成果報告書詳細
管理番号20120000000845
タイトル*平成23年度中間年報 次世代型ヒートポンプシステム研究開発 次世代型ビル用マルチヒートポンプシステムの革新的省エネ制御の研究開発
公開日2012/7/28
報告書年度2011 - 2011
委託先名中部電力株式会社 国立大学法人三重大学 株式会社日本設計
プロジェクト番号P10011
部署名省エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1.研究開発の内容及び成果等
1?1 空調試験室での部分負荷性能試験
1) 試験条件の検討(中部電力株式会社、国立大学法人三重大学)
名古屋市内にある実証試験を行う業務用ビルの空調負荷と外気温度の出現時間数分布に基づき、冷房暖房同時運転のビル用マルチエアコン(以下「冷房暖房同時運転機」という。)の年間平均エネルギー消費効率を評価するために必要な性能試験条件(空調負荷率とその冷暖比率、外気温湿度、室内設定温度など)を決定した。
2) 制御ソフトの作成(中部電力株式会社?再委託 ダイキン工業株式会社)
本研究開発の革新的省エネ制御(以下「新制御」という。)を冷房暖房同時運転機に組み込むための制御ソフトを設計、作成した。
さらに、空調試験室での試運転等を通じて制御ソフトの完成度を高めた。
3) 性能試験の実施(中部電力株式会社)
実環境と同等の負荷試験を実施できる空調試験設備に冷房暖房同時運転機を設置し(図1、図2)、上記1)で決定した性能試験条件で新制御と従来制御の冷房暖房同時運転機を運転させ、下記4)新制御の効果検証および下記5)空気エンタルピー法とコンプレッサ・カーブ法の比較・検討に必要な性能試験データ(空調試験設備で計測される能力や消費電力、冷媒圧力や冷媒温度、圧縮機回転数等の冷房暖房同時運転機に組み込まれているセンサ出力のデータ等)を取得した。
4) 新制御の効果検証(国立大学法人三重大学)
上記3)で実測された冷房暖房同時運転機の性能試験データを関数化して、実証試験を行う業務用ビルの冷房暖房同時運転機の空調負荷率と外気温度の実測値に対し、1時間毎の空調能力と消費電力を算出した。それらを積算して年間の能力と消費電力量を求め、従来制御に対する新制御の省エネ効果を検証した。その結果、研究目標を上回る新制御の省エネ効果を確認できた。
5) 空気エンタルピー法とコンプレッサ・カーブ法の比較・検討(国立大学法人三重大学)
実証での能力計測を精度良く行うため、上記3)で得られた冷房暖房同時運転機の性能試験データを用いて、新制御適用時のコンプレッサ・カーブ法による性能予測結果とエアコンの性能測定方法として確立されている空気エンタルピー法による性能測定結果を比較・評価し、両者の性能測定結果が精度良く一致していることを確認した。
1?2 実証試験の実施と試験結果の解析評価
1)実証試験の実施(株式会社日本設計、中部電力株式会社?再委託 ダイキン工業株式会社)
22 年度に選定した名古屋市内の業務用ビルの基準階で稼動している外気処理用ビル用マルチエアコン(以下「外気処理機」という。)と冷房暖房同時運転機の各1 系統を対象に、室内外機の運転データ、計測対象室の照明やコンセント、室内・室外の温湿度等のデータを収集している。12 月中旬に、従来制御から新制御への変更を実施し、現在、新制御での実証試験を実施中である。
2)試験結果の解析評価
ア)室内外機運転データの確認(中部電力株式会社?再委託 ダイキン工業株式会社)
意図通りの省エネ運転が実施できていることを確認するため、上記1)の実証試験で収集した外気処理機と冷房暖房同時運転機の室内外機の運転データを分析した。その結果、外気処理機は意図通りの運転となっていたが、冷房暖房同時運転機では各室内機の設定温度のばらつきなどが原因で意図通りの省エネ運転ができていなかった。そこで、データ分析を行って運用方法の検討や改善を行い、意図通りの運転達成を図った。現在、引き続き新制御の実証試験のデータ確認を実施中である。
イ)建物負荷の分析(株式会社日本設計)
計測対象の範囲において計測した照明・コンセントの消費電力、および室内・室外温湿度の計測結果等から、空調面積当たりの消費電力原単位やその時系列変化など、建物の使用状況を分析した。22 年度に実施した一般的と考えられる条件での年間空調負荷計算と、得られた分析結果を基にした実測使用条件をモデルとした年間空調負荷計算結果の比較を行い、実証試験を行っている業務用ビルの空調負荷特性の分析を行った。
ウ)革新的省エネ制御の省エネ性分析と評価(国立大学法人三重大学、中部電力株式会社)
新制御の省エネ性を実証試験により検証するための基準データとして、上記1)のビルにおいて従来制御で稼働している外気処理機と冷房暖房同時運転機の運転データを解析し、それぞれの機器の各運転モードについて年間積算能力、年間積算電力量などを求めた。
3)BEST の検証(株式会社日本設計)
イ)建物負荷の分析で得られた建物使用状況をモデル化し、BEST プログラムを利用して従来制御の機器特性の場合におけるエネルギー消費量のシミュレーションを行っている。
現在は試算結果の検証・分析中である。
英文要約Title: Research and Development of a Next-generation Heat Pump System/Research and Development of Innovative Energy-saving Controls of Next-generation multi split type air conditioning systems for buildings (FY2010-FY2012) FY2011 Annual Report

The purpose of our research and development is to improve the energy efficiency of multi split type air conditioning systems for buildings operated under low thermal load conditions with capacity ratios less than 50% and/or simultaneous cooling and heating. In order to accomplish this purpose, we develop an innovative energy-saving A/C controller that enables an optimum operation of A/C under actual thermal load variations in buildings and examine its energy-saving effects by the numerical simulation, partial thermal load performance tests made by a testing apparatus, and field measurements of its actual operating states in a real building. Furthermore, we intend to reflect the performance of this new A/C controller upon the design of air-conditioning in buildings. In this year, we at first conducted the partial thermal load performance tests of the new and conventional heat recovery VRV systems with simultaneous cooling and heating operation by using the air-enthalpy testing apparatus. By combining the COP data of A/Cs obtained by those tests and the annual variations of outdoor air temperature and thermal load ratios of A/C measured in the model building, the annual energy consumptions of A/Cs were estimated to examine the energy-saving effect of the new A/C controller. We confirmed that the new A/C controller brought about the desired energy-saving effect in the heat recovery VRV system with simultaneous cooling and heating operation. We also compared the capacities of the new A/C measured by the air-enthalpy method with those predicted by the compressor-curve method to examine the accuracy of in-situ measurements of capacities of A/C operated in a real building. It was confirmed that the compressor-curve method can be applied to the measurements of the actual operating states of A/Cs equipped in the model building with high reliability. In addition to these laboratory tests, we measured the actual operating states of the multi split type air conditioning system with conventional controllers (A/C for outdoor-air processing + heat recovery VRV system with simultaneous cooling and heating operation) equipped in the model building. By analyzing the data obtained through a year, we made clear the detailed characteristics of the thermal load variations in the model building. In this winter the conventional controllers of the A/Cs equipped in the model building were replaced by the new controllers developed in this project, and the field measurements of operating states of A/Cs in the building are currently in process to prove the energy-saving effects of the new controllers. Detailed data of the thermal loads and room usages obtained in the real building were modeled and incorporated in BEST (Building Energy Simulation Tool). The energy consumptions of A/Cs with conventional controllers equipped in the model building were simulated by BEST, and the accuracy of this simulation is now evaluated.
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