[熱流体解析:FlowDesigner] 風通しを徹底解析、CO2排出量の少ない住宅を設計（アドバンスドナレッジ）-PR-

2008/04/07

「風通しの観点で問題のない設計は住宅は少数です」
エネルギー消費量の少ない住宅作りに熱流体解析ソフトを活用

住宅の風通しをよくすると、夏場に冷房する機会が減り、エネルギー消費量を減らすことができる。建材メーカーのデザイナーの渡邉武雄さんはこうした設計を熱流体解析ソフト「FlowDesigner」によって実現している。

「最近の住宅では明るさと風通しの良さが重視されています。風通しの視点で見ると、立地条件が厳しいこともあって、そのままでも問題のない住宅は少数です」と、渡邉さんは語る。「北東から吹く風が重要なのですが北側に水周りを持ってくることが多く、風上に開口部を設けにくかったり風下側の居室の風の抜けが悪かったりする。また、引き違い窓にするか開き窓にするかによっても、風通しは大きく違ってきます」（同）。

風通しについては、大学で研究用に使っている高額なソフトは使い方やパラメーターの設定にノウハウが必要で、研究者レベルが使うツールだった。そのため時間とコストがかかり、設計実務で使いづらいという問題があった。

「その点、FlowDesignerは、一連の作業を簡単に行うことができるので、建物の設計者が自分自身で住宅の風通しなどの解析を行うことができます。また、他のソフトと比べて、計算時間が短く、精度も優れています。そこで3年前のソフトの発売と同時に購入しました」と渡邉さんはFlowDesigner導入の経緯を語る。

夏場のエネルギー消費量を少なくするため、熱流体解析ソフト「FlowDesigner」を使って風通しのよい開口部の配置、建具の選定を行うデザイナーの渡邉さん

周囲の建物の影響も考慮して開口部の位置を検討
解析結果はアニメーションでわかりやすく表現

風通しのよい住宅を設計する基本は、風上に開口部を設け、住宅の内部全体に風が通り抜けられるような風の通路を設けることだ。風が吹いてくる主な方向は2〜3風向あるのが普通で、「卓越風」と呼ばれる。

しかし、卓越風が吹いてくる方向に向かって開口部を設ければいいかというと、そう単純な話ではない。周囲の住宅や塀などの影響で、風向きが大きく変わってしまうからだ。

そこで、渡邉さんは、対象となる住宅とともに、周囲の街並みも3次元モデルで再現し、周囲の家の影響を考慮した風通しの解析を行っている。ある住宅のケースでは、背面に2階建てのアパートが建っていた。その屋根越しに吹いてくる風は、縦方向に大きな渦を作り、住宅の1階部分では、なんと卓越風の方向とは逆向きの風が吹くことがわかったのだ。

「風が窓と平行に吹くときには、引き違い窓だと風が入ってきにくいですが、開き窓にすると窓に風が当たって室内に導くことができます。室内ではソファや食卓付近の風通しがいいように風の通り道を設計するします。FlowDesignerだと、風の流れを定量的に、かつ3次元のアニメーションで見ることができるので、こうした検討を具体的に行えます」と熱流体解析を日常の設計業務に生かすメリットを説明する。

解析の対象となった住宅の背後には、アパートがある	FlowDesignerで住宅内部の壁や開口部などを忠実に再現した3次元モデルを作成する
FlowDesignerは風の流れが3次元アニメーションでわかりやすく表示する。住宅の背後から風が吹いたときには風が渦巻き、アパートに向いた面は逆方向の風が吹くことがわかる
住宅内部の風の流れ。風のよどむ部分を発見し、風の通り道を意識的に作ることがエネルギー消費量の少ない住宅作りには重要だ

メッシュ切りは自動で、解析時間も数十分と短い
3次元CADのデータをインポートする機能も開発中

風通しの解析には、建物の内外壁や開口部などを入力する「モデリング」、空間を細かい部分に分割する「メッシュ切り」、流れの速さや方向、圧力などの状態を計算する「解析計算」、そして結果の表示といった工程がある。

「モデリング作業は簡単で、メッシュ切りは範囲を指定するだけで自動的にやってくれますし、解析計算の時間も他のソフトだと数十時間かかるところが数十分で済んでしまうので非常に速いと思います」（同）。

大小の建物が混在する街並みでは、風の通り道が複雑だ。周囲の建物は外形だけをモデリングすればよいので検討の手間もあまりかからない

現在は、住宅のモデル化を行う際に、FlowDesignerのモデリング機能を使っており、解析作業でモデリングの工程に一番時間がかかっているという。「もし、3次元CADの躯体データをそのままインポートできるようになれば、解析はずっと楽になるでしょう。そうなれば、3次元で住宅を設計する過程で、風通しの解析も同時に行うということができるようになると思います」と渡邉さんは語る。

アドバンスドナレッジ研究所の池島薫代表取締役社長によると、FlowDesignerは現在、オートデスクの建築用3次元CAD「Revit Architecture」との連携を検討しており、2009年度中での両ソフト間でのデータ交換を目指し、両社で課題を検討中、という。

それが実現すると、ビルディング・インフォメーション・モデリング（BIM）のソリューションの一つとして、熱流体解析が加わることになる。設計者には風通しがよく、エネルギー効率の高い建物を手軽に、わかりやすく設計する武器が手に入ることになるのだ。地球環境保護を建築設計者自身の手で実現するツールとして、今後、FlowDesignerは一段とその重要性を増すに違いない

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家入 龍太

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