九州における地中熱利用冷暖房システムの優位性(50m深以下の熱交換井)代表取締役会長 吉田哲雄（工学博士）

株式会社ワイビーエム

ワイビーエムとは• 会社概要 http://www.ybm.jp
業務内容
土木建設機械、都市開発 地下開発
土木建設機械、都市開発・地下開発・エネルギー開発・水質浄化・環境関連機器の製造販売
本社所在地：佐賀県 唐津市 原
岸山工場：佐賀県 唐津市 北波多
支社・支店：東京、埼玉、仙台、名古屋、支社
支店 東京 埼玉 仙台 名古屋
大阪、広島、福岡、鹿児島、ジャカルタ(インドネシア)発表内容１． 地下温度と地熱、地中熱の関係
２． ワイビーエムで実施してきたこと
３ 50m以下の地中熱交換井の薦め
３．
50 以下の地中熱交換井の薦め

5

出典：「地熱エネルギーを理解する」（日本地熱学会・地熱エネルギーのパンフレット）地下温度分布

地地下温度分布
度分布
地球内部の温度分布①は理論的に推定された温度分布②はマントルでの融点を示す曲線③は外核と内核での融点を示す曲線

地下温度上昇の平均値は3℃/100m

地球中心の温度は6000℃
出典：「図表地学」（浜島書店)

地熱エネルギーの利用方法
低温域

中温域

高温域

出典：「地熱エネルギーを理解する」（日本地熱学会・地熱エネルギーのパンフレット）YBMの取り組み
地熱発電に関しては、地熱発電に関しは地熱還元井、生産井のスケール浚いと還元井の掘削を目的に掘削リグHC-2000Rを開発。
国内の地熱発電所で使用されている。また、関連会社にて掘削工事を請け負っている。
地中熱に関しては、・ 平成16年に、岸山事務所に環境省および佐賀県の補助を受けて地中熱利用ヒートポンプを導入し 地中熱利用事業を拡大する
導入し、地中熱利用事業を拡大する。
・ 平成18・19年に、佐賀県の補助を受けて佐賀大学と共同で「高効率鋼管杭打設機と高効率地中熱交換システムの開発」研究を実施する。
平成23年に 本社事務所に一般社団法人の補助を受けて地中熱利用ヒートポンプを導入
般社団法人の補助を受けて地中熱利用ヒ トポンプを導入
・ 平成23年に、本社事務所にする。
・ 平成23年に佐賀県の補助を受け，坂田組様、バイオテックス様に協力して頂き、「佐賀市特化地中熱モデルおよび水/空気熱源ヒ トポンプの開発」の研究を実施する。
化地中熱モデルおよび水/空気熱源ヒートポンプの開発」の研究を実施する。
その他に、地中熱掘削の施工指導や研究関係の地中熱工事の施工を行った。
現在は、地中熱工事に利用可能な掘削機械を開発、地中熱施工工事で使用し、その結果をフィードバックして改造を重ねている。今後は、機械の開発を中心に地中熱システムの設計や施工指導などのコンサルティング業務も行う。

地熱井コンパクトリグHC-2000Rの特徴

1.

ブロック毎の組み立て・解体で工期の短縮ができる。

22.

コンパクトな設計であり 狭い敷地でもリグアップ可能である
コンパクトな設計であり、狭い敷地でもリグアップ可能である。

3.

楊降管作業の人員を省力できる。

44.

楊降管馬力を増強し 浚渫深度は最大2000 とな た楊降管馬力を増強し、浚渫深度は最大2000mとなった。

5.

トルクの増強を図り、メークアップとブレークアウトを高めた。

笹田ビルにて(森川鑿泉工業様が施工)浅層地盤の温度分布

地下温度は、深度10m程度までは、年変化する。
10 以深は 不易層温度と呼ばれ その地域の年平均温度＋1 5℃前
10m以深は、不易層温度と呼ばれ、その地域の年平均温度＋1.5℃前後である。

地中熱とは、地下0～200mよ地中熱とは
地下0 200 より浅い地盤に存在する温度差エネルギ である。
エネルギーである。

出典：「地中熱ヒートポンプシ
ステム」（オーム社）「環境地下水学」(共立出版)

岸山事務所のシステム概要図

地中熱設置概要― ワイビーエム本社工場・事務所 ―地中熱交換井
30m×15本
Uチューブ2組
設置

裏庭

工場

工場

ヒートポンプ3台設置
ヒ
トポンプ3台設置
1台当たり冷暖房能力10kW

冷暖房対象(約200m2)
ファンコイル3台設置

事務所
入口

事務所

設置後は駐車場として利用

省エネ率
省ネ率37％を予定

地中熱利用モニタリングシステム(YBMにて作成)

表中の「HP消費電力量」とは、地中熱システムの1日の消費電力量である。
「2011年の消費電力量」とは、昨年までの従来のエアコンの消費電力量である。

佐賀大学理工学部システム工学科宮良教授との共同開発

地盤改良機による鋼管杭の埋設工事

地盤改良機GI-50C

九州電力総合研究所前原分場での地中熱工事

50m以下の地中熱交換井の薦め

岸山・本社事務所比較
同じ地域の築年数が同じ程度の事務所に導入し効果を比較予定である
較予定である。

75m×8本=600m

10HP (冷却能力30.5kW、加熱能力34.0kW)

約200m2の事務所

30m×15本
450m

10HP (冷却能力30.0kW、加熱能力30.0kW)

約200m2の事務所

岸山事務所での稼働時間と熱媒体温度の経年変化

・ 稼働時間は、気温等の影響を受けて変動するが、夏季の冷房利用が多い。
・ 年ごとの冷房負荷、暖房負荷の変動に伴い、熱媒体温度は変化するが、概ね12～33℃の間で推移しており、長期的に安定した運転が行われている。

本社事務所の3月のCOPと熱媒体温度変化

・ 3月の平均COPは5.5、ポンプの消費電力を加えたSCOPは3.6である。
・ 3月は例年になく寒く、設計条件より暖房を使ったが、熱媒体温度は10℃を切らず安定した運転が行えた 尚 熱媒体温度はシステムが止ま ている時切らず安定した運転が行えた。尚、熱媒体温度はシステムが止まっている時には外気温と同様の変化を見せるので見た目上、5℃以下になっているように見える。

本社事務所の3/19の運転データ

連続運転により、地下から戻ってくる温度(一次側)の温度は低下しているが、安定的に運転できている。

地質と掘削唐津(本社事務所)

佐賀市内

・ 掘削深度が増すほど、掘削時間が掛かる。
・ 基盤岩を掘削しないで良い場合、特に掘削時削時間の削減となる。
削減 な
また、
・ 掘削深度が増すほど、機械損料が高い掘削機械で掘ることとになる削機械で掘ることとになる。
唐津(岸山事務所)

基盤岩までが長い(第四紀基盤岩まが長 第 紀層)が厚い地域ほど、掘削時間が短くなる。
また、掘削深度が短いと小型の掘削機械で掘削可能となり、機械損料 小さくなる。
なり、機械損料が小さくなる。

築後平野(佐賀平野)・熊本平野等の平野が有望である。
実際に、佐賀平野にてお客様が導入される予定のシステムは、掘削深度は30mである。

ただし、掘削する土地が狭く、深く掘らなければいけない場合は、この例によらない(例、笹田ビル)。

日本は南北に長く、気候 地質もそれぞれ候、地質もそれぞれの場所により異なり、それぞれに応じた地中熱システムを設計すべきである。

地中熱利用ヒ トポンプを導入した結果
地中熱利用ヒートポンプを導入した結果
11. 本社事務所に地中熱を導入したことにより、従来の空気熱源ヒート本社事務所に地中熱を導入したことにより 従来の空気熱源ヒ トポンプ(エアコン)と比較して、電気使用量を３7％減らす予定である。
2. 掘削深度を30m程度にすることにより、掘削時間の短縮や小型の掘削機械を使うことが可能となる。これにより、掘削コストが削減される可能性があると思われる。
3. 日本は気候、地質が場所により異なるので、それぞれの地域に応じた掘削深度、掘削本数とす きである。
た掘削深度、掘削本数とすべきである。

副次的効果として、エコカ副次的効果としてエコカーへの乗り換えといった社員の省エネに対への乗り換えといった社員の省エネに対する認識が高まった。