Development of Thermal Performance and Response Test for Reliable Design of Ground-Source Heat Pump

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地中熱利用ヒートポンプの設計において、最も重要な作業は、地中熱交換器（GHE：Ground heat exchanger）の規模の決定である。一般的に最も広く利用されている地中熱交換器は、垂直密閉型地中熱交換器である。中熱交換器の設計のために必要なパラメータである土壌の熱伝導率と中熱交換器の熱抵抗を得るためには熱応答試験（TRT：Thermal response test）が行われる。TRTはよく確立された実験法であるが、外乱の影響によって推定結果が非常に不安になる短所がる。そして、近年中熱交換器のより高い熱性能を目指い、材料と形状の側面から研究開発が行われている。特に比較的大きな直径を持つ基礎杭熱交換器の場合、熱交換機の経常的な自由度が高いため、多様な熱交換器が提案されている。それらの熱性能を確認するために、熱性能試験（TPT：Thermal performance test）が行われている。TRTが一定注入熱量率の実験条件で流量と循環水の温度を計測する一方で、TPTは一定入口温度の実験条件で注入熱量率を求める。TPTはGHEの熱容量に影響を受けにくく、循環水から土壌に伝わる熱量を直接把握することができる。TRTとTPTは、実験方式の違いにより一次的に提供する情報が異なる。しかし、異なる構成の実験装置が必要なため、現場でTPTとTRTの両方を行うのは現実的でない。また、既往研究で報告されたTPT装置は、サーマルバッファとしての水タンクと複雑な制御装置を必要とするため制作費用が高額となる問題があった。本研究では、既存のTRT装置を改造し、安価にTPT装置に変更する方法を提案する。そして、従来TRTで推定されてきた土壌パラメータをTPTデータから推定する方法も提案し、熱性能・応答試験（TPRT：Thermal response response test）と名付ける。