JP2005233527A

JP2005233527A - 空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法及び省電力システム

Info

Publication number: JP2005233527A
Application number: JP2004044152A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Endo; 哲哉遠藤; Takeshi Mari; 武司万里; Eiji Kudo; 英司工藤; Toru Shiraishi; 徹白石; Masayuki Waki; 正幸脇
Original assignee: CELERY CORP; Kudo Kensetsu Corp
Current assignee: CELERY CORP; Kudo Kensetsu Corp
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】冷房運転時のみならず暖房運転時においても省電力効果を得ることができる空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法を提供する。
【解決手段】空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法であって、冷暖房装置の室外機４を地下空間５に設置し、該地下空間近傍に存在する地下水を採水して室外機４に内蔵された熱交換器に供給することにより、該地下水を夏季においては冷熱源、冬季においては温熱源としてそれぞれ利用する。地下空間５から地下水面下の地中に向けて埋設された採水管７を通して採水する。その際、地下水流の上流側で採水し、熱源として利用した後に下流側に還元排水する。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気熱源式の普及型冷暖房装置において負荷を低減化し、省電力を図る技術に関する。

空気熱源式冷暖房システムにおいて、室外機の熱交換器に水を噴霧して熱交換効率を向上させ、節電を図る技術は多数提案されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

これら従来技術はいずれも上水（水道水）を熱源として供給するものである。しかし、上水温度は季節変動が大きく、冬季は気温とともに水温が低下するため温熱源として有効ではなく、暖房運転での省電力効果が得られない。すなわち、上記従来技術は、夏季の冷房運転に限られた省電力技術である。

また、上水を冷熱源として利用する場合、省電力コストに対し水道コストが過大となり、省電力による温暖化防止効果は得られるものの、経済的にはメリットがない。
特開２００１−３１７８２１号公報特開２００１−３４９５７８号公報特開２００３−０４２４７６号公報特開２００３−１８５１８９号公報特開２００３−１８５１９０号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、冷房運転時のみならず暖房運転時においても省電力効果を得ることができる空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法及び省電力システムを提供することにある。

地下数ｍの地下水温は地域の年平均気温とほぼ等しいとされている。この発明の発明者は、このような地下水の性質に着目し、冷暖房システムの熱源として利用することを想起するに至った。首都圏を例にとると、地下水温はほぼ 15℃ であり、夏季の冷房運転時の外気を 30℃ とすると 15℃ もの温度差をもつ冷熱源となり、他方冬季の暖房運転時の外気を 5℃ とすると 10℃ の温度差をもつ温熱源となる。

そして、普及型家庭用冷暖房システムの熱源を地下水に移行することにより、安価な設備投資で冷暖房システムの省電力を実現し、電力の平準化、CO2 排出削減の促進、温風非排出によるいわゆるヒートアイランド現象の抑止など環境負荷の低減を達成することができることを見出した。

また、地下水位が高い地盤の場合、地下室施工の際や建屋の基礎工事の際に地下水が自然湧出する。この自然湧水は施工中には各種排水工や防水工等の補助工法を余儀なくされるなど、障害以外の何物でもないが、施工後において冷暖房システムの熱源として有効利用できることを見出した。

この発明は上記のような知見に基づいてなされたものであり、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法であって、
前記冷暖房装置の室外機を地下空間に設置し、
該地下空間近傍に存在する地下水を採水して前記室外機に内蔵された熱交換器に供給することにより、該地下水を夏季においては冷熱源、冬季においては温熱源としてそれぞれ利用することを特徴とする空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法にある。

より具体的には、前記地下水を前記地下空間から地下水面下の地中に向けて埋設された採水管を通して採水することができる。前記地下水を前記地下空間に自然湧出させることにより採水するようにしてもよい。そして、前記地下水を地下水流の上流側で採水し、熱源として利用した後に下流側に還元排水するとよい。

また、前記地下水の供給は噴霧供給を採用するとよい。この場合、前記地下水の噴霧粒径は調整可能にするとよい。前記室外機は、これに内蔵される送風機の回転が調整可能にするとよい。

また、この発明は、空気熱源式冷暖房装置のための省電力システムであって、
前記冷暖房装置の室外機を設置するために形成された地下空間と、
該地下空間近傍に存在する地下水を採水して、前記室外機に内蔵された熱交換器に供給するための地下水供給手段とを備えてなることを特徴とする空気熱源式冷暖房装置のための省電力システムにある。

より具体的には、前記地下水供給手段は、前記地下空間から地下水面下の地中に向けて埋設された採水管と、この採水管により採水された地下水を前記熱交換器に供給する供給管とを備えてなる構成とすることができる。また、前記採水管は地下水流の上流側に設置され、熱源として利用した後に地中に還元排水するための排水管が下流側に設置されている構成とするとよい。

前記供給管の先端に地下水を噴霧供給するためのノズルが設けられた構成を採用するとよい。前記地下水の噴霧粒径は調整可能にするとよい。前記室外機は、これに内蔵される送風機の回転が調整可能にするとよい。

以上のように、この発明によれば、恒温性に優れた地下空間に室外機を設置し、かつ地下水を熱源にしているため、冷暖房いずれの運転でも省電力効果が得られる。

図１は、この発明の実施形態を示す全体概要図である。地上の建屋１に設置された室内機２は熱媒を循環させる配管３を介して室外機４に連結されている。この実施形態では室外機４は地下空間である地下室５に設置されている。また、この実施形態では地下室５が築造される地盤は地下水位Ｌが高く、地下室５は地下水中に浸かった状態にある。

地下室５から地下水面下の地中に向けて採水管７が埋設され（図３参照）、この採水管７を通して自然湧出する地下水が採水される。地下水はポンプ６により加圧され、分配弁１０及び配管８を通して生活水として利用される一方、配管９を通して室外機４の熱交換器に供給される。

図２は室外機４の内部の概略図である。室外機４の内部に熱交換器１１と送風機１２が設置されているのは従来と同様である。この発明によれば、地下水が供給される配管９にノズル１３，１４が取り付けられ、これらのノズル１３，１４から熱交換器１１に向けて地下水が噴霧される。一方のノズル１３は夏季用のもので、熱交換器１１を介して熱媒から効率よく熱を奪うべく、噴霧粒径が小さなノズルとなっている。他方のノズル１４は冬季用のもので、熱媒に効率よく熱を与えるべく、噴霧粒径が大きなノズルとなっている。

熱交換器１１に噴霧された地下水は、室外機４の底部の樹脂脚１５に設けられた水抜き孔を通って排水管１６から排水される。室外機４の周囲は、断熱カバー１７で覆うとよい。なお、送風機１２は回転が調整可能となっていて、渇水期など地下水量が減少しても、通常の空気熱源式として使用可能である。

図３は地下水の採水及び排水方法を示す概略図である。図中、建屋１の右側が地下水流の上流側で左側が下流側である。地下水は採水管７により上流側で採水し、熱交換した地下水は排水管１６により下流側に還元排水する。

上記実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(1) 恒温性に優れた地下水を熱源にしているため、冷暖房いずれの運転でも省電力効果が得られる。
(2) 室外機の設置場所を恒温性に優れた地下室としているため、熱交換効率が向上し、省電力効果を高めることができる。また、従来は地上で占有されていた室外機の設置スペースが不要となるので、そのスペースを有効利用できる。

(3) 地下室施工や基礎工事の際に障害となる自然湧水を活用することで、地下水を安価に得ることができる。また、地下水流の上流側から採水し、下流側に還元排水することにより、地下構造物の防水性を簡素化でき、防水施工コストを低減できる。
(4) 噴霧する地下水の粒径が調整可能であるため、夏季の冷房運転時において噴霧する地下水の粒径を小さくすることにより気化を促進させ、気化熱による熱交換効率を向上させることができる。逆に、冬季の暖房運転時においては噴霧する地下水の粒径を大きくすることにより、噴霧中の温度低下を抑制することができる。
(5) 室外機に内蔵されている送風機の回転が調整可能であるため、渇水期など地下水量が減少しても、通常の空気熱源式として使用可能である。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では室外機の熱交換器に地下水を噴霧供給しているが、地下水の供給形態は噴霧に限らず、上記特許文献４が提示しているような膜状供給を採用することもできる。

地下水を熱源に利用したことによる効果を試算してみた。表１は採熱率を固定とした場合の採水量と省電料金の関係を示し、表２は採水量を固定とした場合の採熱率と省電料金の関係を示している。また、表３は採熱率を固定とし、地下水を水道水に置き換えた場合の水道料金を示している。

この発明の実施形態を示す全体概要図である。室外機の内部の概略図である。地下水の採水及び排水方法を示す概略図である。

符号の説明

１建屋
２室内機
３配管
４室外機
５地下室
６ポンプ
７採水管
９配管
１０分配弁
１１熱交換器
１２送風機
１３ノズル
１４ノズル
１６排水管
１７断熱カバー

Claims

空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法であって、
前記冷暖房装置の室外機を地下空間に設置し、
該地下空間近傍に存在する地下水を採水して前記室外機に内蔵された熱交換器に供給することにより、該地下水を夏季においては冷熱源、冬季においては温熱源としてそれぞれ利用することを特徴とする空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記地下水を前記地下空間から地下水面下の地中に向けて埋設された採水管を通して採水することを特徴とする請求項１記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記地下水を前記地下空間に自然湧出させることにより採水することを特徴とする請求項１又は２記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記地下水を地下水流の上流側で採水し、熱源として利用した後に下流側に還元排水することを特徴とする請求項１，２又は３記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記地下水を噴霧供給することを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記地下水の噴霧粒径は調整可能であることを特徴とする請求項５記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
前記室外機は、これに内蔵される送風機の回転が調整可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力方法。
空気熱源式冷暖房装置のための省電力システムであって、
前記冷暖房装置の室外機を設置するために形成された地下空間と、
該地下空間近傍に存在する地下水を採水して、前記室外機に内蔵された熱交換器に供給するための地下水供給手段とを備えてなることを特徴とする空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。
前記地下水供給手段は、前記地下空間から地下水面下の地中に向けて埋設された採水管と、この採水管により採水された地下水を前記熱交換器に供給する供給管とを備えてなることを特徴とする請求項８記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。
前記採水管は地下水流の上流側に設置され、熱源として利用した後に地中に還元排水するための排水管が下流側に設置されていることを特徴とする請求項８又は９記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。
前記供給管の先端に地下水を噴霧供給するためのノズルが設けられていることを特徴とする請求項８，９又は１０記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。
前記地下水の噴霧粒径は調整可能であることを特徴とする請求項１１記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。
前記室外機は、これに内蔵される送風機の回転が調整可能であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１記載の空気熱源式冷暖房装置のための省電力システム。