JP6120317B2 - 地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システム - Google Patents

Description

この発明は、地中熱をヒートポンプで熱交換して建物内の空調に用いる地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムに関するものである。

従来、建物用空調システムとしては、建物の室内を空調するためのヒートポンプと、地中に埋設された採熱杭と、ヒートポンプの熱交換器と採熱杭とを経由するように設けられた不凍液管と、不凍液管に満たされた不凍液と、不凍液管に不凍液を循環させるためのポンプを備え、循環により地盤と室内空気の熱との熱交換をする地中熱利用型のヒートポンプ利用の建物用空調システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−４７３６０号公報

しかしながら、この建物用空調システムでは、多数の杭挿入穴をボーリングマシンで地盤に形成し、この杭挿入穴に中空の採熱杭を挿入埋設するようにしているため、地盤に杭挿入穴を形成して採熱杭を杭挿入穴に埋設する作業に多くの日数が係るものであると共に、コスト高になるものであった。

そこで、この発明は、地中熱採熱用の熱搬送流体貯留パイプの地中への埋設作業に係る日数を少なくできると共に、安価に構築できる地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムを提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため、この発明は、地盤上に平板状に設けられ且つ上部に建物が構築された基礎と、前記基礎の下方に位置させて地中に埋設された地中熱交換手段と、第１の熱交換部で熱交換される冷媒の熱を第２の熱交換部で前記建物内の空調に用いるヒートポンプと、前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段との間で熱搬送用流体を循環可能に前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段に接続された循環パイプと、前記熱搬送用流体を前記循環パイプを介して前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段との間で循環させる循環ポンプと、を備える地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムにおいて、前記地中熱交換手段は前記基礎の真下に位置させて地表面から浅い位置に水平方向に向けて埋設された熱搬送流体貯留パイプであることを特徴とする。

この構成によれば、地中熱採熱用の熱搬送流体貯留パイプの地中への埋設作業に係る日数を少なくできると共に、安価に構築できる。

この発明に係る実施例１の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの概略説明図である。 図１に示した地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの配管系統図である。 図１の熱搬送流体貯留パイプの拡大断面図である。 図１の熱搬送流体貯留パイプの他の例を示す説明図である。 図１の熱搬送流体貯留パイプの更に他の例を示す実施例２の説明図である。 この発明に係る地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの他の例を示す概略説明図である。 この発明に係る地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの更に他の例を示す実施例３の概略説明図である。 図７の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの配管系統図である。 この発明に係る実施例４の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの概略説明図である。 図９に示した熱搬送流体貯留パイプの説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

[構成]
図１において、地盤１上には平板状の基礎としてべた基礎２が設けられている。ここで、地盤１とは地表面１ａおよび地表面１ａの下方の地中（地中部）１ｂ含めたものを言う。

また、べた基礎２は、底板２ａと、底板２ａの周囲に一体に形成された起立する立ち上がり部２ｂを有する。この立ち上がり部２ｂ上に建物３の床部３ａの周縁部を設置することにより、立ち上がり部２ｂ上には住宅等の建物３が構築されている。

そして、建物３の床部３ａとべた基礎２の底板２ａとの間には床下空間４が形成されている。この床下空間４内には、べた基礎２の周縁部に沿わせた基礎断熱部材５が配設されている。この基礎断熱部材５は、立ち上がり部２ｂの内側面に固定した側面部５ａと、側面部５ａの下端部に連設され且つ底板２ａ上に設けた底面部５ｂを有する。この基礎断熱部材５には、グラスウール，発泡ウレタン，発泡スチロール等が使用される。

更に、床下空間４内にはヒートポンプシステム６が配設されている。このヒートポンプシステム（ヒートポンプ）６は、図１に示したように、べた基礎２の底板２ａ上に設置したヒートポンプユニット７および床下放熱器８と、このヒートポンプユニット７と床下放熱器８を接続する第１，第２接続パイプ９，１０を備えている。この床下放熱器８は、図２に示したように、凝縮器（放熱部）８ａと、この凝縮器８ａに空気を送風する送風ファン８ｂを有する。尚、この第１，第２接続パイプ９，１０内にはヒートポンプユニット７からの冷媒を床下放熱器８に循環させる冷媒流路が形成されている。

ヒートポンプユニット７は、図２に示したように、第１の熱交換部（一次側熱交換部）１１を有する。この第１の熱交換部１１は、蒸発器１１ａと、この蒸発器１１ａを収容する熱交換容器１１ｂを有する。

また、ヒートポンプユニット７は、蒸発器１１ａの両端に接続された第１，第２冷媒流路１２，１３と、第１冷媒流路１２の途中に介装されたコンプレッサ１４と、第２冷媒流路１３の途中に介装された膨張弁１５を有する。尚、第１，第２冷媒流路１２，１３は、複数のパイプから形成されている。

そして、第１，第２冷媒流路１２，１３には、上述した第１，第２接続パイプ９，１０を介して床下放熱器８の凝縮器８ａが接続されている。これにより、第１，第２接続パイプ９，１０，蒸発器１１ａ，第１，第２冷媒流路１２，１３，コンプレッサ１４，膨張弁１５，凝縮器８ａ等は一連の冷媒環流路を形成している。

コンプレッサ１４は蒸発器１１ａからの気体状の冷媒を圧縮して凝縮器８ａに供給させ、膨張弁１５は凝縮器８ａで放熱させられて液化した冷媒を膨張させて蒸発器１１ａに供給させるように配設されている。

図１において、地中１ｂ内にはべた基礎２の底板２ａの真下に位置させて熱搬送流体貯留パイプ１６が水平に埋設されている。この熱搬送流体貯留パイプ１６は、底板２ａに近接した位置に配置されている。この熱搬送流体貯留パイプ１６には、例えば安価な塩化ビニール製の樹脂パイプが用いられるが、必ずしも塩化ビニール製の樹脂パイプを用いる必要はない。

この熱搬送流体貯留パイプ１６の地中１ｂへの埋設には例えばバックホウが用いられる。このバックホウは、油圧ショベルと総称される建設機械のうち、ショベル（バケット）をオペレータ側向きに取り付けた形態のもので、オペレータ側向きのショベルでオペレータは自分に引き寄せる（抱え込む）方向に操作するようになっている。このバックホウでは、地表面１ａより低い場所の掘削に適している。

また、バックホウはべた基礎２のための基礎工事の際に地盤１を掘り下げるのに用いられ、この基礎工事の際に掘り下げた地盤１の凹所にバックホウ（ユンボ）で掘れる幅・深さに熱搬送流体貯留パイプ１６を埋設する。

ここで熱搬送流体貯留パイプ１６を埋設するパイプ埋設用溝とすると、パイプ１６の埋設の上限や下限の施工条件としては、例えば次のように設定する。
＜パイプ埋設用溝の深さの上限＞
（ａ）．熱搬送流体貯留パイプ１６を地中に埋設したとき、べた基礎２の基礎砕石（図示せず）の下端から１０ｃｍの深さの位置が熱搬送流体貯留パイプ１６の上端になるように、熱搬送流体貯留パイプ１６を埋設するパイプ埋設用溝の深さを設定する必要がある。即ち、熱搬送流体貯留パイプ１６の上部に１０ｃｍ程度の被り厚の覆土が必要である。
（ｂ）．また、熱搬送流体貯留パイプ１６の下には１０ｃｍ程度の管基礎を設ける。

従って、例えば、熱搬送流体貯留パイプ１６の直径Ｄを１５ｃｍとしたとき、バックホウ（ユンボ）で掘るパイプ埋設用溝の掘削深さの上限は３５ｃｍ（直径１５ｃｍ＋管基礎１０ｃｍ＋被り厚（覆土厚）１０ｃｍ＝３５ｃｍ）とする。

このようなバックホウ（ユンボ）で掘るパイプ埋設用溝の深さの上限は一例であって、必ずしも上述した数値に限定されるものではない。例えば、熱搬送流体貯留パイプ１６の直径Ｄに応じて管基礎＋被り厚の施工条件が変わる場合、パイプ埋設用溝の深さの上限は直径Ｄ，管基礎，被り厚に応じて変える。
＜パイプ埋設用溝の深さの下限＞
また、例えば、建物３の土留めを設ける必要がある場合、バックホウ（ユンボ）で掘る掘削深さの下限は例えば１．１ｍ（管基礎１０ｃｍ＋管径１５ｃｍ＋管上部８５ｃｍ）とする。

このようなバックホウ（ユンボ）で掘るパイプ埋設用溝の深さは一例であって、必ずしもこの数値に限定されるものではない。

このように基礎工事で用いるバックホウを考えると、バックホウ（ユンボ）で掘れる幅・深さに熱搬送流体貯留パイプ１６を埋設する仕様とすれば、安価に施工できる。一般的なバックホウはバケット幅が550mmであるので、埋め戻し作業に必要な幅は熱搬送流体貯留パイプ１６の左右に形成される部分である。この埋め戻し作業に必要な幅は、例えば150〜200mm程度、若しくは２００mm〜３００mm程度となるように熱搬送流体貯留パイプ１６の直径Ｄを設定すると良い。

従って、建物３の床部３ａの床面積が例えば８ｍ×８ｍ程度の場合、熱搬送流体貯留パイプ１６には例えば次のような仕様のものを用いると良い。即ち、熱搬送流体貯留パイプ１６には、例えば直径Ｄが１５０φ〜２５０φで且つ長さＬが２０〜４０ｍ程度のものを用いると良い。尚、この数値は一例を示したもので、これに限定されるものではない。

また、図３に示したように熱搬送流体貯留パイプ１６は、大径のパイプ本体１７と、パイプ本体１７の両端部をそれぞれ閉成するキャップ状の蓋体１８，１９を有する。この蓋体１８，１９の中央部には、小径の接続パイプ部１８ａ，１９ａが外方に向けて突出するように一体に形成されている。

そして、接続パイプ部１８ａ，１９ａには、図２，図３に示したように、循環パイプ２０，２１の一端部がそれぞれ気密に接続されている。この循環パイプ２０，２１の他端部は図２に示したように第１の熱交換部１１の熱交換容器１１ｂにそれぞれ接続されている。また、循環パイプ２０の途中には循環ポンプ２２が介装されている。この熱交換容器１１ｂ，熱搬送流体貯留パイプ１６，循環パイプ２０，２１内には不凍液が熱搬送用流体として充填されている。

この循環パイプ２０，２１には、床暖房付ヒートポンプの温水系を採熱用途に置換えるとすると、直径ｄが例えば２０mmのものが一般的ある。従って、上述した熱搬送流体貯留パイプ１６の直径Ｄは、循環パイプ２０，２１の直径ｄ１５〜２５倍となっている。ここで、床暖房付ヒートポンプとは、床部３ａにパイプ（図示せず）を敷設して、このパイプの中をヒートポンプユニット７で加熱された温水を循環させるようにした構成を言う。この床部３ａの暖房を行うことで、床部３ａ上の室内の空気の暖房を行うことができる。

また、図２に示したように、床下放熱器８の送風ファン８ｂ，コンプレッサ１４，循環ポンプ２２は、制御手段（制御部）としての制御回路２３により動作制御させられるようになっている。

[作用]
次に、このような構成の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの作用を説明する。
このような構成において、床部３ａおよび建物３の暖房を行う場合には、冬期に制御回路２３により送風ファン８ｂ，コンプレッサ１４，循環ポンプ２２を駆動制御させる。これに伴い、循環ポンプ２２は、不凍液を循環パイプ２０，２１を介して熱搬送流体貯留パイプ１６と第１の熱交換部１１の熱交換容器１１ｂ内との間で循環させる。また、コンプレッサ１４は、蒸発器１１ａからの冷媒を圧縮して凝縮器８ａ，膨張弁１５，蒸発器１１ａの順に循環させる。

この冷媒の循環に伴い熱交換容器１１ｂ内では、循環ポンプ２２で循環させられる熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液からの地中熱と蒸発器１１ａ内の冷媒との間で熱交換が行われ、蒸発器１１ａ内の冷媒が加熱されて温度が上昇する。

この温度が上昇した冷媒は、コンプレッサ１４で圧縮されることにより更に加熱されて、高温・高圧の冷媒となる。この圧縮加熱された冷媒は、第２の熱交換部である凝縮器８ａに供給される。

この際、床下放熱器８の送風ファン８ｂは駆動されている。従って、この送風ファン８ｂにより送風される空気は、凝縮器８ａの周囲を流れて加熱されて床下空間４内に送風され、床下空間４を暖房する。これにより、床部３ａが暖房される。尚、床部３ａに空調の為のガラリ(図示せず)が設けられている場合には、床下空間４内の空調された空気をガラリを介して建物３内に供給して、建物３内を暖房することができる。

上述したように、ヒートポンプシステムすなわち地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムは、床下空調システムであって、ヒートポンプユニット７の熱源に地中に埋設された地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）内の循環液としての不凍液を用いて、この不凍液が地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）とヒートポンプユニット７の第１の熱交換部１１との間で循環する構成としている。しかも、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）は、基礎断熱された住宅の基礎（べた基礎２）の下に埋設されている。また、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）には、一般的な部材として安価な塩ビ管を用いている。この地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）は、循環液（不凍液）を漏らさずに保持できれば、素材・形状にはこだわらない。しかし、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）の素材・形状としては、塩化ビニール製の管であれば、ヒートポンプユニット７の能力にあわせて埋設長さを調整する事で、建物（住宅）３の暖冷房負荷に対応できる。

このように、建物（住宅）３の基礎（べた基礎２）に近接させて基礎（べた基礎２）の真下に地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）を水平に埋設して、この地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）を一次側熱源としたヒートポンプシステムとすることで、地中熱を利用できるのに加え、住宅基礎（べた基礎２）の下へ逃げる熱も利用できる。これにより、ヒートポンプユニット７の能力や効率を左右する外気条件に関わらず、安定的に高効率で運転することができる。また、一般の地中熱ヒートポンプシステムの地中杭よりも安価な一次側熱源となる。
また、建物（住宅）３の基礎（ベタ基礎２）の真下は、外気温の影響を受けにくいため、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）は浅い位置であっても地中熱を吸収しやすい。このため、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）を地中１ｂに容易に埋設できるようにするために、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）を地表面１ａから浅い位置に埋設しても、地中熱利用の熱エネルギー効率を高くすることができる。

（変形例１）
また、実施例１では、熱搬送流体貯留パイプ１６が一つの場合を示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、図４に示したように、熱搬送流体貯留パイプ１６を複数平行に配設して、複数の熱搬送流体貯留パイプ１６を接続パイプ２４で接続するようにした構成としても良い。

また、図５に示したように、熱搬送流体貯留パイプ１６を複数平行に配設して、複数の熱搬送流体貯留パイプ１６を円弧状あるいはＵ字状の接続パイプ２５で接続するようにした構成としても良い。尚、接続パイプ２５の径は、熱搬送流体貯留パイプ１６の外周面に嵌合する値、又は熱搬送流体貯留パイプ１６の内周面に嵌合する値のいずれであっても良い。

（実施例２）
図６はこの発明に係る地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの実施例２を示した概略説明図、図７は図６の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの配管系統図である。

この実施例２では、図１のヒートポンプシステム（ヒートポンプ）６の地中熱利用のヒートポンプユニット７を図６のように建物３の外部に室外機として設置すると共に、外気利用のヒートポンプユニット７ａを建物３の外部に室外機として設置して、外気と地中熱のうち効率が良い方を利用する構成としたものである。このヒートポンプユニット７ａの構成は、ヒートポンプユニット７の構成と同じであるので、配管の詳細な図示および説明は省略する。また、ヒートポンプユニット７ａは、図２の床下放熱器８の凝縮器（放熱部）８ａにヒートポンプユニット７と同様に接続される。

この実施例において制御回路２３は、図１と同様に、ヒートポンプユニット７のコンプレッサ１４，循環ポンプ２２のＯＮ・ＯＦＦおよび床下放熱器８のＯＮ・ＯＦＦ（送風ファン８ｂのＯＮ・ＯＦＦ）をするようになっている。しかも、制御回路２３は、床下放熱器８の送風ファン（図示せず）のＯＮ・ＯＦＦ制御をするようになっている。

また、制御回路２３には、外気温度センサ２６からの外気温信号，室内温度センサ２７からの室内温度信号，地中熱温度センサ２８からの地中温度信号が入力されるようになっている。外気温度センサ２６は建物３の外部に設けられ，室内温度センサ２７は建物３内の居室等に設けられる。また、地中熱温度センサ２８は、熱搬送流体貯留パイプ１６内の温度を検出可能に、熱搬送流体貯留パイプ１６内またはその外面に設けられる。

このような構成において制御回路２３は、外気温度センサ２６からの外気温信号から外気温度を求め，室内温度センサ２７からの室内温度信号から室内温度を求め，地中熱温度センサ２８からの地中温度信号から熱搬送流体貯留パイプ１６内の温度を地中熱温度として求める。

そして、冬期において制御回路２３は、外気温度センサ２６により得られた外気温度，室内温度センサ２７により得られた室内温度，地中熱温度センサ２８により得られた地中熱温度等から、ヒートポンプユニット７,７ａのうち建物３の室内の暖房に効率が良い方を選択して作動させると共に、床下放熱器８のＯＮ・ＯＦＦ（送風ファン８ｂのＯＮ・ＯＦＦ）をさせるようになっている。

（実施例３）
図７はこの発明に係る地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの実施例３を示し、図８は図７の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの配管を示した説明図である。

この実施例３では、実施例１の構成において、更に、図７に示したように太陽熱集熱装置３０を建物３の屋根３ｂに設置し、この太陽熱集熱装置３０で冬期の昼間に集熱された熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液を暖めておき、太陽熱で暖められた熱搬送流体貯留パイプ１６の不凍液を冬期の夜間にヒートポンプシステム６に循環させて、実施例１と同様な暖房を行うようにしたものである。

この実施例３では、図７，図８に示したように太陽熱集熱装置３０に循環パイプ３１，３２の一端部を接続し、図８に示したように循環ポンプ２２と熱交換容器１１ｂとの間に位置させて循環パイプ２０に流路切換弁３３を接続している。しかも、図８に示したように循環パイプ３１の他端部は流路切換弁３３を介して循環パイプ２０に接続され、循環パイプ３２の他端部は循環パイプ２１に接続されている。尚、流路切換弁３３には電磁切換弁が用いられている。

この流路切換弁３３は、循環ポンプ２２と循環パイプ３１を連通させ且つ循環ポンプ２２と第１の熱交換部１１の熱交換容器１１ｂとの連通を遮断させる第１流路切換位置(図示せず)と、循環ポンプ２２と循環パイプ３１の連通を遮断させ且つ循環ポンプ２２と第１の熱交換部１１の熱交換容器１１ｂとを連通させる第２流路切換位置(図示せず)を有する。第１流路切換位置は、太陽熱集熱装置３０で集熱された熱で熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液（熱搬送流体）を加熱する加熱モードの切換位置である。また、第２流路切換位置は、熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液（熱搬送流体）をヒートポンプシステム６に用いる蓄熱利用モードの切換位置である。

また、制御回路２３には太陽熱集熱装置３０に設けた集熱温度検出センサ３４からの集熱温度検出信号が入力されると共に、地中熱温度検出センサ３４からの地中熱温度検出信号が入力されるようになっている。しかも、この制御回路２３は、集熱温度検出センサ３４からの集熱温度検出信号および地中熱温度検出センサ３５からの地中熱温度検出信号に基づいて、太陽熱集熱装置３０で集熱される集熱温度が地中熱温度よりも高いと判断したときに、流路切換弁３３を加熱モードの第１流路切換位置に切換制御するようになっている。

そして、制御回路２３は、冬期の昼間、太陽熱集熱装置３０で集熱される集熱温度が地中熱温度よりも高い場合、流路切換弁３３で循環パイプ３１を循環ポンプ２２に連通させると共に、流路切換弁３３で循環ポンプ２２と熱交換容器１１ｂとの連通を遮断させて、循環ポンプ２２を駆動させることにより、循環パイプ２０，２１，３１，３２及び流路切換弁３３を介して太陽熱集熱装置３０と熱搬送流体貯留パイプ１６との間で不凍液を循環させて、熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液を加熱させ、熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液に太陽熱を蓄熱させる。

一方、制御回路２３は、冬期の夜間、流路切換弁３３で循環パイプ３１と循環ポンプ２２との連通を遮断させると共に、流路切換弁３３で循環ポンプ２２と熱交換容器１１ｂとを連通させた状態で、制御回路２３により送風ファン８ｂ，コンプレッサ１４，循環ポンプ２２を駆動制御させる。これにより、循環ポンプ２２により熱搬送流体貯留パイプ１６と熱交換容器１１ｂとの間で不凍液が循環させられて、第１の熱交換部１１の蒸発器１１ａ内の冷媒は太陽熱で暖められて地中熱よりも温度の高い熱搬送流体貯留パイプ１６内の不凍液の熱により加熱される。この加熱されて暖められた冷媒は、膨張弁１５を介して膨張させられた後に凝縮器８ａに供給され、送風ファン８ｂで凝縮器８ａの周囲に送風される空気を暖める。この暖められた空気は床下空間４内に送風されて床下空間４内を暖房する。

尚、制御回路２３にタイマー設定機能を持たせておいて、冬期の昼間や夜間の設定をタイマー設定機能を用いて制御回路２３に設定しておくことで、制御回路２３は昼間と夜間の上述した制御を実行するようにしておくと良い。

このように地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）には太陽熱集熱装置３０などの熱源がつながれているので、冬期の日中に太陽熱集熱装置で集熱を行い、地中埋設管（熱搬送流体貯留パイプ１６）の中の循環液（不凍液）を温めておくことができ、冬期の夜間に高効率な暖房を行う事ができる。尚、熱源は、電気ヒーターやボイラーなどでも良いが、太陽熱などの自然エネルギーや廃熱などとすることで、経済的・環境的に優れたシステムとすることができる。

尚、実施例３では、太陽熱集熱装置３０の集熱温度と地中熱温度を検出して第１，第2流路切換位置の制御を行うようにしているが、この温度検出は必ずしも必要ではない。上述したタイマー設定機能で設定された昼間と夜間の制御のみで、第１，第2流路切換位置の制御を行うようにしても良い。

（変形例２）
また、実施例３では、流路切換弁３３で第１，第2流路切換位置の切換制御を行うようにしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、流路切換弁３３を設けずに、太陽熱集熱装置３０と熱搬送流体貯留パイプ１６を循環パイプ３１，３２で直接接続して、循環パイプ３１，３２の一方に循環ポンプ(図示せず)を設け、この循環ポンプ(図示せず)を昼間に作動させ、夜間に循環ポンプ２２を作動させる構成としても良い。

（実施例４）
図９は、この発明に係る実施例４の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムの概略説明図である。図１０は、図９に示した熱搬送流体貯留パイプの説明図である。
この実施例４では、図１のヒートポンプユニット７を室外機として図９に示したように建物３の外側に設置している。また、この実施例４では、熱搬送流体貯留パイプ１６に代えて図１０に示した熱搬送流体貯留パイプ１６′を用いている。この熱搬送流体貯留パイプ１６′は、２０mmの管径の塩化ビニール製パイプを蛇行する形状に形成したもので、ベタ基礎２の全範囲に対応するように配置されている。尚、循環ポンプ２２は、ヒートポンプユニット７内に組み込むこともできる。
このようなヒートポンプユニット７の配置や蛇行する熱搬送流体貯留パイプの形状以外の構成は、実施例１と同じであるので、説明は省略する。
この構成によれば、ベタ基礎２の略全範囲の真下の地中熱を有効利用できる。

（発明の実施の形態の作用・効果）
（１）．以上説明したように、この発明の実施の形態の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムは、地盤１上に平板状に設けられ且つ上部に建物３が構築された基礎（べた基礎２）と、前記基礎（べた基礎２）の下方に位置させて地中に埋設された地中熱交換手段を備えている。また、この地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムは、第１の熱交換部１１で熱交換される冷媒の熱を第２の熱交換部（床下放熱器８）で前記建物３内の空調に用いるヒートポンプ（ヒートポンプシステム６）を備えている。更に、地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムは、前記第１の熱交換部１１と前記地中熱交換手段との間で熱搬送用流体を循環可能に前記第１の熱交換部１１と前記地中熱交換手段に接続された循環パイプ２０，２１と、前記熱搬送用流体を前記循環パイプ２０，２１を介して前記第１の熱交換部１１と前記地中熱交換手段との間で循環させる循環ポンプ２２と、を備えている。しかも、前記地中熱交換手段は、前記基礎（べた基礎２）の真下に位置させて地表面１ａから浅い位置に水平方向に向けて埋設された熱搬送流体貯留パイプ１６である。
この構成によれば、地中熱採熱用の熱搬送流体貯留パイプ１６の地中への埋設作業に係る日数を少なくできると共に、安価に構築できる。

（１）．また、この発明の実施の形態の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムにおいて、前記熱搬送流体貯留パイプ１６の直径Ｄは前記循環パイプ２０，２１の直径ｄよりも大きく形成されていると共に、前記ヒートポンプシステム６の空調能力に応じた地中熱を利用可能な熱搬送流体（循環液である不凍液）の量を地中熱利用流体貯留量としたとき、前記熱搬送流体貯留パイプ１６の長さＬおよび直径Ｄは前記地中熱利用流体貯留量の熱搬送流体を貯留可能な容積を確保可能な直径および長さが設定されている。
この構成によれば、建物３の床部３ａの面積や床下空間４の容積に応じた空調能力（暖房能力）のヒートポンプシステム６を採用することができる。しかも、建物３の建設現場の基礎工事をする際に、ヒートポンプシステム６の空調能力に応じた地中熱利用流体貯留量の熱搬送流体を貯留可能な直径および長さの熱搬送流体貯留パイプ１６を選択して、この熱搬送流体貯留パイプ１６を地表面に近接させて地中に水平に埋設するのみで、建物３に用いられるヒートポンプシステム６の空調能力（暖房）に応じて利用できる地中熱エネルギーを簡易な構成で充分に確保できる。

（１）．また、この発明の実施の形態の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムにおいて、建物３に太陽熱集熱装置３０が設けられ、前記太陽熱集熱装置３０と前記熱搬送流体貯留パイプ１６が循環パイプ３１，３２で接続されていると共に、前記太陽熱集熱装置３０で集熱された熱で前記熱搬送流体貯留パイプ１６内の熱搬送流体を加熱して蓄熱可能に、前記太陽熱集熱装置３０と前記熱搬送流体貯留パイプ１６との間で熱搬送流体を循環させる循環ポンプ（実施例３の循環ポンプ２２、又は変形例２の図示しない循環ポンプ）が設けられている。

このように熱搬送流体貯留パイプ１６には太陽熱集熱装置３０などの熱源がつながれているので、冬期の日中に太陽熱集熱装置で集熱を行い、熱搬送流体貯留パイプ１６の中の循環液（不凍液）を温めておくことができ、冬期の夜間に高効率な暖房を行う事ができる。

１ 地盤
１ａ 地表面
２ べた基礎（基礎）
３ 建物
６ ヒートポンプシステム（ヒートポンプ）
８ 床下放熱器（第2の熱交換部）
１１ 第１の熱交換部
１６ 熱搬送流体貯留パイプ
１６′ 熱搬送流体貯留パイプ
２０ 循環パイプ
２１ 循環パイプ
２２ 循環ポンプ
３０ 太陽熱集熱装置
３１ 循環パイプ
３２ 循環パイプ
ｄ 直径（循環パイプの径）
Ｌ 長さ（流体貯留パイプの長さ）
Ｄ 直径（流体貯留パイプの径）

Claims (2)

1. 地盤上に平板状に設けられ且つ上部に建物が構築された基礎と、
   前記基礎の下方に位置させて地中に埋設された地中熱交換手段と、
   第１の熱交換部で熱交換される冷媒の熱を第２の熱交換部で前記建物内の空調に用いるヒートポンプと、
   前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段との間で熱搬送用流体を循環可能に前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段に接続された循環パイプと、
   前記熱搬送用流体を前記循環パイプを介して前記第１の熱交換部と前記地中熱交換手段との間で循環させる循環ポンプと、を備える地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムにおいて、
   前記地中熱交換手段は前記基礎の真下に位置させて地表面から浅い位置に水平方向に向けて埋設された円管状の熱搬送流体貯留パイプであり、
   前記熱搬送流体貯留パイプは、その径が、前記循環パイプの径よりも大きく形成されていると共に、複数平行に配設されて接続パイプにより接続され、さらに、前記熱搬送流体貯留パイプの長さおよび径は、前記ヒートポンプの空調能力に応じた地中熱を利用可能な熱搬送流体の量を地中熱利用流体貯留量としたとき、前記地中熱利用流体貯留量の熱搬送流体を貯留可能な容積を確保可能な径および長さに設定されていることを特徴とする地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システム。
2. 請求項１に記載の地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システムにおいて、建物に太陽熱集熱装置が設けられ、前記太陽熱集熱装置と前記熱搬送流体貯留パイプが循環パイプで接続されていると共に、前記太陽熱集熱装置で集熱された熱で前記熱搬送流体貯留パイプ内の熱搬送流体を加熱して蓄熱可能に、前記太陽熱集熱装置と前記熱搬送流体貯留パイプとの間で熱搬送流体を循環させる循環ポンプが設けられていることを特徴とする地中熱及びヒートポンプ利用の建物用空調システム。