[A-HW24] 都市域の水環境と地質

[AHW24-P06] 孔井内における有効熱伝導率の原位置測定方法の開発（数値計算による検討）

*濱元 栄起¹、石山 高¹ (1.埼玉県環境科学国際センター)

キーワード：熱伝導率、地中熱源システム、有限要素法

土壌や地盤の熱伝導率は、地球科学分野や資源分野、環境分野、農業分野、土木建設分野等において重要な熱物性量であり、これまで多数の測定がなされてきた。
特に近年では、再生可能エネルギーのひとつである地中熱エネルギーを利用した地中熱利用システムが国内外でも普及し、その設計や施工においても地中の熱伝導率が必須であることが認識され、多数測定が行われている。
一般に土壌や地盤の熱伝導率を測定する方法は大きく２つに大別される。ひとつは試料を採集したうえで、地上の実験室内で熱伝導率を測定する方法（室内測定法）であり、もうひとつは孔井などにセンサ等を挿入し測定対象深度の原位置で測定する方法（原位置測定法）である。主に地中熱分野において、原位置測定は温水を循環して地中を加熱する方法（温水加熱循環法）が用いられている。しかしこの測定方法は、測定が大がかりになることや、測定時間が長時間に及ぶなどの課題がある。そこで本研究では、地中熱分野での活用を想定した原位置測定に関する新たな手法を提案した。現在、その有効性を数値解析によって検証している段階である。
この方法は地中熱交換井等の孔井内における熱伝導率を測定するため、円筒状のシート状の発熱体と伸縮性ゴムシートを組み合わせた伸縮機構をもつヒータ部分と、パッカーを活用した測定部分とを組み合わせ、これらを壁に密着させるというものである。この方法によって熱交換井で一般的に用いられる150mm程度の孔井にも適用することができると考えている。
本研究では、この方法で熱伝導率を測定可能であることを、有限要素法を用いた数値解析で検証した。このような検証では、孔井の形状（口径等）による適正な加熱量についても評価した。