The main objective of the present study is to investigate the cooling and heating performance of the ground source heat pump system affected by groundwater flow. The measured data were analyzed in a three-floor building installed in the ground source heat pump system with four borehole heat exchangers in Kazuno City with the active groundwater flow.

都市づくりのグランドデザインでは、開発の機会を捉え、エネルギーの面的利用の誘導と災害時の都市の強靭化の一環として、CGS等の促進を掲げている。この実現には、開発動向を把握するとともに、それに適応したCGS等の整備方法の検討が必要である。 　本研究では、東京都23区内における開発事業を調査分析し、開発事業におけるCGSの導入実態を調査した。そして、エネルギーの面的利用によるCGS導入の環境要素とレジリエンス要素の効果をシミュレーションにより検討した。

本研究では地域熱供給で活用されているCGSの設置場所や発電電力の利用形態からみた設置利用形態のタイプを整理した上で、首都圏の導入事例を調査し、近年の動向や改修内容の実態を把握する。加えて、CGSを改修した地区においてシステム効率などの変化を改修効果として評価する。

This research is aim to study the energy conservation and low carbon potential of CGS in urban area. In part 1, we firstly introduce the background, objective and methodology of the research. Then we take 23 districts of Tokyo as case study and figure out the potential area for CGS introduction.

Based on the result of part1, part2 is aim to analysis the effect energy conservation effect, peak cut effect and BCP effect of CGS in the urban area. We report the numerical simulation results of energy saving effect, peak cut effect and BCP effect by introducing CGS in model area.

住棟セントラル方式において，コージェネレーションを運転した期間のエネルギー効率は停止した期間よりも高かったことを示した．また，ボイラシステムについては，適正な単機容量での二位置制御方式と過大な単機容量での比例制御方式を比較すると，後者の方が機器仕様に近い往温度を確保していたが，エネルギー効率は低かった．さらに，シミュレーションにより，比例制御であっても適正な容量設定が重要であることを示した．

近年，PCMは蓄熱建材として様々な技術開発や多くの研究が進められているが，木造住宅のような熱容量が不足する構造体にPCMを付加した場合，日射熱などに依存せず利用するための可能性や内装建材として利用する場合の効果ついては不明な点が多く，関連研究も少ない。本研究では，全国的に見て日射量が少ない秋田県におけるPCMの有効性を評価することを最終目標とし，暖房時におけるPCMの導入効果を明らかにするために，実験やCFD解析による検討結果について報告する。

過冷却現象が顕著に現れるPCMでは，熱媒温度の設定によってはPCMの凝固が開始されず，冷却量が少なくなる可能性があるため，過冷却現象の詳細を把握することは重要である．そこで本研究では，PCMの凝固結晶成長の様子を可視化し、過冷却及びその解除現象の詳細を調べる実験を行った．その結果，凝固結晶生成の違いにより温度変化の傾向が異なることが分かり，さらに実験で使用したPCMは，繰り返し冷却・加熱を行っても凝固時の特性は大きく変化しないことが確認された．

夏期において、冷房負荷削減のためには日射熱の遮蔽が重要となる。断熱材とシート状のPCMを組み合わせることで、断熱材の厚さを増やさずに室内への熱の流入を抑えることが期待できる。既往研究では、実験棟の天井面にPCMを設置し、流入熱量抑制効果を確認した。しかし、室内温度上昇抑制効果は確認できなかった。本研究では、実験棟の天井面と壁面にPCMを設置し、夏期における流入熱量抑制効果と室内温度上昇抑制効果を検証した。

PCMをオフィスの二重床に敷設し、省エネルギー効果と快適性向上の効果を期待したPCM活用空調システムを実建物に適用し、１年間を通して実測を行い、その効果を検証したので報告する。本報では、適用建物の概要、実測の概要、中間期の実測結果について述べる。

PCMをオフィスの二重床に敷設し、省エネルギー効果と快適性向上の効果を期待したPCM活用空調システムを実建物に適用し、１年間を通して実測を行った。冬期モードで蓄熱を行い、放熱利用することで、温熱環境改善などによる快適性と、従来空調と同等のエネルギー性能であることが確認できた。

今回の研究はANNとRNNによるREハウスにおけるSSHPとFHHPの冬期集熱運転消費電力の予測性能の比較を行った。比較の結果として、いずれもRNNの方が予測精度がよいことがわかった。最後に、ANNに対してハイパーパラメータの最適化を行って一番精度良いANNのモデルを選んだ。この結果を見ると、RNNによるREハウスにおけるSSHPとFHHPの冬期集熱運転消費電力の予測が高精度で実現できることが分かった。

Based on the heat pump system used in the experimental house, a three-dimensional numerical model used to represent a real piping system with different operations was developed. Then several simulations such as heating and cooling operations were performed to verify the prediction accuracy of this developed system model.

本研究では，太陽熱と空気熱を利用する集熱専用天空熱源ヒートポンプ（SSHP）と地中熱交換器を組み合わせ利用する水熱源ヒートポンプシステムの開発を行っている。本報では、既報にて検討したSSHPと地中熱の組み合わせシステムにおける最適制御方法を改良し、シミュレーションによりその省エネ性能評価を行った結果について報告する。

　本研究では，太陽熱と空気熱を利用する集熱専用天空熱源ヒートポンプ（SSHP）と地中熱交換器を組み合わせ利用する水熱源ヒートポンプシステムの開発を行っている。本報では、SSHP システム及び地中熱を組み合わせた水循環・分散型ヒートポンプシステム全体としての夏期の運転結果と冬期の最適制御及び太陽熱直接利用の運転結果を報告する。

河川に隣接する敷地では、熱供給ポテンシャルの大きな河川水熱を地域エネルギーとして利用できると熱効率やコストの面で合理的である。ここでは、主に河川水熱を利用しすべての熱源を再生可能エネルギーで賄う複合型水熱源ヒートポンプシステムを構築した。1年間の運転実績としては、すべての熱源を再生可能エネルギーで賄っており、特に浄水場の豊富な水資源を活かした河川水熱が81％を担った。従来の空気熱源システムに比べ29％の省エネ効果が得られた。

本報では前報で定義した受熱量比（以下TDR）を用い、自然対流を考慮した夏季における熱源温度の変動を簡便に計算可能なモデル（以下TDRモデル）を作成する。TDRモデルでの計算に必要なパラメータ（混合層厚さ、TDR）は、CFD解析結果を基に決定する。また、既往モデルとの比較から、TDRモデルの妥当性を検討するとともに、放熱量や貯留水の水平面積、貯留水の深度を変更したケーススタディにより熱源温度の挙動を確認し、貯留水ヒートポンプシステムの省エネルギー性を定量的に評価する。

本研究では福岡市中部処理区の合流式及び分流式下水道を対象として実測データをもとに、既往研究により提案された推定法を用いて、管路における下水流量・下水温度を推定する。推定結果と測点周辺の建物用途の特徴を比較し推定法の検証を行った。また、推定精度向上のために短期間の実測値に基づいた推定法の改善を提案した。

下水熱利用システムにおいて、採熱管材の架橋ポリエチレンは熱抵抗が大きく、下水から採熱を図る上で疎外要因となっている。そこで採熱効率の向上を図る手段として、肉厚1.0mmの薄肉型下水採熱管を独自に製作した。長さ10mの実証試験モデル装置を用いて、肉厚1.0mmの薄肉型下水採熱管と、肉厚1.5mmの従来型下水採熱管を敷設し、両者の採熱性能の比較検証実験を行ったので、その結果について報告する。

Synopsis: Most of using rainwater, is used for toilet wash water and garden watering. We examined rainwater utilization for air-conditioning. From the actual measurements of the amount of rainwater and air-conditioning water, it was suggested that the amount of water used for an air-conditioning system of a target building could be reduced by up to 40%.

　温泉水を熱交換するにあたって、強酸性の温泉水でも腐食せず、浮遊物質を容易に洗浄可能な樹脂製柵状浸漬形熱交換器を開発するとともに、温泉、浴場施設の源泉または排湯熱を回収する熱交換システムについて提案してきた。本報では、特に熱回収が困難と考えられる熱交換器にスケールを固着させる源泉からの熱回収を試みた。システムの概要や熱交換器へのスケール固着、熱交換器の熱交換量と熱通過率、システムの熱交換状況、スケール除去方法について報告する。

熱源機器でのエネルギー消費量は多く、今後は再生可能エネルギーの活用を含めた熱源システム全体の高度化によるエネルギー消費削減が重要となる。 本研究は、再生可能エネルギーの直接・間接利用を含んだ熱源システムに対して、再生可能エネルギーの有効利用法を検討するものである。本報は、冷房時に太陽熱の熱源機駆動力としての利用や井水の熱源水利用を行う熱源システムを対象にシミュレーションモデルを構築し、期間エネルギー性能や運転方法の検討を行った。

2030年のCO2排出削減目標の達成に向けて、オフィスビルを含む業務部門のさらなる省エネルギー化が求められている。そこで本研究では、太陽熱や井水といった再生可能エネルギーを直接・間接利用した熱源システムを対象として、暖房時のエネルギー性能の検討を行った。熱源水利用熱量の小さい熱回収吸収式ヒートポンプを優先した運転の優位性を示した。また、温水一次ポンプで変流量制御を行うことにより、このポンプでのエネルギー消費量を約73%削減できることを示した。

近年増加傾向にあり，将来的な課題となり得る浴室乾燥のエネルギー消費に対する対策として，太陽熱集熱方式を利用した浴室乾燥システムの開発を行った。実験住宅での実測調査からシステムの効果を検証するとともに，数値計算により様々な条件下における運用状況を再現することで，システムの最適運用方法の検討を行った。

地中熱利用システムでは，地中熱交換器最適設計のため高速に長期間のシミュレーションを行うことが必要とされる．このシミュレーションにおいて肝要な地中熱交換器周囲温度は，地中放熱量と地中温度応答関数の畳み込みによって計算される．本研究ではこの畳み込み計算について，Graphical Processing Unitによるフーリエ変換を用いた計算の高速化を検討する．この手法による高速化の結果として，60秒刻み30年間の畳み込みが22.8秒で計算され，従来手法に対して2.5倍の計算速度が示された．

地中熱空調システムにおける流量制御の有無が熱源補機搬送エネルギーに与える影響を検討するため、オープンループ型(井水)地中熱空調システムの構成を各種タイプに分類し、定流量制御および変流量制御における各熱源水ポンプに対する一次エネルギー消費量の簡易推計手法を提案するとともに、地中熱空調システムの分類ごと、制御ごとのエネルギー消費量の試算結果比較を行う。

従来の地中熱ヒートポンプシステムは、年間を通じて温度が一定となる深さまで掘削するための導入コストが普及のための障壁となっている。そこで本研究では、建物直下の耐圧盤程度の深さに埋設する場合の採熱量を数値シミュレーションにより検証し、導入コストあたりの採熱量を分析した。

某大学教育棟の施設に導入されている井水熱源ヒートポンプチラーの運用についての実態調査をおこない、エネルギーの利用状況・効率を実測して、その改善をおこなった事についての報告をおこなう。

本研究では，COPの改善を目的とする。性能評価のため，1kW-ラボスケール吸着式ヒートポンプを試作し，断熱強化をした。そして，Passive Heat Recovery とSerial Heat Recovery2つの熱回収方法を比較した。更に，物質回収も導入して検討した。アルミ薄板反射材によって再生熱と冷熱両方とも向上し，COPが0.45まで僅かに向上した。2つの熱回収方法ともCOPが0.54まで向上し，物質回収によってCOPが0.51まで向上したが，SCPの向上が得られなかった。

冷熱需要と温熱需要が同時、もしくは短時間に発生する大規模建物において、省エネルギーの得られる地中熱利用熱回収ヒートポンプシステムについて、設計手法と制御手法の改良を行った。本報では、設計手法、制御手法の改良点について説明するとともに、制御システムの動作を検証するために実施したフィールド試験の結果について報告する。

既報にて紹介した地中熱利用熱回収ヒートポンプシステムについて、負荷条件の異なる施設への導入を想定し、異なる負荷パターン条件を与えてフィールド試験を行った。この結果よりあらゆる負荷条件でも最適制御システムの動作を検証できた。さらに地中熱熱回収ヒートポンプシステムの導入効果の試算を改良した設計手法とシミュレーションを用いて行った。

本報では、開発した地中熱ヒートポンプモジュールと地中熱交換器モジュールの概要を報告する。また、地中熱交換器モジュールについて、モジュールの計算結果を既存ツールの計算結果と比較し、開発モジュールの信頼性を確認した。最後に、本開発ツールの活用方法を企画設計から運用段階の各フェーズにおいて検討したので、報告する。

This study developed a temperature calculation method for various types of ground heat exchangers in ground source heat pump systems. The nation-wide geologic database was constructed from about 50-thousand borehole data with kriging interpolations. The analytical solutions of both cylindrical and line heat sources were applied, and then hourly temperatures of the circulating fluid was also calculated.

本開発では、地中熱ヒートポンプシステムの普及を促進するためのシステムシミュレーションツールを開発した。ユーザーインターフェースの開発では、開発した地中熱源モジュール、熱交換器モジュールを追加したトータルシステムを簡易に構築するツールとしての、ユーザーインターフェースの作成を完了した。 既往設計手法との比較では、既往設計手法での設計方法の整理を完了。モデル建物を設定し、従来の設計手法での設計とコスト試算を実施し、一定条件下におけるイニシャルコスト、ランニングコスト20%削減目標を達成した。

本研究は水平型GHEX において地表面温度境界を想定した地中温度の計算手法を提案する。また、直管とスリンキーコイル水平型地中熱交換器を対象に、その計算手法を用いることによって、地表面の影響を考慮した水平型地中熱交換器の性能予測ツールの開発を行った。本報告では計算手法の概要について説明するとともに、住宅に導入する条件にて直管とスリンキーコイル水平型地中熱交換器と、ボアホール垂直型地中熱交換器の性能について比較を行った。

鉛直流入方式のディフューザを持つ温度成層型蓄熱槽について、ディフューザ吐出面の設置水深、ディフューザ吐出面の形状、設置パンチングメタルの開口率の蓄熱性能への影響についてＣＦＤ解析により検討した結果を報告した。

帯水層蓄熱空調システム（ATES）とは、空調などの冷暖房や給湯の熱源となる冷温水を建物地下にある帯水層に蓄熱しておき、時間をずらして蓄熱塊を汲み上げて利用する技術である。 ATESの蓄熱性能に影響する要因には不明確な要素が多く、その影響の大きさも把握できていない。そこで本研究では①積算流量②井戸間距離③地下水流速④地下水流向の4つの要素の蓄熱性能への影響を把握すべく計72通りのシミュレーションから蓄熱性能を比較する。

本研究では，高松電気ビルに導入された各種省エネシステムの適正な運用に向けて，シミュレーションを用いて改善施策を検討し，最適な運転方法の提案と評価を行うものである。本報は，2017年1月30日～2月3日の帯水層蓄熱システムの実測データを分析した上で，帯水層モデルの構築と精度検証を行い，帯水層蓄熱システムを蓄放熱運転で用いる際に最適な運転方法を検討する。

自動車環境試験室の空調設備には、室内発熱が大きく変動する条件下で、例えば設定-50℃～+50℃、許容偏差±1℃といった、広域かつ高精度の温度制御が要求される。直接膨張方式は、設備構成が簡素でコストメリットが見込めるが高精度の温度制御が難しい。本件では、メーカー標準の機器で直接膨張方式の装置を構築し、試験を行った。結果、制御方法を工夫することで、設定-10℃～+30℃の範囲にて±1℃以内の制御精度を得た。

ニューラルネットワークを利用し補正を行った日射量を用いて太陽光発電システムからの発電量を予測し、最適なリチウムイオン蓄電池充放電制御と給湯ヒートポンプ運転スケジュールを求めるモデル予測型HEMSを開発し、それを導入することによるコスト削減効果を推定した。また、この最適運用システムを実際にHEMS実証実験設備に導入し、自動更新して連続に運用することに成功した。

環境試験室は広範囲の温度設定で高精度の制御精度が要求される。一方湿度は、常温以上の温度条件においては高精度の制御精度が要求される。これまでは低温域では湿度成行きとされることが多かったが、最近では低温条件でも高精度の湿度精度を要求されることが増えてきた。本報では、低温高湿条件で高精度な温湿度制御が可能な制御方法の検討を行った。

本研究では、熱源のCOP補正の方法を検討した。ターボ冷凍機では、前報では冷却水入口温度のみでCOPを補正したが,今回は負荷率による補正を加えて精度を向上させた。さらに,この方法により空冷ヒートポンプのCOPを補正すると、負荷率や外気温度の影響が抑制されることを確認した。

次年度以降に予定している省エネチューニングを効果的に実施するために，下記に示す各項目について，施主・設計者・施工者・運転管理者・機器メーカーで会議体を構成し，定期的に運転データを確認・共有し，性能の検証を実施した。 ・熱源機器の初期性能の確認 ・実績データの収集とグラフテンプレートの作成 ・省エネチューニングに向けた課題の抽出 本稿では，竣工後1年間の取り組みと，その成果の一部について報告する。

２０１７年５月に部分竣工した北広島市新庁舎の地中熱ヒートポンプを主熱源とする空調・融雪熱源と各種空調設備の運転状況、冬期のエントランスにおける床暖房の実測結果などから、今後の庁舎設計や運用方針を探る。

下水熱は大気に比べて安定的かつ豊富に存在するため、その温度差エネルギーをヒートポンプの熱源として利用することが期待されている。下水熱利用に関する研究は、模擬実験装置による評価やシミュレーションが行われているが、実際の建物に設置したシステムの運用実績の評価事例は極めて少ない。そこで本研究では、対象施設がある長野県小諸市で下水温度を計測し、下水の特性を明らかにした。また、対象施設の下水熱利用システムの運用実績を分析した。

近年、省エネ性に優れた都市に供する地域熱供給が注目されている。既存の熱源機器を利用しながら複数の建物間で熱融通を行い、エネルギー消費の効率化を図るシステムが建物間熱融通である。本研究では建物間熱融通システムの一種であるサーマルグリッドについて取り上げる。その省エネ性を評価することを目的として熱媒の温度と流量をシミュレーションする方法を構築し、熱源機特性と建物熱負荷の観点から建物単独と従来型の建物間熱融通それぞれと比較する。

本研究では熱源システムの適切な保全プロセスの開発を最終目標とし、実システムの不具合検知・診断（FDD）結果を基に、不具合重要度評価を行った。シミュレーションを用いて多種類の不具合発生時のシステム挙動を再現し、それを正常時と比較して各不具合によるSCOPやピーク電力、消費電力量の増減を算出した。各不具合の重要度は重視する指標により異なるが、FDDの診断確率と併せたシステム不具合評価では、特に重要な不具合はどの指標でも共通しており、本手法により優先して修復すべき不具合を抽出可能になると考えられる。

近年、面的エネルギー利用システムに関する施策が展開され、さまざまな提案がなされるようになってきた。また、未利用エネルギーや再生可能エネルギー利用の重要性も広く認識されるようになった。しかし、地域導管の敷設コストや未利用エネルギー利用にともなう付加的なコストが障壁となって、なかなか普及に至らないのが実状である。そこで、本報では、比較的容易にネットワーク化が可能な水熱源ヒートポンプによるループ式熱源水（中温水）ネットワークシステムについて、その基本的な概念とモデル街区における試算結果について述べる。

本報では、LCEMツールを用いてGSHPを含む中央熱源システムのモデル検討を行った。地中熱交換器周りの境界を断熱境界にし、GSHPの稼働時間を昼間のみ稼働することを基本条件としてケーススタディを行った。その結果、冷却塔を積極的に使用することにより、高効率を維持しつつ地盤温度上昇を5年間で約0.3℃に抑制できた。また、１日の稼働時間を6時間に抑えることで、残りの時間を地盤蓄熱の回復に充てることができ、5年後の地盤温度上昇を約0.7℃に抑制することができた。

我々は、推論技術の一種であるルールエンジンの、空気調和設備の最適運転への適用に取り組んできた。 この論文にて、我々は、熱源機器のエネルギー消費量と各機器の製造熱量を最適化するシミュレーションの方法と事例のひとつを報告する。 我々は、建物や工場の制約に合わせた設備運用やエネルギー消費量のシミュレーションができることから、熱源機器の運転シミュレーションにルールエンジンの適用が有効であることが解った。