太陽集熱器を利用した家庭用設備システムに関する研究 (その1) 床暖房と給湯併用の設備システムの数値解析及び実測による精度検証

摘要

建築環境·省エネルギー機構によって提案されている戸建住宅モデルを對象に、タンク分離型の平板型太陽集熱器を利用した床暖房と給湯併用の設備システムを組合せた解析モデルを汎用熱計算プログラムTRNSYS 17.01を用いて構築し、実测結果との比較により作製したモデルの妥当性を検証した結果、以下の知見を得た。(1)モデル化した太陽熱集熱器の熱媒温度および集熱量は実測結果とよく一致した。(2)床暖房運転時の室温の時間履歴は実測結果とよく一致した。また、夜間放熱による室温の低下についても実測値を再現できた。(3)貯湯タンクの水温の時間履歴は実測値と比較的よく一致したが、給湯時および床暖房運転時に10°C程乖離する傾向が示された。この理由として、貯水タンクに常温の水が供給された場合の熱交換効率および放熱量が適切にモデル化されていない可能性がある。(4)床暖房運転時の表面温度は実測結果より3°C程高いことが示された。この理由として、今回採用した床暖房の対流熱伝達率は、窓からのコールドドラフトの影響を考盧していないため、実際より対流熱伝達率が小さく見積もられた可能性がある。今後、貯湯タンクの熱交換効率および放熱の適切なモデル化に加え、給湯器およびポンプのエネルギー消費量を考慮したモデルを作製することで、快適な温熱環境を維持しかつ省エネなシステムの検討をおこなう予定である。