JP2011075218A - 空調熱源ユニット及び空調システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な配管施工で省エネ化が可能になる空調システムを提供する。
【解決手段】地下水流入口1と地下水流出口2を設け、空調用熱媒流入口3と空調用熱媒流出口4とを設け、ヒートポンプHを内蔵し、地下水とヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器12、地下水と空調用熱媒流入口3から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器13を設け、ヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と空調用熱媒流入口3からの空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器14を設け、地下水を第1熱交換器12と第2熱交換器13とに分流する分流装置15を設け、第1熱交換器12と第2熱交換器13への分流装置15による分流割合を制御する制御装置16を設け、空調用熱媒を第2熱交換器13からそれに直列接続した第3熱交換器14を通して取り出す空調用熱媒流路17を設けてある。
【選択図】図1
【解決手段】地下水流入口1と地下水流出口2を設け、空調用熱媒流入口3と空調用熱媒流出口4とを設け、ヒートポンプHを内蔵し、地下水とヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器12、地下水と空調用熱媒流入口3から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器13を設け、ヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と空調用熱媒流入口3からの空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器14を設け、地下水を第1熱交換器12と第2熱交換器13とに分流する分流装置15を設け、第1熱交換器12と第2熱交換器13への分流装置15による分流割合を制御する制御装置16を設け、空調用熱媒を第2熱交換器13からそれに直列接続した第3熱交換器14を通して取り出す空調用熱媒流路17を設けてある。
【選択図】図1
Description
地下水を利用した空調熱源ユニット及び空調システムに関する。
従来、地下水を利用する空調システムとしては、空調用ヒートポンプの熱源として地下水を利用するシステムが考えられていた(例えば、特許文献1参照)。
また、上記の構成に加えてヒートポンプを通さずに、地下水を直接空調装置の室内機に供給する地下水供給配管を別途併設する空調システムも考えられていた(例えば、特許文献2参照)。
また、上記の構成に加えてヒートポンプを通さずに、地下水を直接空調装置の室内機に供給する地下水供給配管を別途併設する空調システムも考えられていた(例えば、特許文献2参照)。
上述した従来の前者のシステムでは、常にヒートポンプを作動しなければならないために、電力等のエネルギーが多く必要であるという欠点がある。これに対し、後者のシステムでは、特に冷房空調運転時などに、地下水の熱エネルギーのみで空調するのに充分な場合、ヒートポンプを作動させずに空調が行なえるために、省エネ効果が得られるという利点がある。しかし、地下水の汲み上げ井戸から空調用室内機までの配管が多く必要で、施工に手間が多くかかるという問題があった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、簡単な配管施工で自然エネルギーを利用した省エネ化が可能になる空調システムを提供するところにある。
本発明の第1の空調熱源ユニットの特徴構成は、地下水を受け入れる地下水流入口を設け、空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口と空調用熱媒流出口とを設け、ヒートポンプを内蔵し、前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器を設け、前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器を設け、前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器を設け、前記地下水流入口から取り入れた地下水を、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流する分流装置を設け、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器への前記分流装置による分流割合を制御する制御装置を設け、前記分流装置によって前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流された地下水を外方に排出する地下水流出口を設け、前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒を前記第2熱交換器からそれに直列接続した前記第3熱交換器を通して前記空調用熱媒流出口から取り出す空調用熱媒流路を設けてあるところにある。
本発明の第1の特徴構成によれば、地下水を汲み出して取り入れる配管及び排出する配管と、空調用熱媒を導入する配管及び取り出して供給する配管とを接続するだけの単純な配管施工をするだけで済む。しかも、空調熱源ユニット内で、地下水のエネルギーのみによる空調と、地下水の熱エネルギーにヒートポンプによる熱エネルギーが加わった空調とを、制御装置により使い分けることができ、簡単な配管施工でありながら省エネ効果を得ることができる。
本発明の第2の特徴構成は、前記空調用熱媒が液体であるところにある。
本発明の第2の特徴構成によれば、本発明の第1の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、液体を空調用熱媒に使用することにより、細い配管で多くの熱エネルギーを空調熱源ユニットから空調装置に運ぶことができ、配管設備のコンパクト化が可能になり、その上、大きな配管スペースをとらない液体配管によって、遠く離れた箇所にでも熱エネルギーを運んで空調をすることができる。
本発明の第3の特徴構成は、前記空調用熱媒が空気であるところにある。
本発明の第3の特徴構成によれば、空調用熱媒としての空気を、空調用熱媒流入口から空調熱源ユニットに取り込んで、熱交換した後、空調用熱媒流出口から排出することによって、空調熱源ユニットを空調空間に置くだけでもその場で簡便に空調が可能になる。
また例えば、空調ダクトを使って空調エネルギーを空調熱源ユニットから空調空間に運べば、液体配管に比べて液漏れに伴うトラブル等の心配がなく、熱媒搬送経路の管理が簡単にできる。
また例えば、空調ダクトを使って空調エネルギーを空調熱源ユニットから空調空間に運べば、液体配管に比べて液漏れに伴うトラブル等の心配がなく、熱媒搬送経路の管理が簡単にできる。
本発明の第4の特徴構成は、前記制御装置は、冷房空調運転時に、前記第1熱交換器を前記ヒートポンプにおける凝縮器にすると共に、前記第3熱交換器を前記ヒートポンプにおける蒸発器にして、空調用冷房負荷が設定値より小さい場合に、前記地下水流入口から取り入れた地下水を前記第2熱交換器のみに地下水を供給するように前記分流装置を調整し、空調用冷房負荷が設定値よりも大きい場合に、前記地下水流入口から取り入れた地下水を前記第2熱交換器と前記第1熱交換器に地下水を分流しながら負荷の量に応じて分流量を調整するように前記分流装置を制御するところにある。
本発明の第4の特徴構成によれば、制御装置により分流装置を調整して、空調用冷房負荷が設定値より小さい場合に、前記地下水流入口から取り入れた地下水を前記第2熱交換器のみに地下水を供給するようにすることにより、特に、冷房運転時の比較的気温の高くない季節や時間帯などに、ヒートポンプを作動させずとも地下水の冷熱を利用して空調を行なうことができ、省エネルギー化を進めることができる。
また、例えば夏期の昼間などで空調冷房負荷の高い時間帯などには、地下水を第1熱交換器と第2熱交換器とに分流することにより、地下水の冷熱では不足する分をヒートポンプにより補うことができ、空調運転をより効率よく行なうことができる。
また、例えば夏期の昼間などで空調冷房負荷の高い時間帯などには、地下水を第1熱交換器と第2熱交換器とに分流することにより、地下水の冷熱では不足する分をヒートポンプにより補うことができ、空調運転をより効率よく行なうことができる。
本発明の第5の空調システムの特徴構成は、地下水を受け入れる地下水流入口を設け、空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口と空調用熱媒流出口とを設け、ヒートポンプを内蔵し、前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器を設け、前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器を設け、前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器を設け、前記地下水流入口から取り入れた地下水を、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流する分流装置を設け、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器への前記分流装置による分流割合を制御する制御装置を設け、前記分流装置によって前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流された地下水を外方に排出する地下水流出口を設け、前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒を前記第2熱交換器からそれに直列接続した前記第3熱交換器を通して前記空調用熱媒流出口から取り出す空調用熱媒流路を設けてある空調熱源ユニットを設け、地下水汲み上げ井戸から汲み上げた地下水を前記地下水流入口に供給すると共に、前記地下水流出口から排出する地下水を還元井戸に戻す地下水循環路を設け、空調用熱媒を、空調用放熱器から前記空調用熱媒流入口に供給すると共に、前記空調用熱媒流出口から取り出した熱媒を前記空調用放熱器に循環させる空調用熱媒循環路を形成した空調装置を設けてあるところにある。
本発明の第5の特徴構成によれば、前記空調熱源ユニットと地下水循環路と空調用熱媒循環路を形成した空調装置とを、相互に接続するだけで空調システムが簡単にでき、システム全体の施工及び管理が容易になった。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、空調を行なうために、地下水を熱源として、直接利用するシステムと間接的に利用するヒートポンプシステムとを一体化させ、この2つのシステムを効率的に制御することにより、極めて省エネルギーなシステムとするために、地下水を受け入れる地下水流入口1を設けると共に、地下水を外方に排出する地下水流出口2を設け、空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口3と空調用熱媒流出口4とを設け、ヒートポンプHを内蔵して空調熱源ユニット5を構成してある。
そして、前記空調熱源ユニット5に対して、地下水汲み上げ井戸6から汲み上げポンプP1により汲み上げた地下水を地下水流入口1に供給すると共に、地下水流出口2から排出する地下水を還元井戸7に戻す地下水循環路8を設け、液体を使用した空調用熱媒を、一般的な空調機やファンコイルユニットや放射パネル等の空調用放熱器9から空調用熱媒流入口3に供給すると共に、空調用熱媒流出口4から取り出した熱媒を、送風機Fを備えた空調用放熱器9に熱媒ポンプP2により循環させる空調用熱媒循環路10を形成した空調装置11を設けて空調システムを構成してある。
図1に示すように、空調を行なうために、地下水を熱源として、直接利用するシステムと間接的に利用するヒートポンプシステムとを一体化させ、この2つのシステムを効率的に制御することにより、極めて省エネルギーなシステムとするために、地下水を受け入れる地下水流入口1を設けると共に、地下水を外方に排出する地下水流出口2を設け、空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口3と空調用熱媒流出口4とを設け、ヒートポンプHを内蔵して空調熱源ユニット5を構成してある。
そして、前記空調熱源ユニット5に対して、地下水汲み上げ井戸6から汲み上げポンプP1により汲み上げた地下水を地下水流入口1に供給すると共に、地下水流出口2から排出する地下水を還元井戸7に戻す地下水循環路8を設け、液体を使用した空調用熱媒を、一般的な空調機やファンコイルユニットや放射パネル等の空調用放熱器9から空調用熱媒流入口3に供給すると共に、空調用熱媒流出口4から取り出した熱媒を、送風機Fを備えた空調用放熱器9に熱媒ポンプP2により循環させる空調用熱媒循環路10を形成した空調装置11を設けて空調システムを構成してある。
前記空調熱源ユニット5には、地下水流入口1から取り入れた地下水とヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器12を設け、地下水流入口1から取り入れた地下水と空調用熱媒流入口3から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器13を設け、ヒートポンプHの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と空調用熱媒流入口3から取り入れた空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器14を設け、地下水流入口1から取り入れた地下水を、第1熱交換器12と第2熱交換器13とに分流する3方弁等で構成された分流装置15を設け、分流装置15によって第1熱交換器12と第2熱交換器13とに分流された地下水を、地下水流出口2から外方に排出するように構成してある。更には、第1熱交換器12と第2熱交換器13への分流装置15による分流割合を制御する制御装置16を設け、空調用熱媒流入口3から取り入れた空調用熱媒を第2熱交換器13からそれに直列接続した第3熱交換器14を通して空調用熱媒流出口4から取り出す空調用熱媒流路17を設けてある。
尚、図1〜図3で、18は膨張弁で、19は圧縮機、20は四方弁である。
尚、図1〜図3で、18は膨張弁で、19は圧縮機、20は四方弁である。
前記制御装置16は、特に冷房空調運転時に、第1熱交換器12をヒートポンプHにおける凝縮器にすると共に、第3熱交換器14をヒートポンプHにおける蒸発器にして、空調用冷房負荷が設定値より小さい場合に、図3に示すように、地下水流入口1から取り入れた地下水を第2熱交換器13のみに地下水を供給するように分流装置15を調整して、極力ヒートポンプHを利用せずにエネルギー消費を抑え、空調用冷房負荷が設定値よりも大きい場合に、図2に示すように、地下水流入口1から取り入れた地下水を第2熱交換器13と第1熱交換器12に地下水を分流しながら負荷の量に応じて分流量を調整するように分流装置15を制御するものである。空調対象の室温が設定温度(例えば26℃〜28℃)以下では、図5のBの領域で示すように、第2熱交換器13にのみ地下水を供給し、設定温度以上に上昇するに伴って、図5のBの領域で示すように第2熱交換器13に定量の地下水を供給しながら、図5のAの領域で示すように、第1熱交換器12にも地下水を負荷に応じて供給して冷熱の不足分をヒートポンプHの作動で補うようにしてある。
尚、暖房空調運転時には、通常室温が地下水より低くなることは少ないために、第1熱交換器12にのみ地下水を供給することが多く、例外的に、厳冬期などの暖房立上げ時などに室温が下がりすぎている場合には、第2熱交換器13にも地下水を供給するのが適切なことがある。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈1〉 図4に示すように、空調用熱媒を液体に代えて空気で行なう場合、空調装置11は、空調熱源ユニット5に組み込まれ、内蔵した送風機Fにより室内から空調用熱媒流入口3を介して取り込まれた空気が、第2熱交換器13と第3熱交換器14とを直列に通過して、空調用熱媒流出口4から再び室内に供給されるようになっていてもよい。
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
1 地下水流入口
2 地下水流出口
3 空調用熱媒流入口
4 空調用熱媒流出口
5 空調熱源ユニット
8 地下水循環路
10 空調用熱媒循環路
11 空調装置
12 第1熱交換器
13 第2熱交換器
14 第3熱交換器
15 分流装置
16 制御装置
17 空調用熱媒流路
H ヒートポンプ
2 地下水流出口
3 空調用熱媒流入口
4 空調用熱媒流出口
5 空調熱源ユニット
8 地下水循環路
10 空調用熱媒循環路
11 空調装置
12 第1熱交換器
13 第2熱交換器
14 第3熱交換器
15 分流装置
16 制御装置
17 空調用熱媒流路
H ヒートポンプ
Claims (5)
- 地下水を受け入れる地下水流入口を設け、
空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口と空調用熱媒流出口とを設け、
ヒートポンプを内蔵し、
前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器を設け、
前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器を設け、
前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器を設け、
前記地下水流入口から取り入れた地下水を、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流する分流装置を設け、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器への前記分流装置による分流割合を制御する制御装置を設け、
前記分流装置によって前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流された地下水を外方に排出する地下水流出口を設け、
前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒を前記第2熱交換器からそれに直列接続した前記第3熱交換器を通して前記空調用熱媒流出口から取り出す空調用熱媒流路を設けてある空調熱源ユニット。 - 前記空調用熱媒が液体である請求項1に記載の空調熱源ユニット。
- 前記空調用熱媒が空気である請求項1に記載の空調熱源ユニット。
- 前記制御装置は、冷房空調運転時に、前記第1熱交換器を前記ヒートポンプにおける凝縮器にすると共に、前記第3熱交換器を前記ヒートポンプにおける蒸発器にして、
空調用冷房負荷が設定値より小さい場合に、前記地下水流入口から取り入れた地下水を前記第2熱交換器のみに地下水を供給するように前記分流装置を調整し、
空調用冷房負荷が設定値よりも大きい場合に、前記地下水流入口から取り入れた地下水を前記第2熱交換器と前記第1熱交換器に地下水を分流しながら負荷の量に応じて分流量を調整するように前記分流装置を制御する請求項1〜3のいずれかに記載の空調熱源ユニット。 - 地下水を受け入れる地下水流入口を設け、
空調用熱媒に対する空調用熱媒流入口と空調用熱媒流出口とを設け、
ヒートポンプを内蔵し、
前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか一方と熱交換する第1熱交換器を設け、
前記地下水流入口から取り入れた地下水と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒と熱交換する第2熱交換器を設け、
前記ヒートポンプの凝縮器又は蒸発器のいずれか他方と前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒とを熱交換する第3熱交換器を設け、
前記地下水流入口から取り入れた地下水を、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流する分流装置を設け、
前記第1熱交換器と前記第2熱交換器への前記分流装置による分流割合を制御する制御装置を設け、
前記分流装置によって前記第1熱交換器と前記第2熱交換器とに分流された地下水を外方に排出する地下水流出口を設け、
前記空調用熱媒流入口から取り入れた空調用熱媒を前記第2熱交換器からそれに直列接続した前記第3熱交換器を通して前記空調用熱媒流出口から取り出す空調用熱媒流路を設けてある空調熱源ユニットを設け、
地下水汲み上げ井戸から汲み上げた地下水を前記地下水流入口に供給すると共に、前記地下水流出口から排出する地下水を還元井戸に戻す地下水循環路を設け、
空調用熱媒を、空調用放熱器から前記空調用熱媒流入口に供給すると共に、前記空調用熱媒流出口から取り出した熱媒を前記空調用放熱器に循環させる空調用熱媒循環路を形成した空調装置を設けてある空調システム。
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JP2009227801A JP2011075218A (ja) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | 空調熱源ユニット及び空調システム |
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Publication Number | Publication Date |
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