ハイブリッド空調システムの動特性の究明と高効率運転に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760163
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 齋藤 潔 早稲田大学, 理工学術院, 助教授 (90287970)
• Keywords: 冷凍・空調 / エネルギー利用 / 動的設計

Research Abstract

ガスエンジンヒートポンプ(GHP)は,ガスエンジンから得られる動力により圧縮ヒートポンプを駆動するタイプのヒートポンプである.このGHPの大幅な効率向上には,これまで利用されていなかったガスエンジンから排出される排熱を有効活用できる排熱駆動ヒートポンプの併用が必要不可欠である.本研究では圧縮式ヒートポンプと排熱駆動ヒートポンプを複合することにより,動力と排熱を同時に用いて駆動可能なハイブリッドヒートポンプを提案し,このハイブリッドヒートポンプをガスエンジンで駆動するハイブリッド空調システムを対象とし,その実用化の可能性を検討する.
ハイブリッド空調システムは,ガスエンジンからの動力と排熱を用いて空調のみを行うシステムを想定している.このため,システムの構成方法,システムの運用方法によっては,余剰な排熱が生じたり,また,排熱量が不足して何らかのバックアップが必要となってしまう.よって,ハイブリッド空調システムの動特性を詳細に検討し,最適な制御系の検討を行う必要がある.
そこで,本研究ではハイブリッド空調システムの動特性をシミュレーション,実験から詳細に検討するとともに提案する制御系の有効性を検討する.
ハイブリッド空調システムの動特性解析モデル構築する際には,単段圧縮式冷凍機,単効用吸収冷凍機は,共に動特性モデルを採用し,ガスエンジンについては静特性モデルとする.解析の結果とシミュレーションの結果を比較したところ,両者がよく一致したことから解析モデルの妥当性を確認した.また,冷水出口温度を一定とするためにガスエンジンへのガス供給量を操作し,温水温度を一定とするためにエンジン冷却水を操作する2変数制御系により,ハイブリッド空調システムの高効率に駆動する制御が可能であることが分かった.