AFT089 太陽熱エネルギー実習装置 — 熱工学実験機器・教育用機材・教材1. 概要
本実習装置は、衛生給湯、空調、および類似の用途に必要な温水を得るための太陽光発電設備について、理論および実習の両面から学習できるよう設計されたものであり、幅広い教育用途への適用が可能でなければなりません。
本実習装置は、以下の4つの動作ユニットで構成されるものとします。
2. メインモジュール
本モジュールは垂直フレーム構造とし、前面パネルにはシステムの詳細な油圧系統図、ならびに一次および二次回路における液体の循環、貯蔵、および制御を行うための各種構成部品を配置するものとします。
各構成部品はベース上に垂直に配置し、実習マニュアルに記載された実習セッション中に実施される組み立て・分解作業において、すべての部品へ容易にアクセスできるよう配慮するものとします。また、本実習装置には前面および背面に開口部を設け、学生が両側から構成部品を視認できるようにするものとします。
構成部品は以下の通りとします。
油圧部品：ボイラー（ヒーター）支持部、熱交換器支持部、太陽熱回路用熱交換器、マグネシウムアノード、鋼製貯湯タンク［容量：80L、定格電力：1200W、加熱所要時間（ΔT=45°C）：2時間17分、最高使用温度：75°C、65°Cにおける熱放散量：0.96 kWh/24h、最高使用圧力：8 bar］、平板型ソーラーコレクター、太陽熱回路用充填・排出バルブ、流量調整弁、空気抜き弁、安全弁、圧力計、温度計、逆止弁、膨張タンク、太陽熱回路用ポンプ、衛生給湯（DHW）用ポンプ、ポンプ回路支持部。
電気部品：制御ユニット、太陽熱回路用ポンプ、衛生給湯（DHW）用ポンプ、ポンプ回路支持部、コレクター温度センサー（高温側）、コレクター温度センサー（低温側）、貯湯タンク温度センサー（高温側）、貯湯タンク温度センサー（低温側）、衛生給湯（DHW）戻り温度センサー、冷水入口温度センサー、日射センサー。
前面操作パネルはメインモジュールの最上部に配置し、以下の要素で構成されるものとします。
• システムの詳細系統図
• 各種データの表示用LCDスクリーンを備えた電子制御ユニット
• 電源供給部、保護回路、および状態表示ランプ
冷水入口、衛生給湯（DHW）出口、ソーラーパネル接続口などの油圧接続ポートは、モジュールの背面に配置するものとします。
配管径はØ 15 mmとします。太陽光発電設備用の、ガスケット付き圧着接続システムを採用した銅配管。
寸法は 1000 x 650 x 1650 mm とする。
3. 実機ソーラーパネル
実機ソーラーパネルは金属製架台に設置し、排気弁、安全弁、および給水弁を備えた可撓管（フレキシブルパイプ）を介してメインモジュールに接続するものとする。
実機コレクターの寸法：1360 x 700 x 2050 mm
吸熱面積：1.105 m × 1.666 m = 1.840 m²
吸熱管の本数：12本（MS）
作動流体の容量：1.5 L（MS）
4. ソーラーパネルシミュレーター
ソーラーパネルシミュレーターは、日射にさらされない環境において、実機コレクターの代替として使用するものとする。本機は、安全弁および空気抜き弁を完備した急速加熱ボイラーで構成される。
タンク容量：5リットル
定格電力：2000 W
最高使用圧力：8 Bar
コレクターシミュレーターの寸法：650 x 600 x 750 mm
対流式ヒーター
生成された温水を利用する手段として、対流式ヒーター（コンベクターヒーター）が使用可能な状態で備え付けられている必要があります。このヒーターは、可撓管（フレキシブルパイプ）を介して接続されるものとします。
この構成要素により、本システムで得られた温水がもたらす効果について実験を行うことが可能でなければなりません。ただし、本システムは十分に開放的な構成となっており、給湯設備や床暖房システムなど、他の用途への応用も容易に行えるよう配慮されている必要があります。
風量：253 m³/h
暖房出力：2.8 kW
水流量：350 l/h
本実習装置には、6つの異なる測定点に配置された計6本の温度プローブ、およびエネルギー量の算出に使用する日射センサーが組み込まれている必要があります。また、少なくとも1台の熱量計を接続できる構造でなければなりません。
本実習装置は、太陽光エネルギー設備の理論的および実習的な学習を行うための「統合システム」として位置づけられるものであり、以下の教育・学習活動の実施を可能にする必要があります。
• 全構成要素の特定、および各要素がシステムの動作といかに連携しているかの理解
• 全構成要素に関する技術的パラメータの解釈
• 制御プロセッサのローカル操作（直接制御）
• 対流式ヒーターの加熱動作および機能点検
• 蓄積エネルギーの強制放出（強制利用）
• 循環ポンプの強制運転
• 給湯設備（ACS）や空調設備などの規模選定（サイジング）に関する基準の学習
• 設備機器の組み立ておよび保守に関する基準の学習
• 制御システムから提供される各種状況データの解釈
