地中熱とは？

地中熱は、私たちの足元にある再生可能エネルギー熱（再エネ熱）のひとつです。
深さ10m程度の地中温度（地温）は年間を通じて一定で、夏は気温より低く、冬は気温より高いという特徴があります。
地中熱利用では、この特徴を利用して効率的な冷暖房を行うことが可能であり、省エネルギー、脱炭素に貢献します。
また、地中と熱交換を行うため、排熱を大気中に放出せず、ヒートアイランド現象の緩和にも役立ちます。
既に普及が進んでいる国に比べると、日本での本格的普及はまだこれからですが、今後ますますの普及が期待されています。


上の図は、夏と冬の気温と地温の関係を表しています。
地表近くの地温は気温の影響を受けますが、深さ10mくらいの地温はその土地の年平均気温にほぼ等しくなり、
北海道で10℃、東京・大阪で17℃、四国・九州の南部で20℃程度です。
深くなればなるほど地温は上昇しますが、100m程度の深さでは温度の上昇は2～4℃程度です。
一方、四季のある日本では、夏と冬に地上と地中の間で10～15℃もの温度差が生じます。
つまり、温度が一定である地中は夏は冷たく冬は温かいのです。
地中熱利用ではこの温度差に着目して、効率的に熱エネルギーの利用を行っています。

「地熱」と「地中熱」は、名前は似ていますが、その起源や用途が異なります。
地球内部の温度は地表から深くなるにつれて上昇することが知られており、地球の中心部の温度は約5,000~6,000℃と推定されています。
この、地球内部に由来する熱が「地熱」で、主に地下数キロメートル、数百℃の熱を用い、発電用途に利用されています。
一方、「地中熱」は地下10~数百メートル、10~20℃程度の比較的低温の熱を指し、主に太陽エネルギーに由来します。
地中熱はその温度帯から発電には適さず、年間を通じて一定である特徴を活かし、主に冷暖房や冬期の融雪等に用いられています。

○地熱と地中熱の特徴

	地熱	地中熱
起源	地球内部の熱	太陽エネルギー
温度帯	数百℃	10~20℃
主な用途	発電	空調・融雪

地中熱の利用方法として最も一般的なのが、「地中熱利用ヒートポンプ」です。
「ヒートポンプ」とは、電気を使用して空気や水等から熱エネルギーを集める技術で、
主に空調（エアコン）や給湯（エコキュート）等に利用されています。
地中熱利用ヒートポンプは、大地とヒートポンプを組み合わせた冷暖房・給湯システムです。
夏は外気より温度の低い地中に熱を放熱し、冬は外気より温度の高い地中から熱を採熱することで、効率の良い冷暖房・給湯を行います。


地中熱利用ヒートポンプで、大地と熱を交換する方法は主に２種類あります。
最も一般的なものは、地中に熱交換用のパイプを挿入し、その中で不凍液等を循環させる「クローズドループ」です。
地中の熱のみを利用するため、場所を問わず使用可能です。
一方、地下水をくみ上げ、その熱を直接利用する「オープンループ」という方式もあります。
地下水が無い場所や、くみ上げてはいけない場所では使用できませんが、一本の井戸（ボアホール）からの採熱量はクローズドループより多くなります。


上の図では、地中熱利用ヒートポンプ以外の地中熱利用の方法も紹介しています。

• 熱伝導　：土間床を介して地中から伝わる熱を利用して、住宅内の保温を行います。
• 空気循環：地中に埋設したパイプやダクトに外気を導入し、熱交換した空気を室内に取り込みます。
• 水循環　：不凍液や水等をポンプで循環させ、温度差を利用して、ヒートポンプを使わずに路面の融雪や空調等を行います。
• ヒートパイプ：路面に埋設した放熱管内の冷媒が、自然と蒸発・凝縮を繰り返すことによって、動力を使わずに路面の融雪等を行います。

このように、用途に応じた様々な地中熱利用の方法があります。