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Development of simulation and control model for shallow geothermal system with arbitrary-condition ground heat exchanger

任意条件地下换热器浅层地热系统仿真与控制模型的建立

基本信息

批准号：
21J11799
负责人：
小司優陸
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

地中熱利用における地中熱交換器採放熱による土壌の熱的挙動を再現する数値シミュレーションについて，前年度までに実施した，データ同化手法の一種であるアンサンブルカルマンフィルタを応用した土壌有効熱伝導率などのモデルパラメータおよび予測状態を観測データが得られる毎に修正・推定する手法について，その理論と成果をまとめ国内外の学会において発表し，また学術論文が国際誌に掲載された．また前年度3月に同内容について空気調和衛生工学会北海道支部第56回学術講演会で発表した講演に対して優秀発表奨励賞を受賞した．また地中熱交換器数値シミュレーションにおいて，前年度までに開発したANNによる機械学習サロゲートモデルを応用した，卓越した地下水流れを伴う複層地盤地中熱交換器モデルを開発した．本モデルは対応するCFD解析をよく再現する結果を示し，地下水流れを伴う複層地盤に埋設された地中熱交換器の簡便かつ高精度なシミュレーションを実施することが可能となった．さらにこれまでのデータ同化によるモデルパラメータ推定と地下水流れを伴う複層地盤モデルをそれぞれ応用し，観測データから地中熱交換器埋設地点における地下水流速および土壌熱物性値の深度分布を推定する手法を提案した．地下水流速および土壌熱物性値の深度分布の推定手法はこれまでに確立されておらず，本手法によってより広範な地中熱交換器条件に対して高精度の予測計算を行うことができるものである．研究開始時の研究概要ではモデル予測制御手法の開発までを計画していたが，研究の進展に伴い地中熱交換器モデルパラメータ推定手法の開発，特に地下水流速推定手法の確立に対してより学術的貢献が期待されたため，制御手法の開発については実施せず上述の内容についての研究を重点的に行うとした．本研究代表者の学位論文にこれらの研究成果についてまとめ，その理論と検証，議論について記した．

Utilization of geothermal energy: The geothermal heat exchanger reproduces the heat generated by the earth's heat exchanger.て, the previous year's までに実士した, the データ assimilation technique の一であるアンサンブルカルマンフィルタを応用した土壌Effective Thermal Conductivityについて, そのtheory and results, をまとめdomestic and foreign academic studies, において発 table, またacademic papers, が国际志に掲 contain, された. The 56th academic lecture of the Hokkaido Branch of the Society of Air Conditioning and Sanitary Engineers was held in March of the previous year with the same content. The number of heat exchangers in the ground is the same as the number of heat exchangers in the ground. The ロゲートモデルを応用した, the excellent groundwater flow れを与うmultilayer site underground heat exchanger モデルを开発した． The CFD analysis of this project is reproduced and the results are shown, and the groundwater flow is accompanied by the multi-layered ground. It is possible to install an underground heat exchanger easily and with high precision.さらにこれまでのデータ assimilation によるモデルパラメータ presumedとUnderground water flow and multi-layered construction site Measurement of underground heat exchanger burial location, groundwater flow rate, soil thermal properties, depth distribution, estimation, technique, proposal, etc. This method is used to estimate groundwater flow velocity and soil thermal properties and depth distribution.よってより広NormなUnderground heat exchanger conditions に対してHigh-precision のpredictive calculation を行うことができるものである． Summary of the research at the beginning of the research , the progress of research is accompanied by the development of the underground heat exchanger モデルパラメータ presumed technique, special underground The establishment of the water flow velocity estimation technique is expected, and the academic contribution is expected, and the control technique is The content of the above is the key point of the research. The representative of this research is the thesis of the research results, the theory and proof, and the discussion of the paper.