Elucidation of the behavior of melted snow flowing down the snow layer and development of icicle formation prevention technique

阐明融雪流下雪层的行为并开发预防冰柱形成的技术

• 批准号: 21K04366
• 负责人: 小松 喜美
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04366/
• 关键词: 凍結抑制; 積雪; 屋根; 寒冷地; 豪雪地域

安価で施工性が良いなどの理由から，多くの大型施設の屋根材には鋼板を台形状に折り曲げた折板屋根が採用されているが，冬期間の雪国において，折板屋根は軒先部分に大きな氷柱を発生させるため，様々なコストを費やして氷柱落下による被害を防止している．本研究では，氷柱の形成現象を再現できるような実験装置を開発したのち，融雪水の挙動および氷柱の形成メカニズムを解明し，そのメカニズムから氷柱形成を抑制する方法を提案すること，また雪層の融解現象・多孔質層（雪層）の水分移動現象・凍結現象などの様々な現象が同時に起こっている本研究対象の学術的な端緒を明らかにすることを目的としている．１年目は，折半屋根の積雪へ連続して融雪水を供給することができる実験装置を開発し，融雪水の挙動および氷柱の形成メカニズムを解明することを目標に研究した．本研究の事前検討で行っていた予備的な実験では，折板屋根先端に発生した氷柱は，実環境下にある折板屋根先端に生じた氷柱と異なる形状であったが，本研究によって実験装置を改良した結果，実験室内のモデル実験において折板屋根先端に発生した氷柱は，実環境下での氷柱形状と類似していることが分かった．また，その氷柱形成過程や雪層内を浸潤する融雪水の観察結果から，折板屋根先端での凍結を抑制することができる方法の提案への糸口を掴むことができた．今後は，雪層内に浸潤している水量が測定できるように実験装置をさらに改良した後，凍結抑制方法を適用した折板屋根を製作して，その性能評価する．

出于廉价且装备良好的原因，许多大型设施的屋顶材料使用弯曲的折叠屋顶，但在冬季下雪的国家，折叠板的屋顶是在屋檐上。它花费了各种成本，以防止造成的冰支柱损坏。在这项研究中，我们开发了一种实验装置，可以重现冰柱的形成现象，以阐明雪融化水的行为和冰柱的形成机制，并提出一种从机制中抑制冰柱形成的方法。目的是阐明这项研究的学术开始，其中各种现象，例如熔融现象，多孔层（雪层）和多孔层的冷冻现象（雪层），同时也发生。在第一年，我们开发了一种实验装置，该设备可以在半屋顶上连续为雪融化，并以阐明雪融化水的行为和冰柱形成机理的目的进行研究。根据先前检查本研究的初步实验，在折叠板屋顶的尖端上发生的冰柱与在真实环境中折叠板尖端的冰柱不同。在设备中，发现在实验室的模型实验中发生在折叠板尖端的冰柱类似于真实环境中的冰柱形状。此外，从冰支柱形成过程的结果以及渗透雪层的雪融化的水的观察中，可以将线索掌握到可以抑制在折叠板屋顶的尖端上抑制的方法的建议。将来，在进一步改进了实验装置之后，可以测量雪层中渗入的水量，将产生一种折叠式抑制方法的折叠板屋顶，并评估其性能。