新型コロナウイルス感染症対策として、建物の“換気設計”への関心が高まっている。アドバンスドナレッジ研究所は、気流や温熱環境を可視化する「FlowDesigner」(フローデザイナー)、建築のBIM、3次元都市モデルなどのBIM/CIMデータを連携し、換気シミュレーションを可能にする。建築と土木のデータが連携することで、最適な換気設計を行い、アフターコロナを見据えた安全・安心な都市づくりに貢献する。
フローデザイナーは、環境シミュレーションに馴染みのない設計者でも手軽に気流や温熱環境を解析できるため、環境設計のフロントローディングに貢献する。また、室内だけでなく、屋外の気流や温熱も 簡単にシミュレーションでき、土木やまちづくり分野の利用も広がっている。
2021年に発表した新バージョンは、新型コロナウイルス対策に有効な換気設計機能を強化したのが特徴となる。エアコンや換気口の位置に応じて気流をシミュレーションすることで、飛沫の拡散など目に見えない危険をビジュアル化する。
◆店舗内部の空気の動きを可視化
日々の生活で完全に密集空間を避けることはできないため、建築分野で換気設計の重要度が高まっている。
例えば海外の飲食店は、いままで見過ごされてきた店舗内部の気流を考慮したテーブルレイアウトが求められるケースが増えているという。その際、個室や柱の陰といった空気が留まりやすい位置を避け、常に空気が通り抜けるレイアウトが必要になる。
飲食店をモデルにした日本の感染症対策では、居室の容積に応じて1時間当たりの空気の入れ換え回数を規定しているが、実際は空気の流入口と流出口の位置により、同じ室内でも空気が流れやすい場所と留まる場所が生じるのが実情だ。風通しを良くするには空気を送り出すエアコンと換気口の配置が重要になる。
そうした空気が同じ場所に留まる時間の指標に「空気齢」(SVE3)がある。ウイルスが発生した場合、換気量を増やしても空気齢が高い場所は感染リスクが高いため、空気が留まりやすい死角をなくす必要がある。フローデザイナーは気流解析で空気齢を可視化できるため、エアコンや換気口の位置に応じたシミュレーションを行い、どの位置にどのくらい空気が留まるかを検証することで感染リスクの低いレイアウトを検討できる。
◆エリア全体の外気風を解析
地形を考慮した風環境解析
外気風の解析は通常、建物の敷地内を対象にするが、BIM/CIMデータと連携すればより広域の外気風を解析し、精度の高いデータを取得できる。例えば地形によっては風が逆流する場所など、気象台が提供するデータに表れない詳細な情報まで把握できる。
敷地に吹く正確な風向きを把握できれば、誤ったデータ運用が減り、手戻りが少なくなる。地形データは国土地理院の3次元データを無償で使用できるほか、ゼンリンの3次元都市モデルを利用すればより詳細なデータ連携が可能になる。
具体例として、一般的に冬は北西風、夏は南東風の影響を受ける関東南部の島でシミュレーションした仮想の建築計画では、建設地周辺の地形をフローデザイナーで気流解析すると、敷地に接する山肌の影響で夏も冬も北西風しか吹かないことが分かった。そのため、換気設計は北西風だけに配慮すれば済む。正確な情報が、手戻りのない最適な設計を可能にする。
◆より上流段階の検証で大きな効果
アドバンスドナレッジ研究所の黒岩真也ソリューション技術部部長は「設計変更にかかるコストはプロジェクトが進むほど上昇し、変更できる範囲は小さくなる。逆に早い段階に変更すればコストは小さく効果が大きい」と、より上流の段階で環境設計する意義を語る。都市や土木などエリア単位のプロジェクトで環境を検討する際もマクロとミクロの情報を組み合わせれば、換気、省エネルギー、安全などの性能を担保することにつながる。
フローデザイナーは、土木分野の機能開発を加速させており、ことし1月に、同社が土質・地質調査試験、非破壊試験、環境調査試験などをワンストップで提供する土木管理総合試験所の100%子会社になったことで、土木分野の知見をより積極的に活用できる環境になった。熱流体シミュレーションを活用した両社の技術交流が進むことで、建築、土木両分野でのシナジー効果を発揮することが期待される。