空気と水の環境創造企業 三建設備工業

ZEB (ゼロ・エネルギー・ビル) 再生可能エネルギーの利用

OUR TECHNOLOGY

地中熱利用

地下水の温度は、年間を通してほぼ一定で、「夏は冷たく冬は暖かい水」として古くから知られてきました。この熱を空調用熱源機に利用すると外気を熱源とする場合と比較して非常に効率の高い運転を行うことができます。
地下水の熱を利用する方法は様々ありますが、三建設備工業では地下水の熱を地域の条件や敷地の形状、汲み上げ規制等を考慮して、採用可能な手法とシステムを提案いたします。

還元井方式(オープンループ方式)

地下水の汲み上げが可能な地域では、地下水を一度汲み上げてその熱だけを利用し、再び地中に戻す方式を「還元井方式」と称し、効率の良い地中熱利用の方式として採用されています。この方式は、地下水が熱飽和する可能性が低く、安定した地中熱の利用が可能となります。また、地下水を直接汲み上げて熱利用するためエネルギーロスが少なく、効率が良い採熱方法です。一方、一度汲み上げた地下水を地中に戻す際に、地盤の状態によってはうまく還元できなかったり、地域によっては行政の還元規制があるので、設置にあたっては詳細な調査が必要となります。

オープンループ方式の一例

熱交換器設置方式(クローズドループ方式)

地中から熱を取り出すために地中熱交換器内に流体を循環させ、汲み上げた熱をヒートポンプで必要な温度領域の熱に変換するシステムで、このシステムにより効率的に冷暖房および給湯を行うことができます。地中熱交換器内を循環させる流体には、通常は不凍液または水を用いますが、冷媒を用いる方式も開発が行われています。
地中熱交換器には、垂直型、水平型、傾斜型があり、垂直型のものには掘削孔を利用するボアホール方式と杭(基礎杭・採熱専用杭)を利用する杭方式とがあります。通常はUチューブと呼ばれる採放熱管が挿入されますが、杭方式では内部にはった水の循環で熱交換するタイプのものもあります。

代表的な採熱方式
ラジアルウェル型:広範囲から効率よく地中熱を採取可能
パラレル型:地下ピットから直接熱交換機を設置。敷地境界線までのスペースを有効利用
ポアホール型
パラレル型(カルパート方式):野外に熱源水集水用のカルパートを設置。リニューアル時に追加することも可能
熱交換器設置方式の採用例

地中熱交換器によって採熱され、熱源水槽へと貯留された地中熱は、深夜電力利用ヒートポンプチラーの熱源として利用されます。温度変化の小さい地中熱を熱源水として用いることで、高いCOPを実現するとともに、深夜電力を利用することでランニングコストの面でも有利になります。また、水式放射空調システムと組み合わせると、熱源機を使わずに地中熱のみで冷房運転が可能となり、たいへんエネルギー効率の高い空調システムを構築することも可能です。さらに、屋根に降った雨水を貯留して熱源水に用い、最終的に洗浄水として使うことで、熱も水も最後まで有効に使い切るシステムなど、様々な応用事例が開発、実用化されており、さらなる新たな高効率化への道も模索し始めています。
地中採熱システムは、節電対策(ピークカット含む)や地球温暖化ガスの抑制などの環境負荷軽減対策の大きな切り口と考えています。また、このシステムに採用された熱源水槽は、災害時の生活用水確保にも寄与します。