成果報告書詳細
管理番号20130000000612
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 省エネルギー革新技術開発事業 実証研究(電力需給緊急対策) 直膨個別分散空調機を用いた潜熱・顕熱分離空調システムによる空調消費エネルギー削減立証およびエネルギー性能計算手法の研究開発
公開日2014/2/27
報告書年度2011 - 2012
委託先名ダイキン工業株式会社 国立大学法人名古屋大学 株式会社日建設計総合研究所
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約業務用建築物のエネルギー消費のうち空調消費エネルギーが約42%を占めており、空調消費エネルギー削減は自律循環型の社会を形成する上で大きな課題となっている。そこで、空調消費エネルギーを60%削減することを目的として、個別分散型直膨空調システムを用いた潜熱・顕熱分離空調システムである高顕熱形ビル用マルチエアコンと調湿外気処理機『DESICA』を組み合わせた『DESICAシステム』の高度化に取り組んだ。
 開発項目として、
・ビル用マルチエアコンの部分負荷効率の向上
・調湿外気処理機の高効率化技術開発
・連動制御コントローラー
を実施し、開発したフィールド機を名古屋大学の施設部に設置して実証試験を行った。
 実証試験は、開発システムと従来システム(従来型ビル用マルチエアコン、直膨コイル付き全熱交換器)を併設して比較検証を行った。
 実証試験の結果、夏季において開発システムは除湿不足を起こすことなく快適な室内環境を維持したのに対し、従来システムは温度設定28℃において除湿不足を起こし、温度設定26℃においては過除湿を引き起こした。また、アンケート結果においても開発システムの室内環境の方が良好な回答が得られた。消費電力量は、28℃設定において期間全体で47.4%、26℃設定において期間全体で46.6%の削減率であった。
 冬期において、従来システムは開発システムと比較して水平方向の温度分布が大きく、垂直方向の温度分布が小さいという結果が得られた。これは、開発システムは凝縮温度を低く設定することによって吹き出し温度が低くなったため高温の空気が天井付近に溜まることを防止できた一方、風向,風量による影響を受けやすくなり、水平方向に分布が生まれやすくなったものと推測される。消費電力量は、18℃設定において約31%、20℃設定において約26.4%の削減率であった。
 実証試験は限られた期間、限られた利用状況のみにおいてでしか性能検証を行うことができないため開発システムをシミュレーション上で再現可能な汎用的なシミュレーションモデルを作成した。
 潜熱、顕熱をDESICAとビル用マルチエアコンが分担して処理を行う計算モデルに、性能特性式を組み込むことによって性能予測シミュレーションを構築した。
 開発したシミュレーションモデルを名古屋大学の施設部で実証試験を行った結果と比較検証を行った。結果、処理熱量及び電力消費量のトレンドは実測結果と計算結果はよく一致し、期間電力消費量および処理熱量の比較においてもエネルギー消費量の総量は10%前後の差にとどまった。これにより、システム計算などを行う際の相対比較検証を行う上で十分な計算精度を有することが確認できた。
 基準建物を設定し、東京地区でのエネルギーシミュレーションを実施した。結果として、開発システムは従来システムと比較して71%の電力消費量が削減された。これは処理負荷が小さい中間期において従来システムが設備容量に対して低い負荷率かつ低効率で運転することにより電力消費量を押し上げたことに対し、開発システムが中間期における低い負荷率条件において高い効率で運転することによって電力消費量を低減していることが要因の一つとして考えられる。
 本システムを普及することにより、大幅なエネルギー消費量削減(空調:70%、建築物全体:30%)が期待できる。一方、性能を正しく発揮するためには室外機系統に対する接続室内機系統の検討により室内機の負荷率を季節や期間、時刻別で類似するような設計や、空調機容量を年間計算に基づいて設定するなどについて設備設計段階において留意する必要性がある。
英文要約Title:Research and Development Program for Innovative Energy Efficiency Technology.Demonstration of the Air-conditioning Energy Conservation Effect by using New HVAC System Enabled the Latent and Sensible Heat Individual Control with the Direct Expansion Air Conditioner and Development of the Method to Simulate the Energy Consumption of the System (FY2011-FY2012) Final Report

We developed the “DESICA system” to reduce the energy consumption for air conditioning by 60%. DESICA system is consisted of the sensible capacity enhanced VRV (multi-split type air-conditioning system) and DESICA (humidity controllable outer air processing unit) and can control sensible and latent heat individually.
Development items (as below) are carried out and the demonstration models are installed in the office of Nagoya University.
 ・Improvement of multi-split type air-conditioning system in partial load efficiency
 ・Improvement of humidity controllable outer air processing unit’s efficiency
 ・Development of controller for the optimized operation of VRV and DESICA
The comparison of the DESICA system and the conventional air-conditioning system (which is consisted of the conventional VRV and the heat recovery ventilator with humidification function) is executed by installing both systems in the adjacent rooms as demonstration test.
As a result in summer, DESICA system can provide the comfortable inner air condition by controlling the humidity appropriately, and that is differing from the conventional system. The DESICA system enables the reduction of energy consumption by 47.4% average under the set temperature of 28 degree C, and by 46.6% average under the set temperature of 26 degree C.
As a result in winter, in the room with DESICA system, the horizontal temperature distribution is larger and the vertical temperature distribution is smaller than that of the room with the conventional system. The DESICA system enables the reduction of energy consumption by 31.0% average under the set temperature of 18 degree C, and by 26.4% average under the set temperature of 20 degree C.
The simulation model to represent the DESICA system in various conditions is also developed, because the demonstration test is only operated in the limited terms and in limited conditions.
The developed simulation model is verified by the comparison with the data of the demonstration test in Nagoya University. The result of the simulation are very similar to the measured data, and the period total amount of the provided heat and electricity consumption are consistent to the measured value within less than 10% error. Therefore the simulation has adequate accuracy to be used in the comparison of systems in any given conditions.
The evaluation of the DESICA system is executed in case that the system is installed in the virtual reference building in Tokyo. The calculation result shows that the DESICA system can reduce the 71% of energy consumption in comparison with the conventional system. One of the reasons of that difference of annual energy consumption is the difference of efficiency in partial load operations.
By the prevalence of this system, the energy consumption can be drastically reduced. To bring out the efficiency of DESICA system appropriately, the system composition should be arranged to make inner units’ partial load ratio be alike in any season, period, and time.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る