太陽熱を利用した24時間自然換気装置としてのソーラーチムニーに関する研究

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本研究は、太陽熱を利用した自然換気装置であるソーラーチムニーにおいて、特に、飛躍的に大きい蓄熱容量を有する材料として注目されている潜熱蓄熱材料(PCM)を活用することにより、日射がない夜間の自然換気も可能となる24時間自然換気装置の開発を目的としたものであり、コンパクトで一定温度の出力が可能であるというPCMならではの特徴を活かした研究である。これまでに、蓄熱材が無い条件でのソーラーチムニー内部の空気流動特性と伝熱特性の把握、伝熱モデルの構築と共に、限られた条件ながらも気象データを用いたシミュレーションを実施してきた。それらの成果を踏まえ、初年度は、PCMを蓄熱材として用いる場合の基本的な伝熱特性把握に関する実験的研究を中心とした研究を実施、2年目は、PCMを組み込んだソーラーチムニーの実大規模の実験的研究および換気量予測シミュレーションに関する研究を実施した。最終年度の平成19年度は、これまでに得られた成果を基礎にして、PCMのような潜熱蓄熱材で問題となる過冷却現象のモデル化を行い、様々な条件下における換気量予測シミュレーションの予測精度向上を可能とした。これまで、PCMが液化したときにでも流動しないようにゲル化されていることを前提として、PCM内部についてはエンタルピー法による熱伝導モデルを用いてきたが、そこに所定の温度まで過冷却した後に瞬時に過冷却が解除され、それまでの過冷却熱量分だけ凝固するモデルを組み入れることにより、より現実的な伝熱モデルとすることができた。今後、その成果を順次発表する予定である。