帯水層熱エネルギー貯留技術における効率的運用のための基礎研究

含水层储热技术高效运行基础研究

• 批准号: 10760142
• 负责人: 中村 公人
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10760142/
• 关键词: 帯水層熱エネルギー貯留; 熱移動; 水分移動; 水蒸気移動; 潜熱輸送; 蓄熱効率; 蓄熱帯水層; 自然対流; 熱損失

地下の帯水層に温水あるいは冷水を貯留しておき,その熱エネルギーを利用する帯水層熱エネルギー貯留技術(ATES)の基礎実験として行ったレキと細砂で成層化させた土層カラムを用いた熱・水分移動実験の解析を行い,レキという粒径の大きな土壌を対象とする際の解析手法を提案した.また,蓄熱効率の面でより有効な帯水層熱エネルギー貯留システムについて数値実験を行って検討した.得られた知見は以下の通りである.1.温度勾配下にある不飽和レキ層中の温度と圧力水頭を再現するためには,不飽和レキ層中の液状水移動は解析において無視できる.また,対流による水蒸気移動の影響は水蒸気拡散係数に含めて考えることができる.ただし,温度勾配の向き(下端が高温の場合と上端が高温の場合)によって水蒸気拡散係数が異なることとなり,両者の違いが対流による水蒸気移動の影響の大きさを反映する.下端が高温の場合に上端が高温の場合よりも3倍程度(温度勾配約40℃m^<-1>の場合)水蒸気移動の影響が大きく,その分それに伴う熱移動によって蓄熱効率も低下する.2.ATESにおける土壌中の熱環境・水分環境を定量化することによって蓄熱効率の面から有効な帯水層について考察した結果,蓄熱帯水層の厚さが最も蓄熱効率に影響することがわかった.また,浅い不圧帯水層に蓄熱すると不飽和帯を通って損失する熱量が大きくなること,被圧帯水層が必ずしも蓄熱効率が高いわけではないこと,不飽和帯での潜熱輸送が蓄熱効率に影響することなどが示唆された.3.レキのようなそれ自体の熱伝導率が小さい土層が存在しても,その土層の間隙体積は大きく,水蒸気移動に伴う潜熱輸送が補完的に生じるために地下に蓄えられた熱エネルギーに対する断熱効果は期待できない.蓄熱帯水層の選定は,水量的に優良な帯水層であればその厚さや深さを調査した上で行われるべきである.

Underground の 帯 aquifer に warm あ る い を は cold water retention し て お き, そ の hot エ ネ ル ギ ー を using す る 帯 aquifer thermal エ ネ ル ギ ー retention technology (ATES) based be の 験 と し て line っ た レ キ と で into sand stratification さ せ た soil カ ラ ム を with い た, hot water, mobile be 験 の parsing を い, レ キ と い う large diameter の き な soil 壌 を like と seaborne す る interstate の parsing technique proposed を し た. ま た, regenerative rate of unseen の surface で よ り have sharper な 帯 aquifer thermal エ ネ ル ギ ー retention シ ス テ ム に つ い て the numerical be 験 を line っ て beg し 検 た. To ら れ た knowledge under は の tong り で あ る. 1. The temperature under the hook with に あ る unsaturated レ キ layer と の temperature pressure head を reappearance す る た め に は, unsaturated レ キ layer の liquid water in the mobile は parsing に お い て ignore で き る. ま た, flow seaborne に よ る water steam 気 mobile の influence は water steam 気 に company, dispersion coefficient containing め て exam え る こ と が で き る. た だ し, temperature Degree of hook with の to き と (lower temperature が の occasions top temperature が の) に よ っ て water steam 気 company, dispersion coefficient が different な る こ と と な り, who struck の violations い が flow seaborne に よ る water steam 気 mobile の の affected き さ を reflect す る. Lower temperature が の occasions に top temperature が の occasions よ り も level 3 times (about 40 ℃ temperature hook with m ^ < 1 > の) steam 気 mobile の が affected き く, そ の points そ れ に with う hot mobile に よ っ て regenerative sharper rate low も す る. 2. ATES に お け る の thermal environment, water environment in the soil 壌 を quantitative す る こ と に よ っ て の regenerative working rate Water layer surface か ら have sharper な 帯 に つ い て investigation し た as a result, the heat storage water layer 帯 の thick さ が most も regenerative rate of unseen に influence す る こ と が わ か っ た. ま た, shallow い not 圧 帯 aquifer に regenerative す る と unsaturated 帯 を tong っ て loss す る heat が big き く な る こ と, be 圧 帯 aquifer が will ず し も regenerative high rate of unseen が い わ け で は な い こ と, unsaturated 帯 で の dives Heat transfer が regenerative rate of unseen に influence す る こ と な ど が in stopping さ れ た. 3. レ キ の よ う な そ れ autologous の 伝 heat conductivity small が さ い soil が exist し て も, そ の soil の clearance volume は き く, steam 気 mobile に with う が fill out of latent heat transport に born じ る た め に に underground storage え ら れ た hot エ ネ ル ギ ー に す seaborne る break hot working fruit は expect で き な い . Regenerative 帯 aquifer の は, selected water に fine な 帯 aquifer で あ れ ば そ の thick さ や deep さ を survey し た on line で わ れ る べ き で あ る.

项目成果

中村公人: "成層土壌中熱・水分同時移動の数値解析" 農業土木学会論文集. 198号. 115-125 (1998)

Kimihito Nakamura：“分层土壤中热量和水分同时传递的数值分析”，日本农业和土木工程师学会学报，第 198. 115-125 号（1998 年）。