JP2013148247A - Geothermal air conditioning device and construction method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中熱利用の空調装置に関し、詳しくは外気と地中熱とを効率的に熱交換しうる地中熱利用の空調装置及びその施工方法に関する。 The present invention relates to an air-conditioning apparatus using geothermal heat, and more particularly to an air-conditioning apparatus using geothermal heat that can efficiently exchange heat between the outside air and geothermal heat, and a construction method thereof.
近年の省エネルギー化の要請により、地中熱を利用した空調装置が提案されている(例えば下記特許文献1参照)。この種の代表的な空調装置としては、地中に埋設された地中熱交換部に、外気を経由させて建物内部に供給する所謂クールチューブと称されるものが知られている。
In recent years, due to demands for energy saving, an air conditioner using geothermal heat has been proposed (see, for example,
このような空調装置は、夏では、高温の外気を、地中熱交換部を通して冷却して建物内部に供給できるとともに、冬では、冷たい外気を地中熱交換部で暖めて建物内部に供給できる利点がある。 Such an air conditioner can cool high-temperature outside air through the underground heat exchanger in summer and supply it to the inside of the building, and in winter, can cool cold outside air at the underground heat exchanger and supply it to the inside of the building. There are advantages.
しかしながら、上記のような空調装置を低コストで施工する場合、地中熱交換部が地上から比較的浅い位置に埋設されることが多い。このような場合、外気温や日射等の影響により、地中熱交換部付近の地中温度が不安定になりやすく、外気と地中熱とを効率的に熱交換できないという問題があった。 However, when constructing the air conditioner as described above at a low cost, the underground heat exchange section is often buried at a relatively shallow position from the ground. In such a case, the underground temperature near the underground heat exchanging portion is likely to be unstable due to the influence of the outside air temperature, solar radiation, and the like, and there is a problem that the outside air and the underground heat cannot be efficiently exchanged.
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、地中熱交換部の上方又は側方に断熱材を配置することを基本として、外気と地中熱とを効率的に熱交換しうる地中熱利用の空調装置及びその施工方法を提供することを主たる目的としている。 The present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and efficiently heats the outside air and the underground heat based on the arrangement of the heat insulating material above or on the side of the underground heat exchange section. The main purpose is to provide a replaceable geothermal air conditioner and its construction method.
本発明のうち請求項1記載の発明は、外気を地中熱で熱交換して建物内部に供給する地中熱利用の空調装置であって、地中に埋設されかつ外気を地中熱で熱交換するパイプ状の地中熱交換部と、地中の内部に埋設され、かつ前記地中熱交換部の上方又は側方に配された断熱材とを含むことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項2記載の発明は、前記断熱材は、前記地中熱交換部の上方に配された上方断熱材を含む請求項1に記載の地中熱利用の空調装置である。
The invention according to
また、請求項3記載の発明は、前記断熱材は、前記地中熱交換部の側方に配された側方断熱材を含む請求項1又は2に記載の地中熱利用の空調装置である。
Moreover, invention of
また、請求項4記載の発明は、前記側方断熱材は、前記地中熱交換部の周囲を囲む板状の断熱片からなり、該断熱片と、この断熱片の前記地中熱交換部側への倒れを防ぐ枠材とで土留手段を構成する請求項3に記載の地中熱利用の空調装置。
In the invention according to
また、請求項5記載の発明は、前記地中熱交換部の下方には、前記地中熱交換部よりも深い位置の地中熱を、前記地中熱交換部側へと移動させる地中熱吸上げ部が設けられる請求項1乃至4のいずれかに記載の地中熱利用の空調装置である。
In the invention according to
また、請求項6記載の発明は、前記地中熱吸上げ部は、良熱伝導性を有する複数の棒状体からなる請求項5記載の地中熱利用の空調装置である。
The invention according to
また、請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のいずれかに記載の地中熱利用の空調装置の施工方法であって、地面を掘削して穴を形成する掘削工程と、前記穴の掘削周囲面に、断熱材を用いて土留する土留め工程と、前記断熱材で囲まれた空間に、前記地中熱交換部を配置する配置工程と、前記空間を土で埋める埋設工程とを含むことを特徴とする。
The invention according to
本発明の地中熱利用の空調装置は、外気を地中熱で熱交換して建物内部に供給する。このような空調装置は、夏において、高温の外気を地中熱交換部で冷却して、建物内に供給できる。また、冬においては、冷たい外気を地中熱交換部で暖めて、建物内に供給できる。これにより、空調装置は、例えば、エアコンのような大きなエネルギーを使用することなく、室内を空調することができ、省エネルギー性を向上しうる。 The air conditioner using geothermal heat of the present invention exchanges the outside air with geothermal heat and supplies it to the inside of the building. Such an air conditioner can supply high-temperature outside air to the building in the summer by cooling it in the underground heat exchanger. In winter, cold outdoor air can be warmed by the underground heat exchanger and supplied into the building. Thereby, the air conditioner can air-condition the room without using large energy such as an air conditioner, and can improve energy saving.
また、空調装置は、地中に埋設されかつ外気を地中熱で熱交換するパイプ状の地中熱交換部と、地中の内部に埋設され、かつ地中熱交換部の上方又は側方に配された断熱材とを含む。 In addition, the air conditioner has a pipe-shaped underground heat exchanging part buried in the ground and exchanging heat of the outside air with underground heat, and an upper or side of the underground heat exchanging part buried in the underground. And a heat insulating material disposed on the surface.
このような空調装置は、地中熱交換部の上方又は側方が断熱されるため、比較的浅い場所に埋設された場合でも、外気温や日射等の影響を遮断して、該地中熱交換部付近の地中温度が不安定なるのを抑制でき、外気と地中熱との熱交換を効率的に行いうる。 Since such an air conditioner is insulated at the top or side of the underground heat exchanging section, even when buried in a relatively shallow place, the influence of outside air temperature, solar radiation, etc. is blocked, and the underground heat It is possible to suppress instability of the underground temperature in the vicinity of the exchange unit, and heat exchange between the outside air and underground heat can be performed efficiently.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1に示されるように、本実施形態の地中熱利用の空調装置(以下、単に「空調装置」ということがある)1は、例えば、一般的な住宅やビル等の建物Hの空調装置として用いられる。この空調装置1は、外気Aを地中熱で熱交換して建物Hの内部(床下空間7)に供給し、床部に設けられた開口10a、10bから、建物Hの内部に形成される空気流路を通って、各居室Lへと供給される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an air conditioner (hereinafter sometimes simply referred to as “air conditioner”) 1 according to the present embodiment is an air conditioner for a building H such as a general house or building. Used as The
このような空調装置1は、夏において、高温の外気Aを地中熱交換部1Aで冷却して建物Hの内部に供給でき、また、冬においては、冷たい外気Aを地中熱交換部1Aで暖めて建物内部に供給できる。従って、空調装置1は、例えば、エアコンのような大きなエネルギーを使用することなく、建物Hの内部を空調することができ、省エネルギー性を向上しうる。
Such an
本実施形態の空調装置1は、建物Hに隣接して設けられる。この空調装置1は、例えば、庭等の地中Gに埋設され、かつ外気Aを地中熱で熱交換するパイプ状の地中熱交換部1Aと、地中Gの内部に埋設された断熱材1Bとを含む。
The
図1及び図2に示されるように、本実施形態の地中熱交換部1Aは、例えば、屈曲自在な可撓管2、該可撓管2に外気を導入する導入部3、該可撓管2で熱交換された外気Aを建物Hの内部(本実施形態では、床下空間7)に供給する供給部4、該可撓管2と該導入部3との間を中継する第1縦パイプ5、及び該可撓管2と該供給部4とを中継する第2縦パイプ6を含んで構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the underground
本実施形態の可撓管2は、例えば、地表から1〜4m程度の深さで埋設され、螺旋の軸2sが上下方向である縦螺旋状にのびる。このように、可撓管2は、比較的浅い位置に埋設されるため、空調装置1の施工コストを低減しうる。
The
また、前記可撓管2は、長手方向の任意の位置で、曲げ変形可能なフレキシブルパイプからなる。このような可撓管2は、柔軟性に優れるため、土圧や、地震発生時に大きな荷重が作用しても、それらに追従して柔軟に変形することができ、耐久性を向上しうる。
The
さらに、可撓管2は、その一端2iが、第1縦パイプ5を介して導入部3と連通するとともに、その他端2oが、第2縦パイプ6を介して供給部4と連通して配置され、一端2iと他端2oとの間で、上下方向に略二周分巻回されている。
Further, the
これにより、可撓管2は、縦螺旋状にのびるため、外気Aを熱交換する空間の体積を維持しつつ、占有する土地面積を小さくすることができる。従って、地中熱交換部1Aは、省スペース性及び汎用性に優れる。
Thereby, since the
本実施形態の地中熱交換部1Aは、縦螺旋にのびる1本又は数本の可撓管2を含んで構成される。このため、地中熱交換部1Aは、従来の地中熱交換部に比べて、管と管とを連結するジョイント箇所を大幅に少なくすることができる。これにより、地中熱交換部1Aは、施工性及び低コスト性を高めうるとともに、ジョイント箇所で生じがちな損傷を、効果的に抑制できる。
The underground
さらに、可撓管2は、その一端2i側から他端2o側に向かって、下方に傾斜する排水勾配α1を有する。これにより、可撓管2は、その内部で発生した結露を、傾斜に沿って他端2o側へ円滑に排水でき、結露が滞留することに起因するカビや異臭の発生を、効果的に抑制しうる。この可撓管2の排水勾配α1は、1/80〜1/120程度が望ましい。
Furthermore, the
また、地中熱との熱交換を効果的に発揮させるために、可撓管2の内径D1が、例えば100〜300mm程度に設定されるのが望ましく、また、上下に重なる可撓管2の間隔W2が、300〜500mmに設定されるのが望ましい。さらに、可撓管2としては、特に限定されないが、例えば、合成樹脂、又は金属等からなるのが望ましい。
In order to effectively exhibit heat exchange with the underground heat, it is desirable that the inner diameter D1 of the
なお、本実施形態では、可撓管2が縦螺旋状にのびるものが例示されたが、これに限定されるわけではなく、例えば、鉛直方向にジグザグ状にのびるものでもよい。このような可撓管2も、外気Aを熱交換するのに必要な空間を維持しつつ、占有する土地面積を小さくすることができる。
In the present embodiment, the
図1に示されるように、前記導入部3は、第1縦パイプ5から地面に向かって傾斜してのびる傾斜部3Aと、該傾斜部3Aの端部から地上にのびる外気導入部3Bとを含む。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態では、傾斜部3Aと外気導入部3Bとがなす角度α2aが、鈍角(例えば、120〜150度程度)に設定される。これにより、導入部3は、傾斜部3Aと外気導入部3Bとの間の空気抵抗を小さくでき、外気Aをスムーズに案内しうる。
In the present embodiment, the angle α2a formed by the
前記外気導入部3Bの一端3Biには、地上に露出するとともに、約180度湾曲して下向きに開口する開口部11が接続される。このような開口部11は、外気導入部3Bに雨水等が進入するのを防止できる。また、開口部11には、虫や異物の進入を防ぐフィルター(図示省略)が配されるのが望ましい。
One end 3Bi of the outside
前記供給部4は、第2縦パイプ6から地面に向かって傾斜してのびる傾斜部4Aと、該傾斜部4Aの端部から上方にのび、かつ建物Hの床下空間7で開口する外気供給部4Bとを含む。
The
また、本実施形態では、傾斜部4Aと外気供給部4Bとがなす角度α2bが、導入部3の前記角度α2aと同一範囲に設定される。これにより、供給部4は、傾斜部4Aと外気供給部4Bとの間の空気抵抗を小さくでき、外気Aをスムーズに案内しうる。
In the present embodiment, the angle α2b formed by the
前記外気供給部4Bには、その一端4Biに設けられる開口部12に、空気を強制的に吸い上げる吸気用ファン41が接続される。このような吸気用ファン41は、地中熱交換部1A、導入部3及び供給部4の内部を負圧にして、外気Aを強制的に通過させることができ、空調効率を高めうる。
An
図2及び図3(a)に示されるように、前記第1縦パイプ5は、上下方向にのびる複数のパイプ部21と、上下で隣り合う一対のパイプ部21を連結する分岐部22が設けられる。
As shown in FIGS. 2 and 3A, the first
前記分岐部22は、可撓管2の一端2iを連結する第1分岐部22Aと、該第1分岐部22Aよりも上部に設けられ、かつ導入部3の傾斜部3Aを連結する第2分岐部22Bとを含む。これらの第1、第2分岐部22A、22Bは、上下にのびる縦パイプ部25と、該縦パイプ部25から分岐して側方に突出した枝パイプ部26とを有する。
The
前記縦パイプ部25は、その上下端に、前記パイプ部21の端部21tを密に挿入可能な一対の拡径部25t、25tが設けられる。
The
また、第1、第2分岐部22A、22Bの各枝パイプ部26は、可撓管2の一端2i、又は導入部3の傾斜部3Aを密に連通可能な拡径部26tがそれぞれ形成される。
In addition, each
さらに、第1分岐部22Aの枝パイプ部26は、縦パイプ部25から拡径部26tに向かって下方へ傾斜してのびる一方、第2分岐部22Bは、上方へ傾斜してのびる。このような第1、第2分岐部22A、22Bは、導入部3から導入された外気Aを、鈍角に曲げて可撓管2に案内することができ、空気抵抗を小さくできる。
Further, the
図2及び図3(b)に示されるように、前記第2縦パイプ6は、第1縦パイプ5と同様に、上下方向にのびる複数のパイプ部21と、隣り合う一対のパイプ部21を連結する分岐部22とを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3B, the second
この分岐部22は、可撓管2の他端2oを連結する第3分岐部22Cと、該第3分岐部22Cよりも上部に設けられ、かつ供給部4の傾斜部4Aを連結する第4分岐部22Dとを含む。これらの第3、第4分岐部22C、22Dも、上下にのびる縦パイプ部25と、該縦パイプ部25から分岐して側方に突出した枝パイプ部26とを有する。
The
前記第3分岐部22Cの枝パイプ部26は、縦パイプ部25から上方に向かって傾斜してのび、可撓管2の他端2oを密に連通可能な拡径部26tが形成される。これにより第3分岐部22Cは、可撓管2内の排水30を、第2縦パイプ6の底部6bに案内する傾斜が形成されるため、該可撓管2内に水分が滞留することによるカビや異臭の発生を効果的に抑制しうる。
The
一方、第4分岐部22Dの枝パイプ部26は、縦パイプ部25から上方に向かって傾斜してのび、かつ供給部4の傾斜部4Aを密に連通可能な拡径部26tが形成される。これにより、第4分岐部22Dは、第2縦パイプ6から導入された外気Aを、鈍角に曲げて供給部4へと案内でき、空気抵抗を小さくすることができる。
On the other hand, the
図1に示されるように、本実施形態の断熱材1Bは、地中熱交換部1Aの上方に配された上方断熱材16を含む。
As FIG. 1 shows, the
本実施形態の上方断熱材16は、例えば、板状に形成された複数の断熱片18からなり、地表から0.3〜1.0m程度の深さに埋設される。また、上方断熱材16は、地上にのびる導入部3、供給部4、第1縦パイプ5、及び第2縦パイプ6の一部を除き、地中熱交換部1Aの上方全体を覆って配置される。
The upper
このような断熱材1Bは、地中熱交換部1Aの上方を断熱することができるため、該地中熱交換部1Aが、比較的浅い場所に埋設された場合でも、外気温や日射等の影響を効果的に遮断することができる。従って、断熱材1Bは、地中熱交換部1A付近の地中温度が不安定なるのを抑制でき、外気Aと地中熱との熱交換を効率的に行いうる。
Since such a
また、断熱材1Bとしては、特に限定されないが、例えば、発泡プラスチック系断熱材(ポリスチレン等)、繊維系断熱材、天然素材系断熱材、ALC板等を適宜採用することができるが、とりわけ高い断熱性を有する発泡プラスチック系断熱材(ポリスチレン)が望ましい。また、断熱材1Bの熱抵抗は、3〜5m2K/W程度が望ましい。さらに、断熱片18の厚さW4は、50〜200mm程度が望ましい。
Further, the
図4及び図5には、本発明の他の実施形態の断熱材1Bが示される。この実施形態の断熱材1Bは、前記上方断熱材16と、地中熱交換部1Aの側方に配された側方断熱材17とを含む。
4 and 5 show a
本実施形態の側方断熱材17は、板状の複数の前記断熱片18を、地中熱交換部1Aの側方に、隙間なく並べて形成される。また、各断熱片18は、上方断熱材16の下面16dから下方に鉛直状にのびる。さらに、本実施形態では、側方断熱材17の下端17dが、可撓管2の下面2dよりも下方で終端している。
The side
このような断熱材1Bは、地中熱交換部1Aの上方から側方に亘って断熱することができるため、外気温や日射等の影響を、より効果的に遮断することができる。従って、断熱材1Bは、地中熱交換部1A付近の地中温度が不安定なるのを抑制でき、外気Aと地中熱との熱交換を効率的に行いうる。
Since such a
上記作用を効果的に発揮させるために、側方断熱材17の下端17dが、可撓管2の下面2dよりも下方で終端するのが望ましい。これにより、側方断熱材17は、外気温や日射等の影響を、より効果的に遮断しうる。
In order to effectively exhibit the above action, it is desirable that the
また、側方断熱材17の前記断熱片18と、この断熱片18の前記地中熱交換部1A側への倒れを防ぐ枠材とで土留手段31が構成される。
Moreover, the earth retaining means 31 is comprised by the said
前記枠材は、側方断熱材17の地中熱交換部1A側において、該側方断熱材17の下端17d側に配される下枠32と、該側方断熱材17の上端17u側に配される上枠33、及び下枠32と上枠33との間を上下方向に継ぐ縦材34を含む。
The frame material is arranged on the side of the underground
前記下枠32は、例えば、地中熱交換部1Aを挟んで互いに向き合う一対の第1枠材32a、32aと、該第1枠材32a、32aの両端を継ぐ一対の第2枠材32b、32bとを含み、矩形枠として構成される。
The
前記上枠33は、下枠32と同様に、一対の第1枠材33a、33aと、該第1枠材33a、33aの両端を継ぐ一対の第2枠材33b、33bとを含み、矩形枠として構成される。
Like the
前記縦材34は、下枠32及び上枠33の間を上下にのびる複数本の枠材34aからなる。この枠材34aは、下枠32及び上枠33の長手方向に沿って隔設される。これにより、枠材34aは、下枠32と上枠33とを強固に連結しうる。
The
このような土留手段31は、土圧や地震に大きな荷重が作用しても、該側方断熱材17が地中熱交換部1A側へ倒れるのを防ぐことができる。従って、土留手段31は、側方断熱材17の位置ずれによる断熱性能の低下を防ぐとともに、地中熱交換部1Aへの外力の作用を最小限に抑え、破損等を効果的に防ぎうる。
Such earth retaining means 31 can prevent the side
また、本実施形態の上枠33には、一対の第1枠材33a、33a間をのびる補強枠材35が設けられるのが望ましい。この補強枠材35は、一対の第1枠材33a、33a間をのびる基部35aと、該基部35aの両端を鍔状にのびる一対のフランジ35b、35bとを含む。このような補強枠材35は、上枠33の強度を、下枠32の強度に比べて相対的に大きくすることができ、側方断熱材17が地中熱交換部1Aに倒れるのを効果的に抑制しうる。
Moreover, it is desirable that the
また、一対のフランジ35b、35bは、基部35aから上下方向に伸び、かつ第1枠材33aの上端及び下端をはみ出して突出している。
The pair of
図6に示されるように、地中熱交換部1Aの下方には、該地中熱交換部1Aよりも深い位置の地中熱を、地中熱交換部1A側へと移動させる地中熱吸上げ部13が設けられるのが望ましい。
As shown in FIG. 6, below the underground
本実施形態の地中熱吸上げ部13は、良熱伝導性を有する複数の棒状体13Aからなり、棒状体13Aは上下方向に巻回された可撓管2が囲む中央部に均等に分散して配され、上端が上下方向に巻回された可撓管2の鉛直方向の中心付近から下方にのびている。
The underground
このような地中熱吸上げ部13は、地中熱交換部1A付近の地中温度よりも安定した深い位置の地中熱を、地中熱交換部1A側へと移動させることができるため、外気Aを効率的に熱交換することができる。
Such a ground
特に、前記棒状体13Aは、可撓管2が囲む中央部に均等に分散して配されることによって、前記中央部に効率的に熱を供給し、可撓管2での効率的な熱交換に寄与しうる。
In particular, the rod-
また、棒状体13Aは、その直径D3が30〜50mm程度が望ましく、また、上下方向の長さL3が1000〜3000mm程度が望ましい。さらに、棒状体13Aとしては、良熱伝導性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属から形成されるのが望ましい。
The rod-
次に、本発明の空調装置1の施工方法の一例について説明する。
この施工方法では、地面Gsを掘削して穴42を形成する掘削工程と、穴42を断熱材を用いて土留する土留め工程と、断熱材1Bで囲まれた空間Sに、地中熱交換部1Aを配置する配置工程と、空間Sを土で埋める埋設工程とを含む。
Next, an example of the construction method of the
In this construction method, excavation process of excavating the ground Gs to form the
図7(a)に示されるように、前記掘削工程では、建物Hに近接する庭等の地面Gsを掘削して、前記穴42を形成する。この穴42は、例えば、長さL5が4〜6m程度、幅(図示省略)が2〜3m程度、深さD5が1.5〜2.5m程度に設定され、本実施形態では4つの掘削周囲面42a〜42d(図5に示す)と、底面42eとを有した上解放の直方体状空間である。
As shown in FIG. 7A, in the excavation step, the
また、図7(b)に示されるように、前記棒状体13A(図6に示す)を埋設する場合には、前記穴42を形成後、前記棒状体13Aを、該穴42の底面42eから地中Gに埋設する棒状体埋設工程が行われる。この工程では、穴42の底面42eから地中Gへのびる細穴43を複数形成し、その細穴43に、棒状体13Aを挿入して埋設する。
Further, as shown in FIG. 7B, when the rod-
また、棒状体13Aを埋設後、棒状体13Aの上端13Auは、穴42の底面42eから突出させても良いし、底面42eよりも下方に埋設しても良い。
Further, after embedding the rod-shaped
図8(a)に示されるように、前記土留め工程では、掘削周囲面42a〜42dに沿って前記断熱片18からなる側方断熱材17を配置する第1土留め工程と、該側方断熱材17に下枠32、上枠33等を配置する第2土留め工程とが含まれる。
As shown in FIG. 8 (a), in the earth retaining step, the first earth retaining step in which the side
前記第1土留め工程では、側方断熱材17を構成する複数の断熱片18を、ほぼ鉛直な掘削周囲面42a〜42dに沿って隙間なく配置する。
In the first earth retaining step, the plurality of
前記第2土留め工程では、側方断熱材17の倒れを防ぐべく、側方断熱材17の内周面に枠材(例えば、下枠32の第1、第2枠材32a、32b、縦材34の枠材34a、及び上枠33の第1、第2枠材33a、33b)を順次配置する。このような枠材と前記断熱片18とによって、土留手段31が形成される。なお、上枠33には、第1枠材33a間に、補強枠材35(図5に示す)を配置される。
In the second earth retaining step, in order to prevent the side
このような土留手段31は、周囲の土砂の崩落を防ぐことができ、施工の安全性を向上しうる。また、本工程では、側方断熱材17を土留手段31の一部として利用できるため、施工コストや施工期間が増大を抑制しうる。
Such earth retaining means 31 can prevent the surrounding earth and sand from collapsing, and can improve the safety of construction. Moreover, in this process, since the side
前記配置工程では、側方断熱材17で囲まれた空間Sに、第1縦パイプ5と第2縦パイプ6とを配置する第1配置工程、導入部3と供給部4とを配置する第2配置工程、可撓管2を配置する第3配置工程を含む。
In the arrangement step, the first arrangement step of arranging the first
図8(b)に示されるように、前記第1配置工程では、図3(a)に示されるパイプ部21と第1分岐部22Aと第2分岐部22Bとを連結して、第1縦パイプ5を形成するとともに、図3(b)に示されるパイプ部21と第3分岐部22Cと第4分岐部22Dとを連結して、第2縦パイプ6を形成する。しかる後、第1縦パイプ5及び第2縦パイプ6の各下端を、穴42の底面42eに埋設して、該空間Sに立設させる。
As shown in FIG. 8B, in the first arrangement step, the
図9(a)に示されるように、前記第2配置工程では、導入部3の傾斜部3Aの一端3Aiを、第1縦パイプ5の第2分岐部22B(図2に示す)に接続する。さらに、供給部4の傾斜部4Aの一端4Aiを、第2縦パイプ6の第4分岐部22D(図2に示す)に接続するとともに、外気供給部4Bの一端4Biを、建物Hの床下空間7の開口部12となる場所に配置する。この供給部4は、側方断熱材17に設けられた孔部17hを介して、建物Hに接続される。また、床下空間7の開口部12に、吸気用ファン41を接続する。
As shown in FIG. 9A, in the second arrangement step, one end 3Ai of the
図9(b)に示されるように、前記第3配置工程では、可撓管2の一端2iを、第1縦パイプ5の第1分岐部22A(図2に示す)に接続した後に、縦螺旋状に略二周分巻回し、可撓管2の他端2oを、第2縦パイプ6の第3分岐部22C(図2に示す)に接続する。なお、可撓管2の排水勾配α1、及び上下で隣り合う可撓管2の離隔を確実に保持して埋設するために、該可撓管2を支持する支持治具(図示省略)が設けられてもよい。
As shown in FIG. 9 (b), in the third arrangement step, after one
図10(a)に示されるように、前記埋設工程では、掘削した土を空間Sに戻して、地中熱交換部1Aを埋設する。このとき、地中熱交換部1A付近の土の密度を均一にするために、十分に締め固めするのが望ましい。
As shown in FIG. 10A, in the burying step, the excavated soil is returned to the space S, and the underground
また、本実施形態では、側方断熱材17の上端17u付近まで埋設した後に、地中熱交換部1Aの上方に上方断熱材16を配置する。この上方断熱材16は、地上にのびる外気導入部3B、外気供給部4B、第1縦パイプ5、及び第2縦パイプ6の一部を除き、地中熱交換部1Aの全体を覆って配置される。
Moreover, in this embodiment, after burying to the
図10(b)に示されるように、上方断熱材16を埋設し、かつ外気導入部3Bの一端3Biに、開口部11を接続することにより、本実施形態の空調装置1が形成される。
As shown in FIG. 10B, the
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
図1に示す基本構造をなし、ALC板からなる上方断熱材を有する場合(実施例1)、及び発泡プラスチック系断熱材(ポリスチレン)からなる上方断熱材を有する場合(実施例2)の地中温度を、コンピュータを用いてシミュレーションし、それらの効果が評価された。また、比較のために、上方断熱材を有さない場合(比較例)についても、同様に評価された。なお、共通仕様は次のとおりである。 In the case of having the basic structure shown in FIG. 1 and having an upper heat insulating material made of an ALC plate (Example 1), and having an upper heat insulating material made of a foamed plastic-based heat insulating material (polystyrene) (Example 2) Temperatures were simulated using a computer and their effects were evaluated. Further, for comparison, the case where the upper heat insulating material was not provided (comparative example) was also evaluated in the same manner. The common specifications are as follows.
土の熱伝導率:1.0W/mK
上方断熱材:
地表からの埋設深さ:50cm
厚さW4:100mm
ALC板:
熱伝導率:0.15W/mK
熱抵抗 :0.67m2K/W
ポリスチレン:
熱伝導率:0.028W/mK
熱抵抗 :3.57m2K/W
シミュレーション方法は、次の通りである。
Thermal conductivity of soil: 1.0 W / mK
Upper insulation:
Burial depth from the ground surface: 50cm
Thickness W4: 100mm
ALC board:
Thermal conductivity: 0.15 W / mK
Thermal resistance: 0.67m 2 K / W
polystyrene:
Thermal conductivity: 0.028 W / mK
Thermal resistance: 3.57m 2 K / W
The simulation method is as follows.
下記条件での7〜9月において、実施例1、2及び比較例での地中の温度がシミュレーションされた。シミュレーションの条件は次のとおりである。
気象条件(平均気温):
年平均気温16.3℃
年最高気温36.5℃
年最低気温−2.6℃
7月の平均気温26.8℃
8月の平均気温28.7℃
9月の平均気温24.6℃
比較例の結果を図11(a)に、実施例1の結果を図11(b)に、実施例2の結果を図11(c)に示す。
In July to September under the following conditions, the underground temperatures in Examples 1 and 2 and the comparative example were simulated. The simulation conditions are as follows.
Weather conditions (average temperature):
Annual average temperature 16.3 ℃
Maximum annual temperature 36.5 ℃
Annual minimum temperature -2.6 ℃
Average temperature in July 26.8 ℃
Average temperature in August 28.7 ℃
September average temperature of 24.6 ° C
FIG. 11A shows the result of the comparative example, FIG. 11B shows the result of Example 1, and FIG. 11C shows the result of Example 2.
シミュレーションの結果、実施例1(上方断熱材がALC板)の深さ2mの地中温度は、上方断熱材を有さない比較例の深さ3mの地中温度に相当することが確認できた。また、実施例2(上方断熱材がポリスチレン)の深さ2mの地中温度は、比較例の深さ4mの地中温度に相当することが確認できた。 As a result of the simulation, it was confirmed that the underground temperature at a depth of 2 m in Example 1 (the upper insulating material is an ALC plate) corresponds to the underground temperature at a depth of 3 m in the comparative example having no upper insulating material. . Moreover, it has confirmed that the underground temperature of the depth 2m of Example 2 (upper heat insulating material is a polystyrene) corresponded to the underground temperature of the depth 4m of a comparative example.
このように、実施例1及び2では、上方断熱材を配することで、地上から比較的浅い位置(例えば、深さ2m)の土中温度においても、外気温や日射等の影響を低減することが確認できた。 As described above, in Examples 1 and 2, by providing the upper heat insulating material, the influence of the outside air temperature, solar radiation, and the like is reduced even in the soil temperature at a relatively shallow position (for example, 2 m in depth) from the ground. I was able to confirm.
1 空調装置
1A 地中熱交換部
1B 断熱材
1
Claims (7)
地中に埋設されかつ外気を地中熱で熱交換するパイプ状の地中熱交換部と、
地中の内部に埋設され、かつ前記地中熱交換部の上方又は側方に配された断熱材とを含むことを特徴とする地中熱利用の空調装置。 It is an air conditioner using geothermal heat that exchanges outside air with geothermal heat and supplies it to the inside of the building,
A pipe-shaped underground heat exchanging section buried in the ground and exchanging heat of the outside air with underground heat;
An air conditioner using geothermal heat, comprising a heat insulating material embedded in the ground and disposed above or on the side of the underground heat exchange section.
地面を掘削して穴を形成する掘削工程と、
前記穴の掘削周囲面に、断熱材を用いて土留する土留め工程と、
前記断熱材で囲まれた空間に、前記地中熱交換部を配置する配置工程と、
前記空間を土で埋める埋設工程とを含むことを特徴とする地中熱利用の空調装置の施工方法。 It is a construction method of the underground heat utilization air conditioner according to any one of claims 1 to 6,
An excavation process for excavating the ground to form a hole;
The earth retaining step of retaining the earth using a heat insulating material on the drilling peripheral surface of the hole,
An arrangement step of arranging the underground heat exchange part in the space surrounded by the heat insulating material,
A method for constructing an air conditioner using geothermal heat, comprising a burying step of filling the space with soil.
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