ソーラーポンドの熱利用時の性能評価に関する研究

太阳池热利用性能评价研究

• 批准号: 22K05895
• 负责人: 三木 昂史
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 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-22K05895/
• 关键词: ソーラーポンド; 水熱源ヒートポンプ; 再生可能エネルギー熱; 施設園芸

本研究では、農村における独立した熱源施設の開発を目的として、水熱源ヒートポンプによる熱利用時のソーラーポンド内の熱環境や、熱利用と蓄熱によるソーラーポンド内の環境制御を実験により解明する。実験室内に設置した高さ1.0m、奥行0.8m、幅4.2mの水槽に、蓄熱部分として底部から水深0.3mまで塩分濃度4%となるように、水深0.3mから水面まで濃度0%の塩分勾配が生じるように調整した水深0.7mのソーラーポンドを製作した。ポンド底部には、幅0.3m、長さ3.8mのシート状熱交換器を設置し、塩ビ管で出力2kW相当のヒートポンプと繋げてヒートポンプシステムを構築し、蓄熱及び熱利用実験を実施した。実験室内におけるソーラーポンドの蓄熱実験では、日射による蓄熱の影響を無視してヒートポンプを用いて蓄熱した。ヒートポンプを12時間冷房運転させると、室温18℃に対してポンドの蓄熱部分は水温31℃となり、約55 MJの熱量が蓄熱できることが明らかとなった。ポンド底部に断熱材を使用していない条件では、蓄熱部分の水温は24時間で室温と同程度になるため、熱源施設としてソーラーポンドを運用するためには蓄熱材が必要である。熱利用実験では、ソーラーポンドを熱源としてヒートポンプを6時間、暖房運転させることで評価した。熱利用実験中、ポンドの水深0.1から0.3mまでは室温より1から6℃ 高い水温を保っていた。しかし、水深0.05mの熱交換器付近の水温は2時間で室温と同程度となり、3時間経過すると、室温以下となった。したがって、ソーラーポンドに蓄熱した熱を有効かつ効率的に取り出すためには、蓄熱部分全体から採熱できるようにシート状熱交換器を底部に対して鉛直に設置した方が良い。また、熱源となるポンドの水温の低下とともに、熱交換量や熱交換器の熱通過率、システムCOPが低下することが明らかとなった。

This study aims to explore the development of independent heat source facilities in rural areas, and to clarify the environmental control of water and heat sources during heat utilization and heat storage. In the room, a tank with a height of 1.0m, a depth of 0.8m and a width of 4.2m is set, and the heat storage part is manufactured at a water depth of 0.3m at the bottom, a concentration of 4% at the water surface, and a concentration of 0% at the water surface at the water depth of 0.3m. A heat exchanger with a width of 0.3m and a length of 3.8m was set up at the bottom of the heat exchanger, and the heat exchanger with a capacity of 2kW was constructed, stored and utilized. The heat storage effect of solar radiation is ignored. 12 hours of cold room operation, room temperature 18℃, heat storage part water temperature 31℃, about 55 MJ heat storage The temperature of the heat storage part is 24 hours, the temperature of the heat storage part is 24 hours, and the temperature of the heat storage part is 24 hours. Heat utilization is a problem. Heat source is a problem. Temperature is a problem. Heat utilization in water depth of 0.1 to 0.3m at room temperature of 1 to 6℃ at high water temperature. The water temperature near the heat exchanger at the water depth of 0.05m is 2 hours at room temperature, 3 hours at room temperature and below. The heat exchanger is vertically arranged at the bottom of the heat storage part. The heat source, the temperature of the water, the heat exchange capacity, the heat transfer rate of the heat exchanger, and the COP are all low.