(57)【要約】【課題】室内環境を適切に保つことができる自然換気システムを提供すること。【解決手段】自然換気システム１は、許容最大風速Ｖｔを設定する許容最大風速設定手段１１と、設定した１６方位の屋外気流のそれぞれについて、建物２の各開口Ｗ１〜Ｗｋにおける風圧係数Ｐ１〜Ｐｋを算定して第１テーブルとする風圧係数算定手段１２と、この第１テーブルに基づいて屋内の最大風速Ｖｍａｘを算定する最大風速算定手段１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内気流の許容可能な最大風速を許容最大風速として設定する許容最大風速設定手段と、
屋外気流について複数の異なる方位を設定し、当該設定した複数の屋外気流のそれぞれについて、建物の各開口における風圧係数を算定して第１テーブルとする風圧係数算定手段と、
屋外気流の風向および風速を取得し、前記第１テーブルに基づいて屋内の最大風速を算定する最大風速算定手段と、を備えることを特徴とする自然換気システム。
【請求項２】
前記設定した複数の屋外気流のそれぞれについて、前記建物の開口の少なくとも一部の開度が互いに異なる複数のケースを設定し、当該設定した複数のケースの全てについて、前記第１テーブルに基づいて、屋内気流の風速比例係数を算定し、当該算定した風速比例係数のうち最大のものを最大風速比例係数として抽出して第２テーブルとする最大風速比例係数算定手段をさらに備え、
前記最大風速算定手段は、屋外気流の風向および風速を取得し、前記第２テーブルのうち当該取得した風向おける前記複数のケースのそれぞれについての最大風速比例係数を読み出して、当該読み出した最大風速比例係数に前記取得した風速を乗算して、屋内の最大風速を算定することを特徴とする請求項１に記載の自然換気システム。
【請求項３】
前記複数のケースのうち、屋内の最大風速が前記許容最大風速以下となるものを抽出する抽出手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の自然換気システム。
【請求項４】
前記建物の各開口の開度を、前記抽出したケースに設定された開度となるように制御する開度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の自然換気システム。
【請求項５】
前記許容最大風速設定手段は、室内に居住者がいるか否かの判定結果に基づいて、許容最大風速を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自然換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の開口を通して自然換気を行う自然換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建物の複数の開口部を通して、屋外気流を屋内に取り入れる自然換気システムが知られている（特許文献１、２参照）。この自然換気システムでは、各開口部に開閉ダンパを設けるとともに、この開閉ダンパの近傍にセンサを設ける。そして、センサで屋外気流の風向や風圧などを計測し、この計測結果に応じて開閉ダンパを開閉して、開口部を通じて屋外から屋内に入る気流の風量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４７６０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、以上の自然換気システムは、各開口部における気流の風向や風圧のみに基づいて、単純に開閉ダンパを開閉する構造である。つまり、屋外から屋内に入る気流の風量を制御するが、居室内での屋内気流を制御するものではない。よって、実際には、上述の自然換気システムは、屋内の各室において気流が過大あるいは過小となる場合や、各室内で局部的に強風が発生した場合に対応できず、室内環境を適切に保つことができない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、室内環境を適切に保つことができる自然換気システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の自然換気システム（例えば、後述の自然換気システム１）は、屋内気流の許容可能な最大風速を許容最大風速（例えば、後述の許容最大風速Ｖｔ）として設定する許容最大風速設定手段（例えば、後述の許容最大風速設定手段１１）と、屋外気流について複数の異なる方位（例えば、後述の１６方位）を設定し、当該設定した複数の屋外気流のそれぞれについて、建物（例えば、後述の建物２）の各開口（例えば、後述のＷ１〜Ｗｋ）における風圧係数（例えば、後述の風圧係数Ｐ１〜Ｐｋ）を算定して第１テーブルとする風圧係数算定手段（例えば、後述の風圧係数算定手段１２）と、屋外気流の風向および風速（例えば、後述の平均風速Ｖｏｕｔ）を取得し、前記第１テーブルに基づいて屋内の最大風速（例えば、後述の最大風速Ｖｍａｘ）を算定する最大風速算定手段（例えば、後述の最大風速算定手段１４）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、建物の周辺環境の影響を考慮して建物の開口の風圧を算定して、第１テーブルとする。そして、屋外気流の風向および風速を取得し、この第１テーブルに基づいて、各ケースにおける屋内の最大風速を推定する。したがって、自然換気を行うための条件を正確に把握して、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できるから、室内環境を適切に保つことができる。
【０００８】
請求項２に記載の自然換気システムは、前記設定した複数の屋外気流のそれぞれについて、前記建物の開口の少なくとも一部の開度が互いに異なる複数のケース（例えば、後述のケースＣ０〜Ｃｎ）を設定し、当該設定した複数のケースの全てについて、前記第１テーブルに基づいて、屋内気流の風速比例係数（例えば、後述の風速比例係数Ｑ）を算定し、当該算定した風速比例係数のうち最大のものを最大風速比例係数（例えば、後述の最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘ）として抽出して第２テーブルとする最大風速比例係数算定手段（例えば、後述の最大風速比例係数算定手段１３）をさらに備え、前記最大風速算定手段は、屋外気流の風向および風速（例えば、後述の平均風速Ｖｏｕｔ）を取得し、前記第２テーブルのうち当該取得した風向おける前記複数のケースのそれぞれについての最大風速比例係数を読み出して、当該読み出した最大風速比例係数に前記取得した風速を乗算して、屋内の最大風速（例えば、後述の最大風速Ｖｍａｘ）を算定することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、各風向について、建物の開口の少なくとも一部の開度が互いに異なる複数のケースを設定する。これら複数のケースの全てについて、屋内気流の風速比例係数のうち最大のものを最大風速比例係数として抽出して第２テーブルとしておく。
そして、屋外気流の風向および風速を取得し、この取得した屋外気流の風向および風速を第２テーブルに照らし合わせて、各ケースにおける屋内の最大風速を推定する。
したがって、自然換気を行うための条件をより正確に把握して、室内環境をより適切に保つことができる。
【００１０】
請求項３に記載の自然換気システムは、前記複数のケースのうち、屋内の最大風速が前記許容最大風速以下となるものを抽出する抽出手段（例えば、後述の抽出手段１５）と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、推定した最大風速が許容最大風速以下となるケースを抽出したので、建物の各開口の開度を、抽出したケースの開度とするだけで、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できる。よって、屋内の各室において、室内環境を適切に保って、居住者が快適に過ごすことができる。
【００１２】
請求項４に記載の自然換気システムは、前記建物の各開口の開度を、前記抽出したケースに設定された開度となるように制御する開度制御手段（例えば、後述の開度制御手段１６）をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、開度制御手段により、建物の各開口の開度を自動的に調節して、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できる。
【００１４】
請求項５に記載の自然換気システムは、前記許容最大風速設定手段は、室内に居住者がいるか否かの判定結果に基づいて、許容最大風速を設定することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、許容最大風速設定手段により、室内に居住者がいるか否かの判定結果に基づいて、許容最大風速を設定した。例えば、室内に居住者がいる場合には、室内の風速を居住者が快適な範囲に制御し、居住者がいない場合には、居住者がいる場合に比べて、室内の風速を高めにして、換気効果を増大できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、建物の周辺環境の影響を考慮して建物の開口部の風圧を算定して、第１テーブルとする。そして、屋外気流の風向および風速を取得し、この第１テーブルを用いて、各ケースにおける屋内の最大風速を推定する。したがって、自然換気を行うための条件を正確に把握して、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できるから、室内環境を適切に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る自然換気システムの構成を示す模式図である。
【図２】前記実施形態に係る自然換気システムにより制御される建物を模式化した具体例を示す図である。
【図３】前記実施形態に係る自然換気システムの動作のフローチャートである。
【図４】前記実施形態に係る自然換気システムの動作の一部の詳細なフローチャート（その１）である。
【図５】前記実施形態に係る自然換気システムの動作の一部の詳細なフローチャート（その２）である。
【図６】前記実施形態に係る自然換気システムの第１テーブルの具体例を示す図である。
【図７】前記実施形態に係る自然換気システムの動作の一部の詳細なフローチャート（その３）である。
【図８】前記実施形態に係る自然換気システムの第２テーブルの具体例を示す図である。
【図９】前記実施形態に係る自然換気システムの動作の一部の詳細なフローチャート（その４）である。
【図１０】前記実施形態に係る自然換気システムの第２テーブルを用いた計算例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る自然換気システム１の構成を示す模式図である。
この自然換気システム１は、建物２の開口Ｗの開度を制御して、この建物２を自然換気するものである。
この自然換気システム１は、入力装置３、表示装置４、および演算処理装置５、および記憶装置６を備える。
【００１９】
入力装置３は、演算処理装置５に情報を入力する装置であり、キーボードやマウスで構成される。
【００２０】
表示装置４は、入力装置３で入力された情報や演算処理装置５から出力された情報を表示する装置である。
記憶装置６は、種々の情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクである。
演算処理装置５は、コンピュータであり、記憶装置６に記憶されたプログラムを読み出して、動作制御を行うＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）上に展開して実行するものである。
【００２１】
演算処理装置５は、コンピュータであり、対象建物設定手段１０、許容最大風速設定手段１１、風圧係数算定手段１２、最大風速比例係数算定手段１３、最大風速算定手段１４、抽出手段１５、および開度制御手段１６を備える。
【００２２】
また、演算処理装置５には、屋外の気温を測定する屋外気温センサ２０、室内の気温を測定する室内気温センサ２１、屋外の湿度を測定する屋外湿度センサ２２、室内の湿度を測定する室内湿度センサ２３、降雨量を測定する降雨量センサ２４、屋外気流の風向を測定する風向センサ２５、屋外気流の風速を測定する風速センサ２６、および、人の存在を検知する人感センサ２７が接続されている。
風向センサ２５および風速センサ２６は、建物２の屋上に設定される。また、人感センサ２７は、後述の各室内エリアＡ１〜Ａｊに設置される。
【００２３】
対象建物設定手段１０は、自然換気の制御対象となる建物２を模式化して、この建物２の屋内空間を複数の室内エリアＡに分割する。
すなわち、対象建物設定手段１０は、建物２の屋内空間を、空調制御を行う単位である室内エリアＡに分割して、この建物２に室内エリアＡ１〜Ａｊを設定する。また、建物２の開口Ｗを、開口Ｗ１〜Ｗｋとする。
ここで、室内エリアＡ１〜Ａｊとは、例えば、内壁で仕切られた空間である。
【００２４】
図２は、建物２を模式化した具体例を示す図である。
例えば、図２に示すように、建物２の所定の１フロアの屋内空間を、室内エリアＡ１〜Ａ３に分割する。また、建物２の開口Ｗを、開口Ｗ１〜Ｗ６とする。
【００２５】
許容最大風速設定手段１１は、建物２の室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて、屋内気流の許容可能な最大風速を許容最大風速Ｖｔとして設定する。
【００２６】
風圧係数算定手段１２は、上空気流について１６方位を設定し、これら設定した１６方位の上空気流のそれぞれについて、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋにおける風圧係数Ｐ１〜Ｐｋを算定して第１テーブルを生成する。
ここで、上空気流とは、建物２の上空における気流である。
【００２７】
また、風圧係数算定手段１２は、１６方位の上空気流のそれぞれについて、屋上気流の風向および風速比例係数を算定し、屋上気流と上空気流との風向および風速の対応表を生成する。
ここで、屋上気流とは、建物２の屋上における気流である。屋上気流は、建物２の周辺の地形や周辺建物の配置や形状の影響を受けるが、上空気流は、このような影響を受けない。
【００２８】
最大風速比例係数算定手段１３は、設定した１６方位の上空気流のそれぞれについて、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの少なくとも一部の開度が互いに異なる複数のケースＣ０〜Ｃｎを設定する。そして、これら設定したケースＣ０〜Ｃｎの全てについて、第１テーブルに基づいて、屋内気流の風速比例係数Ｑを算定し、これら算定した風速比例係数Ｑのうち室内エリアＡ１〜Ａｊにおける最大のものを最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘとして抽出して第２テーブルを生成する。
【００２９】
最大風速算定手段１４は、上空気流の風向および風速を取得する。そして、第２テーブルのうち取得した上空気流の風向についてのケースＣにおける最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘを読み出し、この読み出した最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘに取得した上空気流の風速を乗算して、室内エリアＡ１〜Ａｊにおける屋内の最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘを算定する。
【００３０】
抽出手段１５は、複数のケースＣのうち、屋内の最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘの全てが許容最大風速Ｖｔ以下となるものを抽出する。
開度制御手段１６は、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を、この抽出したケースＣに設定された開度となるように制御する。
【００３１】
以下、自然換気システム１の動作について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３２】
ステップＳ１では、対象建物設定手段１０が、自然換気の制御対象となる建物２を模式化して、この建物２の屋内空間を複数の室内エリアＡ１〜Ａｊに分割する。
【００３３】
ステップＳ２では、許容最大風速設定手段１１が、建物２の室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて、屋内気流の許容可能な最大風速を許容最大風速Ｖｔとして設定する。
このステップＳ２については、後に詳述する。
【００３４】
ステップＳ３では、風圧係数算定手段１２が、上空気流について１６方位を設定し、これら設定した１６方位の上空気流のそれぞれについて、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋにおける風圧係数Ｐ１〜Ｐｋを算定して第１テーブルを生成する。
また、風圧係数算定手段１２が、１６方位の上空気流のそれぞれについて、建物２の屋上における気流（屋上気流）の風向および風速比例係数を算定し、屋上気流と上空気流との風向および風速の対応表を生成する。
このステップＳ３については、後に詳述する。
【００３５】
ステップＳ４では、最大風速比例係数算定手段１３が、設定した１６方位の上空気流のそれぞれについて、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの開度が互いに異なる複数のケースＣ０〜Ｃｎを設定する。そして、最大風速比例係数算定手段１３が、設定した複数のケースＣ０〜Ｃｎの全てについて、第１テーブルに基づいて、屋内気流の風速比例係数Ｑを算定し、これら算定した風速比例係数Ｑのうち室内エリアＡ１〜Ａｊにおける最大のものを最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘとして抽出して第２テーブルを生成する。
このステップＳ４については、後に詳述する。
【００３６】
ステップＳ５では、センサ２０〜２４が、風環境以外の自然環境を測定する。
すなわち、屋外気温センサ２０により屋外の気温を測定し、室内気温センサ２１により室内の気温を測定する。また、屋外湿度センサ２２により屋外の湿度を測定し、室内湿度センサ２３により室内の湿度を測定し、降雨量センサ２４により降雨量を測定する。
【００３７】
ステップＳ６では、演算処理装置５が、測定した屋外気温、室内気温、湿度、および降雨量に基づいて、自然換気を行うか否かを判定する。
この判定がＹｅｓである場合には、ステップＳ７に移り、この判定がＮｏである場合には、ステップＳ１０に移る。
【００３８】
ステップＳ７では、センサ２５、２６が、風環境を測定する。
すなわち、風向センサ２５により、屋上気流の風向を測定するとともに、風速センサ２６により、この屋上気流の風速を測定する。
【００３９】
ステップＳ８では、最大風速算定手段１４が、この測定した屋上気流の風向および風速に基づいて、ステップＳ３で生成した対応表に従い、上空気流の風向および風速を算定する。
そして、最大風速算定手段１４が、第２テーブルのうち、上空気流の風向のケースＣにおける最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘを読み出し、この読み出した最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘに、上空気流の風速を乗算して、室内エリアＡ１〜Ａｊにおける屋内の最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘを算定する。さらに、開度制御手段１６が、複数のケースＣのうち、屋内の全ての最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘが許容最大風速Ｖｔ以下となるものを抽出する。
このステップＳ８については、後に詳述する。
【００４０】
ステップＳ９では、開度制御手段１６が、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を、この抽出したケースＣに設定された開度となるように制御する。
【００４１】
ステップＳ１０では、開度制御手段１６が、全ての開口Ｗ１〜Ｗｋを閉鎖するように制御する。
【００４２】
以下、ステップＳ２の動作について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ４１では、室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて、許容最大風速Ｖｔを設定するための要因となる、室温（Ｔａ）および天井放射パネル温度（Ｔｒａｄ）の測定点を設定する。
ここで、天井放射パネル温度とは、天井面から放射される輻射熱である。なお、室温および天井放射パネル温度の計測点は、１箇所に限らず、複数箇所を設定して、これら複数箇所の計測値の平均を用いてもよい。
【００４３】
ステップＳ４２では、設定した測定点にて、室温（Ｔａ）および天井放射パネル温度（Ｔｒａｄ）を測定する。
【００４４】
ステップＳ４３では、許容最大風速設定手段１１が、室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて、居住者の在室時に許容可能な風速の最大値を、在室時許容最大風速Ｖｔ１として設定する。
【００４５】
具体的には、例えば、在室時許容最大風速Ｖｔ１は以下のように設定する。
Ｔａ≧２５［℃］かつＴｒａｄ≧２３［℃］である場合、Ｖｔ１＝０．２［ｍ／ｓｅｃ］とする。
Ｔａ≧２５［℃］かつＴｒａｄ＜２３［℃］である場合、Ｖｔ１＝０．１［ｍ／ｓｅｃ］とする。
Ｔａ＜２５［℃］である場合、Ｖｔ１＝０．１［ｍ／ｓｅｃ］とする。
【００４６】
すなわち、室内の居住者が暑く感じるような環境では、室内の風速がある程度大きくても、居住者は快適に過ごすことができる。一方、室内の居住者が涼しく感じるような環境では、居住者が快適に過ごすために、室内の風速をある程度低く抑える必要がある。つまり、Ｖｔ１は、居住者が快適と感じる風速の最大値である。
【００４７】
ステップＳ４４では、許容最大風速設定手段１１が、室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて、居住者の不在時に許容可能な風速の最大値を、不在時許容最大風速Ｖｔ２として設定する。
すなわち、室内に居住者がいない場合には、書類や小物が吹き飛ばされることがない程度に風速を抑えれば十分である。つまり、Ｖｔ２は、書類や小物が吹き飛ばされない程度の風速の最大値である。
【００４８】
ステップＳ４５では、許容最大風速設定手段１１が、室内エリアＡ１〜Ａｊのうち１つを設定する。
【００４９】
ステップＳ４６では、許容最大風速設定手段１１が、設定した室内エリアＡについて、居住者がいるか否かを判定する。
具体的には、室内エリアＡに設置された人感センサ２７が、人の存在を検知した場合には、この室内エリアＡに居住者がいると判定し、人感センサ２７が人の存在を検知しない場合には、この室内エリアＡに居住者がいないと判定する。
この判定がＹｅｓである場合には、居住者がいるので、ステップＳ４７に移る。一方、この判定がＮｏである場合には、居住者がいないので、ステップＳ４８に移る。
【００５０】
ステップＳ４７では、許容最大風速設定手段１１が、設定した室内エリアＡについて、在室時許容最大風速Ｖｔ１を、許容最大風速Ｖｔに設定する。
ステップＳ４８では、許容最大風速設定手段１１が、設定した室内エリアＡについて、不在時許容最大風速Ｖｔ２を、許容最大風速Ｖｔに設定する。
【００５１】
ステップＳ４９では、許容最大風速設定手段１１が、室内エリアＡ１〜Ａｊの全てについて、許容最大風速Ｖｔを設定したか否かを判定する。
この判定がＮｏである場合には、ステップＳ５０に移る。一方、この判定がＹｅｓである場合には、終了する。
【００５２】
ステップＳ５０では、許容最大風速設定手段１１が、未設定の別の室内エリアＡを設定して、ステップＳ４６に戻る。
【００５３】
以下、ステップＳ３の動作について、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００５４】
ステップＳ５１では、風圧係数算定手段１２が、屋外気流の解析条件を設定する。
具体的には、建物２の形状、建物２の開口Ｗの位置、周辺建物の建物２に対する相対位置、および周辺建物の形状を設定する。
また、上空気流の風向として、１６方位を設定する。
【００５５】
ステップＳ５２では、風圧係数算定手段１２が、上空気流の風向を１６方位のうちの１つに設定する。
【００５６】
ステップＳ５３では、風圧係数算定手段１２が、設定した上空気流の風向で、建物２の屋外における気流の三次元流体解析を行い、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの風圧係数Ｐ１〜Ｐｋを算定する。
【００５７】
ここで、三次元流体解析とは、ＣＦＤ解析（Computational Fluid Dynamics）である。具体的には、仮想空間内において、建物２の周囲にメッシュを生成し、このＣＦＤメッシュの各格子点のうち、建物２の開口Ｗに相当する点の風圧係数を求めるとともに、建物２の屋上に相当する点の風向および風速比例係数を求める。
なお、この三次元流体解析は、空気の温度による浮力の影響を無視した等温解析を行う。これにより、現実的な解析ケース数の範囲内で、必要な条件の解析を完了できる。
【００５８】
ステップＳ５４では、風圧係数算定手段１２が、建物２の屋上の気流である屋上気流と、建物２の上空の気流である上空気流と、の風向および風速の対応表を生成する。
【００５９】
また、風圧係数算定手段１２が、設定した風向と、算定した建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの風圧係数Ｐ１〜Ｐｋと、を対応させて第１テーブルを生成し、記憶装置６に記憶する。
図６は、第１テーブルの具体例を示す図である。
例えば、図６に示すように、風向が南東である場合、開口Ｗ１〜Ｗ６の風圧係数は、０．１５、０．２０、０．２０、−０．０５、−０．１０、−０．０５となる。
【００６０】
ステップＳ５５では、風圧係数算定手段１２が、全ての上空気流の風向について屋外気流の解析が完了したか否かを判定する。
この判定がＮｏである場合には、ステップＳ５６に移る。一方、この判定がＹｅｓである場合には、終了する。
【００６１】
ステップＳ５６では、風圧係数算定手段１２が、上空気流の風向を、未設定の別の風向に設定して、ステップＳ５３に戻る。
例えば、風向が南東であった場合には、風向を時計回りに１つずらして、南南東に設定する。
【００６２】
以下、ステップＳ４の動作について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６３】
ステップＳ６１では、最大風速比例係数算定手段１３が、最終的に半開とする開口Ｗの総数Ｎを設定する。
なお、本実施形態では、最終的に半開とする開口Ｗの総数Ｎを設定したが、これに限らず、最終的に半開とする開口Ｗの割合を設定してもよい。例えば、１０箇所の開口Ｗがあり、半開にする開口Ｗの割合を３０％に設定した場合には、最終的に３箇所の開口Ｗを半開状態とすることになる。
【００６４】
ステップＳ６２では、最大風速比例係数算定手段１３が、上空気流の風向を１６方位のうちの１つに設定する。
例えば、図８に示すように、上空気流の風向として南東を設定する。
【００６５】
ステップＳ６３では、最大風速比例係数算定手段１３が、設定した風向の上空気流について第１テーブルを読み出して、建物の開口を風圧係数の高い順にソートする。
例えば、図８に示すように、風向を北とした場合に、開口Ｗ１〜Ｗ６を、風圧係数の高い順に並べて、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ１、Ｗ４、Ｗ６、Ｗ５とする。
【００６６】
ステップＳ６４では、最大風速比例係数算定手段１３が、建物２の全ての開口Ｗ１〜Ｗｋを全開とした状態を、１つのケースＣとして設定する。
例えば、図８に示すように、上空気流の風向が南東である場合に、全ての開口Ｗ１〜Ｗ６を全開とした状態を、ケースＣ０とする。
【００６７】
ステップＳ６５では、最大風速比例係数算定手段１３が、上空気流が設定した風向で、かつ、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの開度が設定したケースＣである場合について、建物２の屋内の気流の三次元流体解析を行い、室内エリアＡ１〜Ａｊのそれぞれについて屋内気流の風速比例係数Ｑを算定する。
【００６８】
ステップＳ６６では、最大風速比例係数算定手段１３が、算定した風速比例係数のうち最大のものを最大風速比例係数Ｑｍａｘとして抽出し、設定したケースＣと、最大風速比例係数Ｑｍａｘと、を対応させて第２テーブルを生成し、記憶装置６に記憶する。
【００６９】
例えば、図８に示すように、上空気流の風向が南東のケースＣ０の場合には、室内エリアＡ１〜Ａ３の最大の風速比例係数は、０．３０、０．３０、０．２０となる。
【００７０】
ステップＳ６７では、最大風速比例係数算定手段１３が、建物２の半開となった開口Ｗの数が設定した総数Ｎであるか否かを判定する。
この判定がＮｏである場合には、ステップＳ６８に移る。一方、この判定がＹｅｓである場合には、設定した風向の上空気流について、全てのケースについて屋内気流の解析が完了したので、ステップＳ６９に移る。
【００７１】
ステップＳ６８では、最大風速比例係数算定手段１３が、建物２の全開である開口Ｗのうち、風圧係数が最も高いものを半開として、この状態を、新たなケースＣとして設定して、ステップＳ６６に戻る。
例えば、図８に示すように、上空気流の風向が南東である場合に、開口Ｗ１〜Ｗ６のうち風圧係数が最も高い開口Ｗ２を半開状態とし、この状態を、新たなケースＣ１として設定する。
【００７２】
ステップＳ６９では、最大風速比例係数算定手段１３が、全ての上空気流の風向について屋内気流の解析が完了したか否かを判定する。
この判定がＮｏである場合には、ステップＳ７０に移る。一方、この判定がＹｅｓである場合には、全ての風向の上空気流の全てのケースについて、屋内気流の解析が完了したので、終了する。
【００７３】
ステップＳ７０では、最大風速比例係数算定手段１３が、上空気流の風向を、未設定の別の風向に設定して、ステップＳ６３に戻る。
例えば、風向が南東であった場合には、風向を時計回りに１つずらして、南南東に設定する。
【００７４】
以下、ステップＳ８の動作について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
【００７５】
ステップＳ８１では、最大風速算定手段１４が、屋上気流の風向の所定時間（例えば１０分間）の平均を算定して、屋上気流の平均風向とする。そして、最大風速算定手段１４が、この屋上気流の平均風向に基づいて、ステップＳ５４で生成した対応表に従い、上空気流の平均風向を算定し、この算定した上空気流の平均風向に該当する第２テーブルを記憶装置から読み出す。
【００７６】
例えば、算定した上空気流の平均風向が南東である場合、図８に示すように、風向が南東であるケースＣ０〜Ｃ６を読み出す。このうち、ケースＣ２では、室内エリアＡ１〜Ａ３の最大風速比例係数Ｑｍａｘは、０．０５、０．０５、０．２０となっている。また、ケースＣ３では、室内エリアＡ１〜Ａ３の最大風速比例係数Ｑｍａｘは、０．０５、０．０５、０．０３となっている。
【００７７】
ステップＳ８２では、最大風速算定手段１４が、屋上気流の風速を所定時間（例えば１０分間）の平均を算定して、屋上気流の平均風速とする。そして、最大風速算定手段１４が、この屋上気流の平均風速に基づいて、ステップＳ５４で生成した対応表に従い、上空気流の平均風速を算定し、上空気流の平均風速Ｖｏｕｔとする。
【００７８】
ステップＳ８３では、最大風速算定手段１４が、上空気流の平均風速Ｖｏｕｔを、読み出した第２テーブルの各ケースＣの室内エリアＡ１〜Ａｊの最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘに乗算する。これにより、各ケースＣの室内エリアＡ１〜Ａｊの最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘが算定される。
【００７９】
例えば、上空気流の平均風速Ｖｏｕｔが３ｍ／ｓである場合、この平均風速３ｍ／ｓを、ケースＣ２の室内エリアＡ１〜Ａ３の最大風速比例係数に乗算すると、図１０に示すように、最大風速は、０．１５、０．１５、０．６０ｍ／ｓとなる。また、上空気流の平均風速３ｍ／ｓを、ケースＣ３の室内エリアＡ１〜Ａ３の最大風速比例係数に乗算すると、図１０に示すように、最大風速は、０．１５、０．１５、０．０９ｍ／ｓとなる。
【００８０】
ステップＳ８４では、抽出手段１５が、室内エリアＡ１〜Ａｊの全ての最大風速Ｖ１ｍａｘ〜Ｖｊｍａｘが許容最大風速Ｖｔ以下となるケースＣを抽出する。
【００８１】
例えば、許容最大風速Ｖｔを０．２ｍ／ｓとすると、図１０に示すように、ケースＣ２では、室内エリアＡ３の最大風速が０．２ｍ／ｓを超えるので、ケースＣ２は抽出されない。一方、ケースＣ３では、室内エリアＡ１〜Ａ３の全ての最大風速が０．２ｍ／ｓ以下となるので、このケースＣ３は抽出される。
【００８２】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）建物２の周辺環境の影響を考慮して、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの風圧を算定して、第１テーブルとする。そして、上空気流の風向および風速を取得し、この第１テーブルに基づいて、各ケースにおける屋内の最大風速を推定する。したがって、自然換気を行うための条件を正確に把握して、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できるから、室内環境を適切に保つことができる。
【００８３】
（２）各風向について、建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの少なくとも一部の開度が互いに異なる複数のケースＣ０〜Ｃｎを設定する。これら複数のケースＣ０〜Ｃｎの全てについて、屋内気流の風速比例係数のうち最大のものを最大風速比例係数Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘとして抽出して第２テーブルとしておく。
そして、上空気流の風向および風速を取得し、この取得した上空気流の風向および風速を第２テーブルに照らし合わせて、各ケースＣにおける屋内の最大風速Ｖｍａｘを推定する。したがって、自然換気を行うための条件をより正確に把握して、室内環境をより適切に保つことができる。
【００８４】
（３）推定した最大風速Ｖｍａｘが許容最大風速Ｖｔ以下となるケースを抽出したので、建物２の各開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を、抽出したケースＣに設定された開度とするだけで、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できる。よって、屋内の各室において、室内環境を適切に保って、居住者が快適に過ごすことができる。
【００８５】
（４）開度制御手段１６により、建物２の各開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を自動的に調節して、居室内での屋内気流を適正な範囲に制御できる。
【００８６】
（５）許容最大風速設定手段１１により、室内に居住者がいるか否かの判定結果に基づいて、許容最大風速を設定した。室内に居住者がいる場合には、室内の風速を居住者が快適な範囲に制御し、居住者がいない場合には、居住者がいる場合に比べて、室内の風速を高めにして、換気効果を増大できる。
【００８７】
（６）本実施形態では、ステップＳ６５において、三次元解析により、最大風速比例係数を求めた。これにより、室内の状況を正確に把握して、高精度で予測できる。
なお、ステップＳ６５において、特開平５−２４８６７４号公報に示すように、室内の風速を実際に計測して、この計測値を用いることが考えられる。しかしながら、この方法では、計測可能な箇所が限られるうえに、室内の風速は場所により大きく異なるため、計測点以外の箇所で強風が発生するような状況を把握できない。
【００８８】
（７）上述の特開２００２−２５７３９０号公報では、室内の風速の指標として換気回数を用いている。この指標を用いると、室内の平均的な風速を求めることはできるが、風速の空間的な分布を求めることはできない。室内の風速は、位置によって大きく異なるため、特開２００２−２５７３９０号公報では、室内で局部的に強風が発生した場合に対応できない。これに対し、本実施形態では、第１テーブルに基づいて三次元流体解析により屋内の最大風速を推定するため、室内で強風が発生する状況を正確に予測できる。
【００８９】
また、外気の取り入れ口となる開口には、風向によって、強風時に強い風が吹き込む開口とそうでない開口とができるが、特開２００２−２５７３９０号公報は、開口面積の合計値を用いて制御するため、開口の位置によって開口面積の増減率を変化させて、室内に強風の流入を防ぐことができない。これに対し、本実施形態では、開口の位置によって開口面積の増減率を変化させるため、強風の室内の流入を防ぎながら、全体の換気量を一定にすることが可能である。
【００９０】
また、特開２００２−２５７３９０号公報では、周辺に建物が密集している場合とそうでない場合を考慮しているが、周辺建物の形状によって各開口の風圧係数が受ける影響を考慮していない。これに対し、本実施形態では、三次元流体解析を行っているため、周辺建物の形状によって各開口の換気量が受ける影響を考慮できる。
【００９１】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本実施形態では、ステップＳ９において、開度制御手段１６が建物２の開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を、抽出したケースＣの開度となるように制御したが、これに限らない。すなわち、抽出したケースＣを表示装置４に表示して、手動で、開口Ｗ１〜Ｗｋの開度を、抽出したケースＣの開度としてもよい。
【００９２】
また、本実施形態では、各ケースＣにおいて、開口Ｗ１〜Ｗｋを全開あるいは半開としたが、これに限らず、開口Ｗ１〜Ｗｋを、全開と半開との中間の開度としたり、半開と全閉との中間の開度としたりしてもよい。この場合、例えば、実施した気流解析の結果に基づいて、内挿法や外挿法といった補間処理により、開度を推定してもよい。
【００９３】
また、本実施形態では、ステップＳ５３およびステップＳ６５において、三次元流体解析を行ったが、これに限らず、建物２および周辺建物の位置および形状を模した模型を製作して、風洞実験を行ってもよい。
【００９４】
また、本実施形態では、人の存在を検知する人感センサ２７を用いたが、これに限らず、人を個別に認識する人検知センサを用いてもよい。
【００９５】
また、本実施形態では、室内エリアＡ１〜Ａｊを内壁で仕切られた空間としたが、これに限らず、空調のゾーン分けによって区切られた空間のように、一つの空間を適宜分割して別個の室内エリアとしてもよい。
【００９６】
また、本実施形態では、ステップＳ６５において、三次元流体解析を行ったが、これに限らず、室内を１点または数点の接点に分割して、マクロ的な空気流動の解析を行う換気回路網解析を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…自然換気システム
２…建物
３…入力装置
４…表示装置
５…演算処理装置
６…記憶装置
１０…対象建物設定手段
１１…許容最大風速設定手段
１２…風圧係数算定手段
１３…最大風速比例係数算定手段
１４…最大風速算定手段
１５…抽出手段
１６…開度制御手段
２０…屋外気温センサ
２１…室内気温センサ
２２…屋外湿度センサ
２３…室内湿度センサ
２４…降雨量センサ
２５…風向センサ
２６…風速センサ
２７…人感センサ
Ｗ１〜Ｗｋ…建物の開口
Ｐ１〜Ｐｋ…建物の開口における風圧係数
Ａ１〜Ａｊ…室内エリア
Ｑ…風速比例係数
Ｑ１ｍａｘ〜Ｑｊｍａｘ…最大風速比例係数
Ｖｏｕｔ…上空気流の平均風速
Ｖｍａｘ…室内エリアにおける最大風速
Ｖｔ…許容最大風速
Ｖｔ１…在室時許容最大風速
Ｖｔ２…不在時許容最大風速
Ｃ０〜Ｃｎ…ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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