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技術 地中熱交換空調システム

出願人 積水化学工業株式会社積水化学北海道株式会社
発明者 吾孫子正和菅野昇平蔦尾友重岡部優志
出願日 2014年9月30日 (7年1ヶ月経過) 出願番号 2014-199868
公開日 2016年5月9日 (5年6ヶ月経過) 公開番号 2016-070584
状態 特許登録済
技術分野 空調制御装置 中央式空気調和 化学反応及び燃焼によらない熱の発生又利用
主要キーワード 地中設備 循環温度 管内流速 冷暖房性能 サーバールーム 平均気温 熱放射率 埋設用
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

外気温極端低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合でも、優れた熱交換効率を維持することができる地中熱交換空調システムを提供する。

解決手段

地中Eに埋設した熱交換管2内に外部から空気Aを導入し、熱交換管2を介して地中熱との間で熱交換した空気Aを屋内空間Hに送出することで冷暖房を行うものであり、熱交換管2内に設けられ、導入口3から空気Aを導入する送風機4と、熱交換管2に接続され、屋内空間Hに向けて熱交換後の空気Aを送出する送出管5と、熱交換管2に形成された第1分岐部である他端22と、他端22よりも熱交換管2の上流側に形成された第2分岐部である一端21とを連結し、熱交換管2を通過した空気Aを一端21から熱交換管2に還流させる還流管6と、還流管6内又は熱交換管2内の他端22よりも下流側に設けられ、熱交換管2を通過した空気Aの上流側への還流量を制御する開閉弁7と、を備える。

概要

背景

従来、住宅や屋内体育施設、あるいは、厩舎等の農林畜産業施設においては、主としてヒートポンプ式空調装置が用いられているが、近年では、エコロジー等の観点から、地中熱を利用して熱交換を行う空調システムが採用されることも多くなっている。この空調システムは、例えば、送風機等の動力によって、地中埋設した熱交換管に空気を取り込み、地中熱との間で熱交換された空気を屋内に導入することで冷暖房負荷を低減させるものである(例えば、特許文献1を参照)。

一般に、地面から数m程度の地中の温度は、外気温に左右され難いため、一年を通してその場所の年間平均気温に近い温度が維持されていることから、この地中熱を利用した空調システムの研究が古くから行われている。このような空調システムによれば、例えば、外気温の低い冬季においては、−15℃程度まで温度が低下した空気を地中熱で熱交換することで昇温させ、また、外気温の高い夏季においては、30℃程度まで温度が上昇した空気を地中熱で熱交換することで降温させる。このような地中熱を利用した空調システムは、上述のヒートポンプ式の空調装置とは異なり、電気ガス等の外部エネルギーを用いる量が少なくて済むことから、経済的で環境にも優しいというメリットがある。

一方、上述のような地中熱交換空調システムは、例えば、外気極端低温又は高温になる地域や温度調整したい屋内の空間が大きい場合等において、熱交換量を上げるため、熱交換管を一定以上の配管長として地中に埋設する必要がある。しかしながら、熱交換管の配管長を長くした場合、埋設用広大な用地が必要になるとともに、埋設のための土木工事施工コストも大きくなるという問題がある。

上述のような問題を解決するため、地中に埋設される熱交換管の一端側と他端側とを連通するバイパス管を備えたものが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2に記載の構成によれば、上記のバイパス管が備えられることで、熱交換管及びバイパス管によって循環路が構成され、導入した空気を複数回循環させることが可能になるため、熱交換管の配管長を最小限にとどめることが可能となる。

概要

外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合でも、優れた熱交換効率を維持することができる地中熱交換空調システムを提供する。地中Eに埋設した熱交換管2内に外部から空気Aを導入し、熱交換管2を介して地中熱との間で熱交換した空気Aを屋内空間Hに送出することで冷暖房を行うものであり、熱交換管2内に設けられ、導入口3から空気Aを導入する送風機4と、熱交換管2に接続され、屋内空間Hに向けて熱交換後の空気Aを送出する送出管5と、熱交換管2に形成された第1分岐部である他端22と、他端22よりも熱交換管2の上流側に形成された第2分岐部である一端21とを連結し、熱交換管2を通過した空気Aを一端21から熱交換管2に還流させる還流管6と、還流管6内又は熱交換管2内の他端22よりも下流側に設けられ、熱交換管2を通過した空気Aの上流側への還流量を制御する開閉弁7と、を備える。

目的

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、優れた熱交換効率を維持することができる地中熱交換空調システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

地中埋設した熱交換管内に外部から空気を導入し、前記熱交換管を介して地中熱との間で熱交換した空気を屋内送出することで、該屋内の冷暖房を行う地中熱交換空調システムであって、前記熱交換管内に設けられ、導入口から前記空気を導入する送風機と、前記熱交換管に接続され、前記屋内に向けて熱交換後の空気を送出する送出管と、前記熱交換管に形成された第1分岐部と、前記第1分岐部よりも前記熱交換管の上流側に形成された第2分岐部とを連結し、該熱交換管を通過した前記空気を前記第2分岐部から前記熱交換管に還流させる還流管と、前記還流管内又は前記熱交換管内の第1分岐部よりも下流側に設けられ、前記熱交換管を通過した前記空気の前記上流側への還流量を制御する開閉弁と、を備えることを特徴とする地中熱交換空調システム。

請求項2

前記空気の外気温度を検出する外気温度センサと、前記地中の温度を検出する地中温度センサと、前記熱交換管を通過した前記空気の循環温度を検出する循環温度センサと、前記外気温度センサ、前記地中温度センサ及び前記循環温度センサの検出結果に基づき、前記送風機を制御する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の地中熱交換空調システム。

請求項3

前記熱交換管内に設けられた前記送風機及び前記還流管が、地中に埋設されたマンホール内に収容されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の地中熱交換空調システム。

請求項4

前記還流管が地中に埋設されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の地中熱交換空調システム。

請求項5

前記熱交換管に、前記送出管が脱着自在とされた取付口が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の地中熱交換空調システム。

技術分野

0001

本発明は、地中熱交換空調システムに関する。

背景技術

0002

従来、住宅や屋内体育施設、あるいは、厩舎等の農林畜産業施設においては、主としてヒートポンプ式空調装置が用いられているが、近年では、エコロジー等の観点から、地中熱を利用して熱交換を行う空調システムが採用されることも多くなっている。この空調システムは、例えば、送風機等の動力によって、地中埋設した熱交換管に空気を取り込み、地中熱との間で熱交換された空気を屋内に導入することで冷暖房負荷を低減させるものである(例えば、特許文献1を参照)。

0003

一般に、地面から数m程度の地中の温度は、外気温に左右され難いため、一年を通してその場所の年間平均気温に近い温度が維持されていることから、この地中熱を利用した空調システムの研究が古くから行われている。このような空調システムによれば、例えば、外気温の低い冬季においては、−15℃程度まで温度が低下した空気を地中熱で熱交換することで昇温させ、また、外気温の高い夏季においては、30℃程度まで温度が上昇した空気を地中熱で熱交換することで降温させる。このような地中熱を利用した空調システムは、上述のヒートポンプ式の空調装置とは異なり、電気ガス等の外部エネルギーを用いる量が少なくて済むことから、経済的で環境にも優しいというメリットがある。

0004

一方、上述のような地中熱交換空調システムは、例えば、外気極端低温又は高温になる地域や温度調整したい屋内の空間が大きい場合等において、熱交換量を上げるため、熱交換管を一定以上の配管長として地中に埋設する必要がある。しかしながら、熱交換管の配管長を長くした場合、埋設用広大な用地が必要になるとともに、埋設のための土木工事施工コストも大きくなるという問題がある。

0005

上述のような問題を解決するため、地中に埋設される熱交換管の一端側と他端側とを連通するバイパス管を備えたものが提案されている(例えば、特許文献2を参照)。特許文献2に記載の構成によれば、上記のバイパス管が備えられることで、熱交換管及びバイパス管によって循環路が構成され、導入した空気を複数回循環させることが可能になるため、熱交換管の配管長を最小限にとどめることが可能となる。

先行技術

0006

特開2009−127982号公報
特開2014−020776号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、特許文献2に記載の地中熱交換空調システムの場合、熱交換管及びバイパス管で、単に外部から空気を取り込んで循環させるのみの構成であることから、例えば、季節によって外気温が極端に低温又は高温になる地域における使用時や、空調したい屋内空間が大きく要求風量が大きい場合に、その熱交換効率を一定以上に維持することが難しいという問題があった。

0008

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、優れた熱交換効率を維持することができる地中熱交換空調システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は、地中に埋設した熱交換管内に外部から空気を導入し、前記熱交換管を介して地中熱との間で熱交換した空気を屋内に送出することで、該屋内の冷暖房を行う地中熱交換空調システムであって、前記熱交換管内に設けられ、導入口から前記空気を導入する送風機と、前記熱交換管に接続され、前記屋内に向けて熱交換後の空気を送出する送出管と、前記熱交換管に形成された第1分岐部と、前記第1分岐部よりも前記熱交換管の上流側に形成された第2分岐部とを連結し、該熱交換管を通過した前記空気を前記第2分岐部から前記熱交換管に還流させる還流管と、前記還流管内又は前記熱交換管内の第1分岐部よりも下流側に設けられ、前記熱交換管を通過した前記空気の前記上流側への還流量を制御する開閉弁とを備えることを特徴とする。

0010

本発明の構成によれば、開閉弁による空気の還流量の制御により、熱交換管を循環する空気と、所定温度に達して送出管から屋内に送出される空気との割合を適正に制御することができる。これにより、外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、熱交換効率を一定以上に維持することが可能となる。

0011

また、本発明の地中熱交換空調システムは、上記構成において、前記空気の外気温度を検出する外気温度センサと、前記地中の温度を検出する地中温度センサと、前記熱交換管を通過した前記空気の循環温度を検出する循環温度センサと、前記外気温度センサ、前記地中温度センサ及び前記循環温度センサの検出結果に基づき、前記送風機を制御する制御部と、を備えていることが好ましい。

0012

本発明の構成によれば、外気温度、地中温度及び循環温度の検出結果に基づいて、送風機による送風量を制御することで、熱交換管を循環する空気と、所定温度に達して送出管から送出される空気との割合を、より適正範囲に制御することができる。これにより、外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、優れた熱交換効率を維持することが可能となる。

0013

また、本発明の地中熱交換空調システムは、上記構成において、前記熱交換管内に設けられた前記送風機及び前記還流管が、地中に埋設されたマンホール内に収容された構成を採用してもよい。

0014

本発明の構成によれば、送風機や還流管がマンホール内に収容されることで、熱交換管及び還流管での空気の循環経路が地上に露出しないので、地中熱による熱交換効率がさらに向上する。

0015

また、本発明の地中熱交換空調システムは、上記構成において、前記還流管が地中に埋設されていてもよい。

0016

本発明の構成によれば、還流管が地中に埋設されることで、地中熱による熱交換効率がより一層向上する。

0017

また、本発明の地中熱交換空調システムは、上記構成において、前記熱交換管の前記他端側に、前記送出管が脱着自在とされた取付口が設けられている構成を採用してもよい。

0018

本発明の構成によれば、熱交換管の他端側、即ち、熱交換された空気の出口側に、送出管の脱着が自在な取付口を設けることで、空気の供給先適応させた送出管に適宜変更することができる。すなわち、熱交換後の空気の供給先を適宜変更することが可能となる。

発明の効果

0019

本発明の地中熱交換空調システムによれば、上記の開閉弁の開度の制御により、熱交換管を循環する空気と、所定温度に達して送出管から屋内に送出される空気との割合を適正に制御することができる。これにより、外気温が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、熱交換効率を一定以上に維持することができるので、効率的な冷暖房が可能となる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一実施形態である地中熱交換空調システムを模式的に示す概略図である。
本発明の他の実施形態である地中熱交換空調システムを模式的に示す概略図である。
本発明の他の実施形態である地中熱交換空調システムを模式的に示す概略図である。

実施例

0021

以下、図面を参照して本発明に係る地中熱交換空調システムの実施の形態について、図1図3を参照しながらその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。

0022

図1の概略図に示すように、本実施形態の地中熱交換空調システム1は、地中Eに埋設した熱交換管2内に外部から空気Aを導入し、熱交換管2を介して地中熱との間で熱交換した空気Aを屋内空間(屋内)Hに送出することで、この屋内空間Hの冷暖房を行うものである。この地中熱交換空調システム1は、熱交換管2内に設けられて導入口3から空気Aを導入する送風機4と、熱交換管2の他端22(第1分岐部)側に接続される送出管5と、熱交換管2の他端22側と該他端22よりも熱交換管2の上流側に形成された一端(第2分岐部)側とを連結し、熱交換管2を通過した空気Aを一端21から熱交換管2内に還流させる還流管6と、還流管6内又は熱交換管2内の他端22よりも下流側に設けられ、熱交換管2を通過した空気Aの上流側への還流量を制御する開閉弁7とを備え、概略構成される。

0023

また、図示例の地中熱交換空調システム1は、空気Aの外気温度を検出する外気温度センサ81と、地中Eの温度を検出する地中温度センサ82と、熱交換管2を通過した空気Aの循環温度を検出する循環温度センサ83とを備え、さらに、上記の外気温度センサ81、地中温度センサ82及び循環温度センサ83の検出結果に基づき、送風機4を制御する制御部9とを備えている。

0024

熱交換管2は、地中Eに埋設され、一端21側に配置された送風機4の空気吸い込み口である導入口3から導入される空気Aを、地中熱との間で熱交換する管状部材である。本実施形態で用いられる熱交換管2は、図示例のように折れ曲がった形状とされ、後述の還流管6とで空気Aの循環路を構成するとともに、他端22側に接続される送出管5に向けて、熱交換後の空気Aを温風又は冷風として送出する。また、図示例の熱交換管2は、一端21側及び他端22側の両端部が、地中Eから地上に露出している。

0025

また、図1に示す熱交換管2は、他端22側が、詳細を後述する送出管5の取付口51及び還流管6の入口6aが接続される分岐部(第1分岐部)とされ、一端21側が、還流管6の出口6bが接続される分岐部(第2分岐部)とされる。

0026

熱交換管2の材質としては、特に限定されないが、熱伝導性の高い樹脂材料等を用いることが好ましく、例えば、硬質塩化ビニル樹脂を用いることができる。この硬質塩化ビニル樹脂は、酸やアルカリ等の様々な環境下において良好な耐食性を有しており、また、材料コスト及び製造コストが比較的安価である点からも、熱交換管2の材質として好適である。

0027

熱交換管2の形状としては、特に限定されず、通常の硬質塩化ビニル製のように円筒状であることが製造上好ましいが、外周面所定間隔を隔てて複数の環状リブが形成されたものや、蛇腹状に波打った形状としても良く、通常の硬質塩化ビニル製の円筒管よりも扁平強度を顕著に高めることができる。

0028

熱交換管2は、熱伝導率が0.5〜3.0W /m ・Kの範囲であることが好ましい。熱交換管2の熱伝導率が上記範囲であれば、地中Eにおける土の熱伝導率0.7〜1.6W /m ・Kと比較的近いことから、熱交換管2内の空気Aと地中熱との熱交換が円滑に行われ、熱交換効率が向上する。このように、熱交換管2の熱伝導率を向上させるためには、主材である硬質塩化ビニル樹脂に熱伝導率の高い材料を含有させる。このような熱伝導率の高い材料としては、例えば、鉄、すず亜鉛、金、銅、銀、クロムチタンマグネシウム等の金属やそれらの酸化物アルミナ窒化珪素等の無機材料、及び、カーボングラファイト等をそれぞれ単体又は複数を混合したものが挙げられる。

0029

また、熱交換管2は、熱放射率が0.8以上であることが好ましい。熱放射率がこの範囲であることで、熱交換管2自体に留まる熱量を減少でき、熱交換管2内の空気Aと地中熱との熱交換効率を向上させることができる。このように、熱交換管2の熱放射率を向上させるためには、主材である硬質塩化ビニル樹脂に熱放射率の高い材料を含有させる。このような熱放射率の高い材料としては、例えば、酸化ケイ素酸化チタン酸化マンガン珪酸ナトリウム炭化ケイ素カーボンブラック酸化マグネシウム、及び、天然蛇紋石等が挙げられる。

0030

熱交換管2の径としては、特に限定されず、地中熱交換空調システム1としての冷暖房性能、即ち、送風量等を考慮しながら適宜選定することができ、例えば、口径150mm以上450mm以下程度の内径とすることが好ましい。

0031

また、熱交換管2の肉厚としても、特に限定されないが、地中Eに埋設された際の地中圧に耐えうる強度を有し、且つ、内部を流通する空気Aとの地中熱との熱交換効率に優れていることが求められる。さらに、熱交換管2の肉厚としては、これらを全て考慮した場合、例えば、2.4mm以上3.5mm以下程度の肉厚とすることが好ましい。
特に、送風量と熱交換効率を考慮したとき、熱交換管の内径が小さく肉厚が厚いと熱交換効率が著しく悪化するため、熱交換管2としては口径300mm以上450mm以下の内径で、肉厚が3.0mm以上3.5mm以下のものを用いるのが好ましい。

0032

熱交換管2の成形方法としては、特に限定されず、押出成形の他、例えば、中空成形回転成形射出成形等によって成形することができる。

0033

送風機4は、上述したように、熱交換管2内に設けられて導入口3から空気Aを導入するものである。
送風機4としては、特に限定されず、例えば、回転数を制御することが可能な図示略のモータファンを備えるものが好ましい。このような、ファン(モータ)の回転数が可変とされた送風機4を用いることで、熱交換管2内や、後述の送出管5内、還流管6内における風速・風量を、ファンの回転数の制御によって調節できる。また、空気Aの熱交換管2の管内流速が6m/s以下となるように送風機制御することで、熱交換管2内の空気Aと地中熱との熱交換効率が良好となる点から好ましい。

0034

送出管5は、熱交換管2の他端22側に接続され、屋内空間Hに向けて熱交換後の空気Aを送出する管状部材である。図1に示すように、送出管5は、熱交換管2の他端22側に取付口51が接続され、他端側が屋内空間Hに向けて開口する送出口52とされた、略L字状の管状部材として構成されている。
送出管5の材質としては、特に限定されないが、熱交換管2と同様の樹脂材料を用いることができる。

0035

還流管6は、熱交換管2に形成された第1分岐部である他端22と、この他端22よりも熱交換管2の上流側に形成された第2分岐部である一端21とを連結し、熱交換管2を通過した空気Aを一端21から熱交換管2に還流させる管状部材である。図1に示す還流管6は、入口6a側が熱交換管2の他端22側に接続されるとともに、出口6b側が熱交換管2の一端21側に配置された送風機4に接続されている。また、還流管6内には、後述する開閉弁7が設けられる。また、還流管6は、熱交換管2との間で、送風機4を介して環状の空気流路を形成している。
還流管6の材質としても、特に限定されず、熱交換管2や送出管5等と同じ材料を用いることができる。

0036

また、本実施形態においては、熱交換管2の他端22側近傍において、上記の送出管5及び還流管6が、それぞれ分岐するように接続されている。

0037

開閉弁7は、図1に示すように、還流管6内又は熱交換管2内の他端22よりも下流側に設けられ、熱交換管2を通過した空気Aの上流側への還流量を制御するものである。
開閉弁7としては、例えば、従来公知の定風量弁や電磁弁等を何ら制限無く採用することができる。

0038

外気温度センサ81は、導入口3近傍に設置され、空気Aの外気温度を検出するものである。
地中温度センサ82は、地中Eに設置されて地中温度を検出するものである。
循環温度センサ83は、熱交換管2の他端22側近傍に設置され、熱交換管2を通過した空気Aの循環温度を検出するものである。
上述のような外気温度センサ81、地中温度センサ82及び循環温度センサ83としては、特に限定されず、従来公知の温度センサを何ら制限無く採用できる。

0039

制御部9は、外気温度センサ81、地中温度センサ82及び循環温度センサ83の検出結果に基づき、送風機4を制御するものである。具体的には、上記各センサからの温度検出信号が制御部9に入力され、制御部9は、各温度に関して予め設定される閾値に基づいて、送風機4に備えられる図示略のモータ(プロペラ)の回転数を調整することで、その送風量を制御するものである。

0040

上記の各構成を備える本実施形態の地中熱交換空調システム1を用いて、屋内空間Hの冷暖房を行う場合の動作について、図1を参照しながら以下に説明する。
まず、送風機4を動作せることで、導入口3から熱交換管2への空気Aの導入を開始する。熱交換管2内に導入された空気Aは、図1中に矢印で示す経路で、地中Eに埋設された熱交換管2内を、一端21側から他端22側に向けて流れる。この際、還流管6内に設けられた開閉弁7は、例えば、熱交換管2内を流通して他端22側に到達した空気Aの内、概ね50%程度が送出管5側に流れて屋内空間Hに向かうとともに、残りの50%程度が一端21側から熱交換管2に還流するように、その開度が設定される。

0041

ここで、他端22側に到達した空気Aは、他端22側の近傍、図示例では他端22に近接して設置された循環温度センサ83により、その循環温度が計測される。そして、制御部9は、循環温度センサ83による空気Aの循環温度と、外気温度センサ81による外気温度及び地中温度センサ82による地中温度の各々の検出結果に基づいて送風機4の制御を行うことにより、外部からの空気Aの取込量や、熱交換管2及び還流管6における空気Aの循環量、送出管5から屋内空間Hへの空気Aの吹き出し量を最適な範囲に制御することができる。この際、例えば、屋内空間Hへの空気Aの吹き出し温度、即ち、循環温度の下限又は上限の閾値を、地中温度又は外気温度に設定し、循環温度がこれら各温度に近づいた場合に送風機4の送風量を制御することにより、外部からの空気Aの取り込み量、又は、上記循環量の何れかを増加させる制御を行う。これにより、送出管5から屋内空間Hへの空気Aの吹き出し温度(循環温度)を最適範囲に制御することが可能となる。

0042

本実施形態の地中熱交換空調システム1によれば、開閉弁7による空気Aの還流量の制御により、熱交換管2を循環する空気Aと、閾値で設定された循環温度に達して送出管5から屋内空間Hに送出される空気Aとの割合を適正に制御することができる。これにより、例えば、外気温度が極端に低温又は高温である場合や、要求風量が大きい場合であっても、熱交換効率を一定以上に維持することが可能となる。

0043

また、本実施形態によれば、上記構成により、外気温の低い冬季における暖房使用時と、外気温の高い夏季における冷房使用時とでは異なる要求風量に対して、要求風量の大きな何れかの季節に合わせることなく、熱交換管2を設計・施工できる。これにより、何れかの季節に合わせて熱交換管の配管長を無駄に長くすること等が無いので、施工コストを低減することが可能になる。

0044

なお、本実施形態においては、上記の各温度センサ検出温度に基づく送風機4の送風量の制御に加え、例えば、開閉弁7として電磁弁を採用し、制御部9によって開度を制御できるように構成してもよい。具体的には、上記各センサからの温度検出信号が制御部9に入力され、制御部9は、各温度に関して予め設定される閾値に基づいて開閉弁7の開度を制御する。このような構成を採用することで、熱交換管2の一端21側に向かう空気Aの還流量と、他端22側に接続された送出管5に送出する、熱交換後の空気Aの送出量を、上記の外気温度センサ81、地中温度センサ82及び循環温度センサ83の検出結果に基づいて、さらにきめ細かく制御することが可能となる。これにより、上述したような、外気温度が極端に低温又は高温である場合等においても、熱交換効率を一定以上で確実に維持できる効果が、より顕著に得られる。

0045

また、本実施形態では、地中温度に対する熱交換管2の熱交換効率を算定したうえで、これを上記の制御に組み込むことが、屋内空間Hの冷暖房効率をさらに向上させる観点から好ましい。このような場合には、例えば、上述した、熱交換管2をなす材料やサイズによって定まる熱伝導率と、土の熱伝導率とから、上記の熱交換効率を算定したうえで、制御部9において、この熱交換効率を取り入れた制御を行う構成とすることができる。

0046

次に、本実施形態の地中熱交換空調システムの変形例について、図2図3を参照して以下に説明する。なお、これら図2図3においては、図1に示す地中熱交換空調システム1と共通する構成については同じ符号を付与するとともに、一部の構成、例えば、各温度センサや制御部等については、その図示を省略している。

0047

本実施形態においては、例えば、図2に示すような、熱交換管12内に設けられた送風機4及び還流管16が、地中Eに埋設されたマンホールM内に収容された構成の地中熱交換空調システム10としてもよい。また、図2に示す例では、空気Aの導入口13が、熱交換管2に接続された導入管12aの先端に設けられ、この導入管12a及び送出管5がマンホールMから外部に突出するように設置されている。

0048

このように、送風機4や還流管16がマンホールM内に収容されることで、熱交換管12及び還流管16での外気の循環経路が地上に露出していないことから、地中熱による熱交換効率がさらに向上する効果が得られる。
マンホールMとしては、従来から地中設備用に用いられているコンクリート製のものを採用することができる。

0049

さらに、本実施形態においては、上記の還流管が地中Eに埋設された構成を採用しても構わない。このように、還流管が地中Eに埋設されることで、熱交換管を用いた空気Aと地中熱との熱交換効率を、さらに向上させることが可能となる。

0050

また、本実施形態では、図3に示す地中熱交換空調システム11のように、熱交換管2の他端22側に、送出管15A,15Bを脱着自在な取付口25が設けられた構成としてもよい。図示例においては、熱交換管2の他端22に接続管20が取り付けられており、この接続管20の一端が取付口25とされている。

0051

このように、熱交換管2の他端22側、即ち、熱交換された空気Aの出口側に、送出管15A,15Bの脱着が自在な取付口25を設けることで、例えば、住宅や屋内体育施設の他、厩舎やビニールハウスサーバールーム等の、冷暖房を必要とする各々の屋内空間に対して、熱交換後の空気Aの供給先を簡便な操作で適宜変更することができる。従って、1基の地中熱交換空調システムにより、熱交換後の空気Aの供給先を適宜変更することが可能となる。

0052

以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態及び各実施例によって限定されることはない。

0053

1,10,11…地中熱交換空調システム
2,12…熱交換管
21…一端(第2分岐部)
22…他端(第1分岐部)
12a…導入管
3,13…導入口
4…送風機
5,15A,15B…送出管
51…取付口
52…送出口
6,16…還流管
6a…入口
6b…出口
7…開閉弁
81…外気温度センサ
82…地中温度センサ
83…循環温度センサ
9…制御部
20…接続管
25…取付口
A…外気
E…地中
H…屋内空間(屋内)
M…マンホール。

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