Transcript 現場における熱貫流率 簡易測定法の開発
Slide 1
現場における
熱貫流率簡易測定法の開発
1033118 五十嵐 幹郎
1033220 木村 芳也
Slide 2
研究目的
既存住宅の省ｴﾈﾙｷﾞｰ化
熱的性能を高めることが重要
断熱性能に関する性能検証法は確立されていない
熱貫流率簡易測定法開発
定常実験
非定常実験
Slide 3
測定システム
熱流計、ＳＡＴ計、温度
センサー（熱電対）で
構成
温度計
q 熱流
外気
壁
θo
日射など外壁表面を加味した
相当外気温度を測定
熱流計
θr
ﾃﾞｰﾀﾛｶﾞｰ
SAT計
ＳＡＴ計
室内
熱流計
通過した熱流に応じた電圧を
測定し、センサー毎の感度常
数で熱流を換算
Slide 4
定常実験
目的
（実験室実験）
定常条件下における測定システムの精度検証を行う
熱貫流率（Ｋ値）算出式
①
K
1
o
1
精度検証
1
d
i
真値（Ｋ値）
K ；熱貫流率 (W / m ･ K )
2
o , i ；外面および内面の表面熱伝達率(W / m ･ K )
2
；壁体の熱伝導率 (W / m ･ K )
d ；壁体の厚さ (m )
②
K q /( r o )
q ；熱流 (W / m )
2
r ；室内側温度（℃）
o ；外気側温度（℃）
誤差
（％）
測定値（Ｋ値）
Slide 5
試験体
TYPE1
TYPE2
木造壁
H4年基準 木造壁
壁厚80㎜
K=真値 0.537
TYPE3
H11年基準 木造壁
壁厚130㎜
K=真値 0.300
TYPE5
TYPE4
ＲＣ造壁
RC造 （断熱なし）
H4年基準 RC造壁 H11年基準 RC造壁
壁厚50㎜
壁厚90㎜
壁厚165㎜
K=真値 4.026
K=真値 0.933
K=真値 0.305
Ｋ=真値[Ｗ/㎡Ｋ]
Slide 6
設置状況
実験室で室内外の状況をつくり検証を行う
実験室図
Slide 7
結果
断熱材貼付による
表面補正が必要
Ｋ値
％
Ｋ
値誤差
％
誤差 大
30
貼 付 なし
25
貼 付 あり
20
15
10
5
0
0
熱流
q
1
2
3
4
Ｋ値 （真 値 ）Ｗ / ㎡ Ｋ
誤差 小
熱流計
断熱材貼付
5
Slide 8
まとめ
熱流計表面を5㎜程度の断熱材で貼付
誤差 １０％以内
精度検証 ・ 確認ＯＫ
屋外実験での検証
Slide 9
実験目的
屋外実験
既存住宅での測定を想定した実験
変動する外気条件の下で
熱貫流率が正確に求められるか
Slide 10
試験体設置状況
Slide 11
定常式算出での使用データ
SAT温度 (℃ )
75
12日
13日
60
45
使用データ
影響を受ける
30
15
0
12:00
16:00
20:00
外気定常状態
0:00
時間(t)
4:00
8:00
12:00
熱流を考慮し０～５時データ使用
Slide 12
日別でのＫ値誤差検証
13日ではＫ値誤差
が小
Ｋ値誤差（ ％）
12日ではＫ値誤差
が大
Ｋ値誤差の原因
60
50
40
30
20
10
0
12日
13日
0
1
2
3
4
5
K値（真値）Ｗ/㎡Ｋ
温度変動が関係か!?
外ＳＡＴ温度の変動が
原因ではない
外SAT標準偏差
（℃/㎡）
Ｋ値誤差
12月12日 0.28
大
12月13日 0.37
小
Slide 13
日別でのＫ値誤差検証
Ｋ値誤差（ ％）
誤差原因
表を見ると
熱流標準偏差
が大だと
60
50
40
30
20
10
0
12日
13日
0
1
2
3
4
5
K値（真値）Ｗ/㎡Ｋ
K値誤差
が大きい
多くのデータを
使い検証する
必要がある
TYPE1
TYPE2
TYPE3
TYPE4
TYPE5
試験体真値
0.5
0.3
4.0
0.9
0.3
熱流標準偏差
0.5
0.8
0.4
1.1
1.0
Ｋ値誤差（％）
15
21
24
24
54
熱流標準偏差
0.1
0.4
0.3
0.1
0.2
Ｋ値誤差（％）
3
13
24
5
7
試験体
12月12日
12月13日
Slide 14
TYPE1
熱流標準偏差とＫ値誤差の関係
ＴＹＰＥ １
TYPE2
熱流標準偏差
が大
K値誤差値（Ｗ/㎡Ｋ）
Ｋ値誤差が大
0.4
相関が見られる
ＴＹＰＥ ２
TYPE1
TYPE2
TYPE4
TYPE5
0.3
TYPE3
ＴＹＰＥ ３
0.2
TYPE4
ＴＹＰＥ ４
0.1
TYPE5
0.0
0
0.2
0.4 0.6 0.8
標準偏差（Ｗ/㎡）
1
1.2 ＴＹＰＥ ５
Slide 15
応答係数推定法
三角波
外気
室内
全体の熱の流れ
を想定したもの
非定常の変化を
三角波を用いて
近似し推定する
Slide 16
Ｋ値誤差が10％以
内に収まったが
ＴＹＰＥ２・ＴＹＰＥ３
でのK値誤差が大
誤差 (％)
手法②応答係数推定法
40
TYPE1
TYPE2
TYPE3
TYPE4
TYPE5
30
20
10
応答係数推定法の初
期値の再検討が必要
0
0
1
2
3
4
Ｋ 値 （ 真 値 ） Ｗ /㎡ Ｋ
5
Slide 17
まとめ
手法①定常式では、誤差１５％程度。
SAT温度の標準偏差よりも、熱流計測定値
の標準偏差が誤差に関係してる事が解った。
手法②応答係数推定法では、誤差１０％程度。
ＴＹＰＥ２・３で誤差が大きく出た。初期値の
再検討が必要。
Slide 18
今後の課題
・温度差が小さい季節での測定検証が必要。また
内外温度差がどのくらい必要なのか確認。
・測定する試験体の数を増やし、試験体の構成で、
誤差がどの位出るか確認する必要がある。
・応答係数推定法では、高温域と低温域が反転し
た場合算出できるか確認がする必要がある。
・今回はコンクリートだけで構成された試験体がう
まく計れなかった。今後、再検討が必要である。
現場における
熱貫流率簡易測定法の開発
1033118 五十嵐 幹郎
1033220 木村 芳也
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研究目的
既存住宅の省ｴﾈﾙｷﾞｰ化
熱的性能を高めることが重要
断熱性能に関する性能検証法は確立されていない
熱貫流率簡易測定法開発
定常実験
非定常実験
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測定システム
熱流計、ＳＡＴ計、温度
センサー（熱電対）で
構成
温度計
q 熱流
外気
壁
θo
日射など外壁表面を加味した
相当外気温度を測定
熱流計
θr
ﾃﾞｰﾀﾛｶﾞｰ
SAT計
ＳＡＴ計
室内
熱流計
通過した熱流に応じた電圧を
測定し、センサー毎の感度常
数で熱流を換算
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定常実験
目的
（実験室実験）
定常条件下における測定システムの精度検証を行う
熱貫流率（Ｋ値）算出式
①
K
1
o
1
精度検証
1
d
i
真値（Ｋ値）
K ；熱貫流率 (W / m ･ K )
2
o , i ；外面および内面の表面熱伝達率(W / m ･ K )
2
；壁体の熱伝導率 (W / m ･ K )
d ；壁体の厚さ (m )
②
K q /( r o )
q ；熱流 (W / m )
2
r ；室内側温度（℃）
o ；外気側温度（℃）
誤差
（％）
測定値（Ｋ値）
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試験体
TYPE1
TYPE2
木造壁
H4年基準 木造壁
壁厚80㎜
K=真値 0.537
TYPE3
H11年基準 木造壁
壁厚130㎜
K=真値 0.300
TYPE5
TYPE4
ＲＣ造壁
RC造 （断熱なし）
H4年基準 RC造壁 H11年基準 RC造壁
壁厚50㎜
壁厚90㎜
壁厚165㎜
K=真値 4.026
K=真値 0.933
K=真値 0.305
Ｋ=真値[Ｗ/㎡Ｋ]
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設置状況
実験室で室内外の状況をつくり検証を行う
実験室図
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結果
断熱材貼付による
表面補正が必要
Ｋ値
％
Ｋ
値誤差
％
誤差 大
30
貼 付 なし
25
貼 付 あり
20
15
10
5
0
0
熱流
q
1
2
3
4
Ｋ値 （真 値 ）Ｗ / ㎡ Ｋ
誤差 小
熱流計
断熱材貼付
5
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まとめ
熱流計表面を5㎜程度の断熱材で貼付
誤差 １０％以内
精度検証 ・ 確認ＯＫ
屋外実験での検証
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実験目的
屋外実験
既存住宅での測定を想定した実験
変動する外気条件の下で
熱貫流率が正確に求められるか
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試験体設置状況
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定常式算出での使用データ
SAT温度 (℃ )
75
12日
13日
60
45
使用データ
影響を受ける
30
15
0
12:00
16:00
20:00
外気定常状態
0:00
時間(t)
4:00
8:00
12:00
熱流を考慮し０～５時データ使用
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日別でのＫ値誤差検証
13日ではＫ値誤差
が小
Ｋ値誤差（ ％）
12日ではＫ値誤差
が大
Ｋ値誤差の原因
60
50
40
30
20
10
0
12日
13日
0
1
2
3
4
5
K値（真値）Ｗ/㎡Ｋ
温度変動が関係か!?
外ＳＡＴ温度の変動が
原因ではない
外SAT標準偏差
（℃/㎡）
Ｋ値誤差
12月12日 0.28
大
12月13日 0.37
小
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日別でのＫ値誤差検証
Ｋ値誤差（ ％）
誤差原因
表を見ると
熱流標準偏差
が大だと
60
50
40
30
20
10
0
12日
13日
0
1
2
3
4
5
K値（真値）Ｗ/㎡Ｋ
K値誤差
が大きい
多くのデータを
使い検証する
必要がある
TYPE1
TYPE2
TYPE3
TYPE4
TYPE5
試験体真値
0.5
0.3
4.0
0.9
0.3
熱流標準偏差
0.5
0.8
0.4
1.1
1.0
Ｋ値誤差（％）
15
21
24
24
54
熱流標準偏差
0.1
0.4
0.3
0.1
0.2
Ｋ値誤差（％）
3
13
24
5
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試験体
12月12日
12月13日
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TYPE1
熱流標準偏差とＫ値誤差の関係
ＴＹＰＥ １
TYPE2
熱流標準偏差
が大
K値誤差値（Ｗ/㎡Ｋ）
Ｋ値誤差が大
0.4
相関が見られる
ＴＹＰＥ ２
TYPE1
TYPE2
TYPE4
TYPE5
0.3
TYPE3
ＴＹＰＥ ３
0.2
TYPE4
ＴＹＰＥ ４
0.1
TYPE5
0.0
0
0.2
0.4 0.6 0.8
標準偏差（Ｗ/㎡）
1
1.2 ＴＹＰＥ ５
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応答係数推定法
三角波
外気
室内
全体の熱の流れ
を想定したもの
非定常の変化を
三角波を用いて
近似し推定する
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Ｋ値誤差が10％以
内に収まったが
ＴＹＰＥ２・ＴＹＰＥ３
でのK値誤差が大
誤差 (％)
手法②応答係数推定法
40
TYPE1
TYPE2
TYPE3
TYPE4
TYPE5
30
20
10
応答係数推定法の初
期値の再検討が必要
0
0
1
2
3
4
Ｋ 値 （ 真 値 ） Ｗ /㎡ Ｋ
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まとめ
手法①定常式では、誤差１５％程度。
SAT温度の標準偏差よりも、熱流計測定値
の標準偏差が誤差に関係してる事が解った。
手法②応答係数推定法では、誤差１０％程度。
ＴＹＰＥ２・３で誤差が大きく出た。初期値の
再検討が必要。
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今後の課題
・温度差が小さい季節での測定検証が必要。また
内外温度差がどのくらい必要なのか確認。
・測定する試験体の数を増やし、試験体の構成で、
誤差がどの位出るか確認する必要がある。
・応答係数推定法では、高温域と低温域が反転し
た場合算出できるか確認がする必要がある。
・今回はコンクリートだけで構成された試験体がう
まく計れなかった。今後、再検討が必要である。