地中熱回収用CO_2ヒートパイプの性能試験寒冷地仕様のヒートポンプへの適用

摘要

北海道の一世帯あたりのエネルギー消費において，暖房給湯のエネルギー消費量は年間52GJが必要と報告され，その大きさは関東地方の一世帯あたりの全エネルギー消費量36GJを上回る量[1]であり，北海道の242万世帯（平成22年国勢調査より）から見て莫大なエネルギーが暖房給湯に費やされている．そこでエネルギー効率のよい暖房給湯システムとしてヒートポンプがあるが，寒冷地においてその普及率は低く約5%のとどまっている．それは従来のヒートポンプでは以下のような課題があるためである．空気熱源ヒートポンプでは，外気温度が低くなるほど暖房能力が低下し，また寒冷地での使用では通年エネルギー消費効率(APF)が低い．とくに温水を供給する方式では，実質的に灯油暖房よりCO_2排出量が増大する場合もある．外気温度が低いと戸外に設置された蒸発器に着霜が発生し効率が下がる未利用熱の地中熱ヒートポンプは市場にあるが，空調専用機であり給湯機能を有していない．このため安定した熱源として利用できる地中熱をシステムに導入することで効率改善を試みる．本研究では，地中熱回収用に自然循環型CO_2ヒートパイプの適用を視野に入れてその基本となる性能試験とデータ採取を行った．