JP3265960B2 - 地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法 - Google Patents
地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法Info
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- JP3265960B2 JP3265960B2 JP32310595A JP32310595A JP3265960B2 JP 3265960 B2 JP3265960 B2 JP 3265960B2 JP 32310595 A JP32310595 A JP 32310595A JP 32310595 A JP32310595 A JP 32310595A JP 3265960 B2 JP3265960 B2 JP 3265960B2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/40—Geothermal heat-pumps
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- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、地下帯水層に温
水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法に関
し、とくに地中の自由地下水の領域を有効活用する技術
に関する。
水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法に関
し、とくに地中の自由地下水の領域を有効活用する技術
に関する。
【０００２】
【従来の技術】地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・
夏季に交互利用する地下水利用方法の基本的なシステム
が特公昭５８−１１５２９号公報に詳しく解説されてい
る。この地下水利用システムでは、冬季には地下温水帯
からくみ上げた地下水を温熱源として利用するとともに
利用後の冷えた水を地下冷水帯に注入し、また夏季には
前記地下冷水帯からくみ上げた地下水を冷熱源として利
用するとともに利用後の温まった水を前記地下温水帯に
注入する。
夏季に交互利用する地下水利用方法の基本的なシステム
が特公昭５８−１１５２９号公報に詳しく解説されてい
る。この地下水利用システムでは、冬季には地下温水帯
からくみ上げた地下水を温熱源として利用するとともに
利用後の冷えた水を地下冷水帯に注入し、また夏季には
前記地下冷水帯からくみ上げた地下水を冷熱源として利
用するとともに利用後の温まった水を前記地下温水帯に
注入する。
【０００３】よく知られているように、通常の自然な地
下水の温度は１２℃〜１５℃程度である。これに対して
前記の地下水利用システムによれば、夏季に前記地下冷
水帯から自然な地下水よりも相当に低温の冷水をくみ上
げることができ、冷房用などの冷熱源としての価値が高
い。一方、冬季に前記地下温水帯から自然な地下水より
も相当に高温の温水をくみ上げることができ、暖房用な
どの温熱源としての価値が高い。
下水の温度は１２℃〜１５℃程度である。これに対して
前記の地下水利用システムによれば、夏季に前記地下冷
水帯から自然な地下水よりも相当に低温の冷水をくみ上
げることができ、冷房用などの冷熱源としての価値が高
い。一方、冬季に前記地下温水帯から自然な地下水より
も相当に高温の温水をくみ上げることができ、暖房用な
どの温熱源としての価値が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】よく知られているよう
に、地下水は被圧地下水と自由地下水に分類される。上
下の不透水層の間に挟まれた透水層に加圧状態で存在す
る地下水が被圧地下水である。自由地下水は不圧地下水
とも呼ばれ、地表と不透水層との間の透水層に存在する
地下水である。被圧地下水が存在する深部の透水層を被
圧帯水層といい、自由地下水が存在する比較的浅い部分
の透水層を不圧帯水層という。
に、地下水は被圧地下水と自由地下水に分類される。上
下の不透水層の間に挟まれた透水層に加圧状態で存在す
る地下水が被圧地下水である。自由地下水は不圧地下水
とも呼ばれ、地表と不透水層との間の透水層に存在する
地下水である。被圧地下水が存在する深部の透水層を被
圧帯水層といい、自由地下水が存在する比較的浅い部分
の透水層を不圧帯水層という。
【０００５】前述したように地下帯水層に温水・冷水を
蓄えて冬季・夏季に交互利用する地下水利用システムで
は、冬季に地下冷水帯に注入した冷水の冷熱を夏季まで
維持し、夏季に地下温水帯に注入した温水の温熱を冬季
まで維持することが重要である。そのため、地下冷水帯
および地下温水帯として利用する地下帯水層の水の流れ
はない方が好都合である。地下水の流速が大きいと、温
水や冷水をある部分に留めておくことができない。
蓄えて冬季・夏季に交互利用する地下水利用システムで
は、冬季に地下冷水帯に注入した冷水の冷熱を夏季まで
維持し、夏季に地下温水帯に注入した温水の温熱を冬季
まで維持することが重要である。そのため、地下冷水帯
および地下温水帯として利用する地下帯水層の水の流れ
はない方が好都合である。地下水の流速が大きいと、温
水や冷水をある部分に留めておくことができない。
【０００６】水量が豊富でしかも流速がごく小さな地下
水脈は、前述の被圧帯水層に多く見られる。そのため前
記の地下水利用システムに適した立地は被圧帯水層に多
い。反面、被圧帯水層の深度は大きいのが普通なので、
深い井戸が必要となり、井戸建設に多大な費用がかかる
難点がある。一方、前述の不圧帯水層の自由地下水は比
較的浅い領域にあるので、井戸の建設は楽である。しか
し、自由地下水の水脈は流れが速い場合が多く、この流
速の面で前記の地下水利用システムには適していない。
水脈は、前述の被圧帯水層に多く見られる。そのため前
記の地下水利用システムに適した立地は被圧帯水層に多
い。反面、被圧帯水層の深度は大きいのが普通なので、
深い井戸が必要となり、井戸建設に多大な費用がかかる
難点がある。一方、前述の不圧帯水層の自由地下水は比
較的浅い領域にあるので、井戸の建設は楽である。しか
し、自由地下水の水脈は流れが速い場合が多く、この流
速の面で前記の地下水利用システムには適していない。
【０００７】この発明は以上のような技術的背景の下に
なされたもので、その目的は、地下帯水層に温水・冷水
を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法を、井戸建設の
楽な浅い不圧帯水層を活用して実施できるようにするこ
とにある。
なされたもので、その目的は、地下帯水層に温水・冷水
を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法を、井戸建設の
楽な浅い不圧帯水層を活用して実施できるようにするこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、不
圧帯水層を有する地層中にその不圧帯水層を形成してい
る不透水層に達する止水壁を設け、これにより自由地下
水の流れをせき止めた地下水貯留地を地中に形成し、こ
の地下水貯留地に前述の地下水利用システムにおける地
下温水帯および地下冷水帯を形成するようにした。
圧帯水層を有する地層中にその不圧帯水層を形成してい
る不透水層に達する止水壁を設け、これにより自由地下
水の流れをせき止めた地下水貯留地を地中に形成し、こ
の地下水貯留地に前述の地下水利用システムにおける地
下温水帯および地下冷水帯を形成するようにした。
【０００９】ここで、地中の所定部分の地盤を凍結させ
て凍土層を適宜に形成し、この凍土層を前記止水壁とし
て前記地下水貯留地を形成できる。また、地中にヒート
パイプを埋め込んで、そのヒートパイプの周辺の地盤を
冷却して前記凍土層を形成できる。
て凍土層を適宜に形成し、この凍土層を前記止水壁とし
て前記地下水貯留地を形成できる。また、地中にヒート
パイプを埋め込んで、そのヒートパイプの周辺の地盤を
冷却して前記凍土層を形成できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態の一例を図１
に示している。地表１と不透水層３との間の透水層２
（以下では不圧帯水層２とする）に自由地下水が存在す
る。この発明による止水壁を構築する以前の自然な状態
では、不圧帯水層２の自由地下水は図の左から右へと流
れていたものとする。この自由地下水の下流側の適当な
場所にヒートパイプ４を適当な間隔をおいて多数埋設し
ている。このヒートパイプ４でその周辺の地盤を冷却し
て凍結させ、多数のヒートパイプ４を取り囲む連壁状の
凍土止水壁５を形成する。
に示している。地表１と不透水層３との間の透水層２
（以下では不圧帯水層２とする）に自由地下水が存在す
る。この発明による止水壁を構築する以前の自然な状態
では、不圧帯水層２の自由地下水は図の左から右へと流
れていたものとする。この自由地下水の下流側の適当な
場所にヒートパイプ４を適当な間隔をおいて多数埋設し
ている。このヒートパイプ４でその周辺の地盤を冷却し
て凍結させ、多数のヒートパイプ４を取り囲む連壁状の
凍土止水壁５を形成する。
【００１１】適当な立地の地中に凍土止水壁５を適宜に
形成することで、自由地下水の流れをせき止めた地下水
貯留地が地中に形成される。この地下水貯留地に前述の
地下水利用システムにおける地下温水帯および地下冷水
帯を形成する。つまり、前述の地下水貯留地に達する２
つの井戸６ａ，６ｂを充分に離して建設し、つぎのよう
にして一方を温水井戸６ａとし他方を冷水井戸６ｂとす
る。
形成することで、自由地下水の流れをせき止めた地下水
貯留地が地中に形成される。この地下水貯留地に前述の
地下水利用システムにおける地下温水帯および地下冷水
帯を形成する。つまり、前述の地下水貯留地に達する２
つの井戸６ａ，６ｂを充分に離して建設し、つぎのよう
にして一方を温水井戸６ａとし他方を冷水井戸６ｂとす
る。
【００１２】冬季においては、揚水ポンプ７ａで井戸６
ａからくみ上げた地下水を地上の利用設備８に導き、そ
の地下水を温熱源として暖房などに利用する（例えば、
暖房用ヒートポンプの凝縮器に通す）。温熱源として利
用した後の冷えた地下水をもう一方の井戸６ｂから前記
地下水貯留地に注入する。これで井戸６ｂの周辺に地下
冷水帯９ｂが形成される。
ａからくみ上げた地下水を地上の利用設備８に導き、そ
の地下水を温熱源として暖房などに利用する（例えば、
暖房用ヒートポンプの凝縮器に通す）。温熱源として利
用した後の冷えた地下水をもう一方の井戸６ｂから前記
地下水貯留地に注入する。これで井戸６ｂの周辺に地下
冷水帯９ｂが形成される。
【００１３】夏季においては、揚水ポンプ７ｂで冷水井
戸６ｂからくみ上げた地下水を地上の利用設備８に導
き、その冷水を冷熱源として冷房などに利用する（例え
ば、冷房用ヒートポンプの蒸発器に通す）。冷熱源とし
て利用した後の温まった地下水をもう一方の井戸６ａか
ら前記地下水貯留地に注入する。これで井戸６ａの周辺
に地下温水帯９ｂが形成される。
戸６ｂからくみ上げた地下水を地上の利用設備８に導
き、その冷水を冷熱源として冷房などに利用する（例え
ば、冷房用ヒートポンプの蒸発器に通す）。冷熱源とし
て利用した後の温まった地下水をもう一方の井戸６ａか
ら前記地下水貯留地に注入する。これで井戸６ａの周辺
に地下温水帯９ｂが形成される。
【００１４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明で
は、不圧帯水層を有する地層中にその不圧帯水層を形成
している不透水層に達する止水壁を設け、これにより自
由地下水の流れをせき止めた地下水貯留地を地中に形成
し、この地下水貯留地に前述の地下水利用システムにお
ける地下温水帯および地下冷水帯を形成して温水と冷水
を冬季と夏季に交互利用する。したがって、井戸建設が
楽な浅い領域の自由地下水の地下帯水層を効果的に活用
でき、この地下水利用システムを実施する上での地理的
条件が大幅に緩和されることになる。
は、不圧帯水層を有する地層中にその不圧帯水層を形成
している不透水層に達する止水壁を設け、これにより自
由地下水の流れをせき止めた地下水貯留地を地中に形成
し、この地下水貯留地に前述の地下水利用システムにお
ける地下温水帯および地下冷水帯を形成して温水と冷水
を冬季と夏季に交互利用する。したがって、井戸建設が
楽な浅い領域の自由地下水の地下帯水層を効果的に活用
でき、この地下水利用システムを実施する上での地理的
条件が大幅に緩和されることになる。
【図１】この発明の実施形態の一例を示す概略図であ
る。
る。
１ 地表 ２ 不圧帯水層 ３ 不透水層 ４ ヒートパイプ ５ 凍土止水壁 ６ａ，６ｂ 井戸 ７ａ，７ｂ 揚水ポンプ ８ 利用設備 ９ａ 地下温水帯 ９ｂ 地下冷水帯
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−11568（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−292755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−44001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−116538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−238363（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−47403（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−124801（ＪＰ，Ａ) 特公 昭58−11529（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24F 5/00 F25B 30/06
Claims (3)
- 【請求項１】 冬季には地下温水帯からくみ上げた地下
水を温熱源として利用するとともに利用後の冷えた水を
地下冷水帯に注入し、夏季には前記地下冷水帯からくみ
上げた地下水を冷熱源として利用するとともに利用後の
温まった水を前記地下温水帯に注入する地下水の利用方
法において、 不圧帯水層を有する地層中にその不圧帯水層を形成して
いる不透水層に達する止水壁を設け、これにより自由地
下水の流れをせき止めた地下水貯留地を地中に形成し、
この地下水貯留地に前記地下温水帯および前記地下冷水
帯を形成することを特徴とする地下帯水層に温水・冷水
を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法。 - 【請求項２】 請求項１において、地中の所定部分の地
盤を凍結させて凍土層を適宜に形成し、この凍土層を前
記止水壁として前記地下水貯留地を形成することを特徴
とする地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交
互利用する方法。 - 【請求項３】 請求項２において、地中にヒートパイプ
を埋め込んで、そのヒートパイプの周辺の地盤を冷却し
て前記凍土層を形成することを特徴とする地下帯水層に
温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32310595A JP3265960B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32310595A JP3265960B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09159228A JPH09159228A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3265960B2 true JP3265960B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=18151142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32310595A Expired - Fee Related JP3265960B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 地下帯水層に温水・冷水を蓄えて冬季・夏季に交互利用する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265960B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012180994A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-20 | Shimizu Corp | 地中熱利用空調システム |
| JP7173484B2 (ja) * | 2018-08-14 | 2022-11-16 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 地中熱利用システム及び地中熱利用システムの運転方法 |
-
1995
- 1995-12-12 JP JP32310595A patent/JP3265960B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09159228A (ja) | 1997-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |