大地の熱的機能を利用する冷暖房システム−地中熱交換器型
(ガイア冷暖房システム)



 深度数百メートルまでの深さの大地の温度は、冬には気温よりもかなり高く、夏には気温よりもかなり低いという特性があります。この特性を利用すれば、地球に優しい冷暖房が可能になります。
 また、この冷暖房システムでは、冷房時に温熱を大気中に排出しないので、ヒートアイランド現象の軽減にも役立ちます。
 この冷暖房システムの基本構成は融雪システムと同じなので、技術的には既に確立されていると言えます。
 私たちは、この冷暖房システムを採用する自治体などを探しています。



ガイア冷暖房システム
ガイア冷暖房システムの概念

 ガイア冷暖房システムでは、大地を温熱源や冷熱源、さらに蓄熱体として利用します。
 冬の暖房時には、DCHEによって大地から効率よく熱エネルギーを取り出して暖房します。このとき、大地(地層)が冷却されますが、この冷えた大地は夏には良好な冷熱源として利用できます。
 また、夏の冷房時には屋内から汲み出した温熱を大地中に蓄熱します。このため、夏季には大地の温度が高くなりますが、この大地は冬には良好な温熱源になります。
 通常用いられている空気熱源エアコンと異なり、エネルギーを有効に利用することができるので、化石燃料や二酸化炭素の削減効果がかなり大きくなります。
 このシステムは、暖房のみが必要な地域や冷房のみが必要な地域でも利用できます。


空気熱源エアコンとの相違

空気熱源エアコン 水熱源ヒートポンプ
空気熱源エアコン(ヒートポンプ)の仕組み

水熱源エアコン(ヒートポンプ)の仕組み

 家庭や自動車などで用いられているエアコンは空気熱源ヒートポンプを用いています。このヒートポンプの中には−20〜−30℃程度でも蒸発できる冷媒が循環しています。
 空気熱源エアコンでは、室外機に付属している空気熱交換器によって、空気(大気)から熱エネルギーを取り出して暖房を行います。
 四方弁を切り替えて冷媒の流れる方向を逆にすると、図とは逆に、冷房が行われます。このとき、大気中に温熱を放出しますが、これがヒートアイランド現象の一つの原因になっています。

 ガイア冷暖房システムでは、空気熱源エアコンの室外機に付属している空気熱交換器のかわりにDCHEという地中熱交換器を用います。暖房側の熱交換器は図では水熱交換器になっていますが、空気熱源エアコンの場合と同様に、室内機として空気熱交換器を用いることもできます。
 冬には気温よりも温度が高い大地から温熱を取り出して暖房を行います。また、夏には気温よりも温度が低い大地を冷熱源として利用します。
 このため、他の冷暖房方式に比べて、より高いエネルギー利用効率、ひいてはより大きな二酸化炭素削減効果を期待できます。


ガイア冷暖房システムの特長

 ヲ 暖房に利用する熱エネルギーの約75%が自然のエネルギーです
 ヲ 夏には自然の熱源の中で最も温度が低い大地を利用するので、吸収式冷温水機や空気熱源ヒートポンプなどの従来の方法に比べて、エネルギー利用効率の良い冷房が可能です
 ヲ 従来の方法に比べて、化石燃料の消費量や二酸化炭素の排出量が大幅に少ない冷暖房システムです
 ヲ 冷房時に排出される温熱を大地に蓄熱するので、ヒートアイランド現象の抑制に大きく貢献します


 ガイア冷暖房システムは地球に優しい冷暖房システムです。
 私達は、ガイア冷暖房システムを採用する自治体などを探しています。


ガイア冷暖房システムの二酸化炭素削減効果と経済性

4,000m2級建物 青森トータルコスト

 私たちは、東北地方北部で4,000m2程度の建物の冷暖房を行う場合について、A重油焚き吸収式冷温水機を用いる方法と二酸化炭素排出量と経済性の比較を行いました。
 その結果、吸収式冷温水機を用いる方法に比べて、二酸化炭素を66%程度削減可能と見積もられました。
 右の図は、経済性を比較した結果を示したものです。縦軸の累積トータルコストは、建設費と毎年のランニングコスト、および要素設備の更新に伴う費用を足し合わせた合計費用を示しています。
 ガイア冷暖房システムの建設費は、吸収式冷温水機を用いる方法に比べて2割程度高いと見積もられます。しかし、16年目からガイア冷暖房システムの累積トータルコストが安くなっており、運転年次が進むにつれてその差が拡大しています。 また、40年経過時点ではガイア冷暖房システムの方が2億6千万円程度安くなっています。
 長期的にみれば、ガイア冷暖房システムは経済的な方法といえます。

ボタン ガイア冷暖房システムのフローの例


一口メモ
 この冷暖房システムは、業務用ビル、学校、アパート、戸建て住宅、ビニールハウス、温室などに適用できます。
 しかし、戸建て住宅のように規模が小さな場合には、建設費が割高になります。
 海外では戸建て住宅に多く使用されていますが、経済性を考慮すると、日本では、比較的に規模が大きな建物に適していると考えられます。


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