CN112739960B - 地热利用***以及地热利用***的运转方法 - Google Patents
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Abstract
地热利用***能够经由第一配管从第一上部开口部朝向第二上部开口部输送上部含水层的地下水,且能够经由第二配管从第二下部开口部朝向第一下部开口部输送下部含水层的地下水。另外,地热利用***在对温水进行提水的同时,对冷水进行提水。
Description
技术领域
本发明涉及地热利用***以及地热利用***的运转方法。
本申请基于2018年9月20日向日本申请的日本特愿2018-175985号而主张优先权,并将其内容援引于此。
背景技术
近年来,提出了从井汲取含水层的地下水并将其用作温热源或冷热源的地热利用***。
作为与此相关的技术,在专利文献1中公开了在井的开口部获取上部含水层的地下水并向下部含水层回水的地热利用***。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平09-280689号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在上部含水层的地下水的水质与下部含水层的地下水的水质不同的情况下,若利用专利文献1那样的地热利用***,则上部含水层的地下水与下部含水层的地下水会发生混合。若地下水混合,则有可能由于生成的反应物而堵塞井的开口部。
本发明的目的在于提供一种在利用上部含水层和下部含水层时能够抑制井的堵塞的地热利用***以及地热利用***的运转方法。
用于解决课题的方案
第一方案的地热利用***具备:第一井,其具备在上部含水层开口的第一上部开口部、及在下部含水层开口的第一下部开口部;第二井,其具备在所述上部含水层开口的第二上部开口部、及在所述下部含水层开口的第二下部开口部;第一配管;第二配管;第一热交换器,其与所述第一配管连接;以及第二热交换器,其与所述第二配管连接,能够经由所述第一配管从所述第一上部开口部朝向所述第二上部开口部输送所述上部含水层的地下水,能够经由所述第二配管从所述第二下部开口部朝向所述第一下部开口部输送所述下部含水层的地下水,在对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的一方输送的所述地下水的温水进行提水的同时,对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的另一方输送的所述地下水的冷水进行提水。
根据本方案,能够分开输送上部含水层的地下水和下部含水层的地下水,因此能够抑制上部含水层的地下水与下部含水层的地下水混合的情况。
因此,在本方案的地热利用***中,在利用上部含水层以及下部含水层时,能够抑制井的堵塞。
并且,本方案的地热利用***在从上部含水层以及下部含水层中的一方对温水进行提水的同时,从上部含水层以及下部含水层中的另一方对冷水进行提水。因此,能够同时对温水和冷水进行活用。
对于第二方案的地热利用***,在第一方案的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备:制热器,其与第一热交换器连接;以及制冷器,其与第二热交换器连接。
根据本方案,能够同时进行制热和制冷。
对于第三方案的地热利用***,在第一或第二方案的地热利用***的基础上,还能够经由所述第二配管从所述第二上部开口部朝向所述第一上部开口部输送所述上部含水层的地下水,还能够经由所述第一配管从所述第一下部开口部朝向所述第二下部开口部输送所述下部含水层的地下水。
根据本方案,能够在上部含水层和下部含水层各含水层中,相反地输送通过送水而储存的热。因此,能够利用通过送水而储存的热。
对于第四方案的地热利用***,在第一至第三方案中的任一方案的地热利用***的基础上,所述第一井还具备:第一贮存部,其设置于所述第一上部开口部的上方,且具有第一泵;以及第一切换部,其能够对连接所述第一贮存部与所述第一上部开口部的模式、以及连接所述第一贮存部与所述第一下部开口部的模式进行切换,所述第二井还具备:第二贮存部,其设置于所述第二上部开口部的上方,且具有第二泵;以及第二切换部,其能够对连接所述第二贮存部与所述第二上部开口部的模式、以及连接所述第二贮存部与所述第二下部开口部的模式进行切换。
根据本方案,通过第一泵,能够对上部含水层的地下水进行提水,并且能够对下部含水层的地下水进行提水。同样地,根据本方案,通过第二泵,能够对上部含水层的地下水进行提水,并且能够对下部含水层的地下水进行提水。因此,能够提高各井的泵的利用效率。
对于第五方案的地热利用***,在第一至第三方案中的任一方案的地热利用***的基础上,所述第一配管在第一端具备延伸至所述第一井内的第一提水管,所述第二配管在第一端具备延伸至所述第二井内的第二提水管,所述第一配管在第二端具备延伸至所述第二井内的第一注水管,所述第二配管在第二端具备延伸至所述第一井内的第二注水管,所述第一提水管和所述第二提水管这样的各提水管具备:上部提水口,其以能够从所述上部含水层提水的方式开口;第一开闭筒,其能够开闭所述上部提水口;下部提水口,其以能够从所述下部含水层提水的方式开口;以及第二开闭筒,其能够开闭所述下部提水口,所述第一注水管与所述第二注水管这样的各注水管具备:上部注水口,其以能够向所述上部含水层注水的方式开口;第三开闭筒,其能够开闭所述上部注水口;下部注水口,其以能够向所述下部含水层注水的方式开口;以及第四开闭筒,其能够开闭所述下部注水口。
根据本方案,在第一井以及第二井各井中,通过各开闭筒来将上部提水口、下部提水口、上部注水口以及下部注水口分别开闭。
因此,能够使各井内的各机构紧凑化。
对于第六方案的地热利用***,在第五方案所述的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备联动机构,该联动机构使所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对、与所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对联动。
根据本方案,地热利用***具有联动机构,因此能够使上部提水口和下部提水口的开闭动作与上部注水口和下部注水口的开闭动作联动。
对于第七方案的地热利用***,在第五方案所述的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备:第一配重,其吊挂于所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对;以及第二配重,其吊挂于所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对。
根据本方案,在地热利用***中,通过施加于第一配重的重力,第一开闭筒和第二开闭筒的对被向下方拉拽。另外,通过施加于第二配重的重力,第三开闭筒和第四开闭筒的对被向下方拉拽。
因此,地热利用***容易使第一开闭筒和第二开闭筒的对、第三开闭筒和第四开闭筒的对这样的开闭筒的各对上下移动。
对于第八方案的地热利用***,在第七方案所记载的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备提升机构,该提升机构将所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对、与所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对一并吊起。
根据本方案,地热利用***能够通过将所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对、所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对一起吊起而使上部提水口和下部提水口的开闭动作、以及上部注水口和下部注水口的开闭动作联动。
因此,在地热利用***中,能够使进行各开闭动作的机构简单化。
对于第九方案的地热利用***,在第五方案所记载的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备:第一工作缸,其能够使所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对滑动;以及第二工作缸,其能够使所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对滑动。
根据本方案,通过第一工作缸的驱动力,第一工作缸能够使第一开闭筒和第二开闭筒的对上下移动。另外,第二工作缸的驱动力,第二工作缸能够使第三开闭筒和第四开闭筒的对上下移动。
因此,地热利用***容易使第一开闭筒和第二开闭筒的对、第三开闭筒和第四开闭筒的对这样开闭筒的各对上下移动。
对于第十方案的地热利用***,在第五方案所记载的地热利用***的基础上,所述地热利用***还具备:第一驱动机构,其能够使所述第一开闭筒滑动;第二驱动机构,其能够使所述第二开闭筒滑动;第三驱动机构,其能够使所述第三开闭筒滑动;以及第四驱动机构,其能够使所述第四开闭筒滑动。
根据本方案,通过各驱动机构的驱动力,能够使第一开闭筒、第二开闭筒、第三开闭筒、第四开闭筒各开闭筒上下移动。
因此,地热利用***容易使第一开闭筒和第二开闭筒的对、第三开闭筒和第四开闭筒的对这样的开闭筒的各对上下移动。
对于第十一方案的地热利用***的运转方法,所述地热利用***具备:第一井,其具备在上部含水层开口的第一上部开口部、及在下部含水层开口的第一下部开口部;第二井,其具备在所述上部含水层开口的第二上部开口部、及在所述下部含水层开口的第二下部开口部;第一配管;第二配管;第一热交换器,其与所述第一配管连接;以及第二热交换器,其与所述第二配管连接,其中,所述地热利用***的运转方法包括如下步骤:经由所述第一配管从所述第一上部开口部朝向第二上部开口部输送所述上部含水层的地下水;以及经由所述第二配管从所述第二下部开口部朝向第一下部开口部输送所述下部含水层的地下水,在对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的一方输送的所述地下水的温水进行提水的同时,对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的另一方输送的所述地下水的冷水进行提水。
根据本方案,能够分开输送上部含水层的地下水和下部含水层的地下水,因此能够抑制上部含水层的地下水与下部含水层的地下水混合的情况。
因此,在本方案的地热利用***的运转方法中,在利用上部含水层以及下部含水层时,能够抑制井的堵塞。
并且,在本方案的运转方法中,在从上部含水层以及下部含水层中的一方对温水进行提水的同时,从上部含水层以及下部含水层中的另一方对冷水进行提水。因此,能够同时对温水和冷水进行活用。
发明效果
本发明的地热利用***以及地热利用***的运转方法在利用上部含水层以及下部含水层时能够抑制井的堵塞。
附图说明
图1是第一实施方式的地热利用***的立体图。
图2是第一实施方式的地热利用***的***图。
图3是第一实施方式的地热利用***的***图。
图4是第一实施方式的切换部的例子的立体图。
图5是图4的V-V线剖视图。
图6是图4的VI-VI线剖视图。
图7是第一实施方式的切换部的例子的立体图。
图8是第一实施方式的切换部的例子的立体图。
图9是图8的IX-IX线剖视图。
图10是图8的X-X线剖视图。
图11是第一实施方式的切换部的例子的立体图。
图12是第一实施方式的切换部的例子的***图。
图13是第一实施方式的切换部的例子的***图。
图14是第一实施方式的切换部的例子的***图。
图15是第一实施方式的切换部的例子的***图。
图16是第一实施方式的切换部的例子的局部剖视图。
图17是第一实施方式的切换部的例子的局部剖视图。
图18是第一实施方式的切换部的例子的局部剖视图。
图19是第一实施方式的切换部的例子的局部剖视图。
图20是第一实施方式的地热利用***的运转方法的流程图。
图21是第二实施方式的地热利用***的***图。
图22是第二实施方式的地热利用***的***图。
图23是第二实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图24是第二实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图25是支承环的立体图。
图26是第三实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图27是第四实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图28是第五实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图29是第六实施方式的地热利用***的各井内的结构的主视图。
图30是提升机构的立体图。
图31是提升机构的局部立体图。
图32是示出提升机构的功能的图。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。在所有的附图中,对相同或相当的结构标注相同的附图标记,并省略共通的说明。
(第一实施方式)
参照图1~图3对地热利用***的第一实施方式进行说明。
需要说明的是,在图1~图3中,箭头表示各部分中的(包含地下水)热介质的流动。
涂白的箭头表示冷水,涂黑的箭头表示温水。
(地热利用***的结构)
地热利用***10在两个不同的含水层即上部含水层LY1和下部含水层LY2中蓄热。上部含水层LY1和下部含水层LY2例如隔着洪积粘土层LYm而形成。
如图1所示,地热利用***10具备第一井20和第二井30。
地热利用***10还具备第一配管40、第二配管50、第一热交换器60以及第二热交换器70。
地热利用***10还具备制热器80和制冷器90。
制热器80用作建筑物BLD内的制热设备。
制冷器90用作建筑物BLD内的制冷设备。
地热利用***10构成为,对作为从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的一方输送的地下水的温水进行提水,同时对作为从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的另一方输送的地下水的冷水进行提水。
(第一井的结构)
第一井20是从地上朝向地下贯穿上部含水层LYl并延伸到下部含水层LY2的井。
如图2所示,第一井20具备第一贮存部21、第一切换部22、第一上部开口部23以及第一下部开口部24。
第一井20具备埋入从地表SG至下部含水层LY2为止的朝向地下挖掘而成的挖掘孔HOL1中的壳体20a。
在壳体20a内,在第一贮存部21、第一切换部22、第一上部开口部23、第一下部开口部24各自之间设置有填料PK,以抑制它们之间的地下水的来回。
第一贮存部21设置于第一上部开口部23的上方。
第一贮存部21具有能够对第一贮存部21内的地下水进行提水的第一泵21a。
第一切换部22设置于第一贮存部21与第一上部开口部23之间。
第一切换部22具备在第一贮存部21开口的第一端口22a、以及与第二配管50连接的第二端口22b。
第一切换部22还具备在第一上部开口部23开口的第三端口22c、以及通过第一上部开口部23而朝向第一下部开口部24延伸并开口的第四端口22d。
第一切换部22能够通过内部配管的切换来切换连接第一贮存部21与第一上部开口部23的模式、以及连接第一贮存部21与第一下部开口部24的模式。
例如,在图2所示的情况下,第一切换部22通过连接第一端口22a与第三端口22c来连接第一贮存部21与第一上部开口部23。
另外,在图2所示的情况下,第一切换部22通过连接第二端口22b与第四端口22d来连接第二配管50与第一下部开口部24。
第一上部开口部23在上部含水层LY1开口。
第一上部开口部23是第一井20中的位于与上部含水层LY1相当的深度的部分。
在第一上部开口部23贮存有地下水。
例如,在壳体20a中,在上部含水层LY1处设置有由多个狭缝构成的粗滤器23a。第一上部开口部23构成为能够经由粗滤器23a将上部含水层LY1的地下水取入到壳体20a的内部,或者经由粗滤器23a使地下水从壳体20a的内部返回到上部含水层LY1。
第一下部开口部24在下部含水层LY2开口。
第一下部开口部24是第一井20中的位于与下部含水层LY2相当的深度的部分。
在第一下部开口部24贮存有地下水。
第一上部开口部23与第一下部开口部24上下排列。
例如,在壳体20a中,在下部含水层LY2处设置有由多个狭缝构成的粗滤器24a。第一下部开口部24构成为能够经由粗滤器24a将下部含水层LY2的地下水取入到壳体20a的内部,或者经由粗滤器24a使地下水从壳体20a的内部返回到下部含水层LY2。
(第二井的结构)
第二井30是从地上朝向地下贯穿上部含水层LY1并延伸到下部含水层LY2的井。
第二井30与第一井20隔开规定的距离设置。
第二井30具备第二贮存部31、第二切换部32、第二上部开口部33以及第二下部开口部34。
第二井30具备埋入从地表SG至下部含水层LY2为止的朝向地下挖掘而成的挖掘孔HOL2的壳体30a。
在壳体30a内,在第二贮存部31、第二切换部32、第二上部开口部33、第二下部开口部34各自之间设置有填料PK,以抑制它们之间的地下水的来回。
第二贮存部31设置于第二上部开口部33的上方。
第二贮存部31具有能够对第二贮存部31内的地下水进行提水的第二泵31a。
第二切换部32设置于第二贮存部31与第二上部开口部33之间。
第二切换部32具备在第二贮存部31开口的第一端口32a、以及与第一配管40连接的第二端口32b。
第二切换部32还具备在第二上部开口部33开口的第三端口32c、以及通过第二上部开口部33而朝向第二下部开口部34延伸并开口的第四端口32d。
第二切换部32能够通过内部配管的切换来切换连接第二贮存部31与第二上部开口部33的模式、以及连接第二贮存部31与第二下部开口部34的模式。
例如,在图2所示的情况下,第二切换部32通过连接第一端口32a与第四端口32d来连接第二贮存部31与第二下部开口部34。
另外,在图2所示的情况下,第二切换部32通过连接第二端口32b与第三端口32c来连接第一配管40与第二上部开口部33。
第二上部开口部33在上部含水层LY1开口。
第二上部开口部33是第二井30中的位于与上部含水层LY1相当的深度的部分。
在第二上部开口部33贮存有地下水。
例如,在壳体30a中,在上部含水层LY1处设置有由多个狭缝构成的粗滤器33a。第二上部开口部33构成为能够经由粗滤器33a将上部含水层LY1的地下水取入到壳体30a的内部,或者经由粗滤器33a使地下水从壳体30a的内部返回到上部含水层LY1。
第二下部开口部34在下部含水层LY2开口。
第二下部开口部34是第二井30中的位于与下部含水层LY2相当的深度的部分。
在第二下部开口部34贮存有地下水。
第二上部开口部33与第二下部开口部34上下排列。
例如,在壳体30a中,在下部含水层LY2处设置有由多个狭缝构成的粗滤器34a。第二下部开口部34构成为能够经由粗滤器34a将下部含水层LY2的地下水取入到壳体30a的内部,或者经由粗滤器34a使地下水从壳体30a的内部返回到下部含水层LY2。
另外,地热利用***10使第一泵21a和第二泵31a同时运转。因此,地热利用***10在从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的一方对地下水进行提水的同时,从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的另一方对地下水进行提水。
(第一配管的结构)
第一配管40经由第一热交换器60的一次侧(一次侧配管60a)从第一端40a向第二端40b延伸。
第一配管40的第一端40a以能够从第一泵21a向第一配管40提水的方式与第一泵21a连接。
第一配管40的第一端40a朝向第一泵21a延伸至第一井20内。
第一配管40的第二端40b经由开闭阀、止回阀等以能够朝向第二切换部32的第二端口32b送水的方式与第二切换部32的第二端口32b连接。
第一配管40的第二端40b朝向第二切换部32的第二端口32b延伸至第二井30内。
(第二配管的结构)
第二配管50经由第二热交换器70的一次侧(一次侧配管70a)从第一端50a向第二端50b延伸。
第二配管50的第一端50a以能够从第二泵31a向第二配管50提水的方式与第二泵31a连接。
第二配管50的第一端50a朝向第二泵31a延伸至第二井30内。
第二配管50的第二端50b经由开闭阀、止回阀等以能够朝向第一切换部22的第二端口22b送水的方式与第一切换部22的第二端口22b连接。
第二配管50的第二端50b朝向第一切换部22的第二端口22b延伸至第一井20内。
(第一热交换器的结构)
第一热交换器60的一次侧(一次侧配管60a)连接于第一配管40的中途。
第一热交换器60的二次侧(二次侧配管60b)与制热器80连接。
第一热交换器60能够在一次侧与二次侧之间进行热交换。
地热利用***10使热介质在第一热交换器60的二次侧与制热器80之间循环。
(第二热交换器的结构)
第二热交换器70的一次侧(一次侧配管70a)连接于第二配管50的中途。
第二热交换器70的二次侧(二次侧配管70b)与制冷器90连接。
第二热交换器70能够在一次侧与二次侧之间进行热交换。
地热利用***10使热介质在第二热交换器70的二次侧与制冷器90之间循环。
(动作)
对本实施方式的地热利用***10的动作进行说明。
首先,对图2所示的情况(第一模式)进行说明。
在图2所示的情况下,如上所述,第一切换部22将第一贮存部21与第一上部开口部23连接。由此,在第一上部开口部23中获取的地下水被向第一配管40提水。
例如作为初始状态,在第一上部开口部23周边的上部含水层LY1中贮存有温水。
在该情况下,至少在第一模式开始时,在第一上部开口部23中获取的温水被向第一配管40提水。
在图2所示的情况下,如上所述,第二切换部32将第二贮存部31与第二下部开口部34连接。由此,在第二下部开口部34中获取的地下水被向第二配管50提水。
例如作为初始状态,在第二下部开口部34周边的上部含水层LY1中贮存有冷水。
在该情况下,至少在第一模式开始时,在第二下部开口部34中获取的冷水被向第二配管50提水。
通过以上的动作,地热利用***10能够经由第一配管40从第一上部开口部23朝向第二上部开口部33输送上部含水层LY1的地下水。
并且,地热利用***10能够经由第二配管50从第二下部开口部34朝向第一下部开口部24输送下部含水层LY2的地下水。
因此,地热利用***10能够向第一热交换器60供给上部含水层LY1的蓄温热,并且能够向第二热交换器70供给下部含水层LY2的地下水的蓄冷热。
并且,地热利用***10能够将从第一热交换器60得到的冷热蓄热于上部含水层LY1,并且能够将从第二热交换器70得到的温热蓄热于下部含水层LY2。
例如,在本实施方式的情况下,地热利用***10将从上部含水层LY1取得的温水经由第一上部开口部23供给到第一热交换器60来进行消耗。另一方面,地热利用***10将在第一热交换器60中取得的冷水经由第二上部开口部33供给到上部含水层LY1来进行储存。
另外,在本实施方式的情况下,地热利用***10将从下部含水层LY2取得的温水经由第二下部开口部34供给到第二热交换器70来进行消耗。另一方面,地热利用***10将在第二热交换器70中取得的冷水经由第一下部开口部24供给到下部含水层LY2来进行储存。
另外,地热利用***10使第一泵21a和第二泵31a同时运转,由此在从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的一方对温水进行提水的同时,从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的另一方对冷水进行提水。
在本实施方式的第一模式的情况下,地热利用***10使第一泵21a和第二泵31a同时运转,由此在从上部含水层LY1对温水进行提水的同时,从下部含水层LY2对冷水进行提水。
在此,“温水”是指温度高于各含水层的地下水的初始地中温度的水,“冷水”是指温度低于各含水层的地下水的初始地中温度的水。
例如,各含水层的地下水的初始地中温度为18℃。
接着,对图3所示的情况(第二模式)进行说明。
图3示出将第一切换部22以及第二切换部32的各内部配管从图2中实线所示的连接切换为图2中虚线所示的连接的状态。
在该情况下,第一切换部22通过连接第二端口22b与第三端口22c来连接第二配管50与第一上部开口部23。
另外,第一切换部22通过连接第一端口22a与第四端口22d来连接第一贮存部21与第一下部开口部24。
另外,第二切换部32通过连接第一端口32a与第三端口32c来连接第二贮存部31与第二上部开口部33。
另外,第二切换部32通过连接第二端口32b与第四端口32d来连接第一配管40与第二下部开口部34。
由此,在第一下部开口部24中获取的地下水被向第一配管40提水,在第二上部开口部33中获取的地下水被向第二配管50提水。
例如,可以在实施了第一模式后实施第二模式。
在该情况下,至少在第二模式开始时,在第二上部开口部33周边的上部含水层LY1中贮存有冷水。
因此,在第二上部开口部33中获取的冷水被向第二配管50提水。
另外,在该情况下,至少在第二模式开始时,在第一下部开口部24周边的下部含水层LY2中贮存有温水。
因此,在第一下部开口部24中获取的温水被向第一配管40提水。
通过以上的动作,地热利用***10能够经由第一配管40从第一下部开口部24朝向第二下部开口部34输送下部含水层LY2的地下水。
并且,地热利用***10能够经由第二配管50从第二上部开口部33向第一上部开口部23输送上部含水层LY1的地下水。
因此,地热利用***10能够向第一热交换器60供给下部含水层LY2的蓄温热,并且能够向第二热交换器70供给上部含水层LY1的蓄冷热。
并且,地热利用***10能够将从第一热交换器60得到的冷热蓄热于下部含水层LY2,并且能够将从第二热交换器70得到的温热蓄热于上部含水层LY1。
例如,在本实施方式的第二模式的情况下,地热利用***10将从上部含水层LY1取得的冷水经由第二上部开口部33供给到第二热交换器70来进行消耗。另一方面,地热利用***10将在第二热交换器70中取得的温水经由第一上部开口部23供给到上部含水层LY1来进行储存。
另外,在本实施方式的情况下,地热利用***10将从下部含水层LY2取得的冷水经由第一下部开口部24供给到第一热交换器60来进行消耗。另一方面,地热利用***10将在第一热交换器60中取得的温水经由第二下部开口部34供给到下部含水层LY2来进行储存。
(作用以及效果)
本实施方式的地热利用***10能够分开输送上部含水层LY1的地下水和下部含水层LY2的地下水,因此能够抑制上部含水层LY1的地下水与下部含水层LY2的地下水混合的情况。
因此,在本实施方式的地热利用***10中,在利用上部含水层LY1以及下部含水层LY2时,能够抑制井的堵塞。
例如,在上部含水层LY1的地下水富含氧、下部含水层LY2的地下水富含铁的情况下,若上部含水层LY1的地下水与下部含水层LY2的地下水这两种地下水混合,则会生成氧化铁,从而堵塞各井的开口部的粗滤器。
相对于此,本实施方式的地热利用***10是两种地下水不易混合的结构,因此在利用上部含水层LY1和下部含水层LY2时,能够抑制井的堵塞。
并且,本实施方式的地热利用***10对作为从上部含水层LY1以及下部含水层中的一方输送的地下水的温水进行提水,同时对作为从上部含水层以及下部含水层中的另一方输送的地下水的冷水进行提水。
因此,能够同时对温水和冷水进行活用。
例如,在建筑物BLD内,能够在对某一房间进行制热的同时,对其他房间进行制冷。
另外,本实施方式的地热利用***10能够在上部含水层LY1和下部含水层LY2各含水层中,相反地输送通过送水而储存的热。因此,能够利用通过送水而储存的热。
另外,本实施方式的地热利用***10通过第一泵21a,能够在第一模式下对上部含水层LY1的地下水进行提水,并且能够在第二模式下对下部含水层LY2的地下水进行提水。同样地,本实施方式的地热利用***10通过第二泵31a,能够在第二模式下对上部含水层LY1的地下水进行提水,并且能够在第一模式下对下部含水层LY2的地下水进行提水。因此,能够将各泵用于各模式,从而能够提高各泵的利用效率。
另外,本实施方式的地热利用***10能够对上部含水层LY1的地下水进行提水以及回水,并且能够对下部含水层LY2的地下水进行提水以及回水。
因此,与对一个含水层的地下水进行提水以及回水的地热利用***相比,能够使蓄热容量为2倍。
另外,在本实施方式的地热利用***10中,第一上部开口部23与第一下部开口部24上下排列,第二上部开口部33与第二下部开口部34上下排列,因此能够有效地利用占地面积。
特别是,在热需求高的高层大厦密集的市区,需要安装大容量的热源***,但占地面积有限,因此本实施方式的地热利用***10是有效的。
例如,根据本实施方式的地热利用***10,能够实现活用了对大都市区域而言共通的冲积平原中广泛存在的地下水的热利用潜力的含水层蓄热利用。
并且,本实施方式的地热利用***10使上部含水层LY1的地下水从第一上部开口部23朝向第二上部开口部33输送,另一方面,使下部含水层LY2的地下水从第二下部开口部34朝向第一下部开口部24输送。
即,在各井中,从一方的含水层提水,另一方面,向另一方的含水层回水。
因此,本实施方式的地热利用***10能够抑制地基下沉、地基上升。
<切换部的例子>
在图4~图19中示出上述的地热利用***的实施方式中的第一切换部22的各例。以下,对第一切换部22的各例进行说明,但对于第二切换部32也可以采用同样的结构。
例如,如图4~图7所示,第一切换部22可以具备旋转器22R。
第一切换部22能够通过将旋转器22R从图4所示的状态旋转90°到图7所示的状态来改变流路。
例如,如图8~图11所示,第一切换部22也可以具备多个三通阀22T。
第一切换部22能够通过切换三通阀22T来改变流路。
需要说明的是,图8是从正面观察第一切换部22时的立体图,图11是从侧面观察第一切换部22时的立体图。
三通阀22T例如可以是球阀。
例如,如图12所示,第一切换部22第一切换部22也可以具备多个三通阀22T和多个注水阀22P。
第一切换部22能够通过切换三通阀22T和注水阀22P来改变流路。
作为其他例子,第一切换部22也可以是图13所示的多个注水阀22P的组合、或图14所示的多个三通阀22T与多个注水阀22P的组合。
例如,如图15所示,第一切换部22也可以具备多个四通阀22F和多个注水阀22P。
第一切换部22能够通过切换四通阀22F和注水阀22P来改变流路。
例如,如图16以及图17所示,第一切换部22也可以具备两个滑动机构22S。
第一切换部22能够通过将滑动机构22S从图16所示的状态切换到图17所示的状态来改变流路。
需要说明的是,第一切换部22可以还具备注水阀22P。
作为其他例子,如图18以及图19所示,第一切换部22也可以是将两个滑动机构22S一体化的结构。此时,第一切换部22能够通过从图18所示状态切换到图19所示的状态来改变流路。
<地热利用***的运转方法的实施方式>
根据图20对地热利用***的运转方法的实施方式进行说明。
本运转方法使用上述实施方式的地热利用***10来执行。
首先,如图20所示,经由第一配管40,从第一上部开口部23朝向第二上部开口部33输送上部含水层LY1的地下水(ST1:输送上部含水层的地下水的步骤)。
在执行ST1的同时,经由第二配管50,从第二下部开口部34朝向第一下部开口部24输送下部含水层LY2的地下水(ST2:输送下部含水层的地下水的步骤)。
另外,在地热利用***10的运转方法中,对作为从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的一方输送的地下水的温水进行提水,同时对作为从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的另一方输送的地下水的冷水进行提水。
(第二实施方式)
参照图21~图23对地热利用***的第二实施方式进行说明。
需要说明的是,在图21以及图22中,箭头表示各部分中的(包含地下水)热介质的流动。
涂白的箭头表示冷水,涂黑的箭头表示温水。
对于第二实施方式的地热利用***100,除了第一井、第二井、第一配管以及第二配管的结构不同以外,与第一实施方式的地热利用***10同样地构成且同样地发挥功能,因此省略重复的说明。
(地热利用***的结构)
如图21以及图22所示,地热利用***10具备第一井20和第二井30。
地热利用***100还具备第一配管140、第二配管150、第一热交换器60以及第二热交换器70。
地热利用***100还具备制热器80和制冷器90。
例如,地热利用***100可以还具备第一泵180和第二泵190。
第一泵180以从第一井120向第一热交换器60送水的方式设置于第一配管140的中途。
例如,第一泵180可以设置于第一井120的正上方。
第二泵190以从第二井130向第二热交换器70送水的方式设置于第一配管140的中途。
例如,第二泵190可以设置于第二井130的正上方。
地热利用***100使第一泵180和第二泵190同时运转。因此,地热利用***100在从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的一方对地下水进行提水的同时,从上部含水层LY1以及下部含水层LY2中的另一方对地下水进行提水。
(第一井的结构)
第一井120是从地上朝向地下贯穿上部含水层LY1并延伸到下部含水层LY2的井。
第一井120具备第一上部开口部23和第一下部开口部24。
第一井120具备埋入从地表SG至下部含水层LY2为止的朝向地下挖掘而成的挖掘孔HOL1中的壳体20a。
在壳体20a内,在第一上部开口部23、第一下部开口部24各自之间设置有填料PK,以抑制它们之间的地下水的来回。
(第二井的结构)
第二井130是从地上朝向地下贯穿上部含水层LY1并延伸到下部含水层LY2的井。
第二井130与第一井120隔开规定的距离设置。
第二井130具备第二上部开口部33和第二下部开口部34。
第二井130具备埋入从地表SG至下部含水层LY2为止的朝向地下挖掘而成的挖掘孔HOL2中的壳体30a。
在壳体30a内,在第二上部开口部33、第二下部开口部34各自之间设置有填料PK,以抑制它们之间的地下水的来回。
(第一配管的结构)
第一配管140经由第一热交换器60的一次侧(一次侧配管60a)从第一端140a向第二端140b延伸。
第一配管140在第一端140a具有延伸至第一井120内的第一提水管141。
例如,第一提水管141可以贯穿第一上部开口部23并延伸至第一下部开口部24内。
第一配管140还在第二端140b具备延伸至第二井130内的第二注水管142。
例如,第二注水管142可以贯穿第二上部开口部33并延伸至第二下部开口部34内。
(第二配管的结构)
第二配管150经由第二热交换器70的一次侧(一次侧配管70a)从第一端150a向第二端150b延伸。
第二配管150在第一端150a具备延伸至第二井130内的第二提水管152。
例如,第二提水管152可以贯穿第二上部开口部33并延伸至第二下部开口部34内。
第二配管150还在第二端150b具备延伸至第一井120内的第一注水管151。
例如,第一注水管151可以贯穿第一上部开口部23并延伸至第一下部开口部24内。
(提水管的结构)
如图23所示,第一提水管141和第二提水管152这样的各提水管具有上部提水口101和下部提水口103。
第一提水管141和第二提水管152这样的各提水管具备第一开闭筒102和第二开闭筒104。
例如,第一提水管141和第二提水管152这样的各提水管可以在比下部提水口103靠下方的位置关闭。
以下,对第一提水管141进行说明,但第二提水管152也与第一提水管141同样地构成。
上部提水口101以能够从上部含水层LY1提水的方式开口。
即,上部提水口101以能够从上部含水层LY1对取入至第一上部开口部23内的地下水进行提水的方式开口。
例如,第一提水管141可以具有沿管周排列的多个开口OP作为上部提水口101。
上部提水口101只要位于比填料PK靠上方的位置即可,可以设置于任意深度的位置。
例如,上部提水口101可以设置于与上部含水层LY1相当的深度的位置。
并且,上部提水口101也可以就深度位置而言在设置有第一上部开口部23的范围内设置。
第一开闭筒102能够开闭上部提水口101。
例如,第一开闭筒102可以以与第一提水管141同轴的方式设置于第一提水管141的外周。
另外,第一开闭筒102构成为,通过滑动至覆盖上部提水口101的开口OP的与上部提水口101并排的位置,从而能够借助于上部提水口101上下的设置于第一提水管141的管周的一对O型环ORG将上部提水口101密封。
第一开闭筒102能够上下滑动。
例如,第一开闭筒102可以是能够在与上部提水口101并排的位置、以及比上部提水口101靠下方的位置之间上下滑动。
由此,第一开闭筒102在位于与上部提水口101并排的位置时,将上部提水口101闭塞,在位于比上部提水口101靠下方的位置时,将上部提水口101开放。
下部提水口103以能够从下部含水层LY2提水的方式开口。
即,下部提水口103以能够从下部含水层LY2对取入至第一下部开口部24内的地下水进行提水的方式开口。
例如,第一提水管141可以具有沿管周排列的多个开口OP作为下部提水口103。
下部提水口103只要位于比填料PK靠下方的位置即可,可以设置于任意深度的位置。
例如,下部提水口103可以设置于与下部含水层LY2相当的深度的位置。
并且,下部提水口103也可以就深度位置而言在设置有第一下部开口部24的范围内设置。
第二开闭筒104能够开闭下部提水口103。
例如,第二开闭筒104可以以与第一提水管141同轴的方式设置于第一提水管141的外周。
另外,第二开闭筒104构成为,通过滑动至覆盖下部提水口103的开口OP的与下部提水口103并排的位置,从而能够接触于下部提水口103上下的设置于第一提水管141的管周的一对O型环ORG将下部提水口103密封。
第二开闭筒104能够上下滑动。
例如,第二开闭筒104可以是能够在与下部提水口103并排的位置、以及比下部提水口103靠上方的位置之间上下滑动。
由此,第二开闭筒104在位于与下部提水口103并排的的位置时,将下部提水口103闭塞,在位于比下部提水口103靠上方的位置时,将下部提水口103开放。
第一开闭筒102与第二开闭筒104经由在第一提水管141的外周上下延伸的连杆LNK1连结。
例如,连杆LNK1可以是上下延伸的金属棒。
例如,连杆LNK1也可以以维持基于填料PK的对地下水的来回的抑制同时贯穿填料PK的方式上下延伸。
因此,第一开闭筒102与第二开闭筒104在上下方向上联动地滑动。
例如,第一开闭筒102与第二开闭筒104可以以当第一开闭筒102位于比上部提水口101靠下方的位置时第二开闭筒104位于与下部提水口103并排的位置的方式连结。
由此,在第一开闭筒102开放上部提水口101时,第二开闭筒104能够闭塞下部提水口103。
例如,第一开闭筒102与第二开闭筒104可以以当第一开闭筒102位于与上部提水口101并排的位置时第二开闭筒104位于比下部提水口103靠上方的位置的方式连结。
由此,在第一开闭筒102闭塞上部提水口101时,第二开闭筒104能够开放下部提水口103。
(注水管的结构)
如图23所示,第一注水管151和第二注水管142这样的各注水管具有上部注水口105和下部注水口107。
第一注水管151和第二注水管142这样的各注水管具备第三开闭筒106和第四开闭筒108。
例如,第一注水管151和第二注水管142这样的各注水管可以在比下部注水口107靠下方的位置关闭。
以下,对第一注水管151进行说明,但第二注水管142也与第一注水管151同样地构成。
上部注水口105与能够向上部含水层LY1注水的方式开口。
即,上部注水口105以能够将第一注水管151内的地下水向第一上部开口部23内注入的方式开口。
例如,第一注水管151可以具有沿管周排列的多个开口OP作为上部注水口105。
上部注水口105只要位于比填料PK靠上方的位置即可,可以设置于任意深度的位置。
例如,上部注水口105可以设置于与上部含水层LY1相当的深度的位置。
并且,上部注水口105也可以就深度位置而言在设置有第一上部开口部23的范围内设置。
第三开闭筒106能够开闭上部注水口105。
例如,第三开闭筒106可以以与第一注水管151同轴的方式设置于第一注水管151的外周。
另外,第三开闭筒106构成为,通过滑动至覆盖上部注水口105的开口OP的与上部注水口105并排的位置,从而能够借助于上部注水口105上下的设置于第一注水管151的管周的一对O型环ORG将上部注水口105密封。
第三开闭筒106能够上下滑动。
例如,第三开闭筒106可以是能够在与上部注水口105并排的位置、以及比上部注水口105靠下方的位置之间上下滑动。
由此,第三开闭筒106在位于与上部注水口105并排的位置时,将上部注水口105闭塞,在位于比上部注水口105靠下方的位置时,将上部注水口105开放。
下部注水口107以能够向下部含水层LY2注水的方式开口。
即,下部注水口107以能够将第一注水管151的地下水向第一下部开口部24内注入的方式开口。
例如,第一注水管151可以具有沿管周排列的多个开口OP作为下部注水口107。
下部注水口107只要位于比填料PK靠下方的位置即可,可以设置于任意深度的位置。
例如,下部注水口107也可以设置于与下部含水层LY2相当的深度的位置。
并且,下部注水口107也可以就深度位置而言在设置有第一下部开口部24的范围内设置。
第四开闭筒108能够开闭下部注水口107。
例如,第四开闭筒108可以以与第一注水管151同轴的方式设置于第一注水管151的外周。
另外,第四开闭筒108构成为,通过滑动至覆盖下部注水口107的开口OP的与下部注水口107并排的位置,从而能够借助于下部注水口107上下的设置于第一注水管151的管周的一对O型环ORG将下部注水口107密封。
第四开闭筒108能够上下滑动。
例如,第四开闭筒108可以是能够在与下部注水口107并排的位置、以及比下部注水口107靠上方的位置之间上下滑动。
由此,第四开闭筒108在位于与下部注水口107并排的位置时,将下部注水口107闭塞,在位于比下部注水口107靠上方的位置时,将下部注水口107开放。
第三开闭筒106与第四开闭筒108经由在第一注水管151的外周上下延伸的连杆LNK2连结。
例如,连杆LNK2可以是上下延伸的金属棒。
例如,连杆LNK2也可以以维持基于填料PK的对地下水的来回的抑制同时贯穿填料PK的方式上下延伸。
因此,第三开闭筒106与第四开闭筒108在上下方向上联动地滑动。
例如,第三开闭筒106与第四开闭筒108可以以当第三开闭筒106位于比上部注水口105靠下方的位置时第四开闭筒108位于与下部注水口107并排的位置的方式连结。
由此,在第三开闭筒106开放上部注水口105时,第四开闭筒108能够闭塞下部注水口107。
例如,第三开闭筒106与第四开闭筒108可以以当第三开闭筒106位于与上部注水口105并排的位置时第四开闭筒108位于比下部注水口107靠上方的位置的方式连结。
由此,在第三开闭筒106闭塞上部注水口105时,第四开闭筒108能够开放下部注水口107。
(联动机构的结构)
例如,地热利用***100可以还具备联动机构160。
联动机构160设置于第一井120和第二井130这样的各井内。
以下,对设置于第一井120内的联动机构160进行说明,但设置于第二井130内的联动机构160也同样地构成。
联动机构160使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对与第三开闭筒106和第四开闭筒108的对联动。
联动机构160可以使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对与第三开闭筒106和第四开闭筒108的对在上下方向上向反方向联动。
例如,如图23所示,联动机构160可以具备固定于连杆LNK1的齿条161、固定于连杆LNK2的齿条162、以及小齿轮163。
齿条161和齿条162沿第一提水管141与第一注水管151的并排方向排列。
齿条161与齿条162经由小齿轮163结合。
齿条161与齿条162隔着小齿轮163对置。
由此,齿条161与齿条162在上下方向上向反方向联动。
例如,齿条161和齿条162这样的各齿条可以具备吊环HGR。
操作者或装置能够通过将固定于吊环HGR的杆、钢丝绳等从地上拉起,从而使各齿条向上方移动。
(动作)
对地热利用***100的动作进行说明。
首先,对图21所示的情况(第一模式)进行说明。
在第一井120中,使第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向上方移动,使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向下方移动。
例如,如图23所示,可以通过将杆、钢丝绳等从地上拉起来使齿条162向上方移动,并通过基于联动机构160的联动而使齿条161向下方移动。
当第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向下方移动时,第一开闭筒102向比上部提水口101靠下方的位置移动,第二开闭筒104向与下部提水口103并排的位置移动。
由此,在第一井120中,第一开闭筒102开放上部提水口101,第二开闭筒104闭塞下部提水口103。
另一方面,当第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向上方移动时,第三开闭筒106向与上部注水口105并排的位置移动,第四开闭筒108向比下部注水口107靠上方的位置移动。
由此,在第一井120中,第三开闭筒106闭塞上部注水口105,第四开闭筒108开放下部注水口107。
在第一井120中,当上部提水口101开放,下部提水口103闭塞时,如图21所示,第一提水管141经由第一上部开口部23从上部含水层LY1对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105闭塞,下部注水口107开放时,第一注水管151经由第一下部开口部24向下部含水层LY2注入地下水。
此时,在第二井130中,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向上方移动,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向下方移动。
由此,在第二井130中,下部提水口103和上部注水口105开放,上部提水口101和下部注水口107闭塞。
在第二井130中,当下部提水口103开放,上部提水口101闭塞时,第二提水管152经由第二下部开口部34从下部含水层LY2对地下水进行提水。
另一方面,当下部注水口107闭塞,上部注水口105开放时,第二注水管142经由第二上部开口部33向上部含水层LY1注入地下水。
通过以上的动作,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也能够经由第一配管140从第一上部开口部23朝向第二上部开口部33输送上部含水层LY1的地下水。
另外,地热利用***100能够经由第二配管150从第二下部开口部34朝向第一下部开口部24输送下部含水层LY2的地下水。
并且,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也通过使第一泵180和第二泵190同时运转,从而在从上部含水层LY1对温水进行提水的同时,从下部含水层LY2对冷水进行提水。
接着,对图22所示的情况(第二模式)进行说明。
在第一井120中,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向上方移动,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向下方移动。
例如,可以通过将杆、钢丝绳等从地上拉起来使齿条161向上方移动,并通过基于联动机构160的联动而使齿条162向下方移动。
当第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向上方移动时,第一开闭筒102向与上部提水口101并排的位置移动,第二开闭筒104向比下部提水口103靠上方的位置移动。
由此,在第一井120中,第一开闭筒102闭塞上部提水口101,第二开闭筒104开放下部提水口103。
另一方面,当第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向下方移动时,第三开闭筒106向比上部注水口105靠上方的位置移动,第四开闭筒108向与下部注水口107并排的位置移动。
由此,在第一井120中,第三开闭筒106开放上部注水口105,第四开闭筒108闭塞下部注水口107。
在第一井120中,当上部提水口101闭塞,下部提水口103开放时,第一提水管141经由第一下部开口部24从下部含水层LY2对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105开放,下部注水口107闭塞时,第一注水管151经由第一上部开口部23向上部含水层LY1注入地下水。
此时,在第二井130中,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对向上方移动,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对向下方移动。
由此,在第二井130中,下部提水口103和上部注水口105闭塞,上部提水口101和下部注水口107开放。
在第二井130中,当下部提水口103闭塞,上部提水口101开放时,第二提水管152经由第二上部开口部33从上部含水层LY1对地下水进行提水。
另一方面,当下部注水口107开放,上部注水口105闭塞时,第二注水管142经由第二下部开口部34向下部含水层LY2注入地下水。
通过以上的动作,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第二模式的情况下,地热利用***100也能够经由第一配管140从第一下部开口部24朝向第二下部开口部34输送下部含水层LY2的地下水。
另外,地热利用***100能够经由第二配管150从第二上部开口部33朝向第一上部开口部23输送上部含水层LY1的地下水。
并且,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也通过使第一泵180和第二泵190同时运转,从而在从下部含水层LY2对温水进行提水的同时,从上部含水层LY1对冷水进行提水。
(作用以及效果)
与第一实施方式同样地,本实施方式的地热利用***100能够分开输送上部含水层LY1的地下水和下部含水层LY2的地下水,因此能够抑制上部含水层LY1的地下水与下部含水层LY2的地下水混合的情况。
因此,根据本实施方式的地热利用***100,在利用上部含水层LY1以及下部含水层LY2时,能够抑制井的堵塞。
另外,根据本实施方式的地热利用***100,在第一井120和第二井130这样的各井中,通过各开闭筒来将上部提水口101、下部提水口103、上部注水口105以及下部注水口107分别开闭。
因此,能够使各井内的各机构紧凑化。
另外,根据本实施方式的一例,地热利用***100具有联动机构160,因此能够使上部提水口101和下部提水口103的开闭动作与上部注水口105和下部注水口107的开闭动作联动。
另外,根据本实施方式的一例,地热利用***100具备联动机构160,因此能够通过使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、以及第三开闭筒106和第四开闭筒108的对中的任一方的开闭筒的对向上方移动,使另一方的开闭筒的对向下方移动。
作为比较例,地热利用***不具备联动机构160而采用通过弹簧的作用力使开闭筒的各对向下方移动的结构。
在该情况下,对于弹簧,作用力与位移长度相关联地发生变化,因此难以以恒定的力使开闭筒的各对向下方移动。
相对于此,根据本实施方式,采用通过联动机构160使开闭筒的各对向下方移动的结构,因此容易以恒定的力使开闭筒的各对向下方移动。
(第二实施方式的变形例)
在本实施方式的一例中,作为联动机构,使用具备齿条161、齿条162以及小齿轮163的联动机构160。
联动机构可以采用任意的结构,只要能够使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对与第三开闭筒106和第四开闭筒108的对在上下方向上向反方向联动即可。
作为变形例,作为联动机构,可以使用图24所示的联动机构160’。
联动机构160’具备链条164a、链条164b、链轮165a以及链轮165b。
地热利用***100还具备支承环109和吊环HGR。
链条164a的一端固定于第一开闭筒102的上端,链条164a的另一端固定于第三开闭筒106的上端。
链条164b的一端固定于第二开闭筒104的下端,链条164b的另一端固定于第四开闭筒108的下端。
链轮165a与链条164a结合。
链轮165a能够以与链条164a的向该链条164a的延伸方向的移动联动的方式旋转。
链轮165b与链条164b结合。
链轮165b能够以与链条164b的向该链条164b的延伸方向的移动联动的方式旋转。
支承环109设置于连杆LNK1和连杆LNK2这样的各连杆。
吊环HGR固定于各支承环109。
支承环109以能够在第一提水管141、第一注水管151、第二提水管152、第二注水管142这样的各管的外周滑动的方式设置。
支承环109能够在朝向上下维持恒定的姿势的同时上下滑动。
例如,如图25所示,支承环109可以具备上下分离的一对圆环109a、以及将一对圆环109a连结的多个连结棒109b。
各圆环109a与第一提水管141、第一注水管151、第二提水管152、第二注水管142这样的各管同轴地设置。
各连结棒109b上下延伸。
多个连结棒109b沿各圆环109a的周向排列。
在多个连结棒109b中的至少一个固定有吊环HGR。
例如,可以将吊环HGR固定于在圆环109a的径向上对置的一对连结棒109b的各连结棒109b。
根据本变形例,联动机构160’能够使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对与第三开闭筒106和第四开闭筒108的对在上下方向上向反方向联动。
根据本变形例,支承环109能够朝向上下维持恒定的姿势。
例如,即使使用固定于一个吊环HGR的杆、钢丝绳等拉起,连杆LNK1和连杆LNK2这样的各连杆也不易相对于上下倾斜。
因此,地热利用***100容易使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对这样开闭筒的各对上下移动。
在本变形例中,使用固定于吊环HGR的杆、钢丝绳等拉起而使开闭筒的各对上下移动,但只要能够使开闭筒的各对上下移动则可以任意地进行动作。
例如,可以通过使与链轮165a以及链轮165b中的至少一方的链轮结合的其他链轮旋转,从而使开闭筒的各对上下移动。
例如,也可以通过使与链轮165a以及链轮165b中的至少一方的链轮结合的马达等的旋转轴旋转,从而使开闭筒的各对上下移动。
(第三实施方式)
参照图26对地热利用***的第三实施方式进行说明。
在第二实施方式的一例中,地热利用***100具备联动机构,相对于此,在本实施方式的一例中,在地热利用***100具备第一配重和第二配重这一点上不同。
需要说明的是,除了该不同以外,与第二实施方式的地热利用***100同样地构成且同样地发挥功能,因此省略重复的说明。
例如,地热利用***100可以还具备第一配重166a和第二配重166b。
另外,与第二实施方式的变形例同样地,地热利用***100可以还具备支承环109、以及固定于支承环109的吊环HGR。
如图26所示,第一配重166a吊挂于第一开闭筒102和第二开闭筒104的对。
例如,第一配重166a也可以吊挂于第二开闭筒104的下端。
第二配重166b吊挂于第三开闭筒106和第四开闭筒108的对。
例如,第二配重166b也可以吊挂于第四开闭筒108的下端。
根据本实施方式的一例,通过施加于第一配重166a的重力,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对被向下方拉拽。另外,通过施加于第二配重166b的重力,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对被向下方拉拽。
因此,例如,操作者或装置能够通过将固定于吊环HGR的杆、钢丝绳等从地上拉起或松开,从而使开闭筒的各对上下移动。
因此,根据本实施方式的一例,地热利用***100容易使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对这样开闭筒的各对向下方移动。
(第四实施方式)
参照图27对地热利用***的第四实施方式进行说明。
在第二实施方式的一例中,地热利用***100具备联动机构,相对于此,在本实施方式的一例中,在地热利用***100具备第一工作缸和第二工作缸这一点上不同。
需要说明的是,除了该不同以外,与第二实施方式的地热利用***100同样地构成且同样地发挥功能,因此省略重复的说明。
例如,地热利用***100可以还具备第一工作缸167a和第二工作缸167b。
如图27所示,第一工作缸167a经由连杆LNK3与第一开闭筒102和第二开闭筒104的对连结。
第一工作缸167a是油压缸、水压缸等,能够上下驱动连杆LNK3。
例如,连杆LNK3的上端可以固定于第二开闭筒104的下端。
例如,连杆LNK3可以是上下延伸的金属棒。
第二工作缸167b经由连杆LNK4与第三开闭筒106和第四开闭筒108的对连结。
第二工作缸167b是油压缸、水压缸等,能够上下驱动连杆LNK4。
例如,连杆LNK4的上端可以固定于第四开闭筒108的下端。
例如,连杆LNK4可以是上下延伸的金属棒。
根据本实施方式的一例,通过第一工作缸167a的驱动力,第一工作缸167a能够使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对上下移动。另外,通过第二工作缸167b的驱动力,第二工作缸167b能够使第三开闭筒106和第四开闭筒108的对上下移动。
因此,根据本实施方式的一例,地热利用***100容易使第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、以及第三开闭筒106和第四开闭筒108的对这样开闭筒的各对上下移动。
<第五实施方式>
参照图28对地热利用***的第五实施方式进行说明。
在第二实施方式的一例中,地热利用***100具备联动机构,相对于此,在本实施方式的一例中,在地热利用***100具备第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构以及第四驱动机构这一点上不同。
需要说明的是,除了该不同以外,与第二实施方式的地热利用***100同样地构成且同样地发挥功能,因此省略重复的说明。
例如,地热利用***100可以还具备第一驱动机构168a、第二驱动机构168b、第三驱动机构168c以及第四驱动机构168d。
另外,第一驱动机构168a、第二驱动机构168b、第三驱动机构168c、第四驱动机构168d可以是能够相互独立地进行驱动。
如图28所示,第一驱动机构168a与第一开闭筒102结合。
第一驱动机构168a是油压致动器、水压致动器等,能够在上下方向上驱动第一开闭筒102。
第二驱动机构168b与第二开闭筒104结合。
第二驱动机构168b是油压致动器、水压致动器等,能够在上下方向上驱动第二开闭筒104。
第三驱动机构168c与第三开闭筒106结合。
第三驱动机构168c是油压致动器、水压致动器等,能够在上下方向上驱动第三开闭筒106。
第四驱动机构168d与第四开闭筒108结合。
第四驱动机构168d是油压致动器、水压致动器等,能够在上下方向上驱动第四开闭筒108。
根据本实施方式的一例,通过各驱动机构的驱动力,能够使第一开闭筒102、第二开闭筒104、第三开闭筒106、第四开闭筒108这样的各开闭筒上下移动。
因此,根据本实施方式的一例,地热利用***100容易使第一开闭筒102、第二开闭筒104、第三开闭筒106、第四开闭筒108这样的各开闭筒上下移动。
<第六实施方式>
参照图29~图32对地热利用***的第六实施方式进行说明。
在第三实施方式的一例中,地热利用***100使开闭筒的各对上下移动,在本实施方式的一例中,在地热利用***100将开闭筒各对一起吊起这一点上不同。
另外,相对于第三实施方式的一例,在本实施方式的一例中,第三开闭筒106相对于上部注水口105的移动范围不同。
另外,相对于第三实施方式的一例,在本实施方式的一例中,第四开闭筒108相对于下部注水口107的移动范围不同。
需要说明的是,除了这些不同以外,与第三实施方式的地热利用***100同样地构成且同样地发挥功能,因此省略重复的说明。
例如,地热利用***100可以还具备提升机构170。
另外,第三开闭筒106可以是能够在比上部注水口105靠上方的位置、以及与上部注水口105并排的位置之间上下滑动。
由此,第三开闭筒106在位于与上部注水口105并排的位置时闭塞上部注水口105,在位于比上部注水口105靠上方的位置时开放上部注水口105。
另外,第四开闭筒108可以是能够在与下部注水口107并排的位置、以及比下部注水口107靠下方的位置之间上下滑动。
由此,第四开闭筒108在位于比下部注水口107靠下方的位置时开放下部注水口107,在位于与下部注水口107并排的位置时闭塞下部注水口107。
另外,如图29所示,第三开闭筒106与第四开闭筒108可以以当第三开闭筒106位于与上部注水口105并排的位置时第四开闭筒108位于比下部注水口107靠下方的位置的方式连结。
由此,在第三开闭筒106闭塞上部注水口105时,第四开闭筒108能够开放下部注水口107。
并且,第三开闭筒106与第四开闭筒108可以以当第三开闭筒106位于比上部注水口105靠上方的位置时第四开闭筒108位于与下部注水口107并排的位置的方式连结。
由此,在第三开闭筒106开放上部注水口105时,第四开闭筒108能够闭塞下部注水口107。
(提升机构的结构)
提升机构170在地上设置于第一井120以及第二井130这样的各井的正上方。
如图30以及图31所示,提升机构170具备引导板171、顶板172、四根上支柱173以及四根下支柱174。
提升机构170具备一对起重器175、一对滚珠丝杠176、一对起重器引导件177、吊起板178以及杆组179。
引导板171具有朝向上方的上板面171a和朝向下方的下板面171b。
上支柱173从上板面171a的四角的各角向上方延伸。
下支柱174从下板面171b的四角的各角向下方延伸。
下支柱174的下端固定于地表SG。
顶板172与引导板171平行地隔开距离设置
在顶板172的朝向下方的下板面172a的四角的各角固定有上支柱173。
一对滚珠丝杠176以能够进行轴旋转的方式固定于顶板172的下板面172a中的比上支柱173靠中央的位置。
一对滚珠丝杠176从下板面172a向下方延伸,贯穿吊起板178以及引导板171并延伸至一对起重器175。
在顶板172的下板面172a中的比上支柱173靠中央的位置固定有一对起重器引导件177。
一对起重器引导件177以与一对滚珠丝杠176的排列正交的方式排列。
一对起重器引导件177的各起重器引导件具有棒形状。
一对起重器引导件177从下板面172a向下方延伸,贯穿吊起板178并延伸至引导板171。
一对起重器引导件177的下端固定于引导板171。
一对起重器175固定于引导板171的下板面171b。
一对起重器175的各起重器驱动相关联的滚珠丝杠176进行轴旋转。
一对起重器175通过连结轴JNT相互结合。
通过连结轴JNT,一对起重器175相互联动。
吊起板178与引导板171平行地设置。
吊起板178设置在顶板172与引导板171之间。
吊起板178被四根上支柱173包围。
吊起板178能够沿着一对起重器引导件177上下移动。
吊起板178与一对滚珠丝杠176的各滚珠丝杠螺合。
当使用一对起重器175驱动一对滚珠丝杠176的各滚珠丝杠旋转时,吊起板178被上下驱动。
杆组179固定于吊起板178。
杆组179从吊起板178贯穿引导板171并向下方延伸。
杆组179具有杆179a、杆179b、杆179c以及杆179d。
杆179a、杆179b、杆179c以及杆179d排列固定于吊起板178的四角。
杆179a的下端以及杆179b的下端被固定在设置于LNK1的吊环HGR。
杆179c的下端以及杆179d的下端被固定在设置于LNK2的吊环HGR。
因此,如图31所示,通过一对起重器175的驱动,当吊起板178被向上方驱动时,LNK1以及LNK2被一起吊起。
(动作)
首先,对第一模式进行说明。
在第一井120中,提升机构170以不吊起第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对的方式进行动作。
例如,提升机构170以不吊起LNK1以及LNK2的方式进行动作。
在该情况下,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对由于第一配重166a的重力而向下方移动。
同样地,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对由于第二配重166b的重力而向下方移动。
因此,如图29所示,在第一井120中,上部提水口101以及下部注水口107开放,下部提水口103以及上部注水口105闭塞。
在第一井120中,当上部提水口101开放,下部提水口103闭塞时,与图21所示的情况同样地,第一提水管141经由第一上部开口部23从上部含水层LY1对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105闭塞,下部注水口107开放时,第一注水管151经由第一下部开口部24向下部含水层LY2注入地下水。
此时,在第二井130中,提升机构170以将第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对一起吊起的方式进行动作。
例如,提升机构170以将LNK1以及LNK2一起吊起的方式进行动作。
在该情况下,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对由于提升机构170的驱动力而向上方移动。
同样地,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对由于提升机构170的驱动力而向上方移动。
因此,在第二井130中,上部提水口101以及下部注水口107闭塞,下部提水口103以及上部注水口105开放。
在第二井130中,当上部提水口101闭塞,下部提水口103开放时,与图21所示的情况同样地,第二提水管152经由第二下部开口部34从下部含水层LY2对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105开放,下部注水口107闭塞时,第二注水管142经由第二上部开口部33向上部含水层LY1注入地下水。
通过以上的动作,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也能够经由第一配管140从第一上部开口部23朝向第二上部开口部33输送上部含水层LY1的地下水。
另外,地热利用***100能够经由第二配管150从第二下部开口部34朝向第一下部开口部24输送下部含水层LY2的地下水。
并且,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也通过使第一泵180和第二泵190同时运转,从而在从上部含水层LY1对温水进行提水的同时,从下部含水层LY2对冷水进行提水。
接着,对第二模式进行说明。
在第一井120中,提升机构170以吊起第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对的方式进行动作。
在该情况下,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对由于提升机构170的驱动力而向上方移动。
同样地,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对由于提升机构170的驱动力而向上方移动。
因此,在第一井120中,上部提水口101以及下部注水口107闭塞,下部提水口103以及上部注水口105开放。
在第一井120中,当上部提水口101闭塞,下部提水口103开放时,与图22所示的情况同样地,第一提水管141经由第一下部开口部24从下部含水层LY2对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105开放,下部注水口107闭塞时,第一注水管151经由第一上部开口部23向上部含水层LY1注入地下水。
此时,在第二井130中,提升机构170以不吊起第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对的方式进行动作。
在该情况下,第一开闭筒102和第二开闭筒104的对由于第一配重166a的重力而向下方移动。
同样地,第三开闭筒106和第四开闭筒108的对由于第二配重166b的重力而向下方移动。
因此,在第二井130中,上部提水口101以及下部注水口107开放,下部提水口103以及上部注水口105闭塞。
在第二井130中,当上部提水口101开放,下部提水口103闭塞时,与图22所示的情况同样地,第二提水管152经由第二上部开口部33从上部含水层LY1对地下水进行提水。
另一方面,当上部注水口105闭塞,下部注水口107开放时,第二注水管142经由第二下部开口部34向下部含水层LY2注入地下水。
通过以上的动作,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第二模式的情况下,地热利用***100也能够经由第一配管140从第一下部开口部24朝向第二下部开口部34输送下部含水层LY2的地下水。
另外,地热利用***100能够经由第二配管150从第二上部开口部33朝向第一上部开口部23输送上部含水层LY1的地下水。
并且,与第一实施方式同样地,在本实施方式的第一模式下,地热利用***100也通过使第一泵180和第二泵190同时运转,从而在从下部含水层LY2对温水进行提水的同时,从上部含水层LY1对冷水进行提水。
根据本实施方式的一例,地热利用***100能够通过将第一开闭筒102和第二开闭筒104的对、第三开闭筒106和第四开闭筒108的对一起吊起,从而使上部提水口101和下部提水口103的开闭动作与上部注水口105和下部注水口107的开闭动作联动。
因此,在地热利用***100中,能够使进行各开闭动作的机构简单化。
<其他变形例>
在上述的第二至第六实施方式中,第一开闭筒102设置于各提水管的外周,但只要能够开闭上部提水口101则可以采用任意的结构。
作为变形例,第一开闭筒102也可以设置于各提水管的内周。
同样地,作为变形例,第二开闭筒104也可以设置于各提水管的内周。
同样地,作为变形例,第三开闭筒106也可以设置于各注水管的内周。
同样地,作为变形例,第四开闭筒108也可以设置于各注水管的内周。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但该实施方式是作为例子而提出的,并不意在限定发明的范围。该实施方式能够以其他各种方式实施,且能够在不脱离发明的主旨的范围内,进行各种省略、置换、变更。该实施方式、其变形包含于发明的范围、主旨中,同样地包含于专利技术方案所记载的发明及其等同的范围内。
例如,图20所示的地热利用***的运转方法也能够使用上述的第二至第六实施方式的地热利用***100来执行。
工业实用性
本发明的地热利用***以及地热利用***的运转方法在利用上部含水层以及下部含水层时能够抑制井的堵塞。
附图标记说明:
10…地热利用***;20...第一井;20a...壳体;21...第一贮存部;21a...第一泵;22...第一切换部;22a...第一端口;22b...第二端口;22c...第三端口;22d...第四端口;22F...四通阀;22P...注水阀;22R...旋转器;22S...滑动机构;22T...三通阀;23...第一上部开口部;23a...粗滤器;24...第一下部开口部;24a...粗滤器;30...第二井;30a...壳体;31...第二贮存部;31a...第二泵;32...第二切换部;32a...第一端口;32b...第二端口;32c...第三端口;32d...第四端口;33...第二上部开口部;33a...粗滤器;34...第二下部开口部;34a...粗滤器;40...第一配管;40a...第一端;40b...第二端;50...第二配管;50a...第一端;50b...第二端;60...第一热交换器;60a...一次侧配管;60b...二次侧配管;70...第二热交换器;70a...一次侧配管;70b...二次侧配管;80...制热器;90...制冷器;100...地热利用***;101...上部提水口;102...第一开闭筒;103...下部提水口;104...第二开闭筒;105...上部注水口;106...第三开闭筒;107...下部注水口;108...第四开闭筒;109...支承环;109a...圆环;109b...连结棒;120...第一井;130...第二井;140...第一配管;140a...第一端;140b...第二端;141...第一提水管;142...第二注水管;150...第二配管;150a...第一端;150b...第二端;151...第一注水管;152...第二提水管;160...联动机构;160’...联动机构;161...齿条;162...齿条;163...小齿轮;164a...链条;164b...链条;165a...链轮;165b...链轮;166a...第一配重;166b...第二配重;167a...第一工作缸;167b...第二工作缸;168a...第一驱动机构;168b...第二驱动机构;168c...第三驱动机构;168d...第四驱动机构;170...提升机构;171...引导板;171a...上板面;171b...下板面;172...顶板;172a...下板面;173...上支柱;174...下支柱;175...起重器;177...起重器引导件;178...吊起板;179...杆组;179a...杆;179b...杆;179c...杆;179d...杆;180...第一泵;190...第二泵;BLD...建筑物;HGR...吊环;HOL1...挖掘孔;HOL2...挖掘孔;JNT...连结轴;LNK1...连杆;LNK2...连杆;LNK3...连杆;LNK4...连杆;LY1...上部含水层;LY2...下部含水层;LYm...洪积粘土层;OP...开口;ORG...O型环;PK...填料;SG...地表。
Claims (11)
1.一种地热利用***,其中,
所述地热利用***具备:
第一井,其具备在上部含水层开口的第一上部开口部、及在下部含水层开口的第一下部开口部;
第二井,其具备在所述上部含水层开口的第二上部开口部、及在所述下部含水层开口的第二下部开口部;
第一配管;
第二配管;
第一热交换器,其与所述第一配管连接;以及
第二热交换器,其与所述第二配管连接,
能够经由所述第一配管从所述第一上部开口部朝向所述第二上部开口部输送所述上部含水层的地下水,
能够经由所述第二配管从所述第二下部开口部朝向所述第一下部开口部输送所述下部含水层的地下水,
在对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的一方输送的所述地下水的温水进行提水的同时,对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的另一方输送的所述地下水的冷水进行提水。
2.根据权利要求1所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备:
制热器,其与第一热交换器连接;以及
制冷器,其与第二热交换器连接。
3.根据权利要求1或2所述的地热利用***,其中,
还能够经由所述第二配管从所述第二上部开口部朝向所述第一上部开口部输送所述上部含水层的地下水,
还能够经由所述第一配管从所述第一下部开口部朝向所述第二下部开口部输送所述下部含水层的地下水。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的地热利用***,其中,
所述第一井还具备:
第一贮存部,其设置于所述第一上部开口部的上方,且具有第一泵;以及
第一切换部,其能够对连接所述第一贮存部与所述第一上部开口部的模式、以及连接所述第一贮存部与所述第一下部开口部的模式进行切换,
所述第二井还具备:
第二贮存部,其设置于所述第二上部开口部的上方,且具有第二泵;以及
第二切换部,其能够对连接所述第二贮存部与所述第二上部开口部的模式、以及连接所述第二贮存部与所述第二下部开口部的模式进行切换。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的地热利用***,其中,
所述第一配管在第一端具备延伸至所述第一井内的第一提水管,
所述第二配管在第一端具备延伸至所述第二井内的第二提水管,
所述第一配管在第二端具备延伸至所述第二井内的第二注水管,
所述第二配管在第二端具备延伸至所述第一井内的第一注水管,
所述第一提水管和所述第二提水管这样的各提水管具备:上部提水口,其以能够从所述上部含水层提水的方式开口;第一开闭筒,其能够开闭所述上部提水口;下部提水口,其以能够从所述下部含水层提水的方式开口;以及第二开闭筒,其能够开闭所述下部提水口,
所述第一注水管与所述第二注水管这样的各注水管具备:上部注水口,其以能够向所述上部含水层注水的方式开口;第三开闭筒,其能够开闭所述上部注水口;下部注水口,其以能够向所述下部含水层注水的方式开口;以及第四开闭筒,其能够开闭所述下部注水口。
6.根据权利要求5所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备联动机构,该联动机构使所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对、与所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对联动。
7.根据权利要求5所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备:
第一配重,其吊挂于所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对;以及
第二配重,其吊挂于所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对。
8.根据权利要求7所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备提升机构,该提升机构将所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对、与所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对一并吊起。
9.根据权利要求5所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备:
第一工作缸,其能够使所述第一开闭筒和所述第二开闭筒的对滑动;以及
第二工作缸,其能够使所述第三开闭筒和所述第四开闭筒的对滑动。
10.根据权利要求5所述的地热利用***,其中,
所述地热利用***还具备:
第一驱动机构,其能够使所述第一开闭筒滑动;
第二驱动机构,其能够使所述第二开闭筒滑动;
第三驱动机构,其能够使所述第三开闭筒滑动;以及
第四驱动机构,其能够使所述第四开闭筒滑动。
11.一种地热利用***的运转方法,所述地热利用***具备:
第一井,其具备在上部含水层开口的第一上部开口部、及在下部含水层开口的第一下部开口部;
第二井,其具备在所述上部含水层开口的第二上部开口部、及在所述下部含水层开口的第二下部开口部;
第一配管;
第二配管;
第一热交换器,其与所述第一配管连接;以及
第二热交换器,其与所述第二配管连接,
其中,
所述地热利用***的运转方法包括如下步骤:
经由所述第一配管从所述第一上部开口部朝向第二上部开口部输送所述上部含水层的地下水;以及
经由所述第二配管从所述第二下部开口部朝向第一下部开口部输送所述下部含水层的地下水,
在对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的一方输送的所述地下水的温水进行提水的同时,对作为从所述上部含水层及所述下部含水层中的另一方输送的所述地下水的冷水进行提水。
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