JP2006292313A - Geothermal unit - Google Patents

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JP2006292313A JP2005116034A JP2005116034A JP2006292313A JP 2006292313 A JP2006292313 A JP 2006292313A JP 2005116034 A JP2005116034 A JP 2005116034A JP 2005116034 A JP2005116034 A JP 2005116034A JP 2006292313 A JP2006292313 A JP 2006292313A
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Yasushi Nakamura
靖 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently operate a geothermal unit, to improve the construction property, and to reduce the cost. <P>SOLUTION: In an air conditioner (geothermal unit) 1, a heat pump 3 is connected to an indoor air-conditioning unit 4 through a refrigerant pipe 6, and a secondary condensation evaporator 10 is disposed in the indoor air-conditioning unit 4. A refrigerant is directly circulated to the indoor air-conditioning unit 4, so that a circulation pump on the load side is not required, and the heat exchange to a heat medium on the load side is not required. Therefore, driving energy of the circulation pump on the load side can be omitted, and the loss due to the heat exchange can be minimized, so that the energy efficiency of the whole air conditioner 1 can be sufficiently increased. Since the heat pump 3 is connected to the indoor air-conditioning unit 4 through the refrigerant pipe 6, the construction property of the pipe can be improved and the construction cost can be reduced, comparing with the case where the load side is connected through a water pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、地中熱利用装置に関し、詳しくは、地中に埋設した地中熱交換器から採熱(または放熱)した地中熱を利用し、ヒートポンプを介して負荷側に熱を供給(または負荷側から熱を吸収)する地中熱利用装置に関する。   The present invention relates to a geothermal heat utilization device, and more specifically, uses geothermal heat collected (or radiated) from a ground heat exchanger embedded in the ground and supplies heat to a load side via a heat pump ( Or, it relates to a geothermal heat utilization device that absorbs heat from the load side.

地中に埋設された地中熱交換器と、この地中熱交換器に接続されたヒートポンプと、このヒートポンプに接続された空調機器等の熱交換器とを備えた地中熱利用装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような地中熱利用のヒートポンプシステムは、安定した温度を有する大地の地中熱を熱源として利用し、この熱源に対して採放熱するものであり、外気に対して採放熱する空気熱源方式のシステムと比較しても、年間を通して変化が小さく安定した地中温度を利用することで、冷房および暖房の両方について高効率に運転できるシステムである。従って、地中熱利用のヒートポンプシステムでは、省エネルギー化や、低ランニングコスト化、二酸化炭素の排出抑制等の効果に加えて、大気に排熱しないことでヒートアイランド現象の抑制効果も期待されている。
A geothermal heat utilization device comprising a ground heat exchanger buried in the ground, a heat pump connected to the ground heat exchanger, and a heat exchanger such as an air conditioner connected to the heat pump is known. (For example, refer to Patent Document 1).
Such a heat pump system using geothermal heat uses ground heat having a stable temperature as a heat source, collects and radiates heat from this heat source, and uses an air heat source system that collects and radiates heat from outside air. Compared with this system, it is a system that can be operated with high efficiency for both cooling and heating by utilizing a stable underground temperature with little change throughout the year. Therefore, in the heat pump system using geothermal heat, in addition to effects such as energy saving, low running cost, and carbon dioxide emission suppression, the heat island phenomenon is also expected to be suppressed by not exhausting heat to the atmosphere.

そして、特許文献1に記載された地中熱利用装置は、地中熱交換器とヒートポンプとが水配管からなる第一循環路で接続され、ヒートポンプと放熱管とが水配管からなる第二循環路で接続され、ヒートポンプ内部には、冷媒配管からなる第三循環路が設けられている。そして、暖房時においては、第一循環路に循環された第一熱媒で地中熱を採熱し、この熱を第三循環路内の第三熱媒(冷媒)で吸収するとともに、第二循環路内の第二熱媒に供給して第二熱媒を昇温することで、熱交換器から放熱されるように構成されている。冷房時においては、逆に第一熱媒から地中に放熱し、この第一熱媒で第三熱媒から熱を吸収し第三熱媒を冷却し、この第三熱媒と第二熱媒との間で熱交換して第二熱媒を冷却し、熱交換器により空調空間から採熱するように構成されている。   In the underground heat utilization device described in Patent Document 1, the underground heat exchanger and the heat pump are connected by a first circulation path made of water piping, and the heat pump and the heat radiating pipe are made of a second circulation made of water piping. A third circulation path composed of refrigerant piping is provided inside the heat pump. During heating, the ground heat is collected by the first heat medium circulated in the first circulation path, and this heat is absorbed by the third heat medium (refrigerant) in the third circulation path. The second heat medium is supplied to the second heat medium in the circulation path to raise the temperature of the second heat medium so that the heat is radiated from the heat exchanger. Conversely, during cooling, heat is dissipated from the first heat medium to the ground, the first heat medium absorbs heat from the third heat medium, the third heat medium is cooled, and the third heat medium and the second heat medium are cooled. The second heat medium is cooled by exchanging heat with the medium, and heat is collected from the conditioned space by the heat exchanger.

特開2003−302122号公報JP 2003-302122 A

しかしながら、特許文献1に記載されたような従来の地中熱利用装置では、ヒートポンプに設けられた第三循環路内の第三熱媒を介して負荷側の熱交換器内の第二熱媒を昇温(冷却)するとともに、この昇温(冷却)された第二熱媒を循環ポンプによって負荷側の熱交換器内に循環させる必要がある。このため、負荷側の第二熱媒を昇温(冷却)する際のロスによって熱効率が低下してしまうとともに、循環ポンプを駆動するためのエネルギーが必要になってしまうので、装置全体における運転エネルギーの高効率化が十分に実現できないという問題がある。
さらに、第二循環路が水配管から構成されているため、配管に水勾配を設けたり、エア抜きが必要になったり、配管同士をねじ接続する必要があったりするため、配管工事の施工性が悪化するとともに施工コストが増大してしまうという問題もある。
However, in the conventional geothermal heat utilization apparatus as described in Patent Document 1, the second heat medium in the heat exchanger on the load side is passed through the third heat medium in the third circulation path provided in the heat pump. It is necessary to circulate the temperature of the second heating medium in the heat exchanger on the load side by a circulation pump. For this reason, the thermal efficiency is lowered due to a loss when the temperature of the second heat medium on the load side is raised (cooled), and energy for driving the circulation pump is required. There is a problem that high efficiency cannot be realized sufficiently.
In addition, since the second circulation path is composed of water pipes, it is necessary to provide a water gradient in the pipes, to vent the air, and to connect the pipes with screws. There is also a problem that the construction cost increases with the deterioration.

本発明の目的は、高効率に運転可能で、かつ施工性を良好にしてコスト低減を図ることができる地中熱利用装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a geothermal heat utilization device that can be operated with high efficiency and that can improve workability and reduce costs.

本発明の地中熱利用装置は、地中に埋設された地中熱交換器と、この地中熱交換器に接続されたヒートポンプと、このヒートポンプに接続された負荷機と、前記地中熱交換器と前記ヒートポンプとを接続して熱媒水を循環させる水配管と、前記ヒートポンプと前記負荷機とを接続して冷媒を循環させる冷媒配管とを備え、前記ヒートポンプには、前記冷媒配管中の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒配管中の冷媒を膨張させる膨張弁と、前記熱媒水を用いて前記冷媒を凝縮または蒸発させる一次凝縮・蒸発器とが設けられ、前記負荷機には、前記ヒートポンプの圧縮機で圧縮された高温の前記冷媒を凝縮させる、または前記ヒートポンプの膨張弁で膨張された低温の前記冷媒を蒸発させる二次凝縮・蒸発器が設けられていることを特徴とする。   The ground heat utilization apparatus of the present invention includes a ground heat exchanger embedded in the ground, a heat pump connected to the ground heat exchanger, a load machine connected to the heat pump, and the ground heat A water pipe for connecting the exchanger and the heat pump to circulate the heat medium water, and a refrigerant pipe for connecting the heat pump and the load machine to circulate the refrigerant, and the heat pump includes a refrigerant pipe in the refrigerant pipe. A compressor that compresses the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant in the refrigerant pipe, and a primary condenser / evaporator that condenses or evaporates the refrigerant using the heat transfer water is provided in the load machine. Is provided with a secondary condenser / evaporator for condensing the high-temperature refrigerant compressed by the compressor of the heat pump or evaporating the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve of the heat pump. Be

ここで、負荷機としては、室内の冷房、暖房、または冷暖房を行う空調室内機や、冷蔵(冷凍)温蔵機、給湯器、冷水器など、ヒートポンプから供給される(またはヒートポンプで吸収される)熱を利用した各種の機器が例示できる。
また、一次凝縮・蒸発器および二次凝縮・蒸発器としては、それぞれ冷媒配管中の冷媒を凝縮させるものでもよく、また冷媒を蒸発させるものでもよく、さらに冷媒を凝縮させる機能および冷媒を蒸発させる機能の両方の機能を有したものでもよい。ただし、一次凝縮・蒸発器で冷媒を凝縮させた場合には、二次凝縮・蒸発器は、冷媒を蒸発させるように構成され、一次凝縮・蒸発器で冷媒を蒸発させた場合には、二次凝縮・蒸発器は、冷媒を凝縮させるように構成されている。
Here, the loader is supplied from a heat pump (or absorbed by the heat pump) such as an indoor air conditioner that cools, heats, or cools the room, a refrigerated (refrigerated) refrigerator, a water heater, or a water heater. ) Various devices using heat can be exemplified.
Further, the primary condenser / evaporator and the secondary condenser / evaporator may each condense the refrigerant in the refrigerant pipe, or may evaporate the refrigerant, and further condense the refrigerant and evaporate the refrigerant. It may have both functions. However, when the refrigerant is condensed by the primary condenser / evaporator, the secondary condenser / evaporator is configured to evaporate the refrigerant. When the refrigerant is evaporated by the primary condenser / evaporator, The secondary condenser / evaporator is configured to condense the refrigerant.

以上の本発明によれば、ヒートポンプと負荷機とを冷媒配管で接続し、二次凝縮・蒸発器を負荷機に設けたので、一次凝縮・蒸発器で熱媒水から熱を吸収(または熱媒水に熱を放熱)した冷媒が圧縮機または膨張弁を介して負荷機まで運ばれて循環することとなり、従来のような循環ポンプが不要にできる。また、ヒートポンプの一次凝縮・蒸発器から負荷機の二次凝縮・蒸発器まで冷媒が直接循環されるので、負荷側の熱媒への熱交換が不要となり、熱交換によるロスを最小限にすることができる。従って、熱効率を良好にし、かつ循環ポンプの駆動エネルギーを省略することができるので、装置全体のエネルギー効率を十分に高効率化することができる。
さらに、ヒートポンプと負荷機とを冷媒配管で接続したことで、従来のように水配管で接続した場合の制約を受けなくでき、配管の施工性を向上させることができるとともに、施工コストを低減することができる。
According to the present invention described above, the heat pump and the load machine are connected by the refrigerant pipe, and the secondary condenser / evaporator is provided in the load machine. Therefore, the primary condenser / evaporator absorbs heat from the heat transfer water (or heat The refrigerant that radiates heat to the medium water is circulated by being carried to the load machine through the compressor or the expansion valve, and thus a conventional circulation pump can be dispensed with. In addition, since the refrigerant is directly circulated from the primary condenser / evaporator of the heat pump to the secondary condenser / evaporator of the load machine, heat exchange with the heat medium on the load side is unnecessary, and losses due to heat exchange are minimized. be able to. Accordingly, the thermal efficiency can be improved and the driving energy of the circulation pump can be omitted, so that the energy efficiency of the entire apparatus can be sufficiently increased.
Furthermore, by connecting the heat pump and the load machine with the refrigerant pipe, it is possible to eliminate the restrictions when connecting with the water pipe as in the conventional case, to improve the workability of the pipe and to reduce the construction cost. be able to.

また、請求項2に記載の地中熱利用装置は、請求項1に記載の地中熱利用装置において、前記ヒートポンプには、複数の前記負荷機が接続され、これら複数の負荷機を同時に、または複数の負荷機ごとに、運転および停止が切替制御可能に構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、1台のヒートポンプに接続された複数の負荷機を、同時または個別に切替制御することで、例えば、負荷機が空調室内機である場合には、複数の部屋における冷房や暖房を集中制御したり、各部屋ごとに個別制御したりを任意に選択することにより、個別の遠隔発停やスケジュール運転等、省エネルギー運転が実施できる。
そして、このようなヒートポンプおよび複数の空調室内機で構成された個別分散方式の空調システムとしては、ビル用マルチ方式のシステムが一般的に用いられており、ヒートポンプと複数の空調室内機との接続工事や、制御配線工事等が標準化されているため、このビル用マルチ方式の標準化された施工システムを利用することで、さらなる施工コストの低減を図ることができる。
Moreover, the geothermal heat utilization apparatus according to claim 2 is the geothermal heat utilization apparatus according to claim 1, wherein the plurality of load machines are connected to the heat pump, and the plurality of load machines are simultaneously used. Alternatively, for each of the plurality of load machines, the operation and stop can be switched and controlled.
According to such a configuration, by performing switching control of a plurality of load machines connected to one heat pump simultaneously or individually, for example, when the load machine is an air conditioning indoor unit, in a plurality of rooms Energy saving operation such as individual remote start / stop and schedule operation can be performed by arbitrarily selecting cooling or heating centralized control or individual control for each room.
A multi-system building system is generally used as an individual distributed air conditioning system composed of such a heat pump and a plurality of air conditioning indoor units, and a connection between the heat pump and the plurality of air conditioning indoor units is used. Since construction work and control wiring work are standardized, the construction cost can be further reduced by using this multi-standard construction system for buildings.

さらに、請求項3に記載の地中熱利用装置は、請求項1または請求項2に記載の地中熱利用装置において、前記水配管には、前記熱媒水を循環させる循環ポンプが設けられ、この循環ポンプの運転制御により前記熱媒水の流量が可変に構成されるとともに、前記ヒートポンプが変流量に対応したものとされていることを特徴とする。
このような構成によれば、負荷機側で必要とされる負荷に応じて水配管中に循環させる熱媒水の流量を変動させ、負荷が小さい場合には熱媒水の流量を減少させることで、循環ポンプの搬送動力を低減させて省エネルギー運転が実現できる。この際、地中熱交換器における水配管を介した地盤との熱交換効率は、水配管内表面における熱媒水の流速に依存し、所定の最低流速を下回ると熱交換効率が極端に低下してしまうため、この最低流速を下回らないように流量を調節することが望ましい。この調節の方法としては、例えば、複数の地中熱交換器を並列に接続しておき、これら複数の地中熱交換器のうち任意の数の地中熱交換器を選択して熱媒水を循環させる方法などがある。
Furthermore, the geothermal heat utilization device according to claim 3 is the geothermal heat utilization device according to claim 1 or 2, wherein the water pipe is provided with a circulation pump for circulating the heat transfer water. The flow rate of the heat transfer water is configured to be variable by the operation control of the circulation pump, and the heat pump is adapted to the variable flow rate.
According to such a configuration, the flow rate of the heat transfer water to be circulated in the water pipe is changed according to the load required on the load machine side, and when the load is small, the flow rate of the heat transfer water is decreased. Thus, energy saving operation can be realized by reducing the conveyance power of the circulation pump. At this time, the heat exchange efficiency with the ground via the water pipe in the underground heat exchanger depends on the flow rate of the heat transfer water on the inner surface of the water pipe, and the heat exchange efficiency is extremely lowered when the flow rate falls below a predetermined minimum flow rate. Therefore, it is desirable to adjust the flow rate so as not to fall below this minimum flow rate. As a method for this adjustment, for example, a plurality of underground heat exchangers are connected in parallel, and an arbitrary number of underground heat exchangers are selected from the plurality of underground heat exchangers to There is a method to circulate.

また、請求項4に記載の地中熱利用装置は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の地中熱利用装置において、前記地中熱交換器は、互いに並列および/または直列に複数接続され、これら複数の地中熱交換器を接続した一系統の前記水配管に1台または複数の前記ヒートポンプが接続されていることを特徴とする。
このような構成によれば、負荷側(二次側)で必要とされる負荷に応じて複数のヒートポンプの運転、停止を切り替えることができ、装置全体の運転効率を一層向上させることができる。この際、地中熱交換器を互いに並列に接続した場合には、各地中熱交換器における熱媒水の流速は、ヒートポンプからの出口位置(または入口位置)の流速を地中熱交換器の接続数で除した値となるため、各地中熱交換器における流速が前記最低流速を下回らないように、地中熱交換器の接続数や、熱媒水を循環させる循環ポンプの性能等を適宜設定することが望ましい。また、地中熱交換器を互いに直列に接続した場合には、各地中熱交換器における熱媒水の流速は、ヒートポンプからの出口位置(または入口位置)の流速と等しくなるため、これを考慮した循環ポンプの性能等を適宜設定することが望ましい。さらに、地中熱交換器を並列および直列が混在するように接続した場合には、各地中熱交換器における流速が前記最低流速を下回らないように、地中熱交換器の接続形態および循環ポンプの性能等を設定することが望ましい。
Moreover, the underground heat utilization apparatus according to claim 4 is the underground heat utilization apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the underground heat exchangers are arranged in parallel and / or in series with each other. One or a plurality of the heat pumps are connected to one system of the water pipes connected to each other and connected to the plurality of underground heat exchangers.
According to such a configuration, the operation and stop of the plurality of heat pumps can be switched according to the load required on the load side (secondary side), and the operation efficiency of the entire apparatus can be further improved. At this time, when the underground heat exchangers are connected in parallel to each other, the flow rate of the heat transfer water in each of the underground heat exchangers is the flow rate at the outlet position (or inlet position) from the heat pump of the underground heat exchanger. Since the value is divided by the number of connections, the number of underground heat exchanger connections and the performance of the circulation pump that circulates the heat transfer water are appropriately adjusted so that the flow rate in the heat exchangers in each region does not fall below the minimum flow rate. It is desirable to set. In addition, when the underground heat exchangers are connected in series with each other, the flow rate of the heat transfer water in the regional heat exchangers is equal to the flow rate at the outlet position (or inlet position) from the heat pump. It is desirable to appropriately set the performance of the circulating pump. Further, when the underground heat exchangers are connected in parallel and in series, the connection form of the underground heat exchanger and the circulation pump are set so that the flow velocity in the intermediate heat exchangers does not fall below the minimum flow velocity. It is desirable to set the performance etc.

さらに、請求項5に記載の地中熱利用装置は、請求項1から請求項4のいずれかに記載の地中熱利用装置において、前記地中熱交換器に接続された前記水配管が複数系統設けられ、これら複数の水配管の系統ごとに前記熱媒水の循環および停止が切替制御可能に構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、負荷側(二次側)で必要とされる負荷に応じて複数の水配管の系統の循環、停止を切り替えることで、搬送動力の軽減による適正化が可能となり、装置全体の運転効率を向上させることができるとともに、採放熱する地盤への負担を軽減して地中温度の安定化を図ることができる。
Furthermore, the underground heat utilization apparatus according to claim 5 is the underground heat utilization apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the water pipes connected to the underground heat exchanger are provided. A system is provided, and the circulation and stop of the heat transfer water are configured to be switchable for each of the plurality of water piping systems.
According to such a configuration, it is possible to optimize by reducing the conveyance power by switching between circulation and stop of a plurality of water piping systems according to the load required on the load side (secondary side), The operation efficiency of the entire apparatus can be improved, and the burden on the ground where heat is collected can be reduced to stabilize the underground temperature.

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、第2実施形態以降において、次の第1実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材、および同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the second and subsequent embodiments, the same constituent members as those described in the first embodiment and the constituent members having the same functions are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. Those descriptions are omitted or simplified.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る地中熱利用装置としての空気調整装置1を示す概略構成図である。
図1において、空気調整装置1は、地盤G中に埋設された地中熱交換器2と、この地中熱交換器2に接続されたヒートポンプ3と、このヒートポンプ3に接続された負荷機としての空調室内機4と、地中熱交換器2とヒートポンプ3とを接続して水または不凍液等の熱媒水を循環させる水配管5と、ヒートポンプ3と空調室内機4とを接続して冷媒(ガス)を循環させる冷媒配管6とを備えて構成されている。
そして、空気調整装置1は、地中熱交換器2から熱媒水を介して採熱(または放熱)した地中熱を利用し、ヒートポンプ3により冷媒を昇温(冷却)し、この冷媒を介して空調室内機4により空調空間Aに熱を供給(または空調空間Aから熱を吸収)して空調空間Aの室温を調節するものである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an air conditioning device 1 as a geothermal heat utilization device according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, an air conditioner 1 includes an underground heat exchanger 2 embedded in the ground G, a heat pump 3 connected to the underground heat exchanger 2, and a load machine connected to the heat pump 3. The air conditioning indoor unit 4, the underground heat exchanger 2, and the heat pump 3 are connected to circulate a heat transfer water such as water or antifreeze liquid, and the heat pump 3 and the air conditioning indoor unit 4 are connected to form a refrigerant. And a refrigerant pipe 6 for circulating (gas).
Then, the air conditioner 1 uses the underground heat collected (or radiated) from the underground heat exchanger 2 via the heat transfer medium water, raises the temperature of the refrigerant by the heat pump 3 (cools), Then, the air-conditioning indoor unit 4 supplies heat to the air-conditioned space A (or absorbs heat from the air-conditioned space A) to adjust the room temperature of the air-conditioned space A.

ヒートポンプ3には、冷媒配管6中の冷媒を圧縮する圧縮機7と、冷媒配管6中の冷媒を膨張させる膨張弁8と、水配管5の熱媒水を用いて冷媒を凝縮または蒸発させる一次凝縮・蒸発器9とが設けられている。
空調室内機4には、ヒートポンプ3の圧縮機7で圧縮された高温の冷媒を凝縮させる、またはヒートポンプ3の膨張弁8で膨張された低温の冷媒を蒸発させる二次凝縮・蒸発器10が設けられている。
また、水配管5には、熱媒水を循環させる循環ポンプ11が設けられている。
The heat pump 3 includes a compressor 7 that compresses the refrigerant in the refrigerant pipe 6, an expansion valve 8 that expands the refrigerant in the refrigerant pipe 6, and a primary that condenses or evaporates the refrigerant using heat transfer water in the water pipe 5. A condenser / evaporator 9 is provided.
The air conditioning indoor unit 4 is provided with a secondary condenser / evaporator 10 that condenses the high-temperature refrigerant compressed by the compressor 7 of the heat pump 3 or evaporates the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve 8 of the heat pump 3. It has been.
The water pipe 5 is provided with a circulation pump 11 for circulating the heat transfer water.

以上の空気調整装置1では、夏期における冷房運転時において、水配管5中の熱媒水および冷媒配管6中の冷媒が、それぞれ図1に矢印で示す方向に循環される。
すなわち、循環ポンプ11は、熱媒水をヒートポンプ3の一次凝縮・蒸発器9から地中熱交換器2に送るとともに、地中熱交換器2での熱交換により地中に放熱して温度の下がった熱媒水を一次凝縮・蒸発器9に戻す。
ヒートポンプ3において、一次凝縮・蒸発器9は、圧縮機7で圧縮された冷媒と熱媒水との間で熱交換を行い、冷媒を凝縮させる。凝縮されて冷却された冷媒は膨張弁8で膨張された後、冷媒配管6を通って空調室内機4へ送られる。
空調室内機4において、二次凝縮・蒸発器10は、膨張弁8から送られた冷媒と空調空間Aの内気との間で熱交換を行い、内気を冷却し冷媒を蒸発させる。蒸発して昇温された冷媒は圧縮機7で再度圧縮されて一次凝縮・蒸発器9へ送られ、熱媒水との間で熱交換が行われる。
以上のようなサイクルを繰り返すことで、冷媒および熱媒水を介して空調空間Aの熱を地中に排熱し、空調空間Aの冷房が実施される。
In the air conditioning apparatus 1 described above, during the cooling operation in summer, the heat transfer water in the water pipe 5 and the refrigerant in the refrigerant pipe 6 are circulated in the directions indicated by arrows in FIG.
That is, the circulation pump 11 sends the heat transfer water from the primary condenser / evaporator 9 of the heat pump 3 to the underground heat exchanger 2, and radiates heat to the ground by heat exchange in the underground heat exchanger 2. The lowered heat transfer water is returned to the primary condenser / evaporator 9.
In the heat pump 3, the primary condenser / evaporator 9 performs heat exchange between the refrigerant compressed by the compressor 7 and the heat transfer water to condense the refrigerant. The condensed and cooled refrigerant is expanded by the expansion valve 8 and then sent to the air conditioning indoor unit 4 through the refrigerant pipe 6.
In the air conditioning indoor unit 4, the secondary condenser / evaporator 10 exchanges heat between the refrigerant sent from the expansion valve 8 and the inside air of the air-conditioned space A, cools the inside air, and evaporates the refrigerant. The refrigerant whose temperature has been increased by evaporation is compressed again by the compressor 7 and sent to the primary condenser / evaporator 9 to exchange heat with the heat transfer water.
By repeating the cycle as described above, the heat of the air-conditioned space A is discharged into the ground via the refrigerant and the heat transfer water, and the air-conditioned space A is cooled.

一方、冬期における暖房運転時には、上述した冷媒配管6中の冷媒が図1の矢印と逆方向に循環される。なお、水配管5中の熱媒水の循環方向は、図1に矢印で示す通りである。
すなわち、ヒートポンプ3において、一次凝縮・蒸発器9は、膨張弁8で膨張された冷媒と熱媒水との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発させる。蒸発されて昇温された冷媒は圧縮機7で圧縮された後、冷媒配管6を通って空調室内機4へ送られる。
空調室内機4において、二次凝縮・蒸発器10は、圧縮機7から送られた冷媒と空調空間Aの内気との間で熱交換を行い、内気を加熱し冷媒を凝縮させる。凝縮されて冷却された冷媒は膨張弁8で再度膨張されて一次凝縮・蒸発器9へ送られ、熱媒水との間で熱交換が行われる。
以上のようなサイクルを繰り返すことで、冷媒および熱媒水を介して地中から採熱した熱を空調空間Aに供給し、空調空間Aの暖房が実施される。
On the other hand, during the heating operation in winter, the refrigerant in the refrigerant pipe 6 is circulated in the direction opposite to the arrow in FIG. In addition, the circulation direction of the heat transfer water in the water pipe 5 is as shown by an arrow in FIG.
That is, in the heat pump 3, the primary condenser / evaporator 9 performs heat exchange between the refrigerant expanded by the expansion valve 8 and the heat transfer water to evaporate the refrigerant. The evaporated and heated refrigerant is compressed by the compressor 7 and then sent to the air conditioning indoor unit 4 through the refrigerant pipe 6.
In the air conditioning indoor unit 4, the secondary condenser / evaporator 10 exchanges heat between the refrigerant sent from the compressor 7 and the inside air of the air conditioned space A, and heats the inside air to condense the refrigerant. The condensed and cooled refrigerant is expanded again by the expansion valve 8 and sent to the primary condenser / evaporator 9 to exchange heat with the heat transfer water.
By repeating the above cycle, the heat collected from the ground via the refrigerant and the heat transfer water is supplied to the air-conditioned space A, and the air-conditioned space A is heated.

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
(1)すなわち、ヒートポンプ3と空調室内機4とが冷媒配管6で接続され、二次凝縮・蒸発器10が空調室内機4に設けられているので、ヒートポンプ3と空調室内機4との間を冷媒が直接循環されることとなり、負荷側の循環ポンプが不要にでき、かつ負荷側の熱媒への熱交換が不要にできる。従って、負荷側の循環ポンプの駆動エネルギーが省略でき、熱交換によるロスを最小限にすることができるので、空気調整装置1全体のエネルギー効率を十分に高効率化することができる。
According to this embodiment, there are the following effects.
(1) That is, the heat pump 3 and the air conditioning indoor unit 4 are connected by the refrigerant pipe 6 and the secondary condenser / evaporator 10 is provided in the air conditioning indoor unit 4. Thus, the refrigerant is directly circulated, so that the load-side circulation pump can be dispensed with and heat exchange with the load-side heat medium can be dispensed with. Therefore, the driving energy of the circulation pump on the load side can be omitted and the loss due to heat exchange can be minimized, so that the energy efficiency of the entire air conditioning device 1 can be sufficiently increased.

(2)さらに、ヒートポンプ3と空調室内機4とが冷媒配管6で接続されているので、負荷側を水配管で接続する場合と比較して、配管の施工性を向上させることができるとともに、施工コストを低減することができる。 (2) Furthermore, since the heat pump 3 and the air conditioning indoor unit 4 are connected by the refrigerant pipe 6, it is possible to improve the workability of the pipe as compared with the case where the load side is connected by the water pipe, Construction cost can be reduced.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態に係る地中熱利用装置としての空気調整装置1Aについて、図2に基づいて説明する。
図2は、本実施形態の空気調整装置1Aを示す概略構成図である。
空気調整装置1Aは、前記第1実施形態の空気調整装置1と同様の地中熱交換器2、ヒートポンプ3、および熱媒水を循環させる水配管5を備えたものであって、ヒートポンプ3に複数の空調室内機4が接続され、これら複数の空調室内機4を同時に、または複数の空調室内機4ごとに、運転および停止が切替制御可能に構成されている点が第1実施形態と相違している。
[Second Embodiment]
Next, an air conditioning apparatus 1A as a geothermal heat utilization apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described based on FIG.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the air conditioning apparatus 1A of the present embodiment.
1 A of air conditioners are provided with the underground heat exchanger 2, the heat pump 3, and the water piping 5 which circulates heat-medium water similar to the air conditioner 1 of the said 1st Embodiment, A difference from the first embodiment is that a plurality of air-conditioning indoor units 4 are connected, and the plurality of air-conditioning indoor units 4 can be controlled to be switched between operation and stop at the same time or for each of the plurality of air-conditioning indoor units 4. is doing.

複数の空調室内機4は、建物に設けられる複数の居室等の独立した空調空間Aにそれぞれ設けられ、冷媒配管6を介して1台のヒートポンプ3に各々並列に接続されている。そして、ヒートポンプ3と各空調空間Aの空調室内機4との間には、制御連絡配線12が接続されており、ヒートポンプ3と各空調室内機4とが互いに連動して動作するようになっている。
また、建物の管理室や制御室等には、集中制御装置(制御盤)13が設けられ、この集中制御装置13と各空調室内機4とは、集中制御配線14で接続されている。さらに、各空調空間Aにおいて、空調室内機4には、リモコン等の個別制御装置15が設けられている。
The plurality of air conditioning indoor units 4 are respectively provided in independent air conditioned spaces A such as a plurality of living rooms provided in a building, and are connected in parallel to one heat pump 3 via a refrigerant pipe 6. And the control communication wiring 12 is connected between the heat pump 3 and the air-conditioning indoor unit 4 of each air-conditioned space A, and the heat pump 3 and each air-conditioning indoor unit 4 operate | move in response to each other. Yes.
Further, a central control device (control panel) 13 is provided in a building management room, a control room, etc., and the central control device 13 and each air conditioning indoor unit 4 are connected by a central control wiring 14. Further, in each air-conditioned space A, the air-conditioning indoor unit 4 is provided with an individual control device 15 such as a remote controller.

以上の空気調整装置1Aでは、第1実施形態の空気調整装置1と同様に、冷媒および熱媒水を介して各空調空間Aの熱を地中に排熱して冷房する、あるいは冷媒および熱媒水を介して地中から採熱した熱を各空調空間Aに供給して暖房するように構成されている。
そして、集中制御装置13からの指令により、各空調空間Aの空調室内機4の運転、停止が遠隔操作で切り替えられるようになっている。この遠隔操作としては、全ての空調空間Aの空調室内機4を一斉に運転または停止させるものでもよく、各空調空間Aの空調室内機4を個別に運転または停止させるものでもよい。また、集中制御装置13において設定された運転スケジュールに従って、各空調空間Aの空調室内機4が動作するように構成されていてもよい。さらに、集中制御装置13による運転制御に加えて、各空調空間Aの個別制御装置15によっても空調室内機4が操作可能に構成されている。
In the air conditioner 1A described above, similar to the air conditioner 1 of the first embodiment, the heat of each air-conditioned space A is discharged into the ground via the refrigerant and the heat transfer water to cool it, or the refrigerant and the heat transfer medium Heat collected from the ground via water is supplied to each air-conditioned space A for heating.
And according to the instruction | command from the centralized control apparatus 13, the driving | operation of the air-conditioning indoor unit 4 of each air-conditioning space A is switched by remote operation. As this remote operation, the air-conditioned indoor units 4 in all the air-conditioned spaces A may be operated or stopped all at once, or the air-conditioned indoor units 4 in each air-conditioned space A may be individually operated or stopped. Further, the air-conditioned indoor unit 4 in each air-conditioned space A may be configured to operate according to the operation schedule set in the centralized control device 13. Furthermore, in addition to the operation control by the centralized control device 13, the air-conditioning indoor unit 4 can be operated by the individual control device 15 in each air-conditioned space A.

このような本実施形態によれば、前述の(1)、(2)の効果に加えて以下のような効果がある。
(3)すなわち、複数の空調空間Aにおける冷房や暖房を集中制御したり、各空調空間Aごとに個別制御したりできるので、集中または個別の遠隔発停や、スケジュール運転等の省エネルギー運転が実施できる。
According to the present embodiment, in addition to the effects (1) and (2) described above, the following effects can be obtained.
(3) In other words, since cooling and heating in a plurality of air-conditioned spaces A can be centrally controlled or individually controlled for each air-conditioned space A, energy-saving operations such as centralized or individual remote start / stop and schedule operation are implemented. it can.

(4)さらに、ヒートポンプ3と各空調空間Aの空調室内機4との接続工事や、制御配線工事等としては、個別分散方式の空調システムとして標準化されたビル用マルチ方式の施工システムが利用可能なので、さらなる施工コストの低減を図ることができる。 (4) In addition, a multi-building construction system for buildings standardized as an individual distributed air conditioning system can be used for connection work between the heat pump 3 and the air conditioning indoor unit 4 in each air conditioning space A, control wiring work, etc. Therefore, the construction cost can be further reduced.

〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態に係る地中熱利用装置としての空気調整装置1B,1Cについて、図3および図4に基づいて説明する。
図3および図4は、それぞれ本実施形態の空気調整装置1B,1Cを示す概略構成図である。
本実施形態の空気調整装置1B,1Cは、複数の地中熱交換器2が互いに並列(空気調整装置1B)または直列(空気調整装置1C)に接続され、これら複数の地中熱交換器2を接続した一系統の水配管5に複数のヒートポンプ3が接続されている点が、前記第1および第2実施形態の空気調整装置1,1Aと相違し、その他の構成は、第1および第2実施形態と略同様である。
[Third Embodiment]
Next, air conditioners 1B and 1C as geothermal heat utilization devices according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
3 and 4 are schematic configuration diagrams showing the air conditioning apparatuses 1B and 1C of the present embodiment, respectively.
In the air conditioners 1B and 1C of the present embodiment, a plurality of underground heat exchangers 2 are connected to each other in parallel (air conditioner 1B) or in series (air conditioner 1C). Is different from the air conditioners 1 and 1A of the first and second embodiments in that a plurality of heat pumps 3 are connected to a system of water pipes 5 connected to each other. This is substantially the same as the second embodiment.

空気調整装置1Bでは、図3に示すように、複数の地中熱交換器2が互いに並列に水配管5で接続され、これらの地中熱交換器2が配管ヘッダー16を介して2台のヒートポンプ3に接続されている。なお、図3では、横引主管を介して並列に接続されているが、配管ヘッダー16からタコ足式に直接枝管まで並列に取り出す場合もある。一方、図4に示すように、空気調整装置1Cでは、複数の地中熱交換器2が互いに直列に水配管5で接続され、これらの地中熱交換器2が配管ヘッダー16を介して2台のヒートポンプ3に接続されている。ここで、複数の地中熱交換器2としては、建物の基礎杭である鋼管杭に内蔵されたものが好適である。また、図3では、接続されたヒートポンプ3は2台であるが、2台以上の複数台が接続されていてもよい。そして、空気調整装置1B,1Cにおいて、配管ヘッダー16は、複数台のヒートポンプ3の全てと地中熱交換器2との間に熱媒水を循環させるか、あるいは複数台のヒートポンプ3のうちの何台かと地中熱交換器2との間に熱媒水を循環させるかが選択可能に構成されている。   In the air conditioning apparatus 1 </ b> B, as shown in FIG. 3, a plurality of underground heat exchangers 2 are connected to each other in parallel by water pipes 5, and these underground heat exchangers 2 are connected to two units via pipe headers 16. It is connected to the heat pump 3. In addition, in FIG. 3, although connected in parallel via the horizontal drawing main pipe, it may be taken out in parallel from the pipe header 16 to the branch pipe in an octopus type. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the air conditioning apparatus 1 </ b> C, a plurality of underground heat exchangers 2 are connected to each other in series by water pipes 5, and these underground heat exchangers 2 are connected via pipe headers 16. It is connected to the heat pump 3 of the stand. Here, what was built in the steel pipe pile which is a foundation pile of a building as several underground heat exchangers 2 is suitable. In FIG. 3, two heat pumps 3 are connected, but two or more heat pumps 3 may be connected. And in the air conditioners 1B and 1C, the pipe header 16 circulates heat transfer water between all of the plurality of heat pumps 3 and the underground heat exchanger 2, or of the plurality of heat pumps 3 Whether to circulate the heat transfer water between some units and the underground heat exchanger 2 is selectable.

このような本実施形態によれば、前述の(1)、(2)の効果に加えて以下のような効果がある。
(5)すなわち、空調空間Aで必要とされる空調負荷に応じて複数台のヒートポンプ3の運転、停止を切り替える、つまり全負荷を対象とした運転を実施する場合には、全てのヒートポンプ3を同時に運転し、部分的に運転が必要とされない場合には、複数台のヒートポンプ3のうちの一部を停止させることで、負荷に応じて適切な運転が実施できるので、空気調整装置1B,1C全体の運転効率を向上させるとともに、過剰な採放熱を防止して地盤Gへの負担を軽減することができる。
According to the present embodiment, in addition to the effects (1) and (2) described above, the following effects can be obtained.
(5) That is, when switching the operation and stop of a plurality of heat pumps 3 according to the air conditioning load required in the air-conditioned space A, that is, when performing the operation for all loads, all the heat pumps 3 are When the operation is performed at the same time and the operation is not partially required, by stopping a part of the plurality of heat pumps 3, an appropriate operation can be performed according to the load. The overall operating efficiency can be improved, and excessive heat radiation can be prevented to reduce the burden on the ground G.

〔第4実施形態〕
次に、本発明の第4実施形態に係る地中熱利用装置としての空気調整装置1Dについて、図5に基づいて説明する。
図5は、本実施形態の空気調整装置1Dを示す概略構成図である。
本実施形態の空気調整装置1Dは、前記第3実施形態の空気調整装置1Bと略同様に複数の地中熱交換器2が互いに並列に接続され、これら複数の地中熱交換器2を接続した一系統の水配管5に1台のヒートポンプ3が接続され、このヒートポンプ3に前記第2実施形態と同様に複数の空調室内機4が接続されている点が、前記第1〜第3実施形態の空気調整装置1,1A,1B,1Cと相違し、その他の構成は、第1〜第3実施形態と略同様である。
[Fourth Embodiment]
Next, an air conditioning apparatus 1D as a geothermal heat utilization apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described based on FIG.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the air conditioning apparatus 1D of the present embodiment.
In the air conditioning apparatus 1D of the present embodiment, a plurality of underground heat exchangers 2 are connected in parallel to each other in substantially the same manner as the air conditioning apparatus 1B of the third embodiment, and the plurality of underground heat exchangers 2 are connected. One heat pump 3 is connected to the one water pipe 5 and a plurality of air-conditioning indoor units 4 are connected to the heat pump 3 as in the second embodiment. Unlike the air conditioning apparatus 1, 1A, 1B, 1C of the embodiment, the other configuration is substantially the same as the first to third embodiments.

空気調整装置1Dでは、互いに並列に接続された複数の地中熱交換器2における水配管5に開閉弁2Aが設けられている。そして、本実施形態における循環ポンプ11は、図示しない制御装置により駆動制御(インバータ制御)され熱媒水の流量を変更することができるようになっている。また、開閉弁2Aは、循環ポンプ11の流量制御に連動して開閉制御され、空調室内機4側の負荷に応じて複数の地中熱交換器2のうち、所定数の地中熱交換器2に熱媒水を循環させることができるようになっている。すなわち、例えば、空調室内機4側の負荷が半分なった場合には、複数の地中熱交換器2のうち半分の開閉弁2Aが閉じられ、かつ循環ポンプ11の流量が半分に調節される。これにより、開閉弁2Aが開かれた地中熱交換器2に循環される熱媒水の流速は、変化しないようになっている。また、開閉弁2Aの開閉は、特定の地中熱交換器2に集中して熱媒水を循環させることがないように、適宜選択した地中熱交換器2において熱媒水が循環されるように設定されている。   In the air conditioner 1D, the on-off valve 2A is provided in the water pipe 5 in the plurality of underground heat exchangers 2 connected in parallel to each other. And the circulation pump 11 in this embodiment is drive-controlled (inverter control) by the control apparatus which is not shown in figure, and can change the flow volume of heat transfer water. The on-off valve 2A is controlled to open and close in conjunction with the flow control of the circulation pump 11, and a predetermined number of underground heat exchangers among the plurality of underground heat exchangers 2 according to the load on the air conditioning indoor unit 4 side. Heat medium water can be circulated in 2. That is, for example, when the load on the air conditioning indoor unit 4 side is halved, the half on-off valve 2A among the plurality of underground heat exchangers 2 is closed, and the flow rate of the circulation pump 11 is adjusted to half. . Thereby, the flow rate of the heat transfer water circulated to the underground heat exchanger 2 in which the on-off valve 2A is opened is not changed. In addition, when the on-off valve 2A is opened and closed, the heat transfer water is circulated in the appropriately selected underground heat exchanger 2 so that the heat transfer water is not circulated in a concentrated manner in the specific underground heat exchanger 2. Is set to

このような本実施形態によれば、前述の(1)〜(4)の効果に加えて以下のような効果がある。
(6)すなわち、空調負荷に応じて熱媒水を循環させる地中熱交換器2を選択して開閉弁2Aの開閉制御を実行するとともに、これに連動して循環ポンプ11の流量を変更することで、循環ポンプ11の搬送負荷を軽減させることができ、運転を省エネルギーで実行することができる。
According to the present embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects (1) to (4) described above.
(6) That is, the underground heat exchanger 2 that circulates the heat transfer water according to the air conditioning load is selected to execute the opening / closing control of the opening / closing valve 2A, and the flow rate of the circulation pump 11 is changed in conjunction therewith. Thus, the conveyance load of the circulation pump 11 can be reduced, and the operation can be executed with energy saving.

(7)また、特定の地中熱交換器2に集中して熱媒水が循環されることがないように開閉弁2Aが開閉制御されることで、各地中熱交換器2ごとの地盤への負担を均等化させることができる。 (7) Moreover, the on-off valve 2A is controlled to be opened and closed so that the heat transfer water is not circulated in a concentrated manner in the specific underground heat exchanger 2, so that the ground for each heat exchanger 2 in each place Can be equalized.

〔第5実施形態〕
次に、本発明の第5実施形態に係る地中熱利用装置としての空気調整装置1Eについて、図6に基づいて説明する。
図6は、本実施形態の空気調整装置1Eを示す概略構成図である。
本実施形態の空気調整装置1Eは、複数の地中熱交換器2を接続する水配管5の系統が複数設けられ、これら複数の水配管5の系統と複数のヒートポンプ3とが一対の配管ヘッダー16を介して接続されている点が、前記第1〜第4実施形態の空気調整装置1,1A,1B,1C,1Dと相違している。
[Fifth Embodiment]
Next, an air conditioning apparatus 1E as a geothermal heat utilization apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described based on FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the air conditioning apparatus 1E of the present embodiment.
The air conditioner 1E of the present embodiment is provided with a plurality of systems of water pipes 5 for connecting a plurality of underground heat exchangers 2, and the system of the plurality of water pipes 5 and the plurality of heat pumps 3 are a pair of pipe headers. 16 is different from the air conditioners 1, 1A, 1B, 1C, and 1D of the first to fourth embodiments in that they are connected via 16.

複数の地中熱交換器2を接続する水配管5は、図6に示すように、図の右側に示す系統5A、図の左側に示す系統5B、および図示を省略した系統5C,5Dのように複数の系統が設けられている。これら複数の水配管5の系統5A,5B,5C,5Dは、それぞれ配管ヘッダー16に接続されて1系統にまとめられてから、建物のシャフト等を通して屋上等まで配管されている。そして、屋上等において1系統の水配管5は、配管ヘッダー16に接続され、屋上等に設置された複数のヒートポンプ3の台数に応じて分岐され、各ヒートポンプ3に接続されている。配管ヘッダー16は、水配管5の系統5A,5B,5C,5Dごとに、あるいは複数のヒートポンプ3ごとに、熱媒水の循環または停止が切替可能に構成されている。   As shown in FIG. 6, water pipes 5 that connect a plurality of underground heat exchangers 2 are a system 5A shown on the right side of the figure, a system 5B shown on the left side of the figure, and systems 5C and 5D that are not shown. A plurality of systems are provided. The systems 5A, 5B, 5C, and 5D of the plurality of water pipes 5 are each connected to the pipe header 16 and integrated into one system, and then piped to the rooftop and the like through the shaft of the building. Then, on the rooftop or the like, one system of water piping 5 is connected to the piping header 16, branched according to the number of the plurality of heat pumps 3 installed on the rooftop or the like, and connected to each heat pump 3. The pipe header 16 is configured to be able to switch the circulation or stop of the heat transfer water for each of the systems 5A, 5B, 5C, 5D of the water pipe 5 or for each of the plurality of heat pumps 3.

そして、本実施形態の空気調整装置1Eにおいて、ヒートポンプ3が定流量型の場合で図6のように、地中熱交換器2の系統数とヒートポンプ3の台数とが一致している場合、もしくは同数の複数系統数にヒートポンプ3が対応している場合には、ヒートポンプ3の運転台数に見合う系統数を選択運転する。
一方、ヒートポンプ3が定流量型の場合でも、地中熱交換器2の系統数に対しヒートポンプ3の台数が多い場合、またはヒートポンプ3の1台当たりに割り切れない系統数が接続されている場合、もしくは、ヒートポンプ3が変流量型の場合には、ヒートポンプ3側で必要とする流量以上の流量を供給可能な地中熱交換器2の系統数を選択運転し、余剰な流量分は往環の配管ヘッダ16間に設けた差圧調整弁17を介して往管側にバイパスさせる。
例えば、図6において、ヒートポンプ3の能力が全て同じで、どのヒートポンプ3も60%負荷運転している場合、総負荷は240%、すなわち2.4台分となる。この場合、地中熱交換器2の3系統分が運転されるが、ヒートポンプ3側は2.4台分の流量しか受け入れないので、水配管5内の圧力が上昇する。そうすると、差圧調整弁17が開き、往ヘッダー側に0.6台分が逃がされ、ヒートポンプ3側の圧力が所定値に戻り、差圧調整弁17が閉じる。
また、ヒートポンプ3が定流量型であっても、ヒートポンプ3の40台分に対し、地中熱交換器2が4系統の場合で、ヒートポンプ3が24台運転されている場合も同様に制御されるようになっている。
And in the air conditioner 1E of this embodiment, when the heat pump 3 is a constant flow type, as shown in FIG. 6, the number of systems of the underground heat exchanger 2 and the number of the heat pumps 3 match, or When the heat pump 3 corresponds to the same number of multiple systems, the number of systems corresponding to the number of operating heat pumps 3 is selected and operated.
On the other hand, even when the heat pump 3 is a constant flow type, when the number of heat pumps 3 is larger than the number of systems of the underground heat exchanger 2, or when the number of systems that cannot be divided per unit of the heat pump 3 is connected, Alternatively, when the heat pump 3 is a variable flow type, the number of systems of the underground heat exchanger 2 that can supply a flow rate higher than the flow rate required on the heat pump 3 side is selected and the excess flow amount is the amount of the forward ring Bypassing to the outgoing pipe side through a differential pressure adjusting valve 17 provided between the pipe headers 16.
For example, in FIG. 6, when the capacities of the heat pumps 3 are all the same and all the heat pumps 3 are operating at 60% load, the total load is 240%, that is, 2.4 units. In this case, the three systems of the underground heat exchanger 2 are operated, but the heat pump 3 side accepts only the flow rate of 2.4 units, so the pressure in the water pipe 5 rises. Then, the differential pressure regulating valve 17 is opened, 0.6 units are released to the forward header side, the pressure on the heat pump 3 side returns to a predetermined value, and the differential pressure regulating valve 17 is closed.
Further, even when the heat pump 3 is a constant flow type, the control is similarly performed when the number of the underground heat exchangers 2 is four and the number of the heat pumps 3 is 24 with respect to 40 units of the heat pumps 3. It has become so.

このような本実施形態によれば、前述の(1)、(2)および(5)の効果に加えて以下のような効果がある。
(8)すなわち、空調負荷に応じて水配管5の系統5A,5B,5C,5Dごとにあるいは複数のヒートポンプ3ごとに、熱媒水の循環または停止を切り替えることで、空気調整装置1Dの運転をより細かく制御することができ、エネルギー効率を一層向上させることができるとともに、採放熱する地盤Gへの負担を軽減して地中温度の安定化を図ることができる。
According to the present embodiment as described above, in addition to the effects (1), (2) and (5) described above, the following effects can be obtained.
(8) That is, the operation of the air conditioning apparatus 1D is performed by switching the circulation or stop of the heat transfer water for each of the systems 5A, 5B, 5C, 5D of the water pipe 5 or for each of the plurality of heat pumps 3 according to the air conditioning load. Can be controlled more finely, energy efficiency can be further improved, and the burden on the ground G that collects and dissipates heat can be reduced to stabilize the underground temperature.

なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、空気調整装置1,1A,1B,1C,1D,1Eについて説明したが、本発明の地中熱利用装置としては、冷暖房可能な空気調整装置に限らず、冷房のみ可能な冷房装置や暖房のみ可能な暖房装置でもよく、また冷蔵庫(冷凍庫)や温蔵機、給湯器、冷水器などであってもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes other configurations that can achieve the object of the present invention, and includes the following modifications and the like.
For example, in each of the above-described embodiments, the air conditioners 1, 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E have been described. However, the geothermal heat utilization apparatus of the present invention is not limited to an air conditioner that can be cooled and heated, It may be a cooling device that can only be heated, a heating device that can only be heated, or a refrigerator (freezer), a warmer, a water heater, a water heater, or the like.

また、前記各実施形態では、ヒートポンプ3の熱源として地中熱のみを利用する形態について説明したが、熱源として空気熱源等の他の熱源を併用してもよい。また、各実施形態の空気調整装置1,1A,1B,1C,1D,1Eと他の空調機器等を併用してもよく、その場合、他の空調機器としては、空気熱源を利用した空調機器や、化石燃料や電気エネルギーを用いた冷暖房機器等が利用可能である。   In each of the above embodiments, the form using only underground heat as the heat source of the heat pump 3 has been described. However, another heat source such as an air heat source may be used in combination as the heat source. In addition, the air conditioners 1, 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E of each embodiment may be used in combination with other air conditioners, and in that case, as other air conditioners, air conditioners using an air heat source are used. In addition, air-conditioning equipment using fossil fuel or electric energy can be used.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
In addition, the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described with particular reference to certain specific embodiments, but without departing from the spirit and scope of the invention, Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of material, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limiting the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.

本発明の第1実施形態に係る地中熱利用装置を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing the underground heat utilization apparatus concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る地中熱利用装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the underground heat utilization apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る地中熱利用装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the underground heat utilization apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 前記実施形態に係る地中熱利用装置の他の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the other structure of the geothermal heat utilization apparatus which concerns on the said embodiment. 本発明の第4実施形態に係る地中熱利用装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the underground heat utilization apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る地中熱利用装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the underground heat utilization apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

2…地中熱交換器、3…ヒートポンプ、4…負荷機としての空調室内機、5…水配管、6…冷媒配管、7…圧縮機、8…膨張弁、9…一次凝縮・蒸発器、10…二次凝縮・蒸発器、11…循環ポンプ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Ground heat exchanger, 3 ... Heat pump, 4 ... Air-conditioning indoor unit as a load machine, 5 ... Water piping, 6 ... Refrigerant piping, 7 ... Compressor, 8 ... Expansion valve, 9 ... Primary condenser / evaporator, 10 ... secondary condenser / evaporator, 11 ... circulation pump.

Claims (5)

地中に埋設された地中熱交換器と、この地中熱交換器に接続されたヒートポンプと、このヒートポンプに接続された負荷機と、前記地中熱交換器と前記ヒートポンプとを接続して熱媒水を循環させる水配管と、前記ヒートポンプと前記負荷機とを接続して冷媒を循環させる冷媒配管とを備え、
前記ヒートポンプには、前記冷媒配管中の冷媒を圧縮する圧縮機と、前記冷媒配管中の冷媒を膨張させる膨張弁と、前記熱媒水を用いて前記冷媒を凝縮または蒸発させる一次凝縮・蒸発器とが設けられ、
前記負荷機には、前記ヒートポンプの圧縮機で圧縮された高温の前記冷媒を凝縮させる、または前記ヒートポンプの膨張弁で膨張された低温の前記冷媒を蒸発させる二次凝縮・蒸発器が設けられていることを特徴とする地中熱利用装置。
A ground heat exchanger buried in the ground, a heat pump connected to the ground heat exchanger, a load machine connected to the heat pump, the ground heat exchanger and the heat pump A water pipe for circulating the heat transfer water, and a refrigerant pipe for circulating the refrigerant by connecting the heat pump and the load machine,
The heat pump includes a compressor that compresses the refrigerant in the refrigerant pipe, an expansion valve that expands the refrigerant in the refrigerant pipe, and a primary condenser / evaporator that condenses or evaporates the refrigerant using the heat transfer water. And
The load machine is provided with a secondary condenser / evaporator that condenses the high-temperature refrigerant compressed by the compressor of the heat pump or evaporates the low-temperature refrigerant expanded by the expansion valve of the heat pump. A geothermal heat utilization device characterized by that.
請求項1に記載の地中熱利用装置において、
前記ヒートポンプには、複数の前記負荷機が接続され、これら複数の負荷機を同時に、または複数の負荷機ごとに、運転および停止が切替制御可能に構成されていることを特徴とする地中熱利用装置。
In the geothermal heat utilization apparatus according to claim 1,
A plurality of the load machines are connected to the heat pump, and the geothermal heat is configured such that operation and stop of the plurality of load machines can be switched at the same time or for each of the plurality of load machines. Use device.
請求項1または請求項2に記載の地中熱利用装置において、
前記水配管には、前記熱媒水を循環させる循環ポンプが設けられ、この循環ポンプの運転制御により前記熱媒水の流量が可変に構成されるとともに、前記ヒートポンプが変流量に対応したものとされていることを特徴とする地中熱利用装置。
In the geothermal heat utilization apparatus according to claim 1 or claim 2,
The water pipe is provided with a circulation pump that circulates the heat transfer water, and the flow rate of the heat transfer water is variably configured by operation control of the circulation pump, and the heat pump is adapted to the variable flow rate. A geothermal heat utilization device characterized by being made.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の地中熱利用装置において、
前記地中熱交換器は、互いに並列および/または直列に複数接続され、これら複数の地中熱交換器を接続した一系統の前記水配管に1台または複数の前記ヒートポンプが接続されていることを特徴とする地中熱利用装置。
In the underground heat utilization apparatus in any one of Claims 1-3,
A plurality of the underground heat exchangers are connected in parallel and / or in series with each other, and one or a plurality of the heat pumps are connected to one system of the water pipes connected to the plurality of underground heat exchangers. A geothermal heat utilization device.
請求項1から請求項4のいずれかに記載の地中熱利用装置において、
前記地中熱交換器に接続された前記水配管が複数系統設けられ、これら複数の水配管の系統ごとに前記熱媒水の循環および停止が切替制御可能に構成されていることを特徴とする地中熱利用装置。
In the underground heat utilization apparatus in any one of Claims 1-4,
A plurality of water pipes connected to the underground heat exchanger are provided, and the circulation and stop of the heat transfer water are configured to be switchable for each of the plurality of water pipes. Geothermal equipment.
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