JP2010532842A - 地熱エネルギーシステムおよび作動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
建物の温度特性に応じて複数のボアホール熱交換器内へ作動流体を選択的に分配するステップを有する。
弁の操作によって、複数のボアホール熱交換器の第1導管および第2導管をマニホルドに選択的に接続するステップをする。
正または負の熱需要に基づいて弁を操作することによって少なくとも1個の第1、第2および第3のボアホール熱交換器をマニホルドに選択的に接続するステップを有する。
各ボアホール熱交換器のそれぞれの第1導管および第2導管に関してそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上のボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的にポンプ送給するステップを有する。
建物設備418は設計における多くの因子を理想的に考慮に入れており、地域および国の当局が設定した次第に厳しくなる炭素放出低減目標を満たし、望ましくは、コスト効率良くこの目標を超えるという目的と、熱効率良い建設技術および再生可能なエネルギー源とを組み合わせた状態を目指している。同時に、建物の内部で年間を通して快適な環境を維持し、必要な温水供給を提供するという目的は、もちろん主要な設計目標である。
作動流体は冷却モードではシステム周辺で汲み上げる必要がある。なぜなら、熱サイフォン作用は、実際に必要とする流れ方向とは逆に働くからである。地層の温度は例えば火山活動地域のような特定の変則的な地域を除いて、地球を横断する深さに伴いほぼ線形に増大するので、より浅い深さが必要である。冷却モードにおける最大断熱効率を得るために、ボアホール熱交換器に沿った地層の任意の地点と熱い作動流体との間の温度差を最大にすべきであり、それ故、規定した浅い深さが必要となる。またボアホール熱交換器内の作動流体の循環方向が、特に円環空間を下降し、BHEの同心的な内管を上昇する「逆方向の」循環がポジティブな利点を有する冷却では熱効率に影響を及ぼすことを見出した。
Claims (100)
- 建物の加熱および冷却システムに接続した地熱エネルギーシステムにおいて、
複数のボアホール熱交換器であって、各ボアホール熱交換器が作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を備える、該複数のボアホール熱交換器と、
該複数のボアホール熱交換器に接続した制御モジュールであって、建物の温度特性に基づいて前記複数のボアホール熱交換器内に作動流体を選択的に分配する、該制御モジュールと
を備えたことを特徴とする地熱エネルギーシステム。 - 請求項1に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記制御モジュールは、前記建物の建物エネルギー管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建物に対する熱エネルギー供給または排出を制御するよう構成した地熱エネルギーシステム。 - 請求項1または2に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記制御モジュールは、前記複数のボアホール熱交換器とマニホルドとの間に接続した複数の弁を備え、これにより、該弁の操作によって、前記ボアホール熱交換器を前記マニホルドに選択的に接続可能とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項3に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記弁は、それぞれの前記ボアホール熱交換器に沿ってそれぞれの選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的に通過させるように構成した地熱エネルギーシステム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記複数のボアホール熱交換器は、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、ほぼ水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有している地熱エネルギーシステム。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を有している地熱エネルギーシステム。 - 請求項7に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を有する主要部を備える地熱エネルギーシステム。 - 請求項8に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を有する主要部を備える地熱エネルギーシステム。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を有する少なくとも1つの傾斜した最上部を備え、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を有し、傾斜が変化するボアホール熱交換器が、線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を有している地熱エネルギーシステム。 - 建物の加熱および冷却システムに接続した地熱エネルギーシステムの作動方法であって、前記地熱エネルギーシステムは複数のボアホール熱交換器を備え、各ボアホール熱交換器は作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を有する構成とした、該作動方法において、
該作動方法は、建物の温度特性に基づいて複数のボアホール熱交換器内へ作動流体を選択的に分配するステップを有することを特徴とする作動方法。 - 請求項12に記載に作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器に接続した制御モジュールにより、前記複数のボアホール熱交換器内に前記作動流体を選択的に分配する作動方法。 - 請求項13に記載の作動方法において、
制御モジュールは、前記建物の建物管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建造物に対するの熱エネルギー供給および排出を制御するよう構成した作動方法。 - 請求項13または14に記載の作動方法において、
前記制御モジュールは、前記複数のボアホール熱交換器とマニホルド相互間に接続した複数の弁を有し、これにより、該弁の操作によって、前記ボアホール熱交換器を前記マニホルドに選択的に接続可能とする作動方法。 - 請求項15に記載の作動方法において、
前記弁は、それぞれの前記ボアホール熱交換器に沿ってそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的に通過させるように構成した作動方法。 - 請求項12〜16のいずれか一項に記載の作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とする作動方法。 - 請求項12から17のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器に、ほぼ水平方向に延在する主要部を設け、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器に、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を設ける作動方法。 - 請求項12〜18のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器に、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付ける作動方法。 - 請求項19に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項20に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を有する主要部を有する作動方法。 - 請求項12〜21のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を有する少なくとも1つの傾斜した最上部を有し、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた作動方法。 - 請求項12〜22のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器に、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を付け、傾斜が変化するボアホール熱交換器における線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を設ける作動方法。 - 複数のボアホール熱交換器を備える地熱エネルギーシステムの作動方法であって、前記複数のボアホール熱交換器における各ボアホール熱交換器は作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を備えるものとし、少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器が、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器が、ほぼ水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器が、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有するものとし、また前記地熱エネルギーシステムは、複数のボアホール熱交換器を接続する、作動流体のためのマニホルドを備えるものとした、該作動方法において、
正または負の熱需要に基づいて弁を操作することにより、少なくとも1個の第1、第2および第3のボアホール熱交換器をマニホルドに選択的に接続することを特徴とする作動方法。 - 請求項24に記載の作動方法において、
各細長い管は、底端部で相互接続した隣接する細長い第1導管および第2導管を有し、前記第1導管を管状とし、前記第1導管を環状の第2導管により包囲する作動方法。 - 請求項25に記載の作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器を、それぞれ複数のボアホール熱交換器における他の任意のボアホール熱交換器に選択的に接続可能にする作動方法。 - 請求項26に記載の作動方法において、
マニホルドは、それぞれの前記ボアホール熱交換器のそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を通過させるよう構成した作動方法。 - 請求項24〜27のいずれか一項に記載の作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とする作動方法。 - 請求項28に記載の作動方法において、
前記中央表面アセンブリは剛性構体を有し、該剛性構体にボアホール熱交換器の上端部を固定する作動方法。 - 請求項24〜29のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器に、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付ける作動方法。 - 請求項30に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項31に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項24〜32のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を有し、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた作動方法。 - 請求項24〜33までのいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を付け、傾斜が変化するボアホール熱交換器における線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を設ける作動方法。 - 複数のボアホール熱交換器を備える地熱エネルギーシステムであって、
前記複数のボアホール熱交換器の各ボアホール熱交換器は作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を備え、この細長い管は、底端部で相互接続した隣接する細長い同軸状の第1導管および第2導管を有し、前記第1導管は管状とし、前記第1導管を環状の第2導管が包囲するようにし、前記複数のボアホール熱交換器に接続した複数の弁と、前記ボアホール熱交換器を経て作動流体をポンプ送給するポンプとを備えた、該地熱エネルギーシステムにおいて、
前記弁およびポンプは、各前記ボアホール熱交換器のそれぞれの第1導管および第2導管に関してそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て流体を選択的にポンプ送給するよう構成したことを特徴とする地熱エネルギーシステム。 - 請求項35に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記第1導管および第2導管をそれぞれマニホルド内で弁に接続し、これにより、前記複数のボアホール熱交換器が、それぞれ複数のボアホール熱交換器における他の任意のボアホール熱交換器に選択的に接続可能とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項35または36に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項37に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の5%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項35〜38までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
該地熱エネルギーシステムは、さらに前記複数のボアホール熱交換器に接続した制御モジュールを備え、これにより、ポンプおよび弁を制御し、特別なエネルギー出力特性を得るために前記複数のボアホール熱交換器内に作動流体を選択的に分配する地熱エネルギーシステム。 - 請求項39に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記制御モジュールが建物に接続し、該建物の建物エネルギー管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建物に対する熱エネルギー供給および排出を制御するように前記制御モジュールを構成した地熱エネルギーシステム。 - 請求項35〜40までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、ほぼ水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項35〜41までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付けた地熱エネルギーシステム。 - 請求項42に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項43に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項35〜44までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を備え、このように傾斜した最上部が、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項35〜45までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を付け、傾斜が変化するボアホール熱交換器は、線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を有している地熱エネルギーシステム。 - 地熱エネルギーシステムの作動方法において、前記地熱エネルギーシステムは、複数のボアホール熱交換器であって、各ボアホール熱交換器は、作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を有し、前記細長い管は底端部で相互接続した隣接する細長い同軸の第1導管および第2導管を備え、第1導管を管状とし、該第1導管を環状の第2導管が包囲する複数のボアホール熱交換器と、該複数のボアホール熱交換器に接続した複数の弁と、前記ボアホール熱交換器を経て作動流体をポンプ送給するためのポンプとを備えるものとした、該作動方法において、各前記ボアホール熱交換器のそれぞれの前記第1導管および第2導管に関してそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的にポンプ送給するステップを有することを特徴とする地熱エネルギーシステムの作動方法。
- 請求項47に記載の作動方法において、
前記第1導管および第2導管をそれぞれマニホルド内で弁に接続し、これにより、前記複数のボアホール熱交換器を、それぞれ複数のボアホール熱交換器における他の任意のボアホール熱交換器に選択的に接続可能とする作動方法。 - 請求項47または48に記載の作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を取り囲む前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の5%未満とした作動方法。 - 請求項47〜49のいずれか一項に記載の作動方法において、
制御モジュールを前記複数のボアホール熱交換器に接続し、これにより、ポンプおよび弁を制御し、特別なエネルギー出力特性を得るために前記複数のボアホール熱交換器内に作動流体を選択的に分配する作動方法。 - 請求項50に記載の作動方法において、
前記制御モジュールを建物に接続し、また該建物の建物管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建造物に対する熱エネルギー供給および排出を制御するように制御モジュールを構成する作動方法。 - 請求項47〜51のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、実質的に水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有する構成とした作動方法。 - 請求項47〜52のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付けた作動方法。 - 請求項53に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項54に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項47〜55のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を有し、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた作動方法。 - 請求項47〜56のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器に、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を設け、傾斜が変化するボアホール熱交換器における線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を設ける作動方法。 - 地熱エネルギーシステムにおいて、
複数のボアホール熱交換器であって、各ボアホール熱交換器は作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を有し、この細長い管は、底端部で相互接続した隣接する細長い第1導管および第2導管を有する構成とした複数のボアホール熱交換器と、
前記複数のボアホール熱交換器を接続した、作動流体のためのマニホルドと、
前記複数のボアホール熱交換器とマニホルドとの間を接続する複数の弁と
を備え、
弁の操作によって、複数のボアホール熱交換器の第1導管および第2導管をマニホルドに選択的に接続する構成とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項58に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記第1導管を管状とし、前記第1導管を環状の第2導管が包囲する地熱エネルギーシステム。 - 請求項58または59に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記第1および第2導管をそれぞれマニホルド内で弁に接続しており、これにより、前記複数のボアホール熱交換器を、それぞれ複数のボアホール熱交換器における他の任意のボアホール熱交換器に選択的に接続可能とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜60のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記弁は、各前記ボアホール熱交換器におけるそれぞれの前記第1導管および第2導管に関してそれぞれの選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的に通過させるよう構成した地熱エネルギーシステム。 - 請求項58から61までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記複数のボアホール熱交換器は、前記細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、また前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項62に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の5%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜63のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
該地熱エネルギーシステムは、さらに前記複数のボアホール熱交換器に接続した制御モジュールを備え、これにより、弁を制御し、特別なエネルギー出力特性を得るために前記複数のボアホール熱交換器内に作動流体を選択的に分配する地熱エネルギーシステム。 - 請求項64に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
該制御モジュールを建物に接続し、該建物の建物エネルギー管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建物に対する熱エネルギー供給または排出を制御するように前記制御モジュールを構成した地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜65のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、ほぼ水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有する構成とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜66のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付けた地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜67までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項68に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項58から69までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を備え、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項58〜70までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を有し、傾斜が変化するボアホール熱交換器は、線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を有している地熱エネルギーシステム。 - 複数のボアホール熱交換器を備える地熱エネルギーシステムの作動方法であって、前記複数のボアホール熱交換器でにおける各ボアホール熱交換器は、作動流体を含み、また閉鎖した底端部を有する細長い管を有し、この細長い管は、底端部で相互接続した隣接する細長い第1導管および第2導管を備えるものとし、前記地熱エネルギーシステムは、さらに、複数のボアホール熱交換器を接続した、作動流体のためのマニホルドと、前記複数のボアホール熱交換器と前記マニホルドとの間を接続した複数の弁とを備えるものとした、該作動方法において、
前記弁の操作によって、前記複数のボアホール熱交換器における前記第1導管および第2導管を前記マニホルドに選択的に接続するステップを有する
ことを特徴とする地熱エネルギーシステムの作動方法。 - 請求項72に記載の作動方法において、
前記第1導管を管状とし、該第1導管を環状の第2導管により包囲する作動方法。 - 請求項72または73に記載の作動方法において、
前記第1および第2導管をそれぞれマニホルド内で弁に接続し、これにより、前記複数のボアホール熱交換器を、それぞれ複数のボアホール熱交換器における他の任意のボアホール熱交換器に選択的に接続可能とする作動方法。 - 請求項72〜74のいずれか一項に記載の作動方法において、
前記弁は、それぞれの前記ボアホール熱交換器における第1および第2導管に関してそれぞれ選択した方向に、選択した1個以上の前記ボアホール熱交換器を経て作動流体を選択的に通過させるように弁を配置する作動方法。 - 請求項72〜75のいずれか一項に記載の作動方法において、
前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の5%未満とした作動方法。 - 請求項72〜78のいずれか一項に記載の作動方法において、
制御モジュールを前記複数のボアホール熱交換器に接続し、これにより、弁を制御し、特別なエネルギー出力特性を得るために前記複数のボアホール熱交換器内に作動流体を選択的に分配する作動方法。 - 請求項77に記載の作動方法において、
前記制御モジュールを建物に接続し、該建物の建物エネルギー管理システムからの熱エネルギー需要特性に応答して建造物に対する熱エネルギー供給および排出を制御するように前記制御モジュールを構成する作動方法。 - 請求項72〜78のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、実質的に水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、ほぼ傾斜した方向に延在する主要部を有する作動方法。 - 請求項72〜79のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付けた作動方法。 - 請求項80に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項81に記載の作動方法において、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する作動方法。 - 請求項72〜82のいずれか一項に記載に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を有し、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から分散させる作動方法。 - 請求項72〜83のいずれか一項に記載の作動方法において、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を付け、傾斜が変化するボアホール熱交換器における線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を設ける作動方法。 - 複数のボアホール熱交換器を備える地熱エネルギーシステムにおいて、
各ボアホール熱交換器は、作動流体を含み、また閉鎖した底部を有する細長い管を備え、前記複数のボアホール熱交換器を、細長い管の中央表面アセンブリから地中に下方および側方に延在させて、前記複数のボアホール熱交換器を包囲する前記地熱エネルギーシステムの地中容積を規定し、また中央面アセンブリの土地占有面積を、地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の10%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項85に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の5%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項86に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記中央表面アセンブリの土地占有面積を、前記地熱エネルギーシステムの地中容積における土地占有面積の1%未満とした地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜87に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記中央表面アセンブリは剛性構体を備え、該剛性構体にボアホール熱交換器の上端部を固定した地熱エネルギーシステム。 - 請求項88に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記剛性構体は、コンクリートを有し、該コンクリートに、前記ボアホール熱交換器の上端部を固定した地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜89までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の第1ボアホール熱交換器は、ほぼ垂直方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第2ボアホール熱交換器は、ほぼ水平方向に延在する主要部を有し、少なくとも1個の第3ボアホール熱交換器は、実質的に傾斜した方向に延在する主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜90までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して3〜95゜の角度の平均傾斜を付けた地熱エネルギーシステム。 - 請求項91に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して30〜60゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項92に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも1個の前記ボアホール熱交換器は、垂線に対して約45゜の平均傾斜を付けた主要部を有する地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜93のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して3〜45゜の傾斜を付けた少なくとも1つの傾斜した最上部を有し、このように傾斜した最上部を、配列の表面下ゾーンにおける隣接する傾斜した最上部から発散させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜94のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
少なくとも幾つかの前記ボアホール熱交換器は、それぞれ垂線に対して変化する傾斜を付け、傾斜が変化するボアホール熱交換器は、線形の最上部の下方に、傾斜が次第に変化する少なくとも1つの部分、または相互に傾斜した少なくとも2つの部分を有している地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜95のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記各ボアホール熱交換器の上方部分を、中央表面アセンブリからほぼ垂直方向下方に延在させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜96のいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記各ボアホール熱交換器の長さの大部分を、他のボアホール熱交換器から相互に離間させ、これにより、これら他のボアホール熱交換器から熱的に独立させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項97に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
各ボアホール熱交換器の長さの大部分を、少なくとも4メートルの距離だけ前記他のボアホール熱交換器から相互に離間させた地熱エネルギーシステム。 - 請求項85〜98までのいずれか一項に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
前記複数のボアホール熱交換器における少なくとも1個のボアホール熱交換器の垂直方向深さを、少なくとも5メートルとした地熱エネルギーシステム。 - 請求項99に記載の地熱エネルギーシステムにおいて、
複数のボアホール熱交換器における少なくとも1個のボアホール熱交換器の垂直方向深さを、少なくとも100メートルとした地熱エネルギーシステム。
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