空調用ヒートポンプ熱源としての地盤の有効利用法に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452252
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 松本 衛 神戸大学, 工学部, 教授 (10031064)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鉾井 修一 京都大学, 工学部, 助教授 (80111938)
• Keywords: 地盤蓄熱 / 自然エネルギー / 熱水分同時移動 / 長期蓄熱 / 蓄熱井戸 / 伝熱数値解析 / 地盤水分 / 地盤凍結

Research Abstract

年周蓄熱型・地盤蓄熱井戸の蓄熱特性の定量的把握、予測法の確立を本研究の主目的として、実物スケールの実験とその解析を行いこれまでに以下の成果を得た。
1)単純なモデル住宅を設定し、単純、理想化した外界気象条件下での熱負荷の年周パターンを算定し、地盤蓄熱で供給すべき熱量パターンを求めた。
2)径20cm、長さ10mの閉鎖型蓄熱井戸を検証実験用の蓄熱井戸と設定し、上記で求めた負荷パターンを蓄熱井戸に負荷したときの蓄熱水温、地盤温分布、地盤含水率分布等を、既に提案した熱水分移動方程式を用いて計算し、この場合のヒートポンプ成績係数を負荷パターンの振幅をパラメータとして算定し、空気熱源の場合の成績係数と比較して、蓄熱井戸に供給すべき負荷熱量の決定法を示し、実験に用いる負荷を決定した。同時に計算上の条件、重力項、移流項の影響について、検討を行った。
3)上記の結果に基つき、実験用蓄熱井戸、熱供給装置、温度、含水率分布測定装置を完成し、上記計算結果に基つく熱負荷を地盤に与えた場合の熱挙動の測定を開始した。
4)実験開始と共に、計算による解析を行い、これまでのところ、計算値は、実験値と良い一致を示す事、解析解の妥当性が示された。また、地盤内水分ポテンシャルの時間経過を連続的に測定した。また測定値は、計算値とほぼ一致する事を確認した。
5)設計用の擬線形化方程式、Fokker-Planck型の確率微分方程式の導出と数値計算法の解討を行った。
以上、研究計画通りの研究を行う事が出来た。

Research Products

• [Publications] 松本 衛 他2名: "地盤蓄熱に関する研究 その1 ー実験装置および解析方法ー" 日本建築学会学術講演梗概集ー環境工学ー. 921-922 (1992)
• [Publications] 松本 衛 他2名: "地盤蓄熱に関する研究 その2 ー冬期実験結果とその解析ー" 日本建築学会学術講演梗概集ー環境工学ー. 923-924 (1992)
• [Publications] 松本 衛 他1名: "地盤水分を考慮した地下空間の熱性状解析 ー降雨の影響の検討ー" 日本建築学会学術講演梗概集ー環境工学ー. 911-912 (1992)
• [Publications] 松本 衛 他2名: "多孔質材料の凍結・融解過程に関する研究ー0℃に以下におけるポテンシャル-含水率平衡関係測定ー" 日本建築学会学術講演梗概集ー環境工学ー. 919-920 (1992)
• [Publications] 松本 衛: "ヒートポンプ熱源としての地盤の蓄熱性状" 建築とエネルギー. 6. 51-56 (1992)
• [Publications] 鉾井 修一 松本 衛: "Fokker-Planck方程式による結露過程の解析" 日本建築学会学術講演梗概集ー環境工学ー. 901-902 (1992)