2021 Fiscal Year Research-status Report
High performance use of ground source heat using underground water flow
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20K12273
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Research Institution | Saga University |
Principal Investigator |
椿 耕太郎 佐賀大学, 理工学部, 助教 (70432961)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 地中熱利用 |
Outline of Annual Research Achievements |
研究目的として、地下水流動によって地中熱を高性能に利用することをあげている。地下水流動が数cm/day程度(レイノルズ数10-2程度)の非常に遅い流れを対象とする既存研究の領域外となる試みである。この条件では、対流と熱伝導の影響の比を表すペクレ数が10-1程度であり、対流熱伝達と熱伝導の影響が拮抗する伝熱現象となる。本研究の目的は地中熱利用において、流量や温度などの流動条件から長期的な熱交換量の値と変化を求める評価基準の確立、および地中における非定常な温度分布を求め、複数地中熱交換器を設置した場合での影響の検討を行うことである。 昨年度はコロナの影響で研究計画で上げていた地中熱交換器の設置ができなかったが、本年度は昨年度予定していた分も含め地中熱交換器を2基まとめて設置し、実験を開始した。実験では、装置の設置から十分に時間が取れていないため、地下水流動の影響を確認できていないが、今後の実験で明らかにする予定である。また、数値シミュレーションの計算を進めた。数値シミュレーションではOpenFOAMを用いて、土壌中の地中熱交換器を地下水流れに直交して設置したモデルと並行に設置したモデルを作成し、加熱条件などを変えた計算を行った。多孔質体の計算には運動方程式にダルシー則を用いて地中熱交換器の向きを変えた際の伝熱量の変化の詳細を計算した。計算結果から地下水流れに対して垂直な流れでは大きく伝熱量が変わるが、並行な流れでは影響が非常に小さいことが昨年度の研究で分かった。今年度はさらに長期的な運転をした場合の伝熱量の変化を明らかにした。また、地下水流動の方向と地中熱交換器の設置方向の角度の関係で地下水流動の影響が大きく変わることを明らかにした。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度がコロナの影響で装置の設置ができず、今年度は装置の設置はできたが実験にまだ少し遅れがある。数値シミュレーションは予定通りすすめている。
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Strategy for Future Research Activity |
実験装置を設置し稼働しているため、データを引き続き取っていく。また数値シミュレーションも実験データと合わせて検討をしていく。
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Causes of Carryover |
実験装置の設置による遅れで実験計画が遅れているため。
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