JP4694932B2 - Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program - Google Patents

Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program Download PDF

Info

Publication number
JP4694932B2
JP4694932B2 JP2005276322A JP2005276322A JP4694932B2 JP 4694932 B2 JP4694932 B2 JP 4694932B2 JP 2005276322 A JP2005276322 A JP 2005276322A JP 2005276322 A JP2005276322 A JP 2005276322A JP 4694932 B2 JP4694932 B2 JP 4694932B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
soil
temperature
heat source
pump system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005276322A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007085675A (en
Inventor
克則 長野
靖 中村
隆生 葛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Engineering Co Ltd filed Critical Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority to JP2005276322A priority Critical patent/JP4694932B2/en
Publication of JP2007085675A publication Critical patent/JP2007085675A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4694932B2 publication Critical patent/JP4694932B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、冷房や暖房を行うために、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法、その設計を支援するための設計支援システム、及びコンピュータプログラムに関する。   The present invention relates to a soil heat source heat pump system that uses a heat pump to circulate a heat medium to a ground heat exchanger to radiate and dissipate heat by using a heat pump to cool and heat, and supply heat or cold to the load side. The present invention relates to a design method, a design support system for supporting the design, and a computer program.

近年では、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムが国内においても広く認知され始めている。土壌熱源ヒートポンプシステムは、大気と違い地中温度が年間を通して大きな変化がなく安定していることから、省エネルギー性、安価なランニングコスト、二酸化炭素(CO2)排出量の抑制とった優位性があり、今後更なる導入が期待されるものと考えられる。 In recent years, a soil heat source heat pump system that uses a heat pump as a heat source to circulate a heat medium in a ground heat exchanger to extract and dissipate heat and supplies hot or cold to the load side has begun to be widely recognized in Japan. Unlike the atmosphere, the soil heat source heat pump system has the advantage that the underground temperature is stable throughout the year without any significant changes, so it has the advantages of energy saving, low running cost, and suppression of carbon dioxide (CO 2 ) emissions. Therefore, further introduction is expected in the future.

長野克則、葛隆生、野川貴史他:土壌熱源ヒートポンプシステム設計支援ツールとその応用(その1〜その3)、空気調和・衛生工学会学術講演会論文集Katsunori Nagano, Takao Katsura, Takashi Nogawa et al .: Soil heat source heat pump system design support tool and its applications (Part 1 to Part 3), Proceedings of the Air Conditioning and Sanitation Engineering Society Annual Conference 藤井光、秋林智、大島和夫:大地結合ヒートポンプにおける熱交換井の評価−熱交換井内の地下水対流の影響、日本地熱学会誌、No.24(2002)、pp329−338Hikaru Fujii, Satoshi Akibayashi, Kazuo Oshima: Evaluation of heat exchange well in earth coupled heat pump-Influence of groundwater convection in heat exchange well, Journal of the Geothermal Society of Japan, No. 24 (2002), pp 329-338

土壌熱源ヒートポンプシステムを設定する場合、その設備コストが高いことからも、高いシステム性能を備え、省エネルギー性を持続しつつ低コストとなるような仕様を個別具体的に設計するのが望ましい。   When setting up a soil heat source heat pump system, it is desirable to individually and specifically design specifications that provide high system performance and maintain low energy consumption while also maintaining high energy efficiency.

しかしながら、従来の施工現場では、土壌熱源ヒートポンプシステムの性能について正確かつクリティカルな評価がなされないまま、安全度の高い経験値をベースにして設計、施工しているのが現状である。   However, at the conventional construction site, the design and construction are based on experience values with a high degree of safety without performing accurate and critical evaluation on the performance of the soil heat source heat pump system.

例えば、地盤は大気と異なり蓄熱的要素を持つ有限熱源的な傾向がある。そのため、土壌熱源ヒートポンプシステムを運転する中で夏期の地中への放熱量と冬期の地中からの採熱量のバランスが偏ると、経年的な地中温度の上昇や低下が懸念され、土壌熱源ヒートポンプシステムの長期的な運転がむずかしくなる。   For example, unlike the atmosphere, the ground tends to have a finite heat source with a thermal storage element. For this reason, if the balance between the amount of heat released to the ground in the summer and the amount of heat collected from the ground in the winter is biased during the operation of the soil heat source heat pump system, there is a concern about the rise and fall of the underground temperature over time. Long-term operation of the heat pump system becomes difficult.

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、熱源側の温度変化を予測して土壌熱源ヒートポンプシステムの最適な設計、特には土壌熱源ヒートポンプシステムの長期的な運転を実現させる設計を可能とすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and predicts the temperature change on the heat source side to optimize the design of the soil heat source heat pump system, in particular, the design that realizes the long-term operation of the soil heat source heat pump system. It aims to make it possible.

本発明による土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法は、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法であって、暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析手順と、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定手順とを有することを特徴とする。
本発明による土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システムは、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計を支援するための土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システムであって、暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析手段と、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によるコンピュータプログラムは、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計を支援するためコンピュータプログラムであって、暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析処理と、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
The design method of the soil heat source heat pump system according to the present invention is a soil heat source heat pump system that uses a heat pump to circulate a heat medium to the ground heat exchanger using the ground as a heat source, collects and dissipates heat, and supplies hot or cold to the load side. Time series change of heat load processed by a soil heat source heat pump system calculated using conditions including a heating period and a cooling period , ground environmental conditions, and specifications of the underground heat exchanger and heat pump Set the specifications of the soil heat pump system including the specifications of the above, simulate the operation of the soil heat source heat pump system, analyze the heat balance, and obtain the time series change of the temperature on the heat source side, At the end of the cooling period of the next year and at least one of the start of the cooling period and the end of the heating period of the next year, The temperature of the heat source side is the result of simulation by析手order of repeating the simulations while changing at least one of the soil source heat pump system in the process heat load and specification of the soil source heat pump system to substantially match It has the specification determination procedure which determines the heat load processed with the said soil heat source heat pump system, and the specification of the said soil heat source heat pump system.
A design support system for a soil heat source heat pump system according to the present invention is a soil heat source heat pump system that uses a heat pump as a heat source to circulate a heat medium in a ground heat exchanger to extract and dissipate heat, and supply hot or cold to the load side. Design support system for soil heat source heat pump system to support the design of the soil, and the time series change of the heat load processed by the soil heat source heat pump system calculated using the conditions including the heating period and the cooling period , the ground environmental conditions In addition, the specifications of the soil heat pump system including the specifications of the underground heat exchanger and the heat pump are set, the operation of the soil heat source heat pump system is simulated , the heat balance is analyzed, and the temperature of the heat source side is and analysis means for determining a series change, at the end cooling period of heating period at the start and the next year, and, cooling period In Hajimeji at least one of the heating period at the end of the next year, the thermal load and the soil heat source temperature of the heat source side is a result of simulation by said analysis procedure is treated with the soil source heat pump system to substantially match A heat load to be processed by the soil heat source heat pump system by repeating the simulation while changing at least one of the specifications of the heat pump system, and specification determining means for determining the specifications of the soil heat source heat pump system .
The computer program according to the present invention uses a heat pump to support the design of a soil heat source heat pump system that circulates a heat medium in a ground heat exchanger using the ground as a heat source, extracts heat, and supplies hot or cold to the load side. Time series change of heat load processed by a soil heat source heat pump system calculated using conditions including a heating period and a cooling period , ground environmental conditions, specifications of the underground heat exchanger, and heat pump Set the specifications of the soil heat pump system including the specifications of the above , analyze the operation of the soil heat source heat pump system to analyze the heat balance, and obtain the time series change of the temperature on the heat source side, At the end of the next year's cooling period and at the start of the cooling period and at the end of the next year's heating period In the simulation while changing at least one of the specifications of the soil source heat pump system heat load and the soil source heat pump system for processing so that the temperature of the analyzing heat source side is a result of simulation by procedures substantially coincide The computer is caused to execute a specification determination process for determining the heat load to be processed by the soil heat source heat pump system and the specifications of the soil heat source heat pump system.

本発明によれば、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして、運転効率を左右する熱源側の温度変化を予測するようにしたので、土壌熱源ヒートポンプシステムの時々刻々変化する性能を予測して正確な経済性や環境性の評価を行い、システムの設計に反映させることができる。しかも、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、シミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決めることができるので、夏期の地中への放熱量、冬期の地中からの採熱量、及び周辺地盤との熱収支をバランスさせ、地中熱交換器周囲温度を安定させた設計が可能となり、土壌熱源ヒートポンプシステムの長期的な運転を実現させることができる。   According to the present invention, the operation of the soil heat source heat pump system is simulated, and the temperature change on the heat source side that affects the operation efficiency is predicted. It is possible to evaluate the economic efficiency and environment and reflect it in the system design. Moreover, the temperature on the heat source side as a result of the simulation is substantially the same at the start of the heating period and at the end of the cooling period of the next year, and at least one of the start of the cooling period and the end of the heating period of the next year. The specifications of the soil heat source heat pump system can be determined at the same time, so that the amount of heat released to the ground in the summer, the amount of heat collected from the ground in the winter, and the heat balance with the surrounding ground can be balanced, and It is possible to realize a long-term operation of the soil heat source heat pump system.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、図1に、本実施形態において対象となる土壌熱源ヒートポンプシステムの全体の概略構成を示す。土壌熱源ヒートポンプシステムは、地中に埋設された複数本の地中熱交換器101と、各地中熱交換器101に熱媒を循環させて放採熱するためのヒートポンプ102と、ヒートポンプ102により加熱又冷却された熱媒を介して室内を暖房又は冷房する空調機103とを主要な構成要素として構成される。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, in FIG. 1, the schematic structure of the whole soil heat source heat pump system used as object in this embodiment is shown. The soil heat source heat pump system includes a plurality of underground heat exchangers 101 embedded in the ground, a heat pump 102 for circulating a heat medium through the various regional heat exchangers 101 to release heat, and heating by the heat pump 102. The main component is an air conditioner 103 that heats or cools the room through a cooled heat medium.

ここで、採放熱を行うための地中熱交換器101として、建物の基礎杭を利用することは、掘削コスト削減の有効な手段として考えられており、更なる導入が期待されている。中空管体である鋼管杭はその一つであるが、止水性があるので、空洞部を水で充填することが可能となる。特に大口径の鋼管杭の場合には保有水量が大きいので、温度変化の緩和性がある。また、内部に自然対流が発生することにより、熱抵抗が小さくなるので、優れた採熱性能が期待できる。   Here, using the foundation pile of the building as the underground heat exchanger 101 for performing heat extraction and radiation is considered as an effective means for reducing the excavation cost, and further introduction is expected. The steel pipe pile which is a hollow pipe body is one of them, but since it has a water-stopping property, the cavity can be filled with water. In particular, in the case of a steel pipe pile with a large diameter, the amount of retained water is large, so that there is ease of temperature change. In addition, since natural convection is generated inside, the thermal resistance is reduced, so that excellent heat collecting performance can be expected.

地中熱交換器101として鋼管杭を利用する場合に、図6に示すように、鋼管井戸型(直接熱交換型)と、内部に水を充填した鋼管杭に熱交換用配管であるUチューブを挿入して間接的に熱交換を行う間接熱交換型とを使用することが考えられる。特に、間接熱交換型においては、密封回路となることで水質管理が容易となることや、Uチューブの本数を調節することで鋼管井戸型と同等の採放熱性能が得られること等の利点がある。   When using a steel pipe pile as the underground heat exchanger 101, as shown in FIG. 6, a steel pipe well type (direct heat exchange type) and a U tube that is a heat exchange pipe for a steel pipe pile filled with water inside It is conceivable to use an indirect heat exchange type in which heat exchange is performed indirectly by inserting the. In particular, the indirect heat exchange type has advantages such as being able to manage water quality easily by using a sealed circuit, and obtaining heat radiation performance equivalent to that of a steel pipe well type by adjusting the number of U tubes. is there.

ところで、本願発明者らは、土壌熱源ヒートポンプシステムの性能を予測して正確な経済性や環境性の評価を行い、システムの設計に反映させるべく、土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援ツールを提案しており(非特許文献1)、複数埋設管の地中温度計算手法を示している。これにより直接熱交換型については計算可能であるが、間接熱鋼管型に関してはまだ内部に充填した水とUチューブの間の熱移動に不明な点があった。   By the way, the present inventors have proposed a design support tool for a soil heat source heat pump system in order to predict the performance of the soil heat source heat pump system, accurately evaluate economic efficiency and environmental performance, and reflect it in the system design. Cage (Non-Patent Document 1) shows an underground temperature calculation method for a plurality of buried pipes. As a result, the direct heat exchange type can be calculated, but the indirect thermal steel pipe type still has an unclear point in the heat transfer between the water filled inside and the U tube.

本実施形態では、間接熱交換型熱交換器を用いた土壌熱源ヒートポンプシステムを例にして、鋼管杭内部に充填した水とUチューブの間の熱移動を考慮した計算手法を明らかにしつつ、本発明による土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援の手法について説明する。   In the present embodiment, a soil heat source heat pump system using an indirect heat exchange type heat exchanger is taken as an example, while clarifying a calculation method considering the heat transfer between the water filled in the steel pipe pile and the U tube, A method for supporting design of a soil heat source heat pump system according to the invention will be described.

図2には、本実施形態における土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システムの機能構成を示す。本実施形態の設計支援システムは、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションするために必要なデータ(プログラムや各種演算式等)を記憶する記憶装置2と、暖房期間及び冷房期間を含む条件に基づいて、各種演算処理により土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションする演算処理装置3と、データや暖房期間及び冷房期間を含む条件を入力するための入力装置4と、演算処理装置3による演算処理に供される作業メモリ5と、演算処理装置3による演算結果等を出力する出力装置6とにより構成されており、バス7により相互にデータ通信可能に接続されている。   In FIG. 2, the functional structure of the design assistance system of the soil heat source heat pump system in this embodiment is shown. The design support system of the present embodiment is based on a storage device 2 that stores data (programs, various arithmetic expressions, and the like) necessary for simulating the operation of the soil heat source heat pump system, and conditions including a heating period and a cooling period. The arithmetic processing device 3 for simulating the operation of the soil heat source heat pump system by various arithmetic processing, the input device 4 for inputting data and conditions including the heating period and the cooling period, and the arithmetic processing by the arithmetic processing device 3 Working memory 5 and an output device 6 for outputting a calculation result or the like by the arithmetic processing unit 3, and are connected to each other via a bus 7 so as to be able to perform data communication.

演算処理装置3は、解析部31と、システム効率演算部32と、消費電力演算部33と、二酸化炭素排出量演算部34と、ランニングコスト演算部35と、ライフサイクル演算部36とにより構成される。   The arithmetic processing unit 3 includes an analysis unit 31, a system efficiency calculation unit 32, a power consumption calculation unit 33, a carbon dioxide emission calculation unit 34, a running cost calculation unit 35, and a life cycle calculation unit 36. The

解析部31は、暖房期間及び冷房期間を含む条件に基づいて、後述する演算式を用いた演算処理により土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションする。そして、図15や図18に一例を示すように、条件として設定された暖房期間及び冷房期間と、シミュレーションの結果である熱源側の温度(例えば鋼管杭表面温度Tp、鋼管杭内部に充填された水の温度Tw、ヒートポンプ1次側出口温度T1out(=熱交換器入口熱媒温度(送水温度)Tbin)、ヒートポンプ1次側入口温度T1in(=2Tb−T1out)(=熱交換器出口熱媒温度(還水温度)Tbout))との関係を出力装置6を介して設計者に提示する。 The analysis unit 31 simulates the operation of the soil heat source heat pump system by an arithmetic process using an arithmetic expression described later based on conditions including a heating period and a cooling period. Then, as shown in FIG. 15 and FIG. 18 as an example, the heating period and cooling period set as conditions and the temperature on the heat source side as a result of the simulation (for example, the steel pipe pile surface temperature T p , the steel pipe pile is filled inside temperature T w of water, the heat pump primary side outlet temperature T 1out (= heat exchanger inlet heat medium temperature (flow temperature) T bin), the heat pump primary inlet temperature T 1in (= 2T b -T 1out ) (= The relationship with the heat exchanger outlet heat medium temperature (return water temperature) T bout )) is presented to the designer via the output device 6.

これにより、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時において熱源側の温度が略一致するまで条件設定を変更しながらシミュレーションを繰り返し実行させて、土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決めることができる。   Accordingly, the specification of the soil heat source heat pump system can be determined by repeatedly executing the simulation while changing the condition setting until the temperature on the heat source side substantially matches at the start of the heating period and the end of the next cooling period.

また、鋼管杭内部に充填された水の温度Twやヒートポンプ1次側出口温度T1outが設定温度を超えないように土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決めることができる。 Further, it is possible to determine the specifications of the soil source heat pump system so that the temperature T w and the heat pump primary side outlet temperature T 1out of water filled inside the steel pipe pile does not exceed the set temperature.

システム効率演算部32は、ヒートポンプ102のCOP(Coefficient of Performance:成績係数)を算出するものであり、ヒートポンプ102の出力を入力である消費電力量で除することで算出する。   The system efficiency calculation unit 32 calculates a COP (Coefficient of Performance) of the heat pump 102 and calculates the output by dividing the output of the heat pump 102 by the power consumption that is an input.

消費電力演算部33は、土壌熱源ヒートポンプシステムにおける消費電力量を算出するものであり、空調機103における熱出力をシステム効率演算部32により算出されるヒートポンプ102のCOPで除することにより算出する。   The power consumption calculation unit 33 calculates the amount of power consumption in the soil heat source heat pump system, and calculates by dividing the heat output in the air conditioner 103 by the COP of the heat pump 102 calculated by the system efficiency calculation unit 32.

二酸化炭素排出量演算部34は、土壌熱源ヒートポンプシステムにおける1年間あたりのCO2排出量を算出するものであり、消費電力演算部33により算出される消費電力量と所定の換算係数(表11を参照)を用いて算出する。 The carbon dioxide emission calculating unit 34 calculates the CO 2 emission amount per year in the soil heat source heat pump system. The power consumption calculated by the power consumption calculating unit 33 and a predetermined conversion factor (see Table 11). Reference).

ランニングコスト演算部35は、土壌熱源ヒートポンプシステムにおける1年間あたりのランニングコストを算出するものであり、消費電力演算部33により算出される消費電力量と所定の電力料金形態(表11を参照)を用いて算出する。   The running cost calculator 35 calculates a running cost per year in the soil heat source heat pump system, and calculates the power consumption calculated by the power consumption calculator 33 and a predetermined power charge form (see Table 11). Use to calculate.

ライフサイクル演算部36は、イニシャルコスト及び耐用年数を考慮した、所定期間内における土壌熱源ヒートポンプシステムの平均年間一次エネルギー消費量、平均年間CO2排出量、及び平均年間コストを算出する。 The life cycle calculation unit 36 calculates the average annual primary energy consumption, the average annual CO 2 emission amount, and the average annual cost of the soil heat source heat pump system within a predetermined period in consideration of the initial cost and the service life.

以下、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションするための間接熱交換型熱交換器の計算手法について説明する。本願発明者らは鋭意研究を重ねて、今後特に有望な間接熱交換型において、鋼管杭内部に充填した水とUチューブの間の熱移動を考慮した計算手法を確立したものである。なお、表1に、本明細書で用いる記号についてまとめる。   Hereinafter, the calculation method of the indirect heat exchange type heat exchanger for simulating the operation of the soil heat source heat pump system will be described. The inventors of the present application have conducted extensive research and have established a calculation method in consideration of heat transfer between the water filled in the steel pipe pile and the U tube in a particularly promising indirect heat exchange type. Table 1 summarizes the symbols used in this specification.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

(実験概要)
まず、地中熱交換器の口径、仕様等を変更して、採熱量の測定と比較を行った。試験に使われた鋼管杭は、図3に示すように、業務用建物基礎杭兼用を想定した口径φ400mm、長さ40mのものを2本、住宅用及び採放熱専用杭を想定した口径φ165mm、長さ40mのものを2本埋設した。鋼管杭は試験中に他の杭の採熱による相互干渉が発生しないよう、それぞれ10m以上の間隔をおいて埋設した。また、採熱実証試験に伴い、試験現場敷地内において地質及び地下水調査、水温測定を行ったので、その地点も図示する。
(Experiment overview)
First, the diameter and specifications of the underground heat exchanger were changed to measure and compare the amount of heat collected. As shown in FIG. 3, the steel pipe pile used in the test has a diameter of φ400 mm assuming a combined use as a business building foundation pile, a length of 40 m, two diameters of φ165 mm assuming a residential and heat radiation-only pile, Two 40m long ones were buried. Steel pipe piles were buried at intervals of 10 m or more so that mutual interference due to heat collection of other piles did not occur during the test. In addition, the geological and groundwater surveys and water temperature measurements were conducted in the test site premises along with the heat sampling demonstration test.

採熱実験に伴い行われた調査ボーリングによる地質調査及び地下水調査の結果を図4に示す。調査の結果、地層構成は上部から表土、泥炭層、火山灰質細砂層、火山灰層、礫混じり砂層である。地下水位は深さ2.6mに確認されており、常にこの地点に水位が存在するものと推定される。また、観測孔水温を測定したところ、平均温度は9.3℃程度であり、この温度が不易層温度であるといえる。   Fig. 4 shows the results of the geological survey and groundwater survey by survey boring conducted in the heat collection experiment. As a result of the survey, the geological structure is top soil, peat layer, volcanic ash fine sand layer, volcanic ash layer and sand layer mixed with gravel. The groundwater level has been confirmed at a depth of 2.6 m, and it is estimated that the water level always exists at this point. Further, when the observation hole water temperature was measured, the average temperature was about 9.3 ° C., and it can be said that this temperature is an uneasy layer temperature.

試験中の鋼管杭内部の温度を測定するため、図5に示すように、口径φ400mm鋼管内には管内壁及び内部熱媒(直接熱交換型ではブライン、間接熱交換型では水)の深さ2.5、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0mの各地点と、深さ20.0m地点のUチューブの壁面に、口径φ165mm鋼管内には同様に深さ4.0、16.0、28.0、40.0mの各地点と、深さ16.0m地点のUチューブの壁面に熱電対を設置した。また、地中熱交換器出入口地点にはPt-100の白金抵抗体温度センサTを設定した。   In order to measure the temperature inside the steel pipe pile during the test, as shown in FIG. 5, the depth of the pipe inner wall and the internal heat medium (brine in the direct heat exchange type and water in the indirect heat exchange type) in the diameter φ400 mm steel pipe Each of the points 2.5, 5.0, 10.0, 20.0, 30.0, 40.0 m and the wall surface of the U tube at a depth of 20.0 m are similarly deep in the steel pipe with a diameter of 165 mm. A thermocouple was installed on each wall of 4.0, 16.0, 28.0, 40.0 m and on the wall surface of the U tube at a depth of 16.0 m. A platinum resistor temperature sensor T of Pt-100 was set at the entrance / exit point of the underground heat exchanger.

試験は地中熱交換器への送水温度(熱交換器入口温度)Tbinと流量mbを一定として行った。地中熱交換器として使用する鋼管杭の仕様は、図6に示す三種類である。タイプ1は鋼管杭内に不凍液を直接循環させる直接熱交換型である。タイプ2は内部に水を充填した鋼管杭にUチューブを挿入して間接的に熱交換を行う、いわゆる間接熱交換型(シングルUチューブ型)である。また、タイプ3はUチューブを2本挿入して使用するものである(ダブルUチューブ型)。間接熱交換型では、特に口径が大きい場合には鋼管杭に充填する熱媒のコストを削減できることと、密閉回路となることで水質管理が容易になること等が利点として挙げられる。 The test was conducted with water temperature (heat exchanger inlet temperature) T bin and flow m b to the underground heat exchanger as a constant. The specification of the steel pipe pile used as a ground heat exchanger is three types shown in FIG. Type 1 is a direct heat exchange type in which antifreeze is directly circulated in the steel pipe pile. Type 2 is a so-called indirect heat exchange type (single U tube type) in which a U tube is inserted into a steel pipe pile filled with water to indirectly exchange heat. Type 3 is used by inserting two U tubes (double U tube type). In the indirect heat exchange type, particularly when the diameter is large, the cost of the heat medium filled in the steel pipe pile can be reduced, and the water quality management is facilitated by being a sealed circuit.

試験条件を表2に示す。今回は、ケース1を口径φ400mm、ケース2を口径φ165mmとし、その中で、地中熱交換器の使用を直接熱交換型、間接熱交換型(シングルUチューブ及びダブルUチューブ)と変更し、採熱量の比較を行った。タイプ1とタイプ2の試験を先に行い、タイプ1をタイプ3に切り替えた。また、同じ杭を使用する場合は、前に行った試験の影響が残らないよう、試験終了後試験期間の2倍以上の放置期間(最低100日)をおいて、内部の温度を回復させてから次の試験を行った。条件の後ろにLと示したものは熱交換器入口熱媒温度を2℃から−5℃に変更して試験を行い、それによる採熱量の増加割合を比較した。循環流量はケース1-1では51l/min、その他は10l/min程度で行われた。   Table 2 shows the test conditions. This time, the case 1 has a diameter of 400 mm and the case 2 has a diameter of 165 mm. Among them, the use of the underground heat exchanger is changed to a direct heat exchange type and an indirect heat exchange type (single U tube and double U tube), The amount of heat collected was compared. Type 1 and type 2 tests were performed first, and type 1 was switched to type 3. If the same pile is used, the internal temperature should be restored after leaving the test period at least twice (100 days minimum) after the test so that the effect of the previous test does not remain. The following test was conducted. What indicated L after the conditions was tested by changing the heat exchanger inlet heat medium temperature from 2 ° C. to −5 ° C., and the rate of increase in the amount of heat collected thereby was compared. The circulation flow rate was about 51 l / min in case 1-1, and about 10 l / min for the others.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

図7に、各条件における試験開始から500時間までの送水温度Tbinと還水温度Tboutの変化を示す。また、図8に、下式(1)から算出した地中熱交換器単位長さあたり採熱量qexの時間毎の変化を示す。 Figure 7 shows the change in the supply water temperature T bin and Kaemizu temperature T bout of up to 500 hours from the start of the test in each condition. Further, Figure 8 shows the time variation of each of the heat q ex adopted per underground heat exchanger unit length calculated from the following equation (1).

Figure 0004694932
Figure 0004694932

試験結果より、ほぼ一定の送水温度Tbinに対し、還水温度Tboutは徐々に低下するものの、すべての試験条件において240時間(10日間)程度が経過すれば、還水温度Tbout及び採熱量qexに大きな変化が見られず、採熱量が安定して得られる状態、いわゆる準定常状態に達することがわかる。なお、測定結果に若干の振幅が見られるのは、昼夜の外気の影響と考えられる。 From the test results, although the return water temperature T bout gradually decreases with respect to the substantially constant water supply temperature T bin , if about 240 hours (10 days) have elapsed under all test conditions, the return water temperature T bout and the sampling temperature are collected. It can be seen that there is no significant change in the amount of heat qex, and a state in which the amount of heat is obtained stably, that is, a so-called quasi-steady state is reached. In addition, it is thought that the slight amplitude is seen in the measurement result due to the influence of the outside air day and night.

表3に、ケース1-1〜1-3における240時間経過以降の採熱量qexの平均値qex2-aveとケース1-1を基準とした採熱比q*を示す。240時間経過以降のケース1-1に対するケース1-2、ケース1-3の採熱比q*は0.83と0.98であった。 Table 3 shows the average value q ex2-ave of the heat collection amount q ex after the elapse of 240 hours in cases 1-1 to 1-3 and the heat collection ratio q * based on case 1-1. The heat collection ratio q * of case 1-2 and case 1-3 with respect to case 1-1 after the elapse of 240 hours was 0.83 and 0.98.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

さらに、表4に、ケース2-1〜2-3における平均値qex2-aveとケース2-1を基準とした採熱比q*を示す。240時間経過以降のケース2-1に対するケース2-2、ケース2-3の採熱比q*は0.96と1.27であった。 Further, Table 4 shows the average value q ex2-ave in cases 2-1 to 2-3 and the heat collection ratio q * based on case 2-1. The heat collection ratio q * of case 2-2 and case 2-3 with respect to case 2-1 after 240 hours was 0.96 and 1.27.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

これらのことより、口径の小さいφ165mmの鋼管杭では、直接熱交換型と比較してUチューブを一本だけ挿入した場合でも十分な採熱量が確保できることが確認できた。一方、口径がφ400mmと大きくなると、直接熱交換型に対して、ダブルUチューブとした場合に略同等の採熱量が得られたことから、本数の限られた地中熱交換器でできるだけ多くの採熱を行う場合には、ダブルUチューブ型を選択するほうが望ましいと考えられる。また、表3と表4の比較から、地中熱交換器の仕様が同じ場合は、口径の大きいケース1の採熱量qexがケース2よりも大きくなることがわかる。 From these facts, it was confirmed that a steel pipe pile having a small diameter of 165 mm can secure a sufficient amount of heat collection even when only one U tube is inserted as compared with the direct heat exchange type. On the other hand, when the diameter is increased to φ400 mm, a heat collection amount substantially equal to that obtained when a double U tube is obtained with respect to the direct heat exchange type, the number of underground heat exchangers with a limited number is as large as possible. When performing heat collection, it is considered more desirable to select the double U tube type. Further, from comparison between Table 3 and Table 4, it can be seen that when the specifications of the underground heat exchanger are the same, the heat collection amount q ex of the case 1 having a large diameter is larger than that of the case 2.

さらに、表5に、ケース1-1とケース1-1Lの平均値qex2-aveと、初期値地中温度Ts0と熱媒出入口温度の平均値Tb-mの温度差ΔT及びTb-m、地中熱交換器単位長さ・温度差あたりの採熱量q~ ex2-ave(なお、本明細書においてa~という表記はaの上に~が付されていることを意味する)、ケース1-1を基準とした長さ・温度差あたりの採熱比q**を示す。q~ ex2-aveは、低温条件ケース1-1Lのほうが、温度条件を除き同条件であるケース1-1より大きく、ケース1-1に対するケース1-1Lの採熱比q**は1.4であった。 Further, Table 5 shows the average value q ex2-ave of case 1-1 and case 1-1L, the temperature difference ΔT and T bm between the initial value underground temperature T s0 and the average value T bm of the heat medium inlet / outlet temperature, Heat collection amount q ~ ex2-ave per unit length and temperature difference of intermediate heat exchanger (Note that in this specification, a ~ means that ~ is added to a), Case 1- The heat collection ratio q ** per length / temperature difference based on 1 is shown. q ~ ex2-ave is larger in the low temperature condition case 1-1L than the case 1-1, which is the same condition except for the temperature condition, and the heat extraction ratio q ** of the case 1-1L to the case 1-1 is 1. 4.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

また、表6に示すケース1-2とケース1-2Lのqex2-ave、Tb-m、q~ ex2-ave、q**の比較においても同様の結果となっており、ケース1-2に対するケース1-2Lの採熱比q**は1.3であった。 In addition, in the comparison of q ex2-ave , T bm , q ~ ex2-ave , q ** in case 1-2 and case 1-2L shown in Table 6, the same result is obtained. The heat collecting ratio q ** of case 1-2L was 1.3.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

これらのことから、−5℃の低温水を循環させると直接熱交換型では周囲土壌の凍結が、また、間接熱交換型ではUチューブ周囲の充填水の凍結が考えられる。これらの潜熱が発生することで、長さ・温度差あたりの採熱量が増大することがわかる。ただし、長期間にわたる−5℃程度の低温熱媒の循環による過度の凍結には注意する必要がある。   From these facts, when low temperature water at −5 ° C. is circulated, freezing of the surrounding soil can be considered in the direct heat exchange type, and freezing of the filling water around the U tube can be considered in the indirect heat exchange type. It can be seen that the generation of these latent heats increases the amount of heat collected per length and temperature difference. However, it is necessary to pay attention to excessive freezing caused by circulation of a low-temperature heat medium at about -5 ° C over a long period of time.

(地中熱交換器の内部熱抵抗計算)
間接熱交換型地中熱交換器については、図9に示すように、内部充填水の対流による熱抵抗を考慮する必要がある。このとき、鋼管外表面面積基準の内部熱抵抗値は次式(2)となる。
(Calculation of internal heat resistance of underground heat exchanger)
For the indirect heat exchange type underground heat exchanger, as shown in FIG. 9, it is necessary to consider the thermal resistance due to the convection of the internal filling water. At this time, the internal thermal resistance value based on the outer surface area of the steel pipe is expressed by the following equation (2).

Figure 0004694932
Figure 0004694932

ここで、上式(2)のhuwはUチューブ外壁面から水の対流熱伝達率であり、hpwは鋼管内壁面から水の対流熱伝達率である。これらを算出する場合、特に鋼管の口径が小さい場合において、互いの干渉を考慮する必要があるが、ここでは藤井らのkavanaughの等価半径を用いる手法を応用した(非特許文献2を参照)。 Here, h uw in the above equation (2) is the convective heat transfer coefficient of water from the outer wall surface of the U tube, and h pw is the convective heat transfer coefficient of water from the inner wall surface of the steel pipe. When calculating these, especially when the diameter of the steel pipe is small, it is necessary to consider mutual interference. Here, the technique using the equivalent radius of Fujii et al.'S kavanaugh was applied (see Non-Patent Document 2).

一方、大口径の鋼管杭を用いた場合には、Uチューブ外壁と鋼管内壁との距離Wの値が大きくなるためグラスホフ数Gr及びレイリー数Raが増大する。ここで、ヌセルト数Nuを次式(3)で与えると、ヌセルト数Nuが30以上、すなわちレイリー数Raが1.23×107程度よりも大きくなった場合にはその地点の流体(熱媒)の温度変化及び対流はほとんど無くなる。したがって、Uチューブ外壁と鋼管内壁に発生する互いの対流の干渉は発生しないものと考えられる。この場合、対流熱伝達率huwと対流熱伝達率hpwは上式(3)によって計算したヌセルト数Nuを基に算出することが可能となる。 On the other hand, when a steel pipe of large diameter, U Grashof number for the value of the distance W between the tube outer wall and the steel pipe inner wall is increased G r and the Rayleigh number R a is increased. Here, given the Nusselt number N u in equation (3), Nusselt number N u of 30 or more, that is, when the Rayleigh number R a is greater than about 1.23 × 10 7 Fluid that point Temperature change and convection of (heat medium) are almost eliminated. Therefore, it is considered that the mutual convection interference generated on the outer wall of the U tube and the inner wall of the steel pipe does not occur. In this case, the convective heat transfer coefficient h uw and the convective heat transfer coefficient h pw can be calculated based on the Nusselt number N u calculated by the above equation (3).

Figure 0004694932
Figure 0004694932

これにより、レイリー数Raが1.0×107以下の場合には内部の自然対流を層流、それ以上を乱流をみなし、対流熱伝達率の計算を行うこととした。層流の場合、ヌセルト数Nuは次式(4)に示すMacgregorとEmeryの実験式(非特許文献2を参照)を用いることが可能である。乱流の場合は、上述のとおり上式(3)によって各部のヌセルト数Nuの計算が可能である。ただし、この場合においては、Uチューブ及び鋼管の管長Lu、Lpを代表長さとしてグラスホフ数Grの計算を行う。 As a result, when the Rayleigh number Ra is 1.0 × 10 7 or less, the internal natural convection is regarded as laminar flow, and the turbulent flow is regarded as turbulent flow, and the convective heat transfer coefficient is calculated. For laminar flow, the Nusselt number N u is possible to use Macgregor and Emery empirical formula shown in the following equation (4) (see Non-Patent Document 2). For turbulent flow, it is possible to calculate the Nusselt number N u of each part by the above equation (3) as described above. However, in this case, the Grashof number G r is calculated using the tube lengths L u and L p of the U tube and the steel tube as representative lengths.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

ここでは、実測値を基に準定常状態における熱抵抗値の計算を行った。準定常状態に達したと考えられる240時間経過以降の深さ20m地点(φ165mmにおいては16m地点)の鋼管内壁温度、鋼管内水温、Uチューブ外壁温度の平均値を用いて熱抵抗値の算出を行った。表7に地中熱交換器の口径、流体の流れの状態、仕様に対する240時間経過以降のブライン温度平均値Tb-m-ave、Uチューブ外壁温度平均値Tu-out-ave、鋼管内水温平均値Tw-ave、鋼管内壁温度平均値Tp-in-aveと熱抵抗値Rp-out1を示す。また、表7には、実測値を基に次式(5)、(6)によって算出した熱抵抗値Rp-out2も示す Here, the thermal resistance value in the quasi-steady state was calculated based on the actually measured values. Calculation of thermal resistance value using average values of steel pipe inner wall temperature, steel pipe water temperature, and U tube outer wall temperature at a depth of 20 m (16 m for φ165 mm) after 240 hours considered to have reached a quasi-steady state. went. Table 7 shows the diameter of the underground heat exchanger, the state of fluid flow, the brine temperature average value T bm-ave after the elapse of 240 hours, the U tube outer wall temperature average value Tu-out-ave , and the steel pipe water temperature average. A value T w-ave , a steel pipe inner wall temperature average value T p-in-ave and a thermal resistance value R p-out1 are shown. Table 7 also shows the thermal resistance value R p-out2 calculated by the following equations (5) and (6) based on the actually measured values.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

Figure 0004694932
Figure 0004694932

表7から、ケース2-3を除いては、若干の誤差はあるものの、熱抵抗値Rp-out1と熱抵抗値Rp-out2の値はよく一致している。特に口径φ400mm鋼管の間接熱交換型熱交換器においては熱抵抗値Rp-out1と熱抵抗値Rp-out2双方においてダブルUチューブ型の熱抵抗値Rp-out1(0.108m2K/W)とRp-out2(0.095m2K/W)は、シングルUチューブ型の熱抵抗値Rp-out1(0.203m2K/W)とRp-out2(0.167m2K/W)の約半分となった。このことからも、ケース2-3のような口径の細い鋼管にダブルUチューブを挿入するような場合を除いては、本計算手法によって内部熱抵抗値を定量的に評価することが可能であることが確認できた。 From Table 7, except for Case 2-3, although there is a slight error, the values of the thermal resistance value R p-out1 and the thermal resistance value R p-out2 are in good agreement. In particular, in an indirect heat exchange type heat exchanger having a diameter of 400 mm steel pipe, a double U tube type thermal resistance value R p-out1 (0.108 m 2 K / 0.1) in both the thermal resistance value R p-out1 and the thermal resistance value R p-out2. W) and R p-out2 (0.095m 2 K / W) , the thermal resistance of a single U-tube R p-out1 (0.203m 2 K / W) and R p-out2 (0.167m 2 K / W). For this reason, it is possible to quantitatively evaluate the internal thermal resistance value by this calculation method, except in the case where a double U tube is inserted into a thin steel pipe as in case 2-3. I was able to confirm.

(間接熱交換型熱交換器の内部熱移動計算による熱源側の温度の算定)
間接熱交換型地中熱交換器においても、直接熱交換型地中熱交換器と同様、鋼管杭口径が大きいほど、内部に充填した水の熱容量が無視できなくなる。そこで、内部に充填した水の熱容量を加味した内部熱移動の計算手法を構築する。
(Calculation of temperature on the heat source side by internal heat transfer calculation of indirect heat exchange type heat exchanger)
In the indirect heat exchange type underground heat exchanger as well, as the diameter of the steel pipe pile is larger, the heat capacity of the water filled therein cannot be ignored as in the case of the direct heat exchange type underground heat exchanger. Therefore, a calculation method for internal heat transfer is built in consideration of the heat capacity of the water filled inside.

Uチューブ内では内部を集中定数系とみなすことにより、次式(7)に示すように、ブライン熱容量の変化を算出する。   By regarding the inside of the U tube as a lumped parameter system, the change in brine heat capacity is calculated as shown in the following equation (7).

Figure 0004694932
Figure 0004694932

鋼管杭内も同様に集中定数系とみなすことにより、鋼管内部水の熱容量の変化を次式(8)で表わすことができる。なお、式(8)中のKp-outp-out(Tp-out−Tw)が、地中温度計算手法の無限円筒表面に与えられる熱流となる。 By regarding the inside of the steel pipe pile as a lumped parameter system, the change in the heat capacity of the water inside the steel pipe can be expressed by the following equation (8). Incidentally, K in equation (8) p-out A p -out (T p-out -T w) becomes the heat flow supplied to the endless cylindrical surface of the underground temperature calculation method.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

グラスホフ数Grを算出する際には、Uチューブ外壁温度Tu-outを算出する必要がある。Uチューブ内外の熱収支が次式(9)と表わされるが、式(9)において右辺の2段目の式と3段目の式が等しくならなければならない。そこで、図10に示すような繰り返し計算によって式(9)の等式が成り立つようなUチューブ外壁温度Tu-outを導出する。なお、上付き添え字は時間ステップΔTの経過後を表わす。 When calculating the Grashof number G r , it is necessary to calculate the U-tube outer wall temperature Tu-out . The heat balance inside and outside the U tube is expressed by the following equation (9). In the equation (9), the second-stage equation on the right side and the third-stage equation must be equal. Therefore, a U-tube outer wall temperature Tu-out that satisfies the equation (9) is derived by repeated calculation as shown in FIG. Note that the superscript represents after the lapse of time step ΔT.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

さらに、図10に示すように、式(7)により熱交換器内熱媒温度Tb、さらには熱交換器出口熱媒温度Tboutが、式(8)により鋼管杭内部に充填された水の温度Tw、さらには無限円筒表面熱流応答理論式(10)を用いて鋼管杭外壁温度Tp-outが導出され、設計上の最重要指標であるこれら熱源側の温度変化を予測することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 10, the heat exchanger temperature T b in the heat exchanger according to the equation (7) and further the heat exchanger outlet heat medium temperature T bout according to the equation (8) are filled in the steel pipe pile according to the equation (8). The temperature T p-out of the steel pipe pile is derived using the temperature T w of the pipe and further the theoretical heat flow response equation (10) of the infinite cylinder, and the temperature change on the heat source side, which is the most important design index, is predicted Is possible.

すなわち、熱交換用配管内外の熱収支において、鋼管杭内部の充填水からUチューブ外表面への熱伝達量と、Uチューブにおける熱伝導量、Uチューブ内表面から熱媒への熱伝達量の和は等しくなることを利用し、既知の充填水温度と熱媒温度とから、Uチューブ外壁温度Tu-out及びUチューブ外表面熱伝達量を算出し、これを基にUチューブ内外の熱貫流率を算出する(ステップS1001〜S1008:式(9))。 That is, in the heat balance inside and outside the heat exchange pipe, the amount of heat transfer from the filling water inside the steel pipe pile to the outer surface of the U tube, the amount of heat conduction in the U tube, and the amount of heat transfer from the inner surface of the U tube to the heat medium Using the fact that the sum is equal, the U tube outer wall temperature Tu-out and the U tube outer surface heat transfer amount are calculated from the known filling water temperature and heat medium temperature, and based on this, the heat inside and outside the U tube is calculated. The through-flow rate is calculated (steps S1001 to S1008: Formula (9)).

その結果、Uチューブ内部を集中定数系とみなすことにより、Uチューブからヒートポンプに供給する熱量と、充填水から熱媒にUチューブを介して熱交換され供給する熱量の和により、Uチューブ内熱媒の熱容量の変化が算出可能となることを利用し、熱源側の温度である熱交換器内熱媒温度Tbを算出し、さらには熱源側の温度である熱交換器出口熱媒温度Tboutを算出する(ステップS1009:式(7))。 As a result, by considering the inside of the U tube as a lumped constant system, the heat in the U tube is calculated by the sum of the amount of heat supplied from the U tube to the heat pump and the amount of heat supplied from the filling water to the heat medium through the U tube. by utilizing the fact that changes in the heat capacity of the medium is possible to calculate, calculating the heat exchanger within the heat medium temperature T b is the temperature of the heat source side, and further the heat exchanger outlet heat medium temperature T is the temperature of the heat-source-side bout is calculated (step S1009: Expression (7)).

次いで、鋼管杭内部を集中定数系とみなすことにより、充填水から熱媒にUチューブを介して熱交換され供給する熱量と、土壌から充填水に鋼管杭を介して熱交換され供給する熱量の和により、充填水の熱容量の変化が算出可能となることを利用し、熱源側の温度である充填水温度Twを算出する(ステップS1010:式(8))。 Next, by regarding the inside of the steel pipe pile as a lumped constant system, the amount of heat exchanged and supplied from the filling water to the heating medium via the U tube and the amount of heat exchanged and supplied from the soil to the filling water via the steel pipe pile By using the fact that the change in the heat capacity of the filling water can be calculated by the sum, the filling water temperature T w which is the temperature on the heat source side is calculated (step S1010: Expression (8)).

さらに、無限円筒表面熱流応答理論式(10)を用いて、鋼管杭外表面温度Tp-outを算出する(ステップS1011)。また、必要に応じて、無限円筒表面熱流応答理論式(10)を用いて、地中温度Tsを算出してもよい。 Furthermore, the steel pipe pile outer surface temperature T p-out is calculated using the infinite cylindrical surface heat flow response theoretical formula (10) (step S1011). If necessary, an infinite cylinder surface heat flow response theoretical equation (10) using, may be calculated underground temperature T s.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

ここでは、計算値と実測値の比較を行い、計算値の実測値への再現性の確認を行った。計算条件として、鋼管杭の仕様はシングルUチューブを挿入した間接熱交換型とし、口径φ400mm、φ165mmにおいて計算を行った。地中側の条件として、有効熱伝導率λesは試験地盤の実測値である1.5W/m/Kを用いた。地中温度については、既述した手法を用いて初期地中温度を設定した。実測より口径φ400mmの鋼管内壁温度Tp-in=8.8℃、口径φ165mmの鋼管内壁温度Tp-in=9.3℃であることから、それぞれ実測開始時の地中温度を9.2℃、9.3℃として計算条件に与えた。その他の条件については既述したのと同様に設定した。 Here, the calculated value was compared with the actually measured value, and the reproducibility of the calculated value to the actually measured value was confirmed. As calculation conditions, the specifications of the steel pipe pile were an indirect heat exchange type in which a single U tube was inserted, and the calculation was performed at a diameter of φ400 mm and φ165 mm. As an underground condition, the effective thermal conductivity λ es was 1.5 W / m / K, which is an actual measurement value of the test ground. For the underground temperature, the initial underground temperature was set using the method described above. From the actual measurement, the steel pipe inner wall temperature T p-in = 8.8 ° C. with a diameter of φ400 mm and the steel pipe inner wall temperature T p-in = 9.3 ° C. with a diameter of φ165 mm are respectively 9.2. The calculation conditions were given as ° C and 9.3 ° C. Other conditions were set in the same manner as described above.

図11、12に、口径φ400mmとφ165mmの間接熱交換型地中熱交換器の計算値と実測値の比較を示す。これら結果より、口径φ400mm、φ165mm双方において、計算値が実測値を良く再現していることがわかる。すなわち、本計算手法は間接熱交換型の計算を行うのに有効であることが裏付けられた。   11 and 12 show a comparison between the calculated value and the actually measured value of the indirect heat exchange type underground heat exchanger having the diameters of φ400 mm and φ165 mm. From these results, it can be seen that the calculated values reproduce the measured values well in both the diameters of φ400 mm and φ165 mm. That is, it was proved that this calculation method is effective for performing an indirect heat exchange type calculation.

図13には、本実施形態での土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援の流れについて説明するためのフローチャートを示す。ステップS101では、入力装置4を介して条件を入力設定する。条件としては、暖房期間及び冷房期間を含む室内負荷条件(暖房方式、冷房方式)、地盤環境条件(不易層温度、熱伝導率、土壌熱容量)、土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様(鋼管杭仕様、ヒートポンプ性能、循環ポンプ、ブライン)がある。   In FIG. 13, the flowchart for demonstrating the flow of the design support of the soil heat source heat pump system in this embodiment is shown. In step S101, conditions are input and set via the input device 4. Conditions include indoor load conditions including heating and cooling periods (heating method, cooling method), ground environmental conditions (improper layer temperature, thermal conductivity, soil heat capacity), soil heat source heat pump system specifications (steel pipe pile specifications, heat pumps) Performance, circulation pump, brine).

ステップS102では、演算処理装置3の解析部31により、ステップS101により設定された条件に基づいて、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションする。   In step S102, the operation of the soil heat source heat pump system is simulated by the analysis unit 31 of the arithmetic processing device 3 based on the conditions set in step S101.

ステップS103では、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、シミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するかどうかを判定する。なお、ステップS103での判定は、出力装置4に出力される暖房期間及び冷房期間と熱源側の温度との関係に基づいて設計者が判定するようにしてもよいし、演算処理装置3が予め決められた規則に従って判定するようにしてもよい。なお、本発明でいう略一致とは、温度が完全一致するだけでなく、予め定められた温度差までは許容するという意味である。   In step S103, the temperature on the heat source side as a result of the simulation is substantially the same at the start of the heating period and at the end of the cooling period of the next year, and at the start of the cooling period and at the end of the heating period of the next year. Determine whether to do. The determination in step S103 may be made by the designer based on the relationship between the heating period and cooling period output to the output device 4 and the temperature on the heat source side, or the arithmetic processing unit 3 may You may make it determine according to the determined rule. Note that the term “substantially coincidence” as used in the present invention means that not only the temperatures completely coincide but also a predetermined temperature difference is allowed.

熱源側の温度が略一致していなければ、ステップS101に戻って条件、主として土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち鋼管杭仕様やヒートポンプ性能を変更する。それに対して、熱源側の温度が略一致していれば、ステップS101で設定された条件を参照して、すなわち、熱源側の温度が略一致する土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を最適と考えられる土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様として決める(ステップS104)。   If the temperature on the heat source side does not substantially match, the process returns to step S101, and the steel pipe pile specifications and the heat pump performance are changed among the conditions, mainly the specifications of the soil heat source heat pump system. On the other hand, if the temperatures on the heat source side are substantially the same, the conditions set in step S101 are referred to, that is, the soil heat source heat pump system having the same temperature on the heat source side is considered to be optimal. It is determined as the specification of the heat source heat pump system (step S104).

(実施例1)
鋼管杭を用いた土壌熱源ヒートポンプシステムで建物の冷暖房をすべて行う例として、その導入検討について説明する。対象建物は一階建てで、天井高さは6mであり、延床面積は約2000m2である。この建物の地下ピット空間に長さ37mの鋼管基礎杭を7m間隔で7×10(=70)本埋設した。
Example 1
The introduction study will be described as an example of all air conditioning of a building with a soil heat source heat pump system using steel pipe piles. Target building is one-story, ceiling height is 6m, total floor area is about 2000m 2. 7x10 (= 70) steel pipe foundation piles with a length of 37m were buried at intervals of 7m in the underground pit space of this building.

計算条件を表8に示す。室内条件として、冬期暖房時は室温22℃以上とし、夏期冷房時は室温26℃以下、湿度60%以下と設定した。建物の暖冷房負荷は熱負荷計算プログラムSMASHを用いて行った。時刻別の潜熱、顕熱を含めた全熱負荷を図14に示す。暖房は床暖房とファンコイルユニットで行い、冷房はファンコイルユニットのみで行うこととした。ヒートポンプ2次側(室内側)出口温度T2outは40℃一定とし、負荷に対し循環流量を調節することによって放熱量を調整するものとした。ヒートポンプの圧縮機は50馬力で、熱負荷に対し圧縮機の回転数を調節することで、熱出力を調整できるものとした。ヒートポンプのCOPは、実機の性能線図を基に近似式を与えた。採熱側循環ポンプは3台設置し、負荷に応じて台数制御を行うものとした。鋼管杭はすべて口径φ400mmとし、シングルUチューブ間接熱交換型熱交換器として使用するものとした。地中温度は10.0℃とし、土壌の有効熱伝導率λesは地層の大部分が砂層を占めることから1.5/m/Kとした。 Table 8 shows the calculation conditions. The indoor conditions were set to room temperature of 22 ° C. or higher during winter heating, room temperature of 26 ° C. or lower, and humidity of 60% or lower during summer cooling. The heating and cooling load of the building was performed using the heat load calculation program SMASH. FIG. 14 shows the total heat load including latent heat and sensible heat according to time. Heating was performed by floor heating and a fan coil unit, and cooling was performed only by the fan coil unit. The heat pump secondary side (indoor side) outlet temperature T 2out was kept constant at 40 ° C., and the heat radiation amount was adjusted by adjusting the circulation flow rate with respect to the load. The compressor of the heat pump is 50 horsepower, and the heat output can be adjusted by adjusting the rotation speed of the compressor with respect to the heat load. For the COP of the heat pump, an approximate expression was given based on the performance diagram of the actual machine. Three heat collection side circulation pumps were installed, and the number control was performed according to the load. All the steel pipe piles had a diameter of 400 mm and were used as a single U tube indirect heat exchange type heat exchanger. The underground temperature was 10.0 ° C., and the effective thermal conductivity λ es of the soil was 1.5 / m / K because most of the formation occupies the sand formation.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

上述した計算条件を基に、5年間の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転シミュレーションを行った。全鋼管杭平均の運転5年目の時間毎の各部分の温度変化を図15に示す。図15において、T2outはヒートポンプ2次側(室内側)出口温度、Tpは鋼管杭表面温度、Twは鋼管杭内部に充填された水の温度、T1outはヒートポンプ1次側出口温度(=熱交換器入口熱媒温度(送水温度)Tbin)、Tbは熱交換器内熱媒平均温度である。この場合に、ヒートポンプ1次側出口温度T1outとヒートポンプ1次側入口温度T1inとにはTb=(Tbin+Tbout)/2の関係がある。なお、図15において鋼管杭表面温度Tpは、鋼管杭内部に充填された水の温度Twの上端に重なっておりほとんど見えない。 Based on the above-mentioned calculation conditions, an operation simulation of a soil heat source heat pump system for 5 years was performed. The temperature change of each part for every time of the operation | movement 5th year of all the steel pipe pile average is shown in FIG. In FIG. 15, T 2out is the heat pump secondary side (indoor side) outlet temperature, T p is the steel pipe pile surface temperature, T w is the temperature of the water filled in the steel pipe pile, and T 1out is the heat pump primary side outlet temperature ( = heat exchanger inlet heat medium temperature (flow temperature) T bin), T b is within the heat medium average temperature heat exchanger. In this case, the heat pump primary side outlet temperature T 1out and heat pump primary inlet temperature T 1in is T b = (T bin + Tb out) / 2 of the relationship. Incidentally, the steel pipe pile surface temperature T p in FIG. 15, almost invisible overlaps the upper end of the temperature T w of water filled in the steel pipe pile.

また、このときの暖房期間及び冷房期間の合計採熱量、ヒートポンプ消費電力量、循環ポンプ消費電力量、ヒートポンプ平均COP、平均システムCOP(SCOP)を表9に示す。冬期暖房時における熱媒の温度が最も低下するTloutの最低温度は0.2℃であり、鋼管内水温Twの最低温度は4.9℃であった。 Table 9 shows the total amount of heat collected during the heating and cooling periods, heat pump power consumption, circulation pump power consumption, heat pump average COP, and average system COP (SCOP) at this time. The minimum temperature of T lout at which the temperature of the heat medium during the winter heating decreases most was 0.2 ° C., and the minimum temperature of the water temperature T w in the steel pipe was 4.9 ° C.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

また、5年目の暖房期間開始時(10月1日)と次年の冷房期間終了時(9月30日)において、採熱側の温度(鋼管杭表面温度Tp、鋼管杭内部に充填された水の温度Tw、ヒートポンプ1次側出口温度T1out(=熱交換器入口熱媒温度(送水温度)Tbin)、ヒートポンプ1次側入口温度T1in(=2Tb−T1out)(=熱交換器出口熱媒温度(還水温度)Tbout))にほとんど変化が見られないことがわかる。これらにより長期的な土壌熱源ヒートポンプシステムの運転が可能であることがわかる。 Also, at the beginning of the heating period of the fifth year (October 1) and at the end of the next year's cooling period (September 30), the temperature on the heat collection side (steel pipe pile surface temperature T p , filling the steel pipe pile inside temperature T w of water, the heat pump primary side outlet temperature T 1out (= heat exchanger inlet heat medium temperature (flow temperature) T bin), the heat pump primary inlet temperature T 1in (= 2T b -T 1out ) ( = It can be seen that there is almost no change in the heat exchanger outlet heat medium temperature (return water temperature) T bout )). These show that long-term soil heat source heat pump system operation is possible.

表9に示すとおり、暖房時の平均COPは4.5であり、平均SCOPは3.1であった。冷房時の合計放熱量は50.6GJであり、このときのSCOPは9.0であった。これによりすべての冷房負荷に対して熱循環方式による高効率な自然冷房を行うことができることが確認された。   As shown in Table 9, the average COP during heating was 4.5, and the average SCOP was 3.1. The total heat release during cooling was 50.6 GJ, and the SCOP at this time was 9.0. As a result, it was confirmed that high-efficiency natural cooling by the heat circulation method can be performed for all cooling loads.

ここでは、空気熱源ヒートポンプ(ASHP)システムとガス焚き吸収式冷温水発生機を対象方式としてとりあげ、土壌熱源ヒートポンプシステムの環境性、経済性の評価を行った。表10に示す対象方式の性能を基に消費電力量、ガス消費量を算出し、表11に示す換算係数から年間CO2排出量、年間ランニングコストの計算を行った。結果として年間CO2排出量、年間ランニングコストの比較を図16に示す。年間CO2排出量において、土壌熱源ヒートポンプシステムのCO2排出量は約19800kgであり、ASHPシステム、吸収式冷温水発生機の約36000kgと比較して、約45%のCO2排出量削減効果があることがわかった。ランニングコストの比較では、土壌熱源ヒートポンプシステムはASHPシステムと比較して約34万円、吸収式冷温水発生機と比較して約104万円残すと削減が見込めることがわかった。これらのことにより、環境性、経済性の双方の面から、土壌熱源ヒートポンプシステムの優位性が明らかになったといえる。 Here, the air heat source heat pump (ASHP) system and the gas-fired absorption cold / hot water generator were taken up as the target methods, and the environmental performance and economic efficiency of the soil heat source heat pump system were evaluated. Based on the performance of the target method shown in Table 10, the power consumption and the gas consumption were calculated, and the annual CO 2 emission amount and the annual running cost were calculated from the conversion coefficient shown in Table 11. As a result, a comparison of the annual CO 2 emission amount and the annual running cost is shown in FIG. In annual CO 2 emissions, CO 2 emissions of soil source heat pump system is about 19800Kg, ASHP system, compared to about 36000kg absorption chiller generator, about 45% of CO 2 emission reduction effect I found out. In comparison of running costs, it was found that the soil heat source heat pump system can be expected to save approximately 340,000 yen compared to the ASHP system and approximately 1,040,000 yen compared to the absorption cold / hot water generator. From these, it can be said that the superiority of the soil heat source heat pump system has been clarified in terms of both environmental performance and economy.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

Figure 0004694932
Figure 0004694932

(実施例2)
対象建物は二階建ての低層部(約2000m2)と四階建ての高層部(約2800m2)からなり、高層部に51本の鋼管杭が仕様される。仕様する鋼管杭の長さは6〜7.5mである。ここで、地中熱交換器として使用する有効長さはコンクリート充填を行う杭頭部1mと先端羽根部0.5mを除く4.5〜6mとした。これにより、総有効長さは239.8mとなった。
(Example 2)
The target building consists of a two-story low-rise part (approximately 2000 m 2 ) and a four-story high-rise part (approximately 2800 m 2 ), and 51 steel pipe piles are specified for the high-rise part. The length of the steel pipe pile to be specified is 6 to 7.5 m. Here, the effective length used as the underground heat exchanger was 4.5 to 6 m excluding the pile head 1 m for filling concrete and the tip blade portion 0.5 m. As a result, the total effective length was 239.8 m.

決定された地中熱交換器の有効長さでは、建物すべての暖房を土壌熱源ヒートポンプシステムで行うことは困難であると考えられる。そこで、次の条件を与え、これに見合った建物側の負荷を設定することとした。第1に、杭内水凍結防止のため、ヒートポンプ1次側出口温度T1out(杭内送水温度)を2℃以上、鋼管杭内部に充填された水の温度Twを0℃以上に保つ。第2に、長期的な地中温度低下防止のため、夏期に循環ポンプを作動し、自然冷房を行い、その排熱でリチャージを行う。 With the determined effective length of the underground heat exchanger, it is considered difficult to heat the entire building with the soil heat source heat pump system. Therefore, the following conditions were given, and the building-side load was set accordingly. First, in order to prevent the water in the pile from freezing, the heat pump primary side outlet temperature T 1out (pile water supply temperature) is kept at 2 ° C. or higher, and the temperature T w of the water filled in the steel pipe pile is kept at 0 ° C. or higher. Secondly, in order to prevent a long-term decrease in underground temperature, a circulation pump is operated in summer, natural cooling is performed, and recharging is performed with the exhaust heat.

この条件と、採熱側の条件を考慮し、建物の外調機負荷のうち50kWのベース負荷を土壌熱源ヒートポンプシステムで賄うことにした。ただし、50kWベースでは採熱温度が危険域に達するおそれがあるため、鋼管基礎杭の他にボアホール方式の地中熱交換器を75×3本埋設し不足分を補うこととした。   In consideration of this condition and the conditions on the heat collection side, it was decided to cover the 50 kW base load of the external air conditioning load of the building with the soil heat source heat pump system. However, since there is a possibility that the heat collection temperature may reach a dangerous area on the 50 kW base, 75 × 3 borehole type ground heat exchangers are buried in addition to the steel pipe foundation piles to make up for the shortage.

計算条件を表12に示す。冬期暖房時は、全熱交換器により熱交換を行った後の空気を22℃とするための熱量を外調機負荷とした。T2outは40℃一定とし、負荷に対し水−空気熱交換器の風量を調節し、放熱量を調整するものとした。ヒートポンプの圧縮機は20馬力で、供給熱量を50kWとし、外調機の負荷がそれを下回る場合には、熱出力を調節できるものとした。ヒートポンプのCOPは、実機の性能線図を基に近似式を与えた。運転時は低層側の建物を含めた全外調機負荷に対する50kWベース負荷を土壌熱源ヒートポンプシステムの負担とした。これによってヒートポンプの全出力運転の時間を増やし、実際の運転におけるヒートポンプの高効率化を図った。また、夏期に全外調機に冷水を循環させることで、リチャージする熱量を増加させることとした。夏期冷房時は、外気温が冷水温度を上回った場合に、取り入れた外気を、水−空気熱交換器により、地中熱交換器を循環させることによって得られる冷水と熱交換させ、建物内に送風するものとした。循環ポンプは負荷が発生した時のみ運転させるものとした。鋼管杭はすべて口径φ500mmとし、単位長さあたりの採熱量を増大させるためダブルUチューブ型を使用するものとした。地中温度は敷地内の観測孔の水温測定結果から12.1℃とし、土壌の有効熱伝導率は現地での熱応答試験の結果を基に、2.1W/m/Kとした。 Table 12 shows the calculation conditions. At the time of heating in winter, the amount of heat for setting the air after heat exchange by the total heat exchanger to 22 ° C. was taken as the external air conditioning load. T 2out was kept constant at 40 ° C., the air volume of the water-air heat exchanger was adjusted with respect to the load, and the heat radiation was adjusted. The compressor of the heat pump is 20 horsepower, the amount of heat supplied is 50 kW, and the heat output can be adjusted when the load of the external conditioner is lower than that. For the COP of the heat pump, an approximate expression was given based on the performance diagram of the actual machine. During operation, the 50 kW base load for all external air conditioner loads including low-rise buildings was taken as the burden of the soil heat source heat pump system. As a result, the time required for all output operation of the heat pump was increased, and the efficiency of the heat pump in actual operation was improved. In addition, the amount of heat to be recharged was increased by circulating cold water to all external air conditioners in the summer. During summer cooling, when the outside air temperature exceeds the chilled water temperature, the outside air taken in is exchanged with the cold water obtained by circulating the underground heat exchanger through the water-air heat exchanger, It was supposed to blow. The circulation pump was operated only when a load was generated. All the steel pipe piles had a diameter of 500 mm, and a double U tube type was used to increase the amount of heat collected per unit length. The underground temperature was 12.1 ° C. from the water temperature measurement result of the observation hole in the site, and the effective thermal conductivity of the soil was 2.1 W / m / K based on the result of the local thermal response test.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

これらの計算条件から、土壌熱源ヒートポンプシステムが負担する熱負荷の時間毎の変化は図17に示す通りとなり、全暖房負荷は230.1GJ、全冷房負荷は75.6GJとなった。鋼管杭側とボアホール側の採熱による熱的干渉は無いものとし、個々に計算を行った。鋼管杭側とボアホール側で同等のシステム性能が得られるように、全負荷のうち8割を鋼管杭側の採熱によるもので負担し、残りをボアホール側で負担するものとした。   From these calculation conditions, the change with time of the heat load borne by the soil heat source heat pump system is as shown in FIG. 17, the total heating load was 230.1 GJ, and the total cooling load was 75.6 GJ. Calculations were performed individually assuming that there was no thermal interference due to heat collection on the steel pipe pile side and borehole side. In order to obtain the same system performance on the steel pipe pile side and the borehole side, 80% of the total load was borne by heat collection on the steel pipe pile side, and the rest was borne on the borehole side.

上述した計算条件を基に、5年間の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転シミュレーションを行った。全鋼管杭平均の運転5年目の時間毎の各部分の温度変化を図18に示す。また、このときの暖房期間及び冷房期間の合計採熱量、ヒートポンプ消費電力量、循環ポンプ消費電力量、ヒートポンプ平均COP、平均システムCOP(SCOP)を表13に示す。冬期暖房時における熱媒の温度が最も低下するTloutの最低温度は−0.8℃であり、鋼管内水温Twの最低温度は4.7℃であった。 Based on the above-mentioned calculation conditions, an operation simulation of a soil heat source heat pump system for 5 years was performed. The temperature change of each part for every time of the operation | movement 5th year of all the steel pipe pile average is shown in FIG. Table 13 shows the total heat collection amount, heat pump power consumption, circulation pump power consumption, heat pump average COP, and average system COP (SCOP) during the heating and cooling periods at this time. The minimum temperature of T lout at which the temperature of the heat medium during the winter heating is the lowest was −0.8 ° C., and the minimum temperature of the water temperature T w in the steel pipe was 4.7 ° C.

Figure 0004694932
Figure 0004694932

また、実施例1と同様に、5年目の暖房期間開始時(10月1日)と次年の冷房期間終了時(9月30日)において、採熱側の温度にほとんど差が見られないことからも、長期的な土壌熱源ヒートポンプシステムの運転が可能であることが確認できた。   In addition, as in Example 1, there is almost a difference in the temperature on the heat collecting side between the start of the heating period of the fifth year (October 1) and the end of the cooling period of the next year (September 30). It was confirmed that long-term operation of the soil heat source heat pump system is possible.

表13に示すとおり、暖房時の平均COPは4.4と高い値であったが、平均SCOPは2.7と低い値となった。これは全消費電力量に循環ポンプ消費電力量が占める割合が大きいためである。このことから、大規模建物においては、SCOPの向上のためには、搬送動力を低減させることが今後の課題となることを示唆している。   As shown in Table 13, the average COP during heating was as high as 4.4, but the average SCOP was as low as 2.7. This is because the ratio of the circulation pump power consumption to the total power consumption is large. This suggests that, in large-scale buildings, reducing transportation power will be a future challenge for improving SCOP.

ここでは、ガス焚き吸収式冷温水発生機を対象方式としてとりあげ、土壌熱源ヒートポンプシステムによって作られる熱量と同じだけの熱量を対象方式で作り出すものとして比較を行った。実施例1と同様に消費電力量、ガス消費量を算出し、年間CO2排出量、年間ランニングコストの計算を行った。結果として外調機負荷に対する年間CO2排出量、年間ランニングコストの比較を図19に示す。年間CO2排出量において、土壌熱源ヒートポンプシステムと暖房のみを行った場合と比較すると、CO2削減量は3830kgであった。土壌熱源ヒートポンプシステムはリチャージのために冷房を行っているのにもかかわらず、吸収式冷温水発生機で暖房のみを行った場合と比較しても、十分なCO2排出量削減効果が期待できることがわかった。また、ランニングコストの比較においても、土壌熱源ヒートポンプシステムは吸収式冷温水発生機と比較して、暖房のみを行った場合で約38万円、暖冷房両方を行った場合で約53万円のコスト削減が見込めることがわかった。これらのことにより、環境性、経済性の双方の面から、土壌熱源ヒートポンプシステムの優位性が明らかになったといえる。 Here, a gas-fired absorption-type cold / hot water generator was taken as the target method, and a comparison was made with the target method producing as much heat as the heat generated by the soil heat source heat pump system. The amount of power consumption and gas consumption was calculated in the same manner as in Example 1, and the annual CO 2 emission amount and the annual running cost were calculated. As a result, FIG. 19 shows a comparison of the annual CO 2 emission amount and the annual running cost with respect to the external compressor load. Compared with the case where only the soil heat source heat pump system and heating were performed in the amount of CO 2 emission per year, the CO 2 reduction amount was 3830 kg. Even though the soil heat source heat pump system is cooling for recharging, it can be expected to have a sufficient CO 2 emission reduction effect compared to the case where only heating is performed with an absorption-type cold / hot water generator. I understood. Also, in the comparison of running costs, the soil heat source heat pump system is about 380,000 yen when only heating is performed and about 530,000 yen when both heating and cooling are performed, compared to the absorption-type cold / hot water generator. It turns out that cost reduction can be expected. From these, it can be said that the superiority of the soil heat source heat pump system has been clarified in terms of both environmental performance and economy.

なお、本実施形態では、間接熱交換型熱交換器を用いた土壌熱源ヒートポンプシステムを例にしたが、本発明にはそれに限定されるものではない。すなわち、解析部31で行われる土壌熱源ヒートポンプシステムの運転のシミュレーションは、上述した演算式を用いたものでなくてもかまわない。   In the present embodiment, a soil heat source heat pump system using an indirect heat exchange type heat exchanger is taken as an example, but the present invention is not limited thereto. That is, the simulation of the operation of the soil heat source heat pump system performed in the analysis unit 31 may not use the above-described arithmetic expression.

以上述べた実施形態の土壌熱源ヒートポンプシステムは具体的にはコンピュータシステム或いは装置により構成されるものである。したがって、上述した機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。   The soil heat source heat pump system of the embodiment described above is specifically configured by a computer system or an apparatus. Accordingly, a storage medium storing software program codes for realizing the functions described above is supplied to the system or apparatus, and a computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads and executes the program codes stored in the storage medium. Needless to say, this can be achieved.

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

本実施形態において対象となる土壌熱源ヒートポンプシステムの全体の概略構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the whole soil heat-source heat pump system used as object in this embodiment. 本実施形態における土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システムの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the design assistance system of the soil heat source heat pump system in this embodiment. 実験用鋼管杭の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the steel pipe pile for an experiment. 採熱実験に伴い行われた調査ボーリングによる地質調査及び地下水調査の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the geological survey and groundwater survey by the survey boring performed with the heat-collection experiment. 実験装置の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of an experimental apparatus. 地中熱交換器の仕様を示す図である。It is a figure which shows the specification of an underground heat exchanger. 地中熱交換器出入口熱媒の温度変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature change of an underground heat exchanger entrance / exit heat medium. 採熱量の変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the change of the amount of heat collection. 間接熱交換型地中熱交換器についての計算概要を示す図である。It is a figure which shows the calculation outline | summary about an indirect heat exchange type | mold underground heat exchanger. 間接熱交換型熱交換器計算を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating indirect heat exchange type heat exchanger calculation. 口径φ400mmにおける還水温度の計算値と実測値の比較を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the comparison of the calculated value and actual value of the return water temperature in diameter phi400mm. 口径φ165mmにおける還水温度の計算値と実測値の比較を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the comparison of the calculated value and actual value of the return water temperature in diameter 165mm. 本実施形態での土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援の流れについて説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the flow of the design support of the soil heat source heat pump system in this embodiment. 実施例1における建物の暖冷房負荷を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the heating / cooling load of the building in Example 1. FIG. 実施例1における運転5年目の時間毎の各部分の温度変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature change of each part for every time of the driving | operation 5 years in Example 1. FIG. 実施例1における年間CO2排出量、年間ランニングコストを比較した結果を示す図である。Annual CO 2 emissions in Example 1, a diagram illustrating the results of a comparison of the annual running cost. 実施例2における建物の暖冷房負荷を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the heating / cooling load of the building in Example 2. FIG. 実施例2における運転5年目の時間毎の各部分の温度変化を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the temperature change of each part for every time of the driving | operation 5 years in Example 2. FIG. 実施例2における年間CO2排出量、年間ランニングコストを比較した結果を示す図である。Annual CO 2 emissions in Example 2, a diagram illustrating the results of a comparison of the annual running cost.

符号の説明Explanation of symbols

2 記憶装置
3 演算処理装置
4 入力装置
5 作業メモリ
6 出力装置
7 バス
31 解析部
32 システム効率演算部
33 消費電力演算部
34 二酸化炭素排出量演算部
35 ランニングコスト演算部
36 ライフサイクル演算部
101 地中熱交換器
102 ヒートポンプ
103 空調機
2 Storage Device 3 Arithmetic Processing Device 4 Input Device 5 Working Memory 6 Output Device 7 Bus 31 Analysis Unit 32 System Efficiency Calculation Unit 33 Power Consumption Calculation Unit 34 Carbon Dioxide Emission Calculation Unit 35 Running Cost Calculation Unit 36 Life Cycle Calculation Unit 101 Medium heat exchanger 102 Heat pump 103 Air conditioner

Claims (9)

ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法であって、
暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析手順と、
暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定手順とを有することを特徴とする土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。
It is a design method of a soil heat source heat pump system that uses a heat pump as a heat source to circulate a heat medium in the underground heat exchanger and collects heat and supplies heat or cold to the load side,
Soil heat pump including time series change of heat load processed by the soil heat source heat pump system calculated using conditions including heating period and cooling period , ground environmental conditions, and specifications of the underground heat exchanger and heat pump Set the system specifications, simulate the operation of the soil heat source heat pump system, analyze the heat balance, and obtain the time series change of the temperature on the heat source side ,
The temperature on the heat source side, which is the result of the simulation according to the analysis procedure, substantially matches at the beginning of the heating period and at the end of the cooling period of the next year and / or at the start of the cooling period and at the end of the heating period of the next year. The heat load to be processed by the soil heat source heat pump system and the heat load to be processed by the soil heat source heat pump system by repeating the simulation while changing at least one of the specifications of the soil heat source heat pump system and the soil heat source heat pump A design method for a soil heat source heat pump system, comprising a specification determination procedure for determining a system specification.
前記仕様決定手順では、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が設定温度を超えないように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決めることを特徴とする請求項1に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。 In the specification determination procedure, the heat load to be processed by the soil heat source heat pump system and the specifications of the soil heat source heat pump system are determined so that the temperature on the heat source side as a result of the simulation by the analysis procedure does not exceed a set temperature. The soil heat source heat pump system design method according to claim 1. 前記地中熱交換器は、内部に水を充填した中空管体に熱媒を循環させる熱交換用配管を挿入して間接的に熱交換を行うものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。 2. The underground heat exchanger is configured to indirectly perform heat exchange by inserting a heat exchange pipe for circulating a heat medium into a hollow tube body filled with water. Or the design method of the soil heat source heat pump system of 2 or 2 . 前記熱源側の温度は、地中温度、中空管体の表面温度、中空管体内部に充填された水の温度、熱交換器内熱媒温度、熱交換器入口熱媒温度、熱交換器出口熱媒温度のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。 The temperature on the heat source side is the underground temperature, the surface temperature of the hollow tube, the temperature of the water filled in the hollow tube, the heat medium temperature in the heat exchanger, the heat exchanger inlet heat medium temperature, the heat exchange The design method of the soil heat source heat pump system according to claim 3 , wherein the temperature is at least one of the temperature at the outlet heat medium. 前記熱交換用配管内外の熱収支において、前記中空管体内部の充填水から前記熱交換用配管外表面への熱伝達量と、前記熱交換用配管における熱伝導量、前記熱交換用配管内表面から熱媒への熱伝達量の和は等しくなることを利用し、既知の充填水温度と熱媒温度とから、熱交換用配管外表面温度及び熱交換用配管外表面熱伝達量を算出し、これを基に前記熱交換配管内外の熱貫流率を算出する手順と、
その結果、前記熱交換配管内部を集中定数系とみなすことにより、前記熱交換用配管から前記ヒートポンプに供給する熱量と、充填水から熱媒に前記熱交換用配管を介して熱交換され供給する熱量の和により、熱交換用配管内熱媒の熱容量の変化が算出可能となることを利用し、前記熱源側の温度である熱交換器内熱媒温度を算出し、さらには前記熱源側の温度である熱交換器出口熱媒温度を算出する手順と、
次いで、前記中空管体内部を集中定数系とみなすことにより、充填水から熱媒に前記熱交換用配管を介して熱交換され供給する熱量と、土壌から充填水に前記中空管体を介して熱交換され供給する熱量の和により、充填水の熱容量の変化が算出可能となることを利用し、前記熱源側の温度である充填水温度、さらには中空管体の表面温度又は地中温度を算出する手順とを有することを特徴とする請求項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。
In the heat balance inside and outside the heat exchange pipe, the amount of heat transfer from the filling water inside the hollow tube body to the outer surface of the heat exchange pipe, the amount of heat conduction in the heat exchange pipe, and the heat exchange pipe Using the fact that the sum of heat transfer amounts from the inner surface to the heat medium is equal, the heat exchange pipe outer surface temperature and the heat exchange pipe outer surface heat transfer amount are calculated from the known filling water temperature and heat medium temperature. And a procedure for calculating the heat transmissivity inside and outside the heat exchange pipe based on this,
As a result, by regarding the inside of the heat exchange pipe as a lumped constant system, the amount of heat supplied from the heat exchange pipe to the heat pump and the heat exchange from the filling water to the heat medium are supplied through the heat exchange pipe. Using the fact that the change in the heat capacity of the heat medium in the heat exchange pipe can be calculated by the sum of the heat amounts, the heat medium temperature in the heat exchanger, which is the temperature on the heat source side, is calculated, and further on the heat source side A procedure for calculating the heat exchanger outlet heat medium temperature, which is the temperature,
Next, by regarding the inside of the hollow tube body as a lumped constant system, the amount of heat supplied by heat exchange from the filling water to the heat medium through the heat exchange pipe, and the hollow tube body from the soil to the filling water. The fact that the change in the heat capacity of the filling water can be calculated by the sum of the amount of heat exchanged and supplied through the filling water temperature, the surface temperature of the hollow tube body, The method for designing a soil heat source heat pump system according to claim 3 , further comprising: calculating a middle temperature.
前記中空管体の表面温度又は地中温度は、無限円筒表面熱流応答理論を用いて算出されることを特徴とする請求項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。 6. The method for designing a soil heat source heat pump system according to claim 5 , wherein the surface temperature or underground temperature of the hollow tube body is calculated using an infinite cylindrical surface heat flow response theory. 前記中空管体は鋼管杭であることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの設計方法。 The said hollow tube body is a steel pipe pile, The design method of the soil heat source heat pump system of any one of Claims 3-6 characterized by the above-mentioned. ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計を支援するための土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システムであって、
暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析手段と、
暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定手段とを備えたことを特徴とする土壌熱源ヒートポンプシステムの設計支援システム。
Design of a soil heat source heat pump system to support the design of a soil heat source heat pump system that uses the heat pump as a heat source to circulate a heat medium in the underground heat exchanger and extract heat and supply heat or cold to the load side A support system,
Soil heat pump including time series change of heat load processed by the soil heat source heat pump system calculated using conditions including heating period and cooling period , ground environmental conditions, and specifications of the underground heat exchanger and heat pump Analytical means for setting the system specifications, simulating the operation of the soil heat source heat pump system to analyze the heat balance, and obtaining the time series change in temperature on the heat source side ;
The temperature on the heat source side, which is the result of the simulation according to the analysis procedure, substantially matches at the beginning of the heating period and at the end of the cooling period of the next year and / or at the start of the cooling period and at the end of the heating period of the next year. The heat load to be processed by the soil heat source heat pump system and the heat load to be processed by the soil heat source heat pump system by repeating the simulation while changing at least one of the specifications of the soil heat source heat pump system and the soil heat source heat pump A design support system for a soil heat source heat pump system, comprising a specification determining means for determining a system specification.
ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計を支援するためコンピュータプログラムであって、
暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析処理と、
暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
It is a computer program for supporting the design of a soil heat source heat pump system that uses a heat pump as a heat source to circulate a heat medium in a ground heat exchanger to extract and dissipate heat and supply heat or cold to the load side,
Soil heat pump including time series change of heat load processed by the soil heat source heat pump system calculated using conditions including heating period and cooling period , ground environmental conditions, and specifications of the underground heat exchanger and heat pump Set the system specifications, simulate the operation of the soil heat source heat pump system, analyze the heat balance, and obtain the time series change of the temperature on the heat source side ,
The temperature on the heat source side, which is the result of the simulation according to the analysis procedure, substantially matches at the beginning of the heating period and at the end of the cooling period of the next year and / or at the start of the cooling period and at the end of the heating period of the next year. The heat load to be processed by the soil heat source heat pump system and the heat load to be processed by the soil heat source heat pump system by repeating the simulation while changing at least one of the specifications of the soil heat source heat pump system and the soil heat source heat pump A computer program for causing a computer to execute specification determination processing for determining system specifications.
JP2005276322A 2005-09-22 2005-09-22 Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program Active JP4694932B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005276322A JP4694932B2 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005276322A JP4694932B2 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007085675A JP2007085675A (en) 2007-04-05
JP4694932B2 true JP4694932B2 (en) 2011-06-08

Family

ID=37972815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005276322A Active JP4694932B2 (en) 2005-09-22 2005-09-22 Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4694932B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5690650B2 (en) * 2011-05-09 2015-03-25 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 Geothermal characteristics analysis method and apparatus, soil heat source heat pump system operation adjustment method and apparatus, and program
CN106642536B (en) * 2016-11-18 2019-09-17 广东美的暖通设备有限公司 A kind of air conditioner load intelligent Matching method
KR101928654B1 (en) * 2017-06-05 2018-12-14 지에스건설 주식회사 Size computing method of Vertical Borehole Heat Exchangers in Ground-coupled heat pump systems
JP7136965B1 (en) * 2021-05-06 2022-09-13 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 Calculation device, calculation method, program, control device, control method, control program
CN113915799A (en) * 2021-09-16 2022-01-11 国网浙江省电力有限公司湖州供电公司 Energy consumption evaluation and calculation method for ground source heat pump system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343197A (en) * 2000-05-31 2001-12-14 Kubota Corp Geothermal heat collection test device and method of geothermal heat collection test using the same
JP2003130494A (en) * 2001-10-19 2003-05-08 Ohbayashi Corp Air conditioning system utilizing underground heat exchanger, and operating method for the same
JP2005009983A (en) * 2003-06-18 2005-01-13 My Home Planner:Kk Method and system for processing ground information and earth resource system
JP2005127612A (en) * 2003-10-23 2005-05-19 Nippon Steel Corp Underground heat utilizing system with underground water tank water heat source heat pump

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001343197A (en) * 2000-05-31 2001-12-14 Kubota Corp Geothermal heat collection test device and method of geothermal heat collection test using the same
JP2003130494A (en) * 2001-10-19 2003-05-08 Ohbayashi Corp Air conditioning system utilizing underground heat exchanger, and operating method for the same
JP2005009983A (en) * 2003-06-18 2005-01-13 My Home Planner:Kk Method and system for processing ground information and earth resource system
JP2005127612A (en) * 2003-10-23 2005-05-19 Nippon Steel Corp Underground heat utilizing system with underground water tank water heat source heat pump

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007085675A (en) 2007-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sarbu et al. General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings
Bi et al. Solar and ground source heat-pump system
JP5082052B2 (en) Soil heat source heat pump system performance prediction method and system, underground temperature calculation method
US7113888B2 (en) Performance prediction program and performance prediction system for ground source heat pump system
Bisoniya et al. Study on calculation models of earth-air heat exchanger systems
Farzanehkhameneh et al. Optimization and energy-economic assessment of a geothermal heat pump system
US20070061104A1 (en) Performance prediction program and performance prediction system for ground source heat pump system
Hsu et al. Investigation on performance of building-integrated earth-air heat exchanger
JP4694932B2 (en) Soil heat source heat pump system design method, design support system, and computer program
Xu Simulation and optimal control of hybrid ground source heat pump systems
Li et al. Long term coupled simulation for ground source heat pump and underground heat exchangers
Li et al. Numerical study on the heat transfer, extraction, and storage in a deep-buried pipe
Angelotti et al. On the performance of energy walls by monitoring assessment and numerical modelling: a case in Italy
Park et al. Applicability evaluation of cast-in-place energy piles based on two-year heating and cooling operation
Do et al. A review of ground coupled heat pump models used in whole-building computer simulation programs
Molinari et al. The application of the parametric analysis for improved energy design of a ground source heat pump for residential buildings
Noman et al. A comprehensive review on experimental, numerical and optimization analysis of EAHE and GSHP systems
Nagano Energy pile system in new building of Sapporo City University
Hacene et al. Application of a sustainable energy system for house energy needs in Tlemcen (North Africa)
Eswiasi Novel pipe configuration for enhanced efficiency of vertical ground heat exchanger
Gamage Numerical methodology for feasibility analysis of ground source heat pumps
Rashid et al. Ground heat exchanger in different configuration: Review of recent advances and development
Florides et al. Ground heat exchangers-a review
Tonellato et al. Control strategy evaluation framework for ground source heat pumps using standing column wells
Spitler et al. Use of cross g-functions to calculate interference between ground heat exchangers used in ground-source heat pump systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080310

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100713

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100817

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101015

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110201

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110224

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4694932

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304

Year of fee payment: 3

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250