設備と人体の配置の工夫による喫煙室の換気効率改善 A ventilation efficiency improvement of the smoking room-by arrangement of equipments and human bodies ○藤田 綾子(大阪市立大学) 梅宮 典子(大阪市立大学) 平田 Ayako FUJITA Noriko UMEMIYA 怜(大阪市立大学) Satosi HIRATA OSAKA CITY UNIVERSITY In a smoking room during air-conditioning periods, arrangements of the form of the room, equipment, and human bodies change. The following results are expected to be useful for ventilation efficiency improvement.1) Air age can be so fresh that there is little blowing.2) Making a horizontal air current with a ceiling suspended cassette unit is more effective than using a ceiling mounted cassette unit.3) If a long and slender form of blower is used, the flow of air becomes fixed and ventilation is smooth. 1. 背景と目的 2．既存の喫煙室の空気環境の解析 タバコの健康被害意識が高まり、平成 24 年の成人男 性の平均喫煙率は 32.7％と喫煙者は少数派となっている 2.1 解析対象(図１・図 2) 大阪市内のテナントオフィスビルの既存の喫煙室を 文 1) 。全面禁煙の建物が増えた結果、喫煙者が玄関脇など 対象とする。面積 10.6m2、天井に 4 方向天井吹き出しカ 屋外に追いやられ、非喫煙者の受動喫煙の機会が逆に増 セット型エアコンと天井換気扇 2 台、壁面に自然給気口 えているともいえ、建物による喫煙対策の重要性はむし ４ヶ所、南面のみ外気に接し南面にはめごろし窓、南と ろ高まっている。喫煙室をリラックススペースとして有 北面にガラスのカウンターテーブルが据え付けられてお 文 2) 効に使おうという動きもある 。本研究は実在の喫煙室 を対象に、設備と人体の配置を工夫して空気環境の改善 を目指し、CFD 解析を行う。 2.2 解析方法 冷房時に人体を想定した直方体の口元付近からタバ コ煙を一様発生させ、 粉塵濃度や空気齢指標を解析する。 : Ashtray Ceiling ventilation fan り、喫煙テーブルはない。 4-way ceiling mounted cassette unit 2480 2674 1385 950 2.3 解析条件(表 1) 既存の喫煙室には灰皿が 3 つあり、人体モデルは灰皿 を囲う形で定員である 5 体を配置し、空調の吹出口と換 2070 1472 Door 837 Table.1 Main setting contents of the analysis model 1506 Analysis outline 2418 815 temperature30℃ 、 Next room temperature25℃ 652 Natural air inlet Turbulent flow 560 540 2825 540 1576 Window N 596 Figure.1 developed view of a smoking room 550 50 Air-conditioner Ceiling 45° supply Incompressibility,Turbulent flow, Analysis for steady state Initial condition Room temperature and External Vending machine return supply 920 550 920 Figure .2 The outline of air-conditioning Standard k-εmodel model Analysis lattice 89×72×65=416520 Heat transfer Ceiling 0.616(w/m2･ K)、 Floor 0.601(w/m2･ K) 、 Inner wall 0.560(w/m2･ K) 、 coefficient Outer wall 1.003(w/m2･ K) Window 2.9(w/m2･ K) Wall boundary Altogether smooth conditions The flow Air-conditioning： outlet flow speed 4.5m/s、 0.019m2/s2、 ε=0.0005m2/s3 velocity inlet： flow rate 29.13㎥ /h Ceiling ventilation fan× 2： flow speeed 1.1m/s conditions Natural air inlet×4 Diffusion of the I calculate an advection, the turbulence pollutant diffusion Quantity of 15mg/stick×6stick/h＝ 90mg/h＝ 0.025mg/s per head number of air 27.8 times changes Human body BSA:1.7㎡、 skin temperature:33℃ model capacity 5 people : Hum man body mod del Section a2 (The center of the rooom) 気扇 扇の流速は実測 測値を使用、空 空調の吸込口は は吹出口と流 流 量が合うように設 設定する。粉塵 塵発生量は、1 1 本当たりの の 煙時間を 5.5 分文 1)、喫煙の合 合間の時間を約 約 5 分と想定 定 喫煙 : Ash htray し、1 人当たり 6 本/h 喫煙する るとする。 2.3 解析結果(図 3～7) 温度、流速とも 温 もに大きな分布 布はなく問題な ないが、粉塵 塵 ▼1.2 2m が空 空調の吸込口に に多く流れ、吹 吹出口からの気 気流により居 居 ▼0.4m 住域 域に広く拡散し している。入口 口付近では粉塵 塵濃度は低い い が、0.15mg/m3 以下 下の分布はな ない。空気齢は は、自然給気 Sectiion a1 (Before the source of smoke) (1) Perpend dicular section 付近のみ 1.0 以下となるが、外壁から離れ れるほど空気 口付 の滞 滞留が顕著にな なり、1.6 以上 上の大きな値も も見られる。 (2) Verrti cal section n 3. 新たな喫煙室の 新 の提案 既存と同じ面積 既 積・容積、同等 等設備で、室形 形状、設備・ F Figure.3 Ana alysis result poosition (section a1) (section a2) (height 1.2 m) Figure.4 Pa articulate conceentration distrribution Figure. 5 The flow velocitty v vector distributionn (section b2)) Figure. 6 Temperatture Figuree.7 Air age diistribution distribution n (section a2) (height 1.2 2m) Air-cconditioning 6650 2070 Door Vending V machine 16 600 750 Natural air inlet N 145 59 W Window 6450 Fig gure.8 develop ped view of a smoking (1-way and a Ceiling suspended cassettte unit ) Human body model (2-way unit u ) Figure e.9 The arran ngement plan oof ceiling equip pment and a human n body model 100 320 265 60 Section b2 (Thee center of the ro oom) ▼ ▼2.0m 1100 1340 1250 910 ▼ ▼1.2m supply return 800 45° supply returrn (1-way uniit) ▼ ▼0.4m 710 45° supply (Ceiling g suspended cassettte unit) returnn Section b1 (Beffore the source of smoke) (1) Perpen ndicular section n supply (22) Verti cal se ection Figure.11 1 Analysis reesult position (2-way unit) u Figurre.10 The outliine of air-condiitioning 1-wa ay ceiling mou unted cassette u unit 1-way ceiling g mounted casssette unit 2-wa ay ceiling mou unted cassette u unit 2-way ceiling g mounted casssette unit Ceiliing suspended cassette unit Fiigure.13 Tem mperature disttribution (secttion b2) Ceiling suspended cassettee unit Figure. 12 The flow velociity vector distribuution (section n b2) を変え、検討す する。 人体の配置を 3.1 提案する る喫煙室の概要 要(図 8) 細長い平面 面形状により 1)空気の流れ れを一定方向に にし 1-wa ay ceiling moun nted cassette u unit てタバコの煙 煙が拡散する前 前に効率よく排気し、2)外 外気に 接する面に窓 窓をとり開放的 的にする。南 南面は外気に面 面し、 北西東面は、隣室に接する。 件(図 9･10) 3.2 解析条件 空調は Caase1,2 が:天井カセット形 1 方向吹出し、2 方 2-wa ay ceiling moun nted cassette u unit 向吹出し、C Case3 が天吊形 形で、既存の の喫煙室と同能 能力、 人は 1 列に窓 窓側を向く形で で配置し、空 空調吹き出し方 方式・ 吹出し数以外 外は既存の喫煙 煙室と同条件 件とする。 3.3 解析結果 果(図 11～15) 3.3.1 温度分 分布(図 13) 温度分布は は全 Case で大 大きな分布はなく、問題はない。 Ceiliing suspended d cassette unit Figure.14 F Airr age distributtion (height 1..2m) 1-way ceiling mounted cassette unit 1-way ceiling mounted cassette unit 2-way ceiling mounted cassette unit 2-way ceiling mounted cassette unit Ceiling suspended cassette unit Ceiling suspended cassette unit (height 1.2ｍ) (section b2) Figure.15 Particulate concentration distribution の半分以下である。 3.3.2 流速ベクトル分布(図 12) Case1,2 では吹出し気流による流れの形成が弱く吸込 4. 結論 口に流れる気流の影響が大きく、粉塵が吸込み口に多く 既存の喫煙室の設備や面積容積を同等のまま、設備と 流れてしまっている。Case3 では部屋上部において、天 人体の配置・空調の吹出し数・吹出し方式を変え、解析 吊形吹出しにより、 換気扇に向かって水平に気流が流れ、 を行った結果以下のことが得られた。 部屋全体に反時計周りの気流が形成される。そのため煙 1)空調利用時は煙が吸込み口に流れることを少なくす が上部に流れ、空調吹出しにより換気扇まで運ばれ、吸 ることが、空気環境改善に重要である。 込口への流れは少ない。 2)天井カセット形空調より、天吊形で水平方向の気流を 3.3.4 空気齢指標分布(図 14) 作ることが煙の換気には効果的である。 Case1 は最高値 1.1 となり、吸込口付近を除きほぼ 1 3) 細長形状にすると空気の流れが一定方向で、換気が 以下で換気効率はよい。Case2 は最高値約 1.4 で、既存 スムーズに行われ、空気齢指標が小さくなり、換気状況 の喫煙室より換気効率はよいが、高さ 1.2ｍ以下での空 が良くなる。同様に空調の吹出し数が少ないほど、空気 気の滞留が目立つ。Case3 は空調の吸込口付近がやや高 齢指標が小さくなり、換気状況が良くなる。しかし煙が くなるが全体的に小さい値となる。 空調で再循環する場合は、空気齢指標は室内環境の良し 3.3.3 浮遊粉塵濃度分布(図 15) 悪しに直接は繋がらない。 case1,2 では、粉塵は空調の吸込口に多く流れ、部屋 また、細長形状にすることで空気環境を良くするとと 全体の濃度が高い。既存の喫煙室では空調の吹出口での もに外気に面する面積を増やし、より開放感の高い喫煙 濃度が約 0.20mg/m3 であり、Case1 では 0.14mg/m3 と 既存よりやや低い値となるが、Case2 では既存と同様に 約 0.20mg/m3 となり改善されていない。Case3 では、部 屋全体の粉塵濃度が他の Case のほぼ半分以下となり 0.15mg/m3 以下の分布も多く見られる。空調の吹出口で の濃度も 0.089mg/m3 と既存の喫煙室の吹出口での濃度 環境が実現できたと思われる。 参考文献 1) たばこ産業「平成 24 年全国たばこ喫煙者率調査」(2012) 2) 日経アーキテクチュア 12 月 10 日号 pp98～99 (2012) 3) 空気調和・衛生工学会規格 SHASE-S102-2003 換気規準・ 同解説(2004 年 7 月)、pp.14、空気調和・衛生工学会
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