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ノンフロンヒートポンプによる省エネ空調・給湯・融雪

  • 未来材料・システム研究所
  • システム創成部門

教授 長谷川 達也[はせがわ たつや]

http://www.hasegawa.imass.nagoya-u.ac.jp/

シーズの概要

ヒートポンプは投入エネルギーの数倍の熱エネルギーを利用できるため、冷暖房,給湯に用いると大きな省エネルギー効果がある。しかし、これまでヒートポンプに使われて来たフロン冷媒はオゾン層破壊、地球温暖化の原因物質であるため、その製造、使用が制限され始めている。当研究室では自然冷媒である二酸化炭素ヒートポンプによる冷暖房、給湯システムの性能予測のためのシミュレーション手法を開発し、実験室規模の試験機(図1、図2)で精度の評価を行っている。また、地中熱を熱源としたヒートポンプ給湯システムで加温したお湯を地面に埋設した融雪パイプに流し、融雪するシステム(図3)を考案し、降雪地域で実証試験をしている。

この研究の新規性・独創性

開発したヒートポンプシミュレーション手法は熱流体の基礎式に基づき、二酸化炭素の実在気体効果を考慮する事ができる画期的なもので、あらゆる冷媒に対応できるのが特徴である。また、二酸化炭素給湯器を利用する融雪システムは無人で省エネ融雪ができる。過疎化、高齢化の進む地域の雪氷防災に大きな貢献ができる。

産学連携を目指した応用研究

被災地の復興促進のため、岩手県の民間企業と共同で、地中熱を熱源とする二酸化炭素ヒートポンプ空調・給湯・融雪システムを開発中である。シミュレーションにより最適設計を行い、地中熱パイプを地下2mの所に水平に埋設し夏は涼しく冬は暖かい空気を送り込む事で、低コスト省エネシステムの完成を実現する。

一言アピール

温暖化防止のため、自然冷媒である二酸化炭素ヒートポンプによる空調、給湯・融雪システムの性能予測シミュレーション法を開発し、地中熱パイプと組み合わせ、低コスト省エネシステムの最適設計を実現。

キーワード

”二酸化炭素ヒートポンプ”、”シミュレーション”、”地中熱”,”空調”、”給湯”、”融雪”

保有技術

  • 二酸化炭素ヒートポンプによる冷暖房
  • 給湯システムの性能予測のためのシミュレーション手法

主な論文

  • Cycle Simulation of Heat Pump, Kazuya Minakuchi , Hisae Takeuchi , Hiroshi Araki and Tatsuya Hasegawa, Proceedings of the International Symposium on EcoTopia Science 2013 (ISETS’13), Nagoya, December 9-11, P-3-24, 2013.
  • 劣化およびレトロフィットを伴うヒートポンプシステムのサイクルシミュレーション, 宮本年男, 大内田聡, 長谷川達也, 日本機械学会論文集, B編, 76(767), 1075-1081, 2010.
  • Simulation of heat-pump cycle for different specifications and conditions, T. Miyamoto, S. Ohuchida, T. Hasegawa, The 4th Asian Conference on Refrigeration and Air-conditioning, Taipei, May 21-22, 2009, ACRA 185 (CD-ROM), 2009.