成果報告書詳細
管理番号20140000000807
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 (3)
公開日2015/1/31
報告書年度2011 - 2013
委託先名OMソーラー株式会社 独立行政法人建築研究所
プロジェクト番号P11012
部署名新エネルギー部
和文要約1.事業の目的と目標
再生可能熱エネルギーの証書発行においては、その利用熱量計を正確に計量することが必要だが、住宅および住宅規模の建築物に温度計・風量計等を導入し熱量の計測を行うことは、コスト面から折り合わない。他方、証書化や環境価値の取引を行うことができなければ、固定価格買い取り制度を導入した電力市場のような補助を受けての市場活性化を望むことができない。そこで、本研究では前述の計測装置に依らず、より安価で正確に熱量を計測するための手法を確立することを目的とし、実証試験を実施した。

2.研究課題と内容
本研究では、空気式の太陽熱利用暖房・給湯システムを対象とし、システムに内蔵されている温度センサーやファンモーター運転の指示値を用いて利用熱量を計測する簡易計量手法、ならびにシミュレーションを用いて利用熱量を推測する推定手法二種類の手法について検討を行う。

3.研究成果
簡易計測手法では、製品の制御基板からファンに対して送信している回転数の指示値ならびに、製品付属の太陽電池または電源基盤からファンモーターに対して印可される電源電圧を計測している。システムにより得られる風量は、ファン回転の指示値に加え、建物のダクト経路や給排気口から生まれるダクトの抵抗(ダクト静圧)、直流ファンモーターに印可される電源電圧の結果として得られる。そこで各電圧の風量・静圧曲線、一般的な建物で想定されるダクト経路や給排気口の抵抗(静圧)の抵抗曲線、PID値と最大風量との関係式を作成することにより、得られたデータから実風量を算出する手法を確立した。これにより、誤差率数パーセントの精度で風量を算出することが可能となった。
推定手法では、工学院大学宇田川研究室で開発された温熱シミュレーションソフトEESLISMを用いた検討を行った。本事業で解析の対象とした空気集熱式ソーラーシステムは、居室温度が低いと太陽熱を暖房に、居室温度が温まると太陽熱を給湯に使用する。そのため、太陽熱の利用先(暖房、給湯、或いは両方同時)は、実際の暖房使用状況によって変化する。シミュレーションではユーザーの暖房使用状況を的確に反映することは困難なため、各物件の集熱温度と室温の温度差から求めた集熱量(暖房利用熱量)は誤差が大きくなるが、暖房利用熱量と給湯利用熱量の合算である利用熱量全体では誤差が小さくなる。結果として全物件の平均値では誤差は10%以内に収まめることができた。
証書化に向け簡易計測手法では計測・検針が必要だが、弊社製品は機器運転制御に必要な温度や運転情報を記録し、家庭内LANから社内サーバーに送信する機能を標準的に備えている。推定手法に用いるシミュレーションはソーラーハウス設計にあたり設計者が標準的に使用するものである。そのため、将来的な証書化にあたり、新規の計量機器導入や検針、またはシミュレーションの習熟などのプロセスが不要である。これらのことから、証書発行のスキームが承認されれば、即座に導入をはかることができることが本事業により実証された。
英文要約1. Purpose of the development
Issuing credits of renewable thermal energy, especially solar thermal energy, requires to measure its amount using a certified thermal energy meters. However, the thermal meters are relatively expensive than its systems. Therefore, number of credit issued for thermal is less than the one for electric. It makes to reduce the market of the solar thermal system. This research develops to measure or to estimate the thermal energy more accurate and less expensive for credit authorization

2. Research contents
This research is to verify thermal energy used for space heating and hot water supply by air based solar heating, and hot water system. It proposed two ways to measure thermal energies. One is to use sensors originally installed into the system for its operation, and the other is to estimate with computer simulation. It calls internal sensors method and simulation method here after.

3. Research outcome
Internal sensors measure temperature, system power voltage, and rotation number of fan motor. Air volume determines from power voltage, fan motor rotation, and also static pressure of the duct work. This research verify to measure the thermal energies in few percent of error with to establish the relational equation between them

Simulation method uses EESLISM, Energy and Environment Simulator with Linear Subsystem Models, developed by Dr. Mitsuhiro Udagawa, Kougakuin University. Target solar system uses its acquired thermal for space heating when the room temperature low, and for hot water supply then it is warm. Room temperatures are varying due to user's air conditioning usage. Therefore, the error is larger if it estimates space heating supply and hot water supply separately, but smaller if it combined. In the result, it verifies the average annual error is less than ten percent.

Internal sensor method uses only originally equipped sensors. Simulation method uses already developed program. Also, the system already equipped with LAN device to send the measured data to manufactures servers. It is easily to migrate to issue thermal credit, as soon as credit scheme authorized with no extra cost or hardware development. In summery this research verify both internal sensor method and simulation method are enough accurate, and it ready to move into certification issue phase.
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