地中熱ヒートポンプ——パート1

地熱ヒート ポンプ (GHP) は、GeoExchange とも呼ばれる、大地結合型、地中源、または水源ヒート ポンプであり、1940 年代後半から使用されています。 彼らは、外気温度の代わりに、比較的一定した地球の温度を交換媒体として使用します。

この国の多くの地域では、夏の灼熱から冬の氷点下の寒さまで、季節によって気温が極端に異なりますが、地表から数フィートの深さでは、地表の温度は比較的一定に保たれています。 緯度に応じて、地上温度は 45°F (7°C) から 75°F (21°C) の範囲です。 洞窟のように、この地表の温度は、冬の間は上空よりも高く、夏の間は上空よりも低くなります。 GHPは、この有利な温度を利用して、地中熱交換器を介して大地と熱交換することで高効率を実現します。

他のヒートポンプと同様に、地熱ヒートポンプと水源ヒートポンプは、住宅を加熱、冷却し、さらに設備があれば温水を供給することができます。 地熱システムの一部のモデルには、より快適でエネルギー節約のための 2 速コンプレッサーと可変ファンが搭載されています。 空気熱源ヒートポンプと比較して、静かで寿命が長く、メンテナンスがほとんど必要なく、外気の温度に依存しません。

デュアルソース ヒート ポンプは、空気源ヒート ポンプと地熱ヒート ポンプを組み合わせたものです。 これらのアプライアンスは、両方のシステムの長所を組み合わせています。 二元熱源ヒートポンプは空気源ユニットよりも高い効率評価を持っていますが、地熱ユニットほど効率的ではありません。 デュアルソースシステムの主な利点は、単一の地熱ユニットよりも設置コストがはるかに低く、機能もほぼ同じであることです。

地熱システムの設置価格は、同じ冷暖房能力の空気源システムの設置価格の数倍になる場合がありますが、エネルギーと冷却のコストに応じて、追加コストは 5 ～ 10 年でエネルギー節約として回収される可能性があります。お住まいの地域で利用可能なインセンティブ。 システムの寿命は、内部コンポーネントで最大 24 年、グランド ループで 50 年以上と推定されています。 米国では毎年約 50,000 台の地熱ヒートポンプが設置されています。

地中熱ヒートポンプシステムの種類

グランド ループ システムには 4 つの基本的なタイプがあります。 これらのうち 3 つ (水平、垂直、池/湖) は閉ループ システムです。 4 番目のタイプのシステムは、開ループ オプションです。 気候、土壌条件、利用可能な土地、現地の設置コストなどのいくつかの要因によって、どれがその場所に最適であるかが決まります。 これらのアプローチはすべて、住宅用および商業用建物の用途に使用できます。

閉ループシステム

ほとんどの閉ループ地熱ヒートポンプは、地中に埋められるか水中に沈められた閉ループ（通常は高密度のプラスチックタイプのチューブで作られる）を通して不凍液を循環させます。 熱交換器は、ヒートポンプ内の冷媒と閉ループ内の不凍液の間で熱を伝達します。

直接交換と呼ばれる閉ループ システムの 1 つのタイプは、熱交換器を使用せず、代わりに水平または垂直構成で地中に埋められた銅管を通して冷媒をポンプで送ります。 直接交換システムには大型のコンプレッサーが必要で、湿った土壌で最もよく機能します (土壌を湿った状態に保つために追加の灌漑が必要になる場合があります)。ただし、銅管を腐食させる土壌への設置は避けてください。 これらのシステムは冷媒を地中を循環させるため、地域によっては地域の環境規制により使用が禁止されている場合があります。

水平

このタイプの設置は、一般に住宅への設置、特に十分な土地が利用可能な新築の場合に最も費用対効果が高くなります。 少なくとも深さ4フィートの溝が必要です。 最も一般的なレイアウトは、2 つのパイプを使用し、1 つは 6 フィートの位置、もう 1 つは 4 フィートの位置に埋め込むか、または 2 つのパイプを幅 2 フィートの溝内の地面の 5 フィートの位置に並べて配置します。 パイプをループ状にする Slinky™ 方式では、より短い溝により多くのパイプを設置できるため、設置コストが削減され、従来の水平用途では設置できなかった場所でも水平設置が可能になります。

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