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成果報告書詳細
管理番号20170000000279
タイトル平成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2017/6/7
報告書年度2016 - 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省エネ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。
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)では、平成26ー27年度に「空気集熱式暖房・給湯システム」、平成27ー28年度に「空気循環太陽熱暖房システム」の暖房・給湯熱負荷削減量に関する簡易評価法の開発を行ってきた。しかし、両者の簡易評価法は計算モデルや暖房・給湯熱負荷削減の考え方が異なるため、統一的な評価を行うことができない。また、空気集熱式暖房給湯システムの調査研究においては、計算モデルの精度検証に用いた実証棟の実測データが竣工後間もない時期におけるデータであり、床下空間が十分に環境に馴染んでいなかったため十分な検証が行えていなことが課題として残されている。
そこで本調査では、空気集熱式暖房・給湯システムを対象として、空気集熱器や床下空間などにおける計算モデルの再検討したうえで実証棟における実測データで検証を行い、最終的に両システムの評価法を統合化することを目的とする。この統合化により、システムを構成する要素(例えば空気集熱器)単体での評価が可能になるなど、簡易評価法がより有効活用されることが期待できる。
計算モデルの再検証においては、NEDOによる平成25年度の「再生可能エネルギー熱利用計測技術実証事業」、および平成27年度の「太陽熱エネルギー活用型住宅の技術開発事業」で取得された実証データを使用した。その結果、今回見直しを行った空気集熱器、床下空間の評価法は十分な再現精度を有することを確認した。また、統合化後の簡易評価法は、地域や建物性能、空気集熱器の仕様について、150ケースの精緻なシミュレーションによる計算結果との比較検証を行った。簡易評価法は、計算方法の簡易化と、その計算の入力情報(パラメータ及び制御条件)の省略の二つの簡易化を包含するが、検証の結果、一部のケースにおいて精緻なシミュレーションと簡易評価法の両者の入力情報の省略による計算結果の乖離が見られたが、この入力情報を統一した場合、計算結果は両者で概ね一致し、計算方法の簡易化としては精緻なシミュレーションと同程度の精度を確認することができた。入力情報を省略した場合、ほかの情報で省略情報を補完することとなるが、システム採用時の省エネ効果を過大評価しないように設定する方針としたことが精緻なシミュレーションとのかい離の要因になったと考えられる。
英文要約Title : Development of Technology for Residents Using Solar Heat Energy 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 energy saving effects of system adoption in comparison with pre-adoption is important for the promotion of solar thermal utilization.
The New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) has developed the simple evaluation method to calculate reduction amount of the heating and hot water load of following systems; “Air Heat Collecting System for Heating and Hot Water Supply” in FY2014-2015 and “Air Circulation Solar Heating System” in FY2015-2016. However, since simple evaluation methods of both systems differ in calculation models and concepts of heating and hot water load reductions, it is impossible to conduct a unified evaluation. In Addition, the accuracy verification of the calculation model of Air Heat Collecting System for Heating and Hot Water Supply could not sufficiently conducted in the previous study. This is because of the actual operation data of the demonstration housing used for verification was obtained soon after completion and the underfloor space was not sufficiently fit in the environment.
In this study, we aimed to reexamine the calculation model in the air heat collector and the underfloor space for Air Heat Collecting System for Heating and Hot Water Supply by using the actual operation data and finally integrate the simple evaluation methods of both systems. With this integration, it is expected that the simple evaluation method can be more effectively utilized such as evaluating each element of the system (e.g., the air heat collector) individually.
In this reexamination, we used the actual operation data obtained from “Renewable Thermal Energy Measurement Technical Validation Project” in FY2013 and “Development of Technology for Residents Using Solar Heat Energy Project” in FY2015. As the result, it was confirmed that the evaluation method of the air heat collector and the underfloor space after reexamination had sufficient accuracy. Additionally, we verified the integrated simple evaluation method with using 150 cases of the detailed simulation which varies the region, the building performance, and the air heat collector specifications. The simple evaluation method includes two simplifications, one is the simplification of the calculations, the other is the simplification of the input information (parameters and conditions) of the calculations. As the result of this verification, there were difference in the calculation results between the detailed simulation and the simple evaluation in some cases due to the simplification of the input information. However, the calculation results agreed well when input conditions are unified, we could confirm that the simple evaluation method had sufficient accuracy equivalent with detailed simulation for simplification. We had considered that the calculation result gap with detailed simulation was caused by the policy to complement simplified conditions with other information not to overestimate the energy saving effect of adopted system when the input information was abbreviated.
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