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農業用水路をヒートポンプの熱源として活用可能に 農研機構2020年1月17日

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 農研機構は、シート状熱交換器を農業用水路などの流水中に設置すると、土中設置した場合より約15倍の効率で熱を交換できることを明らかにした。この成果を活用すれば、農村地域に広く配置されている農業用水路を、ヒートポンプの熱源として利用し、農業用ハウスの冷暖房で消費するエネルギーの削減や、ランニングコストの削減に役立つという。

農研機構.jpg農業用水路をヒートポンプの熱源として利用し、農業用ハウスの冷暖房で消費するエネルギーの削減やランニングコストを削減


 農業施設では、空気中や地中などから熱交換して冷暖房や除湿を行い、エネルギー消費とランニングコストを削減する技術として、ヒートポンプが導入されている。現在は熱交換器を空気中や土中に設置する方式が主流だが、より交換効率の良い、水中へ設置するための研究が進められている。

 農村地域にはため池や井戸などよりも速い流水条件が得られ、高い熱利用が期待できる、受益面積が100ha以上の農地に送水している基幹的農業用水路が、約3.3万km敷設されている。しかし、これまで熱交換器を農業用水路内の流水中に設置した事例はなかった。

 農研機構は、農業用水路における流水熱利用を図る目的で、農村工学研究部門(つくば市)の実験棟内に農業用水路を模した実規模水理模型にシート状熱交換器と実験システム(図)を設置して、流速条件や設置方法の違いによる熱交換特性を明らかにした。

 その結果、熱交換器を流水中に設置すると、熱交換器周辺の水が常時移動することから、ヒートポンプを冷房運転、暖房運転したどちらの場合でも、土中や静水中に設置した場合に比べて熱を効率良く交換できることがわかった。

 冷房運転時に、熱交換器を流水中に設置した場合の熱交換効率は、静水中に設置した場合の約2.5倍、土中設置の約15倍、従来型のスリンキー式熱交換器を土中設置した場合の約25倍。この結果からも、農村地域に広く配置されている農業用水路を、ヒートポンプの熱源として有効利用できることが示された。

 同成果は、農業用ハウスの冷暖房で消費するエネルギーの削減、ランニングコストの削減に役立つとともに、戸建て住宅、集合住宅、コンビニエンスストアー、商業施設など農業用水路に隣接する熱利用施設での利用にも期待される。

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