JP5913119B2 - 低エネルギー・システムの地面回路 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる低エネルギー・システムの地面回路に関する。本発明は、さらに、請求項１６によるエネルギー回収方法に関する。

この種の地面回路及び方法は、具体的には、エネルギーが、冷熱エネルギーだけでなく熱エネルギーも、伝達流体の媒介によって、地面、岩盤又は水から端末機により伝達されるシステムで使用される。前記端末機は、空調放熱器だけでなくヒート・ポンプであってもよい。

本明細書において、低エネルギー・システムとは、そのエネルギー源が低温であり、最も一般的には温度が＋２〜＋１０℃であり得るシステムを示す。本明細書では、地面、岩盤又は水などのエネルギー源によって生成されるエネルギー含量は、低エネルギーと呼ばれる。地面、岩盤又は水の低エネルギーの利用は、一般的に、例えばヒート・ポンプ又は様々な熱収集回路によって建物又は水道水の加熱に向けられる。一般的には、使用される電気エネルギー単位あたり２〜４単位の熱量が得られる。寒冷気候状況下では、建物の暖房エネルギー消費は相当なものであり、その場合、低エネルギー・システムの使用は、電気及び石油の費用が増大するほどますます採算が取れるようになる。

当然、現在の収集回路及び収集方法は室内空間の冷却にも使用することができる。この場合、熱収集回路からの冷伝達流体は、例えば冷却ビーム（ｃｏｏｌｉｎｇ ｂｅａｍｓ）又は冷却放熱器などの装置を通って循環される。

今までのところ、エネルギー回収に一般的に使用される方法は、収集回路すなわちいわゆる地面回路を、実質的に水平方向に霜の降りない深さに埋めて、建物の周りの土層内に配置することである。この種の地面回路は、十分な効率を得るのに大きな表面積を必要とし、そのため、広大な土地にしか使用できない。地面回路のパイプ・ループは、隣接するループが互いにエネルギー回収を妨げないように、互いに少なくとも１．５ｍ離れていなければならない。水平方向パイプ・システムを地中に配置することは、広範囲にわたるパイプ・トレンチ・システムが地面回路の全長にわたって掘られる必要があり、その場合、草木の根系に深刻なダメージをもたらすことなく、例えばすでに完成している中庭又は公園にそれを配置することは困難である。

エネルギーを回収する第２の方法は、収集回路を湖又は他の水区域（ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ）の底に配置することであり、その場合、エネルギーは底の堆積物及び水から伝達流体に伝達される。収集回路は、地中の水まで運ばれ得るが、その場合、流出パイプライン及び戻りパイプラインには別個の特定のトレンチがなければならない。水中に配置される収集パイプ・システムは、水区域の底に簡単に載置できる。しかし、液体で満たされたパイプは周りの水よりも軽く、したがって水面に浮かび上がりやすい。収集パイプ・システムの不規則に浮かび上がる部分は、収集パイプ・システム内にエア・ポケットを作り出し、それによって伝達流体の循環が妨げられる。安定したエネルギー収量をもたらすために、収集パイプ・システムは、水区域の底に固定されなければならない。水区域の底に載置されるパイプ・システムはまた地中に埋められるものよりも破損を受けやすい。例えば、ボートの錨又は同様の装置がパイプ・システムに引っ掛りそれを損傷させることもある。海岸線では、流出及び流入パイプラインは、氷が水中のパイプ・システムにダメージを与えないように、十分な深さに埋めなければならない。

エネルギーを回収する第３の方法は、現在ますます一般的になっている、いわゆるヒート・ウェルを構築することである。この解決法では、地面回路を構成する特別なパイプ・システムが、好ましくは岩盤に掘られた深い垂直穴に埋められる。ヒート・ウェルは、水平方向パイプ・システムに比べて非常に小さい表面積しか必要とせず、そこから得られるエネルギー量は、土層又は水区域内に配置される収集回路に比べて通常倍である。エネルギー収量は、ヒート・ウェルが岩盤に掘られる場合特に良い。しかし、岩盤の上部には、土及び／又は破片などのもろい材料のかなり厚い層があるのが一般的である。もろい材料を含むこの部分によってヒート・ウェルの費用が増大する。というのも、ウェルを壊さないようにする特別な保護パイプを設けなければならないからである。さらに、もろい材料部分からのエネルギー収量は岩盤部分からよりも低く、したがってウェルをより深く作られなければならなくなる、又はもろい材料中に並んで複数のウェルを作らなければならなくなる。

これらの３つの収集方法間の選択は、使用可能領域の場所、表面積及び土壌によって決まる。収集回路の建設は大きな労働力を要し、かかった費用がしばしば高額になるので、そのことによって低エネルギー・システムへの関心が抑えられてしまう。

本発明の目的は、上述の問題が主に回避される、低エネルギー・システムの地面回路を提供することである。

これは、本発明の特許請求の範囲において定義される特徴を有する低エネルギー・システムの地面回路によって達成される。現在の低エネルギー・システムの地面回路の問題は、請求項１の特徴部分に明記されるような方法で特徴を組み合わせることによって解決され得る。さらに、本発明による低エネルギー・システムの地面回路におけるエネルギーの回収方法は、請求項１６の特徴部分に明記されるものによって特徴付けられる。

本発明の好ましい実施例は、それぞれの従属請求項で開示される。

本発明は、環境に占める地面回路の物理的長さが地面回路の構造にコイル状パイプを使用することによって実質的に減少され得るという着想に基づいている。この種のパイプによって形成される内部キャビティを取り囲む中空プロファイルは、長手方向に、パイプ１メートルあたり最長５０メートルの長さの収集パイプ・システムを実現することができる。これらのコイルを１つの内部にもう１つ入れ子式に構成することによって、収集パイプ・システムの全長をさらに増大させることが可能になる。各コイルの構造が管状であることによって、製造しやすく信頼性の高い動作の地面回路解決法が実現する。

本発明によって大きな利点が達成される。同じように、同じ種類の収集パイプ・システムが、水区域に個別若しくはグループで使用される、又は地中に垂直に穴を開けるか水平に掘るかのどちらかで埋められ得る。

収集パイプ・システムを構成するパイプラインの長さに配置される多数の中空プロファイルからなる以前よりもかなり短いパイプは、収集回路の実行に十分であり、それによって載置作業だけでなくメンテナンス作業も大幅に簡単になる。

いくつかのコイル状収集パイプ・システムを１つの内部にもう１つ入れ子式に配置することによって、流水に特によく適し、その中に運ばれその全体を流れる水のエネルギー含量を効率的に使用することができる多数パイプ収集回路の形成が可能になる。

具体的には、入れ子式コイルからなる多数パイプ収集パイプ・システムは、例えば、流水付近での使用によく適しており、したがって収集パイプ・システムはその両端で垂直ウェルに連結され近くの水区域の流れがその中に運ばれるようになる。乾いた土地に配置され閉じた外面を有する収集パイプ・システムのメンテナンスはより簡単になり、その場合、例えば圧力洗浄機での洗浄である交換器の点検に垂直ウェルを使用することができる。さらに、垂直ウェルによって、収集パイプ・システム内の流量制御が可能になる。

内部に形成される流れ空間が実質的に垂直になるように本発明の収集パイプ・システムを配置することによって、水が低流量の状態でも流れ空間内に流動をもたらすことが可能になる。収集パイプ・システムが周りの水からエネルギーを取り出すので、この水区域は冷え、それによって結果的に冷却された水が水区域の水面の方に動きだすので自然な水の循環になる。

パイプ・システムの製造では、それ自体既知である二重壁パイプラインを利用することさえ可能であり、その中空プロファイルは連結及び戻りパイプラインに連結される。

本発明によって実現される他の利点は、本発明の特定の諸実施例がより詳細に説明される以下の説明で述べられる。

以下において、本発明のいくつかの好ましい実施例を添付の図面を参照してより詳細に説明する。

エネルギーを回収する既知の解決法の図である。 収集パイプ・システムを構成するコイルの概略図である。 主な構造構成要素を示す、収集パイプ・システムの概略側面図である。 単一の中空プロファイル及びそれに連結される平らな棒によって形成される穴付き収集パイプ・システムの概略断面図である。 図４の収集パイプ・システムの端面図である。 単一のコイル状二重壁パイプによって形成されるパイプ・システムの概略断面図である。 図６の収集パイプ・システムの端面図である。 ２本の別個のコイル状二重壁パイプによって形成されるパイプ・システムの概略断面図である。 図８の収集パイプ・システムの端面図である。 パイプ・システムにおいて入れ子式中空プロファイルが嵌合により相互連結される、ヘッド・ウェル及び端部ウェルを備える収集パイプ・システムの図である。 並列に配置される収集パイプ・システムによって形成される収集域の図である。 直列に配置されるパイプ・システムによって形成される収集域の図である。 土で囲まれ実質的に垂直位置に配置される収集パイプ・システムの図である。 収集パイプ・システムの入れ子式コイルが例えば湖である水区域から熱エネルギーを収集する構成の断面図である。 図１４の構成の上面図である。 図１４による図１５のＡ−Ａにおける断面図である。

本諸図では、低エネルギー・システムの地面回路の実施例は一定の縮尺で示されておらず、原則として諸図は好ましい実施例の構造及び動作を概略的に示している。したがって、添付の図に参照番号によって示される構造部分は、本特許明細書に参照番号によって表される構造部分に対応する。

図１による解決法を使用して例えばヒート・ポンプで使用するエネルギーを集めること自体は既知である。図は、２つの並列システムを示す。第１のシステムは、連結及び戻りパイプライン３、４を介してヒート・ポンプ５と連通する、ヒート・ウェル１内に配置される収集パイプ・システム２を備える。図の第２のシステムでは、ヒート・ポンプは、第２の連結及び戻りパイプラインを介して、近くの水区域に沈められている収集パイプ・システムと連通する。

この種の概略図は、これらの既知の解決法による大規模な収集パイプ・システム２を示していても、低エネルギー・システムの構造における１つの本質的な挑戦をもたらしている。

この種の物理的に大規模な収集パイプ・システム２は、収集パイプ・システムを形成する中空プロファイル６が以前とは違って環境に埋められるべきコンパクトなコイルを形成するように構成される、大幅によりコンパクトになった解決法によって取って代わられ得ることが明らかである。このコイルの概略的な実施例が図２に示されている。図に基づいて、収集パイプ・システムの物理的寸法は、コイルの半径ｒ、並びに隣接するコイル円形部間の相互距離すなわちピッチＰの影響を受けると理解することができる。コイルは、長手方向に、コイル１メートルあたり中空プロファイル５０ｍを含むように形成されることさえ可能である。中空プロファイルの断面形状及び幅は、収集回路の全体構造、コイル半径及び隣接するコイル円形部の相互距離の影響を受ける。

図２のコイルは、中空プロファイル６により図３に示されるようなコイルすなわちオープン・コイルばねタイプのコイルの形成が可能ならば、収集パイプ・システム２での使用に適用可能である。そこにおいて、収集パイプ・システムに接合される連結パイプライン３は、同時に、コイルの張り棒（ｂｒａｃｉｎｇ ｂａｒ）７の１つを形成する。連結パイプは、コイルがつぶれないようにするように、コイルのいくつかのループに例えば機械的締結具又は最も好ましくは溶接によって取り付けられる。コイルは、図示のように、１本又は複数の他の張り棒７をさらに備えることもできる。

図３の収集パイプ・システム２は、その中空プロファイル６の外面８が熱エネルギーを含む周りの材料と実質的に完全に接触して、水区域中又は土で囲まれるように載置されるように動作する。したがって熱エネルギーは、実質的に収集パイプ・システムの外面全体を介してコイル内を循環する伝達流体に伝達される。

次に、図４、５は、本低エネルギー・システムにおける地面回路の収集パイプ・システム２の実施例の特定の構造的解決法を示す。この場合、収集パイプ・システムは、それ自体既知であるコイル状中空プロファイル６からなり、その場合前記中空プロファイルは伝達流体の循環に使用される。本実施例では、中空プロファイルの連続円形部は、その間に配置される平らな棒９によって互いに分離される。このように、周りの材料とのより大きな接触面をもたらすように外方に向いた溝１０が外面にある図４に示されるような収集パイプ・システムの断面を得ることができる。他方で、中空プロファイル及び平らな棒は、その範囲内に流れ空間１１とみなされるこの連結内のキャビティを画成する、図５に示されるような管状構造を形成する。溝は、図４の中空プロファイルの反対縁上に平らな棒を配置することによってこの流れ空間の方に向けられるように形成されてもよい。

中空プロファイル６の間の平らな棒９に打ち抜き穴１２を設けることによって、流れ空間の両端だけでなく収集パイプ・システムの外面を介する収集パイプ・システム２の流れ空間１１への材料の輸送が可能になる。この特徴は、収集パイプ・システムが土で囲まれるように載置されるときだけでなく、水に囲まれるように載置されるときにも使用可能である。例えば、収集パイプ・システムのトレンチを十分に細かい粒子の充填材料で埋める場合、充填材料は、より簡単に流れ空間内にも流れ、それによって収集パイプ・システムと材料との接触面がより大きくなる。他方では、打ち抜き穴付き棒を備える収集パイプ・システムが水で囲まれるように載置される場合、打ち抜き穴によって収集パイプ・システムの構造をより自由に通る水の流れが可能になる。

図６〜９による収集パイプ・システム２の実施例は、好ましくは、それ自体既知のコイル状二重壁パイプからなる。さらに、このパイプは、中空プロファイル６及びキャビティすなわち内部に設けられる流れ空間１１からなる。並んで設けられる１つ又は複数の中空プロファイルが流れ空間を取り囲むように構成され得ることは明らかである。キャビティを取り囲む中空プロファイルの中には伝達流体が運ばれる。伝達流体は、中空プロファイルが周りの熱源材料及び／又はキャビティ内にある若しくは移動する熱原材料と接触することで、この材料から熱エネルギーを受けるように構成される。伝熱流体は、熱エネルギーを回収するために、この熱エネルギーを戻りパイプライン４を介して地面回路に連結される熱交換器５に伝達する。万一二重壁パイプの流れ空間がその全長にわたって複数の中空プロファイルで囲まれる場合、伝熱流体は、これらの中空プロファイルの１つ又は複数の中に運ばれ得る。したがって、二重壁パイプ内を循環する伝熱流体は、表面全体にわたって又はその一部だけ、周りの熱源材料と接触するように構成され得る。前者の場合、伝達流体は、各並列中空プロファイル内に運ばれる。後者の場合、伝達流体は、１つ又はいくつかの中空プロファイル内だけに運ばれる。

上述の中空プロファイルの連続円形部が、内面も外面も同一になるように２本の実質的に並置される平らな棒によって互いに分離される、このコイル状二重壁パイプの変形形態も可能である。

図６、７によれば、二重壁パイプは１本だけであってよく、その場合パイプ内部には比較的大きな断面Ｄ _ｐ の１つの非分割流れ空間１１が画成される。他方では、収集パイプ・システム２は、特に図８、９に示される方法でより多くの熱エネルギー量を回収するように複数の入れ子式二重壁パイプからなってもよい。この場合、収集パイプ・システムは、それらの長手方向軸に対して実質的に同心に装着される少なくとも２本のコイル状二重壁パイプによって形成され、その場合、収集パイプ・システムは、流れ空間の中心は小さな断面積の管状流れ空間であるが、いくつかの隣接する環状流れ空間をさらに備えることになる。この種の多層収集パイプ・システムは、特に、水区域具体的には流れのある水区域内での使用によく適している。

図８、９は、２本の入れ子式二重壁パイプからなる収集パイプ・システムを示しているが、内側嵌合するパイプの数はさらに多くてもよい。しかし、この種の多層収集パイプ・システムが形成される場合、熱源材料と伝熱流体の間のエネルギー交換を最適化するために、必ず各隣接流れ空間が十分な流れを可能にする断面積を有するようにしなければならない。一般的に、流れ空間の高さは、５０〜２００ｍｍである。

収集パイプ・システム２が、図８、９に示されるような複数の入れ子式二重壁パイプからなる場合、各隣接パイプの中空プロファイル６を特定の入口マニホルド１３により連結パイプと連結するのが有利である。入口マニホルド１３を介して、冷却伝達流体が連結パイプ３から中空プロファイルに供給され得るようになる。この入口マニホルドは、特に、多数の入れ子式中空プロファイル層を含む実施例において、収集パイプ・システム内の流れを可能な限り一様にできるようにするために、中空プロファイル内に運ばれる伝達流体の流れを均一にする。加熱伝達流体が二重壁パイプの第１の端部から第２の端部に達する場合、前記第２の端部は、同様に、伝達流体を中空プロファイルから戻りパイプライン４内さらには熱交換器５に運ぶように、出口マニホルド１４を備える。中空プロファイル内の伝達流体の流れは、具体的には、流体流れを均一にするように供給及び放出区画内に特定の弁を取り付けることによって均一化される、又は他の方法で制御され得る。伝達流体の流れは、入れ子式パイプの中空プロファイルの断面積を互いに若干異なるように選択することによっても制御可能であり、それによって隣接する入れ子式パイプ内の流れが、好ましくは、かなり均一になる。

上述の実施例による収集パイプ・システム２の中空プロファイル６は、好ましくは、実質的に正方形の断面ｄ _ｃ を有する。しかし、プロファイルの形状は、これに限定されるものではなく、らせん状収集パイプ・システムの製造に適するならば、他の既知の断面形状も可能である。具体的には、上述の二重壁パイプは、主に正方形のプラスチック製プロファイルから製造されるが、アルミニウム及び鋼などの他の材料も本明細書で説明される収集パイプ・システムの製造によく適する。

低エネルギー・システムにおける地面回路の本収集パイプ・システム２は、熱源材料で囲まれるように様々な方法で載置され得る。したがって、収集パイプ・システムは、全体にわたって連続的に流れる水の中に実質的に水平に配置可能、又は流れの無い水の中に実質的に垂直位置に配置可能でありその場合水の冷却から生じる自然な垂直流れが収集パイプ・システムの流れ空間１１内にもたらされることになる。収集パイプ・システムは、熱源材料によって囲まれるいわゆるヒート・ウェルに直立状態で載置されてもよい。収集パイプ・システムは、さらに、有利には細かい粒子の熱源材料によって囲まれるトレンチ様のダッグアウト（ｄｕｇｏｕｔ）内に水平に載置されてもよい。収集パイプ・システムを地下水域内に使用することは特に有利であり、その場合水が周りの材料から中空プロファイル６内を循環する伝熱流体への熱交換を促進する。

地面回路の収集パイプ・システム２を流水中に載置することによって、水が伝熱流体を含む中空プロファイルの両側に流れるようになり、それによって熱エネルギーの伝達流体さらには熱交換器５又は冷却装置への伝達が著しく促進されるようになる。

収集パイプ・システム２が図１４〜１６に示される異なる断面Ｄ _ｐ の２〜１２本好ましくは７〜９本の入れ子式コイル状パイプを有するコレクタ構造を形成する場合、特に高効率のエネルギー伝達が達成される。図示技術の理由で、これらの図には、６本の入れ子式パイプとそれによって囲まれる流れ空間１１しか示されていない。パイプは、二重壁パイプであってよく、又は平らな棒によって分離されるコイル・ループからなってもよく、コイル・ループの場合、平らな棒には有利には通過流れの向上を実現するように打ち抜き穴が付けられる。

上述のように、これらのコイル状中空プロファイルには伝達流体が流れる。伝達流体は、好ましくはプロペラ・ポンプ１５によってパイプ層の間の流れ空間１１に水を運ぶことにより水区域から熱エネルギーを回収する。

コレクタ構造を製造する材料は、好ましくは、例えばＨＤ−ＰＥプラスチックであるプラスチックであり、その場合、全ての接合部は特定の用途ごとに必要な溶接方法によって作り出される。プラスチック材料の利点には、非常に長い耐用年数及び使用において耐久性があり強く不浸透性である構造がある。

水をコレクタ・システム内に運ぶように、入口パイプ１６及び排出パイプ１７が設けられる。これらは、保護ストレーナを備え、それによって異物がコレクタ構造又は流れをもたらすプロペラ・ポンプにアクセスしてそれらにダメージを与える又は流れを妨げることがなくなる。安全上の理由及び信頼性の高い動作のために、図１４〜１６に表されるサービス・ウェル（ｓｅｒｉｃｅ ｗｅｌｌ）１８内に配置されるマンホールは当然施錠可能である。非常にシンプルな構造のコレクタ構造によって、長期スパンにわたる信頼性の高い動作が保証される。

本コレクタ構造の収集パイプ・システムを例えば図１４に示される特定の用途向けに作られた固定スラブ１９に取り付けることによって、そのまま載置できる収集パイプ・システム要素を形成することが可能になる。図では、取り付けは、最外の保護パイプ２０のジャケットまわりに巻き付けられるアタッチメント・タイ２１によって実施される。

本コレクタ構造は、シンプルであり、流水中又はその付近のどんなところにも迅速に載置できる。コレクタ構造に属する連結及び戻りパイプライン３、４は、シンプルな方法で別の熱交換器に連結可能である。

図１４〜１６に示される実施例において、コレクタ構造の全長を約１５ｍに選択すると、中空プロファイル６の全表面積が最大１，０００ｍ^２の収集パイプ・システムが実現する。諸図に示されるように、コレクタ構造の収集パイプ・システムを２つの小区画列（ｃｅｌｌｕｌａｒ ｓｅｒｉｅｓ）にグループ分けするのが有利である。収集パイプ・システムをこの方法で２つの部分に分けることによって、熱源材料からの熱エネルギー収集の促進が可能になることが分かる。

計算上では、このタイプのコレクタ構造の効率は、水温＋４℃で計算すると、７００ｋＷ程度であることが分かる。これは、本コレクタ構造の実施例による出力加熱容量（ｏｕｔｐｕｔ ｈｅａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ）が動作係数３（ＣＯＰ−３）を用いると１ＭＷになることを意味する。比較として、この加熱容量は、標準サイズの一戸建て住宅約１００軒に十分である。コレクタ構造自体は約１０ｋＷの電力を必要とし、それは、プロペラ・ポンプによる水の流れ運動に必要な電力である。

本コレクタ構造と従来の岩盤又は堆積物の熱の解決法を比較すると、かなりの優位が達成される。例えば、図１４〜１６による１つのコレクタ構造は、連続的なエネルギー供給を受ける場合、３００ｍの深さの少なくとも７０個の岩盤ヒート・ウェルに対応すると言える。本コレクタ構造は非常に効率的なので、地面回路の費用は以前よりも低くすむ。本コレクタ構造を使用すると、地面回路の調達及び載置費用が以前の解決法のたった３分の１ですむ。上述のコレクタ構造をボア・ウェル・フィールド（ｂｏｒｅ ｗｅｌｌ ｆｉｅｌｄ）と比較すると、地面回路に必要な建設面積も非常に小さくてすむ。

コレクタ構造がプラスチック製の場合、以前よりも良く周囲材料の温度変化にも塩分にも耐える構造が実現される。したがって、コレクタ構造は、やはり以前よりも長い耐用年数を有する。

１つ又は複数のコイル状多層収集パイプ・システム要素からなるコレクタ構造は、その第１の端部に、図１０に示されるような実質的に垂直なヘッド・パイプ２２をさらに備えることができる。このヘッド・パイプの主な目的は、水中の不純物により繰り返される浸食及び水と一緒に通り過ぎる物体により生じる衝撃から、水区域内に載置されている収集パイプ・システム２を形成する諸パイプの水流に直面する第１の端部を保護することである。ヘッド・パイプ２２は、さらに、一定圧力の水流を収集パイプ・システムの少なくとも１つの流れ空間１１に運ぶ。

収集パイプ・システム２内の水流圧は、図１０に示されるように、コイル状パイプのヘッド・パイプ２２とは反対の第２の端部に実質的に垂直な端部ウェル２３を配置することによってさらに均一化され得る。流れ空間１１から排出される水はこうして端部ウェルに入り、そこから垂直に移動した後、周りの流れに戻る。

上述の収集パイプ・システム要素の製造のとき、連結及び戻りパイプ３、４は、図１０に概略的に示されるように、固定スラブ１９上に安全に取り付けられ、ヘッド・パイプ２２と端部ウェル２３によって保護され得る。

本収集パイプ・システムによってもたらされる解決法は、発電所などの凝縮水流中、廃水処理プラントの排出流中、及び川又は干満のある領域などの他の自然水流中の載置に特に有利である。

ヘッド・パイプ２２の使用が必要ないと考えられる場合、保護フレームを両端に取り付けることによって多層収集パイプ要素を保護することもできる。例えば、金属製保護フレームは、丸木、氷の塊などの異物が収集パイプ・システム要素にダメージを与えないようにする。

図１４に示されるような上述の収集パイプ・システム要素は、水区域に近い乾燥地の上に載置して使用してもよい。したがって、そう望むなら、ヘッド・パイプ２２及び端部ウェル２３が収集パイプ・システム要素の両端に垂直ウェルを形成してもよい。収集パイプ・システム２に入る入口パイプ１６及びそこから出る出口パイプ１７があるこれらの垂直ウェルを介して、例えば近くの川又は他の水区域の水を運ぶことが可能になる。必要とあらば、収集パイプ・システムの水の流量は、上述の方法でヘッド・パイプ又は収集パイプ・システムに取り付けられるポンプ１５によって制御されてもよい。さらに、これらの垂直ウェルは、収集パイプ・システム要素のメンテナンス、例えば圧力洗浄機で収集パイプ・システム要素を洗浄するのに使用され得る。

本明細書で説明されるような低エネルギー・システムの地面回路は、以下の方法で使用される。地面回路から構成される収集パイプ・システム２は、上述の方法で、それぞれが実質的に同一の断面Ｄ _ｐ を有する少なくとも１本のコイルを形成するように構成される。地面回路内の伝達流体は、図３に示されるようにこのコイルに沿って第１の端部の連結パイプライン３から第２の端部に通される。コイルの第２の端部は、例えば図１のヒート・ポンプ５にさらに使用されるように伝達流体流れを運ぶ戻りパイプライン４に連結される。

収集パイプ・システム２の外面８は、熱エネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成され、それによって熱エネルギーが収集パイプ・システムの外面の実質的に全体を介してコイル内を循環する伝達流体に伝達されるようになる。収集パイプ・システムを、例えば図８、９に示される方法で実質的に同心に入れ子式にされるようないくつかのコイルを有するように構成し、且つそれらを相互連結して連結及び戻りパイプライン３、４を介する連続収集回路にすることによって、長手方向における収集パイプ・システム１メートルあたりの回収される熱エネルギー量の増大が可能になる。

収集パイプ・システム２が中空プロファイル６及びそれによって囲まれるキャビティすなわち流れ空間１１からなる少なくとも１本のコイル状パイプによって形成される場合、中空プロファイルによってもたらされるパイプの外面も内側も同時に熱エネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成され得る。二重壁パイプが使用される場合、熱エネルギーはパイプの外面全体だけでなく内面全体を介して中空プロファイル内を循環する伝達流体に伝達される。収集パイプ・システムが複数のコイルを備える場合、入れ子式パイプはそれらの間に別個の流れ空間を形成し、最内パイプのキャビティは１つの流れ空間を形成する。それらの流れ空間は、収集パイプ・システムの全長に延在する。このやり方で、中空プロファイルによって各パイプに形成される外面も内面も、流体流れを収集パイプ・システムの流れ空間を通るように運ぶことにより、熱エネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成される。

熱エネルギーの回収は、さらに、地面回路を図１１に示されるように並列の少なくとも２つの収集パイプ・システム２を備えるように構成することによって促進され得る。或いは、又はそれに加えて、収集パイプ・システムは、図１２に示されるように少なくとも２つの連続収集パイプ・システムを備えることもできる。

当業者には、技術の進歩に伴って、上述の解決法の基本概念が様々な方法で実施され得ることが明らかである。上述の解決法及び実施例は、上述の実施例に制限されるものではなく、特許請求の範囲内で可変であってよい。

Claims (12)

1. 低エネルギー・システムの地面回路であり、前記地面回路が、伝達流体を循環させる連結パイプライン（３）と、収集パイプ・システム（２）と、戻りパイプライン（４）とを備え、前記地面回路が、その周りから回収されるエネルギーを使用場所に伝達するのに使用されるように構成される、地面回路であって、
   前記地面回路の前記収集パイプ・システム（２）は、中空プロファイル（６）から構成され、前記中空プロファイル（６）は、その長さ方向に実質的に同一の断面を有しており、隙間なくきついピッチでコイル状に巻かれ、それによって、前記中空プロファイル（６）は、全体として管状構造体を形成しており、前記管状構造体の中には、流れ空間（１１）が形成されており、
   前記中空プロファイル（６）が、第１の端部から第２の端部へコイル状の前記中空プロファイルに沿って伝達流体を運ぶために、前記連結パイプライン（３）に第１の端部で連結され、
   前記中空プロファイルの第２の端部が、前記中空プロファイルから使用場所の方に向かって前記伝達流体を運ぶ前記戻りパイプライン（４）に連結され、
   前記中空プロファイルの両端が、その中にもたらされる流体流れを制御する手段を備え、
   地面回路収集パイプ・システム（２）が、
   異なる断面の２本以上の管状構造体であって、前記２本以上の管状構造体は、それらの間に別個の流れ空間（１１）を形成するように実質的に同心の方法で互いの中に構成され、最内パイプのキャビティが１つの流れ空間を形成し、前記流れ空間が、前記収集パイプ・システムの全長に延在し、各前記管状構造体の外面も内面も、前記収集パイプ・システム（２）の前記流れ空間（１１）を通って流されるべきエネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成される、２本以上の管状構造体と、
   エネルギーを含む熱源材料の実質的に安定した流れを前記地面回路内に画成される少なくとも１つの流れ空間（１１）に運ぶためのヘッド・パイプ部分（２２）と
   をさらに備えることを特徴とする、地面回路。
2. 前記管状構造体が、前記ヘッド・パイプ部分（２２）の反対の端部に、少なくとも１つの流れ空間（１１）の流れ圧力を均一化する端部ウェル（２３）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の地面回路。
3. 前記地面回路が、前記流れ空間（１１）内の流れを維持するポンプ（１５）を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の地面回路。
4. 前記地面回路の前記収集パイプ・システム（２）が、連続的に配置されるパイプを備え、共通の連結及び戻りパイプライン（３、４）に連結されることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の地面回路。
5. 前記地面回路の前記収集パイプ・システム（２）が、並列に配置されるパイプを備え、得られる熱エネルギー収集域が、前記共通の連結及び戻りパイプライン（３、４）に連結されることを特徴とする、請求項４に記載の地面回路。
6. コイル状の前記中空プロファイル（６）の連続円形部が、管状構造体を形成するためにその間に配置される平らな棒（９）によって互いに分離されることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一項に記載の地面回路。
7. 前記平らな棒（９）が、前記管状構造体の前記流れ空間（１１）に充填材を運ぶための穴（１２）を備えることを特徴とする、請求項６に記載の地面回路。
8. 低エネルギー・システムの地面回路においてエネルギーを回収する方法であり、前記地面回路が、伝達流体を循環させエネルギーを回収する連結パイプ（３）、収集パイプ・システム（２）及び戻りパイプライン（４）を備え、前記地面回路において、エネルギーを使用場所まで伝達する伝達流体に流れがもたらされる、エネルギーを回収する方法であって、
   その長さ方向に実質的に同一の断面を有する前記中空プロファイル（６）を、隙間なくきついピッチでコイル状に巻き、全体として管状構造体を形成させることによって、前記中空プロファイル（６）から地面回路収集パイプ・システム（２）が形成され、前記管状構造体の中には、流れ空間（１１）が形成されており、
   前記伝達流体が、コイル状の前記中空プロファイルに沿って、前記中空プロファイルの第１の端部の前記連結パイプ（３）から前記中空プロファイルの第２の端部に運ばれ、前記中空プロファイルの前記第２の端部が、使用場所への前記伝達流体の流れを制御するために前記戻りパイプライン（４）に連結され、
   前記収集パイプ・システム（２）の前記管状構造体に形成される内面及び外面が、熱エネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成され、
   前記熱エネルギーが、前記管状構造体内を循環する前記伝達流体に伝達される、エネルギーを回収する方法において、
   異なる断面の２本以上の管状構造体を、隣接する管状構造体がそれらの間に別個の流れ空間（１１）を形成するように実質的に同心の方法で互いの中に構成させることによって、前記地面回路収集パイプ・システム（２）がさらに形成され、最内パイプのキャビティが１つの流れ空間を形成し、前記流れ空間が前記収集パイプ・システムの全長に延在することと、
   各前記管状構造体の周りにもたらされる前記管状構造体の外面も内面も、流体流れを前記収集パイプ・システム（２）の前記流れ空間（１１）を通って運ぶことによって、エネルギーを含む周りの熱源材料と接触するように構成されることと、
   前記流れ空間（１１）への前記流体流れが、それを前記流れ空間と相互連結するヘッド・パイプ（２２）内に運ぶことによってその中で分配されること
   を特徴とする、方法。
9. 前記中空プロファイルのループをその間に平らな棒（９）を配置することによって前記コイルにおいて相互連結することを特徴とする、請求項８に記載のエネルギーを回収する方法。
10. 前記流れ空間の後に、それに連結される共通の端部ウェル（２３）に前記流体流れを運ぶことによって、前記流れ空間（１１）内の流体流れ圧力を安定化することを特徴とする、請求項８又は９に記載のエネルギーを回収する方法。
11. 並列に配置される少なくとも２つの収集パイプ・システム（２）を備えるように前記地面回路を形成することを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか一項に記載のエネルギーを回収する方法。
12. 連続的に配置される少なくとも２つの収集パイプ・システム（２）を備えるように前記地面回路を形成することを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか一項に記載のエネルギーを回収する方法。