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札幌工務店発信 太陽熱利用についての実証札幌本社

  • 奥林洋樹
2018.03.05

本年度初めての更新、イゼッチハウス奥林です。
更新しなかった理由はと言うと、私がブログを連投していると甘えが生じるのか他スタッフの投稿が行われないと言った現象が表れるので、しばらく静観してみようと考えたのが一つ、もう一つは個人的に愛読していた建築ブログの名手で、工務店のブログやホームページのセミナー等を全国的にも行ってこられた「オーガニックスタジオ新潟」の相模社長が自身による積極的なブログ投稿を控えられてしまい(スタッフブログはあります)張り合いが無くなった事も要因の一つです。


無論、読むのも書くのも大好きな私がブログを更新しないからと言って、空いた時間をサボっていたわけでは無く、かねてから告知していた「安心ライフ省エネ読本」(仮称)の執筆にいそしんでおりました。
「安心ライフ省エネ読本」は、住宅検討の有無に関わらず世界のエネルギー事情や日常で出来るエコライフの方法やちょっとひと工夫、結露の仕組み等、盛りだくさんの参考にして戴ける内容だと自負しております(思い込みは自由であると言う事で、自画自賛はお許し下さい)
現在87ページまで執筆中。最終的な脱稿は120ページ前後を想定しており、4月以降に開催する予定の「ZEH啓蒙セミナー」テキストとして活用の予定です。


さて早速本題
今回スティーベル様より、帯広市内で建築し1年間データ集積を行っていた「垂直取り付け太陽集熱パネルの給湯エネルギー削減効果」についての検証データを、なかば強引に提供戴きました。


弊社ではNEDO事業の一環として「太陽集熱利用による暖房給湯エネルギー60%削減の検証」を過去に行っており、私自身、実証研究の研究員として参画させて戴いた実績から、太陽集熱に関しては北海道内において多少は先んじた知見を有しております。
今回提供戴いたデータは、積雪地(実証場所は帯広)においてパネル表面への堆雪による日射影響を避ける為、壁面に取り付けられた垂直パネルの有効性についてのデータでした。
快くデータ提供を戴きましたスティーベル様にはこの場を借りて御礼申し上げます。


さて詳しい集積データはコンプライアンスの関係上、私から公表する事は差し控えますが、結論として「北海道においても設置角度により太陽集熱パネルの有効性は充分に確立出来る」と言った考えを裏付けるに充分なものでした。
皆様もご存知の通り再生可能エネルギーの主力である太陽エネルギーは、光と熱に大別されます。
光については皆様ご存知の通り太陽光発電として普及しておりますが、太陽熱は伸び悩んでいるのが実情です。
これは積雪地帯である北海道において、我々提案側の人間が実証を怠り、その有効性を提案出来なかった事に起因していると反省しております。
変換効率と言う点で見てみると、太陽光発電の発電効率は技術革新により飛躍的に高まっていますが変換効率は30%未満です。
これは太陽光発電の基本原理によるもので、P型半導体とN型半導体という2種類の半導体を利用した電子の抵抗上において限界値が発生する為ですが、集熱パネルは「熱を熱のまま利用する」と言う単純構造から変換効率は80%前後となっています。


無論、温水で電気機器を動かす事はできませんから太陽光発電は有効です。
但し、太陽光発電により得られた電気を利用して湯を沸かすのは、エネルギー交換率から考えても無駄が多くなります。
温水を得る為に必要なエネルギー量はとても大きいのです。
給湯に要するエネルギーを電気やガスでは無く、太陽熱エネルギーで賄うことが出来れば家計に優しいライフスタイルを更に加速する事が出来ます。
特に冬季に暖かいお湯が再生可能エネルギーで賄えたら最高です。


今回戴いたデータでは入射率が低減する垂直設置による冬季給湯温度のデータでしたので非常に興味深いものでした。暖房費と併せての費用発生(家計負担と置き換えても良い)が顕著となる、冬季における効果の一例を検証する為に11月からのデータを羅列してみましょう。


11月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           3.38[kw/㎡]
平均給水温度                                                               13.1度
160ℓタンク内温度                                                       60.4度
ソーラー集熱量                                                            194[kwh]
集熱熱量                                                                      698[MJ]


12月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           4.02[kw/㎡]
平均給水温度                                                               7.8度
160ℓタンク内温度                                                       59.8度
ソーラー集熱量                                                            208[kwh]
集熱熱量                                                                      750[MJ]


1月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           4.62[kw/㎡]
平均給水温度                                                               6.4度
160ℓタンク内温度                                                       65.0度
ソーラー集熱量                                                            242[kwh]
集熱熱量                                                                      872[MJ]


2月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           5.13[kw/㎡]
平均給水温度                                                               4.1度
160ℓタンク内温度                                                       70.3度
ソーラー集熱量                                                            251[kwh]
集熱熱量                                                                      905[MJ]


3月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           4.62[kw/㎡]
平均給水温度                                                               4.5度
160ℓタンク内温度                                                       64.1度
ソーラー集熱量                                                            265[kwh]
集熱熱量                                                                      954[MJ]


4月
平均日射率(NEDO日射データベースより)           3.01[kw/㎡]
平均給水温度                                                               6.3度
160ℓタンク内温度                                                       45.1度
ソーラー集熱量                                                            190[kwh]
集熱熱量                                                                      686[MJ]


写真でも確認できる通り、集熱パネル2枚(屋根直下の黒い2枚の事。他の4枚は太陽光パネルです)でタンク160ℓの成果とは言え、素晴らしい実証となっているのがお分かり戴けると思います。
一般家庭の場合、入浴に要する温度が42度前後と推定すると、冬季においた入浴に要するお湯を太陽熱で賄える事になります(160ℓタンクでは浴槽に使用する湯量としては足りないのだが、パネル4枚とタンク300ℓにすれば充分に可能となる)


夏季はおいては太陽高度の問題(水平設置と太陽熱入射角度)により集熱効率は減少するが、外気温が高い場合には必然的に、入浴やシャワーに要する温度は低下すると考えられるため、さしたる問題にはならないと考える。
冬季におけるパネル集熱に影響を与える要因として、パネル設置方位(基本真南)と敷地内積雪の乱反射による熱取得がどれだけ得られるかが、集熱効率に大きく影響を与えるのではないかと考えている。


乱反射についてはパネル設置面が道路面となる場合(除排雪によりアスファルト面が冬季においても露出している状態で、乱反射の集熱効果が得られていない等)と、ほぼ均等に均されている(南側庭に水平的に堆雪している)状態では集熱効果に差異が生じる事が確認されている。
この部分については年度毎、地域ごとに変化する要因であり実証を行う事が困難な為に、詳細情報から推定するしかないのだが…。
集熱効果は給湯に使用するだけでは無く、熱交換を行い低温水循環によるロードヒーティングにも使用できる(無論、三方弁制御による直接使用も可能)


タンクの設置場所や、配管などの諸問題はあるものの、後付け施工が可能なため「既存住宅へのロードヒーティングシステム」として設置する事も可能である。


イニシャルに見合うランニング軽減の効果は充分に期待される。
温暖化の少なからぬ影響であろうか、北海道はもとより日本全国において想定外の積雪被害が多発した今年。高齢者の除雪作業中の事故が後を絶たない。除排雪作業員の高齢化や作業員不足が近年の問題として取り上げられている。


特に過疎地においては顕著であろうと思う。
再生可能エネルギー(太陽集熱)による給湯費削減やロードヒーティングシステムの普及促進は、本来であれば行政庁が福利厚生として検討する課題であると思う。
我々は自分達に出来る範囲で今後とも、独自に皆様に提案出来る最善の物を研究し、お客様に提案していきたいと思っている。

ご興味のある方は、お気軽に
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