予習・復習／一問一答クイズ
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①生物
②マグマ
③海
④太陽
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正解：④
解説：地中熱とは、おおよそ地下２００ｍより浅い地盤に賦存する温度が数十度以下の低温の熱エネルギーである。その起源は地表面からの太陽エネルギーと地殻深部（マグマ）からの熱流であるが、火山地帯を除くと後者の影響度合いは前者に比べて極めて小さい。
①暖房能力 /（暖房能力 - 圧縮機消費電力）
②基礎杭
③帯水層蓄熱
④温泉
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正解：④
解説：温泉は地中熱利用というよりは地熱利用（マグマの熱を利用）に定義される。
地中熱は浅い地盤の安定した温度を利用する技術である。
①地中の深い温度は深さが１００ｍ増すごとに２-３度程度上昇する。
②竪穴式住居
③地中１０ｍ以深の温度はその土地の年平均外気温程度であり年中一定となる。
④地中の熱容量は無限に大きく、地中熱利用をしても地中の温度は変化しない。
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正解：④
解説：地中の熱容量は外気に比べて大きいが、無限ではないため、地中熱利用をすると周辺の地中の温度は変化するため、適切な地中熱交換器の容量選定が必要である。
①粘土
②シルト
③地中の温度は地中を流れる地下水の温度とほぼ同じである。
④火山灰
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正解：砂礫
解説：熱伝導率[W/(m・K)]
砂礫：2.0
シルト：1.44
粘土：1.27(飽和)、0.92(不飽和)
火山灰:1.18(飽和)、0.90(不飽和)
※飽和:間隙がすべて水、不飽和:間隙がすべて空気
※地中熱ヒートポンプシステム オーム社 P.92
①フランジ
②差し込み
③電気融着
④ねじ込み
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正解：③
解説：電気融着は管と継ぎ手が一体となるため漏れがないが、ねじ込み、差し込み、フランジ方式などは機械的に水密性を保つ機構は信頼性に比較的劣るとともに、金属接手であれば耐食性の問題もある。
①ユーチューブ
②下水
③砂礫
④基礎杭
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正解：②
解説：下水熱は地中熱とは別のカテゴリになります。
地中熱交換器の方式にはスリンキー方式、基礎杭方式、U-Tube方式などがあります。
①熱応答試験の解析方法には循環時法や回復時法などがある。
②熱応答試験は土壌の有効熱伝導率を計測する試験である。
③スリンキー
④熱応答試験は一日で試験が可能である。
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正解：④
解説：熱応答試験のモニタリング時間は６０時間以上必要とされる。
①地中熱ヒートポンプシステムは暖房専用であり、冷房ができない。
②地中熱ヒートポンプシステムは煙が出ず煙突が不要である。
③ストーブやボイラーの代わりに地中熱ヒートポンプシステムで暖房ができる。
④熱応答試験を実施するためにはボーリングをする必要がある。
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正解：①
解説：地中熱ヒートポンプシステムは冷房と暖房の両方が可能である。
①地下水方式はクローズドループ方式と呼ばれる。
②地中熱ヒートポンプシステムは日本よりも普及している海外の国が複数存在する。
③地下水利用の場合、地下水位が低いより、地下水位が高いほうが有利である。
④地下水利用には規制地域がある。
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正解：①
解説：地下水方式はオープンループ方式と呼ばれる。
地中熱交換器を利用する方法がクローズドループ方式。
①給湯
②発電
③揚水井から揚水した地下水は地中熱ヒートポンプで採放熱し、そのまま還元井に還元することができる。
④融雪
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正解：②
解説：地中熱（地中熱ヒートポンプ）では、暖房／冷房・給湯・融雪・工場プロセス加熱／冷却・プール加熱／冷却などの熱利用が可能だが、発電はできない。一方、地熱は発電が可能。
①ポリエチレン
②白ガス管（配管用炭素鋼鋼管）
③暖房
④ステンレス
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正解：①
解説：クローズドループ方式の地中熱交換器としては耐食性・水密性の高い高密度ポリエチレン管（PE100）が最も一般的に使われております。
①ground center heat pump
②ポリ塩化ビニル（塩ビ）
③geothermal heat pipe
④ground source heat pump
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正解：④
解説：geothermal heat pumpという言い方もされますが、設問ではheat pipeなので間違い。
①3
②3.75
③4
④geothermal generator
①熱波師
②熱気球
③熱視線
④熱伝導
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正解：④
解説：地中熱は地中熱交換器で土壌と熱交換しますが、土壌では熱伝導により熱が伝わります。地下水の流れがあれは熱伝達も関係します。
①ヒートロス
②5
③ヒートガン
④ビートボックス
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正解：ヒートシンク
解説：地中熱はヒートポンプによる冷房時のヒートシンクとして利用される。
①電気ヒータ
②ヒートポンプ
③ヒートシンク
④温度センサー
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正解：②
解説：ヒートポンプを利用するTRTは原理的には可能ではあるが一般的な方法ではない。通常のTRTでは地中熱交換器内にポンプで水を循環させて電気ヒータで水を加熱し、温度センサーで水温を計測することにより、土壌の有効熱伝導率を求める。
①換気(吸気)予熱
②ヒートパイプによる融雪
③地下水による融雪
④帯水層蓄熱による冷暖房
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正解：④
解説：帯水層蓄熱では、暖房時はヒートポンプを利用し、冷房時はヒートポンプを利用する場合とヒートポンプを利用しないフリークーリングを行う場合がある。
他はヒートポンプがなくても成立する。
①7
②ポンプ
③5
④6
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正解：③
解説：冷房能力＝地中放熱量?圧縮機消費電力
冷房COP＝冷房能力／圧縮機消費電力
＝(地中放熱量?圧縮機消費電力)／圧縮機消費電力
＝(45-7.5)/7.5
＝5
①W・m
②4
③W/K
④W/(m・K)
①雪氷熱
②森林の間伐
③氷蓄熱
④森林の伐採・利用・植林
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正解：③
解説：氷蓄熱運転は蓄熱をしない追い掛け運転に比べてヒートポンプの効率が低下するため二酸化炭素削減とはならない。
雪氷熱は氷室のことであり、有効な自然エネルギー利用である。
森林(育成林、人工林)の適切な間伐、伐採、利用、植林の循環は大気中の二酸化炭素を木として固定するため二酸化炭素削減となる。若い木ほど二酸化炭素の吸収量が多いため、老齢林は伐採して木材利用して植林したほうがよい。また、森林の間伐により木一本一本に適切に日光が届くようにして木の成長を促し、単位面積あたりの木材量および二酸化炭素固定を最大化できる。
①30W/m
②W/m
③75W/m
④60W/m
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正解：45W/m
解説：地中熱交換器の単位長さ(深さ)当たりの採熱量=30×1000×(4-1)/4/(5×100)=45W/m
①6
②3
③5
④4
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正解：④
解説：冷房システムCOP=(35-5)/(5+2.5)=4
①40W/m
②60W/m
③45W/m
④30W/m
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正解：②
解説：地中熱交換器の単位長さ(深さ)当たりの放熱量=30×1000×(5+1)/5/(6×100)=60W/m
①薪ストーブ
②地中熱ヒートポンプ
③50W/m
④ペレットストーブ
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正解：②
解説：地中熱ヒートポンプは燃焼がないので排ガスがないため、排ガスに含まれるPM2.5の排出は全くない。再生可能エネルギー熱(バイオマス熱)であるペレットストーブや薪ストーブでも、排ガス処理を十分できる構造のものを使用すれば、PM2.5は極力削減できる。
①10m
②1m
③石炭ストーブ
④2m
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正解：5m
解説：およそ5m深度の土壌は半年程度遅れて地表面の温度が伝わるため、夏は冬の地表面温度の影響が最も現れ、冬は夏の地表面温度の影響が最も現れるため、5m深度の水平方式地中熱ヒートポンプによる冷暖房COPは最も高くなる。10m深度ではほぼ年間を通して一定温度となる。1m、2mの深度では地表面温度の影響の遅れがあまりないため不利となる。冷暖房COPの順序としては深度5m>10m>2m>1mとなる。
①涵養
②冠水
③5m
④灌漑
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正解：①
解説：地下水涵養 (ちかすいかんよう)とは降雨・河川水などが地下浸透して帯水層に水が補給されることを言う。灌漑（かんがい）とは、農地に外部から人工的に水を供給すること。
①ケルビンの線源関数
②シュレーディンガー方程式
③ナビエストークス方程式
④コーシーリーマンの方程式
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正解：①
解説：ケルビンの線源関数よりTRTを実施して地中熱交換器内の水の温度変化から土壌の有効熱伝導率が求まる。
①床暖房
②換水
③ラジエター
④融雪
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正解：④
解説：ヒートポンプ暖房は凝縮温度が低いほうが効率が高くなる。凝縮温度が低い順に並べると融雪<床暖房<ファンコイル<ラジエターとなる。
①LED照明
②ファンコイル
③太陽光発電
④二重ガラス窓
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正解：電気式床暖房
解説：電気式床暖房は電気ヒーターであり、一次エネルギー効率がガス式やヒートポンプ式に比べて低い。地中熱ヒートポンプによる床暖房は効率が特に高い。
①米国
②電気式床暖房
③ドイツ
④日本
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正解：④
解説：2022年9月現在、日本における地中熱ヒートポンプの導入容量は、米国、中国、ドイツ、日本の中で一番少ない。
