ヒートアイランド現象の抑制を目指した冷房排熱の帯水層処分システムの実用化

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23246155
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 藤井 光 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80332526)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉岡 真弓 独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (10575492) ; 井岡 聖一郎 弘前大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (40598520)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 地中熱利用 / 地下水 / サーマルレスポンス試験 / 数値シミュレーション / 注水

Research Abstract

本年度は福岡県糸島市および秋田市におけるクロスフローの存在しない地盤においてクロスフローが存在する地盤と同様の熱交換量を得るための試験を実施した。それぞれの試験地では深度50m及び100mの試験井を掘削し，地表より注水を行いながらTRTを実施した。注水量は0L/minから20L/minまで変化させ，注水量が熱媒体温度の増加に与える影響について検討した。その結果，両坑井において５L/min程度までは温度上層が効果的に抑えられたがこれを超過した場合温度増加抑制効果は小さくなることがわかった。
次に，実験地の地質条件に基づいて数値シミュレーションモデルを作成し，TRTの結果を用いてチューニングを行った。その結果，数値モデルは全TRTの結果を良好に再現することができた。そこで，同モデルを用いて注水量及び注水温度に関する感度計算を行い，最適な注水条件について検討した。その結果，5/minを超える過度の注水による改善効果は少なく水の調達コストを考慮すると1-5L/min程度の少量の注水が妥当であるとの結果を得た。また，注水温度はできるだけ地層温度に近いほうが熱交換量増進効果が大きいことがわかった。
以上より注水を伴う地中熱交換井の導入は，地下水流れが存在しない地盤に設置した地中熱利用システムにおいて，熱交換井長さ削減効果を持ち同システムの採算性向上に貢献することがわかった。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Enhancement of Heat Exchange Capacity of Ground Heat Exchangers by Injecting Water into Wells (2014)
  • Author(s): Inoue, Y., Itoi, R., Chou, N., Okubo, H., Fujii, H.
  • Journal Title: Proc. Stanford Geothermal Workshop 2014 Volume: (paper No. SGP-TR-202)
• [Journal Article] Performance of a drainage trench employed as ground heat exchanger (2014)
  • Author(s): Bottarelli, M., Fujii, H., Di Federico, V.
  • Journal Title: Proc. 15th International Heat Transfer Conference Volume: なし
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of the capacity of ground heat exchangers by water injection (2013)
  • Author(s): Fujii, H., Komaniwa, Y., Onishi, K., Chou, N.
  • Journal Title: Geothermal Resources Council Transactions Volume: Vol.37 Pages: 589-594
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 青森県における地盤の見かけ熱伝導率 (2013)
  • Author(s): 井岡聖一郎・村岡洋文・南條宏肇・藤井 光・坂本隼人，長内利夫
  • Journal Title: 日本地熱学会誌 Volume: 35 Pages: 105-110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 垂直型地中熱交換井への注水が熱交換能力に与える影響に関してのフィールド試験による検討 (2013)
  • Author(s): 駒庭義人・藤井 光・前原隆広・長 直勝
  • Journal Title: 日本地熱学会誌 Volume: 35 Pages: 137-148
• [Presentation] Effects of injecting water into the wel1 0n heat exchange rates on vertical ground heat exchangers (2013)
  • Author(s): Inoue, Y., Itoi, R., Chou, N., Okubo, H. , Chou, N., Fujii, H.
  • Organizer: Int. Symposium on Earth Science & Technology 2013
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 20131202-20131203
• [Presentation] Numerical modeling of aquifer thermal energy storage system for Optima1 operation scenario (2013)
  • Author(s): Maehara, T., Fujii, H., Itoi, R., Yamaya, M., Uchida, Y., Yoshioka, M.
  • Organizer: Int. Symposium on Earth Science & Technology 2013
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 20131202-20131203
• [Presentation] 帯水層蓄熱冷暖房システムにおける数値モデルの構築及び最適稼動シナリオの検討 (2013)
  • Author(s): 前原隆広,藤井光,糸井龍一,山谷睦,内田洋平,吉岡真弓
  • Organizer: 日本地熱学会秋季講演会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-11-08
• [Presentation] 地中熱利用を目的とした地下水流動・熱輸送モデル構築のための温泉データ・TRT結果の利活用 (2013)
  • Author(s): シュレスタガウラブ,内田洋平,吉岡真弓,藤井光,井岡聖一郎
  • Organizer: 日本地熱学会秋季講演会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-11-07
• [Presentation] 垂直型地中熱交換器への注水による熱交換能力への影響 (2013)
  • Author(s): 井上陽平,糸井龍一,長直勝,大久保博晃,藤井光
  • Organizer: 日本地熱学会秋季講演会
  • Place of Presentation: 千葉市
  • Year and Date: 2013-11-07
• [Book] 地熱エネルギーハンドブック (2014)
  • Author(s): 安達正畝,有木和春,石上孝,石戸経士,夘城佐登志,内田利弘,内田洋平,江原幸雄,大里和己,海江田秀志,葛隆生,金子正彦,鎌田邦一,川副聖規,菅野勉,北尾浩治,窪田ひろみ,後藤弘樹,齊藤象二郎,阪口圭一,笹田政克,佐藤真丈,島田寛一,島田邦明,上滝尚史,田口幸洋,田篭功一,鴇田洋行,中田晴弥,中西繁隆,長野克則,成田樹昭,藤井光,吉岡真弓,その他
  • Total Pages: 923
  • Publisher: オーム社