Development of ground source heat pump using direct expansion method and shallow part ground heat by using horizontal underground heat exchanger

直接膨胀式地源热泵和卧式地下换热器浅层地热的开发

• 批准号: 22K03964
• 负责人: 武田 哲明
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03964/
• 关键词: 地中熱; ヒートポンプ; 成績係数; 空調; 熱交換器

今年度は直接膨張方式地中熱ヒートポンプの連続運転時の地中温度変化による性能への影響を確認することを目的として暖房運転時の熱交換性能を調べた、本実験に用いた地中熱交換器は、市販の空気熱ヒートポンプに使用される空気/冷媒熱交換器を水平にしてステンレス製の容器内に挿入したものであり、容器の寸法は1200mm×700mm×150mmである。ステンレス容器内には水を充填して注水可能とし、深さ約 0.3mの浅層に埋設した。容器内の水は貯水タンクからバルブを開放することにより供給した。採放熱管は長さ2m、途中で3分岐させて、分岐前の直径は3/8インチ、分岐後が1/4インチである。冷房室外機出力は4.0ｋW、暖房室外機出力は5.0kW、使用冷媒はR32を0.9kg封入した。設定温度は24℃、空調面積は26㎡とした。性能評価はJISに基づいた10時間連続運転と実用的な運転を想定した1週間連続運転の2通りで実施した。空調性能を求めるにあたり、ヒートポンプ側の冷媒流れは気液二相流となり熱量計測が容易ではないことから、室内機側で熱量を計測した。室内機側にはダクトを作成して取り付け、白金測温抵抗体と熱線風速計を用いて、室内機の吐出温度、吸込温度、吐出風速を計測した。得られた値から吸込口、吐出口間のエンタルピー差を算出し取得熱量を求めた。熱交換性能の評価には成績係数を用いた。10時間連続運転における底面温度、気温、上面温度の変化を調べると、上面温度が気温に沿って変動している。これより、地中熱交換器上部周辺地温は外気温の影響を大きく受けていると推測できる。平均COPは3.51であった。1週間連続運転におけるCOPは約3であり、安定した運転が可能であることを確認した。1週間の連続暖房運転の平均COP＝2.71、1週間の連続運転において9.4％の性能低下が見られた。

Our は "in the heat to the direct expansion ヒ ー ト ポ ン プ の even 続 temperature variations in transport planning の to に よ る performance へ の influence を confirm す る こ と を purpose と し て greenhouses luck when planning の heat exchange performance を べ た, this be 験 に with い た ground heat exchanger in は, city vendor の empty 気 hot ヒ ー ト ポ ン プ に use さ れ る empty 気 / refrigerant heat exchanger を level に し て ス テ The <s:1> レス container is filled with に inserted into the <s:1> た <s:1> <s:1> <s:1> であ であ レス and the size of the container <s:1> is 1200mm×700mm×150mmである. ス テ ン レ ス container に は を water filling し て injection may と し, about 0.3 meters deep さ の に shallow bury し た. The container is filled with <s:1> water <s:1>, stored water タ, <s:1> らバ らバ らバ ブを, open する, <s:1>, とによ and supply <s:1> た. The <s:1> length of the heat pipe is さ2 meters, with で3 forks in the middle, the diameter of the fork before splitting is <s:1> 3/8 <s:1> チ チ, and the diameter after splitting is が1/4 <s:1> チである チである. The output of the outdoor unit of the cold room is 4.0kW, the output of the outdoor unit of the warm room is 5.0kW, and the refrigerant <s:1> R32を0.9kg is sealed in た た. Set the temperature at と 24℃ and the air-conditioned area at と 26㎡. Performance evaluation of 価 は JIS に base づ い た 10 time even 続 luck planning と be used な transport planning を scenarios し た 1 week even 続 luck between planning の 2 tong り で be applied し た. Air conditioning performance を o め る に あ た り, ヒ ー ト ポ ン プ side の refrigerant flow れ は 気 liquid two phase flow と な り heat metering が easy で は な い こ と か ら, indoor machine side で heat を measuring し た. Indoor machine side に は ダ ク ト を made し て り pay け, platinum temperature resistance body と hot-line anemometer を with い て, indoor machine の を pours out temperature, suction 込 temperature, spit out wind speed measuring し た. To ら れ た numerical か ら 込 mouth, spit between export の エ ン タ ル ピ ー poor を calculate し get heat を o め た. The heat exchange performance is evaluated by 価に 価に, and the coefficient of を is expressed by 価に た. 10 time even 続 luck planning に お け る の above the bottom temperature, 気 temperature, temperature variations change を adjustable べ る と, above temperature が に 気 temperature along the っ て - move し て い る. The <s:1> geothermal temperature を around the upper part of the geothermal heat exchanger is greatly affected by the external temperature <s:1>, and the <s:1> く く is predicted by the けて ると ると ると. Average COP 3.51であった. During one week, the continuous 続 transportation of 転におけるCOP 転における for approximately 3であ and the stabilization of た transportation 転が may である である とを とを confirm た. The average COP during one week of <s:1> continuous 続 greenhouse operation 転 <e:1> was 2.71, and the average COP during one week of <s:1> continuous 続 operation 転にお て て was 9.4%. Poor performance が see られた.

项目成果

水平型地中熱交換器を用いた地中熱ヒートポンプの 暖房 性能

使用卧式地热热交换器的地热热泵的供暖性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 富岡薫平;池田佳生;奥山邦人;小山広夢，沼田遼，武田哲明
• 通讯作者: 小山広夢，沼田遼，武田哲明