地熱ヒートポンプの悪い点

地熱ヒートポンプは、炭素排出量を削減することで地球温暖化の問題を解決できるグリーンテクノロジーの1つです。しかし、他のほとんどの再生可能エネルギーと同様に、このエネルギー源には独自の問題があります。このテクノロジーを使用したい人は、不必要なコストを回避し、環境への悪影響を防ぐために、このテクノロジーをよく理解している必要があります。

地熱ヒートポンプ

地熱ヒートポンプ（GHP）は、地熱交換とも呼ばれ、気温が一年中ほぼ一定である数フィート未満の深さで地面と熱を交換することによって機能します。

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Energy.gov 家庭や企業で使用されるGHPの種類について説明します。

閉ループシステムには3つのタイプがあります。それらは水平、垂直、および地面です。彼らは、閉じたパイプ内を循環する不凍液と混合した水を使用して、地面または水と熱を交換します。地上の熱交換器は、閉ループ内の冷媒と不凍液の間で熱を伝達します。
直接熱交換システムは、地下の閉ループで直接冷媒を使用して熱を交換し、中間の熱交換器はありません。
開ループシステムは、熱交換のために井戸や湖などの外部の水源から継続的に水を引き出し、それを排出物として戻します。

オレゴン大学のレポート（p。6）2015年の世界地熱会議では、米国には140万のGHPがあり、そのうち90％が閉ループシステムで、10％だけが開ループシステムであると推定されています。

一般的な問題

地熱ヒートポンプにはいくつかの長所がありますが、多くの短所もあります。一般的なものもあれば、システム固有の問題もあります。

初期費用

GHPの初期設置コストが高いことに誰もが同意し、計算が難しい、それは家/建物のサイズ、ポンプ、土壌、気候、ループフィールドに依存するため。インストールを成功させるには、経験豊富な請負業者が重要です。

民間企業からの見積もりエネルギー住宅 2500平方フィートの家の場合、6トンの垂直ループシステムのコストは34,000ドル、放射加熱および冷却用の5トンの水平ループのコストは29,500ドル、太陽熱暖房と組み合わせた5トンの水平ループのコストは47,500ドルです。

エネルギー住宅コストの問題を分析します「これは、従来の暖房、冷房、給湯システムの約2倍のコストですが、地熱暖房/冷房システムは、光熱費を40％から60％削減できます。」

資格のある専門家の不足

GHPテクノロジーは複雑であり、さまざまな側面の知識が必要です。ザ・憂慮する科学者同盟多くの冷暖房設置業者は「技術に精通していない」ため、その普及と保守が妨げられていることに注意してください。また、国の特定の地域にGHPシステムを設置できる資格のある請負業者を見つけることは困難であり、地熱暖房システムのコストがさらに増加します。

DIYプロジェクトではありません

米国エネルギー省は、GHPをDIYプロジェクトとして扱うことを推奨していません。この技術には、多くの分野での専門的なノウハウが必要です。決定する最適なシステム家や企業の場合、地質学、水文学、土地の利用可能性、冷暖房要件、および家の中の他の重要な省エネ装置などの要素を徹底的に調査する必要があります。このシステムを最大限に活用するために必要なループフィールドまたはポンプの最適なサイズを誰もが計算することは不可能です。

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電気使用

閉ループシステムで熱圧縮機を稼働させるため、および開ループシステムで一年中水を汲み上げるために電気が必要であるため、GHPは完全にカーボンニュートラルではありません。

閉ループシステムの問題

閉ループシステムには、効率に対する土壌の影響や不凍液の存在などの一般的な欠点があります。ループの問題直接熱交換システムや池システムに関する懸念と同様に、水平方向または垂直方向に関連するものも存在します。

土壌タイプ

熱保管と転送粘土や岩などの重い土壌に最適です。砂質土は多くの熱を蓄えたり伝達したりできないため、より大きなループフィールドが必要です。「12.5％」未満の土壌水分の減少は、ヒートポンプの状態の性能に壊滅的な影響を及ぼします Energiesに掲載された2014年の研究（p。3）、土壌水分が25％を超えると、熱伝達が向上します。したがって、乾燥した土壌は、特に直接熱交換システムには適していません。

不凍液

閉ループシステムは、熱交換に不凍液を含む水を使用します。使用されている古いモデルメタノールそれは急速に蒸発し、人や動物に有毒であるため、現在、米国の多くの地域で禁止されています。エタノールはメタノールほど有毒ではありませんが、高価です。その懸念エチレングリコール地下水源を漏らして汚染する可能性があるため、このタイプの不凍液も多くの州で地熱システムでの使用が禁止されています。塩水（塩化カルシウム）良いオプションですが、腐食性があるため、白銅パイプが必要です。プロピレングリコールは人や環境に悪影響を及ぼしません。

不凍液と混合した水が閉ループを循環している限り、環境への影響はありません。ただし、わずかな漏れでも危険な場合があるため、ブラインまたはプロピレングリコールタイプの不凍液を使用することをお勧めします。

水平システム

ザ・テクニカルニュース速報水平システムでは、加熱または冷却1トンごとに1,500〜3,000平方フィートの土地が必要であることがわかりました。

広い面積が必要 -この土地は後でガーデニングにのみ適していますが、家や他の建物の建設の拡張には適していません。これらのシステムは、十分なスペースがない可能性があるため、後付けには適していません。
温度差 -3〜6フィートの浅い深さでは、季節、埋没の深さ、降雨による温度差が効率に影響を与える可能性がありますが、深さを制限すると、閉ループの設置で最も費用のかかる部分である土壌掘削のコストが削減されますシステム。
土壌の問題 -岩が多いまたは浅い土壌はこれらのシステムには適していません。その場合、垂直システムが必要です。

垂直システム

これは、U字型のループが土壌の深さ150〜450フィートに達するため、最も効率的なシステムであると、Technical NewsBulletinは述べています。その他の問題は次のとおりです。

費用 -U字型のループとその深さにより、すべてのGHSシステムの中で最も高価になっています。
熟練した設置と必要な機器 -さらに、これらの深さまで掘削するには、熟練した掘削機と、どこでも利用できない特別な機器が必要です。

直接熱交換システム（DX）

DXは、地下4〜6フィートに埋められた冷媒で満たされた銅パイプを使用します。このシステムは、すべてのGHPモデルの中で最も古く、環境への影響が最も大きくなっています。

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酸性土壌では銅管の腐食が一般的であるため、DXはこれらの土壌には適していません。ジオエクスチェンジフォーラム。これを防ぐには、土壌サンプルを設置する深さで収集して、高濃度の酸、塩化物、硫化水素、硫酸塩、またはアンモニアをチェックする必要があり、計画段階に費用がかかります。銅は熱伝導に優れているため、PVCの代わりに銅が使用されます。
DXの主な環境問題は冷媒です。小さな亀裂でもそれらを解放して地球温暖化につながる可能性があります。以前のモデルでは、クロロフルオロカーボン（CFC）とハイドロクロロフルオロン（HCFC）が使用されていました。ザ・モントリオール議定書彼らはオゾン層を損傷したので、それらの使用を禁止しました。それらの代替物であるフルオロカーボン（FC）とハイドロフルオロカーボン（HFC）は地球温暖化を引き起こす可能性があり、京都議定書の気候変動枠組条約で禁止されています。 2016年には、環境保護庁（EPA）これらの化学物質を段階的に廃止することを目的とした勧告を発行し、許容できないものとしてリストしました。 EPAもR410Aを推奨していません最新の人気のある冷媒は、それも温室効果ガスを排出します。
グリーンビルディングの専門家は、意図的または偶発的に汚染冷媒をこぼすことは違法であると述べています。

2001年、オレゴン大学の科学者（p。2）DXシステムは環境リスクがあると宣言しており、推奨していません。 Energy.govによると、地域の環境規制により、米国の一部の地域では禁止されています。

池の閉ループシステム

閉ループシステムでは、水域を使用して熱を交換することもできます。ただし、これらにもいくつかの問題があります。

テクニカルニュース速報によると、浅瀬では気温の変動が見られ、公共の水源で配管が損傷する可能性があります。
Energy.govによると、必要な最小の水深と水量を持つ池のみが有用です。このオプションを利用するには、適切な条件の建物の場所を見つける必要があります。

開ループシステムの懸念

オープンシステムは、湖や池などの井戸または浅瀬から水を汲み上げます。前述のように、米国ではそれほど頻繁には使用されていませんが、それでも人々は潜在的な欠点を認識している必要があります。

によると、ループ用に掘られた井戸が十分に深くない場合、または帯水層からの過度の引き抜きが原因で、不十分な水の流れが発生する可能性があります。ワシントン州立大学エネルギープログラム研究（p.5）。十分な水がない場合、沈殿物はフィルターを詰まらせます。アンアイダホ地熱レポートによると、夏のスプリンクラーなどの代替用途の季節的な需要は、ヒートポンプで利用できる水の量に影響を与える可能性があります。
水質どこでも一年中同じではありません。湖のがれきが問題です。重水からの石灰沈着によるスケーリングは、除去のために化学薬品で処理する必要があります。
ワシントン州立大学のエネルギープログラム（p。5）によると、生物学的成長、特にバクテリアは、化学物質を使用せずに一度確立されると取り除くのは困難です。
アイダホ地熱レポートは、開ループ地下水システムを設置する前に、放流に適した場所を見つけることをアドバイスしています。砂質土壌は排出物を容易に吸収できますが、土壌が硬い場合は、排出用の追加のドリルによって掘削コストが2倍になり、閉ループシステムと同じくらい高価になります。湖から水が汲み上げられると、排水は湖にフィードバックされます。
Energy.govに従って、排出に関するすべての地域の制限も満たす必要があります。
ワシントン州立大学のエネルギープログラムの調査（p。5）によると、システムに水を出し入れするためにポンプを1年中稼働させる必要があるため、運用コストは高くなります。それらのメンテナンスも大きな問題です。
井戸の場合、Technical News Bulletinによると、利用できる水が制限されている可能性があるため、地域の環境と水の制限を考慮する必要があります。
帯水層から水を汲み上げるスタンディングカラム井戸地下水面を下げます。

明るい面はありますか？

地熱ヒートポンプは困難で費用がかかるように思われるかもしれませんが、システムには多くの利点があります。政府や環境非営利団体などグリーンピース憂慮する科学者同盟は地熱エネルギーを推進しています。地熱ヒートポンプの性能は多くの環境要因と関連しているため、プラグアンドプレイ技術ではありません。地熱システムを検討する際には、建物やエリアの個々の詳細を分析して適切なシステムを選択し、適切な計画と設置を行うことが、このテクノロジーを最大限に活用するために必要なステップです。