成果報告書詳細
管理番号20090000001102
タイトル平成18年度-平成19年度成果報告書 エネルギー使用合理化技術戦略的開発 エネルギー使用合理化技術戦略的開発(FS事業) 「暖房エネルギー使用ゼロ住宅用断熱材の研究開発」
公開日2009/12/21
報告書年度2006 - 2007
委託先名財団法人建材試験センター
プロジェクト番号
部署名省エネルギー技術開発部 研究開発グループ
和文要約以前実施したNEDO委託業務において、現状の発泡プラスチック系断熱材の10倍程度の断熱特性を有する断熱材が開発できれば、特に寒冷な地域を除き、暖房エネルギー使用ゼロ住宅を実現できることを明らかにした。このような背景から、高性能で施工性のよい断熱材がまだまだ必要であるとの観点に立ち、オリジナルな発想の基に考案されたフレキシビリティのある「膜構造の真空断熱材」について、開発の可能性を探るためのフィージビリティスタディを行った。 1)基本構造設計と熱輸送解析:圧縮空気を圧縮し封入した膜材をフィラーとした真空断熱材である。加圧部分と真空部分の面積比による、真空断熱材としての平均断熱性(みかけの熱伝導率)を検討した。シミュレーションによる数値計算では、加圧部分を真空部分の面積の1/2以下にすることが目標の断熱性能の達成には重要であることを明らかにした。 2)基本設計の力学的構造解析:基本設計に対し構造体の力学、変形解析を行った結果、膜材はヤング率の高い材料を用い、加圧部分の圧力を3気圧以上とすれば、十分に面積比1/2以下とする構造が可能であることを示した。 3)プロトタイプの試作及び断熱特性評価:シミュレーションを行ったところ、0.1気圧の真空でプロトタイプの熱伝導率を実測した結果と一致していることから、信頼性が高いとみられる。従って、面積比1/2で加圧部分の内面の熱放射をアルミ蒸着等で0.1にすることができれば、当初目標の0.002W/mKには未達であるが、一般の真空断熱材レベルの熱伝導率0.008W/mKは達成できるものと推察される。 4)断熱特性評価方法の検討:超低熱伝導率測定方法については、0.01W/mK以下の測定ではJISの測定法に精度上検討の余地があることが分かった。測定精度向上のため誤差要因の洗い出しを行い、改良方法の見通しを立てた。 5)断熱施工法の調査:熱橋については、端部及び加圧部分をずらして積層し施工することで対策を図る。穴開きを防ぐ施工法の案として、壁や天井等の収まりの工夫、押さえ付けて留める工法やタッカー留めする工法等の工夫を検討した。
英文要約Title: Report of FY2006-2007 Results: Strategic Development of Technologies for Rationalization of Energy Use / Strategic Development of Technologies for Rationalization of Energy Use (FS Project) “Research and Development on Heat Insulating Materials for Zero Heating Energy Consumption Housing” The realization of housing with zero heating energy consumption was studied to reveal that this can be realized, except in particularly cold climates, if a heat insulating material can be developed with a heat insulating characteristics approximately 10 times higher than those of the existing plastic foam heat insulation. Against this background, a feasibility study was done to investigate the possibility of developing a “membrane laminated vacuum insulation panel” with flexibility, which was conceived on the basis of an original concept, considering insulating materials with high performance and good workability are still necessary. 1) Basic structural design and heat transport analysis: This is a vacuum insulation panel that uses a membrane material in which compressed air is compressed and sealed as a filler. The average heat insulation property (apparent thermal conductivity) as a vacuum insulation panel depending on the area ratio of the pressurized part and the vacuum part was studied. Numerical calculations by simulation clarified that fact that, in order to achieve the target heat insulating performance, it is important to design the area of the vacuum part to be 1/2 or less than that of the pressurized part. 2) Dynamic structural analysis of basic design: Dynamic and deformation analyses of structures were performed using the basic design. The results showed that a structure with an area ratio of 1/2 or less is adequately possible if a material with a high Young’s modulus is used as the membrane material, and the pressure of the pressurized part is at least 3 atm. 3) Trial manufacture of prototype and evaluation of heat insulating characteristics: Reliability is considered high, as the results of a simulation agreed with the measured results of the thermal conductivity of the prototype with a vacuum of 0.1atm. Accordingly, it is estimated that thermal conductivity of 0.008W/mK, which is the level of general vacuum insulation panels, can be achieved with an area ratio of 1/2 if the thermal radiation of the inner surface of the pressurized part can be adjusted to 0.1 by aluminum vapor deposition or some other technique, although the initial target of 0.002W/mK was not achieved. 4) Study of methods of evaluating heat insulating characteristics: As for thermal conductivity measurement methods, there is room for study of accuracy in the JIS measurement method in measurements at 0.01W/mK and less. In order to improve accuracy in measurements of thermal conductivity, factors causing error were identified and the outlook for improvement methods was established. 5) Survey of insulation construction methods: A countermeasure for heat bridge was devised by laminated (layered) construction in which the edges and pressurized parts are offset. Proposed construction methods that avoid making holes in the insulating material included methods, such as containing projecting parts in walls, ceilings, etc., and holding the panels with board or fixing with a tacker.
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