九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository
蓄熱床冷暖房システムに関する研究
南, 在成
九州大学大学院総合理工学研究科熱エネルギーシステム工学専攻
谷口, 和信
九州大学大学院総合理工学研究科熱エネルギーシステム工学専攻 : 鹿島建設（株）
龍, 有二
九州大学大学院総合理工学研究科熱エネルギーシステム工学専攻
渡辺, 俊行
九州大学大学院総合理工学研究科熱エネルギーシステム工学専攻
https://doi.org/10.15017/17273
出版情報：九州大学大学院総合理工学報告. 14 (2), pp.225-235, 1992-09-01. 九州大学大学院総合理工 学研究科
バージョン：
権利関係：
九州大学大学院総合理工学研究科報告
第14巻第2号225−235頁平成4年9月
覆面吉糠雨翻油壷齢庭面繍
Vol．14， No．2pp．225−235 SEPT 1992
蓄熱床冷暖房システムに関する研究
南 龍
在 成＊ ・谷
有 二＊＊＊・渡（平成4年5，月29日
口 和 信＊＊
辺 俊 行＊＊＊
受理）
Study on Floor Heating and Cooling Systems with Thermal Storage Jae seong NAM＊， Kazunobu TANIGUCHI＊＊
Yuji RYU＊＊＊and Toshiyuki WATANABE＊＊＊
The purpose of this paper is to consider the availability and problems of floor heating and cooling systems．
We measured thermal performance．of an experimental house with floor heating and cooling systems and carried out some simulations to clarify the effects of various factors on thermal environment and energy consumption．
As a result of the experiments， we note that the air temperatures in the rooms with floor heating and coo1−
ing systems are stable all day through and are distributed uniformly throughout each room． When the slab surface temperature is lower than the indoor dew−point temperature in summer， condensation on the floor sur−
face may occur．
As a result of the simulations， we note that the ratio of PMV（Predicted Mean Vote）from−0，5to十〇．5is mainly effected by building construction， heating or cooling operating time， type of 2nd floor， and window specification． Particular正y， an insulated sliding door is effective not only to the indoor environment but also for the supPly／extract heat rate．
1．はじめに
現在，床暖房あるいは蓄熱床暖房に関する研究は数 多く行われているが，その目的は2つに大別される．
すなわち，省エネルギーおよび電力消費の昼夜の平準 化を目的とするもの1）2），床面を加熱することによる 人体への影響を把握しようとするものである3）4）．
本研究では前者に重点を置き，床を蓄熱（冷）部位 とする床冷暖房システムを対象に，床スラブ仕様，冷 温水循環時間などの違いが室内熱環境とエネルギー消 費量に及ぼす影響を調べる．
まず，既存の省エネルギー実験住宅における夏季お よび冬季の実測調査と，実験住宅を対象とした数値シ ミュレーションの結果をもとに，蓄熱床冷暖房システ ムの有効性と問題点を明らかにする．
次に，集合住宅を想定した基準階室モデルの数値シ ミュレーションを行い，床冷房運転のみの場合と，床 冷房とファンコイルユニット（以後FCUとする）に よる除湿運転を併用した場合の室内熱環境，エネル ギー消費量およびFCUの除湿効果について検討する．
＊熱エネルギーシステム工学専攻博士課程
＊＊Mエネルギーシステム工学専攻修士課程 （現在鹿島建設（株））
＊＊＊Mエネルギーシステム工学専攻
2． 省エネルギー実験住宅における実測調査 2．1省エネルギー実験住宅の仕様
実験調査を行った省エネルギー実験住宅5）6）は，接
地床方式木造枠工法（2×4構法）2階建4LDKの
断熱気密住宅であり，1985年4月に竣工した．Table 1に建物概要，Fig．1に建物の平面図， Fig．2に空調 システム系統図を示す．この実験住宅には，冬季の日射取得のため居間の南 面に大開口があるが，夏季の日射遮蔽のため，パーゴ
ラや可動庇，外付け可動ブラインド，白色カーテン，
スダレなどが設置されている．また，夏季の昼間に卓 越する風（海風）を採り入れるため，1階洗面所の天 井および吹抜け北側の上部にも採風窓が設置されてい
一226一
る．さらに，1階のコンクリートスラブは地盤の大き な熱容量を利用するため接地床になっている．
空調方式としては，空気熱源ヒートポンプと水熱源
．ヒートポンプを2段に組み合わせたヒートポンプ式冷 暖房ユニット（以後HP1とする）により比較的廉価 な深夜電力を利用してつくられた冷水（夏季）および 温水（冬季）を蓄熱槽に蓄え，その冷水および温水を 水循環ポンプによって床配管中に流す床冷暖房方式で ある．また，居間上部の小屋裏には小型のヒートポン プ（以後HP2とする）が設置され，夏季床冷暖時の 除湿換気と冬季の余剰熱回収に用いられる．なお，蓄 熱槽に蓄えられた冷水および温水を，各室に設置した FCUに送り対流式の冷暖房を行うことも可能である．
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3540 4550 27コ0
2．2 実測調査の方法
省エネルギー実験住宅における実測調査は，1990年 8，月に1ヵ月間，1991年2，月に10日間行われたが，解
Table L Summary of an experimental house Location 2−1−47，Siobaru， Minami−ku， Fukuoka Structure Wooden build．， two−storied house，4LDK Floor area Building area ：85．30m2
Total floor area：142．42（1F：80．32m2，2F：62，10m2）
Cooling area ：111．78（1F；65．41m2，2F：46．37m2）
Heat Thickness of slab（1F）：150mm， Gravel：300mm
・
モ≠垂≠モ撃狽 Thickness of slab mortar（2F）：50mm Heat Ceiling（2F） ：Gjass wool：300mm insulation External wall ．Form polystyrene：30mm
：Glass woo1：90mm Foundation（1F）：Form polystyrene：50mm Window ：Double glazing
Ventilation 0．4c／h Specific
heat loss 2，5kca且／m2h℃
coefficlent
Cooling and Air−cooling／heating heat pIlmp heating Cooling：7050kcal／h， Heating：8900kcal／h equipment Storage tank：1000乏，Cushion tank：300乏
Table 2． Experimental condition in summer
（B） Fエoor plan（2F）
ID920
1820 1820 5450 364〔⊇
§1｝i
§
器
一瑠〉臨1；…器㎞
entrance
図
Taしam正一floored
room
Corridor P一
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Dining room 舅
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霧
」
①
（・）F1…p1・・（1・）Fig． l Floor plan of an experimental house（Unit：m）
Experimental period Aug．18，19，1990 Setting temp． of slab surface 18℃
Operating time of HP1 22：00〜6：00 Operating time of HP2 9：00〜17：00 Under−fl◎or water supPly Full operation Heat insulating curtain All day open Heat lnsulating shutter All day open
IllUminatiOn All day off
壷
Fig．2 Floor heating and cooling system
Table 3． Experimelltal conditions in winter Experimental period Feb，18，1991 Feb，19，1991 Setting temp． of slab surface 35℃ 35℃
Operating time of HP1 23：00〜7；00 23：00〜7：00 Operating time of HP2 All day off All day off Under−floor water supPly 23：00〜7：00 23：00〜7：00 Heat insulating curtain 0：00〜23：00 7：00〜23：00 Heat insulating shutter 0：00〜23：00 7：00〜23：00
Illumination 17：00〜23：00 17：00〜23：00
一227一
析対象日として，夏季は8，月18，19日，冬季は2月18，
19日を選んだ．夏季はHP1により深夜電力を利用し てつくられた冷水を終日床配管中を循環させる．冬季 はHP1により深夜電力を利用してつくられた温水を 夜間（23：00〜7：00）のみ床配管に循環させる．
Table 2に夏季実測条件， Table 3に冬季実測条件を 示す．なお，実測期間中，開口部は人の出入りはある
ものの原則として終日閉鎖されている．
2．3 実測結果 2．3．1 夏季実測結果7）
Fig．3〜Fig．7に夏季実測結果を示す．8月18日の 午前中に小雨が降ったものの，それ以外は快晴であっ た．両日とも水平面全天日射量は最大約800kcal／m2h，
外気温度も最高37℃となっている．
各居室の空気温度は，床冷房が行われているため，
和室，居間で28℃，洋室で31℃までしか上昇していな
35 30§
巴25 書、。
基15
10
Air temp． （120cm abov色 slab surface）
α10be temp。
＿．．＿照＼一 ＿；亘』≡、
1…箸 鳶 喜 セ 600 4。。冨
、。。薯
黒
Slab surface temP曾 Carpet surface temp．
l
Air temp，（10㎝above slab surface）
0 6 12 18 0 6 12 18 （hr）
Aug，18 Aug，19
Fig．6 Temperatures of carpet−floored room
25
§20
§、5 歳
用10
5
40
§35
婁30 帽 碁25 昌20
Global so1皐r radiation
Ouヒdoor air temp
Inlet 毛emp．（2F）
へ
薫じll臨
・5
B 6 、2、8 。 6 ，2、8（、，）0§
Aug．18 Aug．19 Fig。3 Weather data（Summer）
コ
加tlet temp．（2F）
ぜ，
ミノ
＼ Outlet temp．（1F）
Inlet temp．（1F）
0 6 12 正8 〔1 6 12 18 （hr）
Aug．18 Aug．19
Fig・7 Under−floor water temperatures
35
ヨロ ε
巴25 琶 馨20
←15．
Air ヒemp． （120cm above slab surface）
コAir temP． （10cm above slab surface） 〔｝10be しemp・
ミ蒔藝誕遜冨二・
Slab surface temp．
100 6 12 18 0 6 12 18 （hr）
Aug。18 Aug．19
Fig．4 Temperatures of tatami−floored room
Air temp． （120cm above slab surface）35 Globe temp． Air temp． （10cm above s lab surface）
§30
菱・一く瓢鑑一一
10
B 6．L2 18 0 5 12 旧 （h・）
Aug．18 Aug。19 Fig．5 Temperatures of living room
い．また，実測期間中を通して室温の変動幅は2〜
4℃と小さくなっている．
和室の床スラブ表面温度は18〜22℃と低くなってい るが，畳表面温度は約25℃までしか低下していない．
●これは畳が断熱材として働くためである．その結果，
空気温度も約26℃までしか低下していない．和室の空 気温度の変動が，居間や洋室に比べて小さいのは，接 地床になっているため1階床の熱容量が大きいこと，
床からだけではなく天井からの冷輻射の影響も受けて いることなどが考えられる．また，8，月18日の午前12 時から午後1時の間，8月19日の午前1時から午後1 時の問は床スラブ表面温度が室内露点温度より低く，
床スラブ表面で結露する危険性がある．
居間の空気温度の変動が和室や洋室に比べて激しい のは，和室や洋室は人の出入りがほとんどなかったの に対し，居間には頻繁に人が出入りしていたためであ る．なお，居間の露点温度が午前9時頃低下し，午後 5時頃上昇するのはHP2による除湿換気の影響によ るものである．
床入口水温はHP1の運転開始直前は約25℃である が，HP1運転と同時に低下しはじめ，午前3時頃の
1階床入口水温は約15℃，2階床入口水温は約18℃と なる．HP1の運転停止後，循環水温度は床からの吸 熱によりおよそ25℃まで上昇する．
一228一
2．3．2 冬季実測結果8）
Fig．8〜Fig．12に冬季実測結果を示す．2月18日 は昼間降雪があったため水平面全天日射量は最大 180kca1／m2hと小さく，外気温度も最高8℃である．
2月19日は昼間降雪があったものの，最大450kca1／
m2hの水平面全天日射があった．しかし，外気温度は 日中約5℃で夜半には3℃近くまで低下した．
和室空気温度は，18℃程度で終日一定である．床ス ラブの表面温度は23〜26℃と高いが，畳が断熱材とし て働くため，畳表面温度は空気温度とほぼ等しく18℃
程度である．
2月18日の居間の床上10cmの空気温度は，夜間断 熱シャッターを閉じていないため，床上120cmの空 気温度よりも約2℃低くなっている．午後12時以降は 外気温度の上昇にともない居間空気温度が上昇してい る．PMV（Predicted Mean Vote：予測平均投票：＋2，
十1，0，一1，一2はそれぞれwarm， slightly warm，
30
§25
畳、。
琶
雇15
10
SIab surface te田P．
Carpet sur￡ace temp．
艇』幅ア
Air temp． （120cm above s隻ab sur ace）
」、．
Air temp． （10cm above slab surface）
0 6 12 且a o 6 i2 18 （hr）
Feb．18 Feb．19 Fig．11 Temperatures of carpet−floored room
60
ε50
§、。
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20
Inle毛 temp．（1F）
Inleヒ temp。（2F）
Outlet temp．（1F）
Outlet temp．（2F）
四〇n−operation Non−operaしion
0
Fi昏12
6 L2 18 0 6 12 18
Feb．18 Feb。1g Under−floor water temperatures
（hr）
20・ め エ ユロセね エユしめロ
ε：：，Out畑聯浩・包
li二≦誌π1∴∵
ll：
0 6 12 18 0 6 12 且8 （hr）
Feb．18 Feb．19 Fig．8 Weath6r data（Winter）
30
，。。竃
、5D憲
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、，G暑
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§25 当、。
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Slab surface temp．
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沖｝憶一一 Taしami surface temp．
，，．中．．、．，、．一． ．．，、、 一・ら一・・幽控磁−・…
齢 A（蒲蒲＿＿，
Air temP， （120㎝ above slab surface）
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Feb．18 Feb．19
Fig。9 Temperatures of tatami−floored room
30
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§、。
這
藷15
10
Feb．18 Feb．19
Fig．10 Temperatures of living room
0
＞一1Σ
＿2Pく
（hr）
neutral， slight coo1， coolという温冷感を表す）は終日 一1を下回る．居間の床フローリング表面温度は，地 盤の大きな熱容量のため20℃程度で大きな変動はない．
2月19日は，夜間断熱シャッターを閉じたため，2月 18日にみられたような朝方における居間の床上10cm
と床上120cmの空気温度の差はほとんどない．居間 のPMVは日射のある時間帯は一〇．5程度である．2
．月19日の午後12時頃から午後6時頃までの床表面温度 は，南面にある大開口から日射の影響を受けて上昇し ている．
洋室空気温度は床表面温度の影響を受けて変動して いる．2月19日の午後12時頃から午後6時頃までは，
居間と同様に日射の影響を受け，空気温度，床表面温 度が上昇している．また，洋室床表面温度は熱容量が 小さいため日較差が約8℃と大きくなっている．
HP1運転開始直前の床入口水温は25℃程度である が，HP1の運転と同時に上昇しはじめ，午前3時頃 最高35℃程度となる．その後は床への放熱により循環 水温度は低下し．HP1運転が停止する午前7時には 30℃以下となる．
3． 実測値と計算例の照合9）
3．1計算モデル
省エネルギー実験住宅西側の1階和室と2階南側洋 室を対象として計算を行うために，Fig．13に示すよ
一229一
うに建物をモデル化した．床面積は12．96m2（3．6m×
3．6m），天井高は2．4mであり，南側に窓と庇がある．
隣室との境界は間仕切り壁とし，室間換気を考慮した．
1階和室西側の押入れおよび2階洋室西側の窓は計算 上無視したが，窓については窓面積を考慮して西壁の 熱伝導抵抗を小さくした．
3．2 計算条件
夏季8月18・19日，冬季2，月18・19日を対象に実測 値と計算値の照合を行った。Fig．14に省エネルギー 実験住宅の各部位の構成，Table 4に実測結果と照合 する際に使用した計算条件を示す．外界気象，隣室空 気温度，床入口水温は実測値をそのまま入力した．計 算時間間隔は20分であり，入力値は1時間毎のデータ
§
ミ ー
§
竃 1，200
D耐elling space（2F） Adjoining
窒盾盾
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ◎ 0 0
Dwelling space（1F）
←w
̀djoining
↓ 窒盾盾
O O O O o O O O O O O O g O O O
Water
蕪 ←w
Fig．13 Model for calculation（Unit：mm）
鵬
誹お ミ 20を直線補間した．なお，地中温度はコンクリート上表 面から・45cmの深さの実測値を用いた．
3．3 計算結果 3．3．1 夏季計算結果
Fig．15に夏季の照合結果を示す． 1階床スラブ表 面温度の計算値は実測値によく一致しているが，室内 空気温度の計算値は実測値に比べてやや変動が大きい．
これは和室西側の押入れを無視したこと，室内空気の 熱容量を過小評価したことがその一因と考えられる．
畳表面温度も空気温度の影響を受けて同じ傾向を示し ている．
Table 4． Calculating conditions
慧 塁
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嘉12
離
100 ！2
（a）Exしernal wall
§ 畢三
遷 i藷』礪
の ぜ ．魯・・ 烏，
回
（b）Intemal wall
Weather data Measured data Calcdlating interval 20minutes
Atmospheric radiation Summer 350kcal／m2h vinter 250kcal／m2h Outside convective heat
狽窒≠獅唐???coefficient 10kcal／m2h℃
1F：0．4c／h（Outdoor）
@ 0．5c／h（Adjoining room）
Ventilation
2F：0．4c／h（Outdoor）
@ 0．3c／h（Adjoining room）
Water flow rate 1F：4．1〃min QF：4．7〃min Piping Pitch ：200mm
nutside d圭ameter 20mm hnside diameter 13mm
35
1：！
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藤∠二；署難＝堕ヒ：終篇磁
エ し ユ じ も ゆロ
幡ured）．……・・・・・…「・ ．．、．．．．．．． ・一・（Calculaヒ的）
短＿撫＿，舳＿＿＿， 1
0 6A。晶818 0 6A。星1918（・・）
（a）1F
Room air temp．（Measurαi）
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謹P1洲。・d…難「
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（C）Ceiling
Fig・14
Ca叩et M・rtar，鎌繊
垂≡≡Ply田oo己≡…三垂垂
Air space
購P1熱鉱♪pard妻
（d）Flo6r：2F
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蒙乏i多≡；；；≡ミ；；i；i
てlll∴』鶴，＿、，
↓
Carpeしsurfaceセemp．（Measured）
じ ；能多i≡；婁；≡
臨 痘ﾕ．，聯
（Calculaしed）
ヒsurface t㎝P．（Calculated）
（e）Floor：1F Building element structures（Unit：mm）
0 6A。星・8［8 1〕 6A。星、glθ（・・）
く
Fig．15 Comparison of estimated values with mea−
sured ones（Fllll−day operation in summer）
一230一
ヨ5
Slab surface temp．（Calculated）
薯：：グ．遭一献器撚（ 鼠
這 …㎝i・・rf・ce t・mp・（ ・asu・ed）
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Room air temp．（Calculated）
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10・
0 6 監2 18 0 6 12 18 （hr）
Feb．18 Feb，19 （b）2F
Fig．16 Comparison of estimated values with mea−
sured ones（Late−night operation in winter）
2階床スラブおよびカーペットの表面温度の計算値 は実測値によく一致しているが，空気温度の計算値は 最大1．5℃程度実測値よりも低い．これは，実測にお いて屋敷裏に設置された熱回収ヒートポンプが稼働し ており，天井裏がかなり高温になっていたこと，実測 における天井裏の断熱がグラスウール（厚さ200mm）を 敷き並べただけの粗い施工状況であり，計算に比べて その断熱性能が不十分であったことによると思われる．
3．3．2 冬季計算結果
Fig．16に冬季の照合結果を示す．冬季の場合も，
夏季の場合と同様に1階の室内空気温度の計算値は実 測値よりも変動が大きい．2階の室内気温度の計算値 は，実測値より最大2℃程度高くなっている．これは 夏季と同様に実測における天井裏の断熱が計算に比べ て不十分であったためと思われる．
時間帯であっても，各居室のPMVの値が0になると 機器の運転を停止した．接地床方式の場合，地中温度 は地中3mの温度を正弦波で近似した．計算期間は，
夏季が6月から9月，冬季が12月から3月である．各 部位の構成をFig．17，標準ケースの計算条件を Table 5に示す．
4．2 シミュレーション結果
各種要因がPMVと期間総除去（供給）熱量におよ ぼす影響をFig．18に示す（注：▲は標準ケース）．
夏季の場合，期間総除去熱量はいずれの条件でもあ まり変わらない．しかし，PMVが一〇．5から十〇．5の 快適範囲に入る割合は建築構造，運転時間，2階床仕 様，窓仕様による影響が大きい．特に，窓に断熱障子
豊
8
覇灘
巷4． シミュレーションによる各種要因の影響評価9）
4．1計算条件
1990年度の実測結果により，床の熱容量（特に2階 床スラブの厚さ），床入口水温などの問題点が明らか になった．そこで，実測との照合で使用した建物モデ ルを対象に，室の構成，床入口水温など9つの項目を それぞれ3段階に変更して計算を行った．外界気象に は福岡標準気象データを使用し，隣室の空気温度は計 算対象室の空気温度に等しいものとした．また，運転
（a）External wa11
1蓼
i［曝
（b）Ceiling
鎖 艶幽 讐 鍼naster b・ard・ 碧 蜜幽
（c）Tatami type floor（2F） （d）Floo【・ing ヒype floor（2F） （e）Insulated floor（2F）
濡
詐
≡ Flooring …最 ρ檎搾註 鐘職 Concreしe馳 Form o ystyreneGrave ・SQ1
（f）Ihsulated floor（1F） （g）Earth−contact f1◎or（1F） （h）Raised−floor（1F）
Fig．17 Building element structures（Unit：mm）
Table 5． Calculating conditions（Standard case）
Standard
Thickness of 2nd floor slab 5cm
Type of lst floor Earth−contact
Structure of roof and wall
Wooden
Type of 2nd floor floor重ng
Window
Double glazingPiping pitch 1F：20cm
QF：20cm
Water flow rate 5．0〃min
Inlet water temp． Summer 15℃
vinter 35℃
一231一
を施すことにより，快適範囲に入る割合は1階が13％，
2階が11％増加する．また，構造をRC造外断熱
10cmにすることにより，快適範囲に入る割合は1階 が12％，2階が5％増加する．冬季の場合，期間総供給熱量は運転時間，2階床仕 様，配管ピッチ，窓仕様，床入口水温など多くの要因 に影響される．特に，窓を断熱障子にすることにより，
冬季総供給量は約30％減少する．快適範囲に入る割合 も夏季の場合と同様に1階が8％，2階が32％増加す る．また，冬季床入口水温を40℃にすることにより2 階への供給熱量は20％程度増加するが，快適範囲に入 る割合は約70％まで上昇する．なお，RC造外断熱の 場合，冬季に2階の環境が悪くなっているが，これは
屋根の断熱が不足しているためであり，これを改善す るためには木造と同程度の断熱を施さなければならな
い．
4．3 各種要因の複合効果
各種要因の評価により，有効である項目を組み合わ せ，木造のケース1，RC造の場合をケース2とした 深夜電力利用による蓄熱床冷暖房を前提としているた め，機器の運転時間は夜間のみとした．計算条件を Table 6に示す．各ケースのPMVの頻度分布をFig．
19に示す．
夏季の場合，PMVの頻度分布はケース2が一番よ く，次にケース1，標準ケースの順となる．特にケー
ス2では，標準ケース，ケース1に比べてPMVO．5
倉40。
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宅 ▲ 醤書量 （m）省署
岳昌●肖霞
▲、
（a）Thi6㎞ess of』ib）馳pe of Pst（c）Building層（d）Operating（e）Type of 2nd（f）Piping pitch（g）Window 2nd floor slab・ floor construction time floor
Fig・18
2．5 5；0 10．0 20 f5 10 （Summer）
§
▲ 303540（Winter）
賀 ▲
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（h）Water flo貿 （i）Inlet water rate temp．
Effect on PMV and supply／extract heat rate（▲：Standard case）
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P M V
（a） Standard case
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P M V 50 （b） Casel
Frequency distributions of PMV
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Fig・19
P M V
（c）Case2
一232一
Table 6． Calculating conditions（Case1，2）
Casel（Wooden） Case2（RC）
Thickness of 2nd floor slab 5cm 10cm
Type of lst floor Earth−contact Earth−contact
Structure of roof and wa11
Wooden
Reinforced concreteType of 2nd floor Under−insulated Under−insulated
Window
Insulated slading door Insulated slading doorPiping pitch 1F：20cm
QF：10cm
1F：20cm QF：10cm
Water flow rate 5．0〃min 5．0〃min
Inlet water temp． Summer 15℃
vinter 40℃ Summer 15℃
vinter 40℃
Table 7． Comparison of standard case with casel and case2
Standard case Case1 Case2
Summer
WinterSummer
WinterSummer
WinterRatio of−0．5〈PMV＜十〇．5（％） 1F 55 79 71 80 82 96
Ratio of−0．5＜PMV〈十〇．5（％） 2F 48 51 62 93 89 100
Quantity of heat extract／supply ikcal／m2・period）：1F
41172 ，
126，924 36，465 101762 ， 33109 ， 103，622
Quantity of heat extract／supply ikca1／m2・period）：2F
79，575 184，580 71，340 112，469 71964 ， 118128 ，
Quantity of total extract／supply heat ikcal／m2・peri・d）
120，747 311504 ， 107，805 214，231 105，073 221750 ，
以上の頻度が小さくなっており，日中の室内熱環境が 改善される．これは，RC造外断熱にしたために室の 熱容量が増え，室温変動が緩和されたものと思われる．
冬季の場合も，PMVの頻度分布はケース2が一番 よく，PMVは一〇．5から十〇．5の間にほぼ収まってい る．また，夏季に比べて冬季の室内環境がよくなるの は，負荷が大きい時間帯と温水循環時間帯が一致して いるためである．
各ケースのPMVが一〇．5から＋0．5の快適範囲に入 る割合および除去（供給）熱量をまとめてTable 7 に示す．標準ケースに比べケース1，ケース2は夏季，
冬季とも快適範囲に範囲に入る割合，除去（供給）熱 量がいずれも改善されている．
5． ファンコイルユニットによる除湿効果 5．1 計算モデルおよび計算条件
今まで計算対象とした2階建モデルでは，1階と2
階の室内熱環境が大きく異なることがわかった．計算 対象とする部屋の特性をより一般的に解析するため，
集合住宅の基準階室モデルに変更し計算を行った．
Fig．20に計算の対象とした基準階室モデルを， Fig．
21に部位の構成を示す．床面積は36m2（6m×6血），
階高は3mのRC造であり，南面には窓（1．2m×6m）
と庇（幅：6m，庇の出：0．9m）があり，ガラスは 3mmの単板透明ガラスで，ブラインド，カーテン等 の日照調整物がないものと仮定した．
外界気象には福岡標準気象データを使用し，隣室の 空気温度は計算対象室の空気温度に等しいものとした．
また，冷温水循環時間帯であっても，室のPMVの設 定値が満足されると送水は停止した．床冷房とFCU 併用の場合，床スラブ表面温度と露点温度の差が1℃
以下になると除湿運転が行われるものとした．その他 の計算条件をTable 8に示す．
第14巻第2号
一233一Table 8． Calculating conditions in summer（Typ三cal floor case）
Only floor−cooling＆
eloor−coling and FCU Operating time（floor−cooling） 23：00〜7：00 Setting value of PMV（floor−cooling） 一〇．3
Ventilation 0．2c／h
Heat generation rate 50kcal／m2h
Inlet water temp。（floor） 15℃
Inlet water temp．（FCU）
一
Water flow rate（floor） 20〃min
Water flow rate（FCU）
5〃min
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Fig．20 Model for calculation（Unit：mm）
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（a）External wa11 （b）Internal 田all
Fig．21 Building element structures（Unit：mm）
灘翻馨1
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Form polystyrene
一
（C）Floor
5．2 シミュレーション結果
Fig．22に床冷房運転のみの場合の計算結果を示す．
8月4日午後11時のPMVは約0．4であり，床スラブ 内への冷水の循環が開始する．それにともない床スラ ブの温度は低下し，MRT（Mean Radiant Temperature l 平均輻射温度：室内気候で人体に対する輻射熱の影響
を考慮した指標の一つ）および室内空気温度も低下す る．8，月5日の午前3時頃PMVの設定値0．3が満足 され，冷水の循環が停止する．その後のPMVも低く，
正午頃までは負の値となる．しかし，日中のPMVは ピーク時で0．5程度まで上昇する．室内空気の露点温 度は終日25℃前後であるが，冷水循環時間中，床スラ ブ表面温度は約20℃，床表面温度も約22℃まで低下し ており，床スラブ表面および床表面での結露の危険性 が大きい．床出口水温は冷水循環開始直後の午後11時 頃は18℃であるが床スラブ温度の低下とともに低下し，
冷水循環停止直前には17℃となる．床スラブからの除 去熱量は床出口水温の低下とともに減少し，午後11時 には約130kcal／m2hであったものが午前3時頃には 約60kcal／m2hとなる．
Fig．23床冷房とFcuによる除湿運転を行った場
合の計算結果を示す．8月4日午後11時のPMVは約
0．5であり，床スラブ内への冷水循環が始まる．それ にともない床スラブ表面温度は低下し，室内空気温度 も低下する．床スラブ表面温度の低下にともない，FCUによる除湿運転が行なわれる．床スラブ内への
冷水の循環とFCU運転によりPMVは低下し，8月
5日の午前2時頃，PMVの設定値が満足され冷水循
一234一
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Results of simulation in summer（Only floor−cooling）
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Outlet 騨ater t㎝P．（Floor slab）
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Inlet脚ater t㎝P．（Floor slab）
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乙11、晶、，皿。，，。）．
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Heat exヒraction（ao。r）
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qua賦tity of・㌔ @／d・h・・idificati・n 二翼・翼
Ai【・flo栂rate
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Fig・22
200 ：≡⊇1000
≧ 巴150ξ5 750八 ．§ 蓉
釜 暑 5 萄 100琶500；
§ 遥 § 彙
50ﾟ250 屋
0 0 0 6 12 18 0 6 12 18 （hr）
どロる ヨロ
Fig．23 Results of simulation in summer （Floor−cooling and FCU）
Table 9． Calculated results in．summer（Typica監floor case）
Only f豆oor−cooling Floor−cooling and FCU
Ratio of−0．5＜PMV＜十〇．5（％） 62 60
Quantity of heat extraction by floor ikcal／m2・peri・d）
50，289 47506 ，
Quantity of heat extraction by FCU
ik6al／m2・peri・d） ｝
1259 ，
Quantity、 of total heat extraction ikca1／m2・peri・d）
50289 ，
48，765
環が停止する．しかし，外気との換気により湿度の高 い空気が室内に入ると室内の露点温度は上昇し，FCU による除湿運転が行われる．そのため，午前2時から 8時の間にPMVが一〇．5を下回る時もある．
夏季4ヵ月間（6月〜9月）計算を行った場合，各 運転条件においてPMVが一〇．5から＋0．5の快適範囲 に入る割合および除去熱量をTable 9に示す．床冷 房とFCUによる除去運転を併用した場合， FCUによ る除去熱量が期間当たり約1，200kcal／m2増加するも のの，床からの除去熱量が約5％減少するため，総除 去熱量は約3％減少する．
6． ま と め
省エネルギー実験住宅における実測調査を行い，蓄 熱床冷暖房システムの有効性と問題点を明らかにした．
また，ヒートポンプと床冷暖房の複合システムを対象 とした計算値と実測値との照合を行い，シミュレーシ ョンプログラムの妥当性を確認した．さらに，数値シ ミュレーションにより，室内熱環境に影響を及ぼす要 因を明らかにするとともに，エネルギー消費量：につい ても検討を行った．
実測結果およびシミュレーション結果より，以下の
九州大学大学院総合理工学研究科報告 第14巻第2号 一235一
ような知見が得られた．
1）深夜電力を利用して蓄えられた冷水（温水）を床 下にまわすことにより，室温変動幅が小さく安定した 室内熱環境が得られる．
2）夏季および冬季いずれも室内空気の温度分布は一』
様であり，冬季においては，人間の身体の一部が接触 する床表面が暖かいため，快適な室内熱環境が得られ
る．
3）畳のように熱抵抗の大きな床表面仕上げ材は床冷 暖房の場合不向きである．
4）夏季において床スラブ表面温度が約20℃以下にな ると，床スラブ表面で結露する危険性がある．
5）2階建モデルの場合，室内熱環境に大きく影響す る要因は建築構法，床冷暖房運転時間，2階床仕様，
窓仕様などである．特に，床冷暖房する場合には2階 床下に断熱を施したほうが良く，断熱障子は冬季だけ ではなく夏季にも有効である．
6）床冷房とFCUを併用することにより表面結露の 危険性は避けられるが，PMVが一〇．5を下回ることが
ある．
今後，建物と熱源機器を含めた計算プログラムを作 成し，運転制御方法，ヒートポンプ運転時間，熱源機 器などの違いがシステム効率および室内熱環境に及ぼ す影響について明らかにする必要がある．また，地域 性を考慮した躯体蓄熱システムの最適化について検討 する予定である．
参 考 文 献
1）松尾 陽，．ほか：蓄熱冷暖房システムに関する研究，日 本建築学会大会学術講演梗概集，pp．1035−1040，（1989）．
2）宇田川光弘：輻射冷暖房システムの室内熱環：境制御と熱 負荷，空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集，pp．
101−104， （1989）．
3）木村健一1ほか：床冷房パネルの体感効果に関する研究，
日本建築学会大会学術講演梗概集，pp．731−732，（1988）．
4）葉山成三，ほか：躯体熱媒による躯体冷房，空気調和・
衛生工学会学術講演会講演論文集，9，pp．781−793，
（1986）．
5）大成建設株式会社：昭和61年度一般住宅蓄熱型冷暖房給 湯システムの熱収支バランスの実験及び解析報告書，
（1987）．
6）九州電力株式会社：昭和62年度実験住宅蓄熱式冷暖房給 湯システムの熱収支バランスの実験及び解析報告書，
（1988）．
7）谷口和信，ほか：省エネルギー実験住宅の蓄熱床冷暖房 に関する研究（その1夏季冷房実験），日本建築学会九州 支部研究報告，32，pp．137−140，（1991）．
8）谷口和信，ほか：省エネルギー実験住宅の蓄熱床冷暖房 に関する研究（その2冬季暖房実験），日本建築学会大会 学術講演梗概i集，pp．1171−1172，（1991）．
9）谷口和信，ほか：省エネルギー実験住宅の蓄熱床冷暖房 に関する研究（その3シミ ユレーションによる各種要因の 影響評価），日本建築学会九州支部研究報告，33，pp．
101−104， （1991）．
