産業用ヒートポンプシステムの統合シミュレーション技術の構築: 第1報：シミュレーションのコンセプトとシステム性能評価解析ロジック

摘要

近年の日本の総エネルギー需要のうち，民生，運輸分野に比べて，産業分野における需要多くの割合を占めている．エネルギー白書によると，鉄鋼産業，化学産業のような製造業におけるエネルギー消費は，2011年度以降最終エネルギー消費全体の4割以上を占めており，熱エネルギーの利用が主である．現状では，実際の工場等のプロセスにおいて低質な熱を大量に放出しているため，このような熱を有効活用できればシステム全体のエネルギー効率改善の余地がある．しかし，既存のシステム構成では再利用が難しく，排熱回収システムをプロセスに組み込む必要がある．そこで，ヒートポンプ技術に着目した．ヒートポンプ技術によって，従来利用困難であった熱源も含めて活用し，システム全体のエネルギー効率の改善が可能である．このようなヒートポンプを導入する際，コストや，導入効果，ヒートポンプシステムの構成などを予め定量的に評価する必要がある．しかし，既存のシステムを用いたヒートポンプ導入効果検証実験が困難であるため，導入効果を定量的に評価するにはシミュレーションが有効である．この場合のシミュレーションにおいて，汎用的なモデル，解析ロジックを構築することで，既存のシステムのみならず新たなシステムの設計も可能で，ヒートポンプに用いる構成や冷媒選定，システム運転手法や制御の比較が可能となる．しかし，実際にはシステム毎の構成が複雑で，汎用的なモデルの構築が困難である．よって，様々なシステムに対応するためにはまず，システム構成を整理する必要がある．