JP2016161193A - 冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷熱造成用ヒートポンプ41Aは、図示しない圧縮器、凝縮器、膨張弁、蒸発器で構成され、冷熱領域1Aの冷熱用地中熱交換器21A、22Aから水等の熱交換媒体を介して供給された冷熱を利用して冷熱を造成し、必要な施設等に供給する。冷熱造成用ヒートポンプ41Aから排出された温排熱は、温熱領域1Bの温熱用蓄熱器3Bに熱交換媒体を介して供給され、温熱用蓄熱器3B周辺の温熱領域1Bに温熱を蓄積する。
【選択図】図1
Description
本発明の目的は、必要量の冷熱と温熱を同時に供給することが可能で、運転効率が良い、冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを提供することにある。
本発明の他の目的は、地域特有の再生可能エネルギー、産業排熱等の温熱、冷熱を地中に蓄熱し、その熱エネルギーをそのまま有効に利用できる場合には、ヒートポンプレスで運転し、省エネルギーの冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、地域特有の再生可能エネルギー、産業排熱等の温熱、冷熱を地中に蓄熱し、必要に応じてヒートポンプを運転することにより、熱エネルギーを有効に利用できる省エネルギーの冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを提供することにある。
即ち、本発明1の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムは、冷熱を造成する冷熱造成用ヒートポンプと、地中に形成された冷熱領域に設置され、前記冷熱造成用ヒートポンプの熱源を供給する冷熱用地中熱交換器と、温熱を造成する温熱造成用ヒートポンプと、前記冷熱領域から離間して地中に形成された温熱領域に設置され、前記温熱造成用ヒートポンプの熱源を供給する温熱用地中熱交換器と、前記冷熱領域に設置され、前記温熱造成用ヒートポンプから排出される冷排熱を蓄熱するとともに、前記冷熱造成用ヒートポンプの熱源の一部を供給する冷熱用蓄熱器と、前記温熱領域に設置され、前記冷熱造成用ヒートポンプから排出される温排熱を蓄熱するとともに、前記温熱造成用ヒートポンプの熱源の一部を供給する温熱用蓄熱器とを備えたことを特徴とする。
本発明3の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムは、本発明2において、前記冷熱用蓄熱器と前記冷熱用地中熱交換器は、地表面からの深さが異なる位置に水平に設置され、及び/又は、前記温熱用蓄熱器と前記温熱用地中熱交換器は、地表面からの深さが異なる位置に水平に設置されていることを特徴とする。
本発明5の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムは、本発明1において、前記冷熱領域に設置された複数の冷熱側基礎杭の一方には、前記冷熱用地中熱交換器が挿入されるとともに、前記複数の冷熱側基礎杭の他方には前記冷熱用蓄熱器が挿入され、前記温熱領域に設置された複数の温熱側基礎杭の一方には、前記温熱用地中熱交換器が挿入されるとともに、前記複数の温熱側基礎杭の他方には前記温熱用蓄熱器が挿入されていることを特徴とする。
以下、本発明の第1の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを示し、水平埋設方式地中熱交換器に適用した例を示す概略構成図である。図1に示すように、地中を冷熱領域1A(図1の左側)と温熱領域1B(図1の右側)に区分し、冷熱領域1Aに2個の冷熱用地中熱交換器21A、22Aと、この中間位置に1個の冷熱用蓄熱器3Aを水平に設置している例を示す。また、温熱領域1Bに2個の温熱用地中熱交換器21B、22Bと、この中間位置に1個の温熱用蓄熱器3Bを水平に設置している例を示す。冷熱領域1Aと温熱領域1Bは、その中央部が、数メートルから数十メートル離間して設置されている。
図2は、本発明の第2の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを示し、既成コンクリート杭利用の例を示す概略構成図を示す。図3は、図2の既成コンクリート杭を示す縦断面図であり、図3(a)は地中熱交換用既成コンクリート杭を示し、図3(b)は蓄熱器用既成コンクリート杭を示す。以下の説明では、上記第1の実施の形態と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。本発明の第2の実施の形態は、施設の基礎杭である既成コンクリート杭の中に、ポリエチレン製のUチューブを挿入して、地中熱交換器や蓄熱器とした例である。
図4は、本発明の第3の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを示し、既成コンクリート杭に地中熱交換器と蓄熱器を併設した例を示す概略構成図、図5は、図4の既成コンクリート杭を示す縦断面図であり、地中熱交換器と蓄熱器を併設した既成コンクリート杭を示す縦断面図である。以下の説明では、上記実施の形態と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
図6は、本発明の第4の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを示し、場所打ち杭に設置した例を示す概略構成図である。以下の説明では、上記実施の形態と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。本発明の第4の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムは、施設の基礎杭である場所打ち杭の鉄筋籠にポリエチレン製のUチューブを多数取り付けて、地中熱交換器や蓄熱器とした例である。
図7は、本発明の第5の実施の形態の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムを示し、1本の場所打ち杭に蓄熱器と地中熱交換器を併設した例を示す概略構成図である。以下の説明では、上記実施の形態と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
21A、22A…冷熱用地中熱交換器
3A…冷熱用蓄熱器
41A…冷熱造成用ヒートポンプ
42A…冷熱供給装置
1B…温熱領域
21B、22B…温熱用地中熱交換器
3B…温熱用蓄熱器
41B…温熱造成用ヒートポンプ
42B…温熱供給装置
5…既成コンクリート杭
51A…冷熱用地中熱交換器用既成コンクリート杭
51B…温熱用地中熱交換器用既成コンクリート杭
52A…冷熱用蓄熱器用既成コンクリート杭
52B…温熱用蓄熱器用既成コンクリート杭
53A…冷熱用蓄熱・地中熱交換器併設の既成コンクリート杭
53B…温熱用蓄熱・地中熱交換器併設の既成コンクリート杭
54A…冷熱用地中熱交換器付場所打ち杭
54B…温熱用地中熱交換器付場所打ち杭
55A…冷熱用蓄熱器付場所打ち杭
55B…温熱用蓄熱器付場所打ち杭
56A…冷熱用蓄熱・地中熱交換器を併設した場所打ち杭
56B…温熱用蓄熱・地中熱交換器を併設した場所打ち杭
61…地中熱交換用Uチューブ
62…蓄熱用Uチューブ
Claims (6)
- 冷熱を造成する冷熱造成用ヒートポンプと、
地中に形成された冷熱領域に設置され、前記冷熱造成用ヒートポンプの熱源を供給する冷熱用地中熱交換器と、
温熱を造成する温熱造成用ヒートポンプと、
前記冷熱領域から離間して地中に形成された温熱領域に設置され、前記温熱造成用ヒートポンプの熱源を供給する温熱用地中熱交換器と、
前記冷熱領域に設置され、前記温熱造成用ヒートポンプから排出される冷排熱を蓄熱するとともに、前記冷熱造成用ヒートポンプの熱源の一部を供給する冷熱用蓄熱器と、
前記温熱領域に設置され、前記冷熱造成用ヒートポンプから排出される温排熱を蓄熱するとともに、前記温熱造成用ヒートポンプの熱源の一部を供給する温熱用蓄熱器とを備えた
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムにおいて、
前記冷熱用蓄熱器と前記冷熱用地中熱交換器は、地中に水平に設置され、及び/又は、
前記温熱用蓄熱器と前記温熱用地中熱交換器は、地中に水平に設置されている
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。 - 請求項2に記載の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムにおいて、
前記冷熱用蓄熱器と前記冷熱用地中熱交換器は、地表面からの深さが異なる位置に水平に設置され、及び/又は、
前記温熱用蓄熱器と前記温熱用地中熱交換器は、地表面からの深さが異なる位置に水平に設置されている
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムにおいて、
前記冷熱領域に設置された冷熱側基礎杭には、前記冷熱用地中熱交換器と前記冷熱用蓄熱器の両方が挿入され、
前記温熱領域に設置された温熱側基礎杭には、前記温熱用地中熱交換器と前記温熱用蓄熱器の両方が挿入されている
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。 - 請求項1に記載の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムにおいて、
前記冷熱領域に設置された複数の冷熱側基礎杭の一方には、前記冷熱用地中熱交換器が挿入されるとともに、前記複数の冷熱側基礎杭の他方には前記冷熱用蓄熱器が挿入され、
前記温熱領域に設置された複数の温熱側基礎杭の一方には、前記温熱用地中熱交換器が挿入されるとともに、前記複数の温熱側基礎杭の他方には前記温熱用蓄熱器が挿入されている
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。 - 請求項1ないし5から選択される1項に記載の冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステムにおいて、
前記冷熱領域と温熱領域の略中央部は、数メートルから数十メートル離間している
ことを特徴とする冷温熱同時蓄熱システムを有する地中熱ヒートポンプシステム。
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