| 研究課題/領域番号 |
16K06609
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
金田一 清香 広島大学, 工学研究院, 助教 (00396300)
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| 研究分担者 |
椿 涼太 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80432566)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 未利用エネルギー / ヒートポンプシステム / 貯留水 / 熱供給 / 熱源システム |
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| 研究実績の概要 |
①貯留水ヒートポンプ運転時の熱源温度予測手法の構築のため、熱交換器からの自然対流による放熱過程を簡便に表した「マクロモデル」の定式化およびプログラミングを行った。空気熱等の他の熱源システムとの併用または比較を想定し、また将来的に空調システムシミュレーションへの組み込みを可能にするため、熱移動方程式を基本として自然対流による流れやそれに伴う連行は簡便にモデル化する手法を検討した。具体的には、温度成層型水蓄熱槽におけるプリュームモデルを参考に、放熱量や温度条件の関数として扱うこととした。
②実規模の調整池を対象として、中央部の底面に熱交換器相当の面状熱源を与えた際のCFD解析を行い、夏季および冬季の熱と流れの過程を明らかにした。特に、夏季は鉛直方向に最大15℃の温度分布が生じ、強固な温度成層が形成されることがわかっているが、このとき、放熱の影響は概ね下半分の低温部のみに現れる様子が示された。空気熱源と比べた冷房・暖房用熱源としてのポテンシャルは冬季に比べ夏季の方が大であった。
したがって、夏季の温度条件と放熱量について数種類の条件を与えたときの鉛直方向流速分布から、上記のマクロモデルに組み込む特性式を検討した。具体的には、比較的高温になる放熱面直上の自然対流部とそれ以外の自然域に分けたときの境界面からの流入量に着目し、マクロモデルの計算格子（数10 cm）程度の高さ毎に密度等をパラメータとした関数とした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
CFD解析のモデル化は既に完成しており、貯留水下部からの自然対流による放熱過程の分析も順調に進んでいるため。マクロモデルへの反映にあたっては、特性式に精査が必要なものの、プログラム自体は概ね完成しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はマクロモデルに組み込む特性式の完成を目指し、CFD解析と実大実験による検証を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
CFD解析およびマクロモデル作成作業が順調に進み、当初の予想より人件費を要しなかったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度の実大熱交換器を用いた放熱実験を遠方で行うことに変更したため、そのための旅費や滞在費として使用したい。
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