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Title Study on Change from Summer Oriented Houses to Winter-Oriented Ones and Their Ventilation

Author(s) Sasaki, Takashi; Aratani, Noboru

Citation 北海道大學工學部研究報告, 145, 139-151

Issue Date 1988-12-27

Doc URL http://hdl.handle.net/2115/42172

Type bulletin (article)

File Information 145_139-152.pdf

Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP

北海道大学工学部研究報告第145号　（日召孝［163年）

Bulletin　ef　the　Faculty　of　Engineering，

　gokkaido　University，　No．　145　（1988）

STIVDY　ON　CffANGE　FROM　SIUMMER　ORgENTED　XOIUSESTO　WgNTER－ORgENTED　ONES　AND　TffEllR　VENTgLATION

Takashi　SAsAKI，　Noboru　ARATANI　　　　　（Received　September　10，　1988）

Abstact

　　　　　A　traditional　Japanese　wooden　house　has　many　path　ways　for　ventilation　to

exhaust　the　rnoisture　and　to　preserve　the　wooden　construction．　ln　Hokkaido　with

coid　winter，　airtightening　is　a　necessary　change　and　much　improvement　has　been　tried

to　the　present．　The　degrees　of　airtightness　in　several　kinds　of　constructions　are

shown　in　this　report，　Though　the　vapor　condeRsation　in　cold　rooms　become　Tnore

serious　in　an　airtightend　house，　more　insulation　and　airtightening　are　necessary　when

we　desire　to　change　the　custom　of　partial　warming　to　a　whole　house　heating　system．

Natural　ventilation　by　fluctuating　wind　was　studied　for　the　accurate　calculation　of

ventilatioR　aRd　for　the　vapor　exclusion　from　the　exterial　wooden　wall　haviRg　thick

insulatlon．　The　design　of　ventilation　routes　in　an　airtightened　house　is　important　for

health　and　heating　ecoBonr｝y．　The　authors　show　the　designing　principle　and　the

measuring　method　of　exchanging　ventilation　in　a　mu｝ti　room　house　by　using　multi－

tracer　gases．

1．　Preface

　　　　　Traditionai　Japanese　houses　were　made　mainly　of　wood，　straw，　mud　and　paper．　lt

had　been　said　that　the　house　should　be　made　with　an　emphasis　to　make　it　comfortable　to　live

m　summer．

　　　　　In　a　climate　with　humidity　and　high　temperature　at　CrTsuyu”　period　which　is　the　rainy

season　in　early　summer　brough£　by　monsoons　from　the　southeast　sea，　an　exhaustive　ventila－

tion　throughout　the　house　is　required　for　not　only　cooling　but　for　the　preservation　of　building

material　itself．

　　　　　The　buffer　spaces　in　a　house　such　as　attics　or　crawls　are　opened　completely　to　the

outside　and　wooden　walls　which　have　cavities　inside　are　also　opened　to　these　buffer　spaces．

The　ceiliRgs　and　floors　have　also　numerous　planned　cracks　to　lead　to　a　natural　ventilation

in　a　house．　This　is　a　special　feature　of　a　Japanese　traditioRal　house，　in　which　all　spaces　are

closely　connected　with　each　other　by　complicated　ventilation　routes　resembling　a　net　work．

Department　ef　Architecture

140 Takashi　SAsAKi，　Noboru　ARA’rANi 2

　　　　　Naturally　it　was　difficu｝t　to　keep　the　temperature　in　a　house　constant　in　winter，　so　our

forefathers　took　warmth　directly　frorn　an　open　hearth　fire　such　as　ttlrori”，　closed　t｛Kotatsu”

or　later　a　heater．　Thus　the　partial　and　intermittent　heating　had　become　a　deep　routed

custom　in　japaR，　These　traditional　houses　and　customs　were　also　brought　to　Hokkaido　by

the　early　settlers．

　　　　　Although　the　airtighting　of　the　house　was　an　iRevitable　fact　for　the　redugtion　of　cold

draught，　freezing　of　water　and　fuel　consumption，　vapour　condensation　in　cold　rooms　has

become　serious　problem．　As　the　solution，　thicker　insulation　and　increased　airtightness　are

definitely　necessary　to　change　the　custom　of　partial　heating　into　whole　house　heating．　These

studies　on　ventilation　have　been　made　with　such　backgrounds．　The　aim　of　these　studies　is

not　to　reduce　the　amount　of　ventilation　but　to　keep　the　effective　ventilation　under　the

fluctuating　wind　pressure　and　its　positive　use　for　the　preservation　of　wood　constructions　with

thick　insulation．

2．　Airtightness　of　Japanese　Houses

　　　　　Though　the　Japanese　houses　have　taken　an　a　semi　western　style，　especially　in

Hokkaido，　the　degree　of　airtightness　is　not　yet　so　high　because　of　their　traditional　post　and

beam　wooden　frame　construction．　They　have　many　cracks　and　path　ways　of　air　in　the　wall，

so　the　quantity　of　ventilation　is　also　large．　As　tke　superfluous　ventilation　brings　bitter　cold

draught　and　large　heat　loss，　constractors　in　Hokkaido　are　making　a　great　effort　to　improve

this　problem．

　　　　　To　know　the　degree　of　airtightness　of　new　type　houses　in　Hokkaido，　the　authors　have

measured　the　equivalent　leakage　area　by　the　depressurization　；nethod　as　shown　in　fig．1．

　　　　　The　equivalent　｝eakage　area　crA　is　obtained　by　following　equation．

　　　　　　　　　　　　　　　　　aA＝gltils600Vlll．］・a・Api／nrmit2　．．．．．”．．．．．．．．　（o

　　　　　Where　aA　1　equivalent　leakage　area　Cm2）

　　　　　　　　　　　　　　y　1　density　of　air　（kg／m3）

　　　　　　　　　　　　　　g　1　gravity　acceleration　（9．8m／s2）

　　　　　　　　　　　　　　Ap　1　pressure　drop　across　the　building　envelop　（Pa）

／

「し露AP［mmAq］

　Pressure　Difference

×

＝〉　Q［　af　／h　］／

Duct　Fan

Fig．　1　Major　Components　of　Apparatus

3STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　HOUSES　TO　　WINTER－ORIENTED　ONES　AND　THEIR　VENTILATION 141

　　　　　　　　　　　　　　n　：　aR　exponent　（15nS2）

　　　　　　　　　　　　　　a　：　flow　rate　at　Ap＝：9．8　Pa

　　　　　Figure　2　shows　the　results　of　this　measurement　in　the　relation　between　the　total　floor

area　and　the　equivaiene　leakage　area．　The　degrees　of　airtightness　of　measured　houses

extend　over　a　wide　raRge．　The　degree　of　airtightness　of　the　traditional　wooden　frame　house

is　very　low，　and　this　tendency　is　the　same　even　in　the　new　by　buiit　houses．

　　　　　The　symbol　e［］A　shows　the　results　of　new　houses　built　by　the　improved　construction

methods．　The　mean　value　of　equivaient　ieakage　area　per　unit　floor　area　is　about　3．5cm2／rn2．

Aithough　this　value　is　iess　than　that　of　the　ordiRary　traditional　frame　coRstruction　method

of　9．Ocm2／m2（symbolO）is　much　larger　than　the　value　of　Swedish　standards　of　1．8cm2／m2．

This　means　there　is　a　need　of　much　improvemeRt　or　basic　change　in　the　traditional　frame

construction　method．　The　airtightness　of　the　highese　degree　in　Hokkaido　now　is　exceeding

the　Swedish　standards．

　　　　　On　the　other　hand，　as　most　people　think　that　the　purpose　of　airtightening　is　oRly　to

decrease　all　cracks　in　the　whole　house　and　is　not　expected　to　change　their　heating　custom　or

　　　　o　General　wooden　construction　　　－is：　2”×4”　construction

　　　　）｛［　lmproved　2”×4”constructien　　　　AV“　Construction　with　sheet　　　　D　B）　Platform　construction　　　　G　〈C）　Construction　with　　　　　　　　　　　rigid　insulation

Equivalent・leakage　area　（cfi）

lseo

1000

500

e

mReinforced　concrete　　　　　　　　　　　constructionee　Reinforced　concrete　brick　　　　　　　　　　　construction

oTest　house　　；　Prefabricated　steel　house

　　　　爲

n　　母 　　　％、

@　ヴﾏ誘

O　　　o o　（D

謬む迹??

@　　　　　　　　／

　　　　　（D　△　　，厨Dノ痴話／

　　　　　　　！

／　　　⑳　　　　！／

@　　！@／〆^

◇

！／

o 100 150

200　2se　300　Total　floor　area　（In2）

Fig．　2　Results　of　Measurement　of　Equivatent　leakage　Area

142 Takashi　SAsAi〈E，　Noboru　ARATANi 4

to　insert　openings　at　the　exterior　for　moisture　exclusion，　and　this　leads　to　new　problems　such

as　vapour　condensation　or　mold　formation　especially　in　the　cold　rooms　or　in　the　insulated

walls　which　can　become　a　very　serious　problems．　Needless　to　say，　the　purpose　of　airtightning

is　not　to　decrease　useful　ventilation　but　to　provide　a　solution　to　these　problems．

3．　Natural　VentilatioR　by　Wind　Fluctuatien

　　　　　Natural　ventilation　in　the　traditional　Japanese　house　is　greatly　influenced　by　wind

velocity　and　its　direction．　And　to　some　extent　people　welcome　wind　especially　in　summer．

（There　are　many　picturesque　names　for　wind　in　japan　as　2145．）

　　　　　Though　the　main　purpose　of　airtightning　in　the　house　is　to　rnake　it　possible　to　use　a

heat　recovering　system　and　to　increase　the　ventilation　rate　without　increasing　heat　loss，

moreover　in　this　respect　how　to　use　the　wind　power　for　ventilation　is　also　a　very　interesting

and　traditional　concern　for　us　especially　when　the　moisture　removing　ventilation　is　impor－

tant．

　　　　　For　these　purposes　it　is　important　to　know　the　characteristics　of　the　natural　ventila－

tion　by　wind　more　clearly．　There　are　many　methods　for　the　calculation　of　ventilation　rates．

However　no　calculation　methods　are　adaptable．　This　is　because　the　calculation　of　ventiiation

by　wind　mainly　use　the　mean　value　of　fluctuating　wind　pressure．

　　　　　Fundamentally，　the　wind　pressure　on　the　wall　of　building　is　fluctuates　with　wind　itself

and　furthermore　air　is　like　a　constrictive　fluid；　Under　the　fluctuating　conditions　of　air

pressure，　this　coRstrictive　nature　should　not　be　neglected．　Besides　the　air　flow　resitance　of

cracks，　the　elasticity　of　air　mass　behind　it，　frequency　of　fluctuation，　depth　of　the　crack　and

etc．　should　be　taken　into　consideration　in　the　mass　balance　equation．

　　　　　The　authors　have　forth　led　a　new　calculation　method　for　wind　ventilation　based　on　the

character　of　constrictability　of　air　above　mentioned．

Assuming　the　following　items，

a）　Air　in　the　crack　moves　as　a　mass

b）　Space　behind　the　crack　works　as　a　spring

c）　Flew　resistance　of　the　crack　can　be　obtained　by　the　rneasureTnent　under　a　steady　state

　　　condition

　　　　　From　these　assumptions，　we　made　several　dynamic　models　for　the　analysis．　When　the

space　has　only　one　crack　on　the　oneside　of　a　wall　as　in　fig．3，　the　motional　equation　of　the

mass　of　air　in　the　crack　can　be　expressed　as　follows　l

where， mc

k

x

mX＋ct＋kx＝＝p

1　mass　of　air　（kg）

1　resistance　of　crack　（kg／s）

：　elastic　constant　of　air　in　the　space　（kg／s2）

：moving　distance　of　air　in　the　crack　（m）

・一一・・・・……・ @（2）

　　　　　　　　　　　　　STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　HOUSES　TO

5　WINTERORIENTED　ONES　AND　THEIR　VENTILATION　143

　　　　　　　　　　　　　　p　：　fluctuating　wind　pressure　（Pa）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　air　spring

　　　　　　　　　　　　　　　c「ack　　　p慣｛｝識Z．．

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　resistance

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig．　3　Modelization　of　space　with　single　opening

　　　　　In　the　same　manner，　when　the　space　has　two　cracks　on　the　epposite　side　of　the　wall

as　fig．4，　the　motional　equatioBs　of　the　masses　can　be　expressed　as　follows　i

　　　　　　　　　　　　　　　匿ll：」＋撹］［1：］＋［一蹴［1：欄…・（・）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　air　spring

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　mass　k

crack

Pim1

　　　　　Cl　1　C2

昆

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig．　4　Modelization　of　space　with　two　openings

　　　　　And　the　ventilation　rate　can　be　obtained　by　adding　effective　quantity　that　is　corrected

with　the　depth　of　crack　as　shown　in　fig．5．

x：：1：蒸｝ll

d，pth。f　cra，1く　イ

　　Pご職印　　　　　　（2・一のgs：：’碧マ・1鱒

　　　　　　　　　　　　　　　　　　Pressecre　z’s　in　negative

ｭ豪…三’∫lf21重i．ilをi纂翼主遊yj∫袈三彦護il》→　　　・プ1・●

e

X 韻（2x一　e　）s

幽℃¶¶……」昏＼

×　　displacement　of　air

　　　　　　i）プess駕プe　　is

ハ

　　　S　sectional　area　of　crack

effective　quantity

　of　infiltration

Jr　mass

zn　Post’tive

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fig．　5　DisplacemeRt　of　air　in　the　crack

　　　　　To　verify　these　assumptions，　the　authors　have　measured　actual　ventilation　rate　using

tracer　gas　of　co2　in　the　test　chamber　as　in　fig．6．　The　variations　of　air　pressure　in　this　test

chamber　were　made　with　a　large　cone　type　speaker．　lt　was　possible　to　simulate　free　waves

of　pressure　fluctuation　on　the　crack　such　an　in　actual　wind　pressure　on　the　wall　in　the　test

144 Takashi　SAsAig，　Noboru　ARA’rANi6

chamber．

　　　　　When　the　pressure　difference　between　two　spaces　varies　as　sine－wave，　the　equation

becomes　as　follows　1

mx＋sn＋1／anthn＝＝：s　psin（nt） ・…@‘・・…　一・…　　（4）

　　　　　The　ventilation　rate　through　the　crack　is　obtained　by　solving　the　balance　equation　of

concentration　of　tracer　gas．　Figure　7　shows　the　results　of　calculation　and　experiments．

Both　results　are　almost　the　same，　though　there　can　be　a　little　difference　in　high　frequencies

over　1　Hz．　This　difference　between　calculation　and　experiment　will　be　neglected，　because

there　is　little　energy　in　the　high　frequency　of　wind　fluctuation．

　　　　　In　comparing　the　results　of　the　ordinary　method　with　this　new　method，　the　characteris－

tics　of　both　methods　will　be　clear．　Figure　8　shows　each　result．　The　calculation　was　done　by

a　measured　wind　fluctuation　data　at　the　flat　house　on　13－th　floor　of　a　14－storied　building．

And　the　measurement　of　ventilation　rate　of　this　house　was　done　by　utilizing　CO2　as　the

tracergas　at　the　same　time．　The　results　show　that　the　ordinary　method　can　produce　a　greater

error　than　new　method．　And　it　is　found　that　the　dynarnic　analysis　raethod　as　we　explained

is　necessary　to　know　the　ventilation　rate　in　the　case　where　wind　pressure　fluctuates．

　　　　　Figure　9　shows　a　model　of　a　cavity　in　a　double　wall　ot　double　sashed　window　having

small　cracks　on　both　sides．　lf　the　fluctuating　wind　pressure　on　ehe　outside　is　lower　than

Space－B Space－A

high　CQロcentratiQn

Fig．　6　Test　enclosures　and　test　method

7STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　HOUSES　TO　　WINTER－ORIENTED　ONES　AND　TgEIR　VENTILATION 145

the　inside　pressure　and　the　constrictivity　of　air　in　a　cavity　is　not　considered，　ventilation　from

the　outside　can　not　be　expected．　But　practically　when　the　inside　crack　is　smaller　than　the

outside　cracks，　reciprocating　shuttle　veRtilation　occurs　through　the　outside　crack　even　when

the　wall　is　to　the　leeward．

　　　　　Figure　IO　shows　the　result　of　calculations　by　equation　（3）．　Percentage　of　the　outside

air　means　the　ventilation　from　the　outside．　The　figure　shows　that　even　when　the　outside

pressure　is　negative　the　ventiiation　from　the　outside　can　be　expected　as　long　as　the　inside

cracl〈　is　small　enough　（c2／ci　becomes　small）　and　the　standard　deviation　of　wind　pressure

becomes　higher．

　　　　　This　effect　of　wind　fluctuation　is　very　useful　for　a　dehumidifying　velttilation　in　an

airtightened　house．

Quantity　of　ventilation　C　lye／h］

o．e6

O．05

O，04

O．03

O，02

｝

caiCU三ation experlmenも

・…2φ！　　　　　　　　　　　免二GD3皿

浮唐?ｄ　crack　in嶺is　experiment

@　　　　　　　　　　　　　　　　　　！

O．1 O．5 1．0

5．0　10，0　　　Frequency［Hz］

Fig．　7　Results　of　calculation　and　experimental　value

　　　crack　1

／

鞭駿／＿．・暴、1，

．一 Ft，“2

’infllll＝6s．一S　crack　2

measureddwelling

i　　　I

ρ一一　1ちサ @　らも

霧．｛／鳶一N

illi・

i・li’

IS

E／ilY－

f

N・

刀、

ll

：ili

Kg．　8（a）　Measured　dweliing　and　its　location

146 Takashi　SAsAKi，　Noboru　ARATANI 8

considered　fluctuation

usual　statical　method

Calculation

　　Caf／h］

100

／

de

o

、σrlユ

　　v　＝＝　2eoiT1

30

（1if／hmmAq）

　　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　e．eri

　　　　　謙

　　　＠1／o　8

／壷b

／’

n　100　［rf．／h］

Calculation

　　　｛　rrf．／　h　）

100

／／

／

、。」「コ

／

　　V　＝＃＝60

　　　　　　（n£．ihmmAq）

V　＝＝　200　rf

　　　　　　　　　　　／

　　　　　　　　　ダ

　　　　　　　　／　edw　　　　　　　　／　　　　　　〆　魎

　　　　／o

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　　膨　e／　／爲／

　／　／／

　g

品。 100〔幽〕

一　O　Measuredi　value

Ca）　Flow　rates　of　cracks　are

　　30uf／hrnmAq　on　each　site

F呈9．　8（b）

Standard

Outside　mean

　alr　pressure

　　　　Wind

　O　Measured　value

（b）　Flow　rates　of　cracks　are

　　60　［rf／hrnmAq　on　each　site

Comparison　the　results　of　calculation　with　the　measured　value

deviation

Outside

pressure　f］uctuation 　　　　　　　　C2

Flow　resistance　　of　the　crack Cavity

Inside

C1H・

Mean　pressure　　difference

Inside　mean

　alr　presspre

　　　　　　　　　Fig．　9

0utsicle　air　in　the　eavity

　　100

F圭9．三〇

80

60

40

20

Model　of　a　cavity　and　cracks

｛90x）

o

　　　　－30　一20　一le　o　lo　20　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Average　of　fluetuatio．n　｛N／nf］

Outsicle　air　in　the　cavity　and　standard　deviation　of　fluctuation

　　！Vノ

@！m

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　　s：S．D．

?罵0．玉〔Hz〕

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@c1／c3＝15．0S篇

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寒　　一搭r2，5

9STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　HOUSES　TO　　WINTER－ORIENTED　ONES　AND　THEIR　VENTILATION t47

4．　Desig薮of　Ve鷺t鍾aもion魏ou宅es

　　　　　From　the　stand　point　of　health　ventilation　in　a　house，　naeural　ventilation　is　not

desirable　to　be　fluctuate　greatly　by　the　wind　velocity　or　its　direction．　According　to　the

analysis　mentioned　above，　it　is　one　solution　to　make　both　inlet　and　outlet　of　ventilation　on

the　same　side　of　the　wall．　Designing　of　ventilation　route　is　also　important　in　an　airtightened

house．　Figure　11　shows　the　lmage　of　vexxtilation　routes　iR　a　house．　The　waste　interlor　air　of

a　house　shouid　be　exhausted　from　the　toilet，　bathroom，　kitchen　and　other　spaces　which

generate　odor，　gas　or　vapor．　Fresh　outdoor　air　through　limited　iniets　should　be　diffused　to

iiving　room，　bed　rooms，　aRd　nurserys．　However　if　it　is　doRe　by　this　way　of　ventilation　with

no　processing　to　the　inlet　and　outlet　air，　the　heat　loss　by　ventilation　will　increase　rapidly．

　　　　　A　keatexchanger　or　a　heatrecovering　ventilation　system　is　needed　as　in　fig．12．

　　　　　Using　the　high　efficiency　heaerecovering　system，　it　will　allow　the　fresh　outdoor　air　to

come　in　without　much　heat　loss．　And　this　is　one　of　the　purposes　of　airtightening．

Exhaust　of　Roorn　Air

　　　　Ouむd鷺

倉

輸£ごm

t

Heat　Exchanger

Kitchin

墨

Bedroem

Nursery’

　甚

しivifig　Room

Fig．　11　ldeal　Ventilation　Routes

　ロリ　ア　ロをニド　けバげ

　　　　　　馬

　　　　　　’　E其h“usも　Ro⊂レ【n　　Ai「

　　　　　　Cro蹴己

　　　1モOOm　　　A縦・

　　　t？

　　　　N　　　　Outdoor　Air

撃盾浴@Type

　　　　　　　　　　　　　　とをヨに　れ　　コねじ

　　ROQm　Air　　L－＝＝　　　　．，　＝！V’

譲　　　　　　　　　　　　　　ピ　　　　o　、　o繭。「Ai「SUPPIy砺．1｛．“i’Ctrsh　Al「

　　　　　　　　　｝．leat　Storage

　　　　　　ReVelvlng　Type

tloorn　tlir

e？S＃pp］ying　1“resh　Air

Exhuvst　Reom　Abr

　　　clJ7

　　　　if

Ceunter　1”low　Type

ド　じズロけをヨし

　　ぐコ　　し＝＝：ミ〉

Room　AirHeat　Storage

　　　　　　Out［leor　AirOutdoor　Air　　　　　　　　　　　　　仕　　　　　　　　Supplysng　1”resh　Air　　　　（．）し監しdく．）or　Air

o　〈〉＝二：

Exhnus’t 　He“t　Storage

Reciproeal　Type

：．：：　eLe　Room　Ajr

　Ch目下Valve

Fig．　12　Keat　Recovering　System

拷8 Takashi　SAsAKc，　Noboru　ARATANi 10

5．　雛easurement　of　Ve盤ti丑at呈on獄outes　wi宅h鍛ult韮一tracergases

　　　　　To　check　the　designed　ventilation　routes，　the　authors　have　developed　a　method　for

measurement　of　ventilation　rate　in　the　spaces　using　multi－tracergases．　We　verified　this

method　in　a　test　chamber　with　three　rooms　as　shown　in　fig．13．

　　　　　In　this　test　chamber，　if　the　different　tracergases　are　generated　at　the　same　time　and

．the　concentrations　are　measured，　the　balance　equation　of　each　tracergas　is　obtained　in　each

chamber　as　follews　1

Room　i

C3　Hs

，

Room　j

！調

Room　k

C4HIQ

丁　了To　Sarri’ 垂撃奄獅〟@bag

・＠

　g

Fig．　13　Test　Chamhers

（C卜CD（　Ci・一Cl　）

（C皆一C撃）

（Cトq）（　cl－ci・　）

（C茎1－C亨）

（　Cl－Cft　）

（　cl　一ce’，　）

〈Cif－C藍）

（　C，1　一Cl　）　一Cl

（　CA一　Cl’　）　一Cts

（　C｝，　一　Cif．　）　一Cif

（C長一q）一q

（C姦一q）一q

（Cil－C皆）一C皆

（　Ci－C，1　）　一C£’，

（Ci－C豊）’一C長

（C誓一C｛9－C餐

Qj，

Q，，

Qoi

Q，j

Q，」

Qo」

Q，，

Qik

Qok

一M，

　o

　e

　o

－Mj

　o

　o

　o

－M，

・・……@‘・・一・・　（5）

11STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　1｛OUSES　TO　　W工NTER－ORIENTED　ONES　AND　TR£IR　V£NTILATION i49

　　　　　If　the　generation　of　tracergases　is　constant，　each　ventilation　rate　will　be　obtained　from

the　simultaneous　equations．　When　the　generation　is　pulsive，　the　concentration　of　steady

state　condition　is　equal　to　the　integrated　value　of　the　response　of　concentration．　That　is，

α（のイ画（・）砿（ト・）4・

α（のイ吻（・）α（卜・）・・

α（のイψ・（・）α（ト・）d・

In　the　same　maRner，

　　　　　　　　CI”＝　1／A　tf，　coCi　’（　t　）　dt

　　　　　　　　飽妬．．α（t）dt

　　　　　　　　C，5－1／Atf，eaC，J’（t）dt

where， Cl　：

α一！妬℃細

Ct／　＝　1／A　t　f，　OOC，’（　1・　）　dt

ct＝1／At，ceec，s・（t）dt

α一呵．．c漁

C，”Z　：”　1／A　1’?，　coCf’（t）dt

α一1砂∬c勲

response　of　coRcentration　at　roolxt－i

瓢嘗4必／Z’

M，一一AM，／tit

M，＝＝tiM，／d　t

（ppm）　due　to　the　tracergas

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　generation　in　the　same　room－i　（or　in　another　rooms）

　　　　　　　　　　　　　Qij　1　vetntilation　rate　from　room　i　to　room　j（ml／h）

　　　　　　　　　　　　　th　i　1　unit　pulsive　response　iR　room　i　（ppm／h）

　　　　　　　　　　　　　瓢　：　steady　generation　rate　of　tracergas　in　room　i（ml／h）

　　　　　The　ventilation　rate　in　each　route　is　obtained　by　using　equations　if　the　generatioR　time

dt　is　1〈nown．

6．7　6．3

（8．4｝　（6．1）

e8．2

（5．1）

8．7

（7．1）

7．0

（．6．6）

7．2

　　　e（8，i）

一

　　7．4

　　（7．1）　一9．4

〈7，6）　7．4

　　　　　　　e　　　　c」r．1）

O7．E

（6，4＞

e一．．

6．1

（Z6）

5．2　5，2

（7，9）　ぐ6．ま）

5．8

（7．6）

を

7．0

（4．6）

一

5．0　5．3

C7，9）　〈5．1）

一

7．0

〈Jr．1） 一7．8　4．8

（6，4」　（3．8）

如

7．2

（6．1）

7．3

（5．8）

6．1

（8．4）

5．8

〈8．1）

　　　5．3

　　（5，3）6．3

（6．3）　6．3　　　　　　　e　　　　　（4．3）

　　　s．o

”一f　（6．9）

6．4

（6．4）

4，8

（5，8）

　　　6．I

s．s　（5．8）

C6．1）　4，2　　　　　（3．s）e

一

Fig．　14　Results　of　Measurements

15e Takashi　SAsAKI，　Noboru　ARATANI 12

　　　　　In　this　measurement，　differe航kinds　of　tracergas　were　genera亡ed　at伍e　same亡ime　in

each　room　and　sample　gas　was　inhaled　constantly　in　each　room　and　obtaining　the　concentra－

tions　of　three　kinds　in　each　room　by　using　the　fla：xte　ionization　detecter．

　　　　　In　this　way　integrated　concentration　value　or　mean　concentrations　of　each　gas　are

obtaining　by　one　sampling　in　each　rooin．　As　for　the　standard　flow　rates，　calibrated　values

were　obtained　by　the　rneasurernent　of　air　velocities　in　connecting　ducts．　The　results　are

shown　in　fig．14．

　　　　　The　values　from　the　tracergas　method　are　almost　the　same　as　the　standard　air　flow．

But　there　remain　some　issues　to　be　examined　for　the　measurement　of　concentration　such　as

purity　of　gas　or　unevenness　of　mixing．

6．　CoRcfusioscs

　　　　　As　the　airtightening　can　not　be　considered　in　the　traditional　Japanese　houses，　there　are

many　difficultjes　to　make　the　house　airtightened　evenin　cold　region　of　Hokkaido．　Airtight－

ening　of　the　house　should　be　done　to　make　it　possible　to　heat　a　whole　house　without　unheated

space　and　to　ascertain　whether　the　exhaust　moisture　is　expelled　outside．

　　　　　The　studies　in　this　report　were・done　to　induce　changes　in　thinking　of　the　custom　and

thought．　Although　the　airtightness　of　the　house　is　improving　now　a　days，　increasing　airtight－

ness　is　necessary　for　the　change　of　the　custom　without　increasing　fuel　consumption．　And　the

direction　or　the　routes　of　ventilation　in．　a　house　or　a　wall　should　be　considered．

　　　　　In　a　wooden　construction　having　cavities　for　insulation，　wind　power　especjally　its

fluctuating　pressure　is　very　important　for　the　ventilation　of　moisture　removing．　Fundamen－

tal　studies　on　ventilation　under　the　fluctuating　wind　pressure　give　us　not　only　new　calculation

methods　but　also　some　ideas　for　the　use　of　wind　power，　and　also　a　way　to　eliminate　the　wind

effect　on　stable　ventilation．

　　　　　A　measuring　method　of　ventilation　between　multi　spaces　is　useful　to　know　the　actual

condition　of　ventilation　with　its　routes．

7．　Acknowledgernent

　　　　　This　research　was　supported，mainly　by　the　National　Science　Foundation　on　Ministry

of　Education　（No．5935eO39）．　ARd　the　authors　wish　to　thank　Mr．　Motoya　Hayashi，　Mr．

Naoki　Suzuki，　Mr．　Naoki　Hashim伽and　Mr．　Eili　Johzukuri　who　supported　on　calculations

and　several　tests．

8．　RefereRces

1　）　Sasaki，　T．　and　Aratani，　N　：　The　Notes　on　the　Airtightness　of　llou．ses　built　in　Hokkaido，　Extra　Report

　of　A．IJ．，　1985

13 STUDY　ON　CHANGE　FROM　SUMMER　ORIENTED　HOUSES　TO　　　WiNTER－ORIENTED　ONES　AND　THEIR　VENTILATION 151

2　）　Hayashi，　M．，　Sasaki，　T　and　Aratani，

　1｛ealthy　Buildings　88，　Stockholm，　1988

N　：　On　the　Airtightness　of　Japanese　wooden　｝｛｛ouse，　lnt．　Conf，　CIB

3）　Sasaki，　T．，　Hayashi，　M．　and　Aratani，　N A　Study　of　Natural　Ventilation　by　the　Effect　of　WindTurbulence（Part　1－12），　Extra　Reports　of　A．IJ．　1983－1986，

　he，　Trans　of　A，1．J

6）

fenster　durch　die　W

7）

　Gases，　Extra　Report　of　A．1．」．，　1988．

8　）　Krueger，　Hausladen　：　Zum　Problem　der　Wohnungslueftung，　HLH，　Nr．30，　1979

4　）　Sasal〈i，　T．，　Kayashi，　M．　and　Aratani，　N．　：　On　the　Ventilating　Character－istics　of　the　Space　under　the

Fluctuating　Wind　Pressure，　lnt．　Conf．　Roornvent－87，　Stockholm，　1987．

5　）　Sasaki，　T．，　Hayashi，　M．　and　Aratani，　N，　：　Der　Lueftungszustand　von　der　Luftschicht　durch　die　Windunru一

　　　　　　　　　　　　　　　，，　No．372，　1987，

　　　Sasaki，　T．，Hayashi，　M．　and　Aratani，　N，　：　1）ie　Beschlagdicht　der　Luftschicht　zwischen　den　zwei　Scheiben－

　　　　　　　　　　　　　　　　ind　Unruhe，　Trans．　of　A．1，」．，　No　384，　1988．

　　　Sasaki，　T，　and　Aratani，　N．　：　Measurement　of　Ventilation　Routes　in　Multiple　Spaces　using　Multi－Tracer