【9【CO73】

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

福島県内で実施した TRT と TCP による見かけ熱伝導率について
新協地水株式会社〇幸田

国立研究開発法人産業技術総合研究所再生可能エネルギー研究センター

冨樫英顕，原聡,勝重，藤沼伸幸

石原 武志

1. はじめに
地中熱利用は,省エネルギーによって脱炭素に寄与すに 2 ヶ所(観測孔 No.1，No.2),2023 年に 1 ヶ所(観測孔る有力な手段であり,その利用のためには地下水の流れNo.3)設置して地下水観測を行った．
自記水位計によっての影響を含む地盤の見かけ熱伝導率を求めることが重要

2022 年 9 月から観測孔内の水位を計測した．

である．見かけ熱伝導率は,熱応答試験(TRT) 1)やケーブル方式熱応答試験(ケーブル TCP) 2), 3)などの方法によっ

3. 結果て求めることができる． 2022 年度は,福島県内の 2 地点

図-2に K2地点の B-No.3～B-No.4間および B-No.3～B-において同一地点同一孔で時季を変えて TRT を複数回測No.2間の地層断面図を示す．GL-20～25m まで粘性土主体定することにより,見かけ熱伝導率が測定期間内に大きで礫混じり砂をはさみ, それ以深は，風化凝灰岩である．

く変動する地点とあまり変動しない地点があることを確

表-1,図-3 6）に TRT,ケーブル TCP の見かけ熱伝導率およ

認した 4)．筆者らは,2022 年から 2023 年にかけて見かけび観測孔の水位を示す．TRT の結果では, KB1孔は他の3熱伝導率が大きく変動した福島県鏡石町（K2 地点）にお孔よりも見かけ熱伝導率は大きな値を示している(最大いて, 地中熱を空調に利用する機会が多い低気温時と高値8.7,最小値3.1)．その他の3孔の見かけ熱伝導率は,最気温時の見かけ熱伝導率の違いの有無や季節的な地下水大値3.4（KB2, 2022年9月），最小値1.0（KP2, 2023年1変動の影響を確認するため，2023 年 6 月から 2024 年 1月）である．見かけ熱伝導率は4孔ともに大幅に変動して月にかけて同一孔の時季を変えた TRT およびケーブルおり,測定のたびに見かけ熱伝導率は低下した．
2023年の

TCP を概ね深度 GL-20～30m において実施して見かけ熱伝中間期および夏季に行った TRT では,前年の測定結果と導率（λa）を求めた結果について報告する.

比べて,見かけ熱伝導率の低下の幅は小さかった.
ケーブル TCP の結果は加熱時の各深度の平均値であ

2. 方法

る. TCP-No.3孔では最大値1.6,最小値1.3, TCP-No.4孔

図-1 に示すように,B-1,B-2,P-1,P-2 は地中熱交換器

では最大値1.6,最小値1.4となり,全体としては変動がであり,B-No.3, B-No.4 は機械ボーリングを行い TCP 測定用のロッドを設置した.2023 年度は TRT を 2 孔（B-1,P1）,ケーブル TCP を 2 孔行った．TRT は,温水循環試験を実施した．TRT 装置は NPO 法人地中熱利用促進協会から発行された TRT 装置認定申請の手引き 5)に則った認定装置である．また,ケーブル TCP はφ66mm で掘削したボーリング孔 B-No.3 孔と B-No.4 孔にφ40.5mm の測定用ロッドを設置して,測定にはヒーターケーブルとセンサー間隔 1.00ｍの温度センサーケーブルを使用し,加熱試験と回復試験を行った．熱応答試験と別に観測孔を 2022 年
図-1 平面位置図〈凡例〉
深度（GL-ｍ）
地層名

記号

N値
B-No.2

B-No.3

B-No.4盛土

Bn

0.00～1.60

0.00～1.25

0.00～0.75

2,3,7

ローム

Lm

1.60～3.65

1.25～2.50

0.75～2.00

2,3,4

第1粘性土層Dc1

3.65～8.702.50～8.85

2.00～7.40

0～32

第1砂質土層Ds1

8.70～13.45

8.85～13.00

7.40～13.25

4～41

第2粘性土層Dc2

13.45～25.00

13.00～19.45

13.25～19.25

3～13

第2砂質土層Ds2－

19.45～23.95

19.25～23.00

4～41

風化凝灰岩

Tf-w

25.00～32.05

23.95～33.45

23.00～23.34

20～50以上

図-2 地層断面図（K2地点 B-No.3～B-No.4, B-No.3～B-No.2）

全地連「技術フォーラム 2024」新潟

図-3 見かけ熱伝導率および観測孔水位（K2地点）6)
表-1 加熱時の見かけ熱伝導率λa〔W/(m・K)〕
方法 試験孔

2022
年度番号

中間季
（ 5～ 6月 ）夏季（ 7～ 9月 ）中間季冬季（ 10～ 11月 ） （ 11～ 2月 ）

P-1

KP1

2.1

2.1

1.7P-2

KP2

2.9

2.4

1.0

B-1

KB1

8.7

7.3

6.3

B-2

KB2

3.4

2.81.2

TRT

番号

中間季（ 5～ 6月 ）

P-1

KP1

1.4

1.4

B-1

KB1

4.0

3.1

B-No.3 TCP-No.3

1.3

1.6

1.4

1.4

B-No.4 TCP-No.4

1.5

1.4

1.61.5

方法 試験孔夏季（ 7～ 9月 ）中間季
冬季
（ 10～ 11月 ） （ 11～ 2月 ）

TRT
2023
年度

2.5

TCP

小さかった.一方,深度によっては,見かけ熱伝導率は時季によって変動しており,概ね観測孔の水位である GL-4

図-4 ケーブル TCP 試験結果（No.3）～6m 程度は大幅に変動した（図-4）.観測孔内の水位は,定することが必要であると考えている.

自記水位計による測定を開始した2022年9月から GL-5m《引用・参考文献》

程度であったが,2023年5月に1m 程度上昇し,その後の付

1) NPO 法人地中熱利用促進協会編：一定加熱・温水循

近の農業用水の通水停止時に0.5m 程度の水位が低下し環方式熱応答試験(TRT)技術書， 2018.8, p1-11.ており,農業用水通水時に水位が高くなっている.

2) 神宮寺元治, 竹原孝, 山口勉, 国松直(2002):貫入試験装置を用いた原位置地盤熱伝導率探査法，日本

4. まとめと今後の課題
複数孔の年間を通した見かけ熱伝導率の比較および地地熱学会誌, 第24巻, 第4号, p349-356.
3) 石原武志,冨樫聡,シュレスタ ガウラブ,内田洋平

下水観測によって，同一孔でも見かけ熱伝導率が大きく(2023):地質調査孔を用いたケーブル方式熱応答試

変動する箇所や深度があることを確認した．見かけ熱伝験の有効性実証，日本地熱学会誌, 第45巻, 第2号,導率が時季により変化する要因として地層状況・地下水

p103-119.

状況(地下水位の変動・地下水流動)の影響が考えられる．

4) 幸田 英顕，原また,試験地周辺の造成や注水などの工事による人為的勝重， 藤沼 伸幸(2023):福島県内で測定した見かけ熱伝導率の季節変動について，全な影響による見かけ熱伝導率が変動も考えられる.今後

地連技術フォーラム2023論文集，論文 No.CO49.の地中熱利用設備の計画にあたり,より適切な設計を実

5) NPO 法人地中熱利用促進協会編：TRT 装置認定申請

施するためには見かけ熱伝導率の時季的な変化の把握の手引き， 2019.10, p1-9.

や,測定箇所周辺の工事等の人為的な影響の考慮が重要

6) 気象庁アメダス: 観測地点「玉川」(最終閲覧日である．また,TRT とケーブル TCP,鋼管杭を使用した TRT

2024.3.6),https://www.data.jma.go.jp/gmd/risk/のように複数の方法を選択肢として見かけ熱伝導率を推

obsdl/index.php