地中熱利用と抵抗低減効果を複合した地球にやさしい省エネルギー空調システムの開発

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05123
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 佐伯 隆 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30253165)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 貝出 絢 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50773074)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 抵抗低減効果 / 地中熱利用システム / 採熱管 / 省エネルギー / 流体摩擦抵抗 / ポンプ所要動力 / 抵抗低減剤

Outline of Annual Research Achievements

本課題は、地中熱利用による空調設備を対象とし、これに申請者のシーズである流体輸送の省エネルギー技術『抵抗低減効果』を複合することで、地球にやさしい省エネルギー空調システムを開発するための技術を発展させるためのものである。本課題は、ブラインに対して有効な抵抗低減効果を示す添加剤の最適化を行うとともに、関東以西（水を使用）と関東以北（ブラインを使用）の地中熱利用システムの実機設備を使用した実証試験を行い、省エネルギー効果とシステム全体のメリットを評価できる手法の構築を達成する計画であった。
当初、千葉県八街市に設置した地中熱試験設備での実証試験を行っていたが、新型コロナの問題から、現地に出張できなくなり、さらに設置場所の契約の問題から、この設備での実験そのものができなくなった。そこで、大学の敷地において、研究棟の3階と地上を結ぶ配管系を利用し、抵抗低減効果の長期の実証試験を行ってきた。
八街の地中熱利用設備では、循環ポンプの動力を16％低減する省エネルギー化に成功した。また、大学の配管系による１か月の連続運転より、抵抗低減効果の持続性や安定性に関する知見が得られた。
しかしながら、大学の循環系は地中に埋設したものではないため、循環水の温度が外気温に大きく影響した。そこで、地下100 mまで埋設された地中熱採熱管を保有している協力者を探し、広島県三次市の企業（ミサワ環境技術株式会社）の協力が受けられることになった。現地には埋設した採熱管があるのみで、循環システムや測定機器を用意し、抵抗低減効果を評価できる装置の設置とデータ収集システムの開発を行っている。
抵抗低減効果の算定システムについて、プログラミングは完了した。今後、実証試験のデータをこのプログラムに反映する作業だけが残っている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和２年度（研究2年目）より緊急事態宣言が発令し、首都圏、千葉県の出張ができなくなり、実設備での試験ができなくなった。
令和３年度の秋に新たな実証試験場所として、広島県三次市の会社の協力が得られることになったが、広島県への出張もしばらくはできず、実地の調査と新たな装置・計測システムの作製に4か月以上要することになった。

Strategy for Future Research Activity

研究期間を１年間延長する旨の申請をし、受理された。令和4年度（最終年度）は広島県三次市において、実際の採熱管を用いた実証試験を行い、データを取得する予定である。抵抗低減剤の種類や配合を替え、最長3カ月の連続試験を行い、本技術の安定性と信頼性を確認する。これらの知見をもとに、抵抗低減効果のメリット算定システムを完成させるものとする。

Causes of Carryover

令和３年度はコロナ問題により出張ができず、現地での実験が全くできなかった。このため、物品や出張旅費は執行できていない。実験場所も当初の千葉県八街市、東北地方から広島県三次市に変更した。
令和４年度は出張が可能になったため、現地（広島県三次市）での実験装置の設置、実験の実施を進めていく計画である。実験場所の変更に伴う装置の変更もあり、センサー類やデータロガー、また配管部材を購入する。出張も定期的に行い、実験を進めていく。