地中熱とは地表からおおよそ200ｍの深さまでの地中にある熱のことです。深さ10ｍ以深の地中温度は年間を通してほぼ一定で、東京の地中温度は約17℃くらいと言われています。地中温度は気温に比べ夏は冷たく冬は温かいため、その温度差を利用し夏は放熱、冬は採熱をして、空調や融雪などに活用されています。 地中熱の利用方法は大きく5つに分けられます。

■ヒートポンプシステム・・・住宅・ビル等の冷暖房・給湯、プール・温浴施設の加温、農業施設の空調、路面の融雪・凍結防止

●クローズドループ方式

地中から熱を取り出すために地中熱交換器内に流体を循環させ、汲み上げた熱をヒートポンプで必要な温度の熱に変換するシステムです。 このクローズドループ方式による地中熱ヒートポンプシステムは、メンテナンスがほとんど必要ないため適用範囲が広く、住宅・建築物・プール・融雪など様々な所で適用されています。 またこの方式は地中で熱交換が行われ、冷房時の排熱を屋外に放出しないので、ヒートアイランド現象を抑制する効果が大きくなります。

●オープンループ方式

地下水を直接汲み上げてヒートポンプの熱源として利用する方式です。 この方式では井戸水の熱を利用することができます。地下水を直接利用するため、エネルギー効率が高く、省エネルギーです。このシステムは、比較的規模の大きな施設に適用されており、地下水熱利用ヒートポンプシステムとも呼ばれています。

■空気循環・・・住宅・ビル等の保温・換気

空気を地中に通して地盤との間で熱交換するシステムで、住宅・建築物の換気システムの一環として、地中熱を利用しています。このシステムでは、地中に埋設した熱交換パイプ、あるいはダクトに外気を導入・通気して熱交換を行い、夏は冷風、冬は温風を得ることができます

■熱伝導・・・住宅の保温

土間床を介した利用方法で、地中から伝わる熱によって住宅内の保温を行います。多くの場合、エアコンを併用して空調が行われます。この方式は、はるか昔から利用されていて、縄文時代の「竪穴式住居」や野菜を保存する室（むろ）も同じ原理で地中熱を利用していました。

■水循環・・・路面の融雪・凍結防止

主に融雪に用いられているシステムです。地中熱交換器を埋め込み、路面に埋設したパイプとの間で不凍液などを循環させることで、路面の融雪などを行うクローズドループ方式と、地下水を汲み上げ、それを路面に埋設したパイプに通水させるオープンループ方式の２つの方式があります。

■ヒートパイプ・・・路面の融雪・凍結防止

ヒートパイプは、冷媒の蒸発と凝縮で熱を運ぶシステムです。冬に地中の温度が地表に比べて高いと、地中での熱交換でヒートパイプ内部の冷媒が蒸発し、軽い気体となった冷媒は地表に向かって管内を移動します。温度の低い地表環境では、冷媒は周辺に熱を与えることにより凝縮し、この凝縮した冷媒は重力により管内を下降します。ヒートパイプでは自然にこれらを繰り返し、融雪や凍結防止に利用されています。