エネルギー循環利用を考慮した冷暖房のための中・長期蓄熱システムに関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452258
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 落藤 澄 北海道大学, 工学部, 教授 (50001152)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 博明 北海学園大学, 工学部, 教授 (60128816) ; 持田 徹 北海道大学, 工学部, 教授 (40002050) ; 長野 克則 北海道大学, 工学部, 助手 (80208032)
• Keywords: 長期蓄熱 / エネルギー循環利用 / 帯水層 / 土壌熱源ヒートポンプ / 冷暖房 / 地中埋設管

Research Abstract

中・長期蓄熱として地中埋設管方式と帯水層方式を取り上げている。本年度は平成5年度に建設した施設を用いて実験を行い、埋設管方式については夏と冬のエネルギー循環を考慮した冷暖房サイクルの可能性を実験的に明らかにした。実験は札幌の気象条件下で行ったものであるが、冬期のヒートポンプによる暖房運転の結果として得られる冷熱貯蔵が夏期の冷房熱源として十分賄い得ることがわかった。この結果は平成5年度のシミュレーション結果とも一致するものであるが、平成7年度において、さらに詳細なシミュレーションを行い、土壌の熱特性、循環温度、特に埋設間隔(相互干渉の影響)が蓄熱効果に与える影響を定量的に明らかにした。
帯水層方式については本年度は帯水層厚さ、流入量、流入温度および帯水層内部と周囲の熱伝導性が熱回収率に及ぼす影響を明らかにし、最大温水到達半径が帯水層厚さ約2倍の組み合わせで最大値が得られることを明らかにした。次いで、自然の流れが存在するときの熱回収率の低減について理論的に明らかにし、年間約5m以下の移動速度であれば、長期蓄熱が可能であることを明らかにした。
なお、帯水層について、温熱と冷熱の両者の循環利用に関する検討を行い、熱的にマクロな平衡を保ちながら、冷暖房に応用することの重要性を強調している。

Research Products

• [Publications] 長野克則: "垂直埋設管を用いた季節間土壌蓄熱に関する研究 第2報 3種類の熱交換器の伝熱特性の解析" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 94. 277-280 (1994)
• [Publications] 長野克則: "垂直埋設管を用いた季節間土壌蓄熱に関する研究 第3報 夏期冷房実験及び管壁温度・土壌温度の年間変動" 空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会講演論文集. 第29回. 129-132 (1995)
• [Publications] 落藤 澄: "垂直埋設管を用いた季節間土壌蓄熱に関する研究 第4報 鋼管井戸型を対象とした一年目実験結果の解析" 空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会講演論文集. 第29回. 133-136 (1995)
• [Publications] 落藤 澄: "地下帯水層の長期蓄熱に関する研究" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 94. 297-300 (1994)
• [Publications] 落藤 澄: "地下帯水層の長期蓄熱に関する研究 第2報 熱回収率に影響を及ぼす諸要因の検討" 空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会講演論文集. 第29回. 145-148 (1995)
• [Publications] 落藤 澄: "線源理論を用いた土壌垂直埋設管の表面温度に関する近似方法" 空気調和・衛生工学会学術講演会講演論文集. 94. 293-296 (1994)