2015 Fiscal Year Research-status Report
保水性舗装の熱・水分輸送過程を含む非定常温熱環境モデル開発
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26420581
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
近藤 明 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20215445)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋寺 光 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20647367)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 保水性舗装 / 水分含水率 / 蒸発効率 / ヒートアイランド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、保水性舗装材を飽和水分含水量にするのではなく、保水性舗装材を乾燥状態から3通りの降雨量（1mm/h、2mm/h、4mm/h）により、保水性舗装材に水分を供給し、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で実験を行った。実験は、温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内に保水性舗装材の側面と底面を断熱した状態で設置し、水分供給終了時からの保水性舗装材の重量変化と表面温度を測定し、蒸発効率と水分含水率の関係式を導いた。そして、平成26年度に開発した保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルを用いて、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で計算を行い、実験と比較を行った。定性的には実験結果を再現できるが、透水係数の見直しなど改良すべき点も明らかとなった。
また、CFDモデルに1元保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルをカップリングし、吹田市街区への適応計算を実施した。
これらの成果は、「Cortes A., Murashita Y., Matsuo T., Kondo A., Shimadera H., Inoue Y., Numerical evaluation of the effect of photovoltaic cell installation on urban thermal environment, Sustainable Cities and Society, 2015」と「Cortes A., Kondo A., Shimadera H., Hongu S., Numerical Evaluation of the Transport of Heat and Moisture in Water Retentive Pavement, 大気環境学会誌, 第51巻2号, 2016」に掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度は、保水性舗装材を飽和水分含水量にするのではなく、保水性舗装材を乾燥状態から3通りの降雨量（1mm/h、2mm/h、4mm/h）により、保水性舗装材に水分を供給し、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で実験を行った。実験は、温度と湿度と光量を一定に管理できるグロースチャンバー内に保水性舗装材の側面と底面を断熱した状態で設置し、水分供給終了時からの保水性舗装材の重量変化と表面温度を測定し、蒸発効率と水分含水率の関係式を導いた。そして、平成26年度に開発した保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルを用いて、保水性舗装材が非飽和水分含水量でかつ鉛直方向に水分含水量が偏在する条件で計算を行い、実験と比較を行った。定性的には実験結果を再現できるが、透水係数の見直しなど改良すべき点も明らかとなった。また、CFDモデルに1元保水性舗装材の熱・水分輸送過程モデルをカップリングし、吹田市街区への適応計算を実施した。以上は、概ね計画通りである。さらに、平成28年度からは、大阪大学、吹田市、素材メーカと一緒に、駐車場地を対象として保水性を有する土砂と芝生を併用することによる表面温度低減効果を検討することとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
WRFによるマクロな気象条件（風速、気温、日射量）を境界条件に設定し、直達日射を建物面と地表面が直接受けるかの有無、再反射の日射量を受けるかの有無を考慮する実街区の温熱環境を非定常に予測するCFDモデル開発は完了した。また、保水性舗装の熱・水分輸送過程の1次元モデルもほぼ完成した。そして、CFDモデルに、土壌、アスファルト、保水性舗装の熱・水分輸送過程の1次元モデルを組み込み、吹田市のある街区を対象にモデル計算を実施している。平成27年度に、大阪大学保有のグロースチャンバー内の温度と湿度と照度を一定条件として、蒸発過程の素材内の水分変化および雨水時の素材内の温度・水分含水率変化の実験を通して、蒸発過程と浸透過程のヒストリシス過程を明らかにする実験を実施したが、さらに詳細な実験をし、ヒストリシス過程をモデル化する必要がある。
最終的には、CFDモデルと保水性舗装の熱・水分輸送過程の1次元ヒストリシスモデルを組み込み、降雨現象が生じている数日間の数値シミュレーションが出来ることを目指す。
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| Causes of Carryover |
年度内に予定していた実験が実施できなかったため全額を使用できなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度と合わせて、昨年度計画していた実験を行うことにより繰越残高を使用する。
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