地中熱利用促進協会
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地中熱設計

・地中熱設計

1.地中の温度とエネルギ
 外気温は季節により変化しますが、深さ5mよりも深い地中の温度は一年中10〜15℃でほぼ一定です。井戸水が夏は冷たく、冬は暖かく感じられるのは、井戸水の温度が変化しているのではなく、外気温と地中の温度との間にこのような差があるためです。

 地中熱利用システムは、夏涼しく、冬暖かい地中の性質を活かして家屋の冷暖房や給湯、道路の無散水消融雪等を行います。地上と地中の温度差を利用することで、私たちは環境に優しいクリーンなエネルギーを得ることができるのです。

 地中の熱エネルギーはほぼ無尽蔵なのですが、単位時間あたりに地中からどれくらいのエネルギーを取り出せるかは、地域によって異なります。それは、地中の温度や熱伝導率、地下水の状態等に地域性があり、取り過ぎると地中が冷えて元に戻るまで時間がかかり、放熱しすぎると地中も暖まってしまうためです。このため、ご利用になる地域の調査と地中の性質に合わせた地中熱の取り出し方(地中熱設計)をする必要があります。
 

地中温度測定結果(例)
(資料提供:岩手県)

2.調査
 地中熱設計を行うためには、事前調査が必要です。地中熱利用システムを導入しようとする地域の地層や地中温度、地下水位、周辺の井水の状況等を調査し、設計に利用します。
 また、テスト用の井戸が有る場合や、テスト井を新たに掘削できる場合には、採熱試験やサーマルレスポンス試験を行うことで、より詳しい地中の情報を得ることができ、精度の良い地中熱設計が可能となります。

3.地中熱設計
 調査により得られたデータを用いて、地中熱設計を行います。
 地中熱設計では、地上で必要とするエネルギーと、地中から得られるエネルギーとがうまくバランスするように、地中熱利用の方法や、地中熱交換井の本数、井戸水の揚水量等を決定します。
 また、数値シミュレーションを行い、地中熱設計の結果が適当であるかどうかの検証を行うこともできます。
 こうすることで、システムの設置コスト(イニシャルコスト)の低減や、システムの長寿命化を図ることが可能となります。
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