内部発熱のダイレクト処理を目指す空調オフィスにおけるワークスペース周りの熱輸送特性の解析

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タイトル別名
  • Analysis of Thermal Transport Properties in a Workspace by Direct Processing System of Internal Heat Load
  • 内部発熱のダイレクト処理を目指す空調オフィスにおけるワークスペース周りの熱輸送特性の解析(第1報)LED照明、パーソナルコンピュター(PC)からの放熱性状の検討
  • ナイブ ハツネツ ノ ダイレクト ショリ オ メザス クウチョウ オフィス ニ オケル ワークス ペース マワリ ノ ネツ ユソウ トクセイ ノ カイセキ(ダイ1ポウ)LED ショウメイ 、 パーソナルコンピュター(PC)カラ ノ ホウネツ セイジョウ ノ ケントウ
  • 第1報−LED照明、パーソナルコンピュター（PC）からの放熱性状の検討
  • Part 1-Study of Heat Dissipation Properties from Personal Computer (PC) and LED Lighting

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抄録

<p>一般に、人を除く内部発熱源は定位置で、室内設定温度以上の比較的高温で放熱する。この発熱の多くを室内空間に広く拡散させず、その直近で、室内設定温度程度の冷却水で直接吸熱処理できれば、室内空間での温度分布が低減され、室内の温熱環境が改善されるとともに、冷却水温度の上昇により、冷却熱源用ヒートポンプのCOP（成績係数）が増加し、空調の省エネルギー化が促進できる。本報は、このような室内空調設計の基本思想を素直に具現化する「液冷空調システム」の実現を図る研究の一環である。本研究は複数の連続する報告により構成されるが、本報は、一般業務ビル（オフィスビル）を対象とし、代表的な建物内の内部発熱源として、人の温熱環境に大きな影響を与える可能性のある天井設置LED照明とPC（Personal Computer）の室内空間への放熱特性を詳細に分析した結果を示す。この分析は、LED照明やPCからの発熱を直接冷却水に吸熱させ、「液冷空調システム」の重要な室内パーツとなる内部発熱源の「液冷熱回収ユニット」の設計基礎資料、およびオフィスワーカーのワークスペース周りの温熱環境分析を行う基礎資料となる。検討したPCは、2013年現在で一般的であるノート型およびデスクトップ型の市販品であり、天井付きのLED照明も同時期の市販品である。検討は、対象発熱機器を室内温度25℃前後の恒温チャンバに設置し、発熱体の表面温度分布、機器への投入電力を測定するとともに、測定値に基づく対流放射連成CFD（Computational Fluid Dynamics）解析により行う。対流放射連成CFD解析により、表面からの詳細な対流、放射熱放熱性状、並びに機器の隙間から生じる隙間換気による放熱が、同定される。その結果、これら機器からは、総発熱量（投入電力量）の約35（ノートPC）〜75％（LED照明）が表面からの対流・放射伝熱で周囲に放熱され、残りが機器の排気ファンや隙間などで生じる隙間換気で放熱されること、機器表面で生じる放熱のおよそ40％が対流成分で60％が放射成分であることが明らかになった。なお、本報で検討した結果は、これらの発熱機器の発熱温度が、室温設定温度より相当高温のため、室内設定温度の若干の上昇あるいは下降の場合にも準用可能と考えられる。</p>

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