CO₂ の空間分布
室内空気質 · 教室 · 自然換気
学校と教室のCO₂換気解析
テーマ
健康的な室内空気を計画
満員時でも窓換気は十分に機能しますか
在室者が多い教室ではCO₂濃度が急速に上昇します。非定常気流解析に在室人数、窓形状、開放状態、気象を組み込み、換気効果の持続時間と快適性、温度、エネルギーの関係を確認します。
CO₂ 濃度の時間変化
各 CO₂ 濃度にいつ到達するか
在室人数と生徒の CO₂ 発生量から、授業時間全体の濃度変化を計算します。設定した CO₂ 値に到達する時刻と、窓の内倒し開放や集中換気によって曲線がどのように変化するかを評価します。
- 在室開始からの濃度上昇
- 1000、1500、2000 ppm に到達する時刻
- 換気後の濃度低下と回復時間
図の時刻は例です。信頼できる値は、対象計画の室容積、生徒数、活動量、窓の状態、気象条件から算出します。
冬季の集中換気
空気は素早く改善しますが、室温も急速に低下します
窓を全開にすると、汚れた室内空気は非常に速く入れ替わります。同時に室内空気温度は冷たい外気の影響を受け、数分で大きく低下することがあります。
- CO₂ 濃度の急速な低下
- 室内空気温度の同時低下
- 開放時間と換気間隔の最適化
そのため、室内空気質、温熱快適性、暖房エネルギーを一体で評価します。過度な冷却を避けながら短時間で効果的に換気することが目的です。
教室内の CFD 結果
CO₂ は室内のどこに滞留するか
室内平均値だけでは空気質を十分に説明できません。シミュレーションは在室域の空間分布、生徒の上部に生じる局所的な高濃度域、窓を開けた後の時間的な排出を示します。
在室中と換気中の時間変化
3つの運用状態
窓閉鎖、内倒し、全開を直接比較
全ての案に同じ教室形状、在室人数、外部条件を適用し、窓の状態による実際の効果を比較します。
01
窓を閉じた状態
在室者が発生するCO₂の蓄積を示す基準ケースです。外気交換は隙間や漏気に限定されます。
02
窓の内倒し
連続的ですが気象に左右される外気交換です。CO₂排出、冬季ドラフト、熱損失を評価します。
03
集中換気
窓を全開にして短時間で大きな換気量を確保します。CO₂低減、必要時間、温熱快適性を評価します。
進め方
在室と気象から非定常換気検証まで
教室、窓、開放角度を設計どおりにモデル化します。在室者のCO₂発生量、授業時間、外気濃度、温度、風を境界条件とし、各窓状態で気流、換気量、CO₂濃度、室温の時間変化を計算します。
- 01
設計から教室形状、窓面積、開放状態を反映
- 02
在室人数、利用時間、人物のCO₂発生量を設定
- 03
気象、外気濃度、熱境界条件を定義
- 04
窓閉鎖、内倒し、集中換気を時間依存で解析
- 05
CO₂変化、換気量、温度、ドラフト、熱損失を比較
評価項目
換気回数だけでなく教室内の効果を評価
理論流量が高いだけでは不十分です。新鮮な外気が在室域に届き、汚れた空気を効果的に排出する必要があります。
CO₂濃度
在室教室における時間変化と空間分布。
外気交換
対象気象条件で窓を通過する実流量。
温度とドラフト
在室域の局所冷却と気流速度。
換気時間
授業中に必要な集中換気の頻度と継続時間。
設計と運用への結果
一律の開放時間ではなく確かな換気戦略
窓換気の十分性、有効な開放状態、機械換気補助の必要性を示し、設計、自動制御、学校運用に明確な指針を提供します。
授業中と休憩中のCO₂変化
窓状態ごとの換気量と流量
推奨開放時間と換気間隔
ドラフト、熱損失、機械換気補助に関する指針
FAQ
よくある質問
単純な換気回数計算では不十分な理由は何ですか
外気が不均一に分布することがあります。解析により実際に換気される在室域を確認できます。
夏季と冬季を評価できますか
はい。季節ごとに温度差、風、開放時間を設定して評価します。
窓制御に利用できますか
はい。手動または自動換気の開放角度、時間、間隔を設定できます。
次のステップ
プロジェクト相談設計段階で室内空気質を検証
在室人数、窓計画、主要な気象条件を評価し、分かりやすい換気戦略を作成します。