予習・復習／一問一答クイズ
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①生物
②10m
③マグマ
④海
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正解：太陽
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 /（地中冷却能力 - 圧縮機消費電力）
②暖房能力 /（暖房能力 - 地中冷却能力）
③暖房能力 / 地中冷却能力
④暖房能力 /（暖房能力 - 圧縮機消費電力）
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正解：②
解説：ヒートポンプの暖房効率＝暖房能力 / 圧縮機消費電力
エネルギー保存則から、暖房能力＝地中冷却能力＋圧縮機消費電力
２つの式より求まります
①太陽
②帯水層蓄熱
③温泉
④竪穴式住居
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正解：③
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基礎杭
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地中の温度は地中を流れる地下水の温度とほぼ同じである。
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正解：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。
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。
③砂礫
④火山灰
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正解：③
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シルト
②差し込み
③ねじ込み
④フランジ
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正解：電気融着
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下水
②スリンキー
③電気融着
④基礎杭
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正解：①
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。
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。
②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。
③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。
④ユーチューブ
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正解：②
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地下水利用には規制地域がある。
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。
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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。
④暖房
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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ステンレス
④融雪
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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。
①geothermal generator
②ground center heat pump
③ground source heat pump
④ポリ塩化ビニル（塩ビ）
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正解：③
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。
①geothermal heat pipe
②4
③3
④5
①熱伝導
②熱波師
③熱気球
④熱視線
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正解：①
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
②ヒートガン
③3.75
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ヒートポンプ
②ヒートシンク
③温度センサー
④電気ヒータ
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正解：①
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帯水層蓄熱による冷暖房
②換気(吸気)予熱
③ヒートパイプによる融雪
④ポンプ
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正解：①
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。
①4
②7
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
②W・m
③W/(m・K)
④地下水による融雪
①雪氷熱
②森林の間伐
③氷蓄熱
④W/K
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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。
①75W/m
②45W/m
③森林の伐採・利用・植林
④30W/m
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正解：②
解説：地中熱交換器の単位長さ(深さ)当たりの採熱量=30×1000×(4-1)/4/(5×100)=45W/m
①60W/m
②4
③3
④5
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正解：②
解説：冷房システムCOP=(35-5)/(5+2.5)=4
①60W/m
②50W/m
③6
④30W/m
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正解：①
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
②40W/m
③ペレットストーブ
④石炭ストーブ
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正解：地中熱ヒートポンプ
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。
①涵養
②灌漑
③地中熱ヒートポンプ
④換水
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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冠水
②ケルビンの線源関数
③シュレーディンガー方程式
④ナビエストークス方程式
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正解：②
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コーシーリーマンの方程式
②ラジエター
③融雪
④床暖房
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正解：③
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
②二重ガラス窓
③太陽光発電
④電気式床暖房
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正解：④
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中国
③日本
④ファンコイル
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正解：③
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。
