(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に発熱体を収容した建屋における給気手段および排気手段を用いて建屋内部を換気する換気システムの設計方法であって、
前記給気手段は、前記建屋の下部に設けられる給気開口から構成され、前記排気手段は、前記建屋の上部に設けられる排気開口から構成され、これらの給気開口および排気開口の各々の開口面積を含んだ開口条件と、建屋内の高さ方向に関する内気の温度分布および温度分布から算出される浮力とに基づいて、前記給気開口から給気されて前記排気開口から排気される換気量を算出する方法であって、
建屋内の高さ方向に関する内気の温度分布を仮定する温度分布仮定手順と、
内気の温度分布に基づいて、前記建屋内部の高さ方向に関する発熱量分布を算出する発熱量分布算出手順と、
算出した発熱量分布に基づいて、前記建屋内部の総発熱量を算出する総発熱量算出手順と、
算出した総発熱量に基づいて、必要とされる所要総換気量を算出する所要総換気量算出手順と、
算出した所要総換気量に基づいて、内気の温度分布を算出する温度分布算出手順と、
前記温度分布算出手順で算出した内気の温度分布が収束したか否かを判断し、収束しない場合には前記発熱量分布算出手順、総発熱量算出手順、所要総換気量算出手順、および温度分布算出手順を繰り返し実行させる第１判断手順と、
前記第１判断手順において収束したと判断した内気の温度分布に基づいて、建屋の内気に発生する浮力を算出する浮力算出手順と、
前記浮力算出手順で算出した内気の浮力によって得られる駆動力と前記開口条件とに基づいて実換気量を算出する実換気量算出手順と、
算出した実換気量が前記所要総換気量算出手順で算出した所要総換気量を上回るか否かを判断し、実換気量が所要総換気量を上回らない場合には、再設定した開口条件に基づいて前記実換気量算出手順に実換気量の算出を実行させる第２判断手順と、
を備えたことを特徴とする換気システムの設計方法。
【請求項２】
請求項１に記載の換気システムの設計方法において、
前記建屋内部の高さ方向に関する前記発熱量分布および前記建屋内部の前記総発熱量は、それぞれ式（１）により算出され、
【数１】
0004727365.tif 000010
この式（１）において、
ｑi は、第i 階層の建屋内部の発熱量、
Ｑは、建屋内部の総発熱量であり、
ここで、添字のi は、階または階層（i ＝1,2,3…）を示し、
ｔj は、発熱体の表面温度、
ｔhiは、建屋のi 階における内気の温度、
ａijは、i 階における表面温度ｔj の発熱体の表面積、
αは、熱伝達率、
ｃi は、第i 階層の発熱量のうち室内温度に依存しない成分
であることを特徴とする換気システムの設計方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の換気システムの設計方法において、
前記給気開口および前記排気開口を介して建屋の外に出力される音の大きさが、予め設定した基準値を下回るか否かを判断する第３判断手順を備え、この第３判断手順において建屋の外に出力される音の大きさが基準値を下回らない場合には、再設定した開口条件と、前記給気開口および前記排気開口の少なくとも一方に設ける消音手段の空気抵抗と、を含む算出条件により算出した有効開口面積に基づいて換気量を算出することを特徴とする換気システムの設計方法。
【請求項４】
内部に発熱体を収容した建屋を換気する換気システムであって、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の設計方法によって設計された自然換気システムであることを特徴とする建屋の換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、換気システムの設計方法および建屋の換気システムに関し、詳しくは、内部に発熱体を収容した建屋における給気手段および排気手段を用いて建屋内部を換気する換気システムの設計方法および建屋の換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ごみ溶融炉等の各種発熱機器（発熱体）を収容する建屋の換気設備（換気システム）として、給気ファン（送風機）および給気ダクトを有した給気手段と、排気モニタ等の排気開口（排気口）を有した排気手段を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載された換気設備では、建屋の外壁に開口した給気管に送風機が接続され、この送風機を介して吸引された外気が給気ダクトに送り込まれるとともに、給気ダクトの外気吹出口から発熱体に向かって外気が供給されるように構成されている。そして、給気ダクトが発熱体の下方位置において発熱体を囲むように配設されるとともに、外気吹出口が発熱体に向かって上向きに外気を吹き出すように設けられているので、発熱体周辺の熱せられた空気を効率よく上昇させて排気口から排気させることができるようになっている。
このような従来の換気設備は、建屋の室内温度を所定値（例えば、３０℃）に固定した条件下で、発熱体の表面温度と室内温度との温度差による熱伝達に基づいて建屋内部の発熱量を算出し、この発熱量に基づき建屋内外の温度差が所定値（例えば、１５℃）以下となるように設計されている。そして、従来の換気設備では、室内温度および発熱体の表面温度が固定されているため、外気温の変動（季節や昼夜の気温差）に関わらず、一定の換気量つまり定風量換気となるような設計方法が一般的である。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４８２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の換気設備においては、送風機や給気ダクトを有して給気手段が構成されているため、これらを設置するための設備コストや、設置スペースを確保するための建設コストが多大になってしまうという問題がある。さらに、送風機を駆動するための電力が必要となるため、省エネルギー化を阻害するとともに、換気設備のランニングコスト面でも不利になるという問題もある。
さらに、従来の換気設備の設計方法では、室内温度を一定に固定した条件で発熱量を算出しているため、算出した発熱量や内気の温度分布による浮力を適切に評価することが困難で、必ずしも合理的な換気量を設定することができないという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、設備コストや建設コスト、ランニングコストの低減、および換気量を合理的に設定することができる換気システムの設計方法および建屋の換気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に記載の換気システムの設計方法は、内部に発熱体を収容した建屋における給気手段および排気手段を用いて建屋内部を換気する換気システムの設計方法であって、前記給気手段は、前記建屋の下部に設けられる給気開口から構成され、前記排気手段は、前記建屋の上部に設けられる排気開口から構成され、これらの給気開口および排気開口の各々の開口面積を含んだ開口条件と、建屋内の高さ方向に関する内気の温度分布および温度分布から算出される浮力とに基づいて、前記給気開口から給気されて前記排気開口から排気される換気量を算出する方法であって、建屋内の高さ方向に関する内気の温度分布を仮定する温度分布仮定手順と、内気の温度分布に基づいて、前記建屋内部の高さ方向に関する発熱量分布を算出する発熱量分布算出手順と、算出した発熱量分布に基づいて、前記建屋内部の総発熱量を算出する総発熱量算出手順と、算出した総発熱量に基づいて、必要とされる所要総換気量を算出する所要総換気量算出手順と、算出した所要総換気量に基づいて、内気の温度分布を算出する温度分布算出手順と、前記温度分布算出手順で算出した内気の温度分布が収束したか否かを判断し、収束しない場合には前記発熱量分布算出手順、総発熱量算出手順、所要総換気量算出手順、および温度分布算出手順を繰り返し実行させる第１判断手順と、前記第１判断手順において収束したと判断した内気の温度分布に基づいて、建屋の内気に発生する浮力を算出する浮力算出手順と、前記浮力算出手順で算出した内気の浮力によって得られる駆動力と前記開口条件とに基づいて実換気量を算出する実換気量算出手順と、算出した実換気量が前記所要総換気量算出手順で算出した所要総換気量を上回るか否かを判断し、実換気量が所要総換気量を上回らない場合には、再設定した開口条件に基づいて前記実換気量算出手順に実換気量の算出を実行させる第２判断手順と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
以上の換気システムの設計方法によれば、ごみ溶融炉や焼却炉のような大容量発熱機器が配置された建屋において、高さ方向に関する内気の温度分布を適切に評価し、この温度分布に応じた温度成層による内気の浮力を高精度に算出することができ、浮力によって得られる駆動力を用いて給気開口から外気を給気するとともに排気開口から内気を排気するという置換型重力自然換気システムを構築することができる。従って、従来の換気設備のように、給気手段として送風機および給気ダクトを用いる必要がなく、これらを設置するための設備コストや、設置スペースを確保するための建設コストが低減できるとともに、送風機を駆動するための電力が不要となるため、省エネルギー化を促進しかつランニングコストの抑制を図ることができる。さらに、置換型重力自然換気システムとすることで、発熱体の仕様変更等により発熱量が上昇した場合でも、発熱量の上昇に伴って内気の温度も上昇するため、浮力が増大して換気量が増加するので、機械換気と比較して発熱量の上昇による換気効率低下の影響を抑制することができる。
そして、換気設計において、内気の温度分布を設定することで、実際の建屋内の温度成層状態を高精度にシミュレートすることができ、内気の浮力に基づく換気量を正確に算出することができる。すなわち、本出願人の研究により、建屋内部の総発熱量が周辺温度（外気温や室内温度）に依存し、この周辺温度つまり内気の温度分布は内気の浮力を算出する上で非常に重要であるという知見が得られたため、従来の換気設備における設計のように室内温度を一定に固定した条件で発熱量を算出する場合と比較し、浮力および換気量をより正確に算出することができ、自然換気システムを合理的に設計することができる。
【０００９】
さらに、第１判断手順によって、内気の温度分布が収束するまで発熱量分布算出手順、総発熱量算出手順、所要総換気量算出手順、および温度分布算出手順を繰り返し実行させることで、実際の建屋内の温度成層状態および浮力による実換気量を正確に算出することができる。ここで、内気の温度分布が収束したことは、繰り返し実行される温度分布算出手順のうち、１度目の温度分布算出手順では、温度分布仮定手順で仮定した内気の温度分布との差または比が所定値以内に収まっていることにより判断され、あるいは２度目以降の温度分布算出手順では、前回の温度分布算出手順で算出された内気の温度分布との差または比が所定値以内に収まっていることにより判断される。
また、内気の温度分布から発熱量分布および総発熱量を算出するとともに所要総換気量を算出し、第２判断手順によって、所要総換気量を実換気量が上回るように開口条件を設定することで、換気効率を確保しつつ合理的な開口条件つまり給気開口および排気開口の各々の開口面積を設定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の請求項２に記載の換気システムの設計方法は、請求項１に記載の換気システムの設計方法において、前記建屋内部の高さ方向に関する前記発熱量分布および前記建屋内部の前記総発熱量は、それぞれ式（１）により算出され、この式（１）において、ｑi は、第i 階層の建屋内部の発熱量、Ｑは、建屋内部の総発熱量であり、ここで、添字のi は、階または階層（i ＝1,2,3…）を示し、ｔj は、発熱体の表面温度、ｔhiは、建屋のi 階における内気の温度、ａijは、i 階における表面温度ｔj の発熱体の表面積、αは、熱伝達率、ｃi は、第i 階層の発熱量のうち室内温度に依存しない成分であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に記載の換気システムの設計方法は、請求項１または請求項２に記載の換気システムの設計方法において、前記給気開口および前記排気開口を介して建屋の外に出力される音の大きさが、予め設定した基準値を下回るか否かを判断する第３判断手順を備え、この第３判断手順において建屋の外に出力される音の大きさが基準値を下回らない場合には、再設定した開口条件と、前記給気開口および前記排気開口の少なくとも一方に設ける消音手段の空気抵抗と、を含む算出条件により算出した有効開口面積に基づいて換気量を算出することを特徴とする。
ここで、有効開口面積の算出条件としては、開口条件および消音手段の空気抵抗の他に、給気開口や排気開口に設ける金網等の開口要素による空気抵抗、および給気開口や排気開口の前後における空気の流れの急縮小および急拡大による空気抵抗等が含まれる。また、建設地の騒音規制値が緩い場合や、敷地境界線までの距離が大きい場合など、消音手段を設けなくても騒音の基準値を下回る場合には、消音手段を設けなくてもよい。そして、消音手段を設けない場合であっても、空気の流れの急縮小および急拡大による空気抵抗は生じるため、この空気抵抗を考慮した有効開口面積を算出し、この有効開口面積に基づいた換気量を算出することが望ましい。また、給気開口や排気開口に設ける金網としては、通常の金網でもよく、また格子間隔が１５〜２０mmの防鳥用の金網（防鳥網）でもよく、さらに格子間隔が６mm以下の防虫防鳥用の金網でもよい。ただし、防虫防鳥用の金網を設けた場合には空気抵抗が大きくなってしまうため、給気開口や排気開口に防鳥用の金網を設けるとともに、開口付近に虫が認知しにくい低誘虫灯を設置することで虫の侵入を防止することが望ましい。
このような構成によれば、給気開口や排気開口に消音手段を設けるとともに、第３判断手順によって、建屋の外に出力される音の大きさが基準値を下回るように開口条件や消音手段を設定することで、基準値を超える音の出力が防止できる。そして、給気開口や排気開口を通過する空気が消音手段や金網等の開口要素、開口前後の急縮小および急拡大によって抵抗を受けたとしても、この空気抵抗を考慮した有効開口面積に基づいて換気量を算出することで、所定の換気効率を確保することができる。
【００１２】
一方、本発明の請求項４に記載の建屋の換気システムは、内部に発熱体を収容した建屋を換気する換気システムであって、請求項１から請求項３のいずれかに記載の設計方法によって設計された自然換気システムであることを特徴とする。
以上の建屋の換気システムによれば、前述した設計方法における効果と同様の効果、すなわち設備コストや建設コストが低減できるとともに、省エネルギー化を促進しかつランニングコストの抑制を図ることができる置換型重力自然換気システムによって効率的な換気を実施することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のような本発明の換気システムの設計方法および建屋の換気システムによれば、設備コストや建設コスト、ランニングコストの低減、および換気量を合理的に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る換気システムを採用したごみ焼却施設の建屋１を示す平面図である。図２は、建屋１の断面図である。図３は、建屋１の外壁２に設けられた給気手段を示す断面図である。
図１〜図３において、建屋１は、外壁２および屋根３で囲まれた内部に発熱体である溶融炉４を収容し、この溶融炉４を設置する主空間１Ａと、この主空間１Ａと仕切られた機械室や電気室、各種付室等の複数の副空間１Ｂとを有して構成されている。外壁２の下部には、主空間１Ａに外気を導入する給気開口（給気手段）５が設けられ、屋根３には、主空間の内気を屋外に排気する排気開口（排気手段）６を有した排気モニタ７が設けられている。給気開口５の室内側には、図３に示すように、消音手段であるサイレンサ８が仕切板９を介して設置され、このサイレンサ８を通して外気が導入されるとともに、建屋１内の音が屋外に出力されにくくなっている。また、建屋１の主空間１Ａには、図２に示すように、通気可能なグレーチング等の床材１０で上下に仕切られた複数の階層が形成されている。
【００１５】
このような建屋１は、溶融炉４の発熱により発生する内気の浮力（上昇気流）を駆動力として、給気開口５から外気を給気するとともに昇温された内気を排気開口６から排気する置換型重力自然換気システムによって換気されるようになっている。
以下、換気システムの設計方法について、図４〜図７も参考にして説明する。
図４は、換気システムの設計手順を説明するフローチャートである。図５(Ａ)、(Ｂ)は、それぞれ溶融炉４からの発熱および建屋１の内気の温度分布を説明する図である。図６は、内気の温度分布を繰り返し演算により算出する手順を説明する図である。図７(Ａ)〜(Ｃ)は、内気の浮力を算出する手順を説明する図である。
【００１６】
先ず、図４のステップ０（以下、ステップをＳと表記する。Ｓ０）において、建屋１および溶融炉４の各種条件および設計に関する初期値を入力しておく。ここで、入力する初期値としては、建屋１内の高さ方向に関する内気の温度分布（ｔhi）を仮定したものが含まれ、すなわち、図４の「プラント機器条件入力」Ｓ０には、本発明の温度分布仮定手順が含まれている。また、このＳ０において入力する初期値には、各階層ごとの溶融炉４の表面温度（ｔj ）や表面積（ａij）が含まれている。
次に、Ｓ１の「総発熱量算出」（総発熱量算出手順）において、各階層ごとの建屋１内部の発熱量（発熱量分布）および建屋１内部の総発熱量（Ｑ）を次式（１）によって算出する。
【００１７】
【数１】
0004727365.tif 000002
【００１８】
ここで、
ｑi は、第i 階層の建屋１内部の発熱量、
Ｑは、建屋１内部の総発熱量をそれぞれ示している。そして、
添字のi は、階または階層（i ＝1,2,3…）を示す。さらに、
ｔj は、溶融炉４の表面温度（機器表面温度）、
ｔhiは、建屋１のi 階における内気の温度（炉室内温度）、
ａijは、i 階における表面温度ｔj の溶融炉４の表面積、
αは、熱伝達率、
ｃi は、i の発熱量のうち室内温度に依存しない成分をそれぞれ示している。
そして、溶融炉４の表面温度（ｔj ）および内気の温度（ｔhi）は、図５(Ｂ)に示すように、溶融炉４の表面温度（ｔj ）を一定とした場合に、内気の温度（ｔhi）は、上階ほど高温になるような分布性状を示し、このグラフにおける溶融炉４の表面温度（ｔj ）と内気の温度（ｔhi）との差分の面積が建屋１内部の発熱量に比例するようになっている。
【００１９】
次に、Ｓ２の「所要総換気量（Ｍ1 ）算出」（所要総換気量算出手順）において、建屋１内部の総発熱量（Ｑ）に基づき、必要とされる所要総換気量（Ｍ1 ）を次式（２）によって算出する。
ここで、
Ｃp は、空気の定圧比熱、
Δｔは、目標とする内外最大温度差をそれぞれ示している。
この内外最大温度差（Δｔ）としては、例えば、１２℃〜１５℃の所定値が設定されている。
【００２０】
【数２】
0004727365.tif 000003
【００２１】
次に、Ｓ３の「内気の温度分布算出」（温度分布算出手順）において、所要総換気量（Ｍ1 ）に基づき、建屋１内部の内気の温度分布（ｔhi）を次式（３）によって算出する。
ここで、
ｔ0 は、外気温度、
ｑk は、k 階の発熱量をそれぞれ示している。
この内気の温度分布（ｔhi）は、各階層ごとの温度成層を前提として算出される。そして、算出された内気の温度分布（ｔhi）に基づいて上述の式（１）によって発熱量分布（ｑi ）を算出する（「発熱量分布算出」Ｓ４、発熱量分布算出手順）。
【００２２】
【数３】
0004727365.tif 000004
【００２３】
以上によって内気の温度分布（ｔhi）が算出されれば、算出された温度分布と、上述のＳ０で仮定した内気の温度分布とを比較し、その差が所定値以内であるか否かによって内気の温度分布（ｔhi）が収束したか否かを判断する（Ｓ５、第１判断手順）。
この判断により、内気の温度分布（ｔhi）が収束していれば、次のステップ（Ｓ６）を実行し、収束していない場合には、「総発熱量算出」Ｓ１に戻って、建屋１内部の総発熱量（Ｑ）をＳ４で算出した発熱量分布（ｑi ）に基づいて算出するとともに、Ｓ２〜Ｓ４を再度実行する。これにより、新たな内気の温度分布（ｔhi）が算出され、再度Ｓ５において、算出された新たな温度分布と、前回算出した内気の温度分布とを比較し、内気の温度分布（ｔhi）が収束したか否かを判断する。
【００２４】
このようなＳ１〜Ｓ４の各ステップは、図６に示すように、内気の温度分布（ｔhi）が収束するまで繰り返される。すなわち、総発熱量、発熱量分布、所要総換気量は、それぞれ内気の温度分布（ｔh ）の関数で表され、内気の温度分布（ｔh ）自体も温度分布の関数で表されることから、Ｓ１〜Ｓ４を繰り返し実行することで内気の温度分布（ｔh ）が収束し、収束した時点において、発熱量と釣り合う所要換気量が算出されるとともに、釣り合い状態における内気の温度分布（ｔh ）が算出されることとなる。
以上のようにして内気の温度分布（ｔh ）が算出されれば、この内気の温度分布（ｔh ）から算出される空気比重量（γhi）に基づいて、Ｓ６の「内気の浮力算出」（浮力算出手順）において、建屋１内部の内気の浮力（Ｆ）を次式（４）によって算出する。
【００２５】
【数４】
0004727365.tif 000005
【００２６】
ここで、
Ｇは、重力加速度、
ｈi は、各階の高さ（炉室内高さ）、
γ0 は、外気比重量、
γhiは、各階の高さｈi における空気比重量（炉室内空気比重量）をそれぞれ示している。
すなわち、図７(Ａ)に示すように、内気の温度分布（ｔhi）が上述のように算出されていれば、図７(Ｂ)に示すように、温度分布に逆比例する内気の空気比重量（γhi）が算出できる。そして、式（４）で算出される内気の浮力（Ｆ）は、図７(Ｃ)に示すように、外気比重量（γ0 ）と内気の空気比重量（γhi）との差分が描くグラフの面積（図中の斜線部分）に相当するようになっている。
【００２７】
次に、算出された内気の浮力（Ｆ）に基づき、Ｓ７の「実換気量（Ｍ2 )算出」（実換気量算出手順）において、実換気量（Ｍ2 ）を算出するが、それに先立ちＳ８の「開口条件入力」（開口条件入力手順）において、給気開口５および排気開口６の開口条件（開口面積や、サイレンサ８等による局部抵抗係数）や、各階層間の通過の局部抵抗係数を入力しておく。そして、これらの各条件から算出される圧力損失と内気の浮力（Ｆ）とから、次式（５）に示す換気回路計算式が成立する。
【００２８】
【数５】
0004727365.tif 000006
【００２９】
ここで、
ΔＰS は、給気開口５による圧力損失を示し、
ΔＰS ＝1/2・γ0・（ζ0＋ζSk）・ＶSk2  である。
ΔＰR は、建屋１内部の通過による圧力損失を示し、
ΔＰR ＝1/2・Σ(n=1)γRn・ζRn・ＶRn2  である。また、
ΔＰE は、排気開口６による圧力損失を示し、
ΔＰE ＝1/2・γE・ζE・ＶE2  である。また、
ζSkは、k番目の給気開口５の各要素の合計局部抵抗係数、
ζ0 は、単純開口の局部抵抗係数、
ζRnは、建屋１内部のｎ階層通過の局部抵抗係数、
ζE は、排気開口６の局部抵抗係数、
ＶSkは、k番目の給気開口５の通過風速、
ＶRnは、ｎ階層通過の風速、
ＶE は、排気開口６の通過風速、
γ0 は、外気空気比重量、
γRnは、ｎ階層での空気比重量、
γE は、排気空気比重量をそれぞれ示している。
【００３０】
そして、実換気量（Ｍ2 ）は、連続の式より次式（６）のように表され、式（５）、式（６）を解くことで実換気量（Ｍ2 ）が算出される。
ここで、
ｐSkは、k番目の給気開口５の有効開口率、
ｐRnは、建屋１内部のｎ階層の有効開口率、
ｐE は、排気開口６の有効開口率、
ＡSkは、k番目の給気開口５の見付開口面積、
ＡRnは、ｎ階層の床面積、
ＡE は、排気開口６の開口面積をそれぞれ示している。
【００３１】
【数６】
0004727365.tif 000007
【００３２】
この式（６）において、各階層の床面積（ＡRn）およびその有効開口率（ｐRn）は、プラント機器レイアウトにより決定され、ｎ階層通過の局部抵抗係数（ζRn）は、グレーチング等の床材１０によって固有の値となる。また、排気モニタ７の排気開口６の局部抵抗係数（ζE ）が排気モニタ７の固有値であり、排気開口６の開口面積（ＡE ）、有効開口率（ｐE ）を所要総換気量（Ｍ1 ）に基づいて設定すれば、式（６）中で実換気量（Ｍ2 ）を決定する要因となるのは、給気開口５の開口条件である見付開口面積（ＡSk）、有効開口率（ｐSk）および局部抵抗係数（ζSk）となり、実換気量（Ｍ2 ）は、次式（７）によって算出される。
この式（７）において、
ζkmは、k番目の給気開口５のm番目の構成抵抗体（サイレンサ８等）の局部抵抗係数を示しており、排気開口６の局部抵抗係数（ζSk）としてサイレンサ８等の空気抵抗から決定される局部抵抗係数（ζkm）を用いることとしている。
【００３３】
【数７】
0004727365.tif 000008
【００３４】
以上のようにして算出した実換気量（Ｍ2 ）が所要総換気量（Ｍ1 ）を上回っていることをＳ９（第２判断手順）で確認する。そして、実換気量（Ｍ2 ）が所要総換気量（Ｍ1 ）を上回っていれば、Ｓ１０の「騒音シミュレーション」（第３判断手順）を実行し、建屋１内の音が基準値を超えて外部に出力されないことを確認する。Ｓ９において、実換気量（Ｍ2 ）が所要総換気量（Ｍ1 ）を上回らなかった場合、またはＳ１０において、外部に出力される音が基準値を超える場合には、Ｓ８の「開口条件入力」に戻り、再度、給気開口５の数や開口面積（ＡSk）、サイレンサ８の仕様を入力し、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１０を実行する。この際、前述の式（７）に基づいて、等価開口面積総計（Ａeq）を次式（８）のように定義しておく。
【００３５】
【数８】
0004727365.tif 000009
【００３６】
この式（８）において、等価開口面積総計（Ａeq）は、全ての給気開口５を同量の自然給気が可能な単純開口面積（有効開口率ｐS ＝１．０、局部抵抗係数ζ0 ＝１．０）に換算した合計面積であり、プラント機器レイアウトや、騒音条件等が変更になり、給気開口５の開口面積や開口率、局部抵抗係数の変更が必要になった場合に維持すべき値である。例えば、騒音条件が厳しくなって（Ｓ１０においてＮｏ）、サイレンサ８の減音性能とともに局部抵抗係数が大きくなった場合には、給気開口５の開口面積を大きくするか、別途給気開口５を追加する必要があり、その計算時の指標として等価開口面積総計（Ａeq）が用いられる。このような等価開口面積総計（Ａeq）を定義しておくことで、開口条件を再入力する際の目安となり、再入力が容易に実行できるようになっている。
【００３７】
また、図１に示すように、機械換気された副空間１Ｂを介して主空間１Ａに流入する移送流や、強制流導入手段である送風機等が設けられた開口１１から強制的に主空間１Ａに導入される強制流に関しては、Ｓ１１の「強制流・移送流入力」（強制流、移送流入力手順）で入力することができるようになっている。そして、強制流や移送流を入力した場合には、本実施形態では詳しく説明しないが、前述の式（１）〜式（３）および式（５）を適宜補正することで、強制流や移送流の影響を評価することができ、浮力の算出や実換気量の算出精度を向上させることができるようになる。
【００３８】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）すなわち、内気の浮力（Ｆ）によって得られる駆動力を用いて給気および排気を実施する置換型重力自然換気システムを採用することで、給気手段として給気開口５だけで済むため、送風機や給気ダクトを用いる必要がなく、これらを設置するための設備コストや、設置スペースを確保するための建設コストが低減できるとともに、送風機を駆動するための電力が不要となるため、省エネルギー化を促進しかつランニングコストの抑制を図ることができる。
【００３９】
（２）さらに、換気設計において、内気の温度分布（ｔhi）を繰り返し演算により高精度にシミュレートすることで、内気の浮力（Ｆ）に基づく実換気量（Ｍ2 ）を正確に算出することができ、自然換気システムを合理的に設計することができる。また、所要総換気量（Ｍ1 ）を実換気量（Ｍ2 ）が上回るように開口条件を設定することで、換気効率を確保しつつ開口条件つまり給気開口５の開口面積やサイレンサ８の仕様等を合理的かつ経済的に設定することができる。
【００４０】
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他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態においては、ごみ焼却施設について説明し、発熱体としてごみ溶融炉４を採用したが、発熱体としては溶融炉４に限られず、任意の炉や燃焼設備が適用可能である。
また、前記実施形態では、内気の温度分布（ｔhi）が収束するようにＳ１〜Ｓ４を繰り返し実行するようにしたが、Ｓ５における収束したか否かの判断は、内気の温度分布に限らず、発熱量によって判断してもよく、また温度分布や発熱量とは別の変数を定義しておき、その変数によって収束したか否かを判断してもよい。
【００４１】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る換気システムを採用した施設を示す平面図である。
【図２】前記施設の断面図である。
【図３】前記施設の外壁に設けられた給気手段を示す断面図である。
【図４】前記換気システムの設計手順を説明するフローチャートである。
【図５】(Ａ)、(Ｂ)は、換気システムの設計における発熱体からの発熱および内気の温度分布を説明する図である。
【図６】内気の温度分布を繰り返し演算により算出する手順を説明する図である。
【図７】(Ａ)〜(Ｃ)は、内気の浮力を算出する手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…建屋、４…発熱体である溶融炉、５…給気開口（給気手段）、６…排気開口（排気手段）、８…消音手段であるサイレンサ、Ｓ１…総発熱量算出手順、Ｓ２…所要総換気量算出手順、Ｓ３…温度分布算出手順、Ｓ４…発熱量分布算出手順、Ｓ５…第１判断手順、Ｓ６…浮力算出手順、Ｓ７…実換気量算出手順、Ｓ９…第２判断手順、Ｓ１０…第３判断手順。
【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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