JP2007303695A

JP2007303695A - 自然熱利用冷暖房設備

Info

Publication number: JP2007303695A
Application number: JP2006129807A
Authority: JP
Inventors: Akimi Suzawa; 昭己洲澤
Original assignee: Misawa Kankyo Gijutsu KK
Current assignee: Misawa Kankyo Gijutsu KK
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】第一帯水層と第二帯水層の地下水が有する自然熱を利用して、効果的に冷暖房を行うことのできる設備を提供する。
【解決手段】第一帯水層Ｆと第二帯水層Ｓの地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備であって、建物に設置したヒートポンプ２と、ヒートポンプ２に接続され、第一下端開口部３ａが少なくとも第一帯水層Ｆまで達すると共に、第二下端開口部３ｂが少なくとも第二帯水層Ｓまで達する供給パイプ３とで構成する。夏期には、第一帯水層Ｆまたはその近傍から汲み上げた地下水によって冷房を行うと共に、その冷房排熱を第二帯水層Ｓまたはその近傍に供給して、冬期の暖房用熱源として利用する。冬期には、第二帯水層Ｓまたはその近傍から汲み上げた地下水によって暖房を行うと共に、その暖房排熱を第一帯水層Ｆまたはその近傍に供給して、夏期の冷房用熱源として利用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地表から地下１０ｍ付近に地下水を貯えた第一帯水層を有し、地下３０ｍ〜４０ｍ付近に同じく地下水を貯えた第二帯水層を持つ地盤において、その両地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備に関するものである。

近年、化石燃料の枯渇化や、自然環境を考慮して、地下水が有する自然熱を利用した冷暖房設備が多くの建物に採り入れられるようになっている。

一方、地下水は、地域によってその存在状況が異なるため、地域ごとに、その状況に対応した利用手段が必要となる。すなわち、その存在状況を有効に活用することによって、初めて、効果的な冷暖房設備の設置が可能となる。

ある地域（例えば、広島市）では、地表から地下１０ｍ付近に地下水を貯えた第一帯水層と、地下３０ｍ〜４０ｍ付近に同じく地下水を貯えた第二帯水層を持つ地盤が存在する。この第一帯水層と第二帯水層の地下水は、その深さの違いから温度が異なり、第一帯水層の地下水の方が、第二帯水層のそれより低温である。

本発明はこうした地盤における第一帯水層と第二帯水層の地下水が有する自然熱を利用して、効果的に冷暖房を行うことのできる設備を提供することを課題とする。

図１乃至図４を参照して説明する。請求項１に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層Ｆと、地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層Ｓの地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備であって、前記建物に設置したヒートポンプ２と、前記ヒートポンプ２に接続され、二つの下端開口部を有し、第一下端開口部３ａが少なくとも前記第一帯水層Ｆまで達すると共に、第二下端開口部３ｂが少なくとも前記第二帯水層Ｓまで達する供給パイプ３とで構成される。

そして、夏期には、前記第一帯水層Ｆまたはその近傍から汲み上げた地下水によって冷房を行うと共に、その冷房排熱を前記第二帯水層Ｓまたはその近傍に供給して、冬期の暖房用熱源として利用し、冬期には、前記第二帯水層Ｓまたはその近傍から汲み上げた地下水によって暖房を行うと共に、その暖房排熱を前記第一帯水層Ｆまたはその近傍に供給して、夏期の冷房用熱源として利用する。

請求項２に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層Ｆと、地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層Ｓの地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備であって、前記建物に設置したヒートポンプ２と、前記ヒートポンプ２に接続され、不凍液を循環させ、下端部４ａが少なくとも前記第一帯水層Ｆまで達する第一循環パイプ４と、前記ヒートポンプ２に接続され、不凍液を循環させ、下端部５ａが少なくとも前記第二帯水層Ｓまで達する第二循環パイプ５とで構成される。

そして、夏期には、前記第一循環パイプ４を循環する不凍液で採取した前記第一帯水層Ｆまたはその近傍の自然熱によって冷房を行うと共に、冬期には、前記第二循環パイプ５を循環する不凍液で採取した前記第二帯水層Ｓまたはその近傍の自然熱によって暖房を行う。

請求項３に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、請求項１または２に記載の発明において、ヒートポンプ２を、太陽光などの自然エネルギーで稼動してなる。

請求項１に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、夏期において、第一下端開口部３ａから汲み上げた第一帯水層Ｆまたはその近傍の地下水の自然熱を利用して冷房を行うので、化石燃料の使用を抑制しつつ、また、環境を破壊することなく、効果的に冷房を行うことができる。また、冬期においては、第二下端海溝部３ｂから汲み上げた第二帯水層Ｓまたはその近傍の地下水の自然熱を利用して暖房を行うので、当該暖房を効果的に行うことができる。この場合も、化石燃料の使用を抑制し、環境も破壊しない。

また、冷房排熱を第二帯水層Ｓに供給して冬期の暖房に利用すると共に、暖房排熱を第一帯水層Ｆに供給して夏期の冷房に利用するので、冷暖房をより効果的に行うことができる。

請求項２に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、夏期には、第一循環パイプ４を循環する不凍液で採取した第一帯水層Ｆまたはその近傍の自然熱によって冷房を行うので、化石燃料の使用を抑制しつつ、また、環境を汚染することなく、効果的に冷房を行うことができる。

また、冬期には、第二循環パイプ５を循環する不凍液で採取した第二帯水層Ｓまたはその近傍の自然熱によって暖房を行うので、同様に、化石燃料の使用を抑制しつつ、また、環境を破壊することなく、効果的に暖房を行うことができる。

請求項３に記載の自然熱利用冷暖房設備１は、請求項１および２に記載の発明と同様に、効果的に冷暖房を行うことができる。また、ヒートポンプ２を、太陽光などの自然エネルギーで稼動するので、化石燃料を使用することなく、また、環境を汚染することなく、冷暖房を行うことができる。

本発明に係る自然熱利用冷暖房設備１の第一実施形態を、図１に示す。また、当該設備１の原理を、図２に示す。これは、地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層Ｆと、地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層Ｓの地下水が持つ自然熱を利用して、売店や選手のロッカールームあるいはロビーなどの多数の部屋Ｒを有する建物（野球場）の冷暖房を行う設備であり、ヒートポンプ２と供給パイプ３を備える。なお、図中、符号Ｕは上部砂層、Ｌはシルト層、Ｄは下部砂礫層、Ｇは花崗岩を示す。

ヒートポンプ２は、建物に設置される。また、供給パイプ３は、そのヒートポンプ２に配管６を介して接続されて二つの下端開口部を持つ。このうち、一方の第一下端開口部３ａが第一帯水層Ｆの直下に存在するシルト層Ｌに達し、他方の第二下端開口部３ｂが第二帯水層Ｓの直下に存在する下部砂礫層Ｄに達する。

そして、夏期には、シルト層Ｌから汲み上げた第一帯水層Ｆの地下水の自然熱によって冷房を行うと共に、その冷房排熱を下部砂礫層Ｄに供給して、冬期の暖房用熱源として利用する。また、冬期には、下部砂礫層Ｄから汲み上げた第二帯水層Ｓの地下水の自然熱によって暖房を行うと共に、その暖房排熱をシルト層Ｌに供給して、夏期の冷房用熱源として利用する。

これにより、夏期においては、第一帯水層Ｆの地下水によって、化石燃料の使用を抑えながら、従って、環境を汚染することなく、建物の冷房を効果的に行うことができる。また、冬期においては、第二帯水層Ｓの地下水によって、同様に、建物の暖房を効果的に行うことができる。

なお、ヒートポンプ２は、商用電源で稼動させることもできるし、太陽光などの自然エネルギーを利用して稼動させることもできる。後者の場合は、化石燃料を一切使用しないので、環境を汚染することなく、かつ、経済的に冷暖房を行うことができるといった利点がある。

なお、本実施形態では、建物の躯体を利用した水蓄熱槽７を設けている。この水蓄熱槽７の水は、安価な夜間電力で加熱して蓄熱しているが、これに代えて、太陽光などの自然エネルギーを利用して蓄熱することもできる。自然エネルギーを利用することによって、環境汚染の防止により貢献でき、また、経済的である。

本発明に係る自然熱利用冷暖房設備１の第二実施形態を、図３に示す。また、この設備１の原理を、図４に示す。同図において、符号８は切替弁を示す。これも、地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層Ｆと、地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層Ｓの地下水が持つ自然熱を利用して建物（野球場）の冷暖房を行う設備であり、ヒートポンプ２、第一循環パイプ４および第二循環パイプ５で構成される。

ヒートポンプ２は、建物に設置される。第一循環パイプ４は無端状で、ヒートポンプ２に配管６を介して接続され、内部に不凍液を循環させ、その下端部４ａが第一帯水層Ｆの直下に存在するシルト層Ｌに達している。また、第二循環パイプ５は、同じく無端状でヒートポンプ２に接続され、内部に不凍液を循環させ、下端部５ａが第二帯水層Ｓの下部に存在する下部砂礫層Ｄに達している。

そして、夏期には、第一循環パイプ４を循環する不凍液で採取した第一帯水層Ｆやシルト層Ｌの自然熱によって建物の冷房を行う。また、冬期には、第二循環パイプ５を循環する不凍液で採取した第二帯水層Ｓや下部砂礫層Ｄの自然熱によって建物の暖房を行う。

この自然熱利用冷暖房設備１は、主として、第一帯水層Ｆおよび第二帯水層Ｓの地下水の自然熱を利用して冷暖房を行うので、化石燃料の使用を抑制しながら、環境を汚染することなく、効果的な冷暖房を行うことができる。

なお、ヒートポンプ２は商用電源で稼動させているが、これを太陽光などの自然エネルギーで稼動することによって、化石燃料を一切使用しないで、経済的で環境汚染の発生しない冷暖房を行うことができる。

本発明に係る自然熱利用冷暖房設備の第一実施形態の原理を示す構成図である。本発明に係る自然熱利用冷暖房設備の第一実施形態を示す構成図である。本発明に係る自然熱利用冷暖房設備の第二実施形態の原理を示す構成図である。本発明に係る自然熱利用冷暖房設備の第二実施形態を示す構成図である。

符号の説明

１自然熱利用冷暖房設備
２ヒートポンプ
３供給パイプ
３ａ第一下端開口部
３ｂ第二下端開口部
４第一循環パイプ
４ａ下端部
５第二循環パイプ
５ａ下端部
６配管
７水蓄熱槽
８切替弁
Ｄ下部砂礫層
Ｆ第一帯水層
Ｇ花崗岩
Ｌシルト層
Ｒ部屋
Ｓ第二帯水層
U 上部砂層

Claims

地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層（Ｆ）と，地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層（Ｓ）の地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備であって、前記建物に設置したヒートポンプ（２）と、前記ヒートポンプに接続され，二つの下端開口部を有し，第一下端開口部（３ａ）が少なくとも前記第一帯水層まで達すると共に，第二下端開口部（３ｂ）が少なくとも前記第二帯水層まで達する供給パイプ（３）と、で構成され、夏期には，前記第一帯水層またはその近傍から汲み上げた地下水によって冷房を行うと共に，その冷房排熱を前記第二帯水層またはその近傍に供給して，冬期の暖房用熱源として利用し、冬期には，前記第二帯水層またはその近傍から汲み上げた地下水によって暖房を行うと共に，その暖房排熱を前記第一帯水層またはその近傍に供給して，夏期の冷房用熱源として利用してなることを特徴とする自然熱利用冷暖房設備。
地表から地下１０ｍ付近までの第一帯水層（Ｆ）と，地下３０ｍ〜４０ｍまでの第二帯水層（Ｓ）の地下水が持つ自然熱を利用して建物の冷暖房を行う設備であって、前記建物に設置したヒートポンプ（２）と、前記ヒートポンプに接続され，不凍液を循環させ，下端部（４ａ）が少なくとも前記第一帯水層まで達する第一循環パイプ（４）と、前記ヒートポンプに接続され，不凍液を循環させ，下端部（５ａ）が少なくとも前記第二帯水層まで達する第二循環パイプ（５）と、で構成され、夏期には，前記第一循環パイプを循環する不凍液で採取した前記第一帯水層またはその近傍の自然熱によって冷房を行うと共に、冬期には，前記第二循環パイプを循環する不凍液で採取した前記第二帯水層またはその近傍の自然熱によって暖房を行うことを特徴とする自然熱利用冷暖房設備。
ヒートポンプ（２）を、太陽光などの自然エネルギーで稼動してなる請求項１または２に記載の自然熱利用冷暖房設備。