1. 背景目的 -1- CO2 排出量の削減地球温暖化防止電力消費の削減と平準化電力不足への対応グローバルな要求事項今後の電力供給体制への影響が大きい地球温暖化が叫ばれる中グローバルな要求事項として CO2 排出量の削減が求められている加えて震災後の電力供給体制に対し電力消費そ

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ありおきうるしはた
5 years ago
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1 平成 24 年度平成 26 年度住宅建築物技術高度化事業電力ピークカット及び快適性向上に資する太陽熱を利用した住宅向け調湿除湿並びに低温床暖房システムの開発寺島聡剛市川渡岩前篤株式会社ウッドビルド株式会社ケーアイエス近畿大学平成 26 年度終了課題住宅建築物技術高度化事業

2 1. 背景目的 -1- CO2 排出量の削減地球温暖化防止電力消費の削減と平準化電力不足への対応グローバルな要求事項今後の電力供給体制への影響が大きい地球温暖化が叫ばれる中グローバルな要求事項として CO2 排出量の削減が求められている加えて震災後の電力供給体制に対し電力消費そのものの削減と平準化が求められている太陽エネルギーの効果的活用冷房暖房給湯の消費エネルギーの削減夏期の電力ピークカットと快適性の向上冬期の電力ピークカット太陽光発電太陽熱温水集熱一体型パネルにより得られる太陽熱を夏期はデシカント除湿換気等冬期は床暖房等に使用電気は当該システムの動力として使用することで電力ピークカットと快適性向上を実現する

夜間でも太陽熱の利用が可能発電と温水集熱を同じパネルで行うので狭小屋根でも利用可能太陽熱温水低温床暖房 + 高効率エアコン暖房低温度の温水で温め過ぎない床暖房を行い高効率エアコンの省エネ性を高める冬季の太陽熱取得量は少ないので

3 2. 技術開発の概要 -2- 太陽エネルギー利用除湿換気システム ( 低温再生型 ) 既存のデシカント除湿器を活用し再生熱源として 40 の太陽熱温水を利用するシステム吸着除湿によって空気温度が上昇するので上昇した熱は顕熱交換機で還気と熱交換して冷却する太陽光発電 + 太陽熱温水集熱一体型パネル発電と水集熱を同時に行う ( 太陽エネルギーの 53% を変換電力出力 13% 温水出力 40%) 水集熱なので温水タンクに蓄熱でき夜間でも太陽熱の利用が可能発電と温水集熱を同じパネルで行うので狭小屋根でも利用可能太陽熱温水低温床暖房 + 高効率エアコン暖房低温度の温水で温め過ぎない床暖房を行い高効率エアコンの省エネ性を高める冬季の太陽熱取得量は少ないので冷たくない程度の床暖房を太陽熱で実現し高効率エアコンで省エネ暖房を行う太陽熱温水給湯給湯利用は太陽熱の最終利用とし太陽熱が余ったら給湯に用いる程度とする給湯負荷が少ない夏に太陽熱は多く給湯負荷が多い冬に太陽熱は少ないこの矛盾を解消する為に除湿や床暖房に太陽熱を優先的に用いる

3. 技術開発の先導性効率性 -3- 夏期の豊富な太陽熱は温熱需要 ( 給湯 ) だけでは有効に活用することができない本開発では太陽熱を除湿用エネルギーとして利用することで夏期でも太陽エネルギーの効果的な利用が図れるまた除湿用熱源の温度レベルは高温が一般的であるが本開発では低温 (40 程度 )

集熱を温水として蓄熱槽に蓄えるため夜間でも太陽エネルギー利用が可能となり暖房や給湯にも利用することで冬期の電力ピークカットにも寄与する本開発における除湿換気システム図本開発は除湿換気システムと壁体の調湿構造壁体内通気システムを組み合わせることで低湿度による快適性の向上も目指しており

4 3. 技術開発の先導性効率性 -3- 夏期の豊富な太陽熱は温熱需要 ( 給湯 ) だけでは有効に活用することができない本開発では太陽熱を除湿用エネルギーとして利用することで夏期でも太陽エネルギーの効果的な利用が図れるまた除湿用熱源の温度レベルは高温が一般的であるが本開発では低温 (40 程度 ) の太陽熱温水の有効利用を目指しており住宅における除湿技術の先導的システムとなり得る太陽光発電と太陽集熱の一体化により太陽エネルギー変換効率を 53% まで高めることができ設置スペースの縮小が図れるこれにより太陽光発電パネルの更なる増設が可能となり社会全体でみると自然エネルギー利用システムの設置面積の拡大につながるまた集熱を温水として蓄熱槽に蓄えるため夜間でも太陽エネルギー利用が可能となり暖房や給湯にも利用することで冬期の電力ピークカットにも寄与する本開発における除湿換気システム図本開発は除湿換気システムと壁体の調湿構造壁体内通気システムを組み合わせることで低湿度による快適性の向上も目指しておりこのシステム評価を確立させることで太陽エネルギーのアクティブ + パッシブ利用技術の確立を図る最適制御や省電力化の検討を行ない小型化を視野に入れた技術開発の実証実験を行なう基礎的な効果確認の実験設備計画では既存の自社内実験棟及び恒温恒湿室を利用する計画としたため大幅に経費削減がなされて資金面での対応ができた又計画当初からデシカント除湿機の小型化開発企業との連携が出来れば良かった

5 4. 実用化市場化の状況 -4- 現状では装置 ( 産業用 ) の価格と大きさが住宅設備としては過大であり普及を図るには低コスト化と小型化が不可欠であるしかしこれらの課題を解決するには以下のようなシステム上の課題が本事業で確認された低温再生可能な高性能吸放湿材高性能小型デシカントローター再生水温の制御技術送風機の省エネルギー化除湿空気の自然冷却システム 40 で吸着可能な高性能材料圧力損失低減による省エネ化夏季高温時の除湿効果低下対策と熱の有効利用省エネルギーなDCモーター採用実験で確認された新技術

6 5. 技術開発の完成度目標達成度 -5-1) システム開発については除湿が必要な夏季において除湿量が低下する問題が発生しこの対策が未解決として残っている解決については除湿量をコントロールするソフト面及びハード面での制御技術の開発が必要である 2) システム評価ツールについては夏季のデータでシミュレーションの最適化を図っているのでその他季への適応が未解決といえる温度デシカント除湿器は夏期に外気温が上昇するとデシカントローターの給気と還気の温度差が十分に得られず除湿能力が低下する除湿と温度外気温度処理前 _ デシカント _ 温度処理後 _ デシカント _ 温度再生前 _ デシカント _ 温度デシカントヒーター後温度再生後 _ デシカント _ 温度処理側除湿量 _g/h 出湯に伴うボイラー燃焼による一時的な除湿量の上昇天気の良い日 ( 日射があり気温も高い ) には日中に除湿量が低下する現象 7/1 0:19 7/1 1:05 7/1 1:51 7/1 2:37 7/1 3:23 7/1 4:09 7/1 4:55 7/1 5:41 7/1 6:27 7/1 7:13 7/1 7:59 7/1 8:45 7/1 9:31 7/1 10:17 7/1 11:03 7/1 11:49 7/1 12:35 7/1 13:21 7/1 14:07 7/1 14:53 7/1 15:39 7/1 16:25 7/1 17:11 7/1 17:57 7/1 18:43 7/1 19:29 7/1 20:15 7/1 21:01 7/1 21:47 7/1 22:33 7/1 23: 除湿量 g/h

7 6. 技術開発に関する結果 ( 成功点 ) -6- 除湿に必要な熱量と太陽熱の集熱量の関係が把握できシミュレーションツールも開発できたのでシステム設計が行えるようになった除湿後に顕熱上昇した給気の冷却方法として潜熱交換器よりも自然放熱が有効であることが確認されたこのことは省電力化やコスト低減に利用できる外気と還気の温度差が小さくなる夏季において除湿能力の低下が発生することがわかったこれによって温度制御技術が不可欠である知見を得た温度各部温度外気温度処理前 _ デシカント _ 温度処理後 _ デシカント _ 温度 SA( 熱交換後 )_HEX_ 温度 SA_1F_WB 棟 _ 温度 SA_2F_WB 棟 _ 温度 SA_1F_ 気密棟 _ 温度デシカント除湿による顕熱上昇顕熱交換器による顕熱低下 SA_2F_ 気密棟 _ 温度ダクト搬送途中における顕熱低下 7/1 0:19 7/1 1:00 7/1 1:41 7/1 2:22 7/1 3:03 7/1 3:44 7/1 4:25 7/1 5:06 7/1 5:47 7/1 6:28 7/1 7:09 7/1 7:50 7/1 8:31 7/1 9:12 7/1 9:53 7/1 10:34 7/1 11:15 7/1 11:56 7/1 12:37 7/1 13:18 7/1 13:59 7/1 14:40 7/1 15:21 7/1 16:02 7/1 16:43 7/1 17:24 7/1 18:05 7/1 18:46 7/1 19:27 7/1 20:08 7/1 20:49 7/1 21:30 7/1 22:11 7/1 22:52 7/1 23:33 給気系統における温度変化と給気の自然冷却による温度変化顕熱交換器による温度低下よりもダクトによる搬送途中での温度降下が大きいダクトの放熱効率を上げることや冷却効果の高い空間を経由することでより大きな冷却効果が期待できる

7. 技術開発に関する結果 ( 残された課題 ) -7- システムの小型化及び省エネ化が必須である

当該システムの普及については省エネ化小型化が不可欠でありその為の検討を長府製作所 ( デシカント換気装置 ) 及び産総研 (

産総研が開発した高性能吸放湿材出典 :http://home.osakagas.co.

8 7. 技術開発に関する結果 ( 残された課題 ) -7- システムの小型化及び省エネ化が必須である本開発で採用したデシカント除湿機は最も小型の産業用であるがそれでも大きさやファン動力は家庭用としては過大である当該システムの普及については省エネ化小型化が不可欠でありその為の検討を長府製作所 ( デシカント換気装置 ) 及び産総研 ( 高性能吸放湿材 ) と行い製品化普及を目指したシステム案を作成した市販されている小型のデシカント換気システム産総研が開発した高性能吸放湿材出典 : 出所 :

9 8. 今後の見通し -8- システムの小型化及び省エネ化については既に実用化されている家庭用デシカントシステムを活用するのが有効である長府製作所が製造したもので該当するものがあるがそれは 80 の高温水で除湿するのでローターを低温再生型にするなど改良が必要である製造販売保守管理体制の案除湿換気ユニットデシカント除湿換気ユニット太陽熱温水を再生熱源に利用する小型省電力である住宅の天井懐に隠蔽可能なサイズ高性能吸放湿材デシカントローターに低温再生が高効率で可能な高性能吸放湿材を利用ハイブリットパネルモ太ジ陽ュー電池ル集熱部太陽光発電 + 太陽熱温集熱ハイブリットパネル (KIS) 太陽発電と太陽熱集熱を併用総合変換効率 53.3% 太陽熱を除湿と床暖房に利用発電による電力をシステムの動力に用いる太陽熱利用ガス給湯暖房システム ( 長府製作所 ) 冬期は太陽熱温水を暖房利用し太陽エネルギーを効果的に利用する余った熱は蓄熱槽に蓄熱する太陽熱利用ガス給湯暖房システム

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Heading title 寺島今朝成株式会社ウッドビルド市川渡株式会社ケーアイエス岩前篤近畿大学平成 26 年度住宅建築物技術高度化事業 1. 背景目的 -1- 技術開発の内容 CO2 排出量の削減地球温暖化防止電力消費の削減と平準化電力不足への対応グローバルな要求事項今後の電力供給体制への影響が大きい地球温暖化が叫ばれる中グローバルな要求事項として CO2 排出量の削減が求められている加えて震災後の電力供給体制に対し