成果報告書詳細
管理番号20140000000805
タイトル平成23年度-平成25年度成果報告書 再生可能エネルギー熱利用計測技術実証事業 (1)
公開日2015/1/31
報告書年度2011 - 2013
委託先名東京瓦斯株式会社 独立行政法人建築研究所 矢崎エナジーシステム株式会社
プロジェクト番号P11012
部署名新エネルギー部
和文要約本事業の目的は、再生可能エネルギー利用策としてポテンシャルの高い家庭用太陽熱温水システムの普及拡大に資する熱エネルギーの環境価値化に向けて、安価で精度の高い新たな計測手法の確立を行うことである。
ここで検証を行う計測手法は、以下の3つである。
(1) 外付簡易計測:特定計量器ではないが安価で計測精度の高い外付の計量器による計測
(2) 内蔵簡易計測:機器の運転制御用のセンサを用いて、リモコンに表示される計測値に基づく計測
(3)見なし計測:気象条件やシステムの特性値に基づくシミュレーションの計算値による計測
本事業では特定計量器をリファレンスとして、簡易計測((1)、(2))で誤差率±10%以内、見なし計測((3))では±20%未満を目標とし、戸建住宅および集合住宅において実負荷もしくは模擬負荷により、全国101件のフィールドで実証を行った。
簡易計測については、それぞれの計測器で計測した年間太陽熱利用量について誤差率を算出して評価を行ったが、内蔵簡易熱量計は平均誤差率で-1.0%、外付簡易熱量計は平均誤差率で+2.6%と計測精度は高く、ともに目標を満足する結果となった。なお、内蔵簡易熱量計については、現状メーカーにより表示単位や演算方法が異なるため標準化が必要である。次に見なし計測はシミュレーションプログラムEESLISMを用い、機器が設置された地域のHASP気象データ、機器の特性値、想定給湯負荷等をパラメータとして、年間太陽熱利用量の算出を行った。各フィールドでの誤差率はややばらつきが見られるものの、平均誤差率は-12.2%であり、目標の±20%未満を満足する。なお、EESLISMについて建築研究所等において省エネ法評価で用いられる給湯模擬負荷による実測値と比較した結果、誤差率は+1.6%であり再現性が高いことを確認している。
一方、事業開始にあたり日本ガス機器検査協会にて、定常試験と給湯モード試験(家庭での給湯使用状況を再現した模擬負荷試験JIS S 2075)で基準計測器に対する特定計量器の誤差率の測定を行っている。温度センサにPt測温体を使用して一つを体積計量部に内蔵した特定計量器Aについては、定常試験では+0.07%、給湯モード試験では-5.35%、温度センサにサーミスタを使用した特定計量器Bについては、定常試験では-0.65%、給湯モード試験では-1.12%であり、特定計量器Aが温度変化に対する応答性能が遅く、家庭用太陽熱温水システムのように大きな温度変化を伴った熱量計測においては誤差率が大となる結果となった。
本実証事業により、我が国において唯一無尽蔵の再生可能エネルギー熱である太陽熱温水システムの環境価値計測手法として、簡易計測と見なし計測の計測精度が高いことが確認された。一方、特定計量器の適用において、家庭用太陽熱温水システムの熱量計測では、センサの種類や形状により誤差が大きく生じる場合があることが明らかとなった。また、近年の機器のトレンドであるコンパクト化や多機能化を図った機種では、熱量計の後付けは構造上、不可能であることも明確となった。 
英文要約The purpose of this study is to establish a new measurement method with low cost and high precision to contribute to promoting popularization of solar water heating systems for individual homes, which are potentially high renewable energy sources.The study has verified the following three measurement techniques: (i) external simple measurement using calorimeters, which are not specified measuring instruments but give highly precise measurements at a low cost; (ii) built-in simple measurement, which uses sensors for the operation control of equipment to measure values that are displayed on the remote controller; and (iii) deeming measurement, whereby values are calculated through simulations based on meteorological conditions and characteristic values of the system. This research project has adopted specified measuring instruments as reference and conducted experimental study using actual or artificial loads at residential houses and condominiums in a total of 101 fields across the country. The study set out the target values of error within ±10% for simple measurement techniques (i) and (ii) and less than ±20% for deeming measurement (iii).The study has confirmed that both built-in and external simple calorimeters give high precision in measurement: the average errors of the annual solar heat consumption volumes stood at -1.0% and +2.6%, respectively. As for deeming measurement, the annual solar heat consumption volume has been calculated with the EESLISM simulation program. The calculation has used as parameters HASP meteorological data in the regions with apparatus installed, characteristic values of equipment, expected hot water supply loads and other elements. As a result, the average error of the annual solar heat consumption volumes was -12.2%, which has also satisfied the targeted error range. Meanwhile, prior to the commencement of the project,The Japan Gas Appliances Inspection Association, measured the error rates of specific measuring instruments in comparison with a standard testing device and found that a certain specific instrument gave different error rates in the stationary and hot water test modes. The instrument uses Pt sensor built in a heat meter, and thus its response to changes in temperature is slower. Thus,it produces an error in calorimetric measurement with such as solar water heating systems for family. This experimental study project has confirmed that simple measurement and deeming measurement techniques give high precision in measurement of environmental values of solar water heating systems which use renewable energy sources. It has also revealed that the error in calorimetric measurement of solar water heating systems for family use could be great depending on the type and form of sensors of specific measuring instruments, and that it is practically impossible to attach a calorimeter subsequently to compact and multi-functional instruments that are currently in high demand.
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