温室における太陽エネルギー蓄熱のための土層の有効利用

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夏期に豊富な太陽エネルギーを土層内に蓄熱し、冬期における温室の暖房に利用するシステムに関して、実験プラントが建設され、各種のデータが集録されたが、いくつかの問題点も明確にされた。最も重要な課題はいかに効率的に蓄熱したエネルギーを回収するかということである。今年度は実験室内にモデルを製作し、その土層内に熱回収のための熱交換パイプを埋設し、その深さをかえることによって、熱回収の効率がどのように改善できるかを解析した。土層表面に熱を与える太陽エネルギーをシミュレートするため、一定温度の温水の入ったタンクを設け、土層表面に均一に熱があたえられるよう工夫した。温室地下部の土層モデルとして、縦・横45cm、高さ90cmの木箱の内部に砂をつめたものを使用した。地温測定用の熱電対は30点を埋設した。蓄熱用パイプは地下1.5mに、熱回収用パイプは地下1.0、2.0mに埋設するとして、熱交換における相似則を考慮してモデルに適用し、時間のスケールに関しても相似則を適用した。熱回収パイプを埋設した場合、熱回収パイプを埋設しない場合に比べ、熱回収効率が向上する。その割合は、地下1.0mに埋設した場合、1.7倍、地下2.0mに埋設した場合2.2倍になることが明らかとなった。熱回収パイプを埋設した場合、長期蓄熱による熱量のかなりの部分は、熱回収開始後約2周間程で使用される。その後の熱回収においても長期蓄熱の寄与はあるが、その割合はわずかであることが判明した。したがって、長期地中蓄熱システムを実用化するためには、熱回収方法とともに、蓄熱方法の改良も必要であることが判明した。