します。
- 04
結果を解釈
指標と時系列を比較し、ファサード、換気、冷房、運用にとっての意味を説明します。
必要な資料は？
初期検討には、設計上の課題と手元にある資料をご用意ください。必要な詳細度はご相談のうえで決定します。
- 平面図、断面図、利用可能な3DまたはBIMデータ
- ファサード、屋根、窓、日射遮蔽の構成と性能値
- 利用時間、在室人数、照明、機器の情報
- 換気、暖房、冷房、制御に関する情報
- 所在地、目標値、既存建物で利用可能な実測データ
設計判断の根拠
シミュレーションで得られる結果は？
評価内容は合意した業務範囲によって決まります。代表的な成果では、技術指標と具体的な設計判断を結び付けます。
| 評価項目 | 分かること | 活用方法 |
|---|---|---|
| 室温と快適性 | 合意した利用条件での時系列と、問題となる状態の発生頻度 | 日射遮蔽、夜間換気、冷房方式の比較 |
| 暖房・冷房負荷 | 対象室・ゾーンに必要な能力と負荷ピークの発生時刻 | 容量設定の仮定と設備方式の検証 |
| エネルギー需要と負荷プロファイル | 時間別の計算需要と設計案ごとの差 | 建物外皮、設備、運転方針の調整 |
| 昼光と日射熱取得 | ファサードと日射遮蔽による採光・熱取得の違い | 窓面積比と日射遮蔽の総合評価 |
報告書には主要な仮定、境界条件、設計案の評価をまとめます。計算上のエネルギー需要は、モデルに依存する予測値です。実際の消費量は、現実の利用状況、気象、運用にも左右されます。
実績紹介
シミュレーションのプロジェクト事例
さまざまな建物用途において、複数のシミュレーション手法を組み合わせた実績があります。
美術館、ベルリン
National Galerie 20
National Galerie 20では、建物・熱・気流シミュレーションと昼光解析を組み合わせました。建物全体の評価を、室内環境および自然採光の分析につなげています。
業務範囲：建物、熱、気流、昼光のシミュレーション。
劇場、コーブルク
Globe Theater Coburg
コーブルクの新築劇場では、熱シミュレーションとCFDを担当しました。熱的な挙動と、気流の空間分布の両方を検討対象としています。
業務範囲：熱シミュレーションおよびCFD。
よくあるご質問
建物シミュレーションのご依頼
静的計算とシミュレーションの違いは？
静的計算は、手法に応じて一定の状態や集約した指標を用います。動的シミュレーションは時間変化を扱い、建築部材の蓄熱なども考慮します。どの手法が適切かは、検討課題によって異なります。
どの設計段階で実施すると有効ですか？
初期段階では、ファサード、日射遮蔽、設備方式に関する基本方針を比較できます。後の段階では、具体的な室、運転条件、容量設定の課題を検討できます。利用可能なデータに合わせてモデルを調整します。
既存建物にも有効ですか？
はい。改修案や運転方針の変更を比較したり、快適性の問題を絞り込んだりするのに役立ちます。既存の消費量データや実測値は、モデルの妥当性確認に活用できます。
完成したBIMモデルが必要ですか？
適切なBIMモデルはデータ整理を支援しますが、平面図、断面図、部材情報からシミュレーションモデルを作成することも可能です。必要な資料は業務開始前に確認します。
費用と期間はどのように決まりますか？
建物規模、対象ゾーン数、データ品質、比較案の数、評価範囲などによって作業量と期間が変わります。資料と設計課題をもとに、工程を調整した個別見積もりをご提示します。
最終的にどのような資料が提供されますか？
ご依頼内容に応じて、モデルの仮定、境界条件、指標、時系列、設計案の比較を含む報告書を提供します。合意した設計課題に対して、結果が何を意味するかをご説明します。
次の設計ステップへ
TIANにプロジェクトを相談するシミュレーションで解決したい課題は何ですか？
建物の概要、設計段階、必要な判断をお知らせください。適切なシミュレーション範囲と必要なデータについてご相談を承ります。