太陽熱利用システムの最新導入事例
TERADA IRON WORKS CO.,LTD
２０１７．７．６

第116回エコ塾「多分野に拡がる環境エネルギー技術」

株式会社寺田鉄工所
代表取締役社長 寺田雅一

Company profile

株式会社 寺⽥鉄⼯所
TERADA IRON WORKS CO.,LTD

本社⼯場 広島県福⼭市新浜町2-4-16
ＴＥＬ084-953-0556
ＵＲＬ
http://www.terada-tekkousho.jp
http://www.solars.jp
創 業
⼤正６年(1917年）
三菱重⼯業㈱関連会社【資本⽐率２６％】
発電所・製鉄所向けプラント機器、圧⼒容器⽤鏡板、各種産業機械、太陽熱利⽤システムの設計、製作

今、なぜ太陽熱なのか？
■ 無尽蔵の再生可能エネルギー ⇒ 枯渇の心配なし■ 地球温暖化防止に寄与するCO２を排出しないエネルギー⇒ 大きなCO２削減効果（パリ協定以降：脱・化石燃料）■ 世界のどこでも利用可能なエネルギー⇒ 地産地消に適し、エネルギー自給率向上に寄与■ 自立・防災性に優れるエネルギー (ＢＣＰ／ＬＣＰ対応）⇒ 東日本大震災の被災地でも太陽熱温水器が活躍

地球温暖化防止、自立・防災性向上の観点からも太陽熱利用拡大は有効太陽熱利用に対する国の補助金

経
産省

環
境省

太陽エネルギーはどれくらい？

地上に届く太陽エネルギーは１ｋｗ／㎡

太陽熱と太陽光の違い
太陽光発電に比べ、３倍程度高いエネルギー変換効率
太陽光発電

太陽熱利用

変換効率１５％程度

変換効率５０％程度

約１５０Ｗ／㎡

約５００Ｗ／㎡

真空管式と平板式の違い
平板式

太陽集熱器が平たい板状になっており、表面は透明な強化ガラス板で覆われている。 下部は熱が逃げないよう、断熱材が使われている。
集熱面から集めた熱が外に逃げやすい。

真空管式

太陽集熱器が真空の二重ガラス管でできており、ガラス管の中の内部に直接お水を入れるタイプ、ヒートパイプで熱交換するタイプやＵ字の銅管に不凍液などの熱媒を通すタイプがある。 真空なので集めた熱が外へ逃げにくくなっている。

真空管二重ガラス管のしくみと性能真空管
大気圧管

真空管式と平板式の効率の違い

真空管式

平板式

平板式

真空管式

真空管式太陽熱集熱器の種類
ヒートパイプ式

真空ガラス管

Ｕ字パイプ式（ソラリス）

アルミ伝熱フィン
水蒸気

ヒートパイプ①熱交換はヒートパイプ上先端部のみ②設置面積の２／３程度が有効集熱面積③日射量が低い時の効率がＵ字より低い④集熱量当たりのパネル重量が重い①熱交換はガラス管内部全体②設置面積のほほ全体が有効集熱面積③日射量が低いときの効率がＨＰより高い④集熱量当たりのパネル重量が軽い

設置面積当たりの年間集熱量比較
曇りの日でも集熱が出来る
設置面積の７０％程度が有効集熱面積

Ｕ字パイプ真空管（ＣＰＣ反射板付）

ヒートパイプ真空管
外気温が低いと集熱量が減少

平板式

多い

少ない

設置面積1㎡当りの日射別集熱量
平板式

ヒートパイプ真空管

Ｕ字パイプ真空管（ＣＰＣ反射板付）（W/㎡）
快晴（1,000W/㎡）

361

302

520

晴れ
（700W/㎡）

164

192352

曇り（400W/㎡）080

182

条件：集熱器温度と外気温の差が50度の場合における集熱量

有効集熱面積当たりの製品重量比較
少ない面積の屋根に集熱器を並べる場合、有効集熱面積当たりの重量も重要な要素
平板式 １７ｋｇ／㎡
ヒートパイプ真空管
３７ｋｇ／㎡

軽い
Ｕ字パイプ真空管（ＣＰＣ反射板付）
１８ｋｇ／㎡

重い目的別の設置角度

冷房・除湿

設置角度１５～２０°

給湯設置角度４０～４５°

暖房

設置角度６０～８５°

太陽熱集熱器・設置角度別の集熱量（東京）※ヒートパイプ式は水平設置は不可！

太陽熱集熱器・設置角度別の集熱量（沖縄）太陽熱で冷房ってどうするの？
「ソーラークーリング」とは、太陽熱によって冷水をつくり、その冷水によってオフィスビルなどの建物を空調するシステム。太陽熱集熱器による集熱で得た温水を、このシステムの心臓部である「ナチュラルチラー」（吸収式冷凍機）に送り込み、この「ナチュラルチラー」で冷水を得る。
冷熱

温熱

太陽熱集熱パネル温水太陽熱＋吸収式冷凍機のしくみ

太陽熱＋吸着式冷凍機のしくみ

太陽熱＋デシカント空調機のしくみ
太陽熱冷暖房システムは再生可能エネルギーである太陽熱を利用したエコ空調である。
夏期は、太陽熱集熱器で得た約６０℃以下の温水を、吸着冷凍機とデシカント除湿機に供給する。動力をほとんど必要としない
吸着冷凍機は太陽熱で得た温水を利用して13～20℃の冷水を生成し、デシカント除湿機と、教室内の放射パネルに供給する。
教室内に設置された放射パネルは室内の顕熱処理を行う。また、各教室に個別に設置された小型で低騒音の天吊型デシカント除湿機に送られた温水約60℃は、デシカントロータの再生に用いられ、デシカント除湿機は教室への取入れ外気と教室内の潜熱処理を行う。
冬期は、太陽熱集熱器で得た約60℃の温水をデシカント除湿機と放射パネルだけに送水する。デシカント除湿機は外気から少量の水分をデシカントロータで吸着し、室内に温風と共に給気することで加湿の補助をおこなうようになっている。

太陽熱＋デシカント＋ﾒｶﾞｸｰﾙのしくみ

太陽熱利用システム

水の気化熱で冷やすメガクールのしくみソーラークーリングの導入事例

冷房

暖房除湿

ソーラークーリング

オフィスビル空調に利用した設置例
名古屋
ＣＰＣ１５１２×４２台 （有効集熱面積：８４㎡）

ソーラークーリング

オフィスビル空調に利用した設置例
北海道
ＣＰＣ１５１８×３２台 （有効集熱面積：９６㎡）

太陽熱・コージェネ排熱用の熱交換器とソーラー吸収式冷温水発生機（AR-1）を直列に組むことにより、自然エネルギー及び排熱を最大限利用できるように熱源システムを構成している。

ソーラークーリング

オフィスビル空調に利用した設置例
大阪
ＣＰＣ１５１８×１３台 （有効集熱面積：３９㎡）

最新の環境技術と、ヤンマー独自の商品と技術を組み合わせることで、本社オフィスビルから排出されるCO2の大幅な削減を可能にさせました。またビル外南側に設置した壁面緑化や、オフィスをつなぐ螺旋階段を活用した自然換気システム等、自然との共生を目指す様々なアイデアや技術が織り込まれており、将来的には、CO2排出量ゼロを目指します。太陽熱集熱器は、デシカント空調や給湯に利用されています。

太陽熱集熱器

ソーラークーリング

オフィスビル空調に利用した設置例
東京
ＣＰＣ１５１２×１７４台 （有効集熱面積：３４８㎡）
太陽熱集熱器

ソーラークーリング

オフィスビル空調に利用した設置例
千葉
ＣＰＣ１５１８×１０台 （有効集熱面積：３０㎡）

再生可能エネルギーである地中熱と太陽熱を組み合わせたリフォームＺＥＢ（ゼロ・エネルギービル）。
デシカント空調機の再生用熱源に太陽熱を利用。
太陽熱集熱器

ソーラークーリング

学校の輻射空調に利用した設置例
大阪
ＣＰＣ１５１２×４０台、ＣＰＣ１５１８×５４台 （有効集熱面積：２４２㎡）

太陽熱集熱器

第１０回日本環境経営大賞受賞

ソーラークーリング

公共施設の空調に利用した設置例
宮崎
ＣＰＣ１５１８×６０台 （有効集熱面積：１８０㎡）

環境に優しく、防災に配慮した庁舎①環境共生については、延岡の気候特性を考慮した建築的工夫（自然採光、自然換気など）を基本に、自然エネルギー（太陽光、太陽熱、地中熱）利用の促進、センサー技術を活用した最適運転制御などの先進的システムを採用。
②空調熱源は電気・ガス・太陽熱による複合熱源とし、ＬＣＰに対応。

ソーラー吸収式冷温水発生機、空冷ヒートポンプチ
ラー、太陽熱集熱パネル、マイクロコージェネレー
ションにより構成する複合熱源システム

ソーラークーリング

商業施設の空調に利用した設置例
宮城
ＣＰＣ１５１８×４８台 （有効集熱面積：１４４㎡）

太陽光発電システムや太陽熱利用システムを導入することで、災害時の緊急支援物資の供給時に必要となる電気や空調に利用する。

ソーラークーリング

地域熱供給に連携した設置例
大阪
ＣＰＣ１５１２×４０台 （有効集熱面積：８０㎡）
hu+gMUSEUMは、岩崎地区スマートエネルギーネットワークを構築する熱源機器を有し、地域全体の省エネルギーの重要な役割を担っています。建物でつくったエネルギー（熱・電気）を地域で最大限に有効利用する最適制御と、停電対応システムによる高いエネルギーセキュリティを実現します。太陽熱は、空調および給湯に利用されています。

ソーラークーリング

集合住宅の給湯・空調に利用した設置例
大阪
ＣＰＣ１５１２×２４台 （有効集熱面積：４８㎡）
太陽熱（真空管式集熱パネル）とガスエンジンコージェネレーション排熱を組み合わせたセントラル空調システム

暖房

ハウス暖房への太陽熱利用例
宮城
ＣＰＣ１５１２×６台、ＣＰＣ１５１８×１２台 （有効集熱面積：４８㎡）

マンゴーのハウス栽培

暖房

太陽熱の地中蓄熱の利用例
岐阜
ＣＰＣ１５１２×１６台 （有効集熱面積：３２㎡）

春夏秋の太陽熱を岩盤層に蓄熱して、冬に暖房・融雪などに利⽤する

ソーラークーリング

一般住宅用太陽熱利用除湿・冷暖房
太陽熱＋デシカント（除湿機）＋メガクールで、全館空調によるＺＥＨ＆健康住宅を実現！

給湯システムの導入事例
太陽熱給湯利用システム

給湯

老健施設など給湯に利用した設置例

広島／老健：１６０㎡

広島／老健：１８６㎡

愛媛／老健：６４㎡

福島／老健：９５㎡

広島／老健：３３０㎡

広島／老健：１６０㎡

山口／老健：２３９㎡

大分／老健：１６６㎡

福岡／浴場：３６０㎡

高知／プール：１５６㎡

大阪／ホテル：６０㎡

愛媛・老健：１７９㎡

給湯

コンベンションセンターで給湯利用した設置例
東京
ＣＰＣ１５１８×１４４台 （有効集熱面積：４３２㎡）

東京国際フォーラムでは、環境負荷低減のためにさまざまな取り組みを行っています。
屋上には真空ガラス管型太陽集熱器があります。館内の洗面所、シャワー、テナント厨房の給湯に太陽エネルギーで得られた熱エネルギーを利用しています。

給湯＋発電ＬＣＰ対応で給湯＋発電に利用した設置例
宮城
ＣＰＣ１５１２×３２台 （有効集熱面積：６４㎡）

太陽用熱集熱器とバイオマスボイラーによる熱源供給により、給湯と電気を供給する
小型バイナリー発電機

70℃以上の温度差で最大3kW/h

ヒーター

文化財保護含浸設備への太陽熱利用例
大阪
ＣＰＣ１５１４×２台 （有効集熱面積：５㎡）

太陽熱集熱器によって加熱した熱媒を熱源として熱交換蓄熱槽に蓄熱、この熱を用いて含浸処理槽内の含浸処理液（トレハロース水溶液）を加熱・保温する。

熱音響冷凍器による雪室の冷却の利用例
新潟
ＣＰＣ１５１８×１台 （有効集熱面積：３㎡）

タンク一体型太陽熱温水器の利用例
外食チェーン

ＳＡ
道の駅

工場

病院
ホテル

老人福祉施設水道直結式太陽熱温水器

老人福祉施設への太陽熱利用例
滋賀
サントップ×１０台 （有効集熱面積：２４㎡）

朽⽊特別養護⽼⼈ホーム
やまゆりの⾥ホテルへの太陽熱利用例
岡山
サントップ×８０台 （有効集熱面積：１９２㎡）

サントップ８０台導入し、年間２００万円の燃料費削減

ゴルフ場への太陽熱利用例
埼玉
サントップ×１２台 （有効集熱面積：２９㎡）

社員寮への太陽熱利用例埼玉
サントップ×５台 （有効集熱面積：１２㎡）※イメージ図トラフ型太陽熱集熱器（高温集熱）
曲面鏡を用いて鏡の前に設置された真空集熱管に太陽光を追尾しながら集光させ、熱媒（オイル）を加熱する集熱器。
１９０℃～４００℃程度の熱を循環させることが可能なため、太陽熱発電や太陽熱海水淡水化装置に利用される。
３ｍ×２３ｍ型トラフ※埼玉県内実証装置 ２００～４００℃

１．５ｍ×８ｍ型トラフ※ＨＩＴＡＣＨＩ共同開発 ＭＡＸ１９０℃

トラフ型太陽熱集熱器の応用例

バイナリー発電機による太陽熱発電

蒸発蒸留による海水淡水化

熱音響による冷凍・冷蔵

ハイブリッドソーラー（電気+熱）
１枚のコレクターで「電気エネルギー」と「熱エネルギー」の両方を作るメリットは①省スペース ②太陽電池の効率アップ（夏場）
太陽電池（２６５Ｗ）＋太陽熱（８２５Ｗ）⇒最大効率６５％1682 × 1008 × 66 = 1.7㎡
発電

給湯暖房

太陽熱調理器 『エコ作』太陽熱調理器は、環境教育や防災用品としても活躍

株式会社 寺⽥鉄⼯所
TERADA IRON WORKS CO.,LTD