IEA 実施協定（ヒートポンプセンター）最新情報

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たいちつちた
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IEA HP 実施協定 ( ヒートポンプセンター ) ニューズレター国内版第 14 号 ( 平成 19 年 10 月発行 ) NEW PUBLICATIONS 1.

Rieberer/ オーストリア ) ( 非トピック記事 ) (1) Arsenal 研究所より標準化したモニター方法論を用いるヒートポンプシステムの分析 (Heinrich Huber, Gernot Glasner/

1 IEA HP 実施協定 ( ヒートポンプセンター ) ニューズレター国内版第 14 号 ( 平成 19 年 10 月発行 ) NEW PUBLICATIONS 1.IEA HPC NEWSLETTER Volume /2 号の発行本号は車両用空調 (Mobile Air Conditioning) 特集として下記のように合計 3 件の特集記事と 1 件の一般記事が掲載されています (IEA HPC NEWSLETTER の全文ファイルを添付いたします ) ( トピック記事 ) (1) デュポンの車両用空調における地球温暖化解決策の有効なテスト実行 (Barbara Minor/ 米国 ) (2) 中国における保冷式の輸送エネルギー消費および食物供給 (Ruhe Xie/ 中国 ) (3) 自動車の冷暖房用の R744 システム-ヒートポンプと熱いガスサイクルの分析 (Klaus martin, Rene Rieberer/ オーストリア ) ( 非トピック記事 ) (1) Arsenal 研究所より標準化したモニター方法論を用いるヒートポンプシステムの分析 (Heinrich Huber, Gernot Glasner/ オーストリア ) ON GOING ANNEXES 1.ANNEX 29 土壌( 地中 ) 熱源ヒートポンプ- 市場と技術の障壁の克服 (Ground Source Heat Pumps / Overcoming Market and Technical Barriers) (OA: オーストリア分科会主査 : 北大長野教授 ) 1

2 2004 年 9 月にスタート地中熱源ヒートポンプシステムの普及の阻害の要因となっている市場と技術の各種問題点と解決策について検討を加えるものです当財団の地下熱利用とヒートポンプシステム研究会の中に IEA ANNEX 29 分科会を設置して活動していますファイナルレポートを纏めています第 1 回専門家会議は 2004 年 9 月 13 日 ~15 日ウィーン ( オーストリア ) にて開催されました 2005 年 5 月 30 日にラスベガス ( 米国 ) にて開催された第 8 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せ Annex29 ワークショップが開催されました第 2 回専門家会議及びワークショップは 2006 年 5 月にリンツ ( オーストリア ) にて開催されました第 3 回専門家会議及びワークショップは 2007 年 1 月に札幌登別 ( 日本 ) にて開催されました次回のワークショップは 2008 年 5 月 19 日に第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せチューリッヒ ( スイス ) にて開催の予定 2. ANNEX 30 建築物へのヒートポンプのレトロフィット (Retrofit Heat Pumps for Buildings)(OA: ドイツ日本は参加していません ) 2006 年 4 月にスタート欧州の市場で注目されている既築住宅へのヒートポンプのレトロフィットを中心テーマとしたものです次回のワークショップは 2008 年 5 月 19 日に第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せチューリッヒ ( スイス ) にて開催の予定 3. ANNEX 31 スーパーマーケットシステムにおけるエネルギー消費のモデリングと解析ツール (Advanced Modeling and Tools for Analysis of Energy Use in Supermarket Systems) (OA: スウェーデン日本は参加していません ) 2006 年 1 月にスタートスーパーマーケット全体の冷凍空調システムのシミュレーションによるエネルギー性能解析ツールと最適運転制御方式の開発及びエネルギー効率指標の開発について検討するものです次回のワークショップは 2008 年 5 月 19 日に第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せチューリッヒ ( スイス ) にて開催の予定 4. ANNEX 32 ローエネルギー住宅の経済的な冷暖房システム (Economical Heating and Cooling Systems for Low Energy Houses)(OA: スイス分科会主査 : 北大長野教授 ) 2006 年 1 月にスタートローエネルギー住宅に適した冷暖房給湯換気除湿などが可能な多機能複合ヒートポンプシステム形態の調査及びエネルギー消費やコストなどのシステム評価を実施して最適なシステム構成の検討と設計手法 ( ガイドライン ) の確立を行うものです第 1 回専門家会議 ( キックオフミーティグ ) は 2006 年の 4 月にムーテンツ ( スイス ) で第 2 回専門家会議は 2006 年 11 月にアルクマール ( オランダ ) で第 3 回専門家会議は 2007 年 5 月にアーリントン ( 米国 ) にて開催されました第 4 回専門家会議は 2007 年 12 月 5-7 日京都 ( 日本 ) にて開催の予定です 2008 年 5 月 19 日に第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せチューリッヒ ( スイス ) にてワークショップの開催を予定している国内体制として IEA Annex 32 分科会を設置して活動しています 5. ANNEX 33 ヒートポンプ用コンパクト熱交換器 ( Compact Heat Exchangers in Heat Pumping 2

3 Equipment)( 正 OA: イギリス副 OA: スウェーデン分科会主査 : 九州大学小山教授 ) ヒートポンプで使用される各種の熱交換器 ( 蒸発器凝縮器など ) についてマイクロチャンネル熱交換器などの高性能化コンパクト化の可能性の検討を行うものです 2006 年 7 月にロンドン ( イギリス ) で立ち上げのための準備会合が開催されイギリスの Brunel 大学が OA( 幹事国 ) スウエーデンの王立工科大学が副 OA に決まりました 3 年間の活動として 2006 年 11 月にスタートしました第 1 回の専門家会議ワークショップは 2007 年 5 月にストックホルム ( スウエーデン ) にて開催されました次回のワークショップは 2008 年 5 月 19 日に第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議に併せチューリッヒ ( スイス ) にて開催の予定国内体制として IEA Annex 33 分科会を設置して活動しています NEW ANNEXES 1. 提案検討中のアネックステーマ現在下記の 12 件のアネックステーマ ( アイデア ) が各国から提案され検討されています参加したいテーマなどのご意見をお待ちしています詳細については事務局までお問い合わせ下さいその他新しいテーマのご提案など事務局までご連絡下さい (1) Ejectors( エジェクター ) (2) Heat pumping technologies and the industrial sector( ヒートポンプ技術と産業分野 ) (3) Heat pipes and heat pumps( ヒートパイプとヒートポンプ ) (4) Process improvements in transcritical CO 2 heat pumping systems( 遷移臨界 CO2 ヒートポンプシステムのプロセス改善 ) (5) Standardization development, seasonal EE of heat pumps( ヒートポンプの期間エネルギー効率規格の開発 ) (6) Hot water domestic heat pumps ( 住宅用給湯ヒートポンプ ) (7) Thermally driven heat pumps ( 熱駆動ヒートポンプ ) (8) Commissioning tools ( コミッショニングツール ) (9) The role for air conditioning in demand-side management (possibly in cooperation with DSM)(DSM のための空調の役割 ) (10) Heat pumps and IT( ヒートポンプと IT) (11) Environmental impact of refrigerants( 冷媒の環境インパクト ) (12) The role of heat pumping energy systems for a sustainable society /The competitive strength of heat pump in the building sector( 持続型社会のためのヒートポンプエネルギーシステムの役割 / 建築分野におけるヒートポンプの競争力 ) IEA HPC NEWSLETTER 1. 原稿募集 2007 年中に発刊予定の IEA HPC ニューズレター記事 (Article) およびニュース (News)( 随時 ) の寄稿を募集しています下記のトピックス ( 特集 ) 記事以外の記事 (Article) も歓迎いたします投稿のお問い合わせは事務局までお願いします (1) March/2007: Industrial Heat Pumps ( 産業用ヒートポンプ )( 済 ) 3

4 (2) June/2007: Mobile Air Conditioning ( 車両用空調 ) ( 済 ) (3) September/2007: Development Trends for Heat Pump Components and Control( ヒートポンプの要素技術の開発動向 )( 済 ) (4) December/2007: Combining Heat Pumps and other Renewable Technologies( ヒートポンプと他の再生可能エネルギーとの結合 )( 済 ) 4

5 SPECIAL REPORT:IEA HP ANNEX 33( ヒートポンプ用コンパクト熱交換器 ) 第 1 回ワークショップに参加して小山繁教授 ( 九州大学 ) 1. はじめに今日, オゾン層保護と地球温暖化防止のためには, 環境負荷の小さい冷媒を用いた高性能ヒートポンプの技術開発と普及が不可欠であり, 特に, 使用する冷媒量の削減とヒートポンプの高性能化にとっては, 熱交換器の高性能コンパクト化が課題となっている. このような観点で, ヒートートポンプに使用される各種の熱交換器 ( 蒸発器凝縮器など ) の高性能化コンパクト化の可能性について国際的に検討する為に,2006 年 11 月, Compact Heat Exchangers in Heat Pumping Equipment( ヒートポンプ用コンパクト熱交換器 ) と題した ANNEX 33 がイギリス ( 幹事国 ) スウェーデン( 副幹事国 ) アメリカ及び日本の参加のもとにスタートした. 我が国においても,NEDO の指導の下に,6 大学,2 研究機関,1 協会,26 民間企業の研究者及び技術者をメンバーとして分科会の活動を開始した. これまで, 国内においては,2 回の幹事会及び分科会を開催し, 活動方針, 運営方法, 役割分担などについて検討してきた. また, 第 1 回目の各国代表者によるワークショップが,2007 年 5 月 23 日 ~24 日の2 日間, ストックホルムの Royal Institute of Technology (KTH) において表 1に示すような内容で開催された. 本稿では, ワークショップにおいて報告された各国の取り組み, 研究トピックス, 見学会などについて紹介する. 2. 各国の取り組み 5 月 24 日の非公開のワークショップでは, まず, 各国の活動計画状況が以下のように報告された. (1) イギリス本 ANNEXの幹事国の役割を担うイギリスチームは,D. Reay 教授をマネージャーとして,Brunel University(T. karayiannis 教授及び D. Kenning 教授 ),Edinburgh University(K. Sefiane 博士,J. Cristy 博士及び A. Walton 教授 ),Heriot-Watt University(P. Kew 博士及び D. McNeil 博士 ),Nottingham University(Y. Yan 教授及び S.B. Riffat 教授 ),University of London(J. Rose 教授及び H.S. Wang 博士 ),Ljubljana University(I. Golobic 教授 ), 並びに民間企業 8 社によって構成されている. これらの大学は分担してマイクロチャンネル内の沸騰及び凝縮伝熱に関する研究を行っており, データ集積, 伝熱促進法, 伝熱機構モデリング, 伝熱特性の予測, マイクロチャンネルを用いた熱交換器設計法などの課題に取り組んでいる. (2) アメリカアメリカチームは,ASHRAE 及び DOE のサポートのもとに,University of Illinois の C. Bullard 教授を中心として活動を開始しており, 幾つかの大学及び研究機関との協力のもとに以下の課題に取り組んでいる. 1) マイクロチャンネル内の超臨界圧下冷却伝熱及び亜臨界圧域凝縮伝熱 (R404A,R410A): :Georgia Institute of Technology(S. Garimella 教授 ) 2) ミニチャンネル内のボイド率測定 (R410A):University of Wisconsin(T. Shedd 博士 ) 3) 熱交換器用新材料研究 (Stochastic foams, Lattice frame metals, Linear frame alloys, Polymeric ):University of Illinois(A. Jacobi 教授 ) 5

6 4) 炭素繊維熱交換器に関する研究 :Oak Ridge National Lab 及び Vanderbilt University(Ed Vineyard 博士及び G. Walker 博士 ) (3) スウェーデンスウェーデンチームは,Royal Institute of Technology(KTH) の B. Palm 教授を中心として, 数社の民間企業の協力のもとに以下の課題に取り組んでいる. 1) 北欧地域におけるコンパクト熱交換器に関する市場調査 2) コンパクト熱交換器の新規応用分野の調査 3) コンパクト熱交換器の性能予測法などまた,KTH においては, コンパクト熱交換器の開発研究 ( アルミニウム熱交換器,CO2 用コンパクト熱交換器, プレート熱交換器の応用, 多孔質伝熱面による伝熱促進 ) に取り組んでいる. (4) 日本日本チームは,6 大学,2 研究機関,1 工業会及び 26 民間企業で構成されており, 以下の課題に取り組んでいる. 1) 日本冷凍空調学会の全面的バックアップのもとに, 冷凍空調用熱交換器の研究開発動向の調査 2) 空調冷凍機用熱交換器の市場調査及びコンパクト熱交換器応用例の調査 3) 自然冷媒を含む代替冷媒の伝熱特性データの集積と評価本ワークショップでは, その他に以下のことを審議した. (1) 最終報告書の形式 : 最終報告書は各国の成果概要のみとし, 各国の成果報告内容は各国のしかるべき website に掲載することとした. (2) ワークショップの資料などの作成途中の報告については, パスワード保護された website に掲載することとした. (3)2008 年 5 月開催予定の第 9 回 IEA ヒートポンプ国際会議の会期中に, 次回のワークショップを開催することとした. (4) 本 ANNEX へのオーストリアの参加を承認した ( オーストリアは市場調査から始める予定 ). また, スイス及びカナダに本 ANNEX への参加を働きかけることとした. なお, 本 ANNEX 関連として以下の website がある研究トピックス非公開のワークショップに先立って,5 月 23 日には公開のワークショップが開催され,Reay 教授による ANNEX33 の活動計画紹介を皮切りに, 各国の研究者により話題提供がなされた. ここに, 幾つかのトピックスについて紹介する. Lewis 博士は,Brunel University で進められている関連研究として, まず, 細管内の二相流の流動様式 ( 図 1) 及び沸騰熱伝達特性について報告した. この研究では, 試験流体として R134a が用いられ, 管径及び熱流束が流動様式及び熱伝達特性に及ぼす影響が体系的に実験されている. また,Lewis 博士は, 発砲金属充填管内の沸騰伝熱についても報告した. この課題は, 流動抵抗と熱伝達特性に及ぼす発泡金属のミクロ構造を調べることを目的としている. 6

7 Palm 教授は,KTH で実施されている関連研究として, ヒートポンプ装置内の各要素機器における冷媒充填量の測定結果とコンパクト熱交換器導入による冷媒充填量削減効果について報告した. 実験方法は, 所定の熱源条件で定常運転していたヒートポンプシステム内の各要素機器の出入口を電磁弁で閉鎖すると当時にシステムの運転を停止し, 各要素器内の冷媒存在量を測定する方式である ( 図 2). また,KTH の博士課程学生によって, 銅メッキによって作成されたミクロ多孔質表面上 ( 図 3) の沸騰伝熱特性, 鉛直微細流路内の沸騰伝熱に関する研究や,R744 用アルミニウム製高性能熱交換器 ( 図 4) の開発, プレート熱交換器の性能評価などに関して発表がなされた. Bullard 教授は,University of Illinois における関連研究として,R410A 及び R744 をそれぞれ用いたヒートポンプサイクルの性能予測結果について報告し,R744 システムの UA( 熱通過率伝熱面積 ) 値を R410A 既存システムの UA 値の 1.8 倍程度にすることによって,R744 システムの COP が R410A と同等となることを指摘した. その他,NEDO の佐藤成広氏 ( 当時 ) による国家プロジェクトとして実施されている R744 ヒートポンプ給湯機及びコンパクト熱交換器の開発動向,Cristensen 氏による Alfa Laval 社におけるヒートポンプ用高圧プレート熱交換器の開発動向, Moberg 氏による sapa 社におけるアルミニウム熱交換器のロー付け技術などの発表がなされた. なお, 公開のワークショップ終了後に KTH の研究設備見学会が開催された ( 図 5,6 及び7). 4. おわりに第 1 回ワークショップに参加して, 開催国スウェ-デンの KTH においては自然冷媒やコンパクト熱交換器の実用的な研究開発が極めて活発になされており, 一方で, 幹事国のイギリスではマイクロチャンネル内の沸騰凝縮伝熱に関する研究が著名な大学研究者を組織化して学術的視点でなされようとしていることがわかり, 国によって ANNEX への関わり方が異なることに少々驚かされた. 我が国では, 大学においてはこれまで個別的にコンパクト熱交換器や自然冷媒に関する先駆的研究がなされてきた. また, 民間企業においては CO2 ヒートポンプ給湯機に代表されるように, いち早く自然冷媒を用いたヒートポンプ冷凍システムの開発と実用化に成功している. これらの我が国の成果を融合発展させて, 我が国の関連技術レベルを一層高めることに ANNEX33 分科会活動が貢献できることを切に願っている. 7

8 表 1 IEA HP ANNEX 33 第 1 回ワークショッププログラム 23 May, Open Session 09:00-09:30 Welcome by Bjorn Palm, and by the Operating Agent (OA). Brief introduction of participants, housekeeping etc. A short presentation of KTH and an overview of the activities at the department and the school. 09:30-10:00 OA takes the chair. Overview of Annex 10:00-12:00 Invited and internal presentations: David Reay (David Reay & Associates) Advanced Heat Exchangers John Lewis (Brunel University) Heat Transfer Research at Brunel Bjorn Palm (KTH) Mini-channel heat exchanger for propane and ammonia heat pumps Clark Bullard (University of Illinois) R410A and R744 Heat Pump Performance Oxana Samoteewa (KTH) Flow boiling in mini-channels with high aspect ratio Richard Furberg (KTH) A novel porous surface for enhancing heat transfer in pooland flow boiling 12:00-13:00 Lunch break 13:00-15:00 Continuation of invited & internal presentations: Presentation by Laminova (Heat Exchanger Manufacturer) (Not confirmed) Rolf Christensen (Alfa Laval) Compact heat exchangers Annika Moberg (SAPA) Aluminium as material for compact heat exchangers Peter Kew (Heriot-Watt University) Boiling outside small diameter tubes Claudi Martin (KTH) Boiling in Single Tubes Yang Chen (KTH) - A novel heat exchanger for CO2 heat pump applications Joachim Claesson (KTH) Calculation procedures for heat transfer and pressure drop in plate heat exchangers with propane José-Miguel Corberan, (UPV) - Experience with the development of a 20 kw water to water reversible heat pump using propane for A/C application Shigehiro Sato (NEDO, Japan) NEDO and National Heat Pump Water Heater R&D Program for Compact Heat Exchangers 15:00-17:00 Laboratory tour 24 May, Closed Session 09:00-11:00 Presentation of national work, either planned/proposed or carried out in the Annex by each delegate, and discussion on next phase. David Reay EPSRC Project on Boiling & Condensation in Narrow Channels Clark Bullard Four US Projects Bjorn Palm Swedish Projects Shigeru Koyama Japanese Contribution Activity Plan R&D Technical Survey of Heat Exchanger Technology for Heat Pump & Refrigeration Systems 11:00-12:00 Ideas to encourage new participants and views of Annex members on expansion of the Annex participants at this stage. Proposal for Austria to join. IEA Heat Pump Conference, Zurich, May, Date & location of the next Annex Meeting 12:00 Close of Meeting 図 1. 細管内二相流の流動様式観察例 8

9 図 2. ヒートポンプシステム内の冷媒質量測定実験装置図 3. ミクロ多孔質層の作成方法図 4. アルミニウム製コンパクト熱交換器 9

10 図 5.KTH 研究設備見学風景図 6. アルミ製コンパクト熱交換器図 7. 鉛直細管内沸騰伝熱試験装置 10

11 OTHERS このニューズレターの効果的な活用のために今後改善を図っていきたいと考えていますので忌憚のないご意見ご要望など下記事務局までお寄せ下さい ( 事務局連絡先 )( 財 ) ヒートポンプ蓄熱センター技術研究部 IEA ヒートポンプ実施協定 (IEA HPP Net Japan) 事務局 (TEL: / FAX: / li@hptcj.or.jp) 11

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Microsoft PowerPoint - ANNEX40報告会_ _尹先生ヒートポンプ動向セミナー ~ 日本欧米におけるゼロエネルギービルディング及び寒冷地ヒートポンプ ~ ANNEX40 最終報告グローバル視点からみる nzeb におけるヒートポンプの役割 IEA HPT Annex40 Heat pump concepts for nearly Zero Energy Buildings 名古屋市立大学尹奎英芸術工学研究科平成 29 年 11 月 20