地中熱利用促進協会
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・技術解説のご紹介

 GeoHPは冷暖房・給湯・融雪で利用され、特に寒冷地ではGeoHPが有効です。これは、外気温が低い場合、特に5℃以下となった場合、エアコンなどの空気熱源ヒートポンプは効率が悪くなるとともに、空気熱交換器の除霜運転(デフロスト)が頻繁に起こり、通常の運転の妨げとなってしまうのに対して、GeoHPでは安定した地下の温度を熱源として利用することで高効率運転が実現でき、デフロスト運転をすることがありません。(図 3)

図 3 寒冷地域の外気温と地中温度
(資料提供:ゼネラルヒートポンプ工業(株)

 また、寒冷地以外においても、外気温に対しての地下温度が夏季は低く、冬季は高いことから、冷房運転と暖房運転の両方においてGeoHPは空気熱源ヒートポンプと比較して有利となります。(図 4)
図 4 温暖地域の外気温と地中温度
(資料提供:ゼネラルヒートポンプ工業(株)
  
 ヒートポンプサイクルのPH線図(縦軸:圧力、横軸:比エンタルピーのグラフ)でこの理由を説明します。加熱(暖房・給湯・融雪)時は空気熱源ヒートポンプよりもGeoHPの方は蒸発温度が高いために、圧縮機吸入口における冷媒ガスの比重が高くなるので冷媒循環量が増加するために能力が大きくなり、また、圧縮機の冷媒ガス入口と出口における比エンタルピー差が小さくなるので、必要動力が小さくなり、効率も向上します。(図 5)

図 5 加熱(暖房・給湯・融雪)時PH線図
(資料提供:ゼネラルヒートポンプ工業(株)

 冷却時は空気熱源ヒートポンプよりもGeoHPの方は凝縮温度が低くなるので、蒸発時の比エンタルピー差(冷凍効果)が大きくなり能力が向上するとともに、圧縮機の入出口における比エンタルピー差も小さくなるので動力が小さく効率も向上します。(図 6)
図 6 冷却(冷房・製氷)時PH線図
(資料提供:ゼネラルヒートポンプ工業(株)
  
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