大規模な水貯留熱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増加させることができる。現在利用可能な水貯留熱蓄熱システムのモデルはほとんどが数値シミュレーションに基づいており、迅速かつ正確な解析モデルが不足している。これを踏まえ、本研究では大規模な蓄熱水体に適用可能な解析モデルを提案する。本モデルは水域と土壌領域でそれぞれ解かれ、水槽の側壁および底部の温度と境界熱流束を介して結合される。水域の熱伝達解析においては、「三区域」モデルを提案し、断面を中心域、遷移域および周辺域に分割する。単純な一次元モデルと比べてこの「三区域」モデルは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の精度が向上している。土壌の熱伝達解析においては、地中熱ポンプ分野で用いられている有限円柱熱源モデルを改良し、大規模水池蓄熱システムのモデリングに適用した。その後、本解析モデルはデンマークの60,000 m³の水池蓄熱プロジェクトの10年にわたる実測データを用いて検証され、上部、上中部、中部、下中部および底部の水温の平均誤差はそれぞれ0.233％、0.44％、0.445％、0.316％および1.27％であり、すべて1.5％未満であったことから、本解析モデルは高い精度と信頼性を有することが示された。

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