表6-14 空調熱源別のランニングコスト試算比較表(非蓄熱熱源， 温水・氷同時蓄熱運転)
一{ω∞
熱源 運 転 電力量料金6kV 年 間 負 荷 熱源機 年間電力量料金 基 本 料 金 計
〔早kW/円↑曲〕
ーーーーーーーーーーーー ・・ ー ー ー ー ・・ 国 ー - -・ ーーーーーー ー ーーーーーーー ー ー ー ーー
〔万円/年〕 〔万円/年〕
方式 モード 区 分 (GJ/年〕 (MW/年〕 COP 〔万円/年〕
夏季:
塞 非 蓄 雰丸
L
15.40 893
。 113 2. 20 174 120. OkWX 3台X1，200円/kW
冷房
その他i 通常 766 97 2. 20 136 X 12ヶ月/年X1.05
[7/ニンク コスト比)
14.00 与544万円/年
暖房 季 776 。。 126 1. 72 177 1000/0
源、 計 2，435 ‘ 336 487 544 1，031
事小扉
熱 夏季e:夜間、;:'i:. r.与， 15.40 4. 08 139 754 101 18 2. 20 2.08 28 41回 冷房
;通常 84. 8kWX 2台X1，200円/kW
時Z蓄熱熱旧E 1 収
6.5ま と め
立て型温水・氷同時蓄熱槽の製品化に向け， 中規模事務所ビ、ルを事例とした円筒形立 て型温水・氷同時蓄熱システムの基本設計と性能評価について検討し， 以下の知見が得 られた. なお， 製品化の第1号機は， 附九電工熊本支店ピ、ルに導入し，2000年12月よ
り熱供給開始の予定で， 図6-15 に外観を示す.
(1) 立て型温水・氷同時蓄熱システムの製品化に向けての設計検討を中規模事務所ビルを 例として行い， 工場にて製作した後， 現地へ搬入が可能な円筒形での計画ができた.
(2) 中規模事務所ビ、ルに導入した立て型温水・氷同時蓄熱システムのシーズンごとの蓄熱 運転と放熱運転のスケジュールを作成し，さらに運転システムフローにて運転手法を 確認できた.
(3) 立て型温水・氷同時蓄熱熱源システムの最適な運転と保守を目的として「運転状態監 視ソフト」を開発した. 運転状態の監視だけでなく， 実運転のグラフ作成も行い性能 評価が出来るソフトとなっており，製品化された立て型温水・氷同時蓄熱システムへ の導入を図ることができた.
(4) 建物の年間負荷ノミターンと円筒形立て型温水 ・氷同時蓄熱槽 130m 3を利用した蓄熱 熱源システムにおいて，各月のエネルギー消費量と蓄熱量の試算によりエネルギーの 夜間移行率が74%， 排熱回収率が220/0と高い割合が期待できる.
(5) 電気式の非蓄熱式熱源に比べ， 温水 ・ 氷同時蓄熱熱源システムは電力料金を37%に 低減できることにより，同時蓄熱と排熱回収運転および電力会社の蓄熱ピーク調整割 引の採用が有効である.
139
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図6-15 円筒立て型温水・氷同時蓄熱槽 (株)九電工熊本支店ビノレ用， 130m3
7章 総 括
本論文は，新型の立て型温水・氷同時蓄熱槽の開発を目的とし，密度安定器“Duo Stable" の形状を究明するために， 単一の立て型温水・氷同時蓄熱槽の蓄熱・放 熱に関する基礎実験と数値解析を行い， また， 実用機(容積210m3)の運転データ の解析を行い， 密度安定器の性能を確認し， 実用機の低廉化と建設工期の短縮化 についての検討結果をまとめたもので， 次に述べる全7章から構成している.
第1章では， 本研究の背景として， 蓄熱システム普及の必要性と， 省スペース で経済的な氷蓄熱槽および温度成層型蓄熱槽の有効性を述べた. さらに， 本研究 の目的である新型の立て型温水・氷同時蓄熱システムの開発および密度安定器の 特性を究明することの重要性を述べた.
第2章では， 立て型温水・氷同時蓄熱システムの構成について述べ， 温水槽と冷 水槽に分離した同時蓄熱システムに比べて， 容積 で約1/6に縮小され， 設置スペ ースで約1/40に縮小され，建設費も約10%廉価であり，勝っていることを示した.
また， 同時蓄熱時の温水蓄熱部と氷蓄熱部の分離方式として今回考案した密度安 定器は， 二槽分離式と比べた場合に槽効率で1 50/0以上高く， 建設費も30%以上安 価であり， 単一槽の連通管方式と比べた場合に槽効率で50/0高く，シーズン切換の ための弁設置と操作が不要であり， 優れていることを示した. さらに， 同時蓄熱 では熱源機に排熱回収ヒートポンプを用いることが容易であり， システムの成績 係数(COp)の向上が図れることを示した.
第3章では， 実用機の1/20のスケールの試験蓄熱槽で、の蓄熱・放熱に関する実 験結果から， 蓄熱過程および放熱過程いずれにおいても密度安定器の底部で液温 度は40Cで安定し，密度逆転による混合が抑制され，立て型蓄熱槽内に温水と氷を 同時に蓄熱できることを確認した. また， 氷蓄熱部で気泡流境祥と水流撹枠を行 い， 気泡流撹枠は撹祥なしに比べて蓄熱時間を2/ 3 に大幅な短縮ができる顕著な 効果があることを見出した.
第4章では， 実用機の1/7のスケールの試験蓄熱槽で、の， 密度安定器の最適形 状に関する実験と数値解析を行った. 実験では， 形状が異なる数種類の密度安定 器を用いて， 蓄熱槽内の温度分布の経時変化を測定した. 数値解析では， 定常状 態に達した時点における密度安定器部の温度分布と流線分布を算出した. さらに，
数値解析結果は実験結果の温度分布と妥当な一致を示した。 数値解析によって密 度安定器の最適形状を明らかにした.
第5章では，1999年3月完成の(槻九電工福岡支店ピ、ルにて稼動中の立て型温水・
氷同時蓄熱槽の実用機(210m3， 鉄筋コンクリート製直方体)について， 約1年間 にわたる実運転データ集積と解析結果より， 温水・氷同時蓄熱運転では密度安定 器の底に40Cの水域が溜まり， 密度安定が形成され， 温水蓄熱部と氷蓄熱部の混合 が抑制されたことを実用機でも確認できた. また， 中 間期・冬期の温水・氷同時 蓄熱運転で、の蓄熱槽の熱負荷夜間移行率は温水蓄熱部で、65%， 氷蓄熱部で870/0と 50%を大きく上回り， 蓄熱効率は温水蓄熱部で、850/0， 氷蓄熱部で91%と熱損失の 少ない高性能が得られた.
第6章では， 単一立て型温水・氷同時蓄熱槽の価格の低減と建設工期の短縮を 目的として， 鋼板製円筒立て型温水・氷同時蓄熱システムの基本設計法を検討し，
各月の空調負荷ノミターンより熱負荷夜間移行率と排熱回収運転による運転費の削 減を試算し， また立て型温水・氷同時蓄熱システムの最適運転監視および稼動状 況のデータ集積ソフトを開発した. この結果から， 鋼板製円筒立て型温水・氷同 時蓄熱槽の実用1号機(13 0m3)は， 2000 年12月完成の附九電工熊本支店ヒマル導 入されるようになった.
ロ守 記 用 使
〔ぱ〕
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〔ぱIsJ 通路部断面積
流量係数 比熱
水の定圧比熱 密度安定器の高さ 重力加速度(9.8m/s2) 流路部圧力損失
密度安定器の外壁高さ 密度安定器の内壁高さ 水の熱伝導度
密度安定器の内壁と外壁か らなる通路の幅 圧力
流量
顕熱蓄熱量 潜熱蓄熱量 温度
温度差 時間
槽の換水時間 x方向速度 体積
y方向速度
蓄熱槽中心軸から槽壁までの距離 水平方向座標
氷蓄熱用熱交換器から温水蓄熱用熱交換器まで の距離
垂直方向座標 融解/凝固の潜熱 水の粘度
水の密度 流れ関数 A
C
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νJ γ μ ρ AV
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氷蓄熱部 密度安定器部 温水蓄熱部
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参 考 文 献
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