既製ドラム缶を活用した太陽熱・雨水・地中熱による自然冷暖房システムの開発

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 25420619
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 市川 尚紀 近畿大学, 工学部, 准教授 (50441085)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: パッシブデザイン / 自然エネルギー / 木造住宅 / 雨水 / 太陽熱 / 地中熱

研究実績の概要

本研究は、わが国の一般的な木造住宅に採用可能な太陽熱、雨水、地中熱による自然冷暖房システムの開発を行うことを目的に、実物大の木造実験住宅を用いて、太陽熱で温めた雨水による暖房と、地中熱で冷やした雨水による冷房の実験を行い、その効果を定量的に把握しようとするものである。これまでは、地中に埋設したドラム缶に雨水を貯め、その冷熱を直接利用して、室内の冷房をする実験を行ってきた。その成果として、平成26年度に、実験住宅の1階及び2階の部屋と連動させて冷暖房実験を行い、真夏日であれば計18畳の部屋を継続して冷房することができることを確認している。
そこで本年度前半は、上記の実験結果の分析を行った。その結果、次の知見を得た。
(1)実験初日から最終日の5日半を24℃～30.5℃の室温で、PMV値も-2.0～+1.5に維持することができる。
(2)雨水タンク (深さ5.2m、容量約1.4トン) の雨水は25℃に上昇するまで使い、その後地中熱で冷却する場合、約3日半で使用前の水温まで冷却される。また、雨水タンクは30℃を超える真夏日に使用すると、約1日半継続して使用することができる。
(3)この雨水タンクが合計4本あれば18畳の部屋を継続冷房することが可能である。また、システムが稼働する設定室温を上げるなどの調整をすることで、雨水タンク3本でも継続冷房が可能になると思われる。
そして本年度後半には、より効率的な自然冷房システムとするための改良方法の検討を行い、この雨水タンクを活用した地中熱ヒートポンプシステムを考案し、当該システムの改良に着手した。今後は、新システムの実験とシミュレーションを行う予定である。

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

自然冷房の実験結果の分析により、現システムの能力を把握できた。そして、新システムの検討まで行い、その研究に協力したいという企業も現れた。このシステムの特許申請の準備も進めている。最終年度には、当初の目標を達成できると思われる。

今後の研究の推進方策

より効率的な自然冷房システムとするために、今後は雨水タンクを活用した地中熱ヒートポンプシステムの効果を実験によって把握し、このシステムを実用化するための方策を企業と共に検討する。
課題としては、冬の自然暖房システムがあげられる。実験中に、真空管式の太陽熱温水器が故障したため、システムの修繕をしながら、効果的な暖房システムを再検討する。