2016 Fiscal Year Annual Research Report
A study on hybrid solar collector for maximizing exergy
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26420883
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
松尾 廣伸 静岡大学, 工学部, 助教 (70293610)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 太陽エネルギー / ハイブリッドソーラーコレクタ / PV/T / 電熱併給 / ヒートポンプ / 井水熱利用 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の実験結果からHP性能が不十分であったため、冷媒をR134aへと変更しHP沸き上げ実験を行った。その結果、以下のことを示した。HSC熱源HP沸き上げ実験では，沸き上げ温度が70 [℃]の運転に成功し，沸き上げに関わる消費電力も改造前に比べて大幅に減少した．同一熱量を沸き上げた際のHPCOPを比較しても，3.1から4.6となり51％向上した．井水熱源沸き上げ運転では，改造前に困難であった沸き上げ温度65 [℃]・温水流量1.5[L/min]の条件でも可能となり、HPCOPは最も改善された条件(沸き上げ温度40 [℃]，温水流量1.0 [L/min])で、1.5から2.6となり73％向上した．
後付け型の集熱器は耐久性や性能の低さから樹脂製をあきらめ、ヒートパイプを用いた集熱器を作成し、試験を行った。その結果、これまでよりは高い34%（Δθ/I=0、基準流量）の集熱効率が得られた。しかしながら、ブラインによるPVの冷却効果は十分でなく、原因を究明するために様々な実験を通して電熱解析を行った。その結果、パネル表側の熱抵抗に関しては妥当な結果が得られたが、裏面に関しては理論値が実測値よりもかなり小さくなりさらなる検討を要することが示された。
シミュレーションでは、さまざまな構成要素の検討を行い計算精度の向上を図った後に、複数の運転パターンで年間シミュレーションを行い、「熱源自動選択+日中沸き上げ型」が最も省エネでありエネルギー効率が高くなることを示した。
以上のことから、ハイブリッドソーラーコレクタとヒートポンプとの組み合わせにより、熱の両面利用ができ、太陽エネルギー利用率の向上が図られることが示されたが、集熱器の設置による放熱効率の低下およびPV発電量の向上を上回るHPの消費電力の増加があり、実用化には集熱効率の向上、消費電力の低減、運転条件の最適化が必要不可欠である。
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