JPS5831237A - 太陽熱および地下水を熱源とする冷暖房装置 - Google Patents

太陽熱および地下水を熱源とする冷暖房装置

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JPS5831237A
JPS5831237A JP56129773A JP12977381A JPS5831237A JP S5831237 A JPS5831237 A JP S5831237A JP 56129773 A JP56129773 A JP 56129773A JP 12977381 A JP12977381 A JP 12977381A JP S5831237 A JPS5831237 A JP S5831237A
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は太陽熱・地下水を熱源とした省エネルギー効
果が大なる冷暖房装置に関する。
周知のように、ビルや家屋等の構築物に使用される冷暖
房装置としては、 a)冷房には冷凍機、暖房には重油♂イラを使用したも
の。
b)空気熱源ヒートポンプによる冷暖房兼用のもの。
C)太陽熱を熱源とする吸収式冷凍機と重油ディジを組
合せたもの。
などがある。ところで、上記a) b)における冷凍機
およびヒートポンプに使用される冷却塔また′は加熱塔
は、空気汚染等の影響によって腐蝕されたり、それ自体
から発生される騒音等により都市公害を引き起している
。また、冷凍機などのコンプレッサモータは起動・停止
の繰返し運転が行なわれる。一般に、コンルッサハ起動
されてから安定状態となるまでに数分間装するだめ、そ
の間のエネルギー損失が大きい。したがって、繰返し起
動、停止が行なわれると多大なエネルギーを損失するこ
とになる。さらに、コンプレッサは軽負荷時に効率が著
しく低下するため、この場合においてもエネルギー損失
を生ずる。また、上記a)における暖房およびC)にお
ける太陽熱利用暖房の補助としては重油ディジが使用さ
れる。したがって、省エネルギー効果が小さいものであ
る。
この発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目
的とするところはヒートポンプの熱源として太陽熱およ
び地下水の自然エネルギーを利用し、且つヒートポンプ
の回転速度を制御することによって、エネルギー損失を
軽減でき、無公害で省エネルギー効果が良好な冷暖房装
置を提供しようとするものである。
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
図面において、11は太陽熱集熱器(以下、コレクター
と称す)であり、このコレクター11はビルの屋上等日
照条件の良好な場所に設置される。このコレクター11
は配管12.13によって集熱槽14.15に連結され
、この集熱槽14.15は隔壁Aの下端部で連通される
前記配管12には循環ポンプ16が設けられるとともに
、前記集熱槽14に連結されたバイパス用配管17が連
通され、この配管17および前記配管13にはそれぞれ
電動二方弁18゜19が設けられる。
一方、20は周知のヒートポンプであり、20hはコレ
クタ、す、20bは膨張弁である。
こレラコンルッサ20hおよび膨張弁20bは熱源側の
水熱交換器20aおよび負荷側の水熱交換器20dを介
して連結される。この負荷側の熱交換器20dは配管2
1.22を介して、空気調和機23に連結され、前記配
管22には循環ポンプ24が設けられる。また、熱源側
の熱交換器20cには配管25.26が設けられ、この
配管25.26にはそれぞれ電動三方弁27.28が設
けられる。この配管26には三方弁28と熱交換器20
cの中間部に循環ボンf29が設けられる。前記三方弁
27.28にはそれぞれ配管30.31および32.3
3が設けられ、このうち配管30.32はそれぞれ前記
集熱槽14.15に連結され、配管31゜33はそれぞ
れ井水槽35.34に連結される。
そして、前記ヒートポンプ20には三方弁27゜28の
切換え制御により集熱槽14.15あるいは井水槽34
.35の熱源が供給される。この井水槽J4.35は隔
壁Bの下端部で連通されており、井水槽34は配管36
を介して揚水井戸37に連結され、この地下水は配管3
6に設けられた揚水ポンプ38によシ前記井水槽34に
汲み上げられる。また、前記井水槽35は配管39を介
して還元井戸40に連結され、前記井水槽35の地下水
は配管39に設けられ5た還元ポンプ41によシ還元井
戸40に戻される。
さらに、前記ヒートポンプ20におけるコンプレッサ2
0aの図示せぬモータには速度制御5− 器42が設けられ、この速度制御器42は図示せぬ計算
機より出力される信号電圧によって制御される。即ち、
計算機には予め空気調和機23が設置される部屋の室温
および前記配管26の水温が設定されており、この設定
値と実際の室温および水温の差に応じて信号電圧が出力
される。
この信号電圧は速度制御器42において電圧に応じた例
えば32〜64Hzの周波数の電圧に変換されコンプレ
ツサ20&のモータに供給される。したがって、コンプ
レツサ20aの回転速度が制御され、冷暖房能力が可変
されるとともに室温が一定に保たれる。
また、前記電動二方弁1B、19、三方弁27.2g、
ポンプ16.24.29.38゜41はそれぞれ冷房時
あるいは暖房時において、外気温や室温または水温等に
応じて図示せぬ計算機によって制御される。
次に、上記構成において暖房動作について説明する。先
ず、ヒートボンダ20.空気調和機23および循環ポン
プ24,29は予め設定さ6一 れだ空調時間帯に応じて起動される。コレクター11の
集熱面温度と集熱槽14との温度差が設定値以上で、且
つ、これらの温度が地下水の温度、即ち、井水槽34の
水温と同等以上の場合、循環ポンプ16が起動され集熱
槽14の水がコレクター11に送られて太陽熱で昇温さ
れ、配管13を介して集熱槽15に戻される。尚、集熱
槽14には予め例えば地下水が汲み上げられている。こ
のように集熱槽14の水が循環され、コレクター11の
集熱面温度と集熱槽14との温度差が設定値以下になる
と循環ポンプ16が停止される。そして、配管20aの
水温によって電動三方弁27.28および循環ポンプ2
9が作動される。この場合、井水槽34゜35より集熱
槽14.15のほうが高温であるから、配管25.26
には電動三方弁27゜28を介して配管30.32が連
結される。よって、集熱槽15の温水は配管32→電動
三方弁28→ポング29→配管26→熱交換器20c→
配管25→電動三方弁27→配管3θ→集熱槽14の経
路で循環され、ヒートポンプ2oに太陽熱による熱源が
供給される。また、集熱槽15の水温が井水槽34の水
温よりも低い場合は電動三方弁27.28によって配管
25゜26に配管31.33がそれぞれ連結される。
よって、井水槽34の水は配管33→電動三方弁28→
ポング29→配管26→熱交換器20c→配管25→電
動三方弁27→配管33→井水槽34の経路で循環され
、ヒートポンプ2oに地下水による熱源が供給される。
この状態において、井水槽34の水温が設定値よりも低
くなると、揚水ポンプ38が起動され揚水井戸37から
温度の高い地下水が汲み上げられる。この結果井水槽3
5の水位が設定値以上になると、還元ポンプ41が起動
され井水槽35の地下水が還元井戸40に戻される。還
元井戸40に注入された地下水のもつ熱エネルギーは井
戸周囲の冷熱源として地中に蓄積される。このようにし
て、ヒートポンプ20には太陽熱あるいは地下水によっ
て得られた温熱源が供給され、この温熱源からヒートポ
ンプ20を介して温水が作られる。この温水は循環ポン
プ24、配管21゜22、空気調和機23を循環され暖
房が行なわれる。
尚、外気温が設定値以下になると電動二方弁18・、1
9が作動され、コレクター11および配管12.13内
の循環水が集熱槽14.−15に戻されて循環水の凍結
が防止される。
次に、冷房動作について説明する。先ず、ヒ) s9ン
グ201空気調和機23および循環ポンプ24.29は
予め設定された空調時間帯に応じて起動される。電動三
方弁27.28は予め設定された配管26の水温に応じ
て作動され、井水槽34から循環ポンプ29によって地
下水が汲み上げられる。この地下水は配管33→電動三
方弁28→ポング29→配管26→熱交換器20c→配
管25→電動三方弁27→配管31→井水槽35の経路
で循環され、ヒートボンf20に地下水による熱源が供
給される。井水槽34の水温が設定値以上に高くなると
、揚 □9− 水ポンプ38が作動され、揚水井戸37から井水槽34
へ温度の低い地下水が汲み上げられる。
この結果井水槽35の水位が設定値以上になると、還元
ポンプ41が起動され井水槽35の地下水が還元井戸4
0に戻される。還元井戸4゜に注入された地下水のもつ
熱エネルギーは井戸周囲の地中に温熱源として蓄積され
る。このようにして、ビートポンプ2oには地下水から
得られた冷熱源が供給され、この冷熱源からヒートポン
プ20を介して冷水が作られる。この冷水は循環ポンプ
24、配管21,22、空気調和機23を循環され冷房
が行なわれる。
尚、ヒートポンプ20の冷暖房運転の切換えは図示せぬ
が配管25.26および配管21゜22に設けられた仕
切弁の切替え、あるいはコンプレッサ20aにおける冷
媒回路の吐出および吸込側に設けられた四方弁の切替え
によって行なわれる 上記構成によれば、暖房時には太陽熱および地下水のう
ち最適熱源より温熱源を得、冷房時には地下水より冷熱
源を得、これら熱源よりヒートポンプ20を介して温水
あるいは冷水を作り冷暖房を行なっている。したがって
、従来のように暖房時において重油ディプ等の補助熱源
を必要とせず、自然エネルギーのみで暖房を行ない得る
ため省エネルギー効果を有するものである。
また、熱源系の電動弁、循環ポンプを熱源系の温度、流
量に応じて計算機制御している。このため、太陽熱、地
下水を高効率利用することが可能である。
さらに、ヒートポンプ20のコンプレッサ用モータは冷
暖房能力に応じて回転速度が制御されるため、起動、停
止の回数が少なく、エネルギー損失を極力抑えることが
可能である。
また、従来の如く冷却塔および加熱塔を使用しないため
、騒音等の公害を発生することがない。
さらに、汲み上げられた地下水は還元井戸40に戻され
るため地盤沈下を生ずることがない。しかも、還元され
た地下水のもつ熱エネルギーは地下水の揚水時に自然エ
ネルギーのもつ熱エネルギーに付加される。このため、
冬季の冷熱は冷房時の冷熱源に、夏季の温熱は暖房時の
温熱源として再利用できるため大きな省エネルギーを図
ることが可能である。
尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
発明の要旨を変えない範囲で種々変形実施可能なことは
勿論である。
以上、詳述したようにこの発明によれば、ヒートポンプ
の熱源として太陽熱および地下水の自然エネルギーを利
用し、且つヒートポンプの回転速度を制御することによ
って、エネルギー損失を軽減でき、無公害で省エネルギ
ー効果が良好な冷暖房装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明に係わる太陽熱および地下水を熱源とし
た冷暖房装置の一実施例を示す構成図である。 11・・・太陽熱集熱器、14.15・・・集熱槽、2
0・・・龜シソトポング、23・・・空気調和装置、2
7.28・・・電動三方弁、34.、”15・・・井水
槽、16.24.29・・・循環ポンプ、37・・・揚
水井戸、38・・・揚水ポンプ、40・・・還元井戸、
41・・・還元ポンプ、42・・・速度制御器。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦13− 手続補正書 6ゎ、56..41.1〜 特許庁長官  島 1)春 樹  殿 】、事件の表示 特願昭56−129773号 2、発明の名称 太陽熱および地下水を熱源とした冷暖房装置3、補正を
する者 事件との関係 特許出願人 東北電力株式会社 4、代理人 (1)明細書の第7頁第12行に1配管20a」とある
な「配管26」と補正する。 (2)同第8頁第8行乃至第9行に「配管33→井水槽
34」とあるな「配管31−井水槽35」と補正する。 (3)同第8頁第1行、同第8頁第9行、同第10頁第
8行にそれぞれ「ビートポンプ」とあるを何れも「ヒー
トポンプ」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水熱源を蓄える集熱槽および井水槽と、暖房時に所定の
    温度において動作され前記集熱槽の水を循環して太陽熱
    から得た熱源を前記集熱槽に供給する手段と、暖房時あ
    るいは冷房時に所定の温度において動作され揚水井戸よ
    り地下水を前記井水槽に汲み上げる手段と、この井水槽
    が所定の水位となった状態で動作され井水槽の地下水を
    還元井戸に戻す手段と、前記集熱槽あるいは井水槽の水
    熱源を暖房時あるいは冷房時に選択的に取り出す手段と
    、この取り出された水熱源が供給され暖房時には温水、
    冷房時には冷水を作り空気調和機に供給するヒートポン
    プと、冷暖房効率に応じて前記ヒートポンプのコンプレ
    ッサーの回転速度を制御する手段と、前記各手段を制御
    する計算機とを具備したことを特徴とする太陽熱および
    地下水を熱源とする冷暖房装置。
JP56129773A 1981-08-19 1981-08-19 太陽熱および地下水を熱源とする冷暖房装置 Expired JPS6024372B2 (ja)

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