抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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建物の運用に投入されるエネルギーは,主に化石燃料ベースのエネルギーキャリアで構成されているため,世界の温室効果ガス排出量の大部分を占めている。したがって,ヒートポンプの適用などの重要な取り組みは,エネルギー需要とそれに関連する排出量を削減するために,建物内の再生可能エネルギーを高めることに焦点が当てられてきた。ただし,空気熱源ヒートポンプや地中熱源ヒートポンプシステムなど,提案されている従来のヒートポンプシステムは,通常,冷暖房の需要を満たすために1つの再生可能エネルギー源のみを使用する。再生可能エネルギー源にはそれぞれ長所と短所がある:太陽放射は一種の流動エネルギーであり,量的には無制限であるが,その利用可能性は断続的である;地熱エネルギーは安定した貯蔵エネルギー源であるが,量的には有限である。したがって,さまざまなエネルギー源の組み合わせを提案し,それらの欠点を説明するために実践してきた。本研究では,建物の周囲で再生可能な熱エネルギー源を使用する多元および多目的ヒートポンプ(MMHP)システムを開発した。MMHPシステムでは,太陽熱,地中熱,空気源などの複数の熱源が利用され,熱源の温度に照らして,冷房,暖房,家庭での給水方法などの複数の熱用途が利用される。太陽熱と空気熱を利用できる独自の空熱源ヒートポンプを開発した。ヒートポンプと組み合わせた二重螺旋地中熱交換器を提案し,MMHPシステムの毎日のサイクル運転を達成した。また,市販品をベースに,家庭用の給水,床暖房,空調用の水源ヒートポンプを開発した。MMHPシステムは,従来のヒートポンプシステムよりも高い効率を達成することが期待されている。MMHPシステムは分散型マシンのネットワークであるため,さまざまな規模や用途に対応しやすく,さまざまな建物の規模や用途に応じて拡張できる。MMHPシステムの性能と適用性を評価するために,REハウスと呼ばれる実験住宅を日本の千葉に建設した。MMHPシステムの構築には,いくつかの自社開発の水ヒートポンプと地中熱交換器を使用した。各ヒートポンプとシステム全体の性能を調査するために,夏と冬のフィールド実験を実施した。その結果から,以下の結論を導き出すことができる:1)PVCパイプと分散型ポンプシステムの採用により,伝熱電力と水配管コストが向上した。2)天空熱源ヒートポンプは,晴れた日は23.2,曇りの日は7.4COPの集熱運転を達成し,夜間の放熱運転のCOPは4.5であった; 3)地中熱交換器と天空熱源ヒートポンプを組み合わせた毎日のサイクル運転方式により,安定的かつ効率的な長期運転が期待できる; 4)床暖房ヒートポンプは,日本の千葉での1か月の実験に基づいて,COP11.5で安定した運転を達成した; 5)給湯用水源ヒートポンプを開発した。性能が予想より低かったため,操作方法や設備の調整が必要である; 6)日本の千葉における長期運転と代表日の結果に基づき,システムはCOP8.4の暖房運転とCOP5.3の冷房運転を実現した。(翻訳著者抄録)
