太陽熱による帯水層の長期蓄熱効果に関する測定とシミュレーション解析

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本研究は、帯水層の熱回収と蓄熱の状態を長期的に調査し、観測井によって帯水層内の熱挙動と温度変化を求め、長期蓄熱の効果を実践的に明らかにするとともに、シミュレーション解析を行って熱回収率と温度変化を検討することを目的とする。その結果は次の通りである。(1) 帯水層の熱回収率と温度の測定結果昭和57年5月から実験が開始され、今年で4年目である。夏期(約6箇月)に注入、冬期(約6箇月)に汲上を繰り返し、昭和60年4月までの3年間に注入量約2.8万トン、汲上量約2万トン、汲上率約70%であった。自然地下温度13℃基準の熱回収率は約50%となり、高い蓄熱効果を得ている。注入温度は年によって異なるが、3年目の平均値は約39℃、汲上温度は初期において34℃、4箇月後において29℃であった。汲上温度は約1万トン汲上げた4箇月後でも29℃を維持していたことになる。なお、熱回収率は年々高くなっている。(2) 観測井による帯水層内の温度と水位測定結果帯水層注入管(汲上管でもある)から3m離れた位置における温度はほぼ一定の約34℃を保っている。それに対し水位は注入と汲上の影響を直接受けて変化する。注入管から15m,20mの位置の温度と水位は全く変化がない。(3) 熱回収率と汲上温度のシミュレーション結果帯水層厚さ、帯水層空隙率、熱物性値、上下土壌の熱物性値をパラメータとして、熱回収率、汲上温度、帯水層温度を数値計算によって求めた。パラメータを適当に設定することにより、測定結果にある程度合わせることは可能である。しかし、熱回収率と温度変化を完全に一致させることはできない。シミュレーション結果によると、熱回収率は50%を超えてさらに高くなることが予測される。