HVAC空調CFD — トラブルシューティングガイド
この記事は統合版に移行しました
より充実した内容を hvac-cfd.html でご覧いただけます。
より充実した内容を hvac-cfd.html でご覧いただけます。
HVAC空調CFD — トラブルシューティングガイド
トラブルシューティング
HVAC CFDでよくある問題を教えてください。
1. 室温が全体的に設計値と合わない
チェックポイント:
- 壁面の熱条件を確認。外壁はConvection BC（外気温度 + 外側熱伝達率）を設定しているか
- 内部発熱（照明: 10〜20 W/m²、人体: 75 W/人、OA機器: 50〜150 W/台）が正しく入力されているか
- 空調の吹出温度と風量が設計値と一致しているか
- 日射負荷（Solar Load）が考慮されているか（窓のある部屋では支配的な負荷源）
2. 吹出ジェットの到達距離が短い
天井から吹き出したジェットがすぐに消えてしまうケースですね。
対策:
- 離散化スキームを確認（First Order Upwindだと数値拡散でジェットが拡散する）
- 吹出口周辺のメッシュを細分化（吹出口の10倍以上の距離まで徐々に粗くする）
- 吹出風速と乱流強度が正しいか確認（ディフューザのカタログ値を使う）
- Coanda効果（天井面へのジェット付着）を再現するために、天井面近傍のメッシュを十分細かくする
3. Boussinesq近似で残差が振動する
対策:
- 圧力補間をPRESTO!またはBody Force Weightedに変更
- Under-Relaxation FactorのBodyForceを0.8に設定
- Operating Density（Boussinesqの参照密度）が適切な値になっているか確認
- Operating PressureとReference Pressureの設定を確認
4. 放射モデルで計算時間が極端に長い
原因: S2SモデルのView Factor計算がボトルネック。面の数が多すぎる。
対策:
- S2SのFace Clustering（面のグループ化）を有効にして面数を減らす
- Cluster数を調整（精度とコストのトレードオフ）
- 放射の影響が小さい領域（壁面温度差が3 K以内）では放射を無視する
5. 実測の風速分布と合わない
チェックリスト:
| 確認項目 | よくある問題 |
|---|---|
| 吹出口の有効面積比 | カタログ値を使っていない |
| 家具・人体の配置 | 気流の障害物として影響大 |
| ドアの開閉状態 | 隣室との圧力差で気流が変わる |
| 外部風圧 | 窓や外壁開口部からの漏気 |
| 吹出温度のドリフト | 空調機の制御遅れ |
家具の配置まで影響するんですね。パーティションなんかもモデル化すべきですか？
パーティション（高さ1.2m以上）は気流パターンに大きく影響するので必ずモデル化すべきだ。デスクやキャビネットは高さ0.7m程度の単純な直方体で簡略化してよい。
Coffee Break よもやま話
空調CFDで「計算は合格、現場は不快」——ドラフト感予測の落とし穴
空調CFDで温度分布は設計値通りでも、実際の室内で「風が当たって寒い」というクレームが絶えないケースがある。問題は「ドラフト感」の予測精度だ。人体が不快と感じるドラフトはISO 7730でDR（Draft Rate）指標として定義されており、風速0.2m/s以上かつ乱流強度が高い領域で発生しやすい。CFDのRANS解析では時間平均風速は正確でも局所的な乱流変動（u'）を過小評価する傾向がある——これがDR予測を楽観的にする原因だ。対策は①時間平均風速に乱流強度×0.37の補正を加えるISO式を使う、②URANSやLESで瞬間風速変動を直接計算する、の二択だが、実務でLESを使える環境はまだ限られている。
トラブル解決の考え方
「解析が合わない」と思ったら
- まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
- 最小再現ケースを作る——HVAC空調CFDの問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
- 1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
- 物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う
関連トピック
この記事の評価
ご回答ありがとうございます！
参考に
なった
なった
もっと
詳しく
詳しく
誤りを
報告
報告