Numerical study for thermo-hydro-mechanical behavior of ground source heat pump system using pile foundation

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04597
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木元 小百合 京都大学, 経営管理研究部, 准教授 (70362457)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 地中熱 / 杭基礎 / 数値解析

Outline of Annual Research Achievements

再生可能エネルギーの一つである地中熱は、地下約200メートル以浅の地盤中の地盤が持つ熱エネルギーのことで、熱源は地表面から伝わる太陽エネルギーと地下深部から伝わる地殻エネルギーである。地中熱の利用により、どこにでもある地下浅層部の熱を取り出してビルや戸建て住宅の冷暖房に利用することにより、省エネルギーに大きく貢献できる可能性がある。ヒートポンプを用いた地中熱利用は欧米で普及が進んでおり、設備容量で比較するとアメリカは12,000 MWt、ドイツは2,230 MWt、スイスは1,017 MWt（いずれも2010年時点）、日本は85 MWt（2013年時点）となっており、日本でもさらなる普及の余地は大きい。
本研究では、杭基礎を利用した地中熱利用ヒートポンプシステム（エネルギーパイル）に着目し、杭基礎-地盤系の熱力学挙動について数値解析による検討を行う。初年度である本年度は、最新の研究動向について整理した。また、地盤と構造物、流体中の熱移動、流体の移動、土骨格の変形の連成挙動を取り扱うための不飽和熱-流体-力学連成解析手法の開発に取り組んだ。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

他の研究テーマにエフォートが集中したため、今年度の本研究へのエフォートが予定より少なくなった。

Strategy for Future Research Activity

初年度の遅れを取り戻すべく、数値解析手法の開発と整備を進める。また、解析手法の検証を行う。既往の室内試験データを用いた温度圧密挙動の再現、エネルギーパイル実証試験の再現などを行う。

Causes of Carryover

ワークステーション1台の購入を見送ったため。次年度に購入する。