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新しい自然エネルギー「地中熱」による天然冷暖房のお話し
大地の風／ジオパワーシステム
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■地中熱とは？
地中熱･･･？先ず思い浮かべるのは、温泉、マグマ、地熱発電などの「熱い」熱ではないでしょうか。その熱は地中のずっと深いところからやってくる地球内部の熱です。ここで言う「地中熱」は太陽熱起源。地下4、5ｍほどの深さに蓄えられた太陽熱なのです。冬温かく夏は冷たい、あの井戸水を思い出してください。
■地中熱の特徴
それでは、あの井戸水現象はなぜ起こるのでしょう。
それは、地中の温度が一年を通じてほぼ一定だからです。地中は熱を伝えにくく且つ熱を貯める力を持っています。そのため、地中深さ５ｍ以下では、地中温度は15℃程度（その地域の年平均気温）で安定し、そこにたくさんの地中熱が蓄えられます。ですから、そこから汲み上げられた井戸水は、気温が2℃の冬には温かく、気温が30℃の夏には冷たく涼しいのです。
《地上が冬のとき地中は夏》
さらに、地中熱の特性を詳しく見てみると面白いことが分かりました。
下のグラフは地中の温度勾配(横軸が温度、縦軸が深さ)を示していますが、これをよく見ると地中3～5ｍ付近では温度が逆転しています。例えば、冬の一日では地表付近では大きく左(低温)側にあるのに対し、地中3～5ｍ付近では逆に平均温度の右(高温)側に少し膨らんでいるのが分かります。夏の一日も同様です。これは地中の伝熱速度が遅いためで、地表面の熱がここまで半年かかって伝わったことを意味しています。
これを言い換えれば、「地上が冬のとき地中は夏」「地上が夏のとき地中は冬」ということです。これも地中熱利用の魅力のひとつと言えるでしょう。
（グラフをクリックすると拡大されます）
■ジオパワーシステムのしくみ
このように、井戸水効果は季節によって温度差の生じる地上と地中を、水でつなぐことによって得られることが分かります。それでは水の代わりに空気を循環させてみると？やはり温かい空気や涼しい風が得られるでしょう。ジオパワーシステムはこの現象を利用した極めてシンプルなしくみなのです。また、この空気の循環に縦パイプを用いたことで次のような副次的な効果も得られることが分かりました。
○地中で空気を温める、冷やす。地中に立てたパイプを通して部屋の空気を地中５ｍまで循環させると、冬はほど良く暖められた空気が、夏にはほど良く冷やされた空気が戻ってきます。まさに天然冷暖房です。
○地中で除湿し、加湿する。また、このパイプの中では夏には結露現象が起こります。即ち、空気の除湿が行なわれるのです（底に溜まった水は自動的に排出され、パイプ内の水位は一定に保たれます）。冬場には給水して加湿することができますから、一年を通じての湿度調整も可能となります。
○地中で空気を浄化する。さらに、パイプの中の水は空気中の塵やホコリ、ハウスダストや花粉を取り除き、VOC（揮発性有機化合物）やホルムアルデヒドを取り込みます。特に花粉などの比較的大きな粒子の場合、１回のパスで1/10～1/20以下まで除去されることが確かめられました。
■ジオパワーシステムの効果
以上のように、ジオパワーシステムには３つの効果があります。
《経済効果》･･････････････････････････ 建物熱負荷の平準化と省エネ
・冷暖房負荷の低減 ⇒空調ランニングコストの低減
・設備システムの軽減 ⇒設備イニシャルコストの低減
・メンテナンスの簡素化、建物の耐久性向上
《環境効果》･････････････････････････ 環境負荷の軽減
・自然エネルギー利用 ⇒CO2の排出削減
・夏季の冷房効果と蓄熱⇒発電需要のピークシフト
・都市ヒートアイランド現象の抑制
《健康効果》･････････････････････････ 空気清浄、蓄熱冷暖房、ソコソコ冷暖房
・化学物質や埃、花粉の除去
・循環換気による温度のバリアフリー
・自然な室内環境による自然治癒力の回復
◇経済効果の例・・・学校でのコストダウン
エコスクール導入のシミュレーションです。（学校校舎２階建て1000㎡の場合）
ジオパワーシステムは基本的には換気設備ですのでその部分はあまり変化がありませんが、空調（AC）にかかる部分は大幅なコストダウンが可能となります。
（グラフをクリックすると拡大されます）
◇環境効果の例・・・家庭からのCO2排出削減
150㎡ほどの一般住宅の場合、冷暖房を全て電力に頼るとすると3,200Mcal、年間の電気代は16万円を超えますが、ジオパワーシステムを併用すると640Mcalまで消費エネルギーが削減されます（電気代は1/4に）。削減された2,560McalはCO2に換算すると約１トン強。1,780㎡の森林が１年間に吸収する二酸化炭素の量に相当します。
◇健康効果の例・・・塵ほこりの除去
地中パイプの入口と出口で空気中の浮遊粒子を調べると、２ミクロン以下の小さい粒子で半減、５ミクロン程度では1/6まで除去されることが分かりました。ハウスダストや花粉粒子は数十ミクロンの大きさですからその効果は顕著です。
（表をクリックすると拡大されます）
■自然エネルギーのいろいろ
さて、地中熱は太陽を起源とする自然エネルギーですが、他の自然エネルギーとの違いは、その優れた安定性にあります。地中熱は、いつでも、どんな天候でも、季節の変化のあるところなら世界中どこでも安定して得ることができます。
■システムの詳細
建物には、計画的な換気、すなわち換気の量やルートの適正な計画が法律で求められています。ジオパワーシステムはこの要請に的確に応える仕組みです。
建物外周部の適当な位置から取り入れられた外気は直接室内に入るのではなく、先ず、ジオパイラルという長さ５ｍの垂直パイプを通して一旦地中へ導かれます。ここで熱交換と空気の浄化を同時に行なうのです。
夏、外部から取り入れられた35～36℃の新鮮空気は地中で約26～27℃ほどに冷やされた後、室内へ送られます。これである程度の冷房効果は得られますが、不十分であればエアコンを補助的に用います（この場合、冷房負荷は大幅に低減されています）。屋内では空気は１階から２階へとゆっくり移動し、冷気と新鮮空気を供給します。そして２階の天井裏へ上がり、そこからダクト（空気を送る管）で再び地中へ導かれるのです。冬も全く同様です。4～5℃の冷たい外気は地中で12～13℃付近まで温められて戻ってきます。
室内を冷やして（又は、暖めて）汚れた空気は再び三たび地中へ循環されるので、冷暖房調湿効果と空気浄化効果は持続されます。（図をクリックすると拡大されます）
《住宅の夏》
《住宅の冬》
《ビルなどの場合》
◇住宅の暖房効果の例・・・ユーザーレポート
下表は名古屋市のユーザーから届いた暖房効果のレポートです。木造2階建て、延べ40坪に地中パイプ２本を使用したこのお宅では、真冬の早朝、底冷えの時でも暖房機なしで12℃以上を保っていたことがわかります。
（表をクリックすると拡大されます）
◇モデルハウス測定データ（山口県）
モデルハウスのデータも真冬の朝、室温が15℃前後であることを示しています。
（グラフをクリックすると拡大されます）
■実績
《導入事例》
吉塚幼稚園 福岡工大アリーナ
大島小中学校（エコスクール） 老人ホーム 高千帆苑
愛・地球博 瀬戸日本館 カナダ自然エネルギー省
その他、全国に住宅事例多数
《主な受賞》
○ 第４回エコプロダクツ大賞審査委員長特別賞（2007）
○ グッドデザイン賞2007（2007）
○ 新日本様式100選（2006）
○ 世界百選の環境技術 愛・地球賞（2005）
○ 環境大臣賞（2004）
○ 地球環境技術賞（2004）
○ エネルギー環境教育情報センター運営委員長奨励賞（2004）
○ フロンティア特別賞（2004）
○ 山口県産業科学技術振興賞（2003）
○ 中国地方発明表彰支部長賞（2003）
《公的認定事業》
○ 山口県創造技術研究開発補助対策事業
○ 中創法研究開発事業計画認定事業
○ 住宅・建築物高効率エネルギーシステム導入促進事業（ＮＥＤＯ）
○ エコスクールの設備促進に関するパイロットモデル事業（経済産業省）
○ 商品化、事業チャレンジサポート事業
○ エネルギー起源二酸化炭素排出抑制対策技術率先導入補助事業地球温暖化防止
対策技術Ａランク（長野県）････今後の長野県の公共の建物に積極的に導入予定
○ 第１回事業可能性評価委員会Ａランク（財団法人やまぐち産業振興財団）
《補助金の実績》 補助率
○ 住宅建築物高効率エネルギーシステム導入促進事業（NEDO）････････････１/３
○ エコスクールの設備促進に関するパイロットモデル事業（経済産業省）･･････１/２
○ エネルギー起源二酸化炭素排出抑制対策技術率先導入補助事業 ････････１/２
○ CO2排出抑制事業：対策技術率先利用試験補助事業（環境省）･･･････････１/２
○ 周南市地球温暖化防止まちづくり計画 ････････････････････････････････ ２/３
■工事費の目安 床面積（㎡）当り
○戸建て住宅の場合･････････････････････････10,000円／㎡前後
○学校、福祉施設、店舗などの場合･･････8,000～12,000円／㎡
○劇場、体育館などの大空間の場合････15,000～20,000円／㎡
※諸条件により異なりますのでご相談ください。
■ご提案
ジオパワーシステムは次のような建物に最適です。
○ 省エネ健康志向の住宅
○ 弱冷暖房がふさわしい施設
EX)学校教室、屋内スポーツ施設、流通施設、畜舎厩舎など
○ 温度のバリアフリーと穏やかな空調を求める高齢者の居住空間
EX)老人ホーム、グループホーム、療養型病棟など
○ 冷暖房費を大幅に削減したい既存の建物
EX)スーパーマーケット、ゲームセンター、郊外型レストランなど
○ 空調効率を高めたい大空間の建物
EX)劇場、映画館、体育館、工場、大規模倉庫など
○ 恒温条件の貯蔵施設
EX) 穀物倉庫、野菜種苗等の貯蔵施設など
☆ エコハウス住宅ローンの省エネ新メニュー
地中熱利用ジオパワーシステムを加える金融機関が増えています
■《既設建物への導入フロー》
新築の建物ばかりでなく既設の建物への導入も可能です。むしろランニングコストが劇的に変化する様子をご確認いただけるでしょう。（冷暖房の負荷を抑える別系統の基礎空調とみなせば、既存の空調システムを改修する必要はありません）
現況システムの調査 運転状況とランニングコストの確認
↓GEO導入の概略設計
↓イニシャル、ランニングコストの概算
導入決定
↓詳細設計
↓工事
運転と導入効果の確認
◇既設建物への導入イメージ ① 導入外気の前処理を行なうタイプ
（図をクリックすると拡大されます）
◇既設建物への導入イメージ ② 空気循環により熱交換のみを行なうタイプ
（図をクリックすると拡大されます）
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●●風土計画は「大地の風／ジオパワーシステム」の導入をお手伝いします
詳しいことをお知りになりたい場合は
こちらへご連絡ください
●●ジオパワーシステムの公式ウェブサイトへは
こちらからどうぞ
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