39-1 室外機
集熱シス ム
浴室乾燥機 空調室
空調機
排気
空調
浴室 居室
居室
建築系を含めた排熱回収型太陽熱利用給湯
浴室乾燥シス
ムの評価
最適化
鹿嶋 渉
1. 序論
近 増加傾向 あ ，将来的 課題 得 浴室
乾燥 エネル 消費 対 対策 し ， 陽熱集
熱 方式 利用し 浴室乾燥 ム 開発 行 い
。 研究 ，実証 宅 実験 包括的
ム 効果 検証 ，建物モ ル
ムモ ル 連成し 数値計算 様々 条件
け 運用状況 再現 こ ， ム全体 最適
化 こ 目的 。
2. シス の概要
図1 示 う ム 熱源 ，集熱パネル
貯湯 ン 陽熱集熱 系統，貯湯 ン
循環水 熱交換 温 温水 ，補助
熱源 し暖房機 熱源 し 利用 浴室 乾燥系統
構成さ 。浴室乾燥系統 熱交換 貯湯
ン 得 熱 用い 経路 ，補助熱源 し熱
媒 加熱 経路 。図2 排熱回収 含
ム全体 示 。 冬期 い ，乾燥
運転中 浴室 排気さ 高温高湿空気 全館空調
用 室外機 入 こ 簡易的 排熱 回収 行
い，暖房用電力消費量 削減 。
3. 実証住宅 おけ 冬期実測調査
3.1 住宅概要
表1 実証 宅 概要，図3，4 機器 含 面 ,配置 示 。 宅 Ua値0.35 高断熱高気密
宅 あ 空気循環式全館空調方式 終日空調
行わ い 。図5 示 う 周 遮蔽物 い
側倉庫 屋根 集熱パネル 付け ，実験 行
。 排熱回収 ，図6 う 室外機 周
設置し い 浴室 排気 接続し 。
表2 使用し 機器 仕様 示 。
3.2 実験概要
表3 条件 実験 行 。 陽熱集熱 全期間
通し 自動制御 終日運用し 。 排熱回収
無 空調機へ 影響 確認 ，12日 浴室乾燥機 運転 行わ 比較実験 し 。
12/9～11(乾燥実験),12(比較実験)
乾燥運転時刻 16:00～20:00
乾燥衣類重量 2090g(綿製 ス オル9枚)
浴室乾燥機 温水利用暖 +換気(補助熱源 し)
運転:終日暖 ，温度:22℃，風量:弱 実験期間
乾燥実験
空調機 図2 全館空調式住宅 おけ シス 全体図
貯湯 ン
集熱パネル
補助熱源機
浴室乾燥機 経路
経路
出湯 太陽熱集熱系統 浴室乾燥系統
図3 1階平面図
図5 実証住宅南側外観 図6 排熱回収部 空調室
地下 排気
浴室
室外機
熱源機器
玄関
LDK
図4 機器配置図 表1 住宅概要
集熱パネル 熱源機器 在 宮崎県宮崎市
種別 木造2階建て
空調 全館空調方式
表2 機器仕様
貯湯 ン 容量 200L
面積 4㎡
傾斜角 22.5②
制御方法 サー ス よ 温度差制御
浴室乾燥機 風量 暖 :336m
3
/h 換気:90m
3
/h ネル
39-2
0 2 4 6 8
0 10 20 30
14時 15時 16時 17時 18時 19時 20時 21時
C
O
P
[
-]
温度［
℃
］
出口(9日) 出口(12日) 外気(9日)
外気(12日) COP(9日) COP(12日)
乾燥運転時間
y = 0.0347x + 5.6424
y = 0.2847x + 3.6957
1 2 3 4 5 6 7
3 4 5 6 7 8 9 10 11
C
O
P
[
-]
外気温［℃］
空調機COP(排熱回収) 空調機COP 排熱回収無し
0 200 400 600 800 1000
-10 0 10 20 30 40 50
日射量［
W/
㎡］
温度［
℃
］
外気温度 ネル入口 ネル出口 ン 平均
12 9日 12 10日 12 11日
26.1％
20.5％
12.5％
8.0％
0 20 40 60 80 100
0 20 40 60 80 100 120
効率［％
］
熱量［
MJ
］
期間積算熱量 効熱効率
日射量 ネル 集熱量
ン 蓄熱量
ン 熱放出量
浴室乾燥 加熱量
15 20 25 30 35 40 45
温度［
℃
］
ン 上部 浴乾熱媒入口 浴室 浴乾吹き出し
12 9日 12 10日 12 11日 乾
燥 運 転 時 間
y = 0.0002x2- 0.0919x + 10.616
y = -1E-05x2+ 0.0026x + 3.3585
0 5 10 15 20 25 30
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0時間 1時間 2時間 3時間 4時間
放湿量
[
g
/
m
i
n
]
重量
[
g
]
9日衣類重量 10日衣類重量 9日放湿量 10日放湿量
乾燥衣類重量:2090g
3.3 太陽熱利用浴室乾燥
図7 実験期間 集熱 ム各点温度経時変化
示 。十分 日射 得 9日，11日 い 熱媒 温度，最高温度 41℃ 貯湯 ン 内温度 昇
一方 ，曇 あ 10日 集熱 循環
運転， ン 内へ 蓄熱 ほ 行わ 。
集熱後 ン 温水 浴室乾燥 ム 利用し
際 温度変化 図 8 示 。冬期 空調さ 室内
空気 浴室 給気 ， ン 内 温度 高い場
合 吹 出し温度 昇 ， ン 内温
度 い 10 日 そ 効果 ほ 確認
。浴室乾燥へ 熱利用 ン 内 熱量 け
く，水温そ 効率 大 く影響 いえ 。
こ 3日間 積算値 比較 図9 う 結
果 ，最終的 浴室 加熱 利用 日射
量 8％ あ こ 確認さ 。
図 10 乾燥 行 衣類 重量 放湿量 経
時変化 示 。換気 排湿効果 加え，浴室空気
加熱 9日 室温 昇 放湿量 増加
見 ，39.2％ 衣類内水分 乾燥 確認さ 。表
5 乾燥実験 結果 。 回 実験条件
4 時間以内 衣類 気乾状態 し 時 必要
熱量 乾燥 必要 エネル し い 。 全体 し
期間内 い 20.2％ 浴室乾燥エネル 削 減効果 確認さ 。
3.4 全館空調用室外機 の浴室排熱回収
図11 排熱回収比較実験 結果 示 。乾燥運転
行 9日 排気 出口温度 約22℃ 昇
し 。そ 結果，乾燥運転 行わ 12日 比較
乾燥運転時間内 い 空調機 高い COP
傾向 。 ，図12 空調機COP 外
気温 相関 示 。外気温 い範 1程度 差
，排熱回収時 い 12％ 空調用消費電力削 減効果 確認さ 。
図12 外気温と空調機COP向上性の相関 図8 乾燥運転 おけ 温度経時変化
図7 集熱シス の温度経時変化
図10 乾燥実験 よ 衣類重量，放湿量の経時変化 図9 3日間の積算熱量と熱効率
図11 排熱回収の 無 よ 経時変化比較
表4 陽熱利用 よ 浴室乾燥エネル ー削減効果
表5 陽熱利用 よ 浴室乾燥エネル ー削減効果 12 9日 10日 11日 3日間合計
乾燥 必要 エネル ー[MJ]
32.13
乾燥機加熱量[MJ] 4.98 0.9 3.05 8.93 乾燥 使用さ た
エネル ー[MJ]
3.43 0.75 2.31 6.48
効熱効率[%] 68.8 82.8 75.6 72.5 負荷削減率[%] 32.0 7.0 21.5 20.2
10.71
平均（OP[-]
2日間平均 空調負荷[MJ]
消費電力量[kWh]
排熱回収 し(12日) 5.17 1.72
排熱回収あ (9日) 5.87 1.51
39-3
12 9日～12 11日 外気温湿度 観測値 外気相対湿度
法線面直達日射量 水平面 空日射量
方位角 15.3②
熱媒流量 4 L/min
内部熱交換効率 0.58 温水利用時循環量 3 L/min 浴室乾燥機 運転時間 16時～20時
室内条件 空調 実験時 合わせ 集熱 ネル
貯湯 ン 計算日
外部条件
実測値よ 推定
0 200 400 600 800 1000
-10 0 10 20 30 40 50
日射量［
W/
㎡］
温度［
℃
］
ネル熱媒(計算値) ネル熱媒(実測値) ン 平均(計算値) ン 平均(実測値)
12 9日 12 10日 12 11日
0 10 20 30 40
0 10 20 30 40
0時間 1時間 2時間 3時間 4時間
絶対湿度
[g
/k
g
']
温度
[
℃
]
浴乾吹出温度(実測値) 浴乾吹出温度(計算値)
浴室温度(実測値) 浴室温度(計算値)
浴室絶対湿度(実測値) 浴室絶対湿度(計算値)
0 5 10 15 20 25 30
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
0時間 1時間 2時間 3時間 4時間
放湿量
[
g
/
m
i
n
]
重量
[
g
]
衣類重量(計算値) 衣類重量(実測値)
放湿量(計算値) 放湿量(実測近似値)
4. 数値計算モ ルの構築
4.1 数値計算モ ル概要
建物温湿度予測モ ルTherb for HAM 陽熱集熱
モ ル， 温水利用浴室乾燥機 モ ル，衣類質点モ ル
連成 。 得 温湿度環境 用い こ 浴室
乾燥 ム 実際 宅 運用し 際 状況 再
現 こ 可能 。
(a) 建物温湿度非定常予測ツ ル Therb for HAM 1)
THERB 気象条件，建物 構成情報，空調，換気
ケ ュ ル 入力値 し 建築系 温湿度環境 高
い精度 予測 。
(b) 陽熱集熱モ ル
集熱モ ル 田 2)
モ ル 基 構成し い
。熱交換器 ン 層部 内蔵さ ，時間
制御 ほ パネル出口 熱媒温度 ン 層温度
比較 こ 集熱循環 制御 行う。
(c) 温水利用浴室乾燥機モ ル
図11 陽熱温水利用浴室乾燥機 計算モ ル
示 。貯湯 ン 内 温水 循環さ ，熱交換器
し 浴室乾燥機 熱媒 加温し，乾燥機部分 熱媒
THERB 求 浴室空気 熱交換計算 行い乾
燥機 吹 出し温度 算出 。
(d) 衣類質点モ ル
式1~5 示 出端 3) 数理モ ル 用い乾燥運転
中 衣類 浴室空間 重量 温湿度変化 再現 行
。見 け 湿気伝達率 実験 測定し 衣類 重量
変化量 最 二 法 近似 こ 求 い
。雰 気 THERB 求 浴室温湿度 用
い，算出さ 放湿量 気化熱 熱損失量 水
分 増加量 求 ，THERB内 熱水分収支式 組
込 こ 連成 行う。
4.2 精度検証
構築し 計算モ ル 用い ，表2 示 計算条件
精度検証 行 。建物 実証 宅 22 空 間 分割しモ ルし，外壁や窓 断面構成 実際
建物 再現し い 。
図15～ 17 精度検証 結果 示 。集熱
ム 日射 け 応答 熱媒温度 貯湯 ン 温
度 経時変化 実測値 概 一致 こ 確認さ
。 ，実験値 求 見 け 湿気伝達率 用
い 乾燥運転時 再現 行 こ ，浴室内温湿
度，衣類重量 関し 実測値 一致 確認さ 。
衣類 放湿量 曲線 大 あ 実
測値 2次関数 近似し あ 変化 途
中 値 離 。
� = . ���− .77���+ . ��� (式1)
� = α � − � ℎ ∙ ∙ � � (式2)
ε = ��− ��, / ��,���− ��, �� (式3
��, = � �∙ � (式4)
� − � ℎ= {� ℎ, % − � ℎ} ∙ � (式5)
表6 計算条件
図16 9日の乾燥運転時 おけ 温湿度変化 図15 集熱シス 経時比較
39-4
宮崎 福岡 高知 福井 宇都宮 盛岡 札幌
給湯 0.62 0.62 0.57 0.53 0.44 0.39 0.37
乾燥 0.41 0.44 0.41 0.40 0.27 0.31 0.31
合計 0.56 0.56 0.52 0.50 0.41 0.37 0.36
給湯 0.71 0.73 0.67 0.64 0.58 0.55 0.53
乾燥 0.52 0.54 0.52 0.49 0.32 0.37 0.36
合計 0.65 0.67 0.62 0.60 0.52 0.50 0.49
6m2
10m2 太
陽
熱
寄
与
率 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
宮崎 福岡 高知 福井 宇都宮 盛岡 札幌
期間積算熱量
[G
J]
パネル集熱 給湯利用 有効乾燥エネル 有効熱量合計
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
宮崎 福岡 高知 福井 宇都宮 盛岡 札幌
期間積算熱量
[G
J]
パネル集熱 給湯利用 有効乾燥エネル 有効熱量合計
0 0.5 1 1.5 2 2.5
宮崎 福岡 高知 福井 宇都宮 盛岡 札幌
期間積算熱量
[G
J]
5. 数値計算
5.1 計算条件
計算期間 余剰熱 期待さ 6 ～8 し，計算
時間間隔 1分 し 。 家族構成 3人世帯 し，
給湯量 311L， ケ ュ ル Schedule ver2.0
求 し い 。浴室乾燥 運転 家族 入浴
終え 後 0時～4時 4時間 し 。 5.2 計算結果
計算対象地域 ，省エネル 地域区分 間日
射地域区分，暖房期日射地域区分 異 ， 幌市，盛
岡市，宇都宮市，福井市，高知市，福岡市，宮崎市 選
定し 。断熱性能 各地域 ZEH基準 し い 。
1 パネル面積変更による効果
16 計算結果 示 。 ン 容量 400L し
パネル面積 変更し 。寒冷地 効熱量 大
増加 ，宮崎 集熱量 対し 効
熱量 増加 さい。衣類乾燥 含 陽熱寄与率
6m2
均0.46, 10m 2
均0.58 。
(2) 温度差複合 ン 方式の効果
浴室乾燥 用い 高温少量貯湯 ，給湯 利
用 中温大容量貯湯 分離 ，乾燥用100L
給湯用 300L 容量 異 二 ン モ ル化
し計算 行 。比較対象 あ 一 ン 容量
400L し い 。 17,18 結果 示 。パネル面積
10m2
日射量 少 い地域 ，6m 2
全 地域
複合 ン 方式 ほう 集熱量 少 い 効熱量
多く い 結果 得 。 細 く 浴
室乾燥 効熱量 変わ 給湯利用 熱量 増加し
，複合 ン 場合 衣類 乾燥 効 高温度帯
温水 う く利用さ こ 原因 あ 考察さ
。
6. まとめ
陽熱 利用し 浴室乾燥 ム 開発し，宮崎
実証 宅実験 そ 効果 確 ，
建物系 含 数値計算モ ル 構築 行い，以
結果 得 。
1) 宅 実 際 ム 運 用 し 場 合 陽 熱
利用浴室乾燥 効性 確認し 。
2) 浴室排熱 回収 12% 空調消費電力 削減
確認し 。
3) ム 用い こ 夏期 36～67％
給湯 浴室乾燥負荷 削減 可能 あ 。
4) ン 必要温度毎 分け こ ，同容量
効熱量 増加さ こ 。
記号一覧
Q：熱量[ J ]，Vr：乾燥機吹出流量，w：含水率[ - ]，φ_RH：相
対湿度[ - ]，J：放湿量[g/s]，α：湿気伝達率[g/(m^2∙s(g/kg))]，X： 絶対湿度[g/kg]，S： 絶乾重量あ 表面積[m^2/g]，M：重
量[g]，ε：含水面積比率[ - ]
添字
rout：乾燥機吹出，bath：浴室，air：空気，s：衣類，dry：絶乾，
W：衣類中水分，eq： 衡時，ini：初期状態
謝辞
本研究 一部 ，国土交通省 成 28 度住宅・建築関連先導技
術 開 発 助 成 太 陽 熱 を利 用 す る ハ イ ブ ッ ド給 湯 ・ 浴 室 乾 燥 シス ム
技術開発 よるも ある。また，本研究 実施 際し，FHア イ
アンス 皆様 多大 協力を頂きました。深く感謝いたします。
参考文献
1) Ozaki A., Kagawa H.: Simulation Software to Describe the Hygrothermal Environment of Whole Buildings Based on detailed Physical Models, Proc. of the 7th International Conference of System Simulation in Buildings, P03 (24 pages), 2006
2) 田紗彩ほ :太陽熱利用温水器 集熱計算モ 構築 給湯
負荷 削減効果解析，日本建築学会九州支部報告 p349-352 2016
3月
3) 出端祐輔ほ :実測 基づく室内 し時 ける洗濯物 乾燥時
間 よび室内温湿度環境，日本建築学会近畿支部報告 2010 ，6
月
図17 パネル面積10m 2
(暗：単一 ン ，明：複合 ン )
図16 パネル面積による変化(明：6m 2,
暗：10ｍ 2)
表7 太陽熱寄与率
図18 パネル面積6m 2
