太陽熱空気加熱プロジェクト分析 クリーンエネルギープロジェクト分析コース 工業用太陽熱空気加熱システム,ケベック,カナダ 写真提供: Conserval Engineering © カナダ天然資源省 2001 – 2006. © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 目的 • 太陽熱空気加熱 (SAH) システム の基礎 • SAHプロジェクト分析の要点解説 • RETScreen® SAHプロジェクトモデルの 紹介 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. SAH システムからの供給 • 暖かい換気 学校, Yellowknife, カナダ • 暖かいプロセス空気 …さらに… 外壁の対気候性 壁からの熱ロス削減 上下の温度分布の縮小 空気品質の向上 負圧問題の削減 太陽熱コレクター 写真提供: Arctic Energy Alliance 写真提供: Enermodal Engineering © カナダ天然資源省 2001 – 2006. SAH システムの運用 1. 透過孔のある黒色太陽熱吸収装 置が太陽エネルギーを取り込む 2. ファンが空気をコレクターとひさし に引き込む 3. 3 7 設定温度に制御する ダンパー 補助加熱 4. 空気はビル中に分配される 5. 壁の熱ロスが回収される 6. 上下の温度分布が縮小 7. 夏季バイパスダンパー 4 2 ファンユニット 壁からの熱損失は 流入空気がとりも どす 5 1 分配ダクト 6 外部空気を太陽熱吸 収器により加熱 エアーギャップ 負圧の空気層 空気層 太陽熱吸収器 シート形状により風の境 界層を作る © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 商業用/住宅用 SAH システム • システムの2つの形式 換気専用 (アパート及び学校) 暖房、冷房及び10~20%の換気 • SAH コレクターは通常のファンとダクトに接続する • 既存の加熱システ ムは必要に応じて 付加 • 上下の温度分布の 縮小は考慮しない • 熱回収によって多 くの新鮮な空気使 用が可能 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 工業用 SAH システム • 工場、倉庫などの換気用 • 穴あきダクトで空気を天井の高さに配給する • • 温度制御: 外気と循 環空気を混合する必 要があれば加熱する 上下の温度分布の縮 小: 天井の空気と冷 たい空気を混合し下 降させる © カナダ天然資源省 2001 – 2006. プロセス加熱用 SAH システム • コレクターはどこでも手頃な表面に設置する • コレクターの出力をプロセスへ導く • 温度制御は 紅茶乾燥シェルター, West Java, インドネシア 既存の加熱器 バイパス用ダンパー で行う • 農作物乾燥 農作物の損害を避けるため低温が 要求される • 工業プロセス用空気の予備加熱 写真提供: Conserval Engineering © カナダ天然資源省 2001 – 2006. コレクタ面における1日あたりの太陽熱ピーク時間 太陽熱 と 換気加熱需要 Iqaluit, カナダ, 64ºN Lanzhou, 中国, 36ºN 6 6 4 4 2 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 6 6 4 4 2 2 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 バッファロー,米国, 43ºN 1 4 2 0 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10 11 12 0 6 1 3 ジャカルタ,インドネシア, 6ºS モスクワ、ロシア, 55ºN 1 2 8 9 10 11 2 3 4 5 6 7 8 9 平均温度10℃以下の月は斜線で表示 垂直,赤道に面する表面、ただしJakarta では水平面 各月の割合を示している 12 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. SAH システムコストと節約 1 m2 のコレクター 設置コスト: コレクター: $100 ~ $250/m2 換気システム: $0 ~ $100/m2 合計: $100 ~ $350/m2 収集エネルギー量: 1~3 GJ/年 既存の外壁の対気候性コストを減少できる 電気 $0.05/kWh ディーゼル $0.30/L ガス $0.17/m3 $0.45/m3 $0 $20 $0.70/L $0.12/kWh 年間節約 2 GJ の出力に対して $40 $60 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 太陽熱暖房プロジェクトの考察 • • ほとんどの新規建築及び改築で経済性がある 外壁の対気候性向上 既存換気システムが容易に SAH に適応することを確認 ほとんどの暗黒色面は0.80~0.95の吸収率 建築からの関心は非常に重要 太陽熱暖房の構成要素 • 年間利用期間が長いと経 排気ファン 済性が高い • 窓とドアの周囲に装備でき • • るか 既存のファンとダクトが利 用できるか 追加のメンテナンスコスト は低いか不要 空気分配ダクト 循環空気バイパスダクト ひさし 面型ダンパ 夏季バイパスダンパ ファン 孔開き太陽熱吸収面 写真提供: NRCan © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 例: カナダ及び米国 換気空気暖房システム • 低コストで空気品質を改善 • 規模の範囲は 数m2 ~ 10,000 m2 • ダクトは南壁付近に配置すべき • コスト回収は代表的には 2 ~ 5 年 • 工業システムはコスト回収が早いこと が多い アパート オンタリオ,カナダ 工業用ビルの茶色のコレクター コネティカット,米国 移動可能な教室, オンタリオ、カナダ 写真提供: Conserval Engineering 写真提供: Conserval Engineering © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 例: インドネシア プロセス加熱システム • 非常に簡単な制御の通常 一定流量システム 紅茶乾燥シェルター, West Java,インドネシア • 1年中収穫される農作物の 乾燥に利用される • 日照の良い季節と収穫が一 致すればベスト 写真提供: Conserval Engineering © カナダ天然資源省 2001 – 2006. RETScreen® 太陽熱空気加熱プロジェクトモデル • エネルギー生産,ライフサイクルコスト及び温室効果ガス削減 を世界各地について分析可能 換気空気 プロセス加熱 熱回収 上下の温度分布の縮小 • RETScreen® へのわずか12ポイント のデータ入力対 8,760 時間シミュ レーションモデル • 現状では範囲外: 先端的 HRVシステム Solarwall® 以外の技術 非平衡型換気システム © カナダ天然資源省 2001 – 2006. RETScreen® SAH エネルギー計算 利用可能太陽エ ネルギーの計算 工業用システム: 3回繰返す コレクタ効 率の計算 温度上昇と 太陽利用率 の計算 収集した太陽 熱による節約 熱エネルギー回 収による節約 温度分布縮小の エネルギー節約 合計節約: プロセス 空気加熱 合計節約: 商業ビル/住 宅の暖房 合計節約: 工業ビルの 空気暖房 テキストブック参照 クリーンエネルギープロジェクト分析: RETScreen® エンジニアリングと実例 太陽熱空気ヒーティングプロジェクト分析の章 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. RETScreen® SAH プロジェクトモデルの確認例 SWiftTM と の 比 較 RETScreen SWift [kWh/m2/d] [kWh/m2/d] 差 ト ロ ン ト ,オ ン タ リ オ ,カ ナ ダ 工業用 (温度上昇大) 工業用 (高効率) 商業ビ ル( 高効率) 1.23 1.64 1.39 1.21 1.79 1.28 2% -8% 9% 1.64 2.20 1.93 -15% -9% 5% ウ イ ニ ペ グ , マ ニ ト バ,カ ナ ダ 工業用 (温度上昇大) 工業用 (高効率) 商業ビ ル( 高効率) 1.40 2.00 2.03 © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 結論 • 太陽熱空気加熱(SAH)は換気及びプロセス空気加熱が可能 • 換気空気加熱が要求される場合、世界中で太陽エネルギーが利用 可能 • SAH は外壁の対気候性向上に役立ち、既存の換気システムに接 続できる • SAH システムについて、RETScreen® は以下を計算する: 収集エネルギー, 効率, 及び温度上昇 壁の熱損失回収 上下温度差による熱損失の削減 • RETScreen®は月毎の計算で年間分析をし、時間毎のシミュレーショ ンモデルと十分匹敵する精度を達成できる • RETScreen®は、重要な予備的フィージビリティスタディのコストを節 約する © カナダ天然資源省 2001 – 2006. 質問? 太陽熱空気加熱プロジェクト分析モジュール RETScreen® Internationalクリーンエネルギープロジェクト分析コース 更に詳しい情報は RETScreen ウェブサイトをご参照下さい。 www.retscreen.net © カナダ天然資源省 2001 – 2006.
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