自然エネルギーと天井裏空間の蓄熱容量を利用した空気循環システムの提案

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本研究は、自然エネルギーの質の向上と蓄熱を活用したパッシブ住宅の設計を目的として、新築のみならず既存住宅にも適用できる自然エネルギー（太陽熱、夜間放射、通風）を有効利用可能な蓄熱容量を有する天井裏空間を介した全館空気循環システムの提案および、その定量評価手法の確立を目指すものである。本研究は、居室に設置されたエアコンを使用して、天井や壁に取り付けたファンにより空調空気を天井裏や非空調室に循環させる全館空調システムを提案し、天井裏に設置された蓄熱材に冬期の自然エネルギー（太陽熱）を蓄熱させることでエネルギー効率を向上させることを提案している。蓄熱させる熱の質向上に向けて、サンルームに集熱させる手法を取り入れ、サンルームの窓面積が集熱量に及ぼす影響、空気の循環経路（①循環なし、②非空調室との直接循環、③天井裏を介した全館空調）、換気量の違いについて数値シミュレーションを用いて検討した。その結果、サンルームは全面をガラスにするよりも、集熱させる壁を設けることで日射の再放出を抑制することができ、昼間の集熱効果が高くなった。サンルームありとサンルームなしの条件を比較すると、サンルームを用いた全館空調システムでは、冬期の夜間の空調時間が大幅に短くなった。空調負荷は空気循環なし、直接循環、天井裏循環の順で削減されており、天井裏循環の中でも換気量が多いケースは換気量が小さいケースと比べて約10％低下した。天井裏循環は直接循環より熱負荷が約10％低下したことも明らかにした。