空気・太陽・地中熱源ネットワークを最適化したヒートポンプシステムの開発

本研究は、気象環境や太陽熱、地中熱など建物周囲の多様な自然エネルギーを有効利用し、熱融通と蓄熱を組み合わせて、暖房、冷房、給湯、冷凍など多彩な熱利用を高効率に実現する熱利用ネットワークシステムを開発することを目的とする。本研究機関において以下の研究成果を達成した。1.数値解析を用いたシステム性能予測手法の開発本研究では、システムの性能予測および最適設計のため、地中熱交換器モデル、建物負荷モデル、太陽熱輻射モデルを連成したシミュレーション手法を開発した。また、開発モデルを利用し、実物件を対象としたシミュレーションを行った。2.熱源ネットワークの設計手法の開発建物の立地条件(土壌・地下水条件、気候条件など)によって建物負荷条件や適した熱源利用手法は異なる。本研究では、開発した性能予測手法を用い、地盤・地下水条件をはじめ、建物規模、用途、冷暖房負荷や気象条件などによるシステム性能の変化を定量的に検討した。その結果により、異なる地域における各エネルギーシステムの優位性を評価した。3.在室者の生活パターンを考慮した室内最適設計・運転手法の検討本システムの実用化および更なる普及のためには、フィール実験を用いた実証検討を行った。空気熱源と地中熱源を兼用するヒートポンプシステムで冷暖房・給湯の性能実験を行い、熱源ネットワークシステムの性能を評価した。更に、1日サイクルの土壌蓄熱の概念を取り入れた運転手法を提案し、実験的に評価した。4.成果報告および情報収集日本建築学会に参加し成果報告および情報収集を行った。

本研究は、気象環境や太陽熱、地中熱など建物周囲の多様な自然エネルギーを有効利用し、熱融通と蓄熱を組み合わせて、暖房、冷房、給湯、冷凍など多彩な熱利用を高効率に実現する熱利用ネットワークシステムを開発することを目的とする。本研究機関において以下の研究成果を達成した。1.数値解析を用いたシステム性能予測手法の開発本研究では、システムの性能予測および最適設計のため、地中熱交換器モデル、建物負荷モデル、太陽熱輻射モデルを連成したシミュレーション手法を開発した。また、開発モデルを利用し、実物件を対象としたシミュレーションを行った。2.熱源ネットワークの設計手法の開発建物の立地条件(土壌・地下水条件、気候条件など)によって建物負荷条件や適した熱源利用手法は異なる。本研究では、開発した性能予測手法を用い、地盤・地下水条件をはじめ、建物規模、用途、冷暖房負荷や気象条件などによるシステム性能の変化を定量的に検討した。その結果により、異なる地域における各エネルギーシステムの優位性を評価した。3.在室者の生活パターンを考慮した室内最適設計・運転手法の検討本システムの実用化および更なる普及のためには、フィール実験を用いた実証検討を行った。空気熱源と地中熱源を兼用するヒートポンプシステムで冷暖房・給湯の性能実験を行い、熱源ネットワークシステムの性能を評価した。更に、1日サイクルの土壌蓄熱の概念を取り入れた運転手法を提案し、実験的に評価した。4.成果報告および情報収集日本建築学会に参加し成果報告および情報収集を行った。