JP5356900B2 - Geothermal heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、年間を通じて温度が比較的安定している地中熱をヒートポンプを介して利用する地中熱ヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a geothermal heat pump device that uses geothermal heat whose temperature is relatively stable throughout the year through a heat pump.
従来この種の地中熱ヒートポンプ装置においては、図9に示すように、空気調和機等のヒートポンプユニット101と、地中熱交換部102とを備え、地中熱交換部102は、地盤G中に埋設され互いに並列に接続された複数の地中熱交換器103とヒートポンプユニット101と地中熱交換器103との間を循環可能に接続する地中熱循環回路104と、地中熱循環回路104に熱媒である循環液を循環させる地中熱循環ポンプ105とを備えているものであり、ヒートポンプユニット101を駆動させて暖房または冷房運転を開始させると、地中熱循環ポンプ105を駆動させ、循環液を地中熱循環回路104に循環させて、地中熱交換器103を介して地中から採熱または地中に放熱させるものであった。(例えば、特許文献1参照。)
Conventionally, this type of geothermal heat pump device includes a
このような地中熱ヒートポンプ装置では、装置の施工前に、地盤G中の熱伝導率や地中から採熱できる熱量および地中に放熱できる熱量を把握する熱応答試験を行い、その結果からシミュレーションを実施して、地中熱循環回路104を循環させる循環液の循環流量をその土地に適するであろう固定値に決定しているのが現状である。
In such a geothermal heat pump device, before the construction of the device, a thermal response test is performed to grasp the thermal conductivity in the ground G, the amount of heat that can be collected from the ground, and the amount of heat that can be dissipated into the ground. At present, the simulation is performed to determine the circulating flow rate of the circulating fluid circulating through the underground
ところで、この従来の地中熱ヒートポンプ装置は、循環流量を固定値としているが、実際の地盤G中の温度や地中から採熱できる熱量および地中に放熱できる熱量は、地下水の流れ、地中熱ヒートポンプ装置の運転状況等の要因により一定ではなく、装置の施工前に予め決定した前記循環流量によっては、ヒートポンプユニット101の暖房運転または冷房運転に対して、採熱量または放熱量が足りなくなる、あるいは、採熱量または放熱量が過剰になる可能性があり、最適な採放熱ができずに総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を低下させてしまうという問題を生じるおそれがあった。
By the way, this conventional geothermal heat pump device has a fixed circulation flow rate. However, the actual temperature in the ground G, the amount of heat that can be collected from the ground, and the amount of heat that can be dissipated into the ground are determined by Depending on factors such as the operation status of the intermediate heat pump device, it is not constant, and depending on the circulation flow rate determined in advance before the installation of the device, the heat collection amount or the heat radiation amount is insufficient for the heating operation or cooling operation of the
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項1ではその構成を、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設され互いに並列または直列に接続された複数の地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を循環可能に接続する地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプと、前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段、前記地中熱交換器から流出した熱媒の温度を検出する地中戻り温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転中に、前記制御手段は、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を減少させるようにし、さらに、前記制御手段は、前記温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくするものとした。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is particularly configured in
また、請求項2では、前記制御手段は、前記温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするものとした。
According to a second aspect of the present invention, the control means increases the amount of decrease in the rotational speed of the underground heat circulation pump as the degree of the upward gradient of the temperature gradient increases.
また、請求項3では、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設され互いに並列または直列に接続された複数の地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を循環可能に接続する地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプと、前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段、前記地中熱交換器から流出した熱媒の温度を検出する地中戻り温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記地中熱交換器により地中熱を採熱し、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転中に、前記制御手段は、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を減少させるようにし、さらに、前記制御手段は、前記温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするものとした。
Further, in
また、請求項4では、前記負荷運転中に、前記地中往き温度検出手段の検出する熱媒温度が、前記熱媒の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低くなった場合には、前記地中熱循環ポンプの回転数を増加させるものとした。
Further, in
また、請求項5では、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設され互いに並列または直列に接続された複数の地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を循環可能に接続する地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプと、前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段、前記地中熱交換器から流出した熱媒の温度を検出する地中戻り温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記地中熱交換器により地中に放熱し、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転中に、前記制御手段は、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を減少させるようにし、さらに、前記制御手段は、前記温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくするものとした。
Moreover, in
また、請求項6では、前記制御手段は、前記温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするものとした。
According to a sixth aspect of the present invention, the control means increases the amount of decrease in the rotational speed of the underground heat circulation pump as the degree of the downward gradient of the temperature gradient increases.
また、請求項7では、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、地中に埋設され互いに並列または直列に接続された複数の地中熱交換器と、該地中熱交換器と前記熱源側熱交換器との間を循環可能に接続する地中熱循環回路と、該地中熱循環回路に熱媒を循環させる地中熱循環ポンプと、前記地中熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する地中往き温度検出手段、前記地中熱交換器から流出した熱媒の温度を検出する地中戻り温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記地中熱交換器により地中に放熱し、前記熱源側熱交換器を凝縮器として機能させると共に、前記負荷側熱交換器を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転を行う地中熱ヒートポンプ装置において、前記負荷運転中に、前記制御手段は、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、前記地中往き温度検出手段または前記地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、前記地中熱循環ポンプの回転数を減少させるようにし、さらに、前記制御手段は、前記温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど前記地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするものとした。
Further, in
この発明の請求項1によれば、負荷運転中に、制御手段は、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段で監視し把握して、前記温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中から採熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を増加させて、負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、また、前記温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中から採熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を減少させて、負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、採熱し過ぎることなく、また、採熱し足りないこともなく、最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものであり、さらに、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の下り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち採熱量の不足の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくすることで、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
According to the first aspect of the present invention, during the load operation, when the temperature gradient of the heating medium temperature detected by the underground return temperature detecting means or the underground return temperature detecting means is a downward gradient, the control means In addition to increasing the rotation speed of the heat circulation pump, if the temperature gradient of the heating medium temperature detected by the underground return temperature detection means or the underground return temperature detection means is an upward gradient, the rotation of the underground heat circulation pump The number of loads is reduced, and the magnitude of the load and the underground state that change from moment to moment are monitored and grasped by the underground temperature detecting means or the underground return temperature detecting means, and when the temperature gradient is a downward gradient, that is, When the load of load operation increases or the amount of heat that can be collected from the ground decreases, the number of rotations of the underground heat circulation pump is increased to ensure the amount of heat collected for the load. To achieve the minimum circulating flow rate The number of rotations of the intermediate heat circulation pump can be set, and when the temperature gradient is ascending, that is, when the load of load operation is reduced or the amount of heat that can be collected from the ground is increased, The rotation speed of the geothermal circulation pump can be set to reduce the rotation speed of the geothermal circulation pump so that the minimum circulation flow rate is ensured to secure the required amount of heat for the load. without too hot adopted, also, without even insufficient heating adopted, it is best Tonetsu state, and are not capable of improving the efficiency of the overall geothermal heat pump device, further control means, The amount of increase in the rotation speed of the underground heat circulation pump is increased as the degree of the downward gradient of the temperature gradient increases. Here, the degree of the downward gradient of the temperature gradient means how far it is from the circulation flow rate to secure the necessary amount of heat for the load, that is, the amount of heat collected is insufficient. The means increases the amount of increase in the number of rotations of the geothermal circulation pump as the degree of the downward gradient of the temperature gradient increases, so that the circulation flow rate for securing the heat collection amount necessary for the load is obtained. The number of rotations of the intermediate heat circulation pump can be brought close quickly and accurately, whereby optimum heat collection can be performed, and the efficiency of the overall geothermal heat pump device can be improved.
また、請求項2によれば、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の上り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち採熱量の過多の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくすることで、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早くかつ正確に近づけることができ、それにより最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
Further, according to
また、請求項3によれば、負荷運転中に、制御手段は、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段で監視し把握して、前記温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中から採熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を増加させて、負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、また、前記温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中から採熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を減少させて、負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、採熱し過ぎることなく、また、採熱し足りないこともなく、最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものであり、さらに、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の上り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち採熱量の過多の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくすることで、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早くかつ正確に近づけることができ、それにより最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
According to the third aspect of the present invention, during the load operation, the control means detects the underground heat when the temperature gradient of the heat medium temperature detected by the underground return temperature detection means or the underground return temperature detection means is a downward gradient. In addition to increasing the rotation speed of the circulation pump, if the temperature gradient of the heating medium temperature detected by the underground return temperature detection means or the underground return temperature detection means is an upward gradient, the rotation speed of the underground heat circulation pump Therefore, when the temperature gradient is a downward gradient, that is, by monitoring and grasping the magnitude of the load that changes from moment to moment and the underground state with the underground temperature detection means or the underground return temperature detection means, that is, If the load of the load operation increases or the amount of heat that can be collected from the ground decreases, the minimum number of times to increase the number of rotations of the underground heat circulation pump and secure the necessary amount of heat for the load Underground so that the circulation flow is limited The number of rotations of the circulation pump can be set, and when the temperature gradient is ascending, that is, when the load of load operation decreases or the amount of heat that can be collected from the ground increases, The number of rotations of the geothermal circulation pump can be set to reduce the number of rotations of the heat circulation pump so that the minimum circulation flow rate is ensured to ensure the amount of heat collected for the load. It is possible to achieve optimum heat collection without excessive or insufficient heat collection, and to improve the efficiency of the overall geothermal heat pump device . The amount of decrease in the number of rotations of the underground heat circulation pump is increased as the degree of the upward gradient increases. Here, the magnitude of the degree of the temperature gradient rising means how far away from the circulation flow rate to secure the necessary amount of heat for the load, that is, the amount of heat collected is excessive. The means increases the amount of decrease in the number of rotations of the geothermal circulation pump as the degree of the temperature gradient increases, so that the circulation flow rate is ensured so as to ensure the amount of heat collected for the load. The rotational speed of the intermediate heat circulation pump can be brought close quickly and accurately, whereby optimum heat collection can be performed, and the efficiency of the overall geothermal heat pump device can be improved.
また、請求項4によれば、負荷運転中に、地中往き温度検出手段の検出する熱媒温度が、熱媒の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低くなった場合には、地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにしたことで、採熱量を増やして地中熱交換器に向かう地中往き温度を上昇させるので、熱媒の凍結を防止できると共に、熱媒温度低下による熱媒の粘度増大を抑え地中熱循環ポンプの動作負荷の増大を防止して、地中熱循環ポンプの消費電力の増加を防止することができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率の低下を防止することができるものである。 According to the fourth aspect, during the load operation, when the temperature of the heating medium detected by the underground temperature detecting means becomes lower than the lower limit temperature set in advance based on the concentration of the heating medium, By increasing the rotation speed of the intermediate heat circulation pump, the amount of heat collected is increased and the underground temperature going to the underground heat exchanger is raised, so that the freezing of the heating medium can be prevented and the temperature of the heating medium is lowered. The increase in the viscosity of the heat transfer medium due to heat and the increase in the operating load of the underground heat circulation pump can be prevented, and the increase in the power consumption of the underground heat circulation pump can be prevented. Can be prevented.
また、請求項5によれば、負荷運転中に、制御手段は、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段で監視し把握して、前記温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中に放熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を増加させて、負荷に対して必要な最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、また、前記温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中に放熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を減少させて、負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、放熱し過ぎることなく、また、放熱し足りないこともなく、最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものであり、さらに、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の上り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な放熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち放熱量の不足の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の増加量を大きくすることで、負荷対して必要な放熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
Further, according to
また、請求項6によれば、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の下り勾配の度合いが大きさは、負荷に対して必要な放熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち放熱量の過多の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくすることで、負荷対して必要な放熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
According to the sixth aspect of the present invention, the control means increases the amount of decrease in the rotational speed of the underground heat circulation pump as the degree of the downward gradient of the temperature gradient increases. Here, the degree of the downward gradient of the temperature gradient means how far it is from the circulation flow rate to secure the necessary heat dissipation for the load, that is, the amount of heat dissipation is excessive. The means is to increase the amount of decrease in the number of rotations of the underground heat circulation pump as the degree of downward gradient of the temperature gradient increases, so that the circulation flow rate is ensured to ensure the necessary heat dissipation for the load. The number of rotations of the heat circulation pump can be brought close quickly and accurately, whereby optimum heat radiation can be achieved, and the efficiency of the overall underground heat pump device can be improved.
また、請求項7によれば、負荷運転中に、制御手段は、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が上り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を増加させるようにすると共に、地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段の検出する熱媒温度の温度勾配が下り勾配の場合は、地中熱循環ポンプの回転数を減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中往き温度検出手段または地中戻り温度検出手段で監視し把握して、前記温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中に放熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を増加させて、負荷に対して必要な最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、また、前記温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中に放熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプの回転数を減少させて、負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を設定することができ、放熱し過ぎることなく、また、放熱し足りないこともなく、最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものであり、さらに、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくするようにしている。ここで、温度勾配の下り勾配の度合いが大きさは、負荷に対して必要な放熱量を確保するための循環流量からどれくらい離れているか、すなわち放熱量の過多の大きさを意味するので、制御手段は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプの回転数の減少量を大きくすることで、負荷対して必要な放熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプの回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。 According to the seventh aspect of the present invention, during the load operation, when the temperature gradient of the heating medium temperature detected by the underground return temperature detecting means or the underground return temperature detecting means is an upward gradient, the control means In addition to increasing the rotation speed of the circulation pump, if the temperature gradient of the heating medium temperature detected by the underground return temperature detection means or the underground return temperature detection means is a downward gradient, the rotation speed of the underground heat circulation pump Therefore, when the temperature gradient is an upward gradient, that is, by monitoring and grasping the magnitude of the load and the state of the ground that change every moment with the underground temperature detection means or the underground return temperature detection means, that is, When the load of load operation increases or the amount of heat that can be dissipated into the ground decreases, increase the rotation speed of the underground heat circulation pump so that the minimum circulating flow rate required for the load is reached. Set the rotation speed of the underground heat circulation pump If the temperature gradient is downward, that is, if the load during load operation decreases or the amount of heat that can be dissipated into the ground increases, the rotational speed of the underground heat circulation pump is decreased. Therefore, the rotation speed of the underground heat circulation pump can be set so that the minimum circulating flow rate for securing the necessary heat dissipation amount for the load can be set. It is possible to achieve optimal heat dissipation without any shortage, and to improve the efficiency of the overall geothermal heat pump device. The amount of decrease in the rotational speed of the heat circulation pump is increased. Here, the degree of the downward gradient of the temperature gradient means how far away from the circulation flow rate to secure the necessary heat dissipation for the load, that is, the amount of heat dissipation is excessive. The means is to increase the amount of decrease in the number of rotations of the underground heat circulation pump as the degree of downward gradient of the temperature gradient increases, so that the circulation flow rate is ensured to ensure the necessary heat dissipation for the load. The number of rotations of the heat circulation pump can be brought close quickly and accurately, whereby optimum heat radiation can be achieved, and the efficiency of the overall underground heat pump device can be improved.
次に、この発明の一実施形態の地中熱ヒートポンプ装置を図1に基づき説明する。
図示のように、本実施形態の地中熱ヒートポンプ装置は、大きく分けてヒートポンプユニット1と、地中熱交換部2と、負荷熱交換部3とから構成されるものである。
Next, a geothermal heat pump device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the drawing, the underground heat pump device of the present embodiment is roughly composed of a
前記ヒートポンプユニット1は、冷媒を圧縮する能力可変の圧縮機4と、圧縮機4から吐出された高圧冷媒を流通させこの高圧冷媒と負荷熱交換部3の負荷側の熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器5と、負荷側熱交換器5から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁6と、膨張弁6からの低圧冷媒を流通させこの低圧冷媒と地中熱交換部2の熱源側の熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器7とを備え、これらを冷媒配管で環状に接続しヒートポンプ回路8を形成しているものである。なお、ヒートポンプユニット1の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やHFC冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。
The
前記地中熱交換部2は、熱源側熱交換器7と、地盤G中に埋設され互いに並列に接続された複数の地中熱交換器9と、熱源側熱交換器7と地中熱交換器9との間を循環可能に接続する地中熱循環回路10と、地中熱循環回路10に熱媒である不凍液を循環させる回転数可変の地中熱循環ポンプ11と、地中熱循環回路10に設けられ地中熱循環ポンプ11から吐出されて地中熱交換器9に流入する不凍液の温度を検出する地中往き温度検出手段としての地中往き温度センサ12と、地中熱循環回路10に設けられ地中熱交換器9から流出した不凍液の温度を検出する地中戻り温度検出手段としての地中戻り温度センサ13とを備えているものである。
The underground
ここで、前記地中熱交換部2では、前記地中熱交換器9によって地盤G中から地中熱が採熱され、その熱を帯びた不凍液が地中熱循環ポンプ11により熱源側熱交換器7に供給される。そして、熱源側熱交換器7にて冷媒と不凍液とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器9にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット1の冷媒側に汲み上げられ、熱源側熱交換器7は蒸発器として機能するものとなる。
Here, in the underground
前記負荷熱交換部3は、負荷端末14側に熱を与える前記負荷側熱交換器5と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末14と、負荷側熱交換器5と負荷端末14を循環可能に接続する負荷側循環回路15と、負荷側循環回路15に加熱用循環液を循環させる負荷側循環ポンプ16と、負荷端末14毎に分岐した負荷側循環回路15に各々設けられその開閉により負荷端末14への加熱用循環液の供給を制御する熱動弁17(17a、17b)とを備えているものである。
The load
前記負荷端末14によって加熱される被空調空間には、リモコン(図示せず)が各々設置されており、このリモコンにより被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機4及び負荷側循環ポンプ16の駆動を開始させ、負荷側熱交換器5を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転が行われる。前記負荷運転の際、前記負荷側熱交換器5では、冷媒と加熱用循環液とが対向して流れて熱交換が行われ、負荷側熱交換器5にて加熱された加熱用循環液は、熱動弁17を介して負荷端末14に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を加熱するものである。
A remote control (not shown) is installed in each air-conditioned space heated by the
18は地中往き温度センサ12、地中戻り温度センサ13の入力や前記リモコンからの信号を受けて、圧縮機4、膨張弁6、地中熱循環ポンプ11等の各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有し制御部を構成する制御手段であり、前記負荷運転を制御するものである。
18 controls the driving of the actuators such as the
次に、図1に示す一実施形態の負荷運転時の作動について図2に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末14による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段18は圧縮機4、地中熱循環ポンプ11、負荷側循環ポンプ16の駆動を開始させ、前記負荷運転としての暖房運転が開始される。ここで、地中熱循環ポンプ11は予め設定された初期設定回転数で駆動を開始されるものである。前記負荷側熱交換器5では負荷側循環ポンプ16により循環される加熱用循環液と圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末14に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器7では、地中熱循環ポンプ11により循環され地中熱交換器9を介して地中熱を採熱した不凍液と膨張弁6から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
Next, the operation during the load operation of the embodiment shown in FIG. 1 will be described based on the flowchart shown in FIG.
When the
前記暖房運転が行われると、地中往き温度センサ12で不凍液の温度を検出して、制御手段18はその時の不凍液の温度Aを記憶し(ステップS1)、所定時間T、例えば1分が経過したか否かを判断し(ステップS2)、制御手段18は所定時間Tが経過したと判断すると、地中往き温度センサ12で不凍液の温度を検出して、制御手段18はその時の不凍液の温度Bを記憶し(ステップS3)、前記ステップS1、ステップS3で記憶した温度A、温度Bに基づいて所定時間T当たりの温度勾配(B−A)/Tを算出するものである(ステップS4)。
When the heating operation is performed, the temperature of the antifreeze liquid is detected by the
続いて、制御手段18は、前記ステップS4にて算出した温度勾配が(B−A)/T<0で下り勾配であるか否か判断し(ステップS5)、温度勾配が下り勾配であると判断すると、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値α以上であるか否か判断し(ステップS6)、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値α以上であると判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりa回転、例えば30rpm増加させ(ステップS7)、前記ステップ1の処理に戻るものであり、一方、前記ステップS6で、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値αより小さいと判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりb回転、例えば10rpm増加させ(ステップS8)、前記ステップ1の処理に戻るものである。なお、前記ステップS7のa回転と前記ステップS8のb回転とは、a回転>b回転という関係を有するものとする。
Subsequently, the control means 18 determines whether or not the temperature gradient calculated in step S4 is (BA) / T <0 and is a downward gradient (step S5), and the temperature gradient is a downward gradient. When it is determined, it is determined whether or not the degree of the temperature gradient descending is greater than or equal to a preset value α (step S6), and it is determined that the degree of the temperature gradient descending is greater than or equal to the preset set value α. The rotation speed of the underground
また、前記ステップS5で、制御手段18は、温度勾配が下り勾配でないと判断すると、前記ステップS4にて算出した温度勾配が(B−A)/T>0で上り勾配であるか否か判断し(ステップS9)、温度勾配が上り勾配であると判断すると、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値β以上であるか否か判断し(ステップS10)、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値β以上であると判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりc回転、例えば30rpm減少させ(ステップS11)、前記ステップ1の処理に戻るものであり、一方、前記ステップS10で、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値βより小さいと判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりd回転、例えば10rpm減少させ(ステップS12)、前記ステップ1の処理に戻るものである。なお、前記ステップS11のc回転と前記ステップS12のd回転とは、c回転>d回転という関係を有するものとする。
In step S5, when the control means 18 determines that the temperature gradient is not a downward gradient, the
また、前記ステップS9で、制御手段18は、温度勾配が上り勾配でない、すなわち前記ステップS4にて算出した温度勾配が(B−A)/T=0、もしくは温度勾配がないと見なせる程度の小さい値であると判断すると、それまでの地中熱循環ポンプ11の回転数を維持させ(ステップS13)、前記ステップS1の処理に戻るものである。
Further, in step S9, the control means 18 has a temperature gradient that is not ascending, that is, the temperature gradient calculated in step S4 is (B−A) / T = 0 or small enough to be regarded as having no temperature gradient. If it is determined that the value is a value, the rotation speed of the underground
なお、前記暖房運転中に、前記ステップS1または前記ステップS3で、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度が、不凍液の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低い温度であった場合には、前記ステップS3のタイミングで、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より所定量増加させ、前記ステップS1の処理に戻るものとする。
During the heating operation, when the temperature of the antifreeze liquid detected by the
次に、図2のフローチャートで示した負荷運転を図3のタイムチャートを用いて詳細に説明する。ここで、初期条件として、前記設定値α=2、前記設定値β=2、前記下限温度=0℃、時間t0における地中熱循環ポンプ11の回転数=1000rpmとする。
Next, the load operation shown in the flowchart of FIG. 2 will be described in detail with reference to the time chart of FIG. Here, as initial conditions, the set value α = 2, the set value β = 2, the lower limit temperature = 0 ° C., and the rotation speed of the
まず、時間t0で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは4℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t0からt1の間の時間である所定時間T、例えば1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t1で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは4℃を温度Bとして記憶し(前記ステップS3)、温度勾配(B−A)/T=(4−4)/1=0を算出し(前記ステップS4)、前記ステップS5で、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配でないと判断し、前記ステップS9に進み、前記ステップS9で、前記ステップS4で算出した温度勾配が上り勾配でないと判断し、前記ステップS13に進み、それまでの地中熱循環ポンプ11の回転数であった1000rpmを維持させ、前記ステップS1の処理に戻るものである。
First, at time t0, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
次に、時間t1で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは4℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t1からt2の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t2で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは2℃を温度Bとして記憶し(前記ステップS3)、温度勾配(B−A)/T=(2−4)/1=−2を算出し(前記ステップS4)、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配であると判断し(前記ステップS5)、温度勾配の下り勾配の度合いが2であり、予め設定した設定値α=2以上であると判断し(前記ステップS6)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりa回転、例えば30rpm増加させて1030rpmとし(前記ステップS7)、前記ステップ1の処理に戻るものである。
Next, at time t1, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
続いて、時間t2で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは2℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t2からt3の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t3で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは1℃を温度Bとして記憶し(前記ステップS3)、温度勾配(B−A)/T=(1−2)/1=−1を算出し(前記ステップS4)、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配であると判断し(前記ステップS5)、温度勾配の下り勾配の度合いが1であり、予め設定した設定値α=2より小さいと判断し(前記ステップS6)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりb回転、例えば10rpm増加させて1040rpmとし(前記ステップS8)、前記ステップ1の処理に戻るものである。
Subsequently, at time t2, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
さらに、時間t3からt4では、前記ステップS1→前記ステップS2→前記ステップS3→前記ステップS4→前記ステップS5→前記ステップS9→前記ステップS13の順に処理を行い前記ステップS1の処理に戻るものである。 Further, from time t3 to t4, processing is performed in the order of step S1, step S2, step S3, step S4, step S5, step S9, step S13, and the process returns to step S1. .
次に、時間t4で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは1℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t4からt5の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t2で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは−1℃を温度Bとして記憶する(前記ステップS3)。ここで、前記暖房運転中に、前記ステップS1または前記ステップS3で、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度が、不凍液の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低い温度であった場合には、前記ステップS3のタイミングで、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より所定量増加させるので、前記ステップS3のタイミングである時間t5で地中往き温度センサ12にて検出した不凍液の温度が、不凍液の濃度に基づいて予め設定された下限温度=0℃より低い温度なので、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より所定量、ここでは30rpm増加させて1070rpmとし、前記ステップS1の処理に戻るものである。
Next, at time t4, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
続いて、時間t5で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは−1℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t5からt6の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t6で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは0℃を温度Bとして記憶する(前記ステップS3)。ここで、前記ステップS1のタイミングである時間t5で地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度が、不凍液の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低い温度であったので、前記ステップS3のタイミングである時間t6で地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より30rpm増加させて1100rpmとし、その後、所定時間、例えば1分間経過するのを待って前記ステップS1の処理に戻るものである。
Subsequently, at time t5, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
さらに、時間t6で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは0℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t6からt7の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t7で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは2℃を温度Bとして記憶し(前記ステップS3)、温度勾配(B−A)/T=(2−0)/1=2を算出し(前記ステップS4)、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配ではないと判断し(前記ステップS5)、前記ステップS4で算出した温度勾配が上り勾配であると判断し(前記ステップS9)、温度勾配の上り勾配の度合いが2であり、予め設定した設定値β=2以上であると判断し(前記ステップS10)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりc回転、例えば30rpm減少させて1070rpmとし(前記ステップS11)、前記ステップ1の処理に戻るものである。
Further, at time t6, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
次に、時間t7で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは2℃を温度Aとして記憶し(前記ステップS1)、時間t7からt8の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS2)、1分が経過したと判断したら、時間t8で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは3℃を温度Bとして記憶し(前記ステップS3)、温度勾配(B−A)/T=(3−2)/1=1を算出し(前記ステップS4)、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配ではないと判断し(前記ステップS5)、前記ステップS4で算出した温度勾配が上り勾配であると判断し(前記ステップS9)、温度勾配の上り勾配の度合いが1であり、予め設定した設定値β=2より小さいと判断し(前記ステップS10)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりd回転、例えば10rpm減少させて1060rpmとし(前記ステップS12)、前記ステップ1の処理に戻るものである。
Next, at time t7, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze with the
続いて、時間t8からt9の間では、時間t0からt1の間、時間t3から時間t4の間と同様に、前記ステップS1→前記ステップS2→前記ステップS3→前記ステップS4→前記ステップS5→前記ステップS9→前記ステップS13の順に処理を行い前記ステップS1の処理に戻るものである。 Subsequently, during the period from time t8 to t9, as in the period from time t0 to t1, and from time t3 to time t4, the step S1, the step S2, the step S3, the step S4, the step S5, and the step S5. Processing is performed in the order of step S9 → step S13, and the process returns to step S1.
以上説明した負荷運転としての暖房運転において、制御手段18は、前記ステップS1から前記ステップS4において、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、前記ステップS5にて、算出した温度勾配が下り勾配と判断した場合は、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させるようにすると共に、前記ステップS1から前記ステップS4において、地中往き温度センサ12の検出する熱媒温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、前記ステップS9にて、算出した温度勾配が上り勾配と判断した場合は、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさを地中往き温度センサ12で監視し把握して、温度勾配が下り勾配の場合、つまり、暖房運転の負荷が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、また、温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、採熱し過ぎることなく、また、採熱し足りないこともなく、最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
In the heating operation as the load operation described above, the
また、制御手段18は、前記ステップS4で算出した温度勾配が下り勾配であると判断した場合は、前記ステップS6で、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値α以上であるか否か判断し、温度勾配の下り勾配の度合いが設定値α以上である場合は、設定値αより小さい場合に比べて地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくしている。ここで、温度勾配の下り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち採熱量の不足の大きさを意味しており、採熱量が大きく不足している場合は、前記ステップS7のように地中熱循環ポンプ11の回転数を大きく増加させると共に、採熱量が少々不足している場合は、前記ステップS8のように地中熱循環ポンプ11の回転数を少量増加させるものである。よって、制御手段18は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくすることで、負荷対して必要な採熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
Further, when the control means 18 determines that the temperature gradient calculated in step S4 is a downward gradient, whether or not the degree of the downward gradient of the temperature gradient is equal to or larger than a preset set value α in step S6. Therefore, when the degree of the downward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than the set value α, the amount of increase in the rotation speed of the underground
また、制御手段18は、前記ステップS4で算出した温度勾配が上り勾配であると判断した場合は、前記ステップS10で、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値β以上であるか否か判断し、温度勾配の上り勾配の度合いが設定値β以上である場合は、設定値βより小さい場合に比べて地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくしている。ここで、温度勾配の上り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な採熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち採熱量の過多の大きさを意味しており、採熱量が多すぎる場合は、前記ステップS11のように地中熱循環ポンプ11の回転数を大きく減少させると共に、採熱量が少々多い場合は、前記ステップS12のように地中熱循環ポンプ11の回転数を少量減少させるものである。よって、制御手段18は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくすることで、負荷対して必要な採熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を素早くかつ正確に近づけることができ、それにより最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
If the control means 18 determines that the temperature gradient calculated in step S4 is an upward gradient, whether or not the degree of the upward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than a preset set value β in step S10. If the degree of the upward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than the set value β, the amount of decrease in the rotation speed of the
また、前記暖房運転中に、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度が、不凍液の濃度に基づいて予め設定された下限温度より低くなった場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より所定量増加させている。ここで、不凍液の濃度に基づいて予め設定した下限温度を超えて不凍液の温度が低下すると、不凍液が凍結するおそれがあり、また、不凍液の粘度が大きくなり圧力損失が大きくなって地中熱循環ポンプ11の動作負荷が増大するため、地中熱交換器9へ循環させるのに必要な循環流速を保とうとしたら地中熱循環ポンプ11を目標回転数で回転させるための消費電力が増大し、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を低下させることになってしまう。よって、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度が予め設定された下限温度より低くなった場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数より所定量増加させることで、採熱量を増やして熱源側熱交換器7から地中熱交換器9に向かう不凍液の地中往き温度を上昇させるので、不凍液の凍結を防止できると共に、不凍液の温度低下による粘度増大を抑え地中熱循環ポンプ11の動作負荷の増大を防止して、地中熱循環ポンプ11の消費電力の増加を防止することができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率の低下を防止することができるものである。
Further, during the heating operation, when the temperature of the antifreeze liquid detected by the
なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、床暖房パネル等の負荷端末14により被空調空間である室内を加熱する暖房運転時に本発明の制御を適用したが、図4に示すように、負荷端末14が給湯等に使用する湯水を貯湯する貯湯タンク19であり、負荷運転として貯湯タンク19内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転に本発明の制御を適用してもよいものであり、また、図5に示すように、負荷運転として空調用の室内機20による暖房運転に本発明の制御を適用してもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the control of the present invention is applied during the heating operation in which the
また、本実施形態では、地中に埋設された複数の地中熱交換器9は互いに並列に接続されているが、地中に埋設された複数の地中熱交換器9は互いに直列に接続されているものであってもよい。
In the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態では、時々刻々と変化する負荷の大きさを地中往き温度センサ12で監視し把握しているが、負荷の大きさが変化せずとも、地下水の流れ、地中熱ヒートポンプ装置の運転状況等の要因により、地中から採熱できる熱量が変化して、地中往き温度センサ12で検出する不凍液の温度が変化する場合があるので、時々刻々と変化する地中の状態を地中往き温度センサ12で監視し把握して、前記温度勾配が下り勾配の場合、つまり、地中から採熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数に設定することができ、また、温度勾配が上り勾配の場合、つまり、地中から採熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数に設定することができ、採熱し過ぎることなく、また、採熱し足りないこともなく、最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
Further, in this embodiment, the magnitude of the load that changes from moment to moment is monitored and grasped by the
また、本実施形態では、制御手段18は、前記ステップS1から前記ステップS4において、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、算出した温度勾配により地中熱循環ポンプ11の回転数の増減制御を行っているが、地中戻り温度センサ13の検出する不凍液の温度も、時々刻々と変化する負荷や地中の状態に対して、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度と同様の傾向を示すので、制御手段18は、前記ステップS1から前記ステップS4において、地中戻り温度センサ13の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、算出した温度勾配により地中熱循環ポンプ11の回転数の増減制御を行ってもよいものであり、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中戻り温度センサ13で監視し把握して、温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中から採熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数に設定することができ、また、温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中から採熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な採熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数に設定することができ、採熱し過ぎることなく、また、採熱し足りないこともなく、最適な採熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
Further, in the present embodiment, the control means 18 obtains a temperature gradient per predetermined time based on the temperature of the antifreeze liquid detected by the
また、本実施形態では、前記ステップS6で、温度勾配の下り勾配の度合いの判断を予め設定した設定値α以上であるか、それより小さいかの2択で行って地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を決定しているが、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくするようになってさえいれば、例えば、温度勾配の下り勾配の度合いが1であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を10rpm増加し、温度勾配の下り勾配の度合いが2であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を30rpm増加し、温度勾配の下り勾配の度合いが3であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を50rpm増加するというように、温度勾配の下り勾配の度合いから判断する地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量の決定を3択以上のデータテーブルの使用により行ってもよいものであり、同様に、前記ステップS10では、温度勾配の上り勾配の度合いの判断を予め設定した設定値β以上であるか、それより小さいかの2択で行って地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を決定しているが、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくするようになってさえいれば、温度勾配の上り勾配の度合いから判断する地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量の決定を3択以上のデータテーブルの使用により行ってもよいものである。
In the present embodiment, in step S6, the determination of the degree of the temperature gradient descending is performed by two choices of whether it is equal to or larger than a preset value α or smaller, and the
次に、図6に示す他の実施形態について説明するが、この実施形態は先に説明した一実施形態と同じ構成についての説明は省略し、相違点についてのみ説明すると、負荷熱交換部3が空調用の室内機20で、被空調空間を冷却するものであり、室内機20によって冷却される被空調空間には、リモコン(図示せず)が設置されており、このリモコンにより被空調空間の冷却の指示がなされると、圧縮機4の駆動を開始させ、負荷側熱交換器5を蒸発器として機能させて負荷側を冷却する負荷運転が行われる。負荷運転の際、負荷側熱交換器5では、膨張弁6から吐出された低温低圧の冷媒と被空調空間の空気とで熱交換が行われ、負荷側熱交換器5にて冷却された空気は被空調空間に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を冷却するものである。
Next, another embodiment shown in FIG. 6 will be described. In this embodiment, the description of the same configuration as that of the embodiment described above will be omitted, and only the differences will be described. An air-conditioned
ここで、前記負荷運転中の際、前記地中熱交換部2の熱源側熱交換器7では、圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒と地中熱循環ポンプ11の駆動により地中熱循環回路10を循環する不凍液とが対向して流れて熱交換が行われ、熱源側熱交換器7を凝縮器として機能させて地中熱交換部2側に熱を与え、その熱を帯びた不凍液が地中熱交換器9に供給され、地中熱交換器9により地盤G中に放熱されるものである。
Here, during the load operation, in the heat source
次に、図6に示す他の実施形態の負荷運転時の作動について図7に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより被空調空間の冷房の指示がなされると、前記制御手段18は圧縮機4、地中熱循環ポンプ11の駆動を開始させ前記負荷運転としての冷房運転が開始される。ここで、地中熱循環ポンプ11は予め設定された初期設定回転数で駆動を開始されるものである。前記負荷側熱交換器5では被空調空間の空気と膨張弁6から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、冷却された被空調空間の空気が被空調空間に供給され被空調空間を冷却すると共に、熱源側熱交換器7では、圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒と地中熱循環ポンプ11により循環された不凍液とが熱交換され、その熱を帯びた不凍液が地中熱交換器9に供給され、地中熱交換器9により地盤G中に放熱されるものである。
Next, the action | operation at the time of load operation of other embodiment shown in FIG. 6 is demonstrated based on the flowchart shown in FIG.
When the air-conditioning space is instructed to be cooled by the remote controller, the control means 18 starts driving the
前記冷房運転が行われると、地中往き温度センサ12で不凍液の温度を検出して、制御手段18はその時の不凍液の温度Cを記憶し(ステップS14)、所定時間T、例えば1分が経過したか否かを判断し(ステップS15)、制御手段18は所定時間Tが経過したと判断すると、地中往き温度センサ12で不凍液の温度を検出して、制御手段18はその時の不凍液の温度Dを記憶し(ステップS16)、前記ステップS14、ステップS16で記憶した温度C、温度Dに基づいて所定時間T当たりの温度勾配(D−C)/Tを算出するものである(ステップS17)。
When the cooling operation is performed, the temperature of the antifreeze liquid is detected by the
続いて、制御手段18は、前記ステップS17にて算出した温度勾配が(D−C)/T>0で上り勾配であるか否か判断し(ステップS18)、温度勾配が上り勾配であると判断すると、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値γ以上であるか否か判断し(ステップS19)、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値γ以上であると判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりe回転、例えば30rpm増加させ(ステップS20)、前記ステップ14の処理に戻るものであり、一方、前記ステップS18で、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値γより小さいと判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりf回転、例えば10rpm増加させ(ステップS21)、前記ステップ14の処理に戻るものである。なお、前記ステップS20のe回転と前記ステップS21のf回転とは、e回転>f回転という関係を有するものとする。
Subsequently, the control means 18 determines whether or not the temperature gradient calculated in step S17 is an upward gradient at (DC) / T> 0 (step S18), and the temperature gradient is an upward gradient. When the determination is made, it is determined whether or not the degree of the temperature gradient rising is equal to or greater than a preset set value γ (step S19), and the temperature gradient is determined to be greater than or equal to a preset set value γ. Then, the rotation speed of the
また、前記ステップS18で、制御手段18は、温度勾配が上り勾配でないと判断すると、前記ステップS17にて算出した温度勾配が(D−C)/T<0で下り勾配であるか否か判断し(ステップS22)、温度勾配が下り勾配であると判断すると、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値δ以上であるか否か判断し(ステップS23)、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値δ以上であると判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりg回転、例えば30rpm減少させ(ステップS24)、前記ステップ14の処理に戻るものであり、一方、前記ステップS23で、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値δより小さいと判断すると、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりh回転、例えば10rpm減少させ(ステップS25)、前記ステップ14の処理に戻るものである。なお、前記ステップS24のg回転と前記ステップS25のh回転とは、g回転>h回転という関係を有するものとする。
In step S18, if the control means 18 determines that the temperature gradient is not an upward gradient, it determines whether or not the temperature gradient calculated in step S17 is a downward gradient at (DC) / T <0. If it is determined that the temperature gradient is a downward gradient (step S22), it is determined whether or not the degree of the downward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than a preset value δ (step S23). If it is determined that the degree is equal to or greater than the preset set value δ, the rotational speed of the underground
また、前記ステップS22で、制御手段18は、温度勾配が下り勾配でない、すなわち前記ステップS17にて算出した温度勾配が(D−C)/T=0で温度勾配がない、もしくは温度勾配がないと見なせる程度の小さい値であると判断すると、それまでの地中熱循環ポンプ11の回転数を維持させ(ステップS26)、前記ステップS14の処理に戻るものである。
In step S22, the control means 18 determines that the temperature gradient is not a downward gradient, that is, the temperature gradient calculated in step S17 is (DC) / T = 0 and there is no temperature gradient, or there is no temperature gradient. If it is determined that the value is small enough to be considered, the rotation speed of the underground
次に、図7のフローチャートで示した負荷運転を図8のタイムチャートを用いて詳細に説明する。ここで、初期条件として、前記設定値γ=2、前記設定値δ=2、時間t0における地中熱循環ポンプ11の回転数=1000rpmとする。
Next, the load operation shown in the flowchart of FIG. 7 will be described in detail with reference to the time chart of FIG. Here, as initial conditions, the set value γ = 2, the set value δ = 2, and the rotation speed of the
まず、時間t0で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは18℃を温度Cとして記憶し(前記ステップS14)、時間t0からt1の間の時間である所定時間T、例えば1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS15)、1分が経過したと判断したら、時間t1で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは18℃を温度Dとして記憶し(前記ステップS16)、温度勾配(D−C)/T=(18−18)/1=0を算出し(前記ステップS17)、前記ステップS18で、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配でないと判断し、前記ステップ22に進み、前記ステップS22で、前記ステップS17で算出した温度勾配が下り勾配でないと判断し、前記ステップS26に進み、それまでの地中熱循環ポンプ11の回転数であった1000rpmを維持させ、前記ステップS14の処理に戻るものである。
First, at time t0, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
次に、時間t1で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは18℃を温度Cとして記憶し(前記ステップS14)、時間t1からt2の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS15)、1分が経過したと判断したら、時間t2で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは20℃を温度Dとして記憶し(前記ステップS16)、温度勾配(D−C)/T=(20−18)/1=2を算出し(前記ステップS17)、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配であると判断し(前記ステップS18)、温度勾配の上り勾配の度合いが2であり、予め設定した設定値γ=2以上であると判断し(前記ステップS19)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりe回転、例えば30rpm増加させて1030rpmとし(前記ステップS20)、前記ステップ14の処理に戻るものである。
Next, at time t1, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze with the
続いて、時間t2で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは20℃を温度Cとして記憶し(前記ステップS14)、時間t2からt3の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS15)、1分が経過したと判断したら、時間t3で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは21℃を温度Dとして記憶し(前記ステップS16)、温度勾配(D−C)/T=(21−20)/1=1を算出し(前記ステップS17)、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配であると判断し(前記ステップS18)、温度勾配の上り勾配の度合いが1であり、予め設定した設定値γ=2より小さいと判断し(前記ステップS19)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりf回転、例えば10rpm増加させて1040rpmとし(前記ステップS21)、前記ステップ14の処理に戻るものである。
Subsequently, at time t2, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
さらに、時間t3からt4の間では、上記の時間t0からt1の間と同様の処理を行い、時間t4からt5の間では、上記の時間t1からt2の間と同様の処理を行い、時間t5からt6の間では、上記の時間t2からt3の間と同様の処理を行って、時間t6における地中熱循環ポンプ11の回転数は1080rpmとなるものである。
Further, during the period from time t3 to t4, the same process as during the period from time t0 to t1 is performed, and during the period from time t4 to t5, the same process as during the period from time t1 to t2 is performed. From t6 to t6, the same process as that from the time t2 to t3 is performed, and the rotation speed of the
次に、時間t6で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは24℃を温度Cとして記憶し(前記ステップS14)、時間t6からt7の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS15)、1分が経過したと判断したら、時間t7で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは22℃を温度Dとして記憶し(前記ステップS16)、温度勾配(D−C)/T=(22−24)/1=−2を算出し(前記ステップS17)、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配ではないと判断し(前記ステップS18)、前記ステップS17で算出した温度勾配が下り勾配であると判断し(前記ステップS22)、温度勾配の下り勾配の度合いが2であり、予め設定した設定値δ=2以上であると判断し(前記ステップS23)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりg回転、例えば30rpm減少させて1050rpmとし(前記ステップS24)、前記ステップ14の処理に戻るものである。
Next, at time t6, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
続いて、時間t7で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは22℃を温度Cとして記憶し(前記ステップS14)、時間t7からt8の間の1分間が経過したか否かを判断し(前記ステップS15)、1分が経過したと判断したら、時間t8で、制御手段18は地中往き温度センサ12にて不凍液の温度を検出し、検出温度、ここでは21℃を温度Dとして記憶し(前記ステップS16)、温度勾配(D−C)/T=(21−22)/1=−1を算出し(前記ステップS17)、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配ではないと判断し(前記ステップS18)、前記ステップS17で算出した温度勾配が下り勾配であると判断し(前記ステップS22)、温度勾配の下り勾配の度合いが1であり、予め設定した設定値δ=2より小さいと判断し(前記ステップS23)、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりh回転、例えば10rpm減少させて1040rpmとし(前記ステップS25)、前記ステップ14の処理に戻るものである。
Subsequently, at time t7, the control means 18 detects the temperature of the antifreeze liquid with the
さらに、時間t8からt9の間では、上記の時間t0からt1の間、または上記の時間t3から時間t4の間と同様の処理を行い前記ステップS14の処理に戻るものである。 Further, during the period from time t8 to t9, the same process as that during the period from time t0 to t1 or the period from time t3 to time t4 is performed, and the process returns to step S14.
以上説明した負荷運転としての冷房運転において、制御手段18は、前記ステップS14から前記ステップS17において、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、前記ステップS18にて、算出した温度勾配が上り勾配と判断した場合は、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させるようにすると共に、前記ステップS22において、前記ステップS17で算出した温度勾配が下り勾配である判断した場合は、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させるので、時々刻々と変化する負荷の大きさを地中往き温度センサ12で監視し把握して、温度勾配が上り勾配の場合、つまり、冷房運転の負荷が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、また、温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、放熱し過ぎることなく、また、放熱し足りないこともなく、最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
In the cooling operation as the load operation described above, the control means 18 obtains the temperature gradient per predetermined time based on the temperature of the antifreeze liquid detected by the
また、制御手段18は、前記ステップS17で算出した温度勾配が上り勾配であると判断した場合は、前記ステップS19で、温度勾配の上り勾配の度合いが予め設定した設定値γ以上であるか否か判断し、温度勾配の上り勾配の度合いが設定値γ以上である場合は、設定値γより小さい場合に比べて地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくしている。ここで、温度勾配の上り勾配の度合いの大きさは、負荷に対して必要な放熱量を確保するための循環流量からどれくらいかけ離れているか、すなわち放熱量の不足の大きさを意味しており、放熱量が大きく不足している場合は、前記ステップS20のように地中熱循環ポンプ11の回転数を大きく増加させると共に、放熱量が少々不足している場合は、前記ステップS21のように地中熱循環ポンプ11の回転数を少量増加させるものである。よって、制御手段18は、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくすることで、負荷対して必要な放熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を素早く且つ正確に近づけることができ、それにより最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
If the control means 18 determines that the temperature gradient calculated in step S17 is an upward gradient, whether or not the degree of the temperature gradient is equal to or greater than a preset set value γ in step S19. Therefore, when the degree of the upward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than the set value γ, the amount of increase in the rotation speed of the
また、制御手段18は、前記ステップS17で算出した温度勾配が下り勾配であると判断した場合は、前記ステップS23で、温度勾配の下り勾配の度合いが予め設定した設定値δ以上であるか否か判断し、温度勾配の下り勾配の度合いが設定値δ以上である場合は、設定値δより小さい場合に比べて地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくしている。ここで、温度勾配の下り勾配の度合いが大きさは、負荷に対して必要な放熱量を確保するための循環流量からどれくらい離れているか、すなわち放熱量の過多の大きさを意味しており、放熱量が多すぎる場合は、前記ステップS24のように地中熱循環ポンプ11の回転数を大きく減少させると共に、放熱量が少々多い場合は、前記ステップS25のように地中熱循環ポンプ11の回転数を少量減少させるものである。よって、制御手段18は、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくすることで、負荷対して必要な放熱量を確保するための循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を素早くかつ正確に近づけることができ、それにより最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
If the control means 18 determines that the temperature gradient calculated in step S17 is a downward gradient, whether or not the downward gradient of the temperature gradient is greater than or equal to a preset value δ in step S23. If the degree of the downward gradient of the temperature gradient is equal to or greater than the set value δ, the amount of decrease in the rotation speed of the underground
なお、上記の他の実施形態では、室内機20の負荷側熱交換器5にて膨張弁6から吐出された冷媒と被空調空間の空気とで直接熱交換して被空調空間を冷却する冷房運転をするものにおいて、本発明の制御を適用したものであるが、本発明は上記の他の実施形態に限定されるものではなく、負荷熱交換部3を熱媒循環式のものとして、負荷側熱交換器5で膨張弁6から吐出された冷媒と負荷熱交換部3側の熱媒とで熱交換して、負荷熱交換部3側の熱媒を循環させて負荷端末により被空調空間である室内を冷却する冷房運転を行うものにおいても、本発明の制御を適用してもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
In the other embodiment described above, the air-conditioning space is cooled by directly exchanging heat between the refrigerant discharged from the
また、上記の他の実施形態では、地中に埋設された複数の地中熱交換器9は互いに並列に接続されているが、地中に埋設された複数の地中熱交換器9は互いに直列に接続されているものであってもよい。
In the other embodiments described above, the plurality of
また、上記の他の実施形態では、時々刻々と変化する負荷の大きさを地中往き温度センサ12で監視し把握しているが、負荷の大きさが変化せずとも、地下水の流れ、地中熱ヒートポンプ装置の運転状況等の要因により、地中に放熱できる熱量が変化して、地中往き温度センサ12で検出する不凍液の温度が変化する場合があるので、時々刻々と変化する地中の状態を地中往き温度センサ12で監視し把握して、前記温度勾配が上り勾配の場合、つまり、地中に放熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、また、温度勾配が下り勾配の場合、つまり、地中に放熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、放熱し過ぎることなく、また、放熱し足りないこともなく、最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
In the other embodiments described above, the magnitude of the load that changes from moment to moment is monitored and grasped by the
また、上記の他の実施形態では、制御手段18は、前記ステップS14から前記ステップS17において、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、算出した温度勾配により地中熱循環ポンプ11の回転数の増減制御を行っているが、地中戻り温度センサ13の検出する不凍液の温度も、時々刻々と変化する負荷や地中の状態に対して、地中往き温度センサ12の検出する不凍液の温度と同様の傾向を示すので、制御手段18は、前記ステップS14から前記ステップS17において、地中戻り温度センサ13の検出する不凍液の温度に基づき、所定時間当たりの温度勾配を求め、算出した温度勾配により地中熱循環ポンプ11の回転数の増減制御を行ってもよいものであり、時々刻々と変化する負荷の大きさや地中の状態を地中戻り温度センサ13で監視し把握して、温度勾配が上り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が増加した、もしくは地中に放熱できる熱量が減少した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも増加させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、また、温度勾配が下り勾配の場合、つまり、負荷運転の負荷が減少した、もしくは地中に放熱できる熱量が増加した場合には、地中熱循環ポンプ11の回転数をそれまでの回転数よりも減少させて、温度勾配をなくす方向に、且つ負荷に対して必要な放熱量を確保するための最低限の循環流量となるように地中熱循環ポンプ11の回転数を設定することができ、放熱し過ぎることなく、また、放熱し足りないこともなく、最適な放熱ができ、総合的な地中熱ヒートポンプ装置の効率を向上させることができるものである。
In the other embodiment described above, the control means 18 obtains and calculates the temperature gradient per predetermined time based on the temperature of the antifreeze liquid detected by the
また、上記の他の実施形態では、前記ステップS19で、温度勾配の上り勾配の度合いの判断を予め設定した設定値γ以上であるか、それより小さいかの2択で行って地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を決定しているが、温度勾配の上り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量を大きくするようになってさえいれば、例えば、温度勾配の上り勾配の度合いが1であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を10rpm増加し、温度勾配の上り勾配の度合いが2であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を30rpm増加し、温度勾配の上り勾配の度合いが3であった時は地中熱循環ポンプ11の回転数を50rpm増加するというように、温度勾配の上り勾配の度合いから判断する地中熱循環ポンプ11の回転数の増加量の決定を3択以上のデータテーブルの使用により行ってもよいものであり、同様に、前記ステップS23では、温度勾配の下り勾配の度合いの判断を予め設定した設定値δ以上であるか、それより小さいかの2択で行って地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を決定しているが、温度勾配の下り勾配の度合いが大きいほど地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量を大きくするようになってさえいれば、温度勾配の下り勾配の度合いから判断する地中熱循環ポンプ11の回転数の減少量の決定を3択以上のデータテーブルの使用により行ってもよいものである。
Further, in the other embodiment described above, in the step S19, the determination of the degree of the temperature gradient is greater than or less than a preset set value γ, and the underground heat circulation is performed. Although the increase amount of the rotation speed of the
4 圧縮機
5 負荷側熱交換器
6 減圧手段(膨張弁)
7 熱源側熱交換器
8 ヒートポンプ回路
9 地中熱交換器
10 地中熱循環回路
11 地中熱循環ポンプ
12 地中往き温度検出手段(地中往き温度センサ)
13 地中戻り温度検出手段(地中戻り温度センサ)
18 制御手段
4
7 Heat source
13 Underground return temperature detection means (underground return temperature sensor)
18 Control means
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