ヒートポンプによる冷暖房その3

地中熱ヒートポンプ

地中熱ヒートポンプは、暖房モードでは地球または地下水を熱エネルギー源として使用し、冷房モードではエネルギーを排出するシンクとして使用します。 これらのタイプのシステムには、次の 2 つの主要なコンポーネントが含まれています。

• 地面熱交換器: これは、地面または地面から熱エネルギーを追加または除去するために使用される熱交換器です。 さまざまな熱交換器構成が可能であり、それについてはこのセクションで後ほど説明します。
• ヒートポンプ: 地中熱ヒートポンプは、空気の代わりに、地中熱交換器を流れる流体をソース (加熱時) またはシンク (冷却時) として使用します。
  建物側では、空気システムと温水システム（水）の両方が可能です。 温水用途では、建物側の動作温度が非常に重要です。 ヒートポンプは、45 ～ 50°C 未満の低温で暖房するときにより効率的に動作するため、輻射床やファン コイル システムに適しています。 60°C を超える水温を必要とする高温ラジエーターでの使用を検討する場合、これらの温度は一般にほとんどの住宅用ヒートポンプの制限を超えるため、注意が必要です。

ヒートポンプと地中熱交換器がどのように相互作用するかに応じて、次の 2 つの異なるシステム分類が可能です。

• 二次ループ：地中熱交換器には液体（地下水または不凍液）が使用されます。 地面から液体に伝達された熱エネルギーは、熱交換器を介してヒートポンプに供給されます。
• 直接膨張 (DX): 地中熱交換器内の流体として冷媒が使用されます。 地中から冷媒によって抽出された熱エネルギーはヒートポンプによって直接使用されるため、追加の熱交換器は必要ありません。
  これらのシステムでは、地中熱交換器はヒートポンプ自体の一部であり、暖房モードでは蒸発器として、冷房モードでは凝縮器として機能します。

地中熱ヒートポンプは、次のような住宅内の一連の快適さのニーズに応えます。

• 暖房のみ：ヒートポンプは暖房のみに使用されます。 これには、暖房と温水生成の両方が含まれる場合があります。
• 「アクティブ冷却」による暖房：暖房と冷房の両方にヒートポンプを使用
• 「パッシブ冷却」による加熱：加熱にはヒートポンプを使用し、冷却にはバイパスします。 冷房では、建物からの流体が地中熱交換器で直接冷却されます。

加熱および「アクティブ冷却」操作については、次のセクションで説明します。

地中熱ヒートポンプシステムの主なメリット

効率

気温が -30°C を下回る場合があるカナダでは、より暖かく安定した地表温度を利用するため、地中源システムはより効率的に動作できます。 地中熱ヒートポンプに入る一般的な水の温度は一般に 0°C 以上で、最も寒い冬の時期にはほとんどのシステムで約 3 の COP が得られます。

省エネ

地上電源システムは冷暖房費を大幅に削減します。 電気炉と比較して加熱エネルギーコストが約65％削減されます。

平均して、適切に設計された地中熱源システムは、建物の暖房負荷のほとんどをカバーできるサイズのクラス最高の寒冷地用空気源ヒートポンプよりも約 10 ～ 20% 多くの節約効果をもたらします。 これは、冬には地下の温度が気温よりも高くなるためです。 その結果、地中熱源ヒートポンプは、冬の間、空気熱源ヒートポンプよりも多くの熱を提供できます。

実際のエネルギー節約量は、地域の気候、既存の暖房システムの効率、燃料と電気のコスト、設置されているヒートポンプのサイズ、ボアフィールドの構成と季節のエネルギーバランス、CSA でのヒートポンプの効率パフォーマンスによって異なります。評価条件。

地上電源システムはどのように機能しますか?

地中熱ヒートポンプは、地中熱交換器とヒートポンプの 2 つの主要部分で構成されます。 1 つの熱交換器が屋外にある空気熱源ヒートポンプとは異なり、地中熱源システムでは、ヒートポンプユニットが家の中にあります。

地上熱交換器の設計は次のいずれかに分類できます。

• 閉ループ: 閉ループ システムは、地下に埋められた配管の連続ループによって地面から熱を収集します。 ヒートポンプの冷却システムで外部土壌より数度低く冷やされた不凍液（DX地中熱システムの場合は冷媒）が配管内を循環し、土壌から熱を吸収します。
  閉ループ システムにおける一般的な配管配置には、水平、垂直、斜め、池/湖の地上システムが含まれます (これらの配置については、以下の「設計上の考慮事項」で説明します)。
• オープンループ: オープンシステムは、地下水域に保持されている熱を利用します。 水は井戸を通って熱交換器に直接汲み上げられ、そこで熱が抽出されます。 その後、水は小川や池などの地上の水域に放出されるか、別の井戸を通って同じ地下水域に戻されます。

屋外配管システムの選択は、気候、土壌条件、利用可能な土地、現場での設置費用、地方自治体の規制によって異なります。 たとえば、オープン ループ システムはオンタリオ州では許可されていますが、ケベック州では許可されていません。 一部の自治体では、自治体の水源が帯水層であるため、DX システムを禁止しています。

加熱サイクル

述べる：

記事の一部はインターネットから取得したものです。 侵害がある場合は、削除するためにご連絡ください。 ヒートポンプ製品にご興味がございましたら、お気軽にOSBヒートポンプ会社にお問い合わせください。当社が最良の選択です。