| 研究実績の概要 |
省エネ効果が高い地中熱冷暖房システムの地球温暖化抑制効果は広く認識されているが，高額な井戸掘削費が同システムの普及を阻害している。掘削費削減には井戸長さ当たりの熱交換能力の増進が有効であり，これまでの調査や研究では0.1m/日以上の地下水流れのある地盤では，熱移流効果により井戸長さが大幅に削減可であることが実証されている。本研究では揚水井の近傍に熱交換井を配置することにより，人工的に発生する地下水流れの熱移流効果により，エネルギー効率が改善される高効率冷暖房システムを提案し，その効果を実証・評価した。
山形市におけるフィールド試験では，深度46mの揚水井からの距離が4m,9m,17mと異なる3本の地中熱交換井揚水において，揚水量を毎分0,50,100,200リットルと変化させて熱応答試験を実施した。その結果すべての熱交換井で，揚水量増加に伴って熱交換能力の大きな改善が認められた。熱応答試験の解析結果はGeothermics誌に発表した（Mohammadzadeh, et al., 2023)。
また，秋田平野における地下水揚水を考慮した地中熱ポテンシャルマップの構築を目的として，秋田市内に位置する融雪用揚水井(全30坑井)を含む平野全体の数値モデルを数値計算ソフトFEFLOWを用いて構築し，妥当性を計算値とフィールド測定における熱応答試験や地温測定の結果との比較により検定した。ポテンシャルマップは揚水の有無により2ケース構築し，両者の比較より揚水井周辺では，i)人工的に喚起される地下水流れにより最大で熱交換井長さが最大30%削減可能であること，ii)揚水井から3キロ程度離れると揚水の影響がなくなることが明らかとなった。研究成果はFujii et al.,(2023)にて公表した。
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