成果報告書詳細
管理番号20140000000810
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(6)
公開日2015/1/31
報告書年度2011 - 2013
委託先名株式会社土谷特殊農機具製作所
プロジェクト番号P11012
部署名新エネルギー部
和文要約 本実証事業では、地中熱利用を対象に、使用される熱量を低コストでかつ20%未満の誤差で計測または推定する技術を確立した。具体的には以下の2種類の計測技術の研究開発を行った。

1.「管壁温度センサー(表面温度センサー)」と「管外設置超音波流量計」を用いた管外計測型計測装置による計測技術
1-1 管外設置型計測センサーによる熱媒温度と循環流量の推定方法の確立を目的としたフィールド試験
 計測技術を確立するためのフィールド試験を実施した。結果から、管外計測技術を導入するにあたっては、計測演算装置に温度校正式を取り込むことで、測定誤差20%未満の十分な精度が得られることがわかった。
 フィールド試験の結果を踏まえ、計測演算装置の開発を行い、地中熱利用システムの導入済み実物件への管外計測技術の導入を実施した。
1-2 地中熱導入済み施設における実証計測と積算熱量計との比較による精度検証
 地中熱利用システムの導入済み実物件において、管外計測技術で計測される積算熱量と積算熱量計による熱量を比較し、各計測技術の精度を検証した。結果として管外計測技術の放熱量は積算熱量計と比較して、北九州技術センターE館の導入事例については20%未満で収まっている結果となり、十分な精度が得られていることが確認された。

2.ヒートポンプ機内計測値をもとにした熱量計測技術
2-1 冷房循環流量推定に必要な相関データを収集するための圧縮機仕様の調査
 ヒートポンプメーカーへの調査を実施し、圧縮機仕様データを収集した。
2-2 ヒートポンプ機内計測の相関関数やセンサー取得の最適化のためのフィールド試験
 フィールド試験に用いたヒートポンプに関しては、冷媒温度の測定値から圧力を推定できることが分かった。また、圧縮機仕様書から得られる蒸発温度、凝縮温度、消費電力に対する冷媒循環量の関係を近似式にすることにより、誤差20%未満の範囲で採放熱量が推定できることが確認できた。
2-3地中熱導入済み施設における実証計測と積算熱量計との比較における精度検証
 冷媒温度の測定値から圧力を推定した際の誤差が大きかったため、圧力センサーを追加した。これにより、誤差は20%未満に抑えられることが分かった。
英文要約 This project aims at establishment of calorimetric measurement techniques for the ground thermal energy system. The techniques can measure or estimate the calorie of ground thermal energy utilized for heating or cooling. In order to accomplish the target of project, two kinds of the measurement techniques will be developed.
The first one is the measurement technique using temperature sensors and ultrasonic flow meter placed the pipe outside surface. Another is the calorimetric estimation technique utilizing measurement values of refrigerant temperature in the heat pump unit.
The contents of research project is shown the followings

1. The measurement technique using temperature sensors and ultrasonic flow meter placed the pipe outside surface
The precision of temperature sensors and ultrasonic flow meter placed the pipe outside surface was verified by using the field test apparatus. The result shows that the error of amount of heat estimated with the measurement technique using temperature sensors and ultrasonic flow meter placed the pipe outside surface is less than 20 %.
The measurement technique was introduced in the two building in which the GSHP system were introduced. As the result of comparison with the conventional technique, the error of amount of heat extraction and injection measured by the measurement technique is less than 20%

2. The calorimetric estimation technique utilizing measurement values of refrigerant temperature in the heat pump unit

Carried out the field test, the amounts of heat estimated by the calorimetric estimation technique utilizing measurement values of refrigerant temperature in the heat pump unit were compared to the amount of heat estimated by the measurement technique using the temperature sensors and electromagnetic flow meter installed in the pipe. The relative errors between the amounts of heat were 2.0 ~ 12.3 %.
The calorimetric estimation technique was also introduced in the two building in which the GSHP system were introduced. The error of amount of heat injection estimated by the calorimetric estimation technique is more than 20 %. The reason is that the values of pressure estimated by using the temperature measurement values were different from the measured values of pressures. Therefore the pressure sensors were installed. Consequently the errors of amount of heat injection or extraction estimated by the calorimetric estimation technique adding the pressure sensors were less than 20%.
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