1 暖房試験室

図 の 右 側 壁 面 を 窓 面 とした 場 合

窓面(複層ガラろ 111

1

温 水 マット,

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図7‑2:試 験 室 断 面 図

箒7章[異 な る暖 房 方 式 にkろ 温 熱 環 境 形 成 と エ ネ ル ギ ー 消 費 量 比 較 実 験]

7,1.3.温 度 ・気 流 速 度 の 測 定

試 験 室 内 、及 び 外 部 空 気 温 度 、床 ・天 井 ・壁 面 の 表 面 温 度 、グ ロ ー ブ 温 度 に つ い て は 、 0.2mlnφT型 熱 伝 対 を 用 い 、 デ ー タ ロ ガ ー に よ る2分 間 隔(室 内 熱 環 境 調 整 の 過 渡 期 に お い て は10分 間 隔)の 測 定 を 行 っ た 。 測 定 点 は 図7‑3に 示 す326点 で あ る(測 定 点 一 覧 を 資 料 編 に 添 付 す る) ,,ま た 、試 験 室 内 及 び 周 囲 近 傍 の 気 流 速 度 を 、図 のX1〜X5,Y3

〜1'5 ,L1〜Z5の 位 置 で 、熱 線 風 速 計(RION)を 使 用 し て30秒 間 の 平 均 値 で 記 録 し た 。

7.L4.暖 房 条 件

試 験 室 の 暖 房 に は 、 「放 射 パ ネ ル(温 水 マ ッ ト)に よ る床 暖 房 」、 「コ ン ベ ク シ ョ ン ヒ ー タ ー に よ る 自 然 対 流 暖 房 」、 「電 気 式 温 風 器 に よ る強 制 対 流 暖 房 」、 及 び これ らの組 み 合 わ せ 、 配 置 位 置 、 設 置 数 、 開 口 面 積 の 違 い に よ る37パ タ ー ン の 暖 房 方 式 を 試 み て い る 。 実 験 の パ タ ー ン に つ い て 整 理 し た も の を 表7‑2に 、 使 用 し た 暖 房 装 置 に っ い て 表 7‑1に 示 す 。 な お 、 試 験 室 内 の 湿 度 は 、 人 工 気 候 室 の 空 調 機 を 用 い て 試 験 室 外 周 部 の 湿 度 を 調 整 す る こ と で 、40%に 保 っ て い る。

実 験 は 、 各 暖 房 条 件 の 下 、 室 中 央 ・床 上650mmのPMV値 が0と な る よ うに 運 転 を 行 い 、 そ の 際 の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 と熱 的 快 適 性 の 評 価 を 行 う。 こ こ で 、PMVの 算 出 に 用 い る 環 境6要 素 の う ち 、空 気 温 度 、平 均 放 射 温 度 、気 流 速 度 に つ い て は 実 測 値 を用 い 、 そ の ほ か の 湿 度 、 着 衣 量 、 代 謝 量 に つ い て は 、 相 対 湿 度=40%、 着 衣 量=1.Oclo、 代 謝 量=1.2metを 代 入 して い る 。こ の 場 合(37実 験 中PMV=0を 想 定 し た 実 験)、OT=21.9℃ 、 SET★=24.4℃ の 室 内 環 境 に 相 当 す る。

表7‑1:暖 房 設 備

ロ 床 暖 房 ベ ニ ヤ9mm+仕 上 げ0.2mmビ ニ ル シ ー ト

温 水 マ ッ ト 敷 設 率86.8%.、 流 量2.OL/分 、流 水 温 度40。C〜70。C 口 自 然 対 流1〜3台

電 気 式 ベ ー ス ボ ー ドヒー タ ー 加 熱 能 力0〜1500W ロ 強 制 対 流2〜4台

電 気 式 温 風 器 加 熱 能 力0〜700W、 風 速1.35m/s(吹 き 出 し か ら50cm)

*暖 房装i置の 写 真 を 資 料 編 に 添 付 す る

第7章=異 な る暖 房 方 式 に よ る 温 熱 環 境 形 成 と エ ネ ル ギ ー 消 費 尉 厨咬 実 験1

7.1.5.実 験 手 順

実 験 は 、 ま ず 各 種 暖 房 条 件 の 設 定 、機 器 の 設 置 を お こ な い 、 そ の 後 、 投 入熱 量 の 調 整 に よ っ て 室 中 央 のPMV値 が ほ ぼOq/・1.5/‑2)と な る よ う に 運 転 し た 、所 定 のPMV 値 を 得 る た め の 暖 房 装 置 へ の 投 入 熱 量 調 整 は 、自 然 対 流 暖 房 と 強 制 対 流 暖 房 に 関 して は

トリマ ー コ ン デ ン サ ー を 用 い た 電 圧 調 整 器 に よ っ て 、ま た 床 暖 房 に 関 して は 、流 水 温 度 の 調 整 に よ っ て 行 っ て い る 。

MRT、 グ ロ ー ブ 温 度 の 変 動 が 無 く な り(30分 間 の 温 度 変 化 が ±0.1℃)、 所 定 のPMV 値 が 得 られ る室 内 熱 環 境 形 成 の 定 常 状 態 が 確 認 され た 後 、30分 間 の 室 内 熱 環 境 測 定 を 行 う。 最 後 に 、 炭 酸 ガ ス 減 衰 法 に よ り暖 房 時 の 換 気 回 数 を 実 測 す る 。

第7章 「異 な る暖 房 方 式 に よ る温 熱 環 境 形 成 とエ ネ ル ギー 消費 量比 較 実 験]

垂 直 方 向6点 ⑫ 垂 直 方 向9点

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図7‑3:試 験 室 内 の 空 気 温 度 等 の 測 定 点

1 奨 誠頃

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二

第7章 〔異 な る 暖 房 方 式 に よ る 温 熱 環 境 形 成 と エ ネ ル ギ ー 消 費 最 比 較 実 験

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図7‑4:試 験 室 内 の 壁 表 面 温 度 の 測 定 点 O

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第7章[異 な る暖 房 ノノ式 に よ る 温 熱 環 境 形 成 と エ ネ ル ギ ー 消 費 量 比 較 実 験]

表7‑2:実 験 条 件 一 覧

MODE窓 面 数 暖 房 方 式 目標PMV

11自 然 対 流 一2

21床 暖 房 一2

32自 然対流[‑2

42味 暖房[‑2

53自 然対流[‑2

63:床 暖 房 一2

711自 然 対 流 一1.5

81床 暖 房 一1.5

92自 然 対 流 一1.5

102床 暖 房[‑1.5

11

3:自 然 対 流1‑1.5

12

31床 暖 房1‑1.5

13

1自 然対 流1̲1

14

1床 暖房1‑1

152自 然 対 流 一1

162床 暖 房 一1

17131自 然 対 流1‑1 183床 暖 房i‑1

191強 制 対 流 、集 中 配 置 、横 吹 、高 温(2台10 201強 制 対 流 、集 中 配 置 、低 温{0

2111強 制 対 流 、分 散 配 置 、横 吹10 221!強 制 対 流 、分 散 配 置 、上 吹0

231自 然対流0

24111床 暖 房(30℃)+強 制 対 流0 251味 暖 房(30℃)+自 然 対 流0 26111床 暖 房(40℃)+強 制 対 流0 2711i床 暖 房(40℃)+自 然 対 流10

281味 暖房0

292i強 制 対 流 、集 中 配 置 、横 吹 、低 温10

30:2自 然対流10 31121床 暖房0

322床 暖 房(40。C)+強 制 対 流10

3312床 暖 房(40℃)+自 然 対 流 …0 3413強 制 対 流 、集 中配 置 、横 吹 、低 温0

353自 然対流:0

3613床 暖 房(40。C)+強 制 対 流10

373床 暖 房(40℃)+自 然 対 流10

第7章[暖 房 方 式 比 較 実 験 」耀 、1穏

7.2.暖 房 方 式 比 較 実 験 の 結 果 7.2.1.暖 房 時 の 換 気 回 数 測 定 結 果

試 験 室 の 暖 房 時 の 換 気 回 数 測 定 結 果 に つ い て 表7‑3に 示 す 。 換 気 回 数 は 、開 口 部 の 設 置 条 件 や 暖 房 方 式 に よ り異 な る が 、0.14[回/h]〜0.31[回/h]で あ り 、 住 宅 新 省 エ ネ ル ギ ー 基 準 の 気 密 性 能 グ レ ー ド2、 若 し く は3に 相 当 し、 気 密 住 宅 と して 高 い 水 準 が 得 られ て い る 。

表7‑3:試 験 室 換 気 回 数 測 定 結 果

MODE OPEN HEAT

換気 回数

20 1 ;強制 対 流

、集 中 配 置 、低 温 ^0,140

23 1

自然 対流

^0,166

26 1 床 暖 房(40。C)+強 制 対 流 ^0,141

29 2

強 制 対流 、集 中配 置 、横 吹 、低 温

^0,197

30 2

自然 対流

^0,232

32 2 1床暖 房(40。C)+強 制 対 流 0,214

34 3

1強制 対流

、集 中配 置 、横 吹 、低 温

^0,314

351 3

自然 対流

^0,286

36' 3 1床暖 房(40。C)+強 制 対 流

0.25

7.2.2.エ ネ ル ギ ー 消 費 量

各 実 験 の 所 定 のPMV値 を 得 、定 常 状 態 を 保 つ た め に 必 要 と され た エ ネ ル ・W一消 費 量 を 、 暖 房 方 式 と 目標 と したPMVの 設 定 値 で 区 別 して 図7‑5に 示 す 。 ま た 、 開 口 部 数 に よ る 違 い に つ い て 図7‑6に 、 全 実 験 条 件 で の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 一覧 を 表7‑4に 示 す 自 然 対 流 方 式 と床 暖 房 を 比 べ た 場 合 、必 要 と され る エ ネ ル ギ ー 量 は 、 と も に 日標 と し た 室 中 央 のPMV値 が 大 き く な る に 従 い 増 加 し、 そ の 消 費 量 と増 加 の 傾 向 は は ほ ぼ 同 じで あ っ た 。 ま た 、 強 制 対 流 の 暖 房 方 式 で は 、 目標 と す るPMV値 を 一1〜‑2と した 実 験 は 行 っ て い な い が 、PMVニ0の 実 験 で 比 較 す る と 、 床 暖 房 方 式 と 同 等 な エ ネ ル ギ ー 消 費 量 で あ り 、PMVを 目標 と し た 場 合 の エ ネ ル ギ ー 消 費 量 は 同 等 で あ る と考 え られ る.次 に 、 目標PMV値 を0と した 実 験 で 、試 験 室 の 開 口部 数 の 違 い と エ ネ ル ギ ー 消 費 量 に っ い て 比 較 す る と 、開 口部 数 が 大 き く な る に つ れ エ ネ ル ギ ー 消 費 量 も大 き く な っ て い る.特 に 開 口部 数 が3面 の 実 験 で は ど の 暖 房 方 式 で も エ ネ ル ギ ー 消 費 量 は ほ ぼ 等 し く 、一 時 間 当 た り1800Whで あ っ た 。 しか し な が ら 、 開 口部 が1面 だ け の 実 験 で は 、 自然 対 流 方 式 が 、 他 の 暖 房 方 式 に 比 べ 高 い エ ネ ル ギ ー 量 を 必 要 と し た。

な お エ ネ ル ギ ー 消 費 量 は 、 自 然 対 流 ・強 制 対 流 方 式 に つ い て は 電 力 消 費 量 を 測 定 し 、 床 暖 房 に 関 して は 流 水 温 度 ・流 量 か ら、 供 給 さ れ た 熱 量 を 測 定 して お り/機 器 のCOP は1.0と し て い る。

第7章[暖 房 方 式 比 較 実 験 の 結 果]

[Wh]

2000 t11 1600 皿圃1400 細 〔1200

↑1000 ミ800 Hsoo

X11 200 0

一一 〈〉一一1面/自 然 □2面/自 然 …O‑3面/自 然

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PMV=‑2 PMV=‑1.5PMV=‑1

a)自 然 対 流

PMV=0〔 目 標]

[Wh]+1面/床 暖

2000 S11 1600 皿圃1400

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↑1000

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ロ2面/床 暖 …()・‑3面/床 暖 ◇ 強 制 対 流 一

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b)床 暖 房

ズ 〆 〆[目 標]

c)強 制 対 流

図7‑5:暖 房 方 式 に よ る エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 比 較

第7阜1[暖 房 方 式 比 較 実 験 の1.【{1果『

[Wh]

2000

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1400 瑚 寵1200 浬

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X11

200

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一一◇一一 強 制 対 流 、分散 配 置 、横 吹 ロ 自 然 対 流

… ○ ・・床 暖 房

床 暖 房(40。C)+強 制 対 流 一 ← 床 暖 房(40。C)+自 然 対 流

・

一 ご。.

口

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齢,,嚇o句. ・.,

[設 定 目 標PMV=0]

ll

1面 2面

試 験 室 開 口部

3面

図7‑6:エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 開 口部 数 に よ る 違 い

第7章t暖 房 力 式 比 較 実 験 の 結 果 」

表7‑41実 験 条 件 と エ ネ ル ギ ー 消 費 量 一 覧

MADE

窓面数

^HEAT _PMV^{目標 消 費 エ ネ ル}_{ギ ー(W・h)}

1 1

自然 対流

^{̲2 354}

2 1

床暖房

^{̲2 377}

3 2

自然 対流

^{̲2 465}

4 2

床暖房

^{̲2 516}

5 3

自然 対流

^{̲2 ・11}

6 3

床暖房

^{̲2 642}

7 1

自然 対流

^{一1.5 555}

8 1

床暖房

^{一1.5 502}

9 2

自然 対流

^{一1 .5 825}

10 2

床暖房

^{一1.5 :1・}

11 3

自然対流

^{一1.5 990}

12 3

床暖房

^{一1.5 :・}

13 1

自然対流

^{̲1 672}

14 1

床暖房

^{一1 698}

15 2

自然対流

^{̲1 …}

16 2

床暖房

^{̲1 1102}

17 3

自然対流

^{̲1 1230}

18 3

床暖房

^{一1 1298}

19 1 強 制 対 流 、集 中 配 置 、横 吹 、高 温(2台) ^{0 975}

20 1 強 制 対 流 、集 中 配 置 、低 温 ^{0 942}

21 1 強 制 対 流 、分 散 配 置 、横 吹 ^{0 870}

22 1 強 制 対 流 、分 散 配 置 、上 吹 ^{0 ・':}

23 1

自然対流

^{0 1314}

24 1 床 暖 房(30℃)+強 制 対 流 ^{0 1025}

25 1 床 暖 房(30℃)+自 然 対 流 ^{0 1031}

26 1 床 暖 房(40℃)+強 制 対 流 ^{0 1・:}

27 1 床 暖 房(40。C)+自 然 対 流 ^{0 992}

28 1

床暖房

^{0 977}

29 2 強 制 対 流 、集 中 配 置 、横 吹 、低 温 ^{0 1305}

30 2

自然対流

^{0 1530}

31 2

床暖房

^{0 1465}

32 2 床 暖 房(40℃)+強 制 対 流 ^{0 1443}

33 2 床 暖 房(40℃)+自 然 対 流 ^{0 1457}

34 3 強 制 対 流 、集 中 配 置 、横 吹 、低 温 ^{0 1875}

35 3

自然対流

^{0 1830}

36 3 床 暖 房(40℃)+強 制 対 流 ^{0 1909}

37 3 床 暖 房(40℃)+自 然 対 流 ^{0 1819}

*外 気 温 度5℃ の 時 に 、 暖 房 方 式 ・窓 面 数 と 、 室 中 央 のPMV値 を 目標 値 に 維 持 す る た め に 必 要 な ユ時 間 あ た りの エ ネ ル ギ ー 消 費 量 の 関 係 。

第7岸 …1[}t登 「弓 ノ∫7=kこ/L較 実 響喚GT)珪守、讐ミ]

7.2.3.室 内 熱 環 境 要 素 の 分 布

こ こ で は 、 開 口部 数 一 面 、 目標PMV値=0の 実 験 に つ い て 、 暖 房 方 式 の 違 い と 、 室 内 熱 環 境 要 素 の 分 布 を 比 較 す る 。 比 較 し た 熱 環 境 要 素 は 空 気 温 度 、MRT(平 均 放 射 温 度)、 作 用 温 度 で 、 水 平 面(Z=600)と 鉛 直 面(Y=1150・X=ユ750)に つ し・・て そt/i分rll

を 見 る。 強 制 対 流 暖 房 方 式 で の 要 素 分 布 に つ い て 図7‑7か ら図7‑9に 、 自 然 対 流 暖 房 に っ い て 図7‑10か ら 図7‑12に 、床 暖 房 方 式 に つ い て 図7‑13か ら図7‑]5に 示す 、,なお 図 中 の 周 壁 部 分 の 温 度 は 、周 壁 の 表 面 温 度 で 示 して い る。 ま た 、 空 気 温 度 に つ い て 測 定 が 行 わ れ て い な い 位 置 の 温 度 は 、そ の 上 下 の 空 気 温 度 か ら 、直 線 的 勾 配 を 持 つ も の と仮 定

して い る。

平 均 放 射 温 度 の 算 出 は 、壁 面 、 天 井 面 、床 面 の 図7‑4の 各 面 に つ い て 、 そ れ ぞ れ の 中 心 温 度 と 、 室 内 の 各 位 置 の 微 少 球 に 対 す る形 態 係 数 の 積 算 か ら求 め て い る,、す な わ ち 、 室 内 の あ る 点 の 放 射 温 度 の 算 出 に は 、 天 井X7×Y7=49面 、床X7×Y7=49面 、壁 面X7

×Y7x4面=196の 計294面 そ れ ぞ れ の 表 面 温 度 を 用 い て い る 。 な お 、 マ ト リ ッ ク ス で 測 定 が 行 わ れ て い な い 表 面 温 度 は 、測 定 が 行 わ れ て い る 周 囲 の 表 面 温 度 か ら 直 線 的 な 温.

度 勾 配 が あ る と仮 定 し て 算 出 し た。 な お 、 室 の 開 口部 はXニ3600、 自然 対 流 式 と 強 制 対 流 式 暖 房 器 具 の 位 置 はX=3400の 位 置(図 中 の 水 平 面 の 分 布 図 で 右 側)に 位 置 す る,、

強 制 対 流 方 式 で の 水 平 面(Z=600)の 空 気 温 度 分 布 を 見 る と 、2カ 所 に 高 温 部 が あ り 、 フ ァ ン ヒー タ ー か ら の 送 風 に よ る影 響 が 認 め ら れ る。 ま た 、 窓 面 付 近(X=3600)の 空 気 温 度 は 低 く、 勾 配 も 大 き い 。 鉛 直 面(Y=1750)の 分 布 で 、 最 も高 い 温 度 が 示 され た の は 、X=600・Z=2500付 近 、 す な わ ち 窓 面 の 反 対 方 向 の 天 井 付 近 で 、 ヒー ター か ら(1) 温 風 が 、 上 昇 し て 暖 め られ て い る と 考 え られ る。 鉛 直 面(X=1750)の 分 布 か ら 、 室 内 の 空 気 温 度 が 、 周 壁 、 及 び 床 面 付 近 で 低 い こ とが わ か る 。

平 均 放 射 温 度 に つ い て は 、室 内 に あ ま り極 端 な 分 布 は 見 られ な い が 、窓 面 か ら床 面 に か け て の 平 均 放 射 温 度 が 低 い こ と が わ か る。 次 に 作 用 温 度 に つ い て み て み る と 、室 全 体 で あ ま り分 布 は 見 ら れ な い が 、床 面 か ら床 上300mm間 で の 位 置 で は 、室 全 体 で 温 度 が 低 く 、 温 度 勾 配 も 大 き い 。

自然 対 流 方 式 で の 水 平 面(Z=600)の 空 気 温 度 分 布 を 見 る と、 強 制 対 流 時 に 見 られ た 高 温 部 分 こ そ 認 め られ な い が 、室 中 央 か ら周 壁 面 、特 に 窓 面 に 向 け て の 温 度 分 布 が 大 き い。 鉛 直 面(X=1750・Y=1750)の 分 布 か ら 、 室 内 の 空 気 温 度 は 、 室 中 央 に 層 状 の 温 度 分 布 が 見 られ 、 中 央 天 井 付 近 か ら床 、周 壁 面 に 向 け て 温 度 が 低 下 して い るQ平 均 放 射 温 度 に っ い て は 、Y=1750の 鉛 直 面 で1〜2℃ 程 度 の 分 布 が あ る ほ か は 、窓 面 近 傍 を 除 い て ほ と ん ど温 度 差 が な い 。 そ の 影 響 の た め か 、水 平 面 の 作 用 温 度 の 分 布 は 、 空 気 温 度 の 分 布 と比 べ て 少 な く な っ て い る 。 しか しな が ら、鉛 直 方 向 を 見 る と 、垂 直 方 向 で 層 状 に 作 用 温 度 が 分 布 して い る こ と が わ か る 。

床 暖 房 方 式 で の 水 平 面(Zニ600)の 空 気 温 度 分 布 を 見 る と 、他 の 方 式 に 比 べ て 鉛 直 方 向 の 温 度 差 が 極 端 に 少 な い こ と が わ か る 。 ま た 窓 面 を 除 き 、室 周 壁 部 の 温 度 低 下 も少 な

ドキュメント内 隷灘鐸 誓 (ページ 161-186)