成果報告書詳細
管理番号20110000001549
タイトル*平成22年度中間年報 次世代型ヒートポンプシステム研究開発 都市域における下水管路網を活用した下水熱利用・熱融通技術
公開日2011/11/9
報告書年度2010 - 2010
委託先名公立大学法人大阪市立大学 株式会社総合設備コンサルタント 中央復建コンサルタンツ株式会社 関西電力株式会社
プロジェクト番号P10011
部署名エネルギー対策推進部
和文要約(1)下水管路熱輸送性能計算手法の開発
 断熱のない地中埋設管の動的伝熱計算の実用的な計算法を開発した。
(2)下水管の流量と温度の推定法の研究と計測検証
下水の流量推定法を検証するため、大阪市内にある下水管渠流量を3個所、温度を6個所で計測した。
計測の結果より、管路内における空気温度と下水温度の差が少なく観測されたため、次年度に研究する管路内熱収支計算を簡略化する見通しが得られた。
得られた流量推定法によると、流量実測データの推定誤差は25%程度であることが示された。
(3)管路沿いの複数施設における熱需要と排熱とのマッチング方法の研究
熱負荷原単位、下水管路データ、年間気象データ、建物属性データ、マンホールデータ、下水流入領域をGISで活用できるデータベースを構築した。
(4)下水熱利用・熱融通効果の推定
管渠上流側に年間排熱処理施設があり、下流側に年間給湯需要施設がある条件下で、給湯需要施設において、ボイラによる給湯システムを適用した場合と、下水管路熱利用HP給湯システムを適用した場合の一次エネルギー消費量を試算評価した。
 その結果、年間の一次エネルギー消費量を比較すると熱融通システムは従来システムの約1.5分の1であることが推定出来た。
(5)下水管路を活用できる熱交換器の仕様作成
 水路模型実験およびシミュレーションにより熱交換性能を確認し、試作する下水管組込型熱交換器および既設下水管への後付型熱交換器の仕様を計4種類作成した。
(6)下水管組込型熱交換器の試作
 内径φ1,200mmの下水管を用いたインバート埋設型、およびインバート溝設置型、計2種類の熱交換器を試作した。
(7)既設下水管への後付型熱交換器の試作
 内径1,200mmの下水管を用いた露出型、および縦1,500×横1,500×高さ1,350mmのボックスを用いたボックスピット型、計2種類の熱交換器を試作した。
英文要約Title: Next-generation R & D Heat Pump. Technology development of system utilizing sewage heat and heat transportation potential in urban sewer pipe line (FY2010-FY2012) FY2010 Annual Report
This project consists of research of the effect estimation method utilizing sewage heat source and heat sink on a sewer pipe line, and development of equipment. 1) Development of practical calculation method for heat transportation performance of sewer pipe line :We developed a practical calculation method of dynamic heat-transfer calculation for underground pipes without insulation. 2) Estimation and measurement validation study of sewer flow and temperature : To verify the estimation of groundwater flow, sewer flow rate was measured for 2 sewer pipelines in the city of Osaka, and the temperature was measured at six locations. The results of measurements, little difference was observed between sewage temperature and air temperature in the sewage pipe. This should allow use of a simplified heat balance calculation for the pipelines in research over the coming year. The results of the developed estimation for sewage flow rate differed from the measured data by a maximum of about 25 percent. 3) Method for matching of heat demand and heat discharge among multiple facilities along the same pipeline :The heat load per unit area for facilities, sewer line data, annual weather data, the building attribute data, manhole data, and the sewage flow area for each manhole were constructed in the GIS database.4)Estimation of the effect of utilizing sewage heat source and heat sink on a sewer pipe line : In the case where a facility that discharges heat year-round is upstream, a facility that has a year-round demand for hot water heating is located downstream, in which a hot water boiler is used; the an estimation was made of the primary energy consumed by the boiler system, and that consumed by a sewage waste heat recovery heat pump system for hot water supply. The results of the calculation show that the ratio of primary energy used in the existing boiler system to that used in the waste heat transport system is expected to be 3 to 2. 5) Development of specifications for heat exchangers to be used inside pipes : Heat transfer performance will be confirmed in full-scale model experiments and simulations. Test prototypes for heat exchangers incorporated into sewer pipes and heat exchangers that can be later installed into existing pipes, totaling 4 types in all, have been built. 6) Test prototype of heat exchanger incorporated into a sewer pipe : Using a 1200mm ID sewer pipe, test prototypes for 2 types of incorporated heat exchangers, were built. 7) Test of prototype heat exchangers for installation into existing sewer pipes : Two types of heat exchanger test prototypes were built, an exposed heat exchanger placed in a 1200mm ID sewer pipe, and a box pit heat exchanger unit placed in a 1500 X 1500 X 1350mm pit.
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