成層化土層を用いたATESのための基礎実験

使用分层土层的ATES基础实验

• 批准号: 07760228
• 负责人: 堀野 治彦
• 金额: $ 0.64万
• 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: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07760228/
• 关键词: ATES; 熱移動; 水分移動; 熱伝導率; 水蒸気拡散係数

ATES(Aquifer Thermal Energy Storage)と呼ばれる蓄熱技術の効率的な運用のためには,地下土壌中の熱と水の同時移動現象に関する知見が必要となる。本研究では,帯水層からの熱損失抑制(蓄熱効率の向上)に注目し,不飽和帯を通って損失する熱の流れが熱伝導率の低い低水分土層によって抑制されるのではないかと考え,室内実験を行った。実験には大型カラムを用い,細砂(中央粒径0.2mm)と粗砂(中央粒径0.8mm)による2層の成層土層を対象とした.基本的に,所定の地下水位を設定したカラム上下端にさまざまな温度勾配を与え,カラム内の温度,圧力水頭,熱フラックスを測定した。以下に,得られた知見の概要を述べる。1.不飽和帯中の水分移動に伴う熱移動の大きさを評価するため,カラム内土壌の真の熱伝導率とこれに水分移動に伴う熱移動分も含めた見かけの熱伝導率を計算した。その結果,低水分量に設定された粗砂層内で両者の差が大きく,土層内に低水分量領域が設定され真の熱伝導率が小さく抑えられても,水分移動に伴う熱移動が補完的に働き,不飽和帯での熱損失はそれほど抑制されないことが推察された。2.ほぼ定常に達した時点での実験結果から,熱・水移動成分の大きさを検討した。その結果,これまでの研究例でみられる以上に,低水分量の粗砂層内での,温度勾配を駆動力とする水蒸気移動量が大きく,水蒸気が拡散以外の形態で移動していることが推測された。3.有限要素法による非定常解析を行い,実験データの再現性を試みた。その結果,不飽和透水係数,圧力水頭の温度係数,熱的水蒸気拡散係数といった各種土壌特性パラメータが複雑に絡み合って影響しており、とくに非線形性が大きい低水分量領域での,これらのパラメータの正確な把握が重要であることが明らかになった。

ATES (Aquifer Thermal Energy Storage) と shout ば れ る regenerative technology の な sharper rates apply の た め に は, underground in the soil 壌 の hot water と の mobile phenomenon at the same time に masato す る knowledge が necessary と な る. This study で は, 帯 aquifer か ら の heat loss inhibition (regenerative の upward working rate) に attention し, unsaturated 帯 を tong っ て loss す る heat flow の れ が 伝 heat conductivity の low い low moisture soil に よ っ て inhibit さ れ る の で は な い か と え, indoor be 験 を line っ た. Be 験 に は large カ ラ ム を い, fine sand (central size 0.2 mm) と coarse sand (central size 0.8 mm) に よ る layer 2 の stratified soil を like と seaborne し た. の provided by the basic に, underground water level set を し た カ ラ ム upper and lower end に さ ま ざ ま な induce を and え temperature, カ ラ ム の inside temperature, the pressure head, hot フ ラ ッ ク ス を determination し た. The following に provides られた insights られた summaries を describe べる. 1. の に with moisture movement in unsaturated 帯 う large heat mobile の き さ を review 価 す る た め, カ ラ ム within soil 壌 の is の 伝 heat conductivity と こ れ に に moisture movement with う heat moving points も containing め た see か け の 伝 heat conductivity を computing し た. そ の results, low water component set に さ れ た で in the coarse sand layer that struck the poor の が big き く, が に low water in the soil layer component field set さ れ is の 伝 heat conductivity small が さ く え suppression ら れ て も, moisture movement に with う hot mobile が fill out に 働 き, unsaturated 帯 で の heat loss は そ れ ほ ど inhibit さ れ な い こ と が push examine さ れ た. 2. Youdaoplaceholder0 at the time point when に reaches た, で the experimental results of で ら show that the hot and water moving components <s:1> are large さを検 さを検 and た. そ の results, こ れ ま で の research example で み ら れ る に above, low water component の of coarse sand で の, temperature hook with を 駆 power と す る water steam to move a large quantity が 気 き く, steam 気 が で mobile company, spread beyond の form し て い る こ と が speculation さ れ た. 3. Finite element method による unsteady analysis を row による, practical デ デ タ <s:1> reproducibility を test みた. そ の results, unsaturated permeable coefficient, pressure head の temperature coefficient, steaming hot water 気 company, dispersion coefficient と い っ た soil 壌 パ features ラ メ ー タ が complex 雑 に collaterals み close っ て influence し て お り, と く に が nonlinear sex き い low water component field で の, こ れ ら の パ ラ メ ー タ の な grasp が important で あ る こ と が Ming ら か に な っ た.