大規模な水池蓄熱システムの利用は、集中暖房システムにおける再生可能エネルギーの割合を高めることができます。現在利用可能な水池蓄熱システムのモデルは主に数値モデルに基づいており、迅速な計算と正確な解析または半解析モデルが不足しています。これを踏まえ、本研究では大規模蓄熱水体に適した半解析モデルを提案します。本モデルは水域と土壌域で個別に解き、水池の側壁および底部の温度と境界熱流束を介して結合します。水域の熱伝達解析では、断面を中心域、遷移域、端部域に分ける「三区域」モデルを提案し、単純な一次元モデルに比べて、水体の水平流動を考慮しており、水温の動的シミュレーションがより正確です。土壌の熱伝達解析では、地熱ヒートポンプ分野で用いられている有限円柱源モデルを改良し、大規模な水池蓄熱システムのモデリングに適用しました。続いて、本解析モデルをデンマークの60,000 m³水池蓄熱プロジェクトの10年間の実測データで検証したところ、上部、中上部、中央、中下部、底部の水温平均誤差はそれぞれ0.233%、0.44%、0.445%、0.316%、1.27%で、すべて1.5%未満であり、本半解析モデルの高い精度と信頼性を示しています。

季節間蓄熱;大規模水池蓄熱システム;数値モデル;解析モデル