JP3894320B2 - ゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存のエアコン装置と地中熱交換器及び必要に応じソーラーシステムとを組合わせ、主として室内の冷暖房を行うためのゼロエネルギーシステム冷暖房装置を設置する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、室内の冷房および暖房の多くは、いわゆるエアコン装置によって行われている。このエアコン装置は、図1に示すように、室内用蒸発・凝縮器1と室外用蒸発・凝縮器20とを備えると共に、その間にコンプレッサー7、切換弁8および膨張弁9を設けて構成される。
【0003】
そして、冷房を行う場合には、室内用蒸発・凝縮器1によって冷媒Rを蒸発気化させて室内に冷気を供給すると共に、気化した冷媒Rを室外用蒸発・凝縮器20によって凝縮液化する工程を連続的に繰り返す。また、暖房を行う場合には、切換弁8を切換えて、室内用蒸発・凝縮器1によって冷媒Rを凝縮液化して室内に暖気を供給すると共に、液化された冷媒Rを室外用蒸発・凝縮器20によって蒸発気化する工程を繰り返す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のエアコン装置は、冷媒Rの冷房時における凝縮液化および暖房時における蒸発気化を、室外用蒸発・凝縮器20のみによって行っているので、凝縮および蒸発効果が必ずしも充分ではなく、よって冷暖房効果も改善の余地がある。
【0005】
また、室内用蒸発・凝縮器1と室外用蒸発・凝縮器20の双方を、電気あるいはガスを使用して運転しているので運転コストが嵩むと共に、環境汚染の原因にもなるといった問題がある。
【0006】
本発明はこうした問題に鑑み創案されたもので、冷暖房効果を高めると共に、運転コストの削減を図り、環境汚染を抑制することのできるゼロエネルギーシステム冷暖房装置を設置する方法を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
図2乃至図4を参照して説明する。第1の発明に係るゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法は、既存のエアコン装置に地中熱交換器を組合せてゼロエネルギーシステムの冷暖房装置を設置する方法であって、エアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器20の冷媒液路21を分断して、当該蒸発・凝縮器20を撤去する撤去工程と、地中熱交換器2を地中に埋設する埋設工程と、室外熱交換器3を地上に配置し、その一次側と前記地中熱交換器2との間に不凍液Fを循環させる一次循環路4を設ける前工程と、前記室外熱交換器3の二次側と、分断後に残存した前記冷媒液路21とを接続して二次循環路5を設ける後工程と、からなるものである。
【0008】
第2の発明に係るゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法は、既存のエアコン装置に地中熱交換器とソーラーシステムを組合せてゼロエネルギーシステムの冷暖房装置を設置する方法であって、エアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器20の冷媒液路21を分断して,該蒸発・凝縮器を撤去する撤去工程と、地中熱交換器2を地中に埋設する埋設工程と、室外熱交換器3を地上に配置し,その一次側と前記地中熱交換器との間に不凍液Fを循環させる一次循環路4を設ける前工程と、ソーラーパネル40を設置し、そのソーラーパネルからの電気エネルギーを室外熱交換装置3内で熱エネルギーに変えるソーラーシステムを設置する中間工程と、前記室外熱交換器3の二次側と,分断後に残存した前記冷媒液路21とを接続して二次循環路5を設ける後工程と、からなるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
第1の発明の実施形態に係るゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法の実施形態を、図2乃至図4に示す。この設置方法は、撤去工程、埋設工程、前工程および後工程からなるものである。
【0010】
まず、最初の撤去工程では、すでに取付けられているエアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器(室外機)20の冷媒液路21を分断して、当該蒸発・凝縮器20を撤去する(図2参照)。なお、当該エアコン装置には、コンプレッサー7、切換弁8(四方弁)、膨張弁を付設している。
【0011】
次の埋設工程では、略U字状の地中熱交換器2を地中に埋設する。続く、前工程では、室外熱交換器3を地上に配置し、その一次側と地中熱交換器2との間に不凍液Fを循環させる一次循環路4を設ける。そして、最後の後工程では、室外熱交換器3の二次側と、分断後に残存した冷媒液路21とを接続して二次循環路5を設ける(図3および図4参照)。
【0012】
なお、すでに取付けられているエアコン装置に代えて、新たなエアコン装置を使用する場合は、室内に取付ける蒸発・凝縮器(室内機)1、コンプレッサー7、切換弁8および膨張弁9を設置する。
【0013】
第1の発明方法によって設置したゼロエネルギーシステム冷暖房装置の作用を、以下説明する。最初に、図3を参照して、夏季において冷房装置として使用する場合について述べる。まず、切換弁8を夏季用に設定した後、コンプレッサー7を稼動し、冷媒Rを二次循環路5を介して、室外熱交換器3と蒸発・凝縮器1との間を循環させる。それと同時に、一次循環路4の循環ポンプ6を稼動して、不凍液Fを地中熱交換器2と室外熱交換器3との間を循環させる。
【0014】
そして、蒸発・凝縮器1に送られた冷媒Rを、そこで蒸発気化させて冷気を発生させ、その冷気をファン10で室内に供給し、当該室内を冷房する。蒸発気化した冷媒Rは、室外熱交換器3に送られ、そこで一次循環路4を循環する不凍液Fと熱交換し、凝縮され液化される。そして、再び、蒸発・凝縮器1に送られて蒸発気化され、室内の冷房に供する。
【0015】
一方、室外熱交換器3内で冷媒Rと熱交換を行い暖められた不凍液Fは、地中熱交換器2に送られ、地中にその熱を放出した後、室外熱交換器3に戻り、再び冷媒Rとの熱交換を行う。こうした工程を連続的に繰り返しながら、室内の冷房を行う。
【0016】
次に、図4を参照して、冬季おいて暖房装置として使用する場合について説明する。この場合、まず、切換弁8を冬季用に切り換えた後、コンプレッサー7の稼動によって、冷媒Rを室外熱交換器3と蒸発・凝縮器1との間を循環させる。それと同時に、一次循環路4を介して、不凍液Fを地中熱交換器2と室外熱交換器3との間を循環させる。
【0017】
そして、蒸発・凝縮器1に送られた冷媒Rを、そこで凝縮液化させて暖気を発生させ、その暖気をファン10で室内に供給し、当該室内を暖房する。凝縮液化した冷媒Rは、室外熱交換器3に送られ、そこで一次循環路4を循環する不凍液Fと熱交換し、蒸発気化される。そして、再び、蒸発・凝縮器1に送られて凝縮液化され、室内の暖房に供する。
【0018】
また、室外熱交換器3内で冷媒Rと熱交換を行って冷却された不凍液Fは、地中熱交換器2に送られ、地中熱を吸収して加温された後、室外熱交換器3に戻り、再び冷媒Rとの熱交換を行う。こうした工程を連続的に繰り返しながら、室内の冷房を行う。
【0019】
第1の発明方法によってゼロエネルギーシステムを設置することによって、エアコン装置の室外用蒸発・凝縮器20に代えて設けた室外熱交換器3を、地中に埋設した地中熱交換器2と一次循環路4によって接続し、両者間に不凍液Fを循環させ、その不凍液Fを地中熱によって冷却あるいは加温するので、二次循環路5を循環する冷媒Rとの熱交換を効果的に行わせることができる。従って、室内の冷暖房効果を高めることができる。
【0020】
また、少なくとも、電気やガスで運転する室外用蒸発・凝縮器20を使用しないので、運転コストを削減することができると共に、環境汚染を抑制することができる。
【0021】
なお、第1の発明に係るゼロエネルギーシステム冷暖房装置は、一般家屋の室内のみならず、学校の校舎や体育館等の冷暖房にも使用することができる。また、冷暖房のみでなく、道路の融雪にも応用することができる。
【0022】
第2の発明の実施形態に係るゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法の実施形態を、図5に示す。この設置方法は、撤去工程、埋設工程、前工程、中間工程および後工程からなるものである。
【0023】
まず、最初の撤去工程では、すでに取付けられているエアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器(室外機)20の冷媒液路21を分断して、当該蒸発・凝縮器20を撤去する(図2参照)。なお、当該エアコン装置には、コンプレッサー7、切換弁8(四方弁)、包丁弁を付設している。
【0024】
次の埋設工程では、略U字状の地中熱交換器2を地中に埋設する。続く、前工程では、室外熱交換器3を地上に配置し、その一次側と地中熱交換器2との間に不凍液Fを循環させる一次循環路4を設ける。次に、中間工程では、ソーラーパネル40を設置し、そのソーラーパネルからの電気エネルギーを,回路スイッチ45を配して,室外熱交換装置3内で熱エネルギーに変えるソーラーシステムを設置する。そして、最後の後工程では、室外熱交換器3の二次側と、分断後に残存した冷媒液路21とを接続して二次循環路5を設ける(図3および図4参照)。最後にソーラーパネル40からの出力を本システムの入力として接続する構成とする。
【0025】
ソーラーシステムは、ソーラーパネル40で太陽光を吸収し、蓄電池ボックス44内の蓄電池42に、充電必要時に作動する制御基板41を介して蓄電し、コントローラー43によって必要な電力を、室外熱交換器3やコンプレッサー7或いはポンプへ供給する。
【0026】
なお、すでに取付けられているエアコン装置に代えて、新たなエアコン装置を使用する場合は、室内に取付ける蒸発・凝縮器(室内機)1,コンプレッサー7,切換弁8および膨張弁9を設置する。
【0027】
第2の発明によって設置したゼロエネルギーシステム冷暖房装置の作用を、以下説明する。最初に、図3を参照して、夏季において冷房装置として使用する場合について述べる。まず、ソーラーパネル40から室外熱交換器3への回路スイッチ45を開き、切換弁8を夏季用に設定した後、コンプレッサー7を稼動し、冷媒Rを二次循環路5を介して、室外熱交換器3と蒸発・凝縮器1との間を循環させる。それと同時に、一次循環路4の循環ポンプ6を稼動して、不凍液Fを地中熱交換器2と室外熱交換器3との間を循環させる。
【0028】
そして、蒸発・凝縮器1に送られた冷媒Rを、そこで蒸発気化させて冷気を発生させ、その冷気をファン10で室内に供給し、当該室内を冷房する。蒸発気化した冷媒Rは、室外熱交換器3に送られ、そこで一次循環路4を循環する不凍液Fと熱交換し、凝縮され液化される。そして、再び、蒸発・凝縮器1に送られて蒸発気化され、室内の冷房に供する。
【0029】
一方、室外熱交換器3内で冷媒Rと熱交換を行い暖められた不凍液Fは、地中熱交換器2に送られ、地中にその熱を放出した後、室外熱交換器3に戻り、再び冷媒Rとの熱交換を行う。こうした工程を連続的に繰り返しながら、室内の冷房を行う。
【0030】
冬季おいて暖房装置として使用する場合について説明する。この場合、まず、ソーラーパネル40から室外熱交換器3への回路スイッチ45を閉じ、切換弁8を冬季用に切り換えた後、コンプレッサー7の稼動によって、冷媒Rを室外熱交換器3と蒸発・凝縮器1との間を循環させる。それと同時に、一次循環路4を介して、不凍液Fを地中熱交換器2と室外熱交換器3との間を循環させる。
【0031】
そして、蒸発・凝縮器1に送られた冷媒Rを、そこで凝縮液化させて暖気を発生させ、その暖気をファン10で室内に供給し、当該室内を暖房する。凝縮液化した冷媒Rは、室外熱交換器3に送られ、そこで一次循環路4を循環する不凍液Fと熱交換し、蒸発気化され液化される。そして、再び、蒸発・凝縮器1に送られて凝縮液化され、室内の暖房に供する。
【0032】
【発明の効果】
本発明方法によってゼロエネルギーシステムを設置すると、エアコン装置の室外用蒸発・凝縮器20に代えて設けた室外熱交換器3を、地中に埋設した地中熱交換器2と接続し、両者間に不凍液Fを循環させ、その不凍液Fを地中熱によって冷却あるいは加温するので、二次循環路5を循環する冷媒Rとの熱交換を効果的に行わせることができ、室内の冷暖房効果を高めることができる。
【0033】
また、少なくとも、電気やガスで運転する室外用蒸発・凝縮器20を使用しないので、運転コストを削減することができると共に、環境汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のエアコン装置を示す構成図である。
【図2】 第1の発明の実施形態における撤去工程を示す構成図である。
【図3】 第1の発明によって設置したゼロエネルギーシステム冷暖房装置の実施形態を示す構成図である(夏季冷房運転時)。
【図4】 第1の発明によって設置したゼロエネルギーシステム冷暖房装置の実施形態を示す構成図である(冬季暖房運転時)。
【図5】 第2の発明によって設置したゼロエネルギーシステム冷暖房装置の実施形態を示す構成図である。
【符号の説明】
1 蒸発・凝縮器(室内用)
2 地中熱交換器
3 室外熱交換器
4 一次循環路
5 二次循環路
6 循環ポンプ
7 コンプレッサー
8 切換弁
9 膨張弁
10 ファン
20 蒸発・凝縮器(室外用)
21 冷媒液路
40 ソーラーシステム
41 制御基板
42 蓄電池
43 コントローラー
44 電池ボックス
45 回路スイッチ
R 冷媒
F 不凍液
Claims (2)
- 既存のエアコン装置に地中熱交換器を組合せてゼロエネルギーシステムの冷暖房装置を設置する方法であって、エアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器(20)の冷媒液路(21)を分断して,該蒸発・凝縮器を撤去する撤去工程と、地中熱交換器(2)を地中に埋設する埋設工程と、室外熱交換器(3)を地上に配置し,その一次側と前記地中熱交換器との間に不凍液(F)を循環させる一次循環路(4)を設ける前工程と、前記室外熱交換器の二次側と,分断後に残存した前記冷媒液路とを接続して二次循環路(5)を設ける後工程と、からなるゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法。
- 既存のエアコン装置に地中熱交換器とソーラーシステムを組合せてゼロエネルギーシステムの冷暖房装置を設置する方法であって、エアコン装置の室外に配置する蒸発・凝縮器(20)の冷媒液路(21)を分断して,該蒸発・凝縮器を撤去する撤去工程と、地中熱交換器(2)を地中に埋設する埋設工程と、室外熱交換器(3)を地上に配置し,その一次側と前記地中熱交換器との間に不凍液(F)を循環させる一次循環路(4)を設ける前工程と、ソーラーパネル(40)を設置し,そのソーラーパネルからの電気エネルギーを室外熱交換装置(3)内で熱エネルギーに変えるソーラーシステムを設置する中間工程と、前記室外熱交換器の二次側と,分断後に残存した前記冷媒液路とを接続して二次循環路(5)を設ける後工程と、からなるゼロエネルギーシステム冷暖房装置の設置方法。
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