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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

基本信息

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

项目摘要

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。

This year, the effect of direct expansion mode on the performance of underground heat exchanger during continuous operation was confirmed. The purpose was to adjust the heat exchange performance during greenhouse operation. The underground heat exchanger used in this project was an air/freon heat exchanger used in the air/freon heat exchanger. The dimensions of the container are 1200mm×700mm×150 mm. Water filling in the container can be done at a depth of about 0.3 m. The water in the container is stored in the container and supplied to the container. The length of the heat pipe is 2m, the diameter of the branch is 3/8 m, and the diameter of the branch is 1/4 m. Output of outdoor unit in cold room is 4.0kW, output of outdoor unit in warm room is 5.0kW, and freon R32 is used. Set temperature 24℃, air conditioning area 26㎡. Performance evaluation is based on JIS standard 10-hour continuous operation and 2-hour continuous operation. Air conditioning performance is easy to measure on both sides of freon flow and liquid two-phase flow, and on both sides of indoor unit. The indoor unit side is equipped with a platinum thermometer and a hot wire anemometer, and the indoor unit discharge temperature, suction temperature and discharge wind speed are measured. The difference between the suction port and the discharge port is calculated. The heat exchange performance is evaluated by the coefficient of achievement. During 10-hour continuous operation, the changes in the bottom surface temperature, air temperature, and top surface temperature can be adjusted, and the top surface temperature can be changed along with the air temperature. The temperature of the upper part of the underground heat exchanger is affected by the external temperature. The average COP is 3.51. 1 week continuous operation The average COP of continuous greenhouse operation during 1 week was 2.71, and the performance of continuous greenhouse operation during 1 week was 9.4% lower.