た。今回は、東京スカイツリーに関係する熱供給事業において国内の地域冷暖房（DHC）で初の地中熱利用システムを導入するという報道があっ2010年 夏 号 の 新 技 術 調 査 レ ポ ー ト に お い てたこともあり、改めて省エネ技術の中でも特に「熱源トータル最適制御システム」で省エネ技術

ヒートアイランド状況の緩和に有効な空調システを紹介した。今回は採用事例は少ないが、省エネムとして着目された「地中熱を利用した空調シスルギーと環境負荷低減に貢献する「地中熱を利用テムの実証実験」を紹介する。なお、今回の実証した空調システムの実証実験」について報告す

実験は関東近郊の地方都市（埼玉県春日部市）でる。

あり、導入事例が少ない分野の空調システムの検環境省から「2009年度（平成21年度）の温室効証と普及を目的とした先導的役割を担う事業とし果ガス排出量（速報値）について」の報告書が出て国の支援対策により実施されたものである。実された。それによると90年比で－4.1％と、2008証実験期間がまだ半年であるため、コストの検討

年の金融危機の影響により減少したと思われるなどが不十分ではあるが、今回は概要として紹介

が、エネルギー起源とする二酸化炭素（CO2）のする。

み1.5％増加している。さらに各部門の増減を比較すると、産業部門（工場等）は－19.9％の減少
に対し、運輸部門は5.4％の微増だが、業務その他部門（商業・サービス・事務所等）は33.6%、（１）地中熱利用の分類家庭部門は26.9％と大きく増加している。これは地中の熱利用は大きく分けて、①熱水を利用す建築物の床面積が増大し、それに伴う空調・電気るか②地中熱を利用するかの２通りに分類され、設備が増加しているためと思われ、日本全体の温熱水を利用する方法は温泉水を利用する。温泉水

室効果ガス排出量が減少しない一因と思われる。

を熱交換して給湯、暖房、温水プール、融雪など

従って、業務その他部門（商業・サービス・事務に利用したり、温泉排水をヒートポンプの熱源と所等）と家庭部門の二酸化炭素（CO2）をいかにして利用する方法と、地中熱を利用して熱交換器削減するかが今後の大きな課題になる。

を通し、水又は不凍液（ブライン）によって地中なお、最近の建設業界に関連した報道では、省と熱交換する間接方式がある。地中は外気に比べエネ法の改正によって環境負荷低減のために届け年間を通して安定した温度で熱溜まりとして利用出の義務化の強化が図られたり、国や地方公共団できるため、今までは実証研究や融雪として利用体による支援対策が打ち出され、家電製品のエコする程度であったが、最近はヒートポンプの冷却ポイントが話題になったり、また、住宅の省エネ水・熱源水として建築物にも利用されるように対策により断熱材の品不足が報道されたりもしなってきた。

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新技術調査レポート（２）地中熱を利用した空調システムの概要

販売している。
地中熱利用ヒートポンプシステムは、夏季には①地中熱利用ヒートポンプシステム

地中熱利用ヒートポンプシステムは、地中熱交放熱源、冬季には採熱源として土壌を利用する高換器により土壌と水又は不凍液（ブライン）を熱効率運転や季節間を通した排熱の有効利用による交換させ、その水又は不凍液（ブライン）を冷却省エネルギー・二酸化炭素（CO2）排出削減に貢水・熱源水として利用するシステムである。機器献するシステムである。また、建物からの空調排のヒートポンプは、水冷式ヒートポンプや直膨式熱を大気に放熱しないため、都市部のヒートアイヒートポンプが用いられている。なお、地中熱対ランド防止に寄与するものと期待されている。

応のヒートポンプは2011年現在数社が製品として［図１

地中熱利用ヒートポンプシステム（夏・冬の場合）］

建築コスト研究

No.73

2011.449

を兼用する方法である。また、ボアホール方式は②地中熱交換器

地中熱交換器は垂直型と水平型のものがある。

チューブ形状等により３種類に区分される。単位

垂直型は土地が狭い日本の事情に合致しており、長さ当たりの採熱量は二重管＞ダブルＵチューブ採用事例が多い。表１に垂直型地中熱交換器の種＞シングルＵチューブと言われているが、コス類を示す。

ト、施工、メンテナンスを総合的に考慮して選定

地中熱交換器の方式はボアホール方式と杭方する必要がある。杭方式もチューブ形状等により式に分かれている。ボアホール方式は地中熱交換３種類に区分され、ボアホール方式に比べて新た器を設置するために空き地にボーリングを行う方に掘削する必要がなくコストダウンになる。

法であり、杭方式は建物の基礎杭と地中熱交換器［表１垂直型地中熱交換器の種類］

で春日部市のエコまちづくり計画の取り組みが始まった。地方自治体のなすべき温暖化対策が温室効果ガス対策だけでは、市民はその実感を得られここでは、埼玉県春日部市の採用例について報告する。

ない。春日部市は、毎年夏になると東京から北上してくる暖かい空気のためヒートアイランドに見春日部市における環境対策の取り組みの中で舞われる。これを緩和することで市民は温暖化対「地中熱利用ヒートポンプの実証実験」が採用さ策の効果を実感できる。さらに、いくら温暖化対れた。実証実験は、2008年７月に国土交通省の策に効果的な施策であっても、まちの賑わいにマ「エコまちづくり」の指定による「春日部市エコイナスでは意味がない。以上のことから、春日部まちづくり計画」の検討着手を経て2010年３月に市では温暖化対策の目的をCO2の削減、ヒートア「春日部市エコまちづくり計画」を策定したこと

イランド負荷の低減、まちの賑わい増大とし、先50

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新技術調査レポート

導的施策の１項目として地中熱利用ヒートポンプ負荷低減効果・関東エリアの応用の可能度」を平の実証実験の導入を決定した。

成23年度末まで検証を行い、段階的に春日部市の導入に際しては、「省エネ・温室効果ガスの削減・ヒートアイランド負荷軽減」ができるシステ公共施設・民間への導入を計画している。
（１）具体的なシステムの紹介

ムで、今回の実証実験から「基礎データの収集・市役所の別館１階を利用して実証実験が行われ春日部市での有効性・ランニングコストの削減効ている。システムの概要・平面を図２、図３に示果・温室効果ガスの削減効果・ヒートアイランドす。

［図２［図３１階平面図と設備概要図］

地中熱ヒートポンプシステム系統図］

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［図４ヒートポンプ設置状況］（２）実証実験中間報告の概要

削減率は52.5%に当たる。

１）実験内容電気量料金の差額：460.9kwh×21円/kwh＝①実験期間：平成22年９月６日～ 10月22日

9,678.9円（約10,000（円））②稼働日数：22日（電気料金：21円/kwh）③総運転時間：164.3時間②温室効果ガス（CO2）の削減
下記計算により、従来システムより約0.2ｔ④建築物：別館（RC造５階建て）延べ面積約（CO2）の削減。

1,600㎡

消費電力の差により：460.9kwh×0.000418＝⑤実験事務室：１階事務室 218㎡

0.1926ｔ（約0.2ｔ）

２）実験結果（＊排出係数：0.000418 平成21年度公表数値）①消費電力量の削減③ヒートアイランドの抑制

表 ２ に よ れ ば、 消 費 電 力 は 従 来 に 比 べ て

総積算採熱量（ヒートアイランド負荷の軽減）「877.8kwh－416.9kwh＝460.9kwh」 削 減 さ れ、
［表２52

建築コスト研究

ヒートポンプ冷房の結果表（９月６日～10月22日）］

内訳

単位

総積算採熱量kwh

1034.99742.711777.70

GJ

3.73

2.67

6.40

総GSHP消費電力

kwh

186.82145.28332.10

総補助ポンプ消費電力

kwh

45.46

39.34

84.80

232.27184.63416.90

総積算消費電力kwh

既設消費電力

kwh

既設との差

kwh

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GSHP-1

GSHP-2小計

877.80460.90（52.5%節約）

新技術調査レポート

1777.7kwh（6.4GJ）
外気でなく地中に排熱するため、ヒートアイ

削工事費は掘削長さ当たり１万円～２万円／ mと高いが、欧米では日本の半値以下で施工されてランド負荷の軽減が効果大。

いる。そのためイニシャルコストの増大を招き、以上、ヒートポンプ冷房の結果から、電気使用投資回収年数の面で従来のシステムと比較して不料金では稼働日数が22日の場合で約１万円の削減利になるため、あまり施工実績はないが、環境負が図れ、温室効果ガス（CO2）の場合は約0.2トン

荷軽減での省エネルギー利用には検討に値するシの削減となり、既存より約53％と約半分まで減少

ステムと思われる。数年前の事務所ビルに関するしているが、数値にすると少量である。ただし、研究では、ボアホール地中熱交換器を用いた試算

ヒートアイランド負荷軽減には採熱量全てと考えでは回収年数が36年から58年と試算され、採用にると数量的には効果が大と思われる。なお、工事関しては不利なデータがあり、基礎杭を利用した費のコストバランスについては、実証実験までの地中熱交換器の研究でも回収年数が17.7年と報告

改修工事費と機器からのデータ収集や分析業務費されていた。ただし、最近は設備機器（ヒートポを合わせた形で契約されたため、今回の結果報告

ンプ）の成績係数の向上や掘削技術での価格ダウからは外した。

ンなどでコスト低減が期待でき、実用に供することができるようになってきた。
最後に、本調査にあたり春日部市役所都市計画課より技術資料と画像データの提供を頂き、引今回の報告は、ランニングコスト、温室効果ガス（CO2）とヒートアイランド負荷軽減について用させていただきましたことをお礼申し上げます。

述べた。イニシャルコストについては、日本の掘建築コスト研究

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