潜熱蓄熱材を適用した蓄熱建材の評価手法に関する研究

我が国の伝統的な内装材として湿式左官工法が知られているが、本研究ではマイクロカプセル化された微細な潜熱蓄熱材を左官材料に混和させた潜熱蓄熱材(PCM)内装左官材を開発した。このPCM内装左官材は、蓄熱材の施工面積が広くすることができ、任意の場所、任意の厚みでの設置が可能である。これまでの既往研究では、壁体内や床下に蓄熱建材を設置する方法が提案されてきたが、このPCM内装材は最も蓄熱材を室内側に露出できることから、高い熱交換性能を発揮する新規の蓄熱建材である。本研究では、PCM内装左官材を中心に、基本的熱性能試験や、実験棟での省エネルギー効果、及び実住宅規模での検討を詳細に行った。潜熱蓄熱建材は、物質が状態変化するときの潜熱を利用した蓄熱材料であるため、加熱・冷却面と試験体を接触させないことが求められる。高い再現性を得られる試験方法は、対流加熱法で、昇温速度20[min./K]以上、相変化領域を含まない10℃以上の温度幅が必要であることがわかった。PCM内装左官材の省エネルギー効果の検証を、非定常熱不可計算を用いて全国規模での検討を行った。年間での省エネルギー効果は約５～２５%となった。また、連続運転と間欠運転についても同様の検討を行ったところ、連続運転時に特にその効果が高いことがわかった。寒冷地と温暖地では最適な潜熱蓄熱材の挙動が異なることがわかった。潜熱蓄熱建材を壁や窓に設置したときの効果について各地での方位毎の結果を算出した。実験結果とシミュレーション結果を合わせて検討を行ったところ、住宅においては、高い断熱性能、計画的な換気手法や日射遮蔽等の住まい方の工夫により蓄熱建材の効果がさらに高まることがいえる。これらの知見から我が国における「パッシブな住まい方」の提案を行った。

我が国の伝統的な内装材として湿式左官工法が知られているが、本研究ではマイクロカプセル化された微細な潜熱蓄熱材を左官材料に混和させた潜熱蓄熱材(PCM)内装左官材を開発した。このPCM内装左官材は、蓄熱材の施工面積が広くすることができ、任意の場所、任意の厚みでの設置が可能である。これまでの既往研究では、壁体内や床下に蓄熱建材を設置する方法が提案されてきたが、このPCM内装材は最も蓄熱材を室内側に露出できることから、高い熱交換性能を発揮する新規の蓄熱建材である。本研究では、PCM内装左官材を中心に、基本的熱性能試験や、実験棟での省エネルギー効果、及び実住宅規模での検討を詳細に行った。潜熱蓄熱建材は、物質が状態変化するときの潜熱を利用した蓄熱材料であるため、加熱・冷却面と試験体を接触させないことが求められる。高い再現性を得られる試験方法は、対流加熱法で、昇温速度20[min./K]以上、相変化領域を含まない10℃以上の温度幅が必要であることがわかった。PCM内装左官材の省エネルギー効果の検証を、非定常熱不可計算を用いて全国規模での検討を行った。年間での省エネルギー効果は約５～２５%となった。また、連続運転と間欠運転についても同様の検討を行ったところ、連続運転時に特にその効果が高いことがわかった。寒冷地と温暖地では最適な潜熱蓄熱材の挙動が異なることがわかった。潜熱蓄熱建材を壁や窓に設置したときの効果について各地での方位毎の結果を算出した。実験結果とシミュレーション結果を合わせて検討を行ったところ、住宅においては、高い断熱性能、計画的な換気手法や日射遮蔽等の住まい方の工夫により蓄熱建材の効果がさらに高まることがいえる。これらの知見から我が国における「パッシブな住まい方」の提案を行った。