貯留水ヒートポンプ運用時の熱源温度予測手法に関する研究その5 大型水槽を用いた放熱実験による自然対流の挙動

摘要

著者らは、瀬戸内地方に多数賦存する農業用のため池や調整池、貯水地のうち、年間を通して水位が安定している水体（以下、貯留水）を未利用エネルギーのひとつと捉え、ヒートポンプの熱源として熱交換器を介し間接的に利用するシステムを検討してきた。前報では、CFD解析により、夏季冷房時および冬季暖房時の貯留水内の水温分布と水の流れを検証し、ヒートポンプの熱源としての有効性は夏季に高いことを確認した。また、水槽実験によって自然対流による鉛直混合現象についても観測しているが、水平方向への熱拡散は検討しておらず、実際のスケールでの放熱過程については数値解析による検証にとどまっている。そこで、本報では放熱量、初期温度分布、初期境界面高さを変更し、それぞれが水温変化に与える影響を大型水槽を用いた実験により確認する。また、実験結果を用いてCFD 解析の再現性を検証するとともに、CFD 解析から得られる水温や流速の空間分布からも自然対流の挙動について考察する。