授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | 建築・都市環境分野に大きな影響を及ぼす目に見えない「空気」について基礎的な特性を習得し、気流による熱・湿気・汚染物質などの移動メカニズムを解明する。また、快適な居住環境を形成する要素として温熱環境・空気環境・人体快適性について深く学習し、環境建築計画・設計ができる知識を習得することを本授業の目的とする。
【該当DP】DP1 |
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授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | The purpose of this course is to acquire comprehensive knowledge on flow visualization at indoor area to urban scale environments. Students also acquire basic knowledge that is directly related to ventilation, energy usage, thermal comfort, and air quality within the built environment.
[Relevant DP] DP1 |
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到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN) | | 本授業の到達目標は、環境調和社会、知識基盤社会を多様に支える工学分野の高度な専門知識と実践的技術力を習得することであり、下記に本授業の主なねらいを示す。
1. 流れの工学理論を学習し、コンピュータシミュレーションを用いた環境デザインができる。
2. 建物内外気流の数値計算予測の演習を通し、快適な室内環境設計ができる。
3. 建物内外に起きる熱・流体・物質移動現象を工学的に定量化できる。
4. 感染リスク低減／室内環境改善のための換気・通風のメカニズムが説明できる。
5. 建物エネルギー効率を向上させる設計ができる。
6. 建物デザイン要素の検討、環境システム構築に関する分析ができる。 |
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到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | To introduce students to physical phenomena that affect building design and performance, and to the design of building elements of which include walls, floors, roofs, intentional openings and air-conditioning systems using numerical analysis. By taking this course students will be able to:
1. Calculate peak heating and cooling loads for buildings and simulate indoor/outdoor air distribution using commercially available software.
2. Describe the role of building components and building environmental systems, thermal comfort, and human exposures to indoor airborne pollutants.
3. Describe and quantify fundamental heat and mass transfer properties and processes in buildings, including conduction, convection, radiation, psychrometrics, thermodynamics of refrigeration systems, fluid flows, and mass balances.
4. Understand fundamental ventilation and indoor air quality concepts.
5. Understand strategies to improve energy efficiency in buildings.
6. Critically analyze claims about building components and environmental systems from product manufacturers, contractors, and building designers. |
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授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 本授業は、第1回に授業の進め方を理解した上、室内気流（2回～7回）、屋外気流（8回～12回）の順に学習し、建築・都市環境計画・設計に必要な数値解析の原理を理解する。また、最後（13回～15回）に課題発表会を行い、発表・質疑・意見交換を通じて問題認識能力・問題解決能力を向上させる。
第01回 ガイダンス、授業の進め方、注意事項など
第02回 室内気流計算入門
第03回 PMV理論による温熱感覚の推定（1）
第04回 PMV理論による温熱感覚の推定（2）
第05回 エアコン室内気流計算
第06回 換気効率の理論と計算準備
第07回 室内気流計算と換気効率計算
第08回 屋外気流計算入門
第09回 通風気流解析入門
第10回 温度差換気解析
第11回 市街地モデルの作成
第12回 街区の気流解析
第13回 個人課題発表会（1）
第14回 個人課題発表会（2）
第15回 個人課題発表会（3） | The course has been scheduled for 15 weeks. Lecture topics are given below:
01 week : Guidance
02 week : Introduction to building science and computational fluid dynamics
03 week : Analysis of thermal comfort with predicted mean vote - Part 1
04 week : Analysis of thermal comfort with predicted mean vote - Part 2
05 week : Numerical simulation of air distribution in an air-conditioned room
06 week : Theory of ventilation efficiency and preparing for calculation
07 week : Calculation of indoor air distribution and ventilation efficiency
08 week : Introduction to external CFD simulation
09 week : Thermal environment by using the cross ventilation
10 week : Natural ventilation driven by wind and temperature difference
11 week : Creation of computational urban modeling
12 week : Urban scale CFD simulation
13 week : Final project report / Presentation 1
14 week : Final project report / Presentation 2
15 week : Final project report / Presentation 3 |
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履修条件・関連する科目
Course Prerequisites and Related Courses | | | 履修条件は要さない。 | | The preparatory courses are not required. |
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成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | | 成績は、中間課題（30%）、最終課題（70%）により評価し、100点満点による評価を行った上、60点以上を合格（95-100点を「A+」、80-94点を「A」、70-79点を「B」、65-69点を「C」、60-64点を「C-」）、60点未満を不合格「F」とする。なお、原則的に採集課題を提出・発表しなければ「W」とする。 | Course grading will be determined by the total number of points accumulated through homework assignments, and your final project/presentation/discussion. The percentage of total points required for various letter grades is also given below:
A+ (95% and up), A (80-95%), B (70-79%), C (65-69%), C- (60-64%), F(<60%) |
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教科書
Textbook | | | お持ちする教科書は不要であり、講義資料は授業中に配布する。 | | Lecture materials are to be distributed. |
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参考書
Reference Book | | 参考書は下記の通りであり、学習にご参照ください。
1. はじめての環境・設備設計シミュレーション CFDガイドブック、空調・衛生工学会、オーム社
2. 換気設計のための数値流体力学CFD、空調・衛生工学会、丸善出版株式会社
3. CFDによる建築・都市の環境設計工学、村上周三、東京大学出版会 | This course highly recommend that you purchase the following textbook for use in this class and your future.
1. Computational Fluid Dynamics - A Practical Approach, Jiyuan Tu et al., Butterworth-Heinemann.
2. Numerical Heat Transfer and Fluid, Suhas V. Patankar, Hemisphere.
3. ASHRAE Handbook: Fundamentals - ASHRAE, 2021. |
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課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | | 授業内容を基とし，授業中に学んだことがどのような現象としてあるのか学習すること。学習時間としては授業時間22.5時間（1.5時間×15回）以外に、約45.0時間（3.0時間×15回）の時間外学習が必要である。 | | There will be several homework assignments during the course that will involve hand calculations, development of spreadsheets, and learning the basics of some commercially available software packages typically used in industry. Thus, students might spend much more learning time for active learning. |
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注意事項
Notice for Students | | | 本授業では、お持ちできるノートPC（OS：Windows）が必修である。また、熱力学、伝熱工学、空気力学、流体力学の基礎的な知識が必要である。 | | Students are required to have own laptop computer (OS: Windows) in the course. Students are also required the basic knowledge of thermodynamics, heat transfer, fluid dynamics, building science, and numerical analysis. |
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授業言語 (資料)
Language(s) for Materials | | |
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授業言語 (口頭)
Language(s) for Instruction & Discussion | | |
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英語の質問への対応
English Question | | |
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授業開講形態等
Lecture format, etc. | | | A-1）対面授業科目（対面のみ） | | A-1）Face-to-face course （Only face-to-face classes） |
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遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class) | | | 履修登録後に授業形態等に変更がある場合には、TACTの授業サイトで案内します。 | | If there is a change in the class form, etc. after registration, we will guide you on the TACT class site. |
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