JP2003240358A - 高層建築物における地中熱回収構造 - Google Patents
高層建築物における地中熱回収構造Info
- Publication number
- JP2003240358A JP2003240358A JP2002042964A JP2002042964A JP2003240358A JP 2003240358 A JP2003240358 A JP 2003240358A JP 2002042964 A JP2002042964 A JP 2002042964A JP 2002042964 A JP2002042964 A JP 2002042964A JP 2003240358 A JP2003240358 A JP 2003240358A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- pile
- ground
- diameter
- underground
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
- F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Foundations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 杭と地中地盤との接触部における伝熱効率を
改善して地中熱の熱エネルギーの回収効率を向上する。 【解決手段】 鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個の大
径部４を備えた多段拡径杭１を埋設し、多段拡径杭１上
に高層建築物を構築支持する。多段拡径杭１内に熱交換
パイプ５を設け、熱交換パイプ５と蓄熱槽１１とを接続
し、土の粒子の流下を大径部４の地上側部分で受け止め
阻止し、大径部４の地上側部分において、接触圧が弱ま
り、接触面積が減少することを回避して、地盤から多段
拡径杭１に効率良く地中熱を伝熱して回収し、蓄熱槽１
１に蓄える。高層建築物に設けた空調用の利用側熱交換
器６と蓄熱槽１１とを冷媒回路１０を介して接続し、回
収した地中熱を利用して冷房を行う。
改善して地中熱の熱エネルギーの回収効率を向上する。 【解決手段】 鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個の大
径部４を備えた多段拡径杭１を埋設し、多段拡径杭１上
に高層建築物を構築支持する。多段拡径杭１内に熱交換
パイプ５を設け、熱交換パイプ５と蓄熱槽１１とを接続
し、土の粒子の流下を大径部４の地上側部分で受け止め
阻止し、大径部４の地上側部分において、接触圧が弱ま
り、接触面積が減少することを回避して、地盤から多段
拡径杭１に効率良く地中熱を伝熱して回収し、蓄熱槽１
１に蓄える。高層建築物に設けた空調用の利用側熱交換
器６と蓄熱槽１１とを冷媒回路１０を介して接続し、回
収した地中熱を利用して冷房を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高層建築物におけ
る地中熱回収構造に関する。
る地中熱回収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】地中熱は、その温度が安定していること
から、地中に熱交換杭を埋設し、地中熱を回収し、回収
した地中熱を冷房や暖房などの熱源に利用することが試
みられており、従来、次のようなものが知られている。
から、地中に熱交換杭を埋設し、地中熱を回収し、回収
した地中熱を冷房や暖房などの熱源に利用することが試
みられており、従来、次のようなものが知られている。
【０００３】Ａ．第１従来例（特開平１１−３３６００
８号公報） この第１従来例によれば、コンクリート製の中空杭の本
体内に熱交換パイプが埋設されている。熱交換パイプ
が、コイル状に巻き回した螺旋状部と直線状の２本の通
水部とから構成されている。通水部が融雪装置を構成す
る放熱ブロックの溝内に設置された放熱パイプに接続さ
れ、地熱により加熱された熱媒体が放熱ブロックを循環
することにより、融雪または積雪の予防を行えるように
している。
８号公報） この第１従来例によれば、コンクリート製の中空杭の本
体内に熱交換パイプが埋設されている。熱交換パイプ
が、コイル状に巻き回した螺旋状部と直線状の２本の通
水部とから構成されている。通水部が融雪装置を構成す
る放熱ブロックの溝内に設置された放熱パイプに接続さ
れ、地熱により加熱された熱媒体が放熱ブロックを循環
することにより、融雪または積雪の予防を行えるように
している。
【０００４】Ｂ．第２従来例（特開昭６０−８６５９号
公報） この第２従来例によれば、建物の基礎として地中に打設
されたコンクリート杭内にＵ字形熱交換パイプが挿入さ
れ、その熱交換パイプの周囲が熱伝達の良い材料で埋め
られている。熱交換パイプ内に熱媒体として不凍液が循
環され、杭の周囲の地中熱をヒートポンプの熱源にする
ように構成されている。
公報） この第２従来例によれば、建物の基礎として地中に打設
されたコンクリート杭内にＵ字形熱交換パイプが挿入さ
れ、その熱交換パイプの周囲が熱伝達の良い材料で埋め
られている。熱交換パイプ内に熱媒体として不凍液が循
環され、杭の周囲の地中熱をヒートポンプの熱源にする
ように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来例を高層建築物の支持杭として使用した場
合、いずれにおいても、地中熱の温度と、熱媒体を介し
て回収される温度との差が大きく、地中熱の熱エネルギ
ーの回収効率が低く、改善の余地があった。
ような従来例を高層建築物の支持杭として使用した場
合、いずれにおいても、地中熱の温度と、熱媒体を介し
て回収される温度との差が大きく、地中熱の熱エネルギ
ーの回収効率が低く、改善の余地があった。
【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、杭と地中地盤
との接触部における伝熱効率を改善して地中熱の熱エネ
ルギーの回収効率を向上できるようにすることを目的と
し、請求項２に係る発明は、地中熱の熱エネルギーの利
用効率を向上して杭の構築本数を減少できるようにする
ことを目的とし、請求項３に係る発明は、高層建築物に
対する支持力を向上できるようにすることを目的とす
る。
たものであって、請求項１に係る発明は、杭と地中地盤
との接触部における伝熱効率を改善して地中熱の熱エネ
ルギーの回収効率を向上できるようにすることを目的と
し、請求項２に係る発明は、地中熱の熱エネルギーの利
用効率を向上して杭の構築本数を減少できるようにする
ことを目的とし、請求項３に係る発明は、高層建築物に
対する支持力を向上できるようにすることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、支持杭を設けるために穴を掘削するに伴い、穴
の表面で土の粒子が削られて乱された状態になってお
り、地中の地盤と杭の外表面との接触部で土が流下しや
すくて、地中の地盤と杭の外表面との接触圧が弱まるこ
とで接触面積が減少し、地盤から杭への伝熱抵抗が大き
く、地中熱の熱エネルギーの回収効率を低下させる要因
になっていることを見出すに至った。また、雨などの地
盤への滲み込みに伴って地上から流下する水が杭の外表
面を伝っていきやすく、その流下に伴っても土が流下し
やすくて、地中の地盤と杭の外表面との接触面積が減少
し、地中熱の熱エネルギーの回収効率を低下させる要因
になっているであろうことが推測されるに至った。
の結果、支持杭を設けるために穴を掘削するに伴い、穴
の表面で土の粒子が削られて乱された状態になってお
り、地中の地盤と杭の外表面との接触部で土が流下しや
すくて、地中の地盤と杭の外表面との接触圧が弱まるこ
とで接触面積が減少し、地盤から杭への伝熱抵抗が大き
く、地中熱の熱エネルギーの回収効率を低下させる要因
になっていることを見出すに至った。また、雨などの地
盤への滲み込みに伴って地上から流下する水が杭の外表
面を伝っていきやすく、その流下に伴っても土が流下し
やすくて、地中の地盤と杭の外表面との接触面積が減少
し、地中熱の熱エネルギーの回収効率を低下させる要因
になっているであろうことが推測されるに至った。
【０００８】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであって、請求項１に係る発明の高層建築物における
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個の大径部を備え
た多段拡径杭を埋設し、前記多段拡径杭上に高層建築物
を構築支持し、前記多段拡径杭内に、前記多段拡径杭に
伝わった地中熱を熱媒体を介して伝熱回収する熱交換パ
イプを設け、前記高層建築物に空調用の利用側熱交換器
を設けるとともに、その利用側熱交換器の熱移送回路に
前記熱交換パイプを接続し、前記利用側熱交換器に対す
る熱源に利用可能に地中熱を回収するように構成する。
のであって、請求項１に係る発明の高層建築物における
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個の大径部を備え
た多段拡径杭を埋設し、前記多段拡径杭上に高層建築物
を構築支持し、前記多段拡径杭内に、前記多段拡径杭に
伝わった地中熱を熱媒体を介して伝熱回収する熱交換パ
イプを設け、前記高層建築物に空調用の利用側熱交換器
を設けるとともに、その利用側熱交換器の熱移送回路に
前記熱交換パイプを接続し、前記利用側熱交換器に対す
る熱源に利用可能に地中熱を回収するように構成する。
【０００９】（作用・効果）請求項１に係る発明の高層
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、多段拡
径杭の大径部が、他の部分よりも水平方向に張り出し、
掘削に伴って乱された状態の土の粒子が流下することを
多段拡径杭の鉛直方向の複数箇所に備えられた大径部で
受け止めて阻止し、大径部の地上側部分において、接触
圧が弱まることを回避して実質的な接触表面積を大きく
でき、地盤から杭への伝熱抵抗を減少することができ
る。また、地上から水の流下に起因して土の粒子が流下
することをも多段拡径杭の鉛直方向の複数箇所に備えら
れた大径部で受け止めて阻止し、大径部の地上側部分に
おいて、接触圧が弱まり、接触面積が減少することを回
避して地盤から杭への伝熱抵抗を減少することができ
る。この効果は、杭を大径にして杭の外周面の表面積を
大きくしたところで達成できない。
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、多段拡
径杭の大径部が、他の部分よりも水平方向に張り出し、
掘削に伴って乱された状態の土の粒子が流下することを
多段拡径杭の鉛直方向の複数箇所に備えられた大径部で
受け止めて阻止し、大径部の地上側部分において、接触
圧が弱まることを回避して実質的な接触表面積を大きく
でき、地盤から杭への伝熱抵抗を減少することができ
る。また、地上から水の流下に起因して土の粒子が流下
することをも多段拡径杭の鉛直方向の複数箇所に備えら
れた大径部で受け止めて阻止し、大径部の地上側部分に
おいて、接触圧が弱まり、接触面積が減少することを回
避して地盤から杭への伝熱抵抗を減少することができ
る。この効果は、杭を大径にして杭の外周面の表面積を
大きくしたところで達成できない。
【００１０】これにより、多段拡径杭の大径部の地上側
部分において、地盤と杭との間で十分な接触面積を確保
でき、地盤から杭への伝熱抵抗を減少できるから、杭と
地中地盤との接触部における伝熱効率を改善し、多段拡
径杭を蓄熱体として地中熱を多段拡径杭に蓄え、その地
中熱を回収できて地中熱の熱エネルギーの回収効率を向
上できる。また、多段拡径杭の大径部により杭の支持力
を大にできる。
部分において、地盤と杭との間で十分な接触面積を確保
でき、地盤から杭への伝熱抵抗を減少できるから、杭と
地中地盤との接触部における伝熱効率を改善し、多段拡
径杭を蓄熱体として地中熱を多段拡径杭に蓄え、その地
中熱を回収できて地中熱の熱エネルギーの回収効率を向
上できる。また、多段拡径杭の大径部により杭の支持力
を大にできる。
【００１１】請求項２に係る発明の高層建築物における
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に記載の高層建築物における地中熱回収構
造において、熱を蓄える蓄熱槽を設け、熱交換パイプと
前記蓄熱槽とを接続するとともに前記蓄熱槽と熱移送回
路とを接続して構成する。
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、請求項１に記載の高層建築物における地中熱回収構
造において、熱を蓄える蓄熱槽を設け、熱交換パイプと
前記蓄熱槽とを接続するとともに前記蓄熱槽と熱移送回
路とを接続して構成する。
【００１２】（作用・効果）請求項２に係る発明の高層
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、夜間な
どで空調が不要なときや空調負荷が低いような場合に、
回収した地中熱の熱エネルギーを蓄熱槽に蓄えることが
できる。
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、夜間な
どで空調が不要なときや空調負荷が低いような場合に、
回収した地中熱の熱エネルギーを蓄熱槽に蓄えることが
できる。
【００１３】これにより、夜間電力などを利用して熱媒
体を移送して地中熱の熱エネルギーを蓄熱槽に蓄え、そ
の蓄えた熱エネルギーを空調負荷のピーク時に熱源に利
用することで、利用効率を向上でき、電力の平準化を図
ることができる。また、安価に熱エネルギーを得ること
ができるうえに、必要な熱エネルギーを得る上で、１本
の多段拡径杭から得られる熱エネルギー量を増大できる
から、杭の本数を少なくできて工事費を低減でき、経済
性を向上できる。
体を移送して地中熱の熱エネルギーを蓄熱槽に蓄え、そ
の蓄えた熱エネルギーを空調負荷のピーク時に熱源に利
用することで、利用効率を向上でき、電力の平準化を図
ることができる。また、安価に熱エネルギーを得ること
ができるうえに、必要な熱エネルギーを得る上で、１本
の多段拡径杭から得られる熱エネルギー量を増大できる
から、杭の本数を少なくできて工事費を低減でき、経済
性を向上できる。
【００１４】請求項３に係る発明の高層建築物における
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、請求項１または２に記載の高層建築物における地中
熱回収構造において、大径部の地下側部分の鉛直方向に
対して交差する角度を地上側部分よりも大になるように
構成する。
地中熱回収構造は、上述のような目的を達成するため
に、請求項１または２に記載の高層建築物における地中
熱回収構造において、大径部の地下側部分の鉛直方向に
対して交差する角度を地上側部分よりも大になるように
構成する。
【００１５】（作用・効果）請求項３に係る発明の高層
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、大径部
の地下側部分が鉛直方向で地盤から受ける反力を大きく
できる。これにより、大径部の地下側部分による高層建
築物に対する支持力を向上できる。
建築物における地中熱回収構造の構成によれば、大径部
の地下側部分が鉛直方向で地盤から受ける反力を大きく
できる。これにより、大径部の地下側部分による高層建
築物に対する支持力を向上できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。
づいて詳細に説明する。
【００１７】図１の（ａ）は、本発明の高層建築物にお
ける地中熱回収構造に係る実施例を示す全体概略斜視図
であり、地下に打ち込んで埋設された多段拡径杭１上に
基礎２が構築され、その基礎２上に高層建築物３が構築
支持されている。
ける地中熱回収構造に係る実施例を示す全体概略斜視図
であり、地下に打ち込んで埋設された多段拡径杭１上に
基礎２が構築され、その基礎２上に高層建築物３が構築
支持されている。
【００１８】多段拡径杭１には、図１の（ｂ）の拡大断
面図に示すように、鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個
の大径部４が備えられている。多段拡径杭１内には、そ
の鉛直方向の最下端まで熱交換パイプ５が設けられ、そ
の熱交換パイプ５内に熱媒体としての不凍液が循環流動
され、多段拡径杭１に伝わった地中熱（例えば、15℃程
度の熱）を不凍液を介して伝熱回収するように構成され
ている。
面図に示すように、鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個
の大径部４が備えられている。多段拡径杭１内には、そ
の鉛直方向の最下端まで熱交換パイプ５が設けられ、そ
の熱交換パイプ５内に熱媒体としての不凍液が循環流動
され、多段拡径杭１に伝わった地中熱（例えば、15℃程
度の熱）を不凍液を介して伝熱回収するように構成され
ている。
【００１９】上記構成により、掘削に伴って乱された状
態の土の粒子が流下することを、多段拡径杭１の鉛直方
向の複数箇所に備えられた大径部４の地上側部分４ｂで
受け止めて阻止し、大径部４の地上側部分４ｂにおい
て、接触圧が弱まることを回避して実質的な接触表面積
を大きくでき、地盤から多段拡径杭１への伝熱抵抗を減
少する。また、地上からの水の流下に起因して土の粒子
が流下することをも大径部４の地上側部分４ｂで受け止
めて阻止し、大径部４の地上側部分４ｂにおいて、接触
圧が弱まることを回避して地盤から多段拡径杭１への伝
熱抵抗を減少する。これらの地盤から多段拡径杭１への
伝熱抵抗の減少の結果、多段拡径杭１と地中地盤との接
触部における伝熱効率を改善できる。
態の土の粒子が流下することを、多段拡径杭１の鉛直方
向の複数箇所に備えられた大径部４の地上側部分４ｂで
受け止めて阻止し、大径部４の地上側部分４ｂにおい
て、接触圧が弱まることを回避して実質的な接触表面積
を大きくでき、地盤から多段拡径杭１への伝熱抵抗を減
少する。また、地上からの水の流下に起因して土の粒子
が流下することをも大径部４の地上側部分４ｂで受け止
めて阻止し、大径部４の地上側部分４ｂにおいて、接触
圧が弱まることを回避して地盤から多段拡径杭１への伝
熱抵抗を減少する。これらの地盤から多段拡径杭１への
伝熱抵抗の減少の結果、多段拡径杭１と地中地盤との接
触部における伝熱効率を改善できる。
【００２０】図２の地中熱利用の空調システムを示すシ
ステム構成図に示すように、高層建築物３には、空調用
の利用側熱交換器６が設けられている。空調用の利用側
熱交換器６には、圧縮機７と膨張弁８と熱源側熱交換器
９とが冷媒回路１０を介して接続されている。
ステム構成図に示すように、高層建築物３には、空調用
の利用側熱交換器６が設けられている。空調用の利用側
熱交換器６には、圧縮機７と膨張弁８と熱源側熱交換器
９とが冷媒回路１０を介して接続されている。
【００２１】また、高層建築物３には、蓄熱槽１１が設
けられ、この蓄熱槽１１と熱交換パイプ５とが第１のポ
ンプ１２を介して接続されている。蓄熱槽１１の上部に
散水ノズル１３が設けられ、蓄熱槽１１の下部に、第２
のポンプ１４を介装した配管１５が接続され、配管１５
が散水ノズル１３に接続されるとともに、配管１５と熱
源側熱交換器９とが伝熱可能に接続されている。
けられ、この蓄熱槽１１と熱交換パイプ５とが第１のポ
ンプ１２を介して接続されている。蓄熱槽１１の上部に
散水ノズル１３が設けられ、蓄熱槽１１の下部に、第２
のポンプ１４を介装した配管１５が接続され、配管１５
が散水ノズル１３に接続されるとともに、配管１５と熱
源側熱交換器９とが伝熱可能に接続されている。
【００２２】以上の構成により、夜間電力などを利用し
て第１のポンプ１２を駆動し、地中熱を、地盤から多段
拡径杭１に伝熱し、多段拡径杭１を蓄熱体として、伝わ
った地中熱の熱エネルギーを多段拡径杭１に蓄え、その
熱エネルギーを熱交換パイプ５を介して回収し、蓄熱槽
１１に蓄える。昼間などにおいて、第２のポンプ１４を
駆動するとともに圧縮機７を駆動し、蓄熱槽１１に蓄え
た地中熱の熱エネルギーを熱源として冷房を行うことが
できる。これにより、空調を行うときに、従来のような
室外側熱交換器を駆動する場合に比べ、ランニングコス
トを大幅に低減できる。
て第１のポンプ１２を駆動し、地中熱を、地盤から多段
拡径杭１に伝熱し、多段拡径杭１を蓄熱体として、伝わ
った地中熱の熱エネルギーを多段拡径杭１に蓄え、その
熱エネルギーを熱交換パイプ５を介して回収し、蓄熱槽
１１に蓄える。昼間などにおいて、第２のポンプ１４を
駆動するとともに圧縮機７を駆動し、蓄熱槽１１に蓄え
た地中熱の熱エネルギーを熱源として冷房を行うことが
できる。これにより、空調を行うときに、従来のような
室外側熱交換器を駆動する場合に比べ、ランニングコス
トを大幅に低減できる。
【００２３】多段拡径杭１の大径部４は、その地下側部
分４ａの鉛直方向に対して交差する角度が地上側部分４
ｂよりも大になるように構成され、大径部４の地下側部
分４ａが鉛直方向で地盤から受ける反力を大きくし、大
径部４の地下側部分４ａによる高層建築物３に対する支
持力を向上できるように構成されている。
分４ａの鉛直方向に対して交差する角度が地上側部分４
ｂよりも大になるように構成され、大径部４の地下側部
分４ａが鉛直方向で地盤から受ける反力を大きくし、大
径部４の地下側部分４ａによる高層建築物３に対する支
持力を向上できるように構成されている。
【００２４】次に、本発明の多段拡径杭と既存の円柱杭
の表面積の違いによる熱交換量の比較結果について説明
する。図３の（ａ）は、熱交換量の比較説明に供する本
発明の多段拡径杭の概略断面図、図３の（ｂ）は、熱交
換量の比較説明に供する既存の円柱杭の概略断面図であ
り、いずれの杭１，０１とも、直径ｄ、打ち込み深度Ｌ
とした。多段拡径杭１においては、大径部４の直径を２
ｄとするとともに鉛直方向の大径部４の間隔を５ｄと
し、地上側部分４ｂの鉛直方向における長さをｄとし
た。また、杭と地盤土壌との熱伝達率をｈｃ、杭の温度
をＴ１、地中の温度をＴ２とした。
の表面積の違いによる熱交換量の比較結果について説明
する。図３の（ａ）は、熱交換量の比較説明に供する本
発明の多段拡径杭の概略断面図、図３の（ｂ）は、熱交
換量の比較説明に供する既存の円柱杭の概略断面図であ
り、いずれの杭１，０１とも、直径ｄ、打ち込み深度Ｌ
とした。多段拡径杭１においては、大径部４の直径を２
ｄとするとともに鉛直方向の大径部４の間隔を５ｄと
し、地上側部分４ｂの鉛直方向における長さをｄとし
た。また、杭と地盤土壌との熱伝達率をｈｃ、杭の温度
をＴ１、地中の温度をＴ２とした。
【００２５】上記設定のもとに、先ず本発明の多段拡径
杭１の伝熱量を求める。 円柱部分の表面積は、ｄπ×４ｄ＝４πｄ2・・・ 大径部４の表面積は、
杭１の伝熱量を求める。 円柱部分の表面積は、ｄπ×４ｄ＝４πｄ2・・・ 大径部４の表面積は、
【数１】
である。大径部４，４間の表面積は、＋より、１１
πｄ2／２となる。杭の単位長さｄ当たりの伝熱量Ｑ１
は、５ｄで割ることにより得られ、 Ｑ１＝１１ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) πｄ／１０ となる。
πｄ2／２となる。杭の単位長さｄ当たりの伝熱量Ｑ１
は、５ｄで割ることにより得られ、 Ｑ１＝１１ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) πｄ／１０ となる。
【００２６】一方、既存杭０１の場合、全体の表面積が
ｄπＬであり、既存杭０１と地盤土壌との間での伝熱量
Ｑは Ｑ＝ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) ｄπＬとなり、杭の単位長さ当
たりの伝熱量Ｑ２は、Ｌで割ることにより得られ、 Ｑ２＝ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) ｄπとなる。上記の結果、Ｑ
１／Ｑ２＝１１／１０となり、伝熱量が10％増加してい
ることが明らかであり、しかも、本発明の多段拡径杭１
では、前述した大径部４の地上側部分４ｂによる土の流
下阻止効果により、一層伝熱量を増加できることが明ら
かである。
ｄπＬであり、既存杭０１と地盤土壌との間での伝熱量
Ｑは Ｑ＝ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) ｄπＬとなり、杭の単位長さ当
たりの伝熱量Ｑ２は、Ｌで割ることにより得られ、 Ｑ２＝ｈｃ(Ｔ１−Ｔ２) ｄπとなる。上記の結果、Ｑ
１／Ｑ２＝１１／１０となり、伝熱量が10％増加してい
ることが明らかであり、しかも、本発明の多段拡径杭１
では、前述した大径部４の地上側部分４ｂによる土の流
下阻止効果により、一層伝熱量を増加できることが明ら
かである。
【００２７】上記熱交換パイプ５としては、螺旋状に多
段拡径杭１内に埋設しても良く、また、大径部４の部分
では、その大径部４の外周面に近づけるように多段拡径
杭１の外周側に曲げるように埋設しても良い。更には、
地中深い箇所での温度の安定した熱を回収できるように
するために、多段拡径杭１の鉛直方向の半分までの地上
側部分でのみ、熱交換パイプ５を断熱材で被覆し、地上
側での放熱ロスを少なくできるようにしても良い。
段拡径杭１内に埋設しても良く、また、大径部４の部分
では、その大径部４の外周面に近づけるように多段拡径
杭１の外周側に曲げるように埋設しても良い。更には、
地中深い箇所での温度の安定した熱を回収できるように
するために、多段拡径杭１の鉛直方向の半分までの地上
側部分でのみ、熱交換パイプ５を断熱材で被覆し、地上
側での放熱ロスを少なくできるようにしても良い。
【００２８】本発明としては、高層建築物３を構築支持
する基礎の支持杭の内の任意のものだけを熱交換用の多
段拡径杭１で構成するようにしても良い。また、高層建
築物３を実質的に構築支持する地下連続壁の一部を上述
した熱交換用の多段拡径杭１で構成しても良い。多段拡
径杭１としては、例えば、１８ｍや３０ｍなど、更には
５０ｍに及ぶなど、高層建築物３を構築する地盤によっ
て適宜所望の長さのものに設定すれば良い。
する基礎の支持杭の内の任意のものだけを熱交換用の多
段拡径杭１で構成するようにしても良い。また、高層建
築物３を実質的に構築支持する地下連続壁の一部を上述
した熱交換用の多段拡径杭１で構成しても良い。多段拡
径杭１としては、例えば、１８ｍや３０ｍなど、更には
５０ｍに及ぶなど、高層建築物３を構築する地盤によっ
て適宜所望の長さのものに設定すれば良い。
【００２９】上記実施例では、回収した地中熱を蓄熱槽
１１に蓄熱し、その熱を熱源側熱交換器９と冷媒回路１
０を介して利用側熱交換器６に供給するように構成して
いるが、本発明としては、蓄熱槽１１を設けないもので
も良く、また、回収した地中熱を直接利用側熱交換器６
に供給するように構成しても良く、そのような回路構成
や前述した冷媒回路１０などをして熱移送回路と総称す
る。
１１に蓄熱し、その熱を熱源側熱交換器９と冷媒回路１
０を介して利用側熱交換器６に供給するように構成して
いるが、本発明としては、蓄熱槽１１を設けないもので
も良く、また、回収した地中熱を直接利用側熱交換器６
に供給するように構成しても良く、そのような回路構成
や前述した冷媒回路１０などをして熱移送回路と総称す
る。
【００３０】本発明は、回収した地中熱を冷房に利用す
る場合に限らず、暖房に利用する場合にも適用できる。
る場合に限らず、暖房に利用する場合にも適用できる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高層建築
物における地中熱回収構造によれば、多段拡径杭の大径
部の地上側部分において、地盤と杭との間で接触圧を上
げて十分な接触面積を確保でき、地盤から杭への伝熱抵
抗を減少できるから、杭と地中地盤との接触部における
伝熱効率を改善し、多段拡径杭を蓄熱体として地中熱を
多段拡径杭に蓄え、その地中熱を回収できて地中熱の熱
エネルギーの回収効率を向上できる。また、多段拡径杭
の大径により杭の支持力を大にできる。
物における地中熱回収構造によれば、多段拡径杭の大径
部の地上側部分において、地盤と杭との間で接触圧を上
げて十分な接触面積を確保でき、地盤から杭への伝熱抵
抗を減少できるから、杭と地中地盤との接触部における
伝熱効率を改善し、多段拡径杭を蓄熱体として地中熱を
多段拡径杭に蓄え、その地中熱を回収できて地中熱の熱
エネルギーの回収効率を向上できる。また、多段拡径杭
の大径により杭の支持力を大にできる。
【図１】（ａ）は、本発明の高層建築物における地中熱
回収構造に係る実施例を示す全体概略斜視図、（ｂ）
は、多段拡径杭の拡大断面図である。
回収構造に係る実施例を示す全体概略斜視図、（ｂ）
は、多段拡径杭の拡大断面図である。
【図２】地中熱利用の空調システムを示すシステム構成
図である。
図である。
【図３】（ａ）は、熱交換量の比較説明に供する本発明
の多段拡径杭の概略断面図、（ｂ）は、熱交換量の比較
説明に供する既存の円柱杭の概略断面図である。
の多段拡径杭の概略断面図、（ｂ）は、熱交換量の比較
説明に供する既存の円柱杭の概略断面図である。
１…多段拡径杭
３…高層建築物
４…大径部
４ａ…大径部の地下側部分
４ｂ…大径部の地上側部分
５…熱交換パイプ
６…利用側熱交換器
１０…熱移送回路
１１…蓄熱槽
フロントページの続き
(72)発明者 高谷 一毅
大阪市中央区本町四丁目１番13号 株式会
社竹中工務店大阪本店内
(72)発明者 上村 善彦
大阪市中央区本町四丁目１番13号 株式会
社竹中工務店大阪本店内
Ｆターム(参考） 2D046 CA01 DA01
Claims (3)
- 【請求項１】 鉛直方向に所定間隔を隔てて複数個の大
径部を備えた多段拡径杭を埋設し、前記多段拡径杭上に
高層建築物を構築支持し、前記多段拡径杭内に、前記多
段拡径杭に伝わった地中熱を熱媒体を介して伝熱回収す
る熱交換パイプを設け、前記高層建築物に空調用の利用
側熱交換器を設けるとともに、その利用側熱交換器の熱
移送回路に前記熱交換パイプを接続し、前記利用側熱交
換器に対する熱源に利用可能に地中熱を回収するように
構成してあることを特徴とする高層建築物における地中
熱回収構造。 - 【請求項２】 請求項１に記載の高層建築物における地
中熱回収構造において、 熱を蓄える蓄熱槽を設け、熱交換パイプと前記蓄熱槽と
を接続するとともに前記蓄熱槽と熱移送回路とを接続し
てある高層建築物における地中熱回収構造 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の高層建築物に
おける地中熱回収構造において、 大径部の地下側部分の鉛直方向に対して交差する角度を
地上側部分よりも大にしてある高層建築物における地中
熱回収構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042964A JP2003240358A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 高層建築物における地中熱回収構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002042964A JP2003240358A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 高層建築物における地中熱回収構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003240358A true JP2003240358A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27782900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002042964A Pending JP2003240358A (ja) | 2002-02-20 | 2002-02-20 | 高層建築物における地中熱回収構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003240358A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005273235A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Fujishima Kensetsu:Kk | 地中熱利用建物 |
| WO2008122114A2 (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-16 | Bardsley James E | Coaxial borehole energy exchange system for storing and extracting underground cold |
| KR101236375B1 (ko) | 2011-05-09 | 2013-02-22 | 윤외섭 | 지열을 이용한 히트펌프 시스템 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002042964A patent/JP2003240358A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005273235A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Fujishima Kensetsu:Kk | 地中熱利用建物 |
| WO2008122114A2 (en) * | 2007-04-04 | 2008-10-16 | Bardsley James E | Coaxial borehole energy exchange system for storing and extracting underground cold |
| WO2008122114A3 (en) * | 2007-04-04 | 2008-12-18 | James E Bardsley | Coaxial borehole energy exchange system for storing and extracting underground cold |
| KR101236375B1 (ko) | 2011-05-09 | 2013-02-22 | 윤외섭 | 지열을 이용한 히트펌프 시스템 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8973617B2 (en) | Geothermal pipe system | |
| US7578140B1 (en) | Deep well/long trench direct expansion heating/cooling system | |
| US7617697B2 (en) | In-ground geothermal heat pump system | |
| US7363769B2 (en) | Electromagnetic signal transmission/reception tower and accompanying base station employing system of coaxial-flow heat exchanging structures installed in well bores to thermally control the environment housing electronic equipment within the base station | |
| US20120211210A1 (en) | Coaxial-flow heat transfer structure | |
| WO2004027333A2 (en) | Insulated sub-surface liquid line direct expansion heat exchange unit with liquid trap | |
| US7146823B1 (en) | Horizontal and vertical direct exchange heating/cooling system sub-surface tubing installation means | |
| JP2008292107A (ja) | 熱交換器、熱交換システム及び熱交換システムの施工方法 | |
| KR101535384B1 (ko) | 태양열과 지하 축열을 이용한 열펌프 난방시스템 | |
| JP2014527151A (ja) | ビルトインエアコン | |
| JP4632905B2 (ja) | 地中熱利用空調システム | |
| JP2005127612A (ja) | 地下水槽水熱源ヒートポンプ地中熱利用システム | |
| CN1693823A (zh) | 热管式埋地换热装置 | |
| KR100967179B1 (ko) | 상하 융합형 지중 열교환기 및 그 설치방법 | |
| JP2003240358A (ja) | 高層建築物における地中熱回収構造 | |
| JP2009257081A (ja) | 熱交換用鋼管杭 | |
| JP4970817B2 (ja) | 廃熱の蓄熱機能及び外気の温度調整機能を有する屋内換気システム | |
| JP5921891B2 (ja) | 地中熱源ヒートポンプ用のパネル型熱交換器 | |
| JP4981517B2 (ja) | 熱交換器、熱交換システム及び熱交換器の製造方法 | |
| US20150377522A1 (en) | Support member with dual use rebar for geothermal above ground loop | |
| JP2004177012A (ja) | 熱交換用鋼管杭 | |
| US20110005257A1 (en) | Geothermal heat pump system having a downflow appliance cabinet | |
| JP2013190202A (ja) | 地中熱利用装置 | |
| JP2005337569A (ja) | 地中熱利用システムにおける地中断熱壁構造とその構築方法および地中熱利用システム運転方法 | |
| JP2006029627A (ja) | 地熱交換装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060418 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060822 |