成果報告書詳細
管理番号20160000000852
タイトル平成27年度ー平成28年度成果報告書 太陽熱エネルギー活用型住宅の技術開発に係る太陽熱活用システムの評価方法の検討
公開日2016/11/29
報告書年度2015 - 2016
委託先名佐藤エネルギーリサーチ株式会社
プロジェクト番号P11005
部署名省エネルギー部
和文要約件名:平成27年度ー平成28年度成果報告書 太陽熱エネルギー活用型住宅の技術開発に係る太陽熱活用システムの評価方法の検討

わが国の住宅におけるエネルギー消費構造は、暖冷房・給湯の熱需要が過半を占め、太陽熱を直接的に利用する太陽熱利用が期待されている。太陽熱利用を促進するには、導入前にシステム採用時の効果を簡易に把握することができる簡易評価法を用意することが重要である。
本調査では、空気集熱暖房システムの省エネ性能を簡易に算出可能なモデルの構築を目的とする。空気集熱暖房システムはいくつかの手法があるが、ここで対象とするシステムは、ダブルスキンやトロンブウォールのような鉛直に設置された空気集熱部位で集熱された温風を主に北側室に供給し北側室の暖房負荷を削減するとともに、集熱部位の空気層が集熱部位設置空間の断熱性能を向上させることによる暖房負荷削減効果を狙う手法である。提案する簡易評価法では、集熱部位が設置されることによる断熱性能や日射取得性能を拡張外壁置換法によって補正することで、空気集熱暖房システムを採用していない住宅の時々刻々の暖房負荷を求め、別途定常熱収支式をもとに求める集熱量から温風を供給する北側室の暖房負荷の削減量を簡易的に求める方法である。
集熱部位による断熱性能と日射取得性能を補正することで求められる空気集熱暖房システムを有さない場合の時々刻々の暖房負荷と、簡易評価法で求めた削減量から空気集熱暖房システム導入時の暖房負荷が求まることとなる。簡易評価法は、地域や建物性能、空気集熱部位の仕様について、1,440ケースによる精緻なシミュレーションで検証することとした。簡易評価法の検証に用いる精緻なシミュレーションプログラムの検証については、国立研究 開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(以下、NEDO)の「太陽熱活用システムの実住宅での評価」事業で建設された6棟(旭川、札幌、岩手、福井、愛知、宮崎)から福井実証棟と宮崎実証棟の2棟を選定して実施した。
実証データを用いたダブルスキンを対象とした検証は、おおむねシミュレーションで再現することができた。トロンブウォールについては未知要因が多くシミュレーションと実測値が大きくかい離しているなどの課題も残ったが、おおむね十分な精度の簡易評価法が構築できたものと考えている。
英文要約Title : Development of Technology for Residents Using Solar Heat Energy (FY2015-FY2016) FY2016 Annual Report

Most of Japan’s energy consumption structure for housing consists of demand for thermal energy related to home heating and cooling and to hot water supply. For the future, solar thermal is expected to provide direct utilization of heat energy. A simple evaluation method that can grasp the effects of system adoption in comparison with pre-adoption is important for the promotion of solar thermal utilization.
This study intends the construction of a model to enable easy calculation of energy savings performance of air-based solar heating system. Although there are several design approaches of air-based solar heating system, in this study, we targeted the system that reduces the heating load of the north rooms by supplying hot air to the north rooms from the air heat collector installed vertically on the outer skin such as double skin and Tromp’s wall and improving the heat insulation performance. The simple evaluation method that we propose is to correct the heat insulation performance and the solar radiation heat acquisition of the house that install the air heat collector using the exterior wall replacement method. This method is to calculate the reduction amount of heating load of the north rooms by calculating the moment-by-moment heating load of the house that the air-based solar heating system is not installed and the heated air volume from static state heat balance equation.
The heating load after installation of the air-based solar heating system can calculate from the moment-by-moment heating load of the house without air-based solar heating system that is calculated from the exterior wall replacement method, and the reduction amount of heating load using the simple evaluation method. The simple evaluation method is validated by 1,440 cases of the finely detailed simulation, which varies the region, the building performance and the air heat collector specifications. To validate the detailed simulation program that used to validate the simplified evaluation method, we took advantage of the actual operation data of two demonstration houses located in Fukui and Miyazaki. These houses are two of six houses, which are located in Asahikawa, Sapporo, Iwate, Fukui, Aichi, Miyazaki, that were built in a housing project, “Evaluation of Solar Energy System by Actual Housing”, operated by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).
We were able to confirm that the reproducibility of detailed simulation of double skin by using actual data is sufficient, but there were many unknown factors in detailed simulation of the Tromp’s wall. Although issues such as large deviation of the result of simulation of the Tromp’s wall from the actual data are still remained, we concluded that the simple evaluation method is generally constructed with sufficient accuracy.
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