JP6220664B2 - 地中熱利用システム - Google Patents
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Description
また、非採熱領域に設置した地下水流動手段によって、採熱領域の領域内に位置する地下水を、非採熱領域へと流動させるので、地中杭を複数台設置する場合であっても各地中杭に対応する数の地下水流動手段を設置する必要がなく、地下水流動手段の設置台数を削減でき、地下水流動手段の設置に関する手間や費用の低減を図ることが可能となる。
また、採熱領域の領域内に位置する地下水を非採熱領域へと流動させる第一モードと、非採熱領域へと流動させた地下水を採熱領域の領域内に流動させる第二モードとを切替可能とするので、採熱領域だけでなく非採熱領域にも地中杭の熱交換に伴う熱を蓄積させることができ、また、採熱領域だけでなく非採熱領域からも採熱することができるため、地中における一層広範囲の領域を利用して蓄熱及び採熱を行うことが可能となる。
まず、各実施の形態に共通の基本的概念について説明する。各実施の形態に係る地中熱利用システムは、地中熱を利用する地中熱利用システムである。ここで、「地中熱」とは、地中に蓄えられた熱エネルギーであって、例えば日光や火山活動によって地中が熱せられることにより地中に蓄えられた熱エネルギーを含む。また、「地中」とは、季節に関わらずほぼ一定の温度(約18℃)を維持する、土壌や地下水等によって形成された層であって、地面よりも鉛直下方向に位置する層である。なお、特に地中の位置について説明する場合には、必要に応じて「地中の内部」のように地中とは区別して称して説明する。また、地面よりも鉛直上方向の位置を、必要に応じて「地上」と称して説明する。
次に、本発明に係る各実施の形態の具体的内容について説明する。
まずは、実施の形態1について説明する。本実施の形態1は、地中熱利用システム1の第一制御処理に関する形態である。
最初に、本実施の形態1に係る地中熱利用システム1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る地中熱利用システム1を概略的に示す平面図である。図2は、図1におけるA−A矢視断面図である。ここで、以下では、必要に応じて、図1及び図2におけるX−X’方向を「幅方向又は厚み方向」と称し、特にX方向を「右方向」、X’方向を「左方向」と称する。また、Y−Y’方向を「奥行き方向又は厚み方向」と称し、特にY方向を「奥方向」、Y’方向を「前方向」と称する。また、Z−Z’方向を「高さ方向」と称し、特にZ方向を「上方向」、Z’方向を「下方向」と称する。
制御装置10は、地中熱利用システム1の各部を制御するための制御手段であって、特に、地中井戸50によって、採熱領域E1(後述する)の領域内に位置する地下水を、非採熱領域E2(後述する)へと流動させる制御手段である。この制御装置10は、例えば公知のパーソナルコンピュータやサーバを用いて構成することが可能であり、熱交換プラント30、地下水プラント40、温度計70a、70b、70c、70d、及び地下水位計測計81、82に対して、配線を介して接続されている。そして、熱交換プラント30や地下水プラント40の制御、温度計70a、70b、70c、70dにより計測された計測温度の取得、及び地下水位計測計81、82により計測された水位の取得等といった各種の処理を実行するが、制御装置10が行うこのような具体的な処理の内容については後述する。
地中杭20は、地中から地中熱を取得するために地中の内部に打設された採熱手段であって、熱媒体を少なくとも地中の内部において循環させる採熱手段である。ここで、「熱媒体」とは、地中熱との熱交換の対象となる媒体であって、気体であるか液体であるかは問わないが、本実施の形態においては、熱媒体は水であるものとして説明する。また、地中杭20の設置台数や設置位置は任意であるが、本実施の形態においては、図1や図2に示すように、幅方向に沿って所定の間隔を置いて3台設置されているものとして説明する。
熱交換プラント30は、熱媒体により採熱した地中熱を利用する地中熱利用手段であって、熱媒体と地中との相互間における熱交換を行う熱交換手段を構成する。なお、熱交換プラント30の具体的な構成については任意であるが、本実施の形態においては、熱媒体を、熱交換プラント30から、導入管22、外管21、及び導出管23を介して熱交換プラント30へと循環させる熱交換ポンプを備え、この際に熱交換プラント30を通過する熱媒体の熱を熱源として、冷房や暖房において熱媒として用いられる冷温水の温度を調節する装置として構成されている。そして、このように熱交換プラント30により温度を調節された冷温水は、対象空間へと流動され、冷房や暖房の熱媒として用いられた後に再度当該熱交換プラント30へと流動する。なお、このような熱交換プラント30の構成や処理については公知であるため、詳細な説明を省略する。
図1、2において、地下水プラント40は、地中井戸50により地下水を集水又は復水させる集復水手段である。この地下水プラント40は、具体的には、集水ポンプ、復水ポンプ、及び貯水槽(いずれも図示省略)を備えて構成されている。集水ポンプは、地中井戸50の下端開口の周辺に配置され、地中井戸50から貯水槽へと地下水を集水するための圧力可変手段である。具体的にはこの集水ポンプは、貯水槽から地中井戸50の内部を介して当該集水ポンプに接続された集水配管の内部の圧力負荷を変化させることにより、地中井戸50の下端開口の周辺の地下水を貯水槽まで汲み上げる公知の水中ポンプとして構成されている。また、復水ポンプは、貯水槽の近傍に配置され、貯水槽から地中井戸50を介して地中へと地下水を復水するための圧力可変手段である。具体的にはこの復水ポンプは、貯水槽から地中井戸50の内部を介して自然地下水位付近まで延設された復水配管の内部の圧力負荷を変化させることにより、地中井戸50の自然地下水位付近へと復水する公知の圧力ポンプとして構成されている。なお、この復水ポンプを設けずに、復水配管の上端部分と下端部分との高低差によって地下水を復水させても良い。貯水槽は、集水ポンプにより集水した地下水を一時的に貯水するための貯水手段である。この貯水槽に貯水された地下水は、任意のタイミングにおいて、復水ポンプを稼働させて再度地中に復水することによって、地下水位の低下に伴って地盤沈下が起きてしまうことを防止する。なお、上述した集水ポンプによる集水量や復水ポンプによる復水量は変化させる方法としては、集水ポンプや復水ポンプにより各配管の圧力負荷を変化させる方法や、各配管に取り付けられたバルブ(図示省略)の開度を調節する方法がある。
地中井戸50は、地下水を集水する際、あるいは集水した地下水を復水する際に地下水が流動する経路となる流動経路であって、地中の内部に位置する地下水を前記地中の内部において流動させるための地下水流動手段である。なお、地中の内部における、当該地中井戸50の集水によって地下水の流動速度が所定以上変化する範囲のことを、以下では必要に応じて「流動範囲」と称して説明する。
遮水壁60は、地中の内部に配置される遮水手段であって、地下水の流動範囲における地下水の流動方向を限定するための遮水手段である。具体的には、地中内に高さ方向に沿って埋設された板状体であって、所定の厚み(例えば、30cm)を有する板状体として形成され、地下水の透過を遮断する素材により形成されている。ここで、地下水の流動方向を限定することが可能である限りにおいて遮水壁60の設置位置は任意であるが、本実施の形態1においては、図1に示すように、平面視コ字状となるように左方向を開放して配置されている。ここで、例えば遮水壁60を設けない場合には、地中井戸50の左方向、右方向、奥方向、及び前方向の四方向から地中井戸50に対して地下水が流れ込む。しかし、このように平面視において左方向のみを開放した遮水壁60を設けることによって、右方向、奥方向、及び前方向の三方向から地中井戸50に対して流れ込む地下水を遮断して、平面視における地下水の流動方向を左から右に至る方向に限定でき、効率的に地下水を流動させることが可能となる。
温度計70a、70b、70c、70dは、採熱領域E1、非採熱領域E2、又は熱媒体のいずれかの温度を計測する計測する温度計測手段であって、いずれの温度計70a、70b、70c、70dもそれぞれ同様に公知の温度計として構成されている。ここで、温度計70aは、採熱領域E1の温度を計測し、温度計70bは、非採熱領域E2の温度を計測し、温度計70cは、導入管22の内部における熱媒体の温度を計測し、温度計70dは、導出管23の内部における熱媒体の温度を計測する。そして、これらの温度計70a、70b、70c、70dは、制御装置10に対して配線を介して電気的に接続されており、計測した温度を、制御装置10に対して所定の時刻間隔(例えば1分毎に)で送信する。なお、以下では、温度計70aにより計測された採熱領域E1の温度を「計測温度ta」、温度計70bにより計測された非採熱領域E2の温度を「計測温度tb」、温度計70cにより計測された導入管22の内部における熱媒体の温度を「計測温度tc」、温度計70dにより計測された導出管23の内部における熱媒体の温度を「計測温度td」、と必要に応じて称して、また図面に付して説明する。
地下水位計測計81、82は、地下水位を計測する地下水位計測手段であって、公知の計測用パイプや、当該計測用パイプの内部に導入される検出器(いずれも図示省略)等を備えて構成されている。ここで、地下水位計測計81は採熱領域E1の地下水位を計測し、地下水位計測計82は非採熱領域E2の地下水位を計測する。そして、これらの地下水位計測計81、82は、制御装置10に対して配線を介して電気的に接続されており、計測した地下水位を、制御装置10に対して所定の時刻間隔(例えば1分毎に)で送信する。
続いて、このように構成された地中熱利用システム1により実行される第一制御処理について説明する。なお、以下に説明する第一制御処理を実行するタイミングは任意であるが、本実施の形態1においては、対象空間の冷房を起動させたタイミングにより実行される。
まずは、第一制御処理の概要について説明する。
図4は、第一制御処理に関する計測温度と集水量との関係を示すグラフであって、図4(a)は時間と計測温度との関係、図4(b)は時間と集水量との関係を示すグラフである。なお、「集水量」とは、単位時間当たりにおける地下水の汲み上げ量で表される。ここで、図4(a)において、第一制御処理を実行しなかった場合における温度計70aによる計測温度taの時間推移を点線にて示し、第一制御処理を実行した場合における温度計70aによる計測温度taの時間推移を実線にて示している。また、自然状態における地中の温度(自然地盤温度tn)と、導入管22の内部における熱媒体の計測温度tcを実線にて示している。
次に、第一制御処理の詳細を示す。
まず、制御装置10は、熱交換プラント30の熱交換ポンプを作動させることにより、地中杭20の内部に熱媒体を循環させ、熱媒体と、採熱領域E1に属する地中との相互間における熱交換を行わせる。
このように、本実施の形態1に係る地中熱利用システム1によれば、採熱領域E1の領域内に位置する地下水を、非採熱領域E2へと流動させることによって、当該採熱領域E1に新たな地下水を流動させるので、採熱領域E1を枯渇させる事無く採熱領域E1に新たな地下水を流動させることができ、地下水の過剰汲み上げによる地盤沈下等が生じる可能性を低減させることが可能となる。
また、非採熱領域E2に設置した地中井戸50によって、採熱領域E1の領域内に位置する地下水を、非採熱領域E2へと流動させるので、地中杭20を複数台設置する場合であっても各地中杭20に対応する数の地中井戸50を設置する必要がなく、地中井戸50の設置台数を削減でき、地中井戸50の設置に関する手間や費用の低減を図ることが可能となる。
次に、実施の形態2について説明する。この実施の形態2は、地中熱利用システムの第二制御処理に関する形態である。なお、実施の形態2の構成は、特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する。
熱交換プラント30は、運転モード及び休止モードの2つのモードのいずれかに設定される。ここで、「運転モード」とは、採熱を要する熱交換期間内(すなわち、本実施の形態における夏季)において設定されるモードであって、対象空間の冷房を行う際に設定されるモードである。この運転モードは任意のタイミングによって設定され、例えば、外気温が所定温度(例えば、26℃)以上である際に自動的に、又はユーザの操作に基づいて手動で設定される。また、「休止モード」とは、採熱を要さない非熱交換期間内(すなわち、本実施の形態における秋季、冬季、及び春季)において設定されるモードであって、対象空間の冷房を行わない際に設定されるモードである。この運転モードは任意のタイミングによって設定され、例えば、外気温が所定温度(例えば、26℃)未満である際に自動的に、又はユーザの操作に基づいて手動で設定される。
続いて、実施の形態2において実行される第二制御処理について説明する。なお、以下に説明する第二制御処理を実行するタイミングは任意であるが、本実施の形態2においては、地中熱利用システムを起動させたタイミングにより実行される。
まずは、第二制御処理の概要について説明する。
図5は、本実施の形態2に係る第二制御処理に関する計測温度と集水量との関係を示すグラフであって、図5(a)は時間と計測温度との関係、図5(b)は時間と集水量との関係を示すグラフである。ここで、図5(a)において、第二制御処理を実行しなかった際における温度計70aにおける計測温度taの時間推移と、温度計70bにおける計測温度tbの時間推移とを点線にて示し、第二制御処理を実行した際における温度計70aにおける計測温度taの時間推移と、温度計70bにおける計測温度tbの時間推移とを実線にて示している。また、自然状態における地中の温度(自然地盤温度tn)と、導入管22の内部における熱媒体の計測温度tcを実線にて示している。また、時間を夏季、秋季、冬季、及び春季の四季に分類し、このような四季により構成される特定の年度を基準とする翌年の年度を、以下では「次年度」と称して説明する。
次に、第二制御処理の詳細を示す。
まず、制御装置10は、熱交換プラント30が運転モード又は休止モードのいずれのモードに設定されているかを判断する。この判断は、例えば、外気温が所定温度未満である際に自動的に運転モードが設定される場合には、外気温に基づいて行われ、あるいは、ユーザの操作に基づいて手動で運転モードが設定される場合には、当該操作結果に基づいて行われる。そして、運転モードに設定されていると判断した場合、制御装置10は、地中井戸50によって地中の内部の地下水を流動させない。すなわち、本実施の形態2においては、夏季には、地下水を流動させないため熱交換による熱が地中に蓄積していき、地中の温度は時間経過に伴って上昇し続ける。
このように、本実施の形態2に係る地中熱利用システムによれば、熱交換プラント30が休止モードに設定されている場合にのみ地下水を流動させることにより、非熱交換期間を利用して採熱領域E1に蓄積された熱を採熱領域E1から除去するので、非熱交換期間を利用して集中的に熱媒体による熱交換効率を回復でき、地中熱の効率的な利用を図ることが可能となる。
次に、実施の形態3について説明する。この実施の形態3は、地中熱利用システム3の第三制御処理に関する形態である。なお、実施の形態3の構成は、特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する。図6は、本実施の形態3に係る地中熱利用システム3を概略的に示す平面図である。
地下水プラント90は、地中井戸100から地下水を集水し、又は地中井戸100に対して地下水を復水する集復水手段である。ここで、本実施の形態3においては、地下水プラント90は、地中杭20の並設方向に沿って2つ設置されており、一方の地下水プラント90は、最も右端の地中杭20のさらに右方に設置されており、他方の地下水プラント90は、最も左端の地中杭20のさらに左方に設置されている。ここで、以下では、右方に配置された地下水プラント90を第一プラント91、左方に配置された地下水プラント90を第二プラント92と必要に応じて称して説明する。また、この地下水プラント90と対応するように、地中井戸100についても、最も右端の地中杭20のさらに右方、及び最も左端の地中杭20のさらに左方に1つずつ設置されている。以下では、右方に配置された地中井戸100を第一地中井戸101、左方に配置された地中井戸100を第二地中井戸102と必要に応じて称して説明する。なお、これらの具体的な構成については実施の形態1と同様に構成できるため、その詳細な説明を省略する。また、複数の地中井戸100はそれぞれ等間隔に配置されており、それぞれの地中井戸100の相互間には非採熱領域E2が位置している。
遮水壁110は、地中井戸100及び地中杭20の四方を覆うように、地中の内部に配置される遮水手段である。ここで、本実施の形態においては、地中杭20の周囲の所定範囲内に位置する領域を「採熱領域E1」と称し、当該採熱領域E1の外部の領域であり、かつ遮水壁110の内側に位置する領域を「非採熱領域E2」と称し、当該採熱領域E1と非採熱領域E2を併合させた領域を「蓄熱領域E3」と称し、当該蓄熱領域E3の外側の領域(すなわち、遮水壁110により覆われていない領域)を「外部領域E4」と称して説明する。このように、地中井戸100及び地中杭20の四方を覆うように遮水壁110を設けることによって、外部領域E4から蓄熱領域E3に対して地下水が流動しなくなる。なお、遮水壁110はいずれの位置においても下端部が粘土層に到達しており、遮水壁110の下方を介して地下水は流動しないものとして形成されている。
続いて、第三制御処理について説明する。この第三制御処理は、概略的に、蓄熱領域E3に熱を蓄積するための処理である。このようにして蓄熱領域E3に蓄積された熱の具体的な利用方法については任意であるが、本実施の形態3においては、蓄熱領域E3に蓄積された熱を冬季等において暖房に利用するものとして説明する。ここで、本実施の形態3に係る地中熱利用システム3は、自動的に、又はユーザによって手動的に、蓄熱モード又は採熱モードのいずれかに設定され、以下では、当該第三制御処理を、地中に蓄熱する第一のモードである「蓄熱モード」と、地中から採熱する第二のモードである「採熱モード」に分けて説明する。
初めに、蓄熱モードについて説明する。図7は、蓄熱モードを概略的に示す図であって、図6におけるB−B矢視断面図である。なお、この蓄熱モードは、夏季等の冷房運転を行う際に設定される。
まず制御装置10は、対象空間の冷房を行う夏季等において、冷房を行うために利用する地中熱を取得するため、熱交換プラント30を作動させて地中杭20による地中との熱交換を行わせる。そして、制御装置10は、採熱領域E1に対して充分に蓄熱が行われたと判断した場合(本実施の形態3においては、温度計70aから送信された採熱領域E1の計測温度taが基準温度に達した場合)、当該採熱領域E1にはこれ以上蓄熱を行うことが出来ないものと判断し、第一プラント91を制御して、第一地中井戸101による集水を開始し、地下水を右方向へ流動させる。この際には、図7に示すように、採熱領域E1に位置していた地下水は、当該採熱領域E1の右方に位置する非採熱領域E2へと流動し、非採熱領域E2に位置していた地下水は、当該非採熱領域E2の右方に位置する採熱領域E1へと流動する。
次に、採熱モードについて説明する。図8は、採熱モードを概略的に示す図であって、図6におけるB−B矢視断面図である。なお、この採熱モードは、冬季等の暖房運転を行う際に設定される。
まず制御装置10は、対象空間の暖房を行う冬季等において、暖房を行うために利用する地中熱を取得するため、熱交換プラント30を作動させて地中杭20による地中との熱交換を行わせる。ここで、上述した蓄熱モードによって採熱領域E1の地中には熱交換に伴う温熱が蓄積しているため、熱媒体の温度と採熱領域E1の温度との差は大きく、熱媒体による熱交換効率は高い。
このように、本実施の形態3に係る地中熱利用システム3によれば、採熱領域E1の領域内に位置する地下水を非採熱領域E2へと流動させる蓄熱モードと、非採熱領域E2へと流動させた地下水を採熱領域E1の領域内に流動させる採熱モードとを切替可能とするので、採熱領域E1だけでなく非採熱領域E2にも地中杭20の熱交換に伴う熱を蓄積させることができ、また、採熱領域E1だけでなく非採熱領域E2からも採熱することができるため、地中における一層広範囲の領域を利用して蓄熱及び採熱を行うことが可能となる。
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、少なくとも地盤沈下等が生じる可能性の低減率が従来と同程度に留まる場合であっても、従来と異なるシステムによって地盤沈下等が生じる可能性の低減を達成できている場合には、本発明の課題は解決されている。
発明の詳細な説明や図面で説明した地中熱利用システムの各部の寸法、形状、比率等は、あくまで例示であり、その他の任意の寸法、形状、比率等とすることができる。
各実施の形態においては、遮水壁60、110を設けるものとして説明したが、この遮水壁60、110は設けなくても良い。
当該地中熱利用システムの適用対象となる地中は任意であり、例えば元来自然状態における地下水の流動速度が速いために、熱交換に伴い地中に蓄積される熱量が元来小さい地中であっても適用対象としても良い。
実施の形態1及び実施の形態2においては、熱媒体と地中とを熱交換させることにより熱媒体を冷却し、熱媒体の冷熱を冷房に利用するものとして説明したが、これに限定されない。すなわち、冬季において同様の処理を実行し、熱媒体と地中とを熱交換させることにより熱媒体を加熱し、熱媒体の温熱を暖房に利用するものとしてもよい。
なお、上記実施の形態3では対象空間の冷房を行うことにより地中に蓄積された温熱を、暖房を行う際に採熱するものとして説明したが、これに限定されない。すなわち、対象空間の暖房を行うことにより地中に蓄積された冷熱を、冷房を行う際に採熱するものであっても良い。
各実施の形態では、地中井戸50、100は集水のみを行うものとして説明したが、これに限られない。すなわち、地下水位が基準となる値よりも大きくなった場合には、集水した地下水を再度地中に復水することにより、地盤沈下の発生を防止しても良い。
各実施の形態では、地中杭20は一直線上に配置するものとして説明したが、地中杭20の配置はこれに限定されない。例えば地中井戸50、100を中心として放射線状に複数の地中杭20を配置しても良い。
本実施の形態2において、夏季においては地中井戸50による地下水流動を行わないものとして説明したが、これに限定されない。すなわち、第二制御処理における夏季において、実施の形態1に示す第一制御処理を行っても良い。このように第一制御処理と第二制御処理とを組み合わせて実行することにより、熱媒体による熱交換効率を一層向上させることが可能となる。
また、本実施の形態2では、第二制御処理において、非採熱領域E2の計測温度taを自然地盤温度tnまで完全に回復させるものとして説明したが、これに限られず、非採熱領域E2の計測温度taを自然地盤温度tnまで完全に回復していなくても構わない。
これまでに説明した実施形態や制御方法については、任意の一部を任意に組み合わせることができる。例えば、実施の形態1において説明したような計測温度ta〜tdに基づく制御と、実施の形態2において説明したような熱交換プラント30のモードに基づく制御とを、任意のタイミング及び方法で切り替えてもよい。あるいは、実施の形態1において説明した計測温度ta〜tdに基づく各条件のうち、任意の所定の一部の条件がAND条件やOR条件を満たす場合に、地下水を流動させる制御を行うようにしてもよい。
付記1に記載の地中熱利用システムは、地中の内部に打設された地中杭であって、熱媒体を少なくとも地中の内部において循環させる地中杭を有し、前記熱媒体と、前記地中杭の周囲の所定範囲内に位置する採熱領域に属する前記地中との相互間における熱交換を行う熱交換手段と、前記採熱領域の領域外の非採熱領域に配置される地下水流動手段であって、前記地中の内部の地下水を前記地中の内部における流動範囲において流動させる地下水流動手段と、前記地下水流動手段によって、前記採熱領域の領域内に位置する地下水を、前記非採熱領域へと流動させる制御手段と、を備える。
付記1に記載の地中熱利用システムによれば、採熱領域の領域内に位置する地下水を、非採熱領域へと流動させることによって、当該採熱領域に新たな地下水を流動させるので、採熱領域を枯渇させる事無く採熱領域に新たな地下水を流動させることができ、地下水の過剰汲み上げによる地盤沈下等が生じる可能性を低減させることが可能となる。
また、非採熱領域に設置した地下水流動手段によって、採熱領域の領域内に位置する地下水を、非採熱領域へと流動させるので、地中杭を複数台設置する場合であっても各地中杭に対応する数の地下水流動手段を設置する必要がなく、地下水流動手段の設置台数を削減でき、地下水流動手段の設置に関する手間や費用の低減を図ることが可能となる。
10 制御装置
20 地中杭
21 外管
22 導入管
23 導出管
30 熱交換プラント
40 地下水プラント
50、100 地中井戸
60 遮水壁
70a、70b、70c、70d 温度計
81、82 地下水位計測計
90 地下水プラント
91 第一プラント
92 第二プラント
101 第一地中井戸
102 第二地中井戸
110 遮水壁
E1 採熱領域
E2 非採熱領域
E3 蓄熱領域
E4 外部領域
Claims (7)
- 地中の内部に打設された地中杭であって、熱媒体を少なくとも地中の内部において循環させる地中杭を有し、前記熱媒体と、前記地中杭の周囲の所定範囲内に位置する採熱領域に属する前記地中との相互間における熱交換を行う熱交換手段と、
前記採熱領域の領域外の非採熱領域に配置される地下水流動手段であって、前記地中の内部の地下水を前記地中の内部における流動範囲において流動させる地下水流動手段と、
前記地下水流動手段によって、前記採熱領域の領域内に位置する地下水を、前記非採熱領域へと流動させる制御手段と、を備え、
前記地中杭を複数並設し、
前記地下水流動手段を一対設け、
前記一対の地下水流動手段を、前記複数の地中杭の並設方向に沿った直線上の位置であって、当該一対の地下水流動手段によって前記複数の地中杭を挟む位置に、配置し、
前記採熱領域の領域内に位置する地下水を、前記地下水流動手段によって前記非採熱領域へと流動させる第一モードと、前記第一モードにて前記非採熱領域へと流動させた地下水を、前記地下水流動手段によって前記採熱領域の領域内に流動させる第二モードとを切り替え可能とした、
地中熱利用システム。 - 前記採熱領域、前記非採熱領域、又は前記熱媒体のいずれかの温度を計測する温度計測手段を備え、
前記制御手段は、前記温度計測手段にて計測された前記温度に基づいて、前記地下水流動手段による地下水の流動を制御する、
請求項1に記載の地中熱利用システム。 - 前記制御手段は、前記温度計測手段にて計測された温度に基づいて、
前記採熱領域若しくは前記熱媒体のいずれかの温度が基準範囲内にない場合、
前記採熱領域の温度と前記熱媒体の温度との差、若しくは前記地中杭における往路を通過する熱媒体の温度と復路を通過する熱媒体の温度との差が第一の基準値より小さい場合、
又は、前記採熱領域若しくは前記熱媒体の温度と前記非採熱領域の温度との差が第二の基準値より大きい場合、
前記地下水流動手段によって、前記地中の内部の地下水を流動させる、
請求項2に記載の地中熱利用システム。 - 前記熱交換手段は、採熱を要する熱交換期間内においては、前記熱媒体と前記地中との相互間における熱交換を行う運転モードに設定され、採熱を要さない非熱交換期間内においては、前記熱媒体と前記地中との相互間における熱交換を行わない休止モードに設定され、
前記制御手段は、前記熱交換手段が前記運転モードに設定されている場合、前記地下水流動手段によって、前記地中の内部の地下水を流動させず、前記熱交換手段が前記休止モードに設定されている場合、前記地下水流動手段によって、前記地中の内部の地下水を流動させる、
請求項1から3のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。 - 前記地中の内部に配置される遮水壁であって、前記地下水の流動範囲における地下水の流動方向を限定するための遮水壁を備える、
請求項3又は4に記載の地中熱利用システム。 - 前記地中の内部に配置される遮水壁であって、前記採熱領域及び前記非採熱領域を少なくとも含む領域である蓄熱領域と、当該蓄熱領域の外部に位置する領域である外部領域との相互間の地下水の流動を遮断する遮水壁を備える、
請求項1から5のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。 - 前記採熱領域、又は前記非採熱領域の地下水位を計測する地下水位計測手段を備え、
前記制御手段は、前記地下水位計測手段にて計測された前記地下水位に基づいて、前記地下水流動手段による地下水の流動を制御する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の地中熱利用システム。
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