地中熱の利用

ＮＰＯ法人 地中熱利用促進協会より

地中の温度は外気温に比べると年間を通じて変化が小さいため、夏は冷熱源、冬は温熱源として利用できます。
外気と地中の温度差が大きいこと、空気よりも熱容量の大きな地下水や地盤と熱をやり取りすることにより、 空気を熱源とするエアコンや冷蔵庫よりも効率的にエネルギーを利用できます。
また、空気を熱源とするエアコンの冷房とは異なり、外気に熱を放出しないので、ヒートアイランド現象の緩和にも貢献できます。

主な地中熱利用方式

地中熱利用の最大の特徴は、どこでも入手可能な安定した熱源であることです。この特徴を活かし、様々な利用法が確立されています。
その主な利用法は、ヒートポンプシステム、空気循環、熱伝導、水循環、ヒートパイプの５つに分類され、 地盤条件や用途に合わせて選定することになります。

ヒートポンプステム

（ＮＰＯ法人地中熱利用促進協会より）

地中熱利用ヒートポンプは地中との熱のやり取りの方法によって、クローズドループ方式、オープンループ方式に分けられます。
クローズドループ方式は深度100ｍ程度までの熱交換器に不凍液等を循環させ、ヒートポンプで熱交換するもので、設置場所は特に問いません。
オープンループ方式では井戸から揚水した地下水をヒートポンプで熱交換させるもので、地下水に関する規制がなく、水質が良く、地下水障害の恐れがない場合に適用できます。

主な用途

• 住宅・ビル等の冷暖房・給湯
• プール・温浴施設の加温等
• 農業施設の空調等
• 路面の融雪・凍結防止等

空気循環

地中に埋設した熱交換パイプやダクトに外気を導入・通気し、熱交換された空気を室内の取り組む方式です。 ただし、夏季のように高温高湿の空気が熱交換パイプ内で結露することがあるため、その対処が必要となることがあります。 パッシブ地中熱とも言います。

主な用途

• 住宅・ビル等の保温・換気

熱伝導

高断熱住宅の土間床を介して地中から伝わる熱によって、住宅内の保温を行う方式です。
一般に、暖房や除湿についてはエアコンを併用します。

主な用途

• 住宅の保温

水循環

クローズドループ方式とオープンループ方式があります。
クローズドループ（地中熱交換）方式は、地中熱交換井に熱交換器を挿入し、これと路面に埋設した放熱管に不凍液などを循環し、 路面の融雪凍結防止を行うものです。
オープンループ（地下水循環）方式は、地下水を揚水し、路面に埋設した放熱管に通水させ、 地下水熱により路面の融雪・凍結防止を行うものです。いずれも無散水融雪システムです。

主な用途

• 路面の融雪・凍結防止
• 住宅・ビルの冷房

ヒートパイプ

深さ15～20ｍの熱交換井に作動液が封入されたヒートパイプを挿入し、埋設します。 降雪時など路温が低下し、地中との温度差が生ずると作動液が自然に蒸発と液化を繰り返し、 地中の熱が路面に運ばれ融雪・凍結防止が行われます。地中熱ヒートパイプ融雪システムといいます。

主な用途

• 路面の融雪・凍結防止