粒状潜熱蓄熱材と空気との高い熱交換特性を活用した種々の熱利用システムに関する研究

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本研究は、粒状潜熱蓄熱材(以下粒状PCMと略)と空気との高い熱交換性能を活用した種々の熱利用システムを提案し、その適用可能性と導入効果を定量的に把握することを目的として進められてきた。本年度は、潜熱蓄熱と躯体蓄熱を併用した床吹出し空調システムの開発に向け、実証実験を行い、システム適用時の効果について評価を行った。まず、床面積9.2m^2の実規模環境試験室を構築した。粒状PCMとしては、昨年度検討を行い、適用に充分な熱交換性能が確認されたマイクロカプセル粒状PCM(以下、FMC-PCMと呼ぶ)を使用した。オフィス空調を模擬した日単位の蓄放熱実験の結果、PCMを用いない場合には夜間移行率ηは50.1%であったのに対し、FMC-PCMを用いて変風量方式で行った場合には、ηは84.8%まで上昇した。この場合の室内温熱環境を、PMVを用いて評価した結果、10:00以降に快適な温冷感となることが示された。数値シミュレーションにより、PCMの相変化温度を変化させて検討した結果、設定室温が26℃の場合には、19-22℃の相変化温度を持つPCMを用いる場合にηは100%となった。このシステムにおいては、床面からの冷放射の効果が得られるため、設定室温を27℃または28℃としても、昼間を通して快適な温冷感が得られることがわかった。さらに、PCMを用いない条件では空調立ち上がり時に足元の0.5m以下において快適な温冷感にならなかったのに対し、PCMを用いた条件では室内各位置で均一に快適で中立に近い温冷感となり、PCMの利用による温熱環境改善の効果を明らかとすることができた。さらに、自然外気の導入による負荷削減効果を検討した結果、年間の空調機負荷は、東京で13%、札幌で53%削減された。札幌では特に、5月、10月において約90%以上の空調機負荷が削減された。夜間に外気を導入することにより、年間の空調機負荷、ランニングコストの削減率は20-30%となることがわかった。