| 研究課題/領域番号 |
22K04439
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23020:建築環境および建築設備関連
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| 研究機関 | 愛知淑徳大学 |
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研究代表者 |
淺田 秀男 愛知淑徳大学, 創造表現学部, 教授 (20339120)
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| 研究分担者 |
胡 致維 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70760411)
山田 保誠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (90358268)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 放射暖房 / 低放射率 / 高反射率 / 内装材 / 温熱環境 / 熱放射 / 快適性 / 放射冷房 / 放射冷暖房 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
放射冷暖房をより効果的に行なうことを目的として、長波長放射に対する放射率が低い建築内装素材が共同研究者により別途開発中である。本研究は、室内表面を低放射率面とした空間において放射冷暖房を行なうことで創出される室内環境の温熱物理量の特長及び快適性向上効果、従来内装の空間と比べた場合の冷暖房用エネルギー消費量削減の効果を定量的に明らかにし、低放射率内装材の有効性を示すとともに、効率的で適切な利用方法について検討することを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
放射冷暖房は、エアコン等の対流式冷暖房と比べてより高い快適性を得ることができる。ただし、そのためには室内の長波長放射（以下、熱放射）の熱伝達が効率的に行なわれるようにすることが重要である。その方法としてこれまでは断熱材による高断熱化が唯一の方法であったが、共同研究者（胡、山田）により新たな建築内装素材が別途開発中である。これは長波長放射に対する放射率が低く、かつ反射率が高い内装材である。これを用いることで室内空間における放射伝達の流れを変えて熱放射環境を調整することが可能となる。本研究は、室内表面を低放射率化した空間において放射及び対流式の冷暖房を行なうことで創出される室内環境の温熱物理量の特長と快適性向上効果、従来内装の空間と比べた場合の冷暖房用エネルギー消費量削減の効果を定量的に明らかにし、低放射率内装材の有効性を示すとともに効率的で適切な利用方法について検討することを目的とする。
令和5年度は初年度（令和4年度）の成果を用い、放射暖房を行なう低放射率内装を想定した空間と一般的な放射率の空間の温熱環境を、温熱環境シミュレーションソフトウェア「TRNSYS 18」を用いて、基礎的な特性長把握に関する解析・検討を行なった。その結果、低放射率内装を施した空間では、低断熱の建物であっても放射暖房時の放射環境温度が高断熱室におけるそれと同程度になること等が明らかになった。これらの成果の一部は、2023年度日本建築学会大会で口頭発表、2024年6月に開催される国際学会にて口頭発表（採択決定）する予定である。さらに、令和5年度末には実建物で天井放射暖房を行なう空間を対象に、放射暖房時に創出される室内温熱環境に関する詳細な実測を行ない、解析及び低放射率表面材を用いた場合の予想等の検討の準備を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実施計画では、令和4年度中に１）低放射率室の特徴を温熱環境シミュレーションで再現できるようにし、２）それに必要な放射熱伝達解析手法と放射熱伝達係数の実用値等を整理することを予定していた。１）については、温熱環境等シミュレーションソフトウェア「TRNSYS 18」を購入し、室内表面が低放射率化された建築空間で放射冷暖房を行なった場合の室内温熱環境シミュレーションを複数ケースについて実施して解析・検証を行なった。２）については、室内空間における放射熱伝達理論を詳細に再整理しつつ既往研究の調査・検討を行なった。その結果、空間内での熱放射の相互反射を考慮する「放射吸収係数」と、これを用いた「放射環境温度」を熱放射環境評価に用いることにした。
2年目である令和5年度は、３）低放射率空間における人体熱収支の解析理論の構築と温冷感評価法の開発、４）低放射率面の配置・面積率と冷暖房方式との最適化方法の解明の2項目を予定していた。３）については、断熱性の異なる建物において低放射率内装材の有無等が、放射暖房時の室内温熱環境に及ぼす効果等を「TRNSYS 18」を用いてシミュレーションを行ない、その計算結果を用いて人体エクセルギー収支を求め解析し、低放射率内装空間における人体エクセルギー消費や出入りする放射・対流等のエクセルギーの特長を把握した。４）については、低放射率面の適用方法等の最適化を温熱環境のシミュレーションにより検討するために、実際に天井放射冷暖房を行なう空間の温熱環境の実態把握とシミュレーションの妥当性等の検証を行なうことにした。そのためのデータを得るため、令和5年度末に事務所兼工場建物の事務室空間において冬期の放射暖房時の室内温熱環境に関する実測を約2週間実施し解析等を行なった。令和6年度は、追加検討等を行なうとともに、これらの成果を学術論文にまとめ発表・投稿する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
3年目となる令和6年度は、2年目に完遂できなかった「４）低放射率面の配置・面積率と冷暖房方式との最適化方法の解明」に加え、これまでの研究成果を論文としてまとめ、国内学会や国際学会、査読付き学術雑誌等への投稿を予定している。４）については、まず、令和5年度末冬期に実施した天井放射暖房を行なう事務所兼工場建物の事務室空間における詳細な温熱環境実測データを用いて、汎用温熱環境シミュレーションソフトウェア「TRNSYS 18」の熱放射環境計算結果の妥当性等の検証等を行なう。これまでの検討より、単室模型による基礎的特性検証実験では放射パネル面以外のすべての室内表面が低放射率面である場合が、温熱環境向上及び電力消費量削減の効果が最も高かった。しかしながら、実空間では全表面を低放射率とするのは難しい。そこで研究代表者（淺田）が、どの面をどれだけ低放射率面とするのが効果的なのか、また放射冷暖房と組み合わせた際の放射面の位置（床や壁面）や面積の最適化に及び、放射冷暖房パネル面の温度緩和（高温放射冷房及び低温放射暖房）がどの程度可能であるか、温熱環境シミュレーションを行ない令和5年後半から令和6年前半にかけて検討を実施する。このとき、低放射率内装と積極的な日射遮蔽等のパッシブ型手法との適切な組み合わせについても併せて検討する。最後に、本研究でこれまで得られた知見・成果を学術論文にまとめ、国内学会や国際的な研究発表会に投稿しそれらの学会等にて口頭発表を行なうとともに（発表登録費、参加費、旅費宿泊費を含めて約400,000円）、査読付きの学術雑誌等にも投稿する予定である。
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