中小型冷凍空調機器に次世代の冷媒を導入する研究が進められています。可燃性や毒性を有することが多いため、安全性とリスク評価が必要です。また、冷媒の選定においては、実運転性能が評価すべき最重要因子です。しかし、現状では、機器性能の評価が十分でないため、冷媒の選定に誤りがある可能性があります。この理由は、温度帯や機能、運転方法が異なる多様な機種を短期間で開発する必要があり、新しい冷媒用のプロトタイプ機器を開発し、性能を評価する手間がかかるためです。現状では、従来の冷媒用の機器に新しい冷媒をドロップインしたり、理想サイクルの性能で実機性能を推定するような手法がとられています。このような方法では、機器性能の評価が誤りやすく、冷媒メーカーや機器メーカーの思惑が混在し、冷媒の選定が間違ってしまう可能性があります。そのため、冷媒を導入する際は、実際に機器を使用した実運転性能の評価が必要です。
NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）では、2018年度からの5年間のプロジェクトとして「省エネ化・低温室効果を達成できる次世代冷媒・冷凍空調技術及び評価手法の開発」を実施しています。このうち、「基本特性に関するデータ取得及び評価」を早稲田大学、九州大学、産業技術総合研究所が分担して委託を受けています。
早稲田大学では、
1. 性能解析技術に関する研究開発
2. 性能評価技術に関する研究開発
3. シミュレータ開発とその活用
を実施しています。
まず、「性能解析技術研究開発」では、各種低GWP冷媒を採用した機器の実用機レベルの性能を高精度に解析することを目的としています。そのために、熱交換器、圧縮機、膨張弁の高精度な数理モデルを構築します。また、現象究明がまだ十分に進んでいない混合冷媒の性能や冷媒充填量を評価するための装置を製作します。
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次に、「性能評価技術研究開発」では、統一された公平かつ公正な条件で機器性能を比較分析することを目的としています。そのために、数理的に評価可能な評価手法を構築します。また、実運転性能も評価できるハイブリッド型性能評価装置を製作します。
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さらに、「シミュレーター開発とその活用」では、多様な冷媒の熱交換性能を解析できる熱交換器シミュレーターを製作します。また、システムの性能を評価できるシステムシミュレーターを開発し、年間性能を評価可能な年間性能・LCCP評価シミュレーターをも製作します。これらのシミュレーターを使い、実験と理論解析を駆使して次世代冷媒の性能を明らかにするとともに具体的に明確化するとともにいち早い市場への導入に貢献することを目指します。
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