JP2007183023A - 地熱利用冷暖房方法および装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】暖期において外気の温熱を集熱部3によって集熱して地中の第1地中蓄熱部1に蓄熱しておき、この第1地中蓄熱部1に蓄熱した温熱と室内の空気との間で熱放出部4を介して熱交換を冷期に行い、冷期において外気の冷熱を集熱部3によって集熱して地中の第2地中蓄熱部2に蓄熱しておき、この第2地中蓄熱部2に蓄熱した冷熱と室内の空気との間で熱放出部4を介して熱交換を暖期に行う。したがって、地中に外気の熱を蓄熱して、冷暖房に有効に利用することができる。
【選択図】図1
Description
暖期において外気の熱を地中の第1地中蓄熱部に蓄熱しておき、この第1地中蓄熱部に蓄熱した熱と室内の空気との間で熱交換を冷期に行い、
冷期において外気の熱を地中の第2地中蓄熱部に蓄熱しておき、この第2地中蓄熱部に蓄熱した熱と室内の空気との間で熱交換を暖期に行うことを特徴とする。
また、外気の熱とは、例えば、外気自体の熱の他、太陽熱や燃料電池等の排熱も含むものである。
このような地熱利用冷暖房方法は、例えば図1に示すような、地熱利用冷暖房装置を用いて行うことができる。この地熱利用冷暖房装置は、第1地中蓄熱部1と第2地中蓄熱部2とを備えている。
地熱は1年を通じてほぼ15℃前後で一定であるので、前記第2地中蓄熱部2に蓄熱された冷期の低い温度の熱は15℃前後より上昇することはなく、むしろ冷期において第2地中蓄熱部2に低い温度の外気の熱(冷熱)を連続的に蓄熱することによって、暖期においても第2地中蓄熱部には15℃よりかなり低い温度で冷熱が蓄熱される。
また、第1地中蓄熱部1に蓄熱された暖期の高い温度の熱は15℃前後より下降することはなく、むしろ暖期において第1地中蓄熱部1に高い温度の外気の熱を連続的に蓄熱することによって、冷期においても第1地中蓄熱部には15℃よりかなり高い温度で温熱が蓄熱される。
また、冷期においては、地中の第1地中蓄熱部に蓄熱した熱(温熱)と室内の空気との間で熱交換を行う。地中の第1地中蓄熱部には暖期の高い温度の外気の熱(温熱)が蓄熱され保持されているので、この高い温度の外気の熱(温熱)と室内の空気との間で熱交換を行うことによって、室内の温度を上げることができる、つまり暖房することができる。
地中と室内に設けられた熱放出部との間で熱媒体を循環させることによって、地熱と室内の空気との間で熱交換を行うことを特徴とする。
暖期において、前記第1地中蓄熱部1と前記集熱部3との間で熱媒体を循環させるととともに、前記第2地中蓄熱部2と前記熱放出部4との間で熱媒体を循環させ、冷期において、前記第1地中蓄熱部1と前記熱放出部4との間で熱媒体を循環させるとともに、前記第2地中蓄熱部2と前記集熱部3との間で熱媒体を循環させる循環手段5を設けたことを特徴とする。
そして、暖期において、第2地中蓄熱部2と熱放出部4との間で熱媒体を循環させることによって、第2地中蓄熱部2に蓄熱されている熱(冷熱)と室内の空気との間で熱交換を行う。第2地中蓄熱部2には冷期の低い温度の外気の熱(冷熱)が蓄熱され保持されているので、この低い温度の外気の熱(冷熱)と室内の空気との間で熱放出部4を介して熱交換を行うことによって、室内の温度を下げることができる、つまり冷房することができる。
また、冷期において、第1地中蓄熱部1と熱放出部4との間で熱媒体を循環させることによって、第1地中蓄熱部1に蓄熱されている熱(温熱)と室内の空気との間で熱交換を行う。第1地中蓄熱部1には暖期の高い温度の外気の熱(温熱)が蓄熱され保持されているので、この高い温度の外気の熱(温熱)と室内の空気との間で熱放出部4を介して熱交換を行うことによって、室内の温度を上げることができる、つまり暖房することができる。
前記循環手段5は、前記第1地中蓄熱部1と前記集熱部3とを、熱媒体が循環可能に接続するとともに、前記第2地中蓄熱部2と前記熱放出部4とを、熱媒体が循環可能に接続する第1循環経路11(図2参照)と、
前記第1地中蓄熱部1と前記熱放出部4とを、熱媒体が循環可能に接続するとともに、前記第2地中蓄熱部2と前記集熱部3とを、熱媒体が循環可能に接続する第2循環経路12(図3参照)とを備え、
前記第1循環経路11と第2循環経路12とは切替可能であることを特徴とする。
また、冷期においては、第2循環経路12を選択することによって、第1地中蓄熱部1と熱放出部4とを、熱媒体が循環可能に接続するとともに、第2地中蓄熱部2と集熱部3とを、熱媒体が循環可能に接続することによって、集熱部3で集熱した冷期の温度の低い外気の熱を連続的に第2地中蓄熱部2に蓄熱保持しておくとともに、第1地中蓄熱部1に蓄熱されている高い温度の外気の熱と室内の空気との間で熱放出部4を介して熱交換を行うことによって、室内の温度を上げることができる、つまり暖房することができる。
このように、暖期と冷期に応じて第1循環経路11と第2循環経路12とを切替えることによって、容易かつ確実に冷暖房を選択して行うことができる。
前記熱放出部4は輻射パネルであり、前記集熱部3は集熱パネルであることを特徴とする。
図1は、本発明に係る地熱利用冷暖房装置の概略構成を示すものである。この図に示す地熱利用冷暖房装置は、地中に埋設された第1地中蓄熱部1と、地中に前記第1地中蓄熱部1と離間して埋設された第2地中蓄熱部2と、室外に設置された集熱部3と、室内に設けられた熱放出部4と、循環手段5とを備えている。
したがって、この熱交換用パイプ7中を熱媒体としての水が通ると、この水と地熱とで温度差がある場合に温度が高い方の熱が熱交換用パイプ7を介して温度が低い方に伝わるようになっている。地熱は1年を通じてほぼ15℃前後で一定であるので、熱交換用パイプ7中を15℃前後より低い温度の水が通ると、第2地中蓄熱部2に低い温度の水の冷熱が伝わって、この冷熱が蓄熱されるようになっている。なお、冷熱とは、地熱より低い温度の熱のことを意味している。
集熱パネル3には、この集熱パネル3に熱媒体としての水を送り込む送込み配管8と、集熱パネル3から水を送り出す送出配管9とが接続されている。
すなわちまず、循環手段5は、図2に示すように、第1地中蓄熱部1と集熱部3とを、熱媒体としての水が循環可能に接続するとともに、第2地中蓄熱部2と熱放出部4とを、熱媒体としての水が循環可能に接続する第1循環経路11と、図3に示すように、第1地中蓄熱部1と熱放出部4とを、熱媒体としての水が循環可能に接続するとともに、第2地中蓄熱部2と集熱部3とを、熱媒体としての水が循環可能に接続する第2循環経路12とを備えており、第1循環経路11と第2循環経路12とは、切替バルブ13,14によって切替可能である。
第1蓄熱集熱部間循環経路11aは、第1地中蓄熱部1から水給送用のポンプP1を介して切替バルブ13に接続された送出配管15と、この送出配管15に切替バルブ13を介して接続された前記送込み配管8と、前記送出配管9と、この送出配管9に接続され前記第1地中蓄熱部1に熱媒体としての水を戻す戻し配管16とから構成されている。
第2蓄熱熱放出部間循環経路11bは、第2地中蓄熱部2から水給送用のポンプP2を介して切替バルブ14に接続された送出配管17と、この送出配管17に切替バルブ14を介して接続された送込み配管18と、前記熱放出部4に接続されて前記第2地中蓄熱部2に熱媒体としての水を戻す戻し配管19とから構成されている。
第1蓄熱熱放出部間循環経路12aは、第1地中蓄熱部1から水給送用のポンプP1を介して切替バルブ13に接続された送出配管15と、この送出配管15に切替バルブ13を介して接続されて熱放出部4に熱媒体としての水を送り込む送込み配管20と、前記熱放出部4に接続されて熱媒体としての水を前記第1地中蓄熱部1に戻す戻し配管21とから構成されている。なお、この戻し配管21は前記戻し配管16と一部重なっている。
第2蓄熱集熱部間循環経路12bは、第2地中蓄熱部2から水給送用のポンプP2を介して切替バルブ14に接続された送出配管17と、この送出配管17に切替バルブ14を介して接続された送込み配管23と、前記集熱部3に接続されて前記第2地中蓄熱部2に熱媒体としての水を戻す戻し配管24とから構成されている。なお、送込み配管23は前記送込み配管8と一部重なっている。また、戻し配管24は前記戻し配管19と一部重なっている。
図2は暖期における地熱利用冷暖房装置の状態を示している。まず、切替バルブ13,14を操作して、第1循環経路11a,11bを選択することによって、第1地中蓄熱部1と集熱部3とを、熱媒体としての水が循環可能に接続するとともに、第2地中蓄熱部2と熱放出部4とを、熱媒体としての水が循環可能に接続する。
そして、ポンプP1を作動すると、第1地中蓄熱部1と集熱部3との間で水が循環する。集熱部3では特に日中に太陽光による熱や外気による熱が集熱され、この熱が水に伝達され、この水が送出配管9、戻し配管16を通って第1地中蓄熱部1に流入することによって、この第1地中蓄熱部1に水の熱が蓄熱される。つまり、熱交換用パイプ6を介して、水と第1地中蓄熱部1の地盤との間で熱交換が行われ、この第1地中蓄熱部1に蓄熱される。そして、水は送出配管15、切替バルブ13、送込み配管8を通って再び集熱部3へと送り込まれる。このような熱媒体としての水の循環によって第1地中蓄熱部1に温度の高い外気の熱が連続的に蓄熱され、保持される。
そして、ポンプP2を作動すると、第2地中蓄熱部2と集熱部3との間で水が循環する。集熱部3では特に夜間の放熱冷却によって、低い温度の外気の熱(冷熱)が集熱され、この冷熱が水に伝達され、この水が送出配管9、戻し配管24を通って第2地中蓄熱部2に流入することによって、この第2地中蓄熱部2に水の冷熱が蓄熱される。つまり、熱交換用パイプ7を介して、水と第2地中蓄熱部2の地盤との間で熱交換が行われ、この第2地中蓄熱部2に冷熱が蓄熱される。そして、水は送出配管17、切替バルブ14、送込み配管23を通って再び集熱部3へと送り込まれる。このような熱媒体としての水の循環によって第2地中蓄熱部2に温度の低い外気の冷熱が連続的に蓄熱され、保持される。
2 第2地中蓄熱部
3 集熱部
4 輻射パネル(熱放出部)
5 循環手段
11 第1循環経路
12 第2循環経路
13,14 切替バルブ
Claims (5)
- 暖期において外気の熱を地中の第1地中蓄熱部に蓄熱しておき、この第1地中蓄熱部に蓄熱した熱と室内の空気との間で熱交換を冷期に行い、
冷期において外気の熱を地中の第2地中蓄熱部に蓄熱しておき、この第2地中蓄熱部に蓄熱した熱と室内の空気との間で熱交換を暖期に行うことを特徴とする地熱利用冷暖房方法。 - 請求項1に記載の地熱利用冷暖房方法において、
地中と室内に設けられた熱放出部との間で熱媒体を循環させることによって、地熱と室内の空気との間で熱交換を行うことを特徴とする地熱利用冷暖房方法。 - 地中に埋設された第1地中蓄熱部と、地中に前記第1地中蓄熱部と離間して埋設された第2地中蓄熱部と、室外に設置された集熱部と、室内に設けられた熱放出部とを備え、
暖期において、前記第1地中蓄熱部と前記集熱部との間で熱媒体を循環させるととともに、前記第2地中蓄熱部と前記熱放出部との間で熱媒体を循環させ、冷期において、前記第1地中蓄熱部と前記熱放出部との間で熱媒体を循環させるとともに、前記第2地中蓄熱部と前記集熱部との間で熱媒体を循環させる循環手段を設けたことを特徴とする地熱利用冷暖房装置。 - 請求項3に記載の地熱利用冷暖房装置において、
前記循環手段は、前記第1地中蓄熱部と前記集熱部とを、熱媒体が循環可能に接続するとともに、前記第2地中蓄熱部と前記熱放出部とを、熱媒体が循環可能に接続する第1循環経路と、
前記第1地中蓄熱部と前記熱放出部とを、熱媒体が循環可能に接続するとともに、前記第2地中蓄熱部と前記集熱部とを、熱媒体が循環可能に接続する第2循環経路とを備え、
前記第1循環経路と第2循環経路とは切替可能であることを特徴とする地熱利用冷暖房装置。 - 請求項3または4に記載の地熱利用冷暖房装置において、
前記熱放出部は輻射パネルであり、前記集熱部は集熱パネルであることを特徴とする地熱利用冷暖房装置。
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