Advanced PDSC Envelope System Utilizing Renewable Energy for Hygrothermal Control

先进的 PDSC 包络系统利用可再生能源进行湿热控制

• 批准号: 21K14304
• 负责人: 李 学成
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14304/
• 关键词: Passive dehumidification; Radiative cooling; Solar heat collection; Humidity control; Hygrothermal control

本研究では，再生可能エネルギーを利用した省エネルギー住宅の設計を目的として，室内外の熱力学ポテンシャル差を利用して空気循環により夏季は自然に冷却・除湿し，冬季は太陽集熱する熱性能可変型のインテリジェント・パッシブシステム（PDSC: Passive Dehumidification and Solar Collection）を開発するとともに，その温湿度制御性能および省エネルギー効果について検討した。これまでは極めて困難であった冷房時の潜熱負荷をも削減する技術を提案するとともに，その実用化を目指すもので，先進的で萌芽性・学術性に優れる。また，非平衡熱力学に則った熱・水分・空気の複合移動解析方法は斬新的で工学的有用性が高く，建築環境工学に寄与するところが大きい。また、PDSCシステムと第3種換気システムを組み合わせて設計した実験結果から第3種換気の条件でもPDSCシステムの除湿，放熱，集熱，湿度調節の顕著な効果が確認されたが、潜熱回収可能な全熱交換型の第1種換気と併用すれば，PDSCシステムの更なる高効率化と冷暖房負荷の削減が期待できる。 そこで，全熱交換型第1種換気を利用したAdvanced PDSCシステムの開発について検討した。数値シミュレーションを行い，PDSCと全熱交換機(ERV: Energy recovery system)の併用システムの温湿度調節性能を検討し，PDSC＋ERVシステムが第3種換気システムと組み合わせたPDSC外被システムより，検討した地域によって顕熱負荷が放射冷却により約9％～19%減少し，潜熱負荷が約50%～58%減少しより優れる熱負荷の削減効果が確認できた。

This study aims to make use of renewable energy to save energy and to design residential buildings. The thermodynamic differences between indoor and outdoor are utilized. The thermal performance of air circulation can be varied from natural cooling and dehumidification in summer to solar heat collection in winter. PDSC: Passive Dehumidification and Solar Collection (PDSC) is developed to control temperature and humidity and to save energy. This is a technical proposal to reduce latent heat load in cold rooms, and it is an advanced, embryonic, and academic proposal. The method of complex movement analysis of heat, moisture and air in non-equilibrium thermodynamics is highly useful in engineering, and it is widely used in building environmental engineering. The results of the design of PDSC system and the third type of heat exchange system are as follows: dehumidification, heat release, heat collection, humidity regulation, latent heat recovery, total heat exchange, and the first type of heat exchange system are possible. The PDSC system is expected to improve efficiency and reduce heating and cooling load. In this case, the first heat exchanger of the full heat exchange type is used for the development of Advanced PDSC systems. The number of PDSC and total heat exchanger (ERV: The temperature and humidity regulation performance of PDSC+ERV system was studied. The temperature and humidity regulation performance of PDSC+ERV system was studied. The heat load of PDSC was reduced by about 9%~19% and the latent heat load was reduced by about 50%~58%.