パイプハウス被覆の熱伝達率の評価

パイプハウス被覆の熱伝達率の評価
目的：下記の３種類の被覆の断熱性能を定量的に比較する。
被覆状態外観
３層
ＰＯ
0.15mm
アルミロールマット 8mm
農ビ
0.075mm
２層
ＰＯ
農ビ
１層（側面も閉めて測定）
0.15mm
0.075mm
ＰＯ
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
0.15mm
1
熱収支比較用２次元モデル（外周断熱境界）
H=2[mm]
H=3000[mm]
H=2[mm]
H=10[mm]
H=1000[mm]
外気温境界: A（１時間毎の外気温で固定）
熱伝達制御部 : B 設計パラメータ Wo [W/m2/deg]
ハウス内部（空気） : C -すばやく全体の温度が一定になることを仮定比熱:1.006[J/kg/deg]、密度:1.205[kg/m3]、熱伝導率:1000[W/m/deg]
熱伝達制御部: D [W/m2/deg] Wa[W/m2/deg]
発熱部: E（発熱量[W/m2]=１時間毎の全天日射量[MJ/m2]/3600[s]）
地下蓄熱部（土） : F
比熱:800[J/kg/deg]、密度:1500[kg/m3]、熱伝導率:0.14[W/m/deg]
断熱境界: G
外気温境界: H（=A）
A
hH
ハウス高さ: hH [m]
肩高さ: hS [m]
B
C
hS
H
掘りこみ深さ: hD [m]
D
hD
F
E
G
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
hH=4.05,
hS=2
hD=0
2
熱伝達制御部Ｄ Waの推定
測定データ：2014年9月30日18時～10月1日6時：被覆状態３層
シミュレーション：基準モデル Wa=5～20, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=1
9/30-01 1L Wa 5[W/m2/deg] Wo1
9/30-01 3L Wa 10[W/m2/deg] Wo 1
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
22
10
18:00
3:36
6:00
時間[h]
ハウス内温度
14
10
18:00
1:12
外気温
16
12
22:48
地面(Sim)
18
12
20:24
空気(Sim)
20
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
9/30-01 1L Wa 20[W/m2/deg] Wo1
24
温度[℃]
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
Waを、5,10,20[W/m2/deg]の３条件で
シミュレーション。
比較項目は、「空気（sim）」と「ハウス内温度」
一致具合より、Ｗａを10[W/m2/deg]と、
仮定して、シミュレーションを以降の進める
ことにした。
時間[h]
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
3
熱伝達制御部Ｂ Woの推定（３層）
測定データ：2014年9月30日18時～10月1日6時：被覆状態３層
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=0.5～2
9/30-01 3L Wa 10 Wo 0.5[W/m2/deg]
9/30-01 3L Wa 10[W/m2/deg] Wo 1
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
22
10
18:00
3:36
6:00
時間[h]
ハウス内温度
14
10
18:00
1:12
外気温
16
12
22:48
地面(Sim)
18
12
20:24
空気(Sim)
20
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
9/30-01 3L Wa 10 Wo 2[W/m2/deg]
24
温度[℃]
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
16:48
19:12
21:36
0:00
2:24
4:48
Woを、0.5,1,2[W/m2/deg]の３条件で
シミュレーション。
比較項目は、空気（sim）とハウス内温度
一致具合より、3層のWoは、 1[W/m2/deg]と
推定した。
7:12
時間[h]
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
4
熱伝達制御部Ｂ Woの評価（３層）
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=1
9/18-19 1L 1[W/m2/deg]
9/21-22 3L 1[W/m2/deg]
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
温度[℃]
温度[℃]
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
20:24
22:48
1:12
3:36
10
18:00
6:00
20:24
時間[h]
3:36
6:00
9/27-28 3L 1[W/m2/deg]
24
24
22
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
温度[℃]
温度[℃]
1:12
時間[h]
9/25-26 3L 1[W/m2/deg]
10
18:00
22:48
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
20:24
22:48
1:12
時間[h]
3:36
6:00
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
３層で測定した、9/18-19, 21-22, 25-26, 27-28の４回のデータを評価した。
傾向は合っている。特に、 21-22、27-28については、かなり良く一致している。
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
5
熱伝達制御部Ｂ Woの推定（２層）
測定データ：2014年9月23日18時～24日6時：被覆状態２層
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=1～3.5
9/22-23 2L 2[W/m2/deg]
9/22-23 2L 1[W/m2/deg]
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
22
10
18:00
3:36
6:00
ハウス内温度
14
10
18:00
1:12
外気温
16
12
22:48
地面(Sim)
18
12
20:24
空気(Sim)
20
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
時間[h]
9/22-23 2L 3.5[W/m2/deg]
24
温度[℃]
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
Woを、1,2,3.5[W/m2/deg]の３条件で
シミュレーション。
比較項目は、空気（sim）とハウス内温度
一致具合より、2層のWoは、 2[W/m2/deg]と
推定した。
6:00
時間[h]
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
6
熱伝達制御部Ｂ Woの評価（２層）
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=２
9/16-17 2L 2[W/m2/deg]
9/19-20 2L 2[W/m2/deg]
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
温度[℃]
温度[℃]
22
ハウス内温度
14
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
空気(Sim)
20
12
20:24
22:48
1:12
3:36
10
18:00
6:00
20:24
22:48
時間[h]
6:00
9/29-30 2L 2[W/m2/deg]
24
24
22
20
18
空気(Sim)
22
地面(Sim)
20
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
3:36
時間[h]
9/26-27 2L 2[W/m2/deg]
空気(Sim)
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
1:12
12
20:24
22:48
1:12
時間[h]
3:36
6:00
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
２層で測定した、9/16-17, 19-20, 26-27, 29-30の４回のデータを評価した。
傾向は合っている。特に、 26-27、29-30については、かなり良く一致している。
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
7
熱伝達制御部Ｂ Woの推定（１層）
測定データ：2014年9月20日18時～21日6時：被覆状態1層
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=2～6
9/20-21 1L 2[W/m2/deg]
9/20-21 1L 4[W/m2/deg]
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
22
10
18:00
3:36
6:00
時間[h]
ハウス内温度
14
10
18:00
1:12
外気温
16
12
22:48
地面(Sim)
18
12
20:24
空気(Sim)
20
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
9/20-21 1L 6[W/m2/deg]
24
温度[℃]
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
Woを、2,4.6[W/m2/deg]の３条件で
シミュレーション。
比較項目は、空気（sim）とハウス内温度
一致具合より、2層のWoは、 6[W/m2/deg]と
推定した。
6:00
時間[h]
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
8
熱伝達制御部Ｂ Woの評価（1層）
シミュレーション：基準モデル Wa=10, hH=4.05,hS=2,hD=0, Wo=6
9/17-18 1L 6[W/m2/deg]
9/23-24 1L 6[W/m2/deg]
24
24
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
温度[℃]
温度[℃]
22
ハウス内温度
14
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
空気(Sim)
20
12
20:24
22:48
1:12
3:36
10
18:00
6:00
20:24
22:48
時間[h]
6:00
9/28-29 1L 6[W/m2/deg]
24
24
22
22
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
温度[℃]
温度[℃]
3:36
時間[h]
9/24-25 1L 6[W/m2/deg]
空気(Sim)
20
地面(Sim)
18
外気温
16
ハウス内温度
14
12
10
18:00
1:12
12
20:24
22:48
1:12
時間[h]
3:36
6:00
10
18:00
20:24
22:48
1:12
3:36
6:00
時間[h]
1層で測定した、9/17-18, 23-24, 24-25, 28-29の４回のデータを評価した。
傾向は合っている。特に、23-24、24-25については、かなり良く一致している。
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
9
まとめ
○３種類の被覆、各５日の温度データを測定し、２次元モデルのシミュレーション
より、被覆の熱伝達率を推定した。
１層構造：６[W/m2/deg]、２層構造：２ [W/m2/deg]、３層構造：１ [W/m2/deg]
３層構造では、通常の１層のハウスの６倍の断熱性能を持つ。
○急激な変化等には追従できていないところもあるが、一連の温度変化の傾向を
うまくシミュレーションできている。
○複雑なハウスの被覆断熱性能をトータル性能として比較する上で、有用な手段
である。
2015年3月20日 ShortReport 2014-0001 阿部眞
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