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地中熱利用ヒートポンプシステムの設計信頼性向上のための熱性能・応答試験法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16F16074
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 建築環境・設備
研究機関東京大学

研究代表者

大岡 龍三  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90251470)

研究分担者 CHOI WONJUN  東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード熱性能試験 / 熱応答試験 / 逆問題 / 土壌熱伝導率 / 地中熱利用ヒートポンプ / 地中熱交換器
研究実績の概要

地中熱利用ヒートポンプの設計において、最も重要な作業は、地中熱交換器(GHE:Ground heat exchanger)の規模の決定である。一般的に最も広く利用されている地中熱交換器は、垂直密閉型地中熱交換器である。中熱交換器の設計のために必要なパラメータである土壌の熱伝導率と中熱交換器の熱抵抗を得るためには熱応答試験(TRT:Thermal response test)が行われる。TRTはよく確立された実験法であるが、外乱の影響によって推定結果が非常に不安になる短所がる。
そして、近年中熱交換器のより高い熱性能を目指い、材料と形状の側面から研究開発が行われている。特に比較的大きな直径を持つ基礎杭熱交換器の場合、熱交換機の経常的な自由度が高いため、多様な熱交換器が提案されている。それらの熱性能を確認するために、熱性能試験(TPT:Thermal performance test)が行われている。TRTが一定注入熱量率の実験条件で流量と循環水の温度を計測する一方で、TPTは一定入口温度の実験条件で注入熱量率を求める。TPTはGHEの熱容量に影響を受けにくく、循環水から土壌に伝わる熱量を直接把握することができる。
TRTとTPTは、実験方式の違いにより一次的に提供する情報が異なる。しかし、異なる構成の実験装置が必要なため、現場でTPTとTRTの両方を行うのは現実的でない。また、既往研究で報告されたTPT装置は、サーマルバッファとしての水タンクと複雑な制御装置を必要とするため制作費用が高額となる問題があった。
本研究では、既存のTRT装置を改造し、安価にTPT装置に変更する方法を提案する。そして、従来TRTで推定されてきた土壌パラメータをTPTデータから推定する方法も提案し、熱性能・応答試験(TPRT:Thermal response response test)と名付ける。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] ケンブリッジ大学(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Impact of long-term operation of ground-source heat pump on subsurface thermal state in urban areas2018

    • 著者名/発表者名
      Choi Wonjun, Ooka Ryozo, Nam Yujin
    • 雑誌名

      Sustainable Cities and Society

      巻: 38 ページ: 429-439

    • DOI

      10.1016/j.scs.2017.12.036

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bayesian inference for thermal response test parameter estimation and uncertainty assessment2018

    • 著者名/発表者名
      Wonjun Choi, Hideki Kikumoto, Ruchi Choudhary, Ryozo Ooka
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 209 ページ: 306-321

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2017.10.034

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Application of TPRT (Thermal Performance-Response Test) in a Saturated Porous Formation2017

    • 著者名/発表者名
      Choi Wonjun, Ooka Ryozo
    • 雑誌名

      ASHRAE Transactions

      巻: LB-17-C039 ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of TPRT (Thermal Performance Response Test) for Borehole Heat Exchanger Design2017

    • 著者名/発表者名
      Wonjun Choi, Ryozo Ooka
    • 雑誌名

      Proceedings of the IGSHPA Technical/Research Conference

      巻: 1 ページ: 240-247

    • DOI

      10.22488/okstate.17.000514

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optimization method for multiple heat source operation including ground source heat pump considering dynamic variation in ground temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Ikeda, Choi Wonjun, Ryozo Ooka
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 193 ページ: 466-478

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2017.02.047

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 地中熱交換器設計のための熱性能・応答試験に関する考察(第1報)熱性能試験装置の制作とパラメータ推定法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      菊本英紀, 崔元準, 大岡龍三
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 地中熱交換器設計のための熱性能・応答試験に関する考察(第2報)熱応答試験と熱性能試験の比較2017

    • 著者名/発表者名
      崔元準, 菊本英紀, 大岡龍三
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 熱性能・応答試験(TPRT: Thermal Performance-Response Test)の開発2017

    • 著者名/発表者名
      崔元準, 大岡龍三
    • 学会等名
      日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Parameter Estimation and Uncertainty Assessment of Thermal Response Test Using Bayesian Approach2017

    • 著者名/発表者名
      Choi Wonjun, Kikumoto Hideki, Choudhary Ruchi, Ooka Ryozo
    • 学会等名
      IEA Heat Pump Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 飽和多孔質地層の自然対流を把握するための多重注入熱量率熱応答試験とパラメータ推定法、その22016

    • 著者名/発表者名
      崔 元準, 大岡 龍三
    • 学会等名
      日本建築学会大会
    • 発表場所
      福岡大学
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multi-heat Injection Rate Thermal Response Test and Corresponding Parameter Estimation Method to Determine Performance Dependence in Saturated Porous Formation2016

    • 著者名/発表者名
      Wonjun Choi, Ryozo Ooka
    • 学会等名
      CLIMA2016
    • 発表場所
      Aalborg, Denmark
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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