JP6959732B2 - Geothermal utilization system - Google Patents
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Description
本発明は、地中熱利用システムに関する。 The present invention relates to a geothermal heat utilization system.
例えば、構造物の冷暖房等に、地中熱を利用する地中熱利用システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。この地中熱利用システムでは、揚水井戸から揚水された地下水を、冷暖房等の熱源として利用するオープンループ方式が採用されている。 For example, a geothermal heat utilization system that utilizes geothermal heat for heating and cooling of structures is known (see, for example, Patent Document 1). In this geothermal heat utilization system, an open loop method is adopted in which groundwater pumped from a pumping well is used as a heat source for heating and cooling.
また、平面視にて格子状に形成された格子状地盤改良体が知られている(例えば、特許文献2参照)。 Further, a grid-like ground improvement body formed in a grid pattern in a plan view is known (see, for example, Patent Document 2).
ところで、例えば、格子状地盤改良体が形成された地盤に地中熱利用システムを採用することが考えられる。 By the way, for example, it is conceivable to adopt a geothermal heat utilization system for the ground on which a grid-like ground improvement body is formed.
しかしながら、格子状地盤改良体を形成された地盤では、格子状地盤改良体によって地盤が複数の領域(以下、「区画領域」という)に区画される。そのため、格子状地盤改良体が形成された地盤の地下水を揚水するためには、各区画領域に揚水井戸を設けなければならず、揚水井戸の本数が増加する可能性がある。 However, in the ground on which the grid-like ground improvement body is formed, the ground is divided into a plurality of regions (hereinafter, referred to as "partition areas") by the grid-like ground improvement body. Therefore, in order to pump the groundwater of the ground on which the grid-like ground improvement body is formed, it is necessary to provide pumping wells in each section area, and the number of pumping wells may increase.
本発明は、上記の事実を考慮し、揚水井戸の本数を削減することを目的とする。 An object of the present invention is to reduce the number of pumping wells in consideration of the above facts.
第1態様に係る地中熱利用システムは、地盤を複数の区画領域に区画する区画壁部を有する地盤改良体と、前記区画領域に設けられる揚水井戸と、前記揚水井戸から揚水された地下水を熱源として利用する地中熱利用装置と、前記揚水井戸が設けられた一の前記区画領域から他の前記区画領域に至るまでの間にある前記区画壁部に設けられ、地下水を通す通水部と、を備える。 The geothermal heat utilization system according to the first aspect includes a ground improvement body having a partition wall portion for partitioning the ground into a plurality of partition areas, a pumping well provided in the section area, and groundwater pumped from the pumping well. A geothermal heat utilization device used as a heat source and a water passage portion provided on the partition wall portion between the one partition area provided with the pumping well and the other partition area to pass groundwater. And.
第1態様に係る地中熱利用システムによれば、地盤改良体は、地盤を複数の区画領域に区画する区画壁部を有する。また、区画領域には、揚水井戸が設けられる。この揚水井戸から揚水された地下水は、地中熱利用装置の熱源として利用される。例えば、地中熱利用装置が空調装置の場合、揚水井戸から揚水された地下水は、暖房や冷房の熱源として利用される。 According to the geothermal heat utilization system according to the first aspect , the ground improvement body has a partition wall portion for partitioning the ground into a plurality of partition areas. In addition, a pumping well will be provided in the section area. The groundwater pumped from this pumping well is used as a heat source for the geothermal heat utilization device. For example, when the geothermal heat utilization device is an air conditioner, the groundwater pumped from the pumping well is used as a heat source for heating and cooling.
ここで、地盤改良体の区画壁部に通水部がない場合、一の区画領域及び他の区画領域の地下水を揚水するためには、一の区画領域及び他の区画領域に揚水井戸をそれぞれ設ける必要がある。 Here, when there is no water passage part in the section wall of the ground improvement body, in order to pump groundwater in one section area and another section area, pumping wells are provided in one section area and another section area, respectively. Need to be provided.
これに対して本発明では、一の区画領域から他の区画領域に至るまでの間にある区画壁部に、地下水を通す通水部が設けられる。これにより、一の区画領域に設けられた揚水井戸から、通水部を介して他の区画領域の地下水を揚水することができる。そのため、本発明では、他の区画領域の揚水井戸を省略することができる。したがって、揚水井戸の本数を削減することができる。 On the other hand, in the present invention, a water passage portion for passing groundwater is provided in the compartment wall portion between one compartment area and the other compartment area. As a result, groundwater in another section area can be pumped from a pumping well provided in one section area through a water passage portion. Therefore, in the present invention, pumping wells in other compartments can be omitted. Therefore, the number of pumping wells can be reduced.
第2態様に係る地中熱利用システムは、第1態様に係る地中熱利用システムにおいて、他の前記区画領域には、前記地中熱利用装置で利用された地下水を該区画領域に注入する注入井戸が設けられる。 The geothermal heat utilization system according to the second aspect is the geothermal heat utilization system according to the first aspect, in which the groundwater used by the geothermal heat utilization device is injected into the other compartment areas. An injection well will be provided.
第2態様に係る地中熱利用システムによれば、他の区画領域には、注入井戸が設けられる。この注入井戸から他の区画領域に、地中熱利用装置で利用された地下水が注入される。また、他の区画領域に供給された地下水は、通水部を介して一の区画領域に流れ込む。さらに、一の区画領域に流れ込んだ地下水は、揚水井戸から揚水され、地中熱利用装置で再び利用される。 According to the geothermal heat utilization system according to the second aspect , injection wells are provided in other compartmentalized areas. Groundwater used in the geothermal heat utilization device is injected from this injection well into other compartment areas. In addition, the groundwater supplied to the other compartment area flows into one compartment area through the water passage portion. Further, the groundwater that has flowed into one section area is pumped from the pumping well and reused in the geothermal heat utilization device.
このように地中熱利用装置と地盤との間で地下水を循環させることにより、地中熱利用装置において地中熱を継続的に利用することができる。 By circulating groundwater between the geothermal heat utilization device and the ground in this way, the geothermal heat can be continuously utilized in the geothermal heat utilization device.
第3態様に係る地中熱利用システムは、第1態様に係る地中熱利用システムにおいて、前記地盤には、一対の前記地盤改良体が設けられ、一対の前記地盤改良体のうち、一方の前記地盤改良体の他の前記区画領域には、前記地中熱利用装置で加温された地下水を該区画領域に注入する温熱注入井戸が設けられ、一対の前記地盤改良体のうち、他方の前記地盤改良体の他の前記区画領域には、前記地中熱利用装置で冷却された地下水を該区画領域に注入する冷熱注入井戸が設けられる。 In the geothermal heat utilization system according to the third aspect, in the geothermal heat utilization system according to the first aspect , a pair of the ground improvement bodies are provided on the ground, and one of the pair of the ground improvement bodies is provided. In the other section area of the ground improvement body, a heat injection well for injecting groundwater heated by the geothermal heat utilization device into the section area is provided, and the other of the pair of the ground improvement bodies In the other compartment area of the ground improvement body, a cold heat injection well for injecting groundwater cooled by the geothermal heat utilization device into the compartment area is provided.
第3態様に係る地中熱利用システムによれば、一対の地盤改良体のうち、一方の地盤改良体の他の区画領域には、温熱注入井戸が設けられる。この温熱注入井戸から他の区画領域に、地中熱利用装置で加温された地下水が注入される。これにより、一方の地盤改良体の区画領域内に、温熱が徐々に蓄熱される。この温熱は、揚水井戸から地下水を揚水することにより、地中熱利用装置で利用することができる。 According to the geothermal heat utilization system according to the third aspect , a thermal injection well is provided in the other section area of one of the ground improvement bodies in the pair of ground improvement bodies. Groundwater heated by a geothermal heat utilization device is injected from this thermal injection well into other compartments. As a result, heat is gradually stored in the compartment area of one of the ground improvement bodies. This heat can be used in a geothermal heat utilization device by pumping groundwater from a pumping well.
これに対して他方の地盤改良体の他の区画領域には、冷熱注入井戸が設けられる。この冷熱注入井戸から他の区画領域に、地中熱利用装置で冷却された地下水が注入される。これにより、他方の地盤改良体の区画領域内に、冷熱が徐々に蓄熱される。この冷熱は、揚水井戸から地下水を揚水することにより、地中熱利用装置で利用することができる。 On the other hand, a cold heat injection well is provided in the other section area of the other ground improvement body. Groundwater cooled by a geothermal heat utilization device is injected from this cold heat injection well into another section area. As a result, cold heat is gradually stored in the compartment area of the other ground improvement body. This cold heat can be used in a geothermal heat utilization device by pumping groundwater from a pumping well.
このように一対の地盤改良体に、温熱と冷熱を別々に蓄熱することにより、温熱及び冷熱の蓄熱効率を高めることができる。 By storing hot and cold heat separately in the pair of ground improvement bodies in this way, the heat storage efficiency of hot and cold heat can be improved.
以上説明したように、本発明に係る地中熱利用システムによれば、揚水井戸の本数を削減することができる。 As described above, according to the geothermal heat utilization system according to the present invention, the number of pumping wells can be reduced.
先ず、第一実施形態について説明する。 First, the first embodiment will be described.
(構造物)
図1には、第一実施形態に係る地中熱利用システム20が適用された地盤10及び構造物12が示されている。地盤10上には、構造物12が構築されている。構造物12は、例えば、複数階12A,12B(本実施形態では2階)で構成されている。この構造物12の各階12A,12Bの天井裏14には、後述する天井放射空調パネル40及び空調機56がそれぞれ設けられている。
(Structure)
FIG. 1 shows the
(地盤)
地盤10は、一例として、難透水層10Aと、難透水層10Aの上に堆積された帯水層10Bとを有している。帯水層10Bは、砂質土を含んで構成されている。この帯水層10Bは、難透水層10Aよりも通水性が高い層とされ、地下水が流動し易くなっている。また、帯水層10Bは、所定規模以上の地震が発生したときに、液状化の可能性が高い液状化層とされる。一方、難透水層10Aは、帯水層10Bよりも通水性が低い層とされている。
(ground)
The
なお、本実施形態に係る地中熱利用システム20は、上記の地盤10に限らず、例えば、難透水層10Aが存在しない地盤にも適用可能である。
The geothermal
(地中熱利用システム)
地中熱利用システム20では、地盤10の地中熱を構造物12の空調等の熱源として利用するオープンループ方式が採用されている。この地中熱利用システム20は、格子状地盤改良体22と、揚水井戸30と、複数の天井放射空調パネル40と、空調用ヒートポンプ50と、複数の空調機56とを備えている。なお、各図に適宜示される矢印Fは、地下水の流れを示している。
(Geothermal utilization system)
The geothermal
(格子状地盤改良体)
格子状地盤改良体22は、地震時に帯水層10Bの液状化を抑制するものであり、帯水層10Bに設けられている。この格子状地盤改良体22は、例えば、深層混合処理工法によって帯水層10Bに形成されている。
(Lattice ground improvement body)
The lattice-shaped
なお、本実施形態では、格子状地盤改良体22の下端部が、難透水層10Aに達しているが、格子状地盤改良体22の下端部は、難透水層10Aに達していなくても良い。また、格子状地盤改良体22は、地盤改良体の一例である。
In the present embodiment, the lower end of the grid-like
図2に示されるように、格子状地盤改良体22は、平面視にて格子状に形成されている。この格子状地盤改良体22によって帯水層10Bにせん断剛性を付与することにより、帯水層10Bの液状化が抑制されている。
As shown in FIG. 2, the grid-like
格子状地盤改良体22は、外周壁部24と、複数の区画壁部26を有している。外周壁部24は、平面視にて矩形の枠状に形成されており、地盤10の帯水層10Bを囲んでいる。なお、図2に示される矢印X方向及び矢印Y方向は、互いに直交する水平二方向を示している。
The lattice-shaped
区画壁部26には、矢印X方向に沿って配置される複数の区画壁部26Xと、矢印Y方向に沿って配置される複数の区画壁部26Yとがある。複数の区画壁部26Xは、矢印Y方向に間隔を空けて配置されている。一方、複数の区画壁部26Yは、矢印X方向に間隔を空けて配置されている。
The
複数の区画壁部26X及び区画壁部26Yは、平面視にて格子状に接続されている。これらの区画壁部26X,26Yによって、外周壁部24の内側の領域(帯水層10B)が複数の領域(以下、「区画領域」という)Rに区画されている。なお、以下では、区画壁部26X,26Yの総称を区画壁部26とする。
The plurality of
(揚水井戸)
格子状地盤改良体22の一方側には、格子状地盤改良体22内の地下水を揚水する複数(本実施形態では2本)の揚水井戸30が設けられている。具体的には、揚水井戸30は、格子状地盤改良体22の矢印X方向一方側の2つの角部にある区画領域Rにそれぞれ設けられている。各揚水井戸30は、例えば、複数の揚水口30A(図1参照)を有する鋼管等を区画領域Rに打ち込むことにより形成されている。なお、以下では、揚水井戸30が設けられた区画領域Rを一の区画領域R1とする。
(Pump well)
On one side of the grid-like
(注入井戸)
格子状地盤改良体22の他方側には、格子状地盤改良体22内に循環水を注入する複数(本実施形態では2本)の注入井戸32が設けられている。具体的には、注入井戸32は、格子状地盤改良体22の矢印X方向他方側の2つの角部にある区画領域Rにそれぞれ設けられている。各注入井戸32は、例えば、複数の注入口32Aを有する鋼管等を区画領域Rに打ち込むことにより形成されている。なお、以下では、注入井戸32が設けられた区画領域Rを他の区画領域R2とする。
(Injection well)
On the other side of the grid-like
(通水部)
一の区画領域R1から他の区画領域R2に至るまでの間にある複数の区画壁部26には、地下水を通す通水部Wがそれぞれ設けられている。なお、本実施形態では、格子状地盤改良体22の全ての区画壁部26に、通水部Wが設けられている。
(Water passage)
A water passage portion W for passing groundwater is provided in each of the plurality of
図3に示されるように、通水部Wは、区画壁部26に部分的に設けられた未改良地盤部とされている。この通水部Wでは、地盤改良されていない。すなわち、通水部Wでは、地盤10にセメントミルク等の固化剤が注入されていない。これにより、通水部Wでは、地下水が流動可能になっている。この通水部Wは、例えば、次の方法によって施工される。
As shown in FIG. 3, the water passage portion W is an unimproved ground portion partially provided on the
すなわち、本実施形態の区画壁部26は、壁状に連続する複数の柱状改良体28A,28Bを有している。柱状改良体28Aは、通水部Wを含んでいない。この柱状改良体28Aは、機械攪拌工法によって施工される。具体的には、柱状改良体28Aは、図示しない掘削オーガの先端部からセメントミルク等の固化剤を噴射しながら地盤10を掘削し、掘削土と固化剤とを撹拌、混合することにより造成されている。
That is, the
一方、柱状改良体28Bは、通水部Wを含んでいる。この柱状改良体28Bは、高圧噴射攪拌工法によって施工される。具体的には、地盤10に打ち込まれた高圧噴射装置34の回転ロッド36の先端部36Tから固化剤を高圧噴射し、かつ、回転ロッド36を回転させながら引き上げる。これにより、回転ロッド36の先端部36T付近の地盤10に固化剤が注入され、柱状改良体28Bがその下端から順に造成される。
On the other hand, the columnar
ここで、回転ロッド36の先端部36Tが通水部Wを通過する際には、当該先端部36Tからの固化剤の高圧噴射が一時的に停止される。これにより、通水部Wでは、地盤10に固化剤が注入されず、地盤10の通水性が維持される。
Here, when the
このように固化剤の高圧噴射を一時的に停止しながら柱状改良体28Bを造成することにより、区画壁部26に複数の通水部Wが設けられる。また、高圧噴射攪拌工法では、機械攪拌工法と比較して、固化剤の噴射と停止との切り替え管理が容易であるため、通水部Wの施工性が向上する。
By creating the columnar
なお、通水部Wは、機械攪拌工法において、固化剤の噴射を一時的に停止しながら造成することも可能である。また、区画壁部26に設けられる通水部Wの数、配置、形状、及び大きさは、適宜変更可能である。また、通水部Wによって区画壁部26の剛性が低下する場合には、区画壁部26の厚みを厚くしたり、隣り合う区画壁部26の間隔を狭くしたりしても良い。
The water passage portion W can also be formed by temporarily stopping the injection of the solidifying agent in the mechanical stirring method. Further, the number, arrangement, shape, and size of the water passage portions W provided on the
(天井放射空調パネル)
図1に示されるように、構造物12の各階12A,12Bには、地中熱利用装置としての天井放射空調パネル(放射パネル)40がそれぞれ設けられている。天井放射空調パネル40は、構造物12の各階12A,12Bの天井裏14に設置されている。各天井放射空調パネル40は、揚水井戸30から揚水された地下水を、各階12A,12Bの室内16の空調(冷房又は暖房)の熱源として利用し、室内16を空調する。
(Ceiling radiation air conditioning panel)
As shown in FIG. 1, ceiling radiation air-conditioning panels (radiation panels) 40 as geothermal heat utilization devices are provided on the
具体的には、天井放射空調パネル40には、供給管42を介して揚水井戸30が接続されている。この供給管42には、図示しない循環用ポンプが設けられている。この循環用ポンプが作動することにより、揚水井戸30から地下水が揚水されるとともに、揚水された地下水が、供給管42を介して天井放射空調パネル40に循環水として供給される。天井放射空調パネル40は、供給管42から供給された循環水の熱(冷熱又は温熱)を室内16へ放熱させる。これにより、室内16が空調される。また、循環水が天井放射空調パネル40で熱(冷熱又は温熱)を放熱すると、循環水の温度が上昇又は低下する。
Specifically, a
また、天井放射空調パネル40には、排出管44を介して注入井戸32が接続されている。これにより、天井放射空調パネル40で利用された循環水が、排出管44及び注入井戸32を介して格子状地盤改良体22内の他の区画領域R2に注入(還元)される。
Further, an injection well 32 is connected to the ceiling radiant
(ヒートポンプ及び空調機)
構造物12には、地中熱利用装置としての空調用ヒートポンプ(水熱源ヒートポンプ)50が設けられている。空調用ヒートポンプ50は、揚水井戸30から揚水された地下水を熱源として利用し、地下水の熱を空調機56用に所定温度に変換する。
(Heat pump and air conditioner)
The
具体的には、空調用ヒートポンプ50には、供給管52を介して揚水井戸30が接続されている。供給管52には、図示しない循環用ポンプが設けられている。この循環用ポンプが作動することにより、揚水井戸30から揚水された地下水が、循環水として空調用ヒートポンプ50に供給される。
Specifically, a
空調用ヒートポンプ50は、供給管52から供給された循環水の熱を、所定温度に変換する。この際、循環水が空調用ヒートポンプ50内の熱媒と熱交換することにより、循環水の温度が上昇又は低下する。この空調用ヒートポンプ50には、供給管54を介して空調機56が接続されている。
The air-
空調機56は、構造物12の各階12A、12Bの天井裏14に設置されている。各空調機56は、空調用ヒートポンプ50によって所定温度に変換された循環水の熱(冷熱又は温熱)を、室内16の空調(冷房又は暖房)の熱源として利用し、室内16を空調する。
The
また、空調用ヒートポンプ50には、排出管58を介して注入井戸32が接続されている。これにより、空調用ヒートポンプ50で利用された循環水が、排出管58及び注入井戸32を介して格子状地盤改良体22内の他の区画領域R2に注入(還元)される。
Further, an injection well 32 is connected to the air
(作用及び効果)
次に、第一実施形態の作用及び効果について説明する。
(Action and effect)
Next, the operation and effect of the first embodiment will be described.
(夏期の動作)
先ず、地中熱利用システム20の夏期の動作について説明する。夏期において、図示しない循環用ポンプが作動されると、図1に示されるように、揚水井戸30から地下水が揚水される。この地下水は、構造物12の各階12A,12Bの天井裏14に設けられた天井放射空調パネル40に、供給管42を介して循環水として供給される。各天井放射空調パネル40は、供給管42から供給された循環水の熱(冷熱)を室内16へ放熱させる。
(Summer operation)
First, the operation of the geothermal
ここで、地下水の平均水温(例えば17℃)は、一般に夏期の平均気温(例えば27℃)よりも低い。したがって、夏期では、循環水が天井放射空調パネル40で放熱すると、循環水の熱(冷熱)によって各階12A,12Bの室内16が冷却される。一方、循環水の温度は、放熱に伴って上昇する。
Here, the average temperature of groundwater (for example, 17 ° C.) is generally lower than the average temperature in summer (for example, 27 ° C.). Therefore, in the summer, when the circulating water dissipates heat through the ceiling radiant
また、循環用ポンプが作動されると、揚水井戸30から揚水された地下水が、供給管52を介して空調用ヒートポンプ50に循環水として供給される。この循環水の熱は、空調用ヒートポンプ50によって所定温度に低温変換される。この際、循環水の温度は、空調用ヒートポンプ50内の熱媒との熱交換に伴って上昇する。
When the circulation pump is operated, the groundwater pumped from the pumping well 30 is supplied to the air
また、空調用ヒートポンプ50で低温変換された循環水の熱は、各階12A,12Bの天井裏14に設けられた空調機56に、供給管54を介して供給される。これにより、各階12A,12Bの室内16が冷却される。
Further, the heat of the circulating water converted at a low temperature by the air
また、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用され、温度が上昇した循環水は、排出管44,58を介して注入井戸32から格子状地盤改良体22の他の区画領域R2に注入(還元)される。
Further, the circulating water used in the ceiling radiant
(冬期の動作)
次に、地中熱利用システム20の冬期の動作について説明する。前述したように、夏期では、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用され、温度が上昇した循環水が揚水井戸30から格子状地盤改良体22内に注入される。この結果、格子状地盤改良体22内の地下水の温度が徐々に上昇する。このように温度が上昇した格子状地盤改良体22内の地下水を、冬期では、構造物12の暖房等の熱源として利用する。
(Operation in winter)
Next, the operation of the geothermal
具体的には、冬期において、図示しない循環用ポンプが作動されると、揚水井戸30から地下水が揚水される。この地下水は、各階12A,12Bの天井裏14に設けられた天井放射空調パネル40に、供給管42を介して循環水として供給される。各天井放射空調パネル40は、供給管42から供給された循環水の熱(温熱)を室内16へ放熱させる。これにより、循環水の熱(温熱)によって、各階12A,12Bの室内16が加温される。一方、循環水の温度は、放熱に伴って低下する。
Specifically, in winter, when a circulation pump (not shown) is operated, groundwater is pumped from the pumping well 30. This groundwater is supplied as circulating water to the ceiling radiant air-
また、循環用ポンプが作動されると、揚水井戸30から揚水された地下水が、供給管52を介して空調用ヒートポンプ50に循環水として供給される。この循環水の熱は、空調用ヒートポンプ50によって所定温度に高温変換される。この際、循環水の温度は、空調用ヒートポンプ50内の熱媒との熱交換に伴って低下する。
When the circulation pump is operated, the groundwater pumped from the pumping well 30 is supplied to the air
また、空調用ヒートポンプ50で高温変換された循環水の熱は、各階12A,12Bの天井裏14に設けられた空調機56に供給管54を介して供給される。これにより、各階12A,12Bの室内16が加温される。
Further, the heat of the circulating water converted to high temperature by the air
また、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用され、温度が低下した循環水は、排出管44,58を介して注入井戸32から格子状地盤改良体22の他の区画領域R2に注入(還元)される。これにより、格子状地盤改良体22内の地下水の温度が徐々に低下する。そして、温度が低下した地下水は、夏期において、天井放射空調パネル40等の空調(冷房)の熱源として利用される。
Further, the circulating water used in the ceiling radiant
このように本実施形態では、地盤10の地下水の熱(地中熱)を天井放射空調パネル40等で利用することにより、構造物12の空調の省エネルギー化等を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, by utilizing the heat of the groundwater (geothermal heat) of the
また、本実施形態の揚水井戸30は、図2に示されるように、格子状地盤改良体22によって区画された一の区画領域R1に設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the pumping well 30 of the present embodiment is provided in one partition area R1 partitioned by the grid-like
ここで、比較例として、一の区画領域R1から他の区画領域R2に至るまでの間にある複数の区画壁部26に通水部Wがない場合は、一の区画領域R1及び他の区画領域R2の地下水を揚水するためには、一の区画領域R1及び他の区画領域R2に揚水井戸30をそれぞれ設ける必要がある。したがって、揚水井戸30の本数が増加する。
Here, as a comparative example, when there is no water passage portion W in the plurality of
これに対して本実施形態では、一の区画領域R1から他の区画領域R2に至るまでの間にある複数の区画壁部26に、通水部Wがそれぞれ設けられている。これにより、矢印Fで示されるように、一の区画領域R1に設けられた揚水井戸30から、通水部Wを介して他の区画領域R2の地下水を揚水することができる。そのため、本実施形態では、他の区画領域R2の揚水井戸を省略することができる。したがって、本実施形態では、格子状地盤改良体22によって帯水層10Bの液状化を抑制しつつ、揚水井戸30の本数を削減することができる。
On the other hand, in the present embodiment, the water passage portions W are provided in each of the plurality of
また、他の区画領域R2には、注入井戸32が設けられている。この注入井戸32から他の区画領域R2に、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用された循環水が注入される。また、他の区画領域R2に注入された循環水は、通水部Wを介して一の区画領域R1に流れ込む。さらに、一の区画領域R1に流れ込んだ循環水は、揚水井戸30から揚水され、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50によって再び利用される。つまり、地盤10と天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50との間で循環水が循環する。
Further, an injection well 32 is provided in the other compartment area R2. The circulating water used in the ceiling radiant
このように天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50と地盤10との間で循環水を循環させることにより、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50において、地中熱を継続的に利用することができる。
By circulating circulating water between the ceiling radiation
(第一実施形態の変形例)
次に、第一実施形態の変形例について説明する。
(Modified example of the first embodiment)
Next, a modified example of the first embodiment will be described.
上記第一実施形態では、格子状地盤改良体22の各区画壁部26に通水部Wが設けられるが、上記第一実施形態はこれに限らない。例えば、図4に矢印Fで示されるように、他の区画領域R2と一の区画領域R1とを繋ぐ1本の流路60が形成されるように、各区画壁部26に通水部Wが設けられても良い。
In the first embodiment, the water passage portion W is provided in each
具体的には、揚水井戸30は、格子状地盤改良体22の角部にある一の区画領域R1に設けられている。一方、注入井戸32は、一の区画領域R1と隣り合う角部にある他の区画領域R2に設けられている。この他の区画領域R2と一の区画領域R1とは、格子状地盤改良体22内を蛇行する1本の流路60によって繋がれている。
Specifically, the pumping well 30 is provided in one section region R1 at the corner of the grid-like
流路60は、矢印Y方向一方側(矢印Y1側)にある他の区画領域R2から、矢印Y方向他方側(矢印Y2側)へ延び、矢印X方向に沿った一方の外周壁部24Aに達すると、矢印Y方向一方側へ折り返えされる。折り返えされた流路60は、矢印Y方向一方側へ延び、矢印X方向に沿った他方の外周壁部24Bに達すると、矢印Y方向他方側へ再び折り返される。そして、流路60は、全ての区画領域Rを通過するように一対の外周壁部24の間で繰り返し折り返えされた後、一の区画領域R1に達している。
The
ここで、流路60を格子状地盤改良体22内で蛇行させることにより、他の区画領域R2から一の区画領域R1へ流れる地下水の流路60の全長(移動経路の全長)が長くなる。これにより、例えば、夏期において、天井放射空調パネル40等で利用され、温度が上昇した循環水を注入井戸32から他の区画領域R2に注入したときに、一の区画領域R1の地下水の温度が上昇し難くなる。したがって、夏期において、揚水井戸30から揚水された地下水を、天井放射空調パネル40の冷房の熱源として、長期に亘って利用することができる。
Here, by meandering the
これと同様に、例えば、冬期において、天井放射空調パネル40等で利用され、温度が低下した循環水を注入井戸32から他の区画領域R2に注入したときに、一の区画領域R1の地下水の温度が低下し難くなる。したがって、冬期において、揚水井戸30から揚水された地下水を、天井放射空調パネル40の暖房の熱源として、長期に亘って利用することができる。
Similarly, for example, in winter, when circulating water used in a ceiling radiant air-
なお、本変形例では、流路60が複数の区画領域Rの全てを通過したが、流路60は、複数の区画領域Rを部分的に通過しても良い。また、流路60の蛇行方向や折り返し方向は適宜変更可能である。さらに、格子状地盤改良体22内には、複数の流路60を形成することも可能である。つまり、格子状地盤改良体22内には、少なくとも1本の流路を形成することができる。なお、ここでいう「流路」とは、地盤改良体の他の区画領域と一の区画領域とに亘るとともに、他の区画領域から一の区画領域に至る途中で分岐することがない1本の流路を意味する。
In this modification, the
次に、上記第一実施形態では、地盤改良体が格子状地盤改良体22とされるが、上記第一実施形態はこれに限らない。例えば、図5に示されるように、地盤改良体62は、平面視にて、「日」の字状に形成されても良い。なお、図5では、地盤改良体62の図示が、簡略化されている。
Next, in the first embodiment, the ground improvement body is a grid-like
具体的には、地盤改良体62は、外周壁部64と、区画壁部66とを有している。区画壁部66は、外周壁部64の内側の領域(帯水層10B)を2つの区画領域R1,R2に区画している。一の区画領域R1には、揚水井戸30が設けられ、他の区画領域R2には、注入井戸32が設けられている。
Specifically, the
また、一の区画領域R1と他の区画領域R2との間にある区画壁部66には、通水部Wが設けられている。これにより、矢印Fで示されるように、一の区画領域R1に設けられた揚水井戸30から、通水部Wを介して他の区画領域R2内の地下水を汲み上げることができる。したがって、本実施形態では、区画壁部66に通水部Wがない場合と比較して、揚水井戸30及び注入井戸32の本数を削減することができる。
Further, a water passage portion W is provided in the
なお、区画壁部66は、一の区画領域R1から他の区画領域R2に至るまでの間にある区画壁部の一例である。また、地盤改良体は、平面視にて「田」の字状に形成することも可能である。
The
また、上記第一実施形態では、格子状地盤改良体22の他の区画領域R2に注入井戸32を設けたが、上記第一実施形態はこれに限らない。例えば、天井放射空調パネル40等で利用した循環水を、格子状地盤改良体22内に還元する必要がない場合は、注入井戸32は省略可能である。また、例えば、格子状地盤改良体22の外側の地盤10に注入井戸を設けることも可能である。
Further, in the first embodiment, the injection well 32 is provided in the other section region R2 of the grid-like
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、第一実施形態と同じ符号を付して説明を適宜省略する。 Next, the second embodiment will be described. In the second embodiment, the members and the like having the same configuration as the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.
(地中熱利用システム)
図6及び図7には、第二実施形態に係る地中熱利用システム70が適用された地盤10及び構造物12が示されている。地中熱利用システム70は、格子状地盤改良体22と、複数の冷熱揚水井戸30Cと、複数の冷熱注入井戸32Cと、複数の温熱揚水井戸30Hと、複数の温熱注入井戸32Hと、天井放射空調パネル40と、空調用ヒートポンプ50と、空調機56と、給湯用ヒートポンプ80と、給湯器86とを備えている。
(Geothermal utilization system)
6 and 7 show the
(格子状地盤改良体)
図7に示されるように、格子状地盤改良体22内は、中央の区画壁部26Y1を境に、冷熱蓄熱領域RCと温熱蓄熱領域RHとに分けられている。この中央の区画壁部26Y1には、通水部が設けられていない。これにより、冷熱蓄熱領域RCと温熱蓄熱領域RHとの間で、地下水が流動しない構成とされている。
(Lattice ground improvement body)
As shown in FIG. 7, the inside of the grid-like
一方、冷熱蓄熱領域RC内の複数の区画壁部26X,26Yには、通水部Wがそれぞれ設けられている。これにより、冷熱蓄熱領域RC内では、矢印Fで示されるように、隣り合う区画領域Rの間で、地下水が流動可能とされている。これと同様に、温熱蓄熱領域RH内の複数の区画壁部26X,26Yには、通水部Wがそれぞれ設けられている。これにより、温熱蓄熱領域RH内では、矢印Fで示されるように、隣り合う区画領域Rの間で、地下水が流動可能とされている。
On the other hand, water passage portions W are provided in each of the plurality of
なお、格子状地盤改良体22は、一対の格子状地盤改良体22A,22Bを一体化したものと捉えることができる。この一対の格子状地盤改良体22A,22Bのうち一方の格子状地盤改良体22Aは、冷熱蓄熱領域RCを区画し、一対の格子状地盤改良体22A,22Bのうち他方の格子状地盤改良体22Bは、温熱蓄熱領域RHを区画している。
The grid-like
(冷熱揚水井戸、冷熱注入井戸、温熱揚水井戸、温熱注入井戸)
冷熱蓄熱領域RC内の一の区画領域R1には、冷熱揚水井戸30Cが設けられており、他の区画領域R2には、冷熱注入井戸32Cが設けられている。これと同様に、温熱蓄熱領域RH内の一の区画領域R1には、温熱揚水井戸30Hが設けられており、他の区画領域R2には、温熱注入井戸32Hが設けられている。
(Cold water pumping well, cold water injection well, hot water pumping well, hot water injection well)
A cold pumping well 30C is provided in one partition region R1 in the cold heat storage region RC, and a cold heat injection well 32C is provided in the other compartment region R2. Similarly, a thermal pumping well 30H is provided in one compartment region R1 in the thermal heat storage region RH, and a thermal injection well 32H is provided in the other compartment region R2.
図1に示されるように、冷熱蓄熱領域RCの冷熱揚水井戸30Cには、供給管72を介して天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50が接続されている。そして、冷熱揚水井戸30Cから揚水された地下水は、供給管72を介して天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50に循環水としてそれぞれ供給される。
As shown in FIG. 1, a ceiling radiant
なお、本実施形態では、構造物12の1階12Aの天井裏14に、天井放射空調パネル40が設けられ、構造物12の2階12Bの天井裏14に、空調機56が設けられている。また、供給管72には、図示しない冷熱循環用ポンプがそれぞれ設けられている。
In the present embodiment, the ceiling radiation air-
天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50には、排出管74を介して温熱注入井戸32Hが接続されている。これにより、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用された循環水が、温熱注入井戸32Hから温熱蓄熱領域RHの他の区画領域R2に注入される。
A thermal injection well 32H is connected to the ceiling radiant
一方、温熱蓄熱領域RHの温熱揚水井戸30Hには、供給管82を介して給湯用ヒートポンプ80が接続されている。これにより、温熱揚水井戸30Hから揚水された地下水が、供給管82を介して給湯用ヒートポンプ80に循環水として供給される。給湯用ヒートポンプ80は、温熱揚水井戸30Hから揚水された地下水を熱源として利用し、地下水(循環水)の熱を給湯器86用に所定温度に変換する。この際、循環水の温度は、給湯用ヒートポンプ80内の熱媒との熱交換に伴って低下する。なお、供給管82には、図示しない温熱循環用ポンプが設けられている。
On the other hand, a hot water
給湯用ヒートポンプ80には、供給管84を介して給湯器86が接続されている。給湯器86は、構造物12の2階12Bの室内16に設置されている。この給湯用ヒートポンプ80は、給湯用ヒートポンプ80によって所定温度に変換された循環水の熱を利用し、湯を生成する。
A
また、給湯用ヒートポンプ80には、排出管88を介して冷熱注入井戸32Cが接続されている。これにより、給湯用ヒートポンプ80で利用され、温度が低下した循環水が冷熱注入井戸32Cから冷熱蓄熱領域RCの他の区画領域R2に注入される。
Further, a cold heat injection well 32C is connected to the hot water
(作用及び効果)
次に、第二実施形態の作用及び効果について説明する。
(Action and effect)
Next, the operation and effect of the second embodiment will be described.
(夏期の動作)
先ず、地中熱利用システム70の夏期の動作について説明する。夏期において、図示しない冷熱循環用ポンプが作動されると、冷熱揚水井戸30Cから地下水が揚水される。この地下水は、供給管72を介して1階12Aの天井裏14に設けられた天井放射空調パネル40に循環水として供給される。天井放射空調パネル40は、供給管42から供給された循環水の熱(冷熱)を1階12Aの室内16へ放熱させる。これにより、循環水の熱(冷熱)によって、1階12Aの室内16が冷却される。
(Summer operation)
First, the operation of the geothermal
また、冷熱循環用ポンプが作動されると、冷熱揚水井戸30Cから揚水された地下水が、供給管72を介して空調用ヒートポンプ50に循環水として供給される。この循環水の熱は、空調用ヒートポンプ50によって所定温度に低温変換される。この際、循環水の温度は、空調用ヒートポンプ50内の熱媒との熱交換に伴って上昇する。
When the cold / heat circulation pump is operated, the groundwater pumped from the cold / hot pumping well 30C is supplied to the air
また、空調用ヒートポンプ50で低温変換された循環水の熱は、2階12Bの天井裏14に設けられた空調機56に、供給管54を介して供給される。これにより、2階12Bの室内16が冷却される。
Further, the heat of the circulating water converted at a low temperature by the air
また、天井放射空調パネル40及び空調用ヒートポンプ50で利用され、温度が上昇した循環水は、排出管74を介して温熱注入井戸32Hから格子状地盤改良体22の温熱蓄熱領域RHの他の区画領域R2に注入される。これにより、温熱蓄熱領域RHに温熱が徐々に蓄熱される。
Further, the circulating water used in the ceiling radiation air-
また、夏期において、図示しない温熱循環用ポンプが作動されると、温熱揚水井戸30Hから地下水が揚水される。この地下水は、供給管82を介して給湯用ヒートポンプ80に循環水として供給される。給湯用ヒートポンプ80は、循環水の熱を所定温度に高温変換する。この際、循環水の温度は、給湯用ヒートポンプ80内の熱媒との熱交換に伴って低下する。
Further, in the summer, when a thermal circulation pump (not shown) is operated, groundwater is pumped from the
また、給湯用ヒートポンプ80で高温変換された循環水の熱は、供給管84を介して2階12Bの室内16に設けられた給湯器86に供給される。給湯器86は、高温変換された熱(温熱)を利用し、湯を生成する。
Further, the heat of the circulating water converted to high temperature by the hot water
また、給湯用ヒートポンプ80で利用され、温度が低下した循環水は、排出管88を介して冷熱注入井戸32Cから格子状地盤改良体22の冷熱蓄熱領域RCの他の区画領域R2に注入される。これにより、冷熱蓄熱領域RCに冷熱が徐々に蓄熱される。
Further, the circulating water used in the hot water
(冬期の動作)
次に、地中熱利用システム70の冬期の動作について説明する。冬期では、夏期と同様に、温熱蓄熱領域RHに蓄熱された温熱を給湯器86で利用する。
(Operation in winter)
Next, the operation of the geothermal
なお、温熱蓄熱領域RHに蓄熱された温熱は、天井放射空調パネル40又は空調機56において暖房の熱源として利用することも可能である。また、本実施形態では、冷熱蓄熱領域RCに蓄熱された冷熱は、冬期に使用しないが、使用することも可能である。
The heat stored in the thermal heat storage region RH can also be used as a heat source for heating in the ceiling radiant
ここで、本実施形態では、格子状地盤改良体22の温熱蓄熱領域RH及び冷熱蓄熱領域RCに温熱と冷熱とを別々に蓄熱する。これにより、地盤10において、温熱蓄熱領域RHに蓄熱された温熱と、冷熱蓄熱領域RCに蓄熱された冷熱とが混合することが抑制される。したがって、温熱及び冷熱の蓄熱効率を高めることができる。
Here, in the present embodiment, hot and cold heat are separately stored in the hot heat storage region RH and the cold heat storage region RC of the lattice-shaped
(第二実施形態の変形例)
次に、上記第二実施形態の変形例について説明する。
(Modified example of the second embodiment)
Next, a modified example of the second embodiment will be described.
上記第二実施形態では、一対の格子状地盤改良体22A,22Bが一体化されているが、一対の格子状地盤改良体22A,22Bは、別体とされても良い。
In the second embodiment, the pair of grid-like
また、上記第二実施形態では、温熱蓄熱領域RHと冷熱蓄熱領域RCとの広さが略同じとされるが、温熱蓄熱領域及び冷熱蓄熱領域の広さは、用途に応じて適宜変更可能である。 Further, in the second embodiment, the areas of the thermal heat storage area RH and the cold heat storage area RC are substantially the same, but the areas of the thermal heat storage area and the cold heat storage area can be appropriately changed depending on the application. be.
(第一実施形態及び第二実施形態の変形例)
次に、上記第一実施形態及び第二実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、上記第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は第二実施形態にも適宜適用可能である。
(Modified examples of the first embodiment and the second embodiment)
Next, modifications of the first embodiment and the second embodiment will be described. In the following, various modifications will be described using the first embodiment as an example, but these modifications can be appropriately applied to the second embodiment.
上記第一実施形態では、格子状地盤改良体22の全ての区画壁部26に通水部Wが設けられるが、上記第一実施形態はこれに限らない。通水部は、揚水井戸30や注入井戸32の配置に応じて、複数の区画壁部26の少なくとも1つに設けることができる。
In the first embodiment, the water passage portions W are provided in all the
また、揚水井戸30及び注入井戸32の本数や配置も適宜変更可能である。また、揚水井戸30の本数と注入井戸32の本数とは、異なっていても良い。
Further, the number and arrangement of the
また、天井放射空調パネル40、空調用ヒートポンプ50、及び空調機56の配置や数も適宜変更可能である。さらに、地中熱利用装置としては、天井放射空調パネル40やヒートポンプ50に限らず、例えば、空調機や給湯器、床暖房等であっても良い。また、地中熱利用装置としては、例えば、夏期において、屋根に地下水を散水することで構造物を冷却する散水装置等であっても良い。
Further, the arrangement and number of the ceiling radiant
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate. Of course, it can be carried out in various modes as long as it does not deviate.
10 地盤
20 地中熱利用システム
22 格子状地盤改良体(地盤改良体)
22A 格子状地盤改良体
22B 格子状地盤改良体
26 区画壁部
26X 区画壁部
26Y 区画壁部
30 揚水井戸
30C 冷熱揚水井戸
30H 温熱揚水井戸
32 注入井戸
32C 冷熱注入井戸
32H 温熱注入井戸
40 天井放射空調パネル(地中熱利用装置)
50 空調用ヒートポンプ(地中熱利用装置)
62 地盤改良体
70 地中熱利用システム
72 格子状地盤改良体
80 給湯用ヒートポンプ(地中熱利用装置)
R 区画領域
R1 一の区画領域
R2 他の区画領域
W 通水部
10
22A Lattice
50 Heat pump for air conditioning (geothermal utilization device)
62
R compartment area R1 One compartment area R2 Other compartment area W Water passage
Claims (3)
前記区画領域に設けられる揚水井戸と、
前記揚水井戸から揚水された地下水を熱源として利用する地中熱利用装置と、
前記揚水井戸が設けられた一の前記区画領域から他の前記区画領域に至るまでの間にある前記区画壁部に部分的に設けられ、地下水を通す通水部と、
を備える地中熱利用システム。 Have a partition wall for partitioning into a plurality of divided areas which are closed ground, a lattice-like ground improvement body in plan view,
A pumping well provided in the section area and
A geothermal heat utilization device that uses the groundwater pumped from the pumping well as a heat source,
A water passage portion that is partially provided on the partition wall portion between the one said partition area provided with the pumping well and the other section area and allows groundwater to pass through.
Geothermal heat utilization system equipped with.
請求項1に記載の地中熱利用システム。 In the other compartment area, an injection well for injecting the groundwater used in the geothermal heat utilization device into the compartment area is provided.
The geothermal heat utilization system according to claim 1.
一対の前記地盤改良体のうち、一方の前記地盤改良体の他の前記区画領域には、前記地中熱利用装置で加温された地下水を該区画領域に注入する温熱注入井戸が設けられ、
一対の前記地盤改良体のうち、他方の前記地盤改良体の他の前記区画領域には、前記地中熱利用装置で冷却された地下水を該区画領域に注入する冷熱注入井戸が設けられる、
請求項1に記載の地中熱利用システム。 A pair of the ground improvement bodies are provided on the ground.
Of the pair of the ground improvement bodies, in the other section area of one of the ground improvement bodies, a thermal injection well for injecting groundwater heated by the underground heat utilization device into the section area is provided.
Of the pair of the ground improvement bodies, the other section area of the other ground improvement body is provided with a cold heat injection well for injecting groundwater cooled by the underground heat utilization device into the section area.
The geothermal heat utilization system according to claim 1.
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