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。 熱交換により、ヒートポンプ内の冷媒と閉ループ内の不凍液の間で熱が伝達されます。

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スリンキー方式により、より短い溝でより多くのパイプを配置できるため、設置コストが削減され、従来の方法では設置できなかった場所での水平設置が可能になります。 水平方向のアプリケーション。

垂直

大規模な商業ビルや学校では、水平ループに必要な土地面積が法外に大きいため、垂直システムが使用されることがよくあります。 垂直ループは、溝を掘るには土壌が浅すぎる場合にも使用され、既存の景観への影響を最小限に抑えます。 垂直システムの場合、穴 (直径約 4 インチ) が約 20 フィートの間隔で、深さ 100 ～ 400 フィート開けられます。 ループを形成するように U 字型に曲げて底部で接続された 2 本のパイプを穴に挿入し、性能を向上させるためにグラウトを注入します。 垂直ループは水平パイプ (つまりマニホールド) に接続され、トレンチ内に配置され、建物内のヒート ポンプに接続されます。

池・湖

サイトに適切な水域がある場合、これが最も低コストのオプションとなる可能性があります。 供給ラインのパイプは建物から水まで地下を通され、凍結を防ぐために少なくとも8フィートの地下で円を描くように巻かれています。 コイルは、最小の体積、深さ、品質の要件を満たす水源にのみ設置してください。

オープンループシステム

このタイプのシステムは、GHP システムを直接循環する熱交換流体として井戸水または地表水を使用します。 システム内を循環した水は、井戸、涵養井、または地表放流を通じて地面に戻ります。 このオプションが実用的であるのは、比較的きれいな水が十分に供給され、地下水の排出に関する地域の条例や規制がすべて満たされている場合に限られます。

ハイブリッドシステム

いくつかの異なる地熱資源を使用するハイブリッド システム、または地熱資源と屋外の空気 (つまり、冷却塔) の組み合わせは、別の技術オプションです。 ハイブリッド アプローチは、冷房の必要性が暖房の必要性よりも大幅に大きい場合に特に効果的です。 地元の地質が許せば、「直立柱井」も選択肢になります。 開ループ システムのこのバリエーションでは、1 つ以上の垂直の深い井戸が掘削されます。 水は直立柱の底部から汲み上げられ、上部に戻されます。 加熱と冷却のピーク時には、システムは戻り水をすべて再注入するのではなく、一部を抜き出すことができ、周囲の帯水層から塔に水が流入します。 ブリード サイクルは、熱遮断中にカラムを冷却し、熱抽出中にカラムを加熱し、必要なボア深さを減らします。