地球環境研究助成05-03

住宅群における太陽熱・木質バイオマス熱利用システムの最適運用手法の開発

代表研究者 工学院大学・教授 中島　裕輔

【 研究目的 】

脱炭素社会に向けて、木質バイオマス熱やエネルギー利用効率の高い太陽熱は、普及が望まれる地産地消型の再生可能エネルギーである。本研究では、徳島県神山町にある太陽熱利用システムと木質バイオマス熱供給システムの双方が導入されている分棟型集合住宅において、申請者が開発している「環境見える化システム」も活用しながら、そのエネルギーシステムの最適運用手法を開発することを目的としている。

【 研究方法 】

住戸側の暖房システムについては、各住戸の熱使用量の常時計測と室内温熱環境見える化システムの運用を行うとともに、冬期に居住者交代で空いた1住戸を借りて、太陽熱及びバイオマス熱による暖房システムの詳細な調査・分析を行った。 　地区全体の熱供給システムについては、プラント設備及び住戸側設備各所の熱量・流量・温度データの長期計測・分析と、供給効率向上のために、供給温度の変更、熱供給時間の制御、熱需要の拡大、そして熱利用推移の見える化による熱需要平準化の各試行実験とその効果検証を実施した。

ページトップへ 【 研究成果 】

太陽熱利用空気集熱システムは、晴天日の稼働時間帯は十分な熱供給量を得られ、費用対効果も高いことが確認された。バイオマス熱による床下暖房システムは、空気集熱システムの循環ファンとの併用により十分な暖房効果が得られ、大半の住戸で室内環境見える化システムが室内環境調整の参考にされていることが確認された。 　地区全体の熱供給システムについては、他地域の類似システムと比較した供給効率は平均して10ポイントほど高い状況であったが、さらなる向上を目指した様々な試行検証の結果、供給効率は住戸側受取熱量及び供給温度と特に相関性が高いことが分かり、季節ごとの適切な供給温度の目安も明らかとなった。また、1日の熱利用の効率化を図った運用手法の検討として、利用の少ない時間帯の熱供給停止を行う熱供給時間制御を行うことで明らかな熱ロス低減効果が見られ、これと熱利用推移の見える化システムを併用することで、地域全体として効率的な運用を図ることができる可能性が示唆された。

ページトップへ 【 まとめ 】

本研究では、住宅群に導入された太陽熱・木質バイオマス熱利用システムについて、室内環境及び熱利用の見える化システムを製作・導入し、室内温熱環境を含めた住戸側設備と地区全体の熱供給システムの両面から、最適運用手法の検討と分析を行った。その結果、システム利用による快適な室内環境の確保と、熱供給システムの運用改善による一定の供給効率向上効果が確認された。

ページトップへ 【 地球温暖化対策への貢献 】

日本の再エネ利用では太陽光発電やバイオマス発電など発電利用に偏重する傾向がある中で、太陽熱利用と木質バイオマス熱利用の効果的な運用事例・運用手法の知見が蓄積されていくことは、発電利用よりも利用効率の高い熱利用の普及につながり、温暖化対策と脱炭素化への貢献度は高いと言える。

ページトップへ 【 主な成果発表 】

(1) 渋谷晃平，堀田智樹，中島裕輔：住宅群への木質バイオマスによる小規模地域熱供給システムの運用実態及び供給効率に関する調査，日本建築学会技術報告集，第31巻，第78号，pp.829-834，2025年6月 (2) 小川歩夢，渋谷晃平，堀田智樹，池辺友香子，中島裕輔：住宅群における木質バイオマス熱供給システムの最適運転手法の検討に関する研究，日本建築学会関東支部研究報告集，2025年3月 (3) 渋谷晃平，堀田智樹，中島裕輔：住宅群への木質バイオマス地域熱供給システムに関する研究 その1　・その2，空気調和・衛生工学会大会学術講演論文集，2024年9月