太陽からの電磁波放射を利用したピラミッド型融雪屋根の開発に関する実験研究

• 研究課題/領域番号: 09875134
• 研究種目: 萌芽的研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 建築環境・設備
• 研究機関: 新潟工科大学
• 研究代表者: 深澤 大輔 新潟工科大学, 工学部, 教授 (40113401)
• 研究分担者: 富永 禎秀 新潟工科大学, 工学部, 助教授 (00278079) ; 飯野 秋成 新潟工科大学, 工学部, 助教授 (80272706) ; 持田 灯 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00183658)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1998年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
• キーワード: 二重屋根 / 自然融雪 / ベタ雪地帯 / 気温 / 風 / 再凍結防止 / 水抜き促進 / 毛管現象 / 屋根雪処理 / 融雪水 / 通気 / 積雪層 / 水抜き / ウィンドポンプ / 強化プラスチック / 雪密度 / 電磁波 / 放射 / ピラミッド型屋根

研究概要

ローコスト化を目指して二重屋根にして行った平成10年度の融雪実験では、積雪層下部に毛管現象によって融雪水が2cm程度吸い上げられ、表面張力によって下面に水幕を作ってしまうため、気温が氷点下になると融雪水が再凍結し、障害を生じた。そこで、平成11年度の実験では、メッシュの断面形状を水平から垂直に変更して行ってみた。その結果、各メッシュ毎に雪がめり込み、10cm程度垂れ下がるようになり、雪表面積が大幅に増加することにより融雪スピードが早まることが確認された。しかしながら、垂れ下がった状態で気温が氷点下になるとやはりその先端部分が再凍結してしまうため、その解決が課題として残った。
この研究は、「密閉した雪山と水槽内における融雪が驚くほど良かった。」ことから始まっているが、それは「積雪層内のパイプが障害となって積雪層に粗密が生ずるために空洞が発生し、雪粒子間の空隙に通気が生じることからその空洞の表面の雪が融雪し、次第に拡大して雪室を形成した。また、この雪室は外気と遮断されていたため、その内部の気温は0℃よりも下がることはなく、逆にプラス気温時には温室効果が働き、再凍結が起きずに融雪が促進された。」ことが、この3年間の実験研究によって類推可能になった。
このようなことから、「融雪水が再凍結するのを防止するために積雪で密閉される二重屋根とし、屋根雪の自重でその空洞部分にメッシュ毎に雪が自然に垂れ下がり、雪表面積を拡大させ、融雪を促進させる。」ことが効果的である。今回の最大の課題であった積雪層内部にもたらされる融雪エネルギーは、ゆっくりと伝わる外気ないし日射などによるもので、太陽からの電磁波放射の影響は小さいと考えられた。