ソーラークーリングシステムの起動特性解析－モデル化と実証試験による検証

摘要

太陽集熱器で作られた温水を吸収式冷温水機の熱源として利用し，冷暖房を行うソーラークーリングシステムは稼働に必要な都市ガスの消費量，およびCO_2 排出量を削減できることから，省エネルギー性能と環境性能に優れていると言える．しかしながら，再生可能エネルギーの代表格である太陽光発電等と比較して，エネルギー変換効率が高い太陽熱利用設備は普及の面で遅れをとっているのが現状であり，更なる効率改善·省エネルギー性の向上が求められている．こういった状況の下，ソーラークーリングシステムでも，より一層の太陽熱の利用促進を図っていく必要がある．これまでの実証試験の結果[1]から，起動時において空調負荷量が多いことが分かっており，この時間帯における太陽熱の利用促進が望まれる．しかしながら，吸収式冷温水機を起動する午前7 時から8 時にかけては日射量が少なく，また，太陽集熱器は日単位での集熱量·効率等を評価基準に設置の方位角·傾斜角が決められているため，結果として早朝には得られる集熱量も少なくなる．前年度の報告[2]では，運転データに基づき，時刻別の太陽熱利用特性について調べ，盛夏期は夜間から起動時までの平均外気温度が起動時間に影響を与えることや，中間期においては夜間から起動時までの平均外気温度が23°C程度以下であると起動時間に大きな変動がないことを明らかにした．また，空調負荷量の増減と瞬時COP の変動特性において，空調負荷量の時間変化と瞬時COP の変動について調べた．その結果，空調負荷量が増加した際には瞬時COP が増加し，逆に空調負荷量が低下した際には瞬時COP も低下する傾向が得られた．今回は，太陽熱利用の現状のより詳細な把握と利用効率の一層の向上を目的に，太陽集熱システムや吸収冷温水機の熱容量がシステムの動特性や性能に及ぼす影響を，実証試験結果の実験解析と，動的シミュレーションモデルを用いた数値解析により調べた結果を報告する．