In this paper, we focus on introduction of phase change material into a house for secure a cold storage with night natural ventilation.Measurement was mainly conducted for a room of the house where it has two openings at floor level. We measured vertical air temperature distribution and inflow wind speed to understand indoor thermal characteristics. And heat flow was also measured on the floor and under the floor to reveal cold storage mechanism. Vertical air temperature distribution of indoor was influenced by inflow wind speed and air temperature difference between indoor and outdoor. Cold storage tended to be proportional to air temperature difference between indoor and outdoor. Cold storage accelerated as the condition of high air temperature difference between indoor and outdoor and low inflow wind speed because cold air accumulated along the floor not to be mixed upper air of the indoor space.
夜間自然換気,相変化物質,上下温度分布,蓄冷はじめに 建物の自然換気・通風に関する既往の研究は 中間期から夏季にお ける日中の熱的快適性や空気質の向上及び省エネルギー効果に着目 したものが多くなされている.自然換気・通風による効果を定量的に 評価するためには 換気量を精度良く測定・予測する必要があること から 自然換気・通風時の風圧係数 換気量に関する知見については多 くの蓄積がある .一方 夜間自然換気については 低温な外気を室 内に取入れることで建物内部に滞留した熱の排気 躯体蓄冷による日 中の冷房負荷削減に寄与できることから オフィスなどでは躯体熱容 量が大きいことを活かしたナイトパージによる躯体蓄冷の事例も多 い また,海外においても夜間換気の効率は換気量 建物熱容量に 大きく依存するといった研究結果が多い .しかしながら 日本の 戸建住宅の大部分を占める熱容量が小さい木造住宅においては 利用 事例や研究の蓄積が少なく また大風量の換気設備や開口部を制御す るといった事例がこれまで少なかったこともあり 夜間換気に関する 知見の蓄積は十分とはいえない.近年 住宅への IoT(Internet of Things)導入が進む中で オフィスと同様に自然換気の自動化もみら れるようになり 夜間においても外気象条件に応じた適切な窓開閉を 行うことで自然換気時間が増えると予想される また,省エネルギー と熱中症対策を両立できる環境技術としても夜間換気は重要である. 今後 夜間換気をより効果的に利用するためには 部位ごとに適切な 熱容量の建材を導入していく蓄冷技術と合わせて活用することが有 用である.その一つとして 軽量で高密度に蓄冷できる潜熱蓄熱部材 (Phase Change Material, PCM)は小熱容量の木造住宅にも応用可能 と考えられる.これまで冬季の PCM の蓄熱については研究が進めら れているが 蓄冷効果に関する研究は少ない. 夜間自然換気による蓄冷効果を明らかにする上では その材料自体 の熱容量に加えて低温な外気を室内に取り入れることで形成される 上下温度分布の影響を把握することが重要である これまでもオフィ スを対象とした事例では大空間の上下温度分布に関する測定や数値 解析の研究 が幾つかなされているが 住宅に関する検討事例は少 ない 室内の各部位別の蓄冷量の推定に効果的な上下温度分布の特性 を明らかにすることは 地域別の異なる気象条件に適合する開口率や 建材の種類・設置部位選定などの環境設計に有用であると考えられる. そこで本研究では, 建物蓄冷に有効と考えられる潜熱蓄熱材に着目 し,地窓を用いて夜間自然換気を実施する際,各気象条件で形成され る室内上下温度分布特性を把握した上で,室内床に敷設した PCM の 蓄冷量を定量的に分析し, 夜間自然換気時の蓄冷効果を明らかにする ことを目的とする. *1 東京工業大学大学院 大学院生 修士(工学) Graduate Student, Tokyo Institute of Technology, M. Eng.
The purpose of this study is to propose an evaluation index and design guideline for the formation of cool spot in semi-outdoor space. We focused on evaporative cooling methods applied to vertical planes, such as trees, a Passive cooling louver and a lava wall. A "Cool terrace" was designed using an evaluation index based on the ambient wet bulb temperature to achieve air temperature decline by more than 1°C and MRT lower than the ambient air temperature. The measurement result showed that the target value was achieved, which implies the validity of the design method proposed by this study.
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