2015 Fiscal Year Annual Research Report
衝突噴流を利用した地中熱交換器のバイパスファクタ低減化に関する研究
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25420609
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
小金井 真 山口大学, 理工学研究科, 教授 (60555738)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 衝突噴流 / 地中熱交換器 / 地中熱換気システム / バイパスファクタ / 自然エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、地中熱・太陽熱併用冷暖房システムにおいて、デシカント空調機のロータを通過した後の高温空気を室温レベルにまで冷却できる地中熱採熱パイプを開発することである。本研究では、地中熱採熱パイプに衝突噴流を用いることにより、バイパスファクタの低減化をはかり、冷却能力の向上を目指した。
25年度は、小型試験装置を用いた実験を行い、厚さの異なる3種類の多孔板から噴流を吹き出した場合の熱伝達率を把握した。実験の結果、平均熱伝達率は多孔板の厚さによって大きく変わらないことが分かった。
26年度は、地中埋設パイプ（実機）を用いた実験を行い、パイプの円周方向に衝突後の空気の逃げ道を確保することによる冷却性能の向上を図った。その結果、適切に空気の逃げ道を確保することにより、衝突噴流パイプの温度降下度は従来パイプの温度降下度の約2.0倍となり、目標値（デシカントロータを出た後の55℃の空気が室温レベル27℃まで冷却される時の温度降下度）とほぼ等しい温度降下度が得られることが分かった。また、バイパスファクタは平均約0.17となっており、目標値0.19以下の値が得られた。
27年度は、小型試験装置による実験で得られた多孔板から流出する衝突噴流の熱伝達率を用いて、シミュレーションによって衝突噴流パイプの性能予測を行った。その結果、吹き出し部長さの違いによる冷却性能の変化は小さいことが分かった。また、地中熱埋設パイプ（実機）を用いた実験を行い、高温空気を地中熱採熱パイプに導入した場合の一定期間の冷却性能を実験的に調べた。1日8時間の間欠運転を1週間行った場合、および連続運転を1週間行った場合について取得熱量の変化などを調べた。その結果、連続運転を行うと土壌内の熱の移流が追いつかずに熱効率が低下するが、1日8時間の間欠運転を行えば、1週間後もほぼ同じ冷却性能が得られることが分かった。
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