JP4038729B2

JP4038729B2 - 地下水を利用した住宅空調システム

Info

Publication number: JP4038729B2
Application number: JP2004017121A
Authority: JP
Inventors: 五郎庄司
Original assignee: 庄司建設株式会社
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: JP2005207704A

Description

本発明は地下水を利用した住宅空調システム、特に、熱媒体としての水との間で熱交換を行った空気を居住区で対流させる場合に、熱媒体としての水の温度調節に地下水を利用している住宅空調システムに関する。

従来、地熱を利用して一定温度に保った水を熱媒体として用いる熱交換器を住宅の床下に設置し、その熱交換器を用いて熱媒体としての水と空気との間で熱交換させ、熱交換後の空気をファンなどを用いて、たとえば２階建て住宅の各階の居住区内に強制対流させるという地熱利用空調システムが提案されていた（たとえば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載されている従来例では、熱媒体としての水を、地中と住宅に設置した熱交換器とに亘って形成した閉循環路で直接に流通させるようにしている。

特許第３４１６８１８号公報

しかしながら、特許文献１によって提案されている従来例は、閉循環路の地中埋設部分の構造が複雑で、そのメンテナンスなどが煩わしくなるおそれがあった。

本発明は、このような状況の下でなされたものであり、運転コストが安くつくヒートポンプを採用し、そのヒートポンプの熱源側の系では地下水を循環させ、その負荷側の系では水を循環させて空調を行うという考え方を採用することによって、地中部分の構造を簡略にすることが可能になる地下水を利用した住宅空調システムを提供することを目的とする。

本発明に係る地下水を利用した住宅空調システムは、熱媒体との間で熱交換を行った空気を居住区で対流させる住宅空調システムにおいて、上記熱媒体としての水を流通させる熱媒体通路をその熱媒体通路の外部から密閉された循環路として形成すると共に、この循環路を負荷側通路とするヒートポンプを備え、このヒートポンプの熱源側通路として、地熱との熱交換を行う地下水を循環させる地下水循環通路を用い、この地下水循環通路が、汲上げポンプにより地下水路から地下水を汲み上げる地下水汲上げ管の管路と、この地下水汲上げ管の管路を経て供給された地下水と上記ヒートポンプの熱媒配管の管路を循環する熱媒体との間で熱交換を行わせる地下水送り管の管路と、この地下水送り管に連通されて上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置よりも上流側で上記地下水路に地下水を戻す地下水戻し管の管路と、上記地下水路と、によって形成され、上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置と、上記地下水戻し管による地下水戻し位置との水平間隔が５ｍよりも短く、かつ、地下水汲上げ管及び地下水戻し管の埋設深さを１０ｍ程度にして地下水汲上げ管の管路を経て地下水送り管に給送される地下水の温度を四季を通じてほゞ一定の温度に保ってあると共に、上記地下水汲上げ管及び上記地下水戻し管は、通水性を有する管壁が上記地下水路中に達するように地中に埋設された各別の立て管にそれぞれ収容されていて、地下水汲上げ管の外周囲及び地下水戻し管の外周囲に、それらを収容している各別の上記立て管の内部空間によって形成された水溜まり空間が形成され、上記熱媒体流通路を流通する熱媒体としての水と空気流通路を流通する空気との熱交換を行う熱交換器を居住区の上方部位と下方部位とにそれぞれ設置し、それぞれの熱交換器の空気流通路から熱交換後の空気を流出させて上記居住区内で対流させるようになっている、というものである。

この発明によれば、ヒートポンプの作用により、地下水循環路を循環する地下水から住宅居住区に設置された熱交換器の熱媒体流通路を流通する水に地熱が効率よく運ばれる。そして、地熱は一年を通じて温度がほぼ一定であるので、たとえば夏期には、居住区内の空気が居住区内温度よりも冷やされるのに対し、冬期には、居住区内の空気が居住区内温度よりも暖められる。このため、室温調節の需要の多い夏期や冬期に、温度調節された空気が居住区内で対流して居住区内温度が熱交換器の熱媒体としての水の温度に見合う温度に調節される。

本発明では、上記地下水循環通路が、汲上げポンプにより地下水路から地下水を汲み上げる地下水汲上げ管の管路と、この地下水汲上げ管の管路を経て供給された地下水と上記ヒートポンプの熱媒配管の管路を循環する熱媒との間で熱交換を行わせる地下水送り管の管路と、この地下水送り管に連通されて上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置よりも上流側で上記地下水路に地下水を戻す地下水戻し管の管路と、上記地下水路と、によって形成されていることにより、地中部分の構造を簡略に構成することができ、しかも、地下水路を流れる地下水が地層と直接に接触することになって地下水への地熱の伝熱効率が高く保たれて、居住区での空調効率が向上する。また、地下水が地下水循環路を循環するだけであるので、地下水を汚さず、ヒートアイランド現象の起こる心配がないという利点もある。

特に、上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置と、上記地下水戻し管による地下水戻し位置との水平間隔が５ｍよりも短くなっているので、地下水汲上げ管の管路による地下水汲上げ率が高く保たれ、地下水路を流れる地下水の利用率を向上させやすくなり、地下水量をいたずらに多くすることが必要なくなる。

さらに、本発明では、上記地下水汲上げ管及び上記地下水戻し管は、通水性を有する管壁が上記地下水路中に達するように地中に埋設された各別の立て管にそれぞれ収容されていて、地下水汲上げ管の外周囲及び地下水戻し管の外周囲に、それらを収容している各別の上記立て管の内部空間によって形成された水溜まり空間が形成されている。このため、地下水路を流れる地下水の利用率が飛躍的に高まり、また、地下水循環通路に地下水を安定して流通させることができるようになる。

さらに、上記熱媒体流通路を流通する熱媒体としての水と空気流通路を流通する空気との熱交換を行う熱交換器を居住区の上方部位と下方部位とにそれぞれ設置し、それぞれの熱交換器の空気流通路から熱交換後の空気を流出させて上記居住区内で対流させるようになっている、という構成を採用しているので、夏期には、居住区上方部位の熱交換器の空気流通路から冷たい空気が流出して居住区内で対流し、冬期には、居住区下方部位の熱交換器の空気流通路から温かい空気が流出して居住区内で対流する。したがって、室温調節の需要の多い夏期や冬期に、温度調節された空気が居住区内で対流して居住区内温度が熱交換器の熱媒体としての水の温度に見合う温度に調節される。

以上のように、本発明に係る地下水を利用した住宅空調システムによれば、熱媒体通路を負荷側通路とするヒートポンプを用いていて、そのヒートポンプの熱源側通路として、地下水が循環する地下水循環路を用いたので、ヒートポンプの作用を介して地熱を居住区の空調に有効利用することが可能になる。そのため、空調に要する電力消費量を少なく抑えることができてランニングコストが安くつく。

また、地下水循環通路を、汲上げポンプにより地下水路から地下水を汲み上げる地下水汲上げ管の管路と、この地下水汲上げ管の管路を経て供給された地下水と上記ヒートポンプの熱媒配管の管路を循環する熱媒との間で熱交換を行わせる地下水送り管の管路と、この地下水送り管に連通されて上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置よりも上流側で上記地下水路に地下水を戻す地下水戻し管の管路と、上記地下水路と、によって形成することによって、地中部分の構造が簡略になり、しかも、地下水路を流れる地下水が地層と直接に接触することになって地下水への地熱の伝熱効率が高く保たれて、居住区を効率よく空調することができるという効果が奏される。

さらに、地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置と、地下水戻し管による地下水戻し位置との水平間隔を５ｍよりも短い間隔に定め、かつ、地下水汲上げ管及び地下水戻し管を各別の立て管にそれぞれ収容してそれらの周囲に水溜まり空間を形成したので、地下水の循環が安定して行われ、しかも、地下水路を流れる地下水のほとんどをヒートポンプの熱源側通路で循環させることができるようになるという卓越した効果が得られる。

図１は本発明に係る地下水を利用した住宅空調システムの説明図、図２は当該住宅空調システムの要部を示した説明図、図３はヒートポンプＨの熱源側通路の一部を示した説明図、図４はヒートポンプＨの説明図である。

図１は２階建て住宅に当該住宅空調システムを設置した事例である。同図において、１は１階居住区Ｒ１の床、２は１階居住区Ｒ１の天井、３は２階居住区Ｒ２の床、４は２階居住区Ｒ２の天井をそれぞれ示していて、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１と、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２と、２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３とに、それぞれ所要段数の熱交換器５，６，７が設置されている。

これらの熱交換器５，６，７は同一の構成を備えていて、筐体８１の内部に配備されて蛇行状の熱媒体流通路を形成する伝熱管８２の一端が、筐体８１の外側に臨んだ伝熱管入口８２ａとされているのに対し、その他端が筐体８１の外側に臨んだ伝熱管出口８２ｂとされている。また、筐体８１の内部空間が空気流通路とされ、その空気流通路に連通する２つの通口８３ａ，８３ｂが筐体８１に具備されている。さらに、筐体８１には、空気流通路を流通する空気の消臭殺菌を行う手段としての複数のブラックライト９１…が取り付けられている。これらのブラックライト９１…は近紫外線照射によって図示していない光触媒を励起する作用を発揮し、近紫外線照射を受けて励起した光触媒が空気に含まれる臭気成分を分解したり細菌を死滅させたりする作用を行う。

そして、図１のように、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に設置されているそれぞれの熱交換器５では、一方側の通口８３ａに、床１の床面でその居住区Ｒ１に臨んで開口している通気口８４が連通されているのに対し、他方側の通口８３ｂが床下空間Ｓ１に対して開放されている。また、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されているそれぞれの熱交換器６では、一方側の通口８３ａに、床３の床面でその居住区Ｒ２に臨んで開口している通気口８６が連通されているのに対し、他方側の通口８３ｂに１階居住区Ｒ１の天井２の天井面でその居住区Ｒ１に臨んで開口している通気口８７が連通されている。さらに、２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３に設置されているそれぞれの熱交換器７では、一方側の通口８３ａがその天井裏空間Ｓ３に対して開放されているのに対し、他方側の通口８３ｂに２階居住区Ｒ２の天井４の天井面でその居住区Ｒ２に臨んで開口している通気口８８が連通されている。

上記したそれぞれの熱交換器５，６，７の伝熱管８２によって形成される熱媒体流通路では熱媒体としての水が流通し、その水と空気流通路を流通する空気との間で熱交換が行われる。

図１で判るように、各階居住区Ｒ１，Ｒ２の床下空間Ｓ１，Ｓ２や２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３には、図１に示したように、給水管１２と戻水管１３とがそれぞれ配設されている。そして、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１の給水管１２と戻水管１３との間に複数段に亘って上記熱交換器５が並列に介在され、同様に、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２の給水管１２と戻水管１３との間にも複数段に亘って上記熱交換器６が並列に介在され、さらに、２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３の給水管１２と戻水管１３との間にも複数段に亘って上記熱交換器７が並列に介在されている。すなわち、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に設置されている複数段の熱交換器５…のそれぞれの伝熱管８２については、その入口８２ａが給水管１２に接続され、その出口８２ｂが戻水管１３に接続されている。２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されている複数段の熱交換器６…や、２階居住区Ｒ２の屋根裏空間Ｓ３に設置されている複数段の熱交換器７…の伝熱管８２についても同様である。

また、図１及び図２とを併せ見ることによって判るように、各階居住区Ｒ１，Ｒ２の床下空間Ｓ１，Ｓ２や２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３にそれぞれ配設されている給水管１２の始部と戻水管１３の終部とがヘッダＨ１，Ｈ２に接続されていると共に、それぞれのヘッダＨ１，Ｈ２がラインポンプＰ１を備えた接続管３５によって相互に接続されている。したがって、ラインポンプＰ１を運転することにより、熱交換器５，６，７の熱媒体流通路を流通する熱媒体としての水が、給水管１２と伝熱管８２と戻水管１３と接続管３５とによって形成される閉循環路３００を経て循環することになる。ここで、「閉循環路」とは、外部から密閉された循環路のことであって、各熱交換器５，６，７の熱媒体流通路によって形成されている管路のことである。なお、各階居住区Ｒ１，Ｒ２の床下空間Ｓ１，Ｓ２や２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３にそれぞれ配設されている給水管１２はヘッダＨ１（図２参照）に枝分かれして接続されており、各階居住区Ｒ１，Ｒ２の床下空間Ｓ１，Ｓ２や２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３にそれぞれ配設されている戻水管１３はヘッダＨ２に対して集合している。

図４には、この住宅空調システムに用いられるヒートポンプＨを例示している。このヒートポンプＨは、圧縮機９１と、２つの熱交換器９２，９３と、膨張弁９４，９５と、それらを接続する熱媒配管の管路９６と、四方弁９７とを備えていて、四方弁９７を切り換えることによって冷却運転と加熱運転とが切り換えられる。そして、冷却運転の場合（図４の場合）は、管路９６を流れる熱媒が蒸発器として作用する熱交換器９３を介して負荷側通路１００を流れる水と熱交換を行うと共に、管路９６を流れる熱媒の熱が凝縮器として作用する熱交換器９２を介して熱源側通路２００を流れる水に放出されるのに対し、加熱運転の場合は、管路９６を流れる熱媒が凝縮器として作用する熱交換器９３を介して負荷側通路１００を流れる水と熱交換を行うと共に、管路９６を流れる熱媒の熱が蒸発器として作用する熱交換器９２を介して熱源側通路２００を流通する水に放出される。

このヒートポンプＨにおいて、負荷側通路１００として図１や図２などで説明した上記閉循環路３００が用いられている。また、熱源側通路２００として図２に示した地下水循環路４００が用いられている。図例の地下水循環路４００は、汲上げポンプＰにより地下水路４１０から地下水を汲み上げる地下水汲上げ管４２０の管路と、この地下水汲上げ管４２０の管路を経て供給された地下水とヒートポンプＨの熱媒配管の管路９６を循環する熱媒との間で熱交換を行わせる地下水送り管４３０の管路と、この地下水送り管４３０に連通されて地下水汲上げ管４２０による地下水汲上げ位置イよりも上流側の地下水戻し位置ロで地下水路４１０に地下水を戻す地下水戻し管４４０の管路と、上記地下水路４１０と、によって形成されている。そして、図３に示したように、地下水汲上げ管４２０及び地下水戻し管４４０は、通水性を有する管壁が上記地下水路中に達するように地中に埋設された各別の立て管４２１，４４１にそれぞれ収容されていて、地下水汲上げ管４２０の外周囲及び地下水戻し管４４０の外周囲に、それらを収容している各別の上記立て管４２１，４４１の内部空間によって形成された水溜まり空間４２２，４４２が形成されている。

次に作用などを説明する。

この住宅空調システムは、ヒートポンプＨの圧縮機９１を運転し、併せて、汲上げポンプＰとラインポンプＰ１とを運転することによって稼働される。
汲上げポンプＰを運転すると、地下水汲上げ管４２０の管路を通して地下水路４１０から汲み上げられた地下水が、地下水送り管４３０の管路と地下水戻し管４４０の管路とを経て地下水路４１０に戻される。ここで、地下水は山間部から平野部に流れる川と同じ方向に流れるので、上記のように地下水路４１０の下流側から汲み上げた地下水をその上流側に戻すようにすると、地下水を無理なく地下水循環路４００を循環させることができる。また、地下水汲上げ管４２０の管路から地下水を汲み上げる圧力（汲上げ圧力）と、地下水戻し管４４０の管路から地下水を戻す圧力（戻し圧力）とをバランスさせる（釣り合わせる）ようにすると、地下水を無理なく地下水循環路４００を循環させることに役立つだけでなく、地下水戻し管４４０の管路を経て地下水路４１０に戻された地下水のほゞ全量が地下水路４１０を流れた後、地下水汲上げ管４２０の管路に汲み上げられるようになって、地下水が無駄に消費されないという利点がある。

地下水路４１０を流れる地下水は、地下水路４１０の周囲の地層の地熱と熱交換を行って地熱とほゞ同じ温度になって地下水汲上げ管４２０の管路に汲み上げられた後、地下水送り管４３０を流れる。また、地層深さ５〜１３ｍ付近の地熱は四季を通じてほゞ一定の温度であるので、たとえば地下水汲上げ管４２０や地下水戻し管４４０の埋設深さを１０ｍ程度にしておくと、地下水汲上げ管４２０の管路を経て地下水送り管４３０に給送される地下水の温度は四季を通じてほゞ一定の温度、たとえば１７℃程度の温度に保たれる。この温度は、夏期の居住区内温度よりも低温で冬期の居住区内温度よりも高温である。

したがって、気温の高い夏期にヒートポンプＨの四方弁９７を図４の状態に切り換えてこのヒートポンプＨを冷却運転すると、管路９６を流れる熱媒の熱が凝縮器として作用する熱交換器９２を介して熱源側通路２００、具体的には地下水循環路４００の地下水送り管４３０の管路を流れる水に放出される一方で、管路９６を流れる熱媒が蒸発器として作用する熱交換器９３を介して負荷側通路１００、具体的には閉循環路３００を流れる水と熱交換を行うので、住宅の居住区側に設置されている熱交換器５，６，７の空気流通路の空気が各居住区Ｒ１，Ｒ２の温度（気温）よりも冷やされる。これに対し、気温の低い冬期にヒートポンプＨの四方弁９７を切り換えてこのヒートポンプＨを加熱運転すると、管路９６を流れる熱媒の熱が蒸発器として作用する熱交換器９２を介して地下水送り管４３０の管路を流れる水に放出される一方で、管路９６を流れる熱媒が凝縮器として作用する熱交換器９３を介して閉循環路３００を流れる水と熱交換を行うので、住宅の居住区側に設置されている熱交換器５，６，７の空気流通路の空気が各居住区Ｒ１，Ｒ２の温度（気温）よりも暖められる。

したがって、気温の高い夏期には、２階居住区Ｒ２の天井裏空間Ｓ３に設置されている熱交換器７の空気流通路の通気口８８から冷たい空気が２階居住区Ｒ２内に自然流出してその居住区Ｒ２を矢印ａのように下降する。同様に、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されている熱交換器６の空気流通路の通気口８７から冷たい空気が１階居住区Ｒ１内に自然流出してその居住区Ｒ１を矢印ａのように下降する。この場合、天井裏空間Ｓ３に設置されている熱交換器７の空気流通路には、通口８３ａから天井裏空間Ｓ３の空気が補給されるのに対し、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されている熱交換器６の空気流通路には、通気口８６から２階居住区Ｒ２内の空気が補給される。そして、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に設置されている熱交換器５の空気流通路には、通気口８４から１階居住区Ｒ１内の空気が自然流入した後、その通口８３ｂから床下空間Ｓ１に自然流出する。

これに対し、気温の低い冬期には、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に設置されている熱交換器５の空気流通路の通気口８４から暖かい空気が１階居住区Ｒ１内に自然流出してその居住区Ｒ１を矢印ｂのように上昇する。同様に、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されている熱交換器６の空気流通路の通気口８６から暖かい空気が２階居住区Ｒ２内に自然流出してその居住区Ｒ２を矢印ｂのように上昇する。この場合、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に設置されている熱交換器５の空気流通路には、通口８３ｂから床下空間Ｓ１の空気が補給されるのに対し、２階居住区Ｒ２の床下空間Ｓ２に設置されている熱交換器６の空気流通路には、通気口８７から１階居住区Ｒ１内の空気が補給される。そして、天井裏空間Ｓ３に設置されている熱交換器５の空気流通路には、通気口８８から２階居住区Ｒ２内の空気が自然流入した後、その通口８３ａから天井裏空間Ｓ３に自然流出する。

以上のように、この住宅空調システムでは、気温の高い夏期や気温の低い冬期のような室温調節が必要な時期には、汲上げポンプＰなどを運転してヒートポンプＨを動作させるだけで、それぞれの居住区Ｒ１，Ｒ２で、熱交換器５，６，７の作用によって温度調節された空気が自然対流して室温を調節する。そのため、室温調節を行うために空気を強制対流させるためのファンを運転する必要がなくなり、電力消費を節約することが可能になる。なお、熱交換器５，６，７にファンを設置して空気を強制対流させるようにしてもよい。

この実施形態では、それぞれの熱交換器５，６，７に空気流通路を流通する空気の消臭殺菌を行う手段としてのブラックライト９１が装備されているので、このブラックライト９１を点灯しておくことにより、各居住区Ｒ１，Ｒ２を自然対流する空気の消臭殺菌が行われる。そのために、空気流通路から自然流出して居住区Ｒ１，Ｒ２内を自然対流する空気の清浄性が保たれてかびや悪臭が発生しないという利点がある。

調査の結果、上記したような各居住区Ｒ１，Ｒ２内での空気の自然対流によって室内を換気した場合、１時間に０．５回という換気基準を十分に達成し得るだけの風量が各熱交換器５，６，７の空気流通路で生じていることが判明した。

この実施形態では、図１に示したように、天井裏空間Ｓ２に換気ファン４１を設置して外気と建物内空気とを強制換気することができるようにしてあると共に、建物の外壁Ｗ１，Ｗ２に、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１に通じる自然換気路４２，４３を具備させてある。こうしておけば、室温調節を行うことを要しない時期などに、換気ファン４１を運転することによって、天井裏空間Ｓ３から居住区Ｒ１，Ｒ２に外気を採り入れたり建物内空気を排気したり、１階居住区Ｒ１の床下空間Ｓ１から外気を採り入れたり建物内空気を排気したりすることが可能である。この場合でも、各熱交換器５，６，７の空気流通路を介して空気が各居住区Ｒ１，Ｒ２の相互間で自然対流し、そのように自然対流する空気がブラックライト９１の作用で清浄性が保たれてかびや悪臭が発生しない。

ところで、この住宅空調システムにおいて、地下水循環路４００を形成している地下水汲上げ管４２０と地下水戻し管４４０を埋設する箇所は、地下水路４１０が存在する場所であることが要求される。その反面で、地下水路４１０は地層中のどこにでも存在しているとは限らない。そこで、地下水路４１０が存在していない場所では、次のような手順で地下水路を人工的に作り出すことが好ましい。

すなわち、直径１００ｍｍ程度のプラスチック管を上記立て管４２１，４４１として深さ１０ｍ程度に達するように埋設し、それらの各立て管４２１，４４１の中に直径１インチ程度の地下水汲上げ管４２０と地下水戻し管４４０とを設置する。そして、汲上げポンプＰを運転して地下水汲上げ管４２０の管路やその周囲の地層を負圧にした状態で、地下水戻し管４４０の管路を通して地層中に人工的に給水する。このようにすると、地下水戻し管４４０の管路を通して地層中に給水された水が地下水汲上げ管４２０の管路側に流れてその管路に汲み上げられるので、地下水戻し位置ロと地下水汲上げ位置イとの間に地下水路４１０が人工的に形成される。こうして地下水路４１０を人工的に形成すると、汲上げ圧力と戻し圧力をバランスさせておくことによって、地下水戻し管４４０の管路を経て地下水路４１０に戻された地下水のほゞ全量が地下水路４１０を流れた後、地下水汲上げ管４２０の管路に汲み上げられるようになり、地下水が無駄に消費されなくなる。また、立て管４２１，４４１の内部空間によって形成されている地下水汲上げ管４２０や地下水戻し管４４０の周囲の水溜まり空間４２２，４４２には、一定の水位まで地下水が常に貯留されるので、地下水汲上げ管４２０の管路による地下水の汲上げを安定して継続することが可能になる。一般的な住宅地付近の地層では、地下水戻し位置ロとそれよりも下流側の地下水汲上げ位置イとの間の距離Ｌを５ｍ以内にしておくと、地下水が無駄に消費されなくなるという効果が得られ、地下水量を少量しか確保できない場所では、その距離Ｌを狭めて５ｍよりも短くしておくことが望ましい。なお、この状態ではヒートアイランド現象は起こらない。

本発明に係る地下水を利用した住宅空調システムの説明図である。当該住宅空調システムの要部を示した説明図である。ヒートポンプの熱源側通路（地下水循環路）の一部を示した説明図である。ヒートポンプの説明図である。

符号の説明

５，６，７熱交換器
９６熱媒配管
１００負荷側通路
２００熱源側通路
３００閉循環路（熱媒体流通路）
４００地下水循環通路
４１０地下水路
４２０地下水汲上げ管
４２１，４４１立て管
４２２，４４２水溜まり空間
４３０地下水送り管
４４０地下水戻し管
Ｈヒートポンプ
Ｌ距離（地下水汲上げ位置と地下水戻し位置との水平間隔）
Ｐ汲上げポンプ
Ｒ１，Ｒ２居住区

Claims

熱媒体との間で熱交換を行った空気を居住区で対流させる住宅空調システムにおいて、
上記熱媒体としての水を流通させる熱媒体通路をその熱媒体通路の外部から密閉された循環路として形成すると共に、この循環路を負荷側通路とするヒートポンプを備え、このヒートポンプの熱源側通路として、地熱との熱交換を行う地下水を循環させる地下水循環通路を用い、
この地下水循環通路が、汲上げポンプにより地下水路から地下水を汲み上げる地下水汲上げ管の管路と、この地下水汲上げ管の管路を経て供給された地下水と上記ヒートポンプの熱媒配管の管路を循環する熱媒体との間で熱交換を行わせる地下水送り管の管路と、この地下水送り管に連通されて上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置よりも上流側で上記地下水路に地下水を戻す地下水戻し管の管路と、上記地下水路と、によって形成され、
上記地下水汲上げ管による地下水汲上げ位置と、上記地下水戻し管による地下水戻し位置との水平間隔が５ｍよりも短く、かつ、地下水汲上げ管及び地下水戻し管の埋設深さを１０ｍ程度にして地下水汲上げ管の管路を経て地下水送り管に給送される地下水の温度を四季を通じてほゞ一定の温度に保ってあると共に、上記地下水汲上げ管及び上記地下水戻し管は、通水性を有する管壁が上記地下水路中に達するように地中に埋設された各別の立て管にそれぞれ収容されていて、地下水汲上げ管の外周囲及び地下水戻し管の外周囲に、それらを収容している各別の上記立て管の内部空間によって形成された水溜まり空間が形成され、
上記熱媒体流通路を流通する熱媒体としての水と空気流通路を流通する空気との熱交換を行う熱交換器を居住区の上方部位と下方部位とにそれぞれ設置し、それぞれの熱交換器の空気流通路から熱交換後の空気を流出させて上記居住区内で対流させるようになっていることを特徴とする地下水を利用した住宅空調システム。