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モード切替のためのデバイスの設計(自然換気編)​

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自然換気を有効活用するためのデバイス

自然エネルギーを活用する設計は、住宅や大空間の例以外にも、様々な建物への応用が可能です。中でもCOVID-19の時代に即し、自然換気をより有効かつ効果的に活用する「モード切替手法」を利用した設計事例を2つ紹介します。いづれも外気の導入方法の工夫と、重力換気を利用した屋内空気の排気が基本で、建物形状や外壁自体が「制御装置=デバイス」となります。

階段を排気装置に利用(ソーラーチムニー)

吹抜空間となる階段に生じる上昇気流を利用して、屋内の空気を排出し、その吸引力で逆に給気を促進させることは計画的に合理的です。階段室頂部の窓と階段入口の自動扉をモード切替で連動させる自動制御をします。

空間の分割制御の工夫(間仕切り扉)

自然換気を行う場合、上層階に暖気があつまり、上の階の自然換気の性能が低下します。そのため、自然換気を行う空間は2層程度とし、空間を分割する制御をすることが効果的です。モード2では自動扉をモード切替で閉鎖して空間を分割します。

コンピュテーショナルデザインの活用

具体的なモード切替を用いた設計においては、モードの計画を立て、各開口部の設定をします。窓が大きい方が効果は上がりますが、建設コストの制約から、最低限の開口部の大きさと配置のバランスから、効果を最大化することが必要です。モード毎に条件を設定して温熱環境と気流予測を行い、各デバイスの大きさや開閉条件などを決定します。建物竣工後の運用時には切替条件のチューニングを行い、効果の最大化を図ります。

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