空気熱源式ヒートポンプを利用したハイブリッド暖房方式による投入エネルギーおよびCO_2排出量の削減効果

摘要

A hybrid-heating system using an air-to-air heat pump (HP) and an oil-fired hot air heater (AH) for greenhouse heating was developed. Operating characteristics of this system were tested in a plastic greenhouse. The effects of energy saving and the reduction of carbon dioxide by the new system were estimated at Morioka, Nagoya and Miyazaki, which had different heating loads. The hybrid-heating system was controlled by a newly developed controller for a HP and an AH. The HP was primarily operated at the set point between ± 1.0°C. After that, when the inside temperature decreased by 2.0℃ from the set point, the hybrid operation mode was started using both the HP and the AH. Nighttime temperatures in the greenhouse were well maintained at about the set point with the hybrid-heating system. The heating load of the HP was almost 100% above the outside temperature which was about 8℃. When the heating load increased (when the outside temperature decreased below 8℃), the ratio of the energy supplied by the HP (Q_(hp)/Q) decreased. The ratio of the energy supplied by the HP ( ∑ Q_(hP)/ ∑Q) was estimated to be larger in the order of Miyazaki > Nagoya > Morioka. The input energy saving with the hybrid-heating system was estimated to be from 30.6 to 58.6% compared with a conventional AH system. The hybrid-heating system could decrease the amount of oil consumption and the heating cost compared to a conventional AH system. The hybrid-heating system also decreased carbon dioxide emissions. The ratios of the reduction of the input energy, heating cost and carbon dioxide emissions of the hybrid-heating system to a conventional AH system were estimated to be larger in the order of Miyazaki > Nagoya > Morioka, but the amounts of the reduction of those were in the order of Morioka > Nagoya > Miyazaki.%空気熱源式ヒートポンプと温風暖房機を利用したハイブリッド暖房方式を開発し，その実証試験を行った．開発したシステムの運転特性を把握するとともに低温程度の異なる盛岡，名古屋および宮崎における暖房時の投入エネルギーとCO_2排出量の削減効果ならびに経済的な導入効果について検討した．空気熱源式ヒートポンプと温風暖房機を同時に制御するハイブリッドコントローラを開発した．ヒートポンプは設定温度±1．0℃で運転されるが，負荷が大きくなり設定温度から2．0℃低下するrnと温風暖房機とのハイブリッド運転モードで運転された．本システムによりハウス内はほぼ設定温度に維持された．供試したハウスとヒートポンプのシステムでは，外気温が約8℃以上ではヒートポンプの熱負担割合（Q_（hp）/Q）はほぼ100％であったが，8℃以下になり暖房負荷が大きくなるに従い熱負担割合は小さくなった．同様のヒートポンプシステムを低温程度の異なる地域に設置した場合の熱負担割合（∑Q_（hp）/∑Q）を試算し，寒地である盛岡より暖地である宮崎の方が高くなることを示した．温風暖房機単独運転の場合と比較したハイブリッド暖房方式による投入エネルギーの削減率は30．6～58．6％であった．同様に，ハイブリッド暖房方式により燃料消費量が削減されるとともに運転経費が削減された．またCO_2排出量の削減効果が認められた．地域別の気象データにより計算したところ，投入エネルギー，運転経費およびCO_2排出量の削減率は宮崎＞名古屋＞盛岡の噸で大きいが，それぞれの削減量は盛岡＞名古屋＞宮崎の順に大きいと試算された．