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潜熱蓄熱材を適用した蓄熱建材の評価手法に関する研究

Research Project

Project/Area Number 16J09764
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Architectural environment/Equipment
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

草間 友花  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords潜熱蓄熱材 / パッシブ蓄熱 / 太陽熱利用 / 省エネルギー
Outline of Annual Research Achievements

我が国の伝統的な内装材として湿式左官工法が知られているが、本研究ではマイクロカプセル化された微細な潜熱蓄熱材を左官材料に混和させた潜熱蓄熱材(PCM)内装左官材を開発した。このPCM内装左官材は、蓄熱材の施工面積が広くすることができ、任意の場所、任意の厚みでの設置が可能である。これまでの既往研究では、壁体内や床下に蓄熱建材を設置する方法が提案されてきたが、このPCM内装材は最も蓄熱材を室内側に露出できることから、高い熱交換性能を発揮する新規の蓄熱建材である。本研究では、PCM内装左官材を中心に、基本的熱性能試験や、実験棟での省エネルギー効果、及び実住宅規模での検討を詳細に行った。
潜熱蓄熱建材は、物質が状態変化するときの潜熱を利用した蓄熱材料であるため、加熱・冷却面と試験体を接触させないことが求められる。高い再現性を得られる試験方法は、対流加熱法で、昇温速度20[min./K]以上、相変化領域を含まない10℃以上の温度幅が必要であることがわかった。
PCM内装左官材の省エネルギー効果の検証を、非定常熱不可計算を用いて全国規模での検討を行った。年間での省エネルギー効果は約5~25%となった。また、連続運転と間欠運転についても同様の検討を行ったところ、連続運転時に特にその効果が高いことがわかった。寒冷地と温暖地では最適な潜熱蓄熱材の挙動が異なることがわかった。
潜熱蓄熱建材を壁や窓に設置したときの効果について各地での方位毎の結果を算出した。実験結果とシミュレーション結果を合わせて検討を行ったところ、住宅においては、高い断熱性能、計画的な換気手法や日射遮蔽等の住まい方の工夫により蓄熱建材の効果がさらに高まることがいえる。これらの知見から我が国における「パッシブな住まい方」の提案を行った。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (24 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Study on a tankless solar heating system using phase-change material plaster2018

    • Author(s)
      Kusama Yuka、Ishidoya Yuji
    • Journal Title

      Energy and Buildings

      Volume: 127 Pages: 256-267

    • DOI

      10.1016/j.buildenv.2017.10.035

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      Kusama Yuka、Ishidoya Yuji
    • Journal Title

      Building and Environment

      Volume: 141 Pages: 226-237

    • DOI

      10.1016/j.enbuild.2017.02.033

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    • Author(s)
      草間友花、石戸谷裕二
    • Journal Title

      空気調和・衛生工学会論文集

      Volume: No.241 Pages: 29-36

    • NAID

      130006638782

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      草間友花、石戸谷裕二
    • Journal Title

      空気調和・衛生工学会論文集

      Volume: No.242 Pages: 1-10

    • NAID

      130006732108

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      草間友花、石戸谷裕二
    • Journal Title

      日本建築学会技術報告集

      Volume: 23(54) Pages: 535-538

    • NAID

      130006891404

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      Volume: No. 241 Pages: 29-36

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      Volume: No. 242 Pages: 1-10

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      130006732108

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    • Author(s)
      三浦誠, 石戸谷裕二, 加藤泰, 草間友花
    • Journal Title

      北海道職業能力開発大学校紀要

      Volume: 第32号 Pages: 1-5

    • NAID

      40021204500

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      草間友花, 石戸谷裕二, 三浦誠, 宮崎智仁
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      日本建築学会環境系論文集

      Volume: 81(722) Pages: 367-374

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      130005149841

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      草間友花, 石戸谷裕二
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      日本建築学会技術報告集

      Volume: 22(52) Pages: 1027-1030

    • NAID

      130005432214

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    • Author(s)
      草間友花, 石戸谷裕二
    • Journal Title

      日本建築学会環境系論文集

      Volume: 81(729) Pages: 931-938

    • NAID

      130005171935

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  • [Journal Article] 潜熱蓄熱内装左官材を適用したハイブリッド壁暖冷房システムに関する研究, ジオサーマルコイルと組み合わせたシステムの基本的熱性能試験及び実験住宅における通年での実測結果2016

    • Author(s)
      草間友花, 石戸谷裕二
    • Journal Title

      日本建築学会環境系論文集

      Volume: 81(730) Pages: 1085-1093

    • NAID

      130006894239

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  • [Presentation] Measurement results of indoor environment and energy-saving in experi-mental residences constructed with PCM plaster in Hokkaido (Japan)2017

    • Author(s)
      Yuka Kusama, Yuji Ishidoya
    • Organizer
      PCM2018
    • Related Report
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  • [Presentation] 太陽熱空気集熱器とPCMパネルを組み合わせた換気予熱システムの試作 その2 実大実験によるシステムの検討2017

    • Author(s)
      工藤和樹,森太郎,石戸谷裕二,草間友花,大槻香子,羽山広文,菊田弘輝
    • Organizer
      日本建築学会北海道支部研究発表会
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  • [Presentation] 太陽熱空気集熱器とPCMパネルを組み合わせた換気予熱システムの試作 その1 PCMパネルの作製と数値モデルによる伝熱特性の検討2017

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      工藤和樹,森太郎,石戸谷裕二,草間友花,大槻香子,羽山広文,菊田弘輝
    • Organizer
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  • [Presentation] 太陽熱空気集熱器と積層PCMパネルを組み合わせた換気予熱システムの試作 その1 カスケードシステムの検討2017

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      工藤和樹,森太郎,石戸谷裕二,草間友花,大槻香子,羽山広文,菊田弘輝
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      空気調和・衛生工学会大会
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  • [Presentation] Heating Energy Saving Potential of PCM Plastered Wall for Housing with Difference of Thermal Insulation Performance and Regional Climate Characteristics2016

    • Author(s)
      Yuka Kusama, Yasunori Akashi, Jongyeon Lim, and Yuji Ishidoya
    • Organizer
      IBPSA Asia Conference
    • Place of Presentation
      Korea,jeju
    • Year and Date
      2016-11-27
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  • [Presentation] 潜熱蓄熱(PCM)内装左官材の断熱性能・設定室温の違いによる省エネルギー効果と快適性に関する研究2016

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      草間友花,赤司泰義,林鍾衍,石戸谷裕二
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      鹿児島大学
    • Year and Date
      2016-09-14
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      2016-08-24
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      宮崎智仁, 三浦誠, 草間友花, 石戸谷裕二
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      北海道職業能力開発大学校
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    • Author(s)
      内田樹, 石戸谷裕二, 草間友花, 三浦誠
    • Organizer
      日本建築学会北海道支部研究報告
    • Place of Presentation
      北海道職業能力開発大学校
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      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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