JP6012896B1 - Heat exchange system - Google Patents
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Abstract
【課題】利用価値を高めた熱交換システムを提供する。【解決手段】熱交換システム1は、井戸2からくみ上げられた地下水の熱を取り出すヒートポンプ18と、施設PGH内の空気を吸い込んでから、ヒートポンプ18で取り出された熱を利用して、吸い込んだ空気を調温してから施設PGH内に送り戻すエアハンドリングユニット20と、ヒートポンプ18に熱を取り出された後の地下水を貯留させておくバッファタンク9と、バッファタンク9との間で地下水が循環することで、エアハンドリングユニット20で調温される前の空気と地下水との間で熱交換を行う貯留水熱交換器16と、を備えている。【選択図】図1A heat exchange system with increased utility value is provided. A heat exchange system includes a heat pump that extracts heat from a groundwater pumped up from a well, and air that has been sucked in by using the heat extracted by the heat pump after the air in the facility PGH has been sucked in. The ground water circulates between the air handling unit 20 that returns the temperature to the facility PGH, the buffer tank 9 that stores the ground water after the heat is extracted by the heat pump 18, and the buffer tank 9. Thus, the storage water heat exchanger 16 that performs heat exchange between the air before temperature adjustment by the air handling unit 20 and the groundwater is provided. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、地下水を利用した熱交換システムに関する。 The present invention relates to a heat exchange system using groundwater.
原油価格の高騰やCO2削減に対する意識の高まりにより、ランニングコストが安くクリーンエネルギーである地中熱を利用したヒートポンプ(以下、地中熱ヒートポンプという。)が開発され、市場に導入されつつある。しかし、地中熱ヒートポンプは、導入に際して100m規模のボーリングが必要となるため、まとまったイニシャルコストが必要になる等の問題があって、普及が進まない状況である(例えば、非特許文献1参照)。 Due to rising crude oil prices and increased awareness of CO2 reduction, heat pumps that use geothermal heat (hereinafter referred to as geothermal heat pumps), which are low in running costs and are clean energy, have been developed and introduced into the market. However, the introduction of geothermal heat pumps requires 100m-scale drilling, so there are problems such as the need for a collective initial cost, and the spread is not progressing (for example, see Non-Patent Document 1). ).
従来、施設園芸の現場では、上質な水による灌水を行うことで生産物の品質に良い影響を与えている。このため、古くから、施設園芸を営む各農家は、井戸施設を保有して、地下水による灌水を行っている。なかには、ボーリングマシンによって掘削された数十mから100m程度の深井戸を利用することもある。 Conventionally, in the field of facility horticulture, irrigation with high-quality water has a positive effect on the quality of the product. For this reason, since long ago, each farmer engaged in facility horticulture has a well facility and is irrigated with groundwater. Some of them use deep wells of about several tens to 100 m excavated by a boring machine.
このような深井戸は、経年劣化により揚水量の減少や水質の悪化等の問題が生じ、大掛かりな修繕が必要となる。しかしながら、修繕に掛かる労力を嫌い、新たな井戸を掘り直すことがある。結果、経年劣化した深井戸は次第に使用されなくなり、その多くが古井戸として放置されている。 Such deep wells suffer from problems such as a decrease in pumping volume and deterioration of water quality due to deterioration over time, and large-scale repairs are required. However, he does not like the labor required for repairs and sometimes digs new wells. As a result, deep wells that have deteriorated over time are gradually not used, and many of them are left as old wells.
こうした古井戸であっても、揚水の機能は確保されており、適切な浄化処理をする等して何らかの用途に活用することが可能である。そこで、本発明者等によって、古井戸を上述の地中熱ヒートポンプに転用することが研究されている(例えば、特許文献1及び2参照)。 Even these old wells have a function of pumping water, and can be used for some purposes by appropriate purification treatment. Then, diversion of an old well to the above-mentioned underground heat pump is studied by the present inventors (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
このような地中熱ヒートポンプを商品にする場合、単に古井戸を転用したものであることに留まらず、他のヒートポンプ等の熱交換システムとの差別化を押し進め、利用価値を高めることが要求される。 When such a geothermal heat pump is used as a product, it is not limited to simply diverting old wells, and it is required to promote differentiation from other heat exchange systems such as heat pumps and increase the utility value. The
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、利用価値を高めた熱交換システムを提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the heat exchange system which raised the utility value.
(1)本発明は、井戸からくみ上げられた地下水の熱を取り出すヒートポンプと、施設内の空気を吸い込んでから、前記ヒートポンプで取り出された前記熱を利用して、吸い込んだ前記空気を調温してから前記施設内に送り戻すエアハンドリングユニットと、前記ヒートポンプに熱を取り出された後の前記地下水を貯留させておくバッファタンクと、前記バッファタンクとの間で前記地下水が循環することで、前記エアハンドリングユニットで調温される前の前記空気と前記地下水との間で熱交換を行う熱交換器と、前記施設内の空気の温度を計測する温度計と、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水の温度を計測する水温計と、前記温度計及び前記水温計の計測結果に基づいて動作することで、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を、前記熱交換器との間で循環させるポンプと、を備え、前記エアハンドリングユニットによる一段階の動作による前記施設内の冷房時には、前記施設内の空気を前記柄ハンドリングユニットにおいて冷却し、前記熱交換器及び前記エアハンドリングユニットによる二段階の動作による前記施設内の冷房時には、前記ポンプの動作によって、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を前記熱交換器との間で循環させることで、前記施設内の空気を前記熱交換器において冷却してから、その後、前記エアハンドリングユニットにおいて冷却し、前記エアハンドリングユニットによる一段階の動作による前記施設内の暖房時には、前記施設内の空気を前記エアハンドリングユニットにおいて加熱し、前記熱交換器及び前記エアハンドリングユニットによる二段階の動作による前記施設内の暖房時には、前記ポンプの動作によって、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を前記熱交換器との間で循環させることで、前記施設内の空気を前記熱交換器において加熱してから、その後、前記エアハンドリングユニットにおいて加熱することを特徴とする熱交換システムである。 (1) The present invention adjusts the temperature of the sucked air using the heat pump that takes out the heat of the groundwater pumped up from the well and sucks the air in the facility and then uses the heat taken out by the heat pump. The ground water circulates between the air handling unit to be sent back into the facility afterwards, the buffer tank for storing the ground water after the heat is taken out by the heat pump, and the buffer tank, A heat exchanger for exchanging heat between the air before the temperature is adjusted by an air handling unit and the groundwater, a thermometer for measuring the temperature of air in the facility, and stored in the buffer tank The thermometer that measures the temperature of the groundwater, and is operated based on the measurement results of the thermometer and the thermometer, and is stored in the buffer tank. That the ground water, and a pump for circulating between the heat exchanger, wherein the time of cooling of the facility according to one phase of operation by the air handling unit, the cooling air in the facility in the handle handling unit During the cooling of the facility by a two-stage operation by the heat exchanger and the air handling unit, the groundwater stored in the buffer tank is circulated between the heat exchanger and the pump by the operation of the pump. The air in the facility is cooled in the heat exchanger, and then cooled in the air handling unit. During heating in the facility by a one-step operation by the air handling unit, In the air handling unit, the heat exchanger and the air At the time of heating in the facility by a two-stage operation by the handling unit, the operation of the pump causes the groundwater stored in the buffer tank to circulate between the heat exchanger and the inside of the facility. the air is heated in the heat exchanger, thereafter, a heat exchange system, characterized that you heated in the air handling unit.
本発明によれば、ヒートポンプで熱が取り出された後の地下水を、エアハンドリングユニットで調温する前の空気との間で熱交換させることで、地下水の再利用によって冷暖房能力を増強できる。結果、熱交換システムの利用価値が高まる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, air-conditioning capability can be reinforce | strengthened by reuse of groundwater by heat-exchanging the groundwater after heat was taken out with the heat pump with the air before temperature-controlling with an air handling unit. As a result, the utility value of the heat exchange system is increased.
また、施設内の空気の温度やバッファタンクに貯留されている地下水の温度の状況に応じて、エアハンドリングユニットによる一段階の動作と、熱交換器及びエアハンドリングユニットによる二段階の動作とを切り替えることができる。これにより、消費エネルギーを抑えてポンプを稼働させることができる。結果、熱交換システムの利用価値が更に高まる。 Also , depending on the temperature of the air in the facility and the temperature of the groundwater stored in the buffer tank, the operation is switched between a one-step operation by the air handling unit and a two-step operation by the heat exchanger and the air handling unit be able to. Thereby, energy consumption can be suppressed and a pump can be operated. As a result, the utility value of the heat exchange system is further increased.
本発明によれば、熱交換システムの利用価値が高まる。 According to the present invention, the utility value of the heat exchange system is increased.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る熱交換システムについて詳細に説明する。 Hereinafter, with reference to drawings, the heat exchange system concerning the embodiment of the present invention is explained in detail.
まず、図1及び図2を用いて、熱交換システム1の構成について説明する。図1は、熱交換システム1の概略図である。図2は、制御盤21の構成を示すブロック図である。なお、各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。
First, the structure of the heat exchange system 1 is demonstrated using FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is a schematic diagram of a heat exchange system 1. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
図1に示す熱交換システム1は、地中熱を利用したヒートポンプシステムであり、いちごを栽培するビニルハウス等の施設PGH内の冷暖房を行う。この熱交換システム1は、制御盤21によって統括的に制御される。すなわち、熱交換システム1は、制御盤21の制御下において動作して、その動作状況が制御盤21によって管理される。具体的に、熱交換システム1は、各所に配置された温度計や流量計の計測結果などに基づいて、各部の動作が所望する状況となるようにフィードバック制御される。
A heat exchanging system 1 shown in FIG. 1 is a heat pump system that uses underground heat, and performs cooling and heating in a facility PGH such as a vinyl house that grows strawberries. The heat exchange system 1 is controlled centrally by a
このような熱交換システム1は、井戸2と、揚水管3と、揚水ポンプ4と、揚水流量計5と、第1揚水温度計6と、揚水熱交換器7と、第2揚水温度計8と、バッファタンク9と、還元管10と、還元井11と、貯留水循環管12と、循環ポンプ(ポンプ)13と、貯留水温度計14と、施設内温度計15と、貯留水熱交換器(熱交換器)16と、第1循環管17と、ヒートポンプ18と、第2循環管19と、エアハンドリングユニット20と、制御盤21等を備えている。
Such a heat exchange system 1 includes a well 2, a
井戸2は、地中GRDの帯水層WBLに達する穴であり、例えば、当該穴に筒体(図示省略)が埋設されている。帯水層WBLは、地下水を含む地層である。帯水層WBLの上面は、一般的に、地上から50m以上100m以下程度の深さDに位置する。このため、筒体が埋設されている場合、当該筒体の長さは、帯水層WBLに達するように50m以上100m以下程度の範囲で適宜設定されている。 The well 2 is a hole that reaches the aquifer WBL of the underground GRD. For example, a cylinder (not shown) is embedded in the hole. The aquifer WBL is a geological layer including groundwater. The upper surface of the aquifer WBL is generally located at a depth D of about 50 m to 100 m from the ground. For this reason, when the cylinder is embedded, the length of the cylinder is appropriately set within a range of about 50 m to 100 m so as to reach the aquifer WBL.
井戸2の内部は、帯水層WBLから浸入した地下水で満たされている。井戸2の内部に満たされている地下水の自然水位hは、一般的に、地表面から10m以内の深さとなる。このような井戸2には、揚水管3と揚水ポンプ4等が挿入されている。
The interior of the well 2 is filled with groundwater that has entered from the aquifer WBL. The natural water level h of groundwater filled in the well 2 is generally within 10 m from the ground surface. In such a well 2, a
揚水管3は、その一端が井戸2の内部に引き込まれており、揚水熱交換器7を経由してから、その他端がバッファタンク9に接続されている。この揚水管3は、揚水ポンプ4の動力によって井戸2から取り込まれた地下水を、バッファタンク9まで流す。
One end of the
揚水ポンプ4は、井戸2の内部において、揚水管3の一端に取り付けられている。この揚水ポンプ4は、揚水流量計5、第1揚水温度計6及び第2揚水温度計8の計測結果などに基づいて動作する。これにより、揚水ポンプ4は、井戸2から揚水管3に地下水を取り込んで、揚水管3内の地下水に動力を付与する。
The pumping pump 4 is attached to one end of the
揚水流量計5は、揚水管3の途中に設けられ、井戸2と第1揚水温度計6との間に位置している。この揚水流量計5は、揚水管3内の地下水の流量を計測し、その計測結果を信号にして出力し、その信号を制御盤21に入力する。
The pumping flow meter 5 is provided in the middle of the
第1揚水温度計6は、揚水管3の途中に設けられ、揚水流量計5と揚水熱交換器7との間に位置している。この第1揚水温度計6は、揚水熱交換器7で熱交換する前の揚水管3内の地下水の温度を計測し、その計測結果を信号にして出力し、その信号を制御盤21に入力する。
The
揚水熱交換器7は、揚水管3の途中に設けられ、第1揚水温度計6と第2揚水温度計8との間に位置していると共に、環状の第1循環管17の途中に設けられている。この揚水熱交換器7は、揚水管3内を流れている地下水と、第1循環管17内を流れている水などの液体との間で熱移動を行う。すなわち、揚水熱交換器7は、揚水管3内の地下水の冷熱又は温熱を、第1循環管17内の液体に移動させる。
The pumping heat exchanger 7 is provided in the middle of the
第2揚水温度計8は、揚水管3の途中に設けられ、揚水熱交換器7とバッファタンク9との間に位置している。この第2揚水温度計8は、揚水熱交換器7で熱交換した後の揚水管3内の地下水の温度を計測し、その計測結果を信号にして出力し、その信号を制御盤21に入力する。
The second pumping thermometer 8 is provided in the middle of the
バッファタンク9は、揚水管3の他端に接続されていると共に、還元管10の一端に接続されている。これにより、バッファタンク9は、井戸2と還元井11との間に位置している。このバッファタンク9は、ヒートポンプ18の前段となる揚水熱交換器7において熱交換が行われた後の地下水を一時的に貯留する。すなわち、バッファタンク9は、揚水熱交換器7を介してヒートポンプ18に熱を取り出された後の地下水を貯留する。また、バッファタンク9は、貯留水循環管12の両端が接続されている。
The
還元管10は、その一端がバッファタンク9に接続されていると共に、その他端が還元井11の内部に引き込まれている。この還元管10は、バッファタンク9内で所定の水位を超えてオーバーフローした井戸水を、還元井11まで流す。
One end of the
還元井11は、地中GRDの穴である。この還元井11には、揚水熱交換器7で熱移動が行われた後の地下水が、還元管10等を介して戻される。
The reduction well 11 is a hole in the underground GRD. The groundwater after heat transfer is performed in the pumping heat exchanger 7 is returned to the reduction well 11 through the
貯留水循環管12は、その一端がバッファタンク9に接続されており、貯留水熱交換器16を経由してから、その他端が再びバッファタンク9に接続されている。この貯留水循環管12は、循環ポンプ13の動力によって、バッファタンク9に貯留されている地下水を貯留水熱交換器16との間で循環させる。
One end of the stored
循環ポンプ13は、貯留水循環管12の途中に設けられ、バッファタンク9と貯留水熱交換器16との間に位置している。この循環ポンプ13は、貯留水温度計14及び施設内温度計15の計測結果などに基づいて動作する。これにより、循環ポンプ13は、バッファタンク9に貯留されている地下水を貯留水循環管12に取り込んで、貯留水循環管12内の地下水に動力を付与することで、バッファタンク9内の地下水を貯留水熱交換器16との間で循環させる。
The circulation pump 13 is provided in the middle of the stored
貯留水温度計14は、バッファタンク9内に設けられている。この貯留水温度計14は、バッファタンク9に貯留されている地下水の温度を計測し、その計測結果を信号にして出力し、その信号を制御盤21に入力する。
The stored
施設内温度計15は、施設PGH内に設けられている。この施設内温度計15は、施設PGH内の空気の温度を計測し、その計測結果を信号にして出力し、その信号を制御盤21に入力する。
The
貯留水熱交換器16は、貯留水循環管12の途中に接続されていると共に、エアハンドリングユニット20と一緒に施設PGH内に設けられている。この貯留水熱交換器16は、バッファタンク9との間で地下水が循環することで、エアハンドリングユニット20で調温される前の施設PGH内の空気と地下水との間で熱交換を行う。
The stored water heat exchanger 16 is connected in the middle of the stored
第1循環管17は、揚水熱交換器7とヒートポンプ18との間を往復するように環状に配置されている。この第1循環管17は、冷媒または熱媒体となる水などの液体を、揚水熱交換器7とヒートポンプ18との間で循環させる。
The
ヒートポンプ18は、揚水熱交換器7との間で液体を循環させる第1循環管17と、エアハンドリングユニット20との間で液体を循環させる第2循環管19とが接続されている。このヒートポンプ18は、第1循環管17を流れる液体の冷熱又は温熱をかき集め、第2循環管19を流れる液体に移動させる。すなわち、ヒートポンプ18は、揚水熱交換器7で第1循環管17内の液体に移動していた地下水の冷熱又は温熱を取り出して、第2循環管19内の液体に移動させる。
The
第2循環管19は、ヒートポンプ18とエアハンドリングユニット20との間を往復するように環状に配置されている。この第2循環管19は、冷媒または熱媒体となる水などの液体を、ヒートポンプ18とエアハンドリングユニット20との間で循環させる。
The
エアハンドリングユニット20は、環状の第2循環管19の途中に接続されていると共に、貯留水熱交換器16と一緒に施設PGH内に設けられている。このエアハンドリングユニット20は、ヒートポンプ18との間で液体が循環することで、直前に貯留水熱交換器16で調温された後の施設PGH内の空気と第2循環管19内の液体との間で熱交換を行う。
The
具体的に、エアハンドリングユニット20は、貯留水熱交換器16を組み込んだユニット本体20aと、ユニット本体20a内に設けられた吸気ファン20bと、施設PGH内の空気を吸い込む吸込口20cと、吸い込んだ空気を施設PGH内に送り戻す送風口20d等を有する。このようなエアハンドリングユニット20は、吸気ファン20bの回転によって吸込口20cを介して施設PGH内の空気を吸い込んでから、ヒートポンプ18で取り出され第2循環管19内の液体に移動した熱を利用して、吸い込んだ空気を調温してから送風口20dを介して施設PGH内に送り戻す。
Specifically, the
図2に示すように、制御盤21は、データロガー22とCPU(Central Processing Unit)23とを有する。
As shown in FIG. 2, the
データロガー22は、例えばRAM(Random Access Memory)などの記録媒体によって構成されている。このデータロガー22には、CPU23が各種処理を実行するための処理プログラムと各種処理を実行する際に用いられる各種データ(判定部25が判定に用いるデータを含む。)及び各種フラグが記憶されている。
The
CPU23は、データロガー22に記憶された処理プログラムを実行することによって、通信部24、判定部25及び制御部26として機能する。
The
通信部24は、熱交換システム1の各部との間で信号を送受信する。具体的に、通信部24は、揚水流量計5、第1揚水温度計6、第2揚水温度計8、貯留水温度計14及び施設内温度計15等から出力された信号を、判定部25に転送する。そして、通信部24は、制御部26が出力する制御信号を、揚水ポンプ5、循環ポンプ13、ヒートポンプ18及びエアハンドリングユニット20に転送する。
The
判定部25は、揚水流量計5、第1揚水温度計6、第2揚水温度計8、貯留水温度計14及び施設内温度計15等から出力された信号に基づいて各種判定を行うことで、揚水ポンプ5、循環ポンプ13、ヒートポンプ18及びエアハンドリングユニット20等のそれぞれの運転状況を決定する。そして、判定部25は、判定結果を信号にして制御部26に出力する。
The
制御部26は、揚水ポンプ5、循環ポンプ13、ヒートポンプ18及びエアハンドリングユニット20等のそれぞれに対して、通信部24を介して、判定部25から出力された信号に基づく制御信号を出力し、それぞれの運転状況を制御する。
The
次に、熱交換システム1における熱の流れを図1に基づいて説明する。 Next, the heat flow in the heat exchange system 1 will be described with reference to FIG.
まず、夏季などに冷房を行う場合を説明する。熱交換システム1において、井戸2からくみ上げられた地下水の冷熱は、揚水熱交換器7で第1循環管17内の液体に移動してから、ヒートポンプ18でかき集められて第2循環管19内の液体に移動する。これにより、エアハンドリングユニット20が冷房として機能する。
First, the case where air conditioning is performed in the summer will be described. In the heat exchange system 1, the cold water of the groundwater pumped up from the well 2 is transferred to the liquid in the
また、施設内温度計15で計測される施設PGH内の空気の温度が、貯留水温度計14で計測されるバッファタンク9内の地下水の温度より高い場合には、更に、バッファタンク9内の地下水が貯留水循環管12を循環することで、バッファタンク9に貯留されている地下水の冷熱が貯留水熱交換器16で再利用され、エアハンドリングユニット20の冷房能力を増強する。
Further, when the temperature of the air in the facility PGH measured by the
具体例として、井戸2からくみ上げられた揚水管3内の地下水は、揚水熱交換器7において15℃から加熱されて18℃となり、バッファタンク9に供給される。
As a specific example, the groundwater in the
第1循環管17内の液体は、揚水熱交換器7において40℃から冷却されて35℃となり、ヒートポンプ18に供給されると共に、ヒートポンプ18において35℃から加熱されて40℃となり、揚水熱交換器7に供給される。
The liquid in the
第2循環管19内の液体は、ヒートポンプ18において10℃から冷却されて5℃となり、エアハンドリングユニット20に供給されると共に、エアハンドリングユニット20において5℃から加熱されて10℃となり、ヒートポンプ18に供給される。
The liquid in the
バッファタンク9に供給された後に貯留水循環管12を循環する地下水は、貯留水熱交換器16において18℃から加熱されて21℃となり、バッファタンク9に供給される。
After being supplied to the
施設PGH内の空気は、貯留水熱交換器16において30℃から冷却されて25℃となり、その後、エアハンドリングユニット20において25℃から冷却されて20℃となる。
The air in the facility PGH is cooled from 30 ° C. to 25 ° C. in the stored water heat exchanger 16 and then cooled from 25 ° C. to 20 ° C. in the
なお、貯留水熱交換器16は、主に、施設PGH内の空気の潜熱に作用する。また、エアハンドリングユニット20は、主に、施設PGH内の空気の顕熱に作用する。このように、貯留水熱交換器16及びエアハンドリングユニット20は、施設PGH内の温度と湿度を個別で任意に調節する。例えば、冷房に伴って、施設PGH内の空気の湿度を80%から下げて70%にする場合、主に、貯留水熱交換器16が機能することが求められる。
The stored water heat exchanger 16 mainly acts on the latent heat of the air in the facility PGH. The
続いて、冬季などに暖房を行う場合を説明する。熱交換システム1において、井戸2からくみ上げられた地下水の温熱は、揚水熱交換器7で第1循環管17内の液体に移動してから、ヒートポンプ18でかき集められて第2循環管19内の液体に移動する。これにより、エアハンドリングユニット20が暖房として機能する。
Next, a case where heating is performed in winter will be described. In the heat exchange system 1, the temperature of the groundwater pumped up from the well 2 is transferred to the liquid in the
また、施設内温度計15で計測される施設PGH内の空気の温度が、貯留水温度計14で計測されるバッファタンク9内の地下水の温度より低い場合には、更に、バッファタンク9内の地下水が貯留水循環管12を循環することで、バッファタンク9に貯留されている地下水の温熱が貯留水熱交換器16で再利用され、エアハンドリングユニット20の暖房能力を増強する。
Further, when the temperature of the air in the facility PGH measured by the
具体例として、井戸2からくみ上げられた揚水管3内の地下水は、揚水熱交換器7において15℃から冷却されて12℃となり、バッファタンク9に供給される。
As a specific example, the groundwater in the
第1循環管17内の液体は、揚水熱交換器7において5℃から加熱されて8℃となり、ヒートポンプ18に供給されると共に、ヒートポンプ18において8℃から冷却されて5℃となり、揚水熱交換器7に供給される。
The liquid in the
第2循環管19内の液体は、ヒートポンプ18において28℃から加熱されて30℃となり、エアハンドリングユニット20に供給されると共に、エアハンドリングユニット20において30℃から冷却されて28℃となり、ヒートポンプ18に供給される。
The liquid in the
バッファタンク9に供給された後の貯留水循環管12を循環する地下水は、貯留水熱交換器16において12℃から冷却されて、バッファタンク9に供給される。
The groundwater circulating through the stored
施設PGH内の空気は、貯留水熱交換器16において18℃から加熱されて、その後、エアハンドリングユニット20において加熱されて25℃となる。
The air in the facility PGH is heated from 18 ° C. in the stored water heat exchanger 16 and then heated in the
このように、熱交換システム1によれば、ヒートポンプ18で熱が取り出された後の地下水を、エアハンドリングユニット20で調温する前の空気との間で熱交換させることで、地下水の再利用によって冷暖房能力を増強できる。結果、熱交換システム1の利用価値が高まる。
As described above, according to the heat exchange system 1, the groundwater after heat is extracted by the
また、施設PGH内の空気の温度やバッファタンク9に貯留されている地下水の温度の状況に応じて、エアハンドリングユニット20による一段階の動作と、貯留水熱交換器16及びエアハンドリングユニット20による二段階の動作とを切り替えることができる。これにより、消費エネルギーを抑えて循環ポンプ13を稼働させることができる。結果、熱交換システム1の利用価値が更に高まる。
Further, depending on the temperature of the air in the facility PGH and the temperature of the groundwater stored in the
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit and technical idea thereof.
すなわち、上記実施形態において、井戸2からくみ上げられた地下水の熱は、揚水熱交換器7を介してヒートポンプ18で取り出される場合を例に説明したが、本発明は、揚水熱交換器を備えている必要はなく、井戸からくみ上げられた地下水の熱を直接ヒートポンプで取り出すように構成したものであってもよい。
That is, in the above embodiment, the case where the heat of the groundwater pumped up from the well 2 is taken out by the
あるいは、上記実施形態において、冷房時に、施設PGH内の空気の温度がバッファタンク9内の地下水の温度より高い場合にバッファタンク9に貯留されている地下水の冷熱を再利用して冷房能力を増強する一方で、暖房時に、施設PGH内の空気の温度がバッファタンク9内の地下水の温度より低い場合にバッファタンク9に貯留されている地下水の温熱を再利用して暖房能力を増強する場合を例に説明したが、本発明において、バッファタンク9に貯留されている地下水の冷熱・温熱を再利用する条件は、これに限定されるものではない。
Alternatively, in the above embodiment, during cooling, if the temperature of the air in the facility PGH is higher than the temperature of the groundwater in the
あるいは、上記実施形態において、貯留水循環管12によって、バッファタンク9に貯留されている地下水を貯留水熱交換器16との間で循環させる場合を例に説明したが、貯留水熱交換器16を経由した地下水を、バッファタンク9に供給せずに、還元井11等に排出するようにしてもよい。
Or in the said embodiment, although the case where the groundwater stored by the
1 熱交換システム
2 井戸
3 揚水管
4 揚水ポンプ
5 揚水流量計
6 第1揚水温度計
7 揚水熱交換器
8 第2揚水温度計
9 バッファタンク
10 還元管
11 還元井
12 貯留水循環管
13 循環ポンプ
14 貯留水温度計
15 施設内温度計
16 貯留水熱交換器(熱交換器)
17 第1循環管
18 ヒートポンプ
19 第2循環管
20 エアハンドリングユニット
20a ユニット本体
20b 吸気ファン
20c 吸込口
20d 送風口
21 制御盤
22 データロガー
23 CPU
24 通信部
25 判定部
26 制御部
PGH 施設
GRD 地中
WBL 帯水層
D 深さ
h 自然水位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat exchange system 2
17
24
Claims (1)
施設内の空気を吸い込んでから、前記ヒートポンプで取り出された前記熱を利用して、吸い込んだ前記空気を調温してから前記施設内に送り戻すエアハンドリングユニットと、
前記ヒートポンプに熱を取り出された後の前記地下水を貯留させておくバッファタンクと、
前記バッファタンクとの間で前記地下水が循環することで、前記エアハンドリングユニットで調温される前の前記空気と前記地下水との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記施設内の空気の温度を計測する温度計と、
前記バッファタンクに貯留されている前記地下水の温度を計測する水温計と、
前記温度計及び前記水温計の計測結果に基づいて動作することで、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を、前記熱交換器との間で循環させるポンプと、を備え、
前記エアハンドリングユニットによる一段階の動作による前記施設内の冷房時には、前記施設内の空気を前記エアハンドリングユニットにおいて冷却し、
前記熱交換器及び前記エアハンドリングユニットによる二段階の動作による前記施設内の冷房時には、前記ポンプの動作によって、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を前記熱交換器との間で循環させることで、前記施設内の空気を前記熱交換器において冷却してから、その後、前記エアハンドリングユニットにおいて冷却し、
前記エアハンドリングユニットによる一段階の動作による前記施設内の暖房時には、前記施設内の空気を前記エアハンドリングユニットにおいて加熱し、
前記熱交換器及び前記エアハンドリングユニットによる二段階の動作による前記施設内の暖房時には、前記ポンプの動作によって、前記バッファタンクに貯留されている前記地下水を前記熱交換器との間で循環させることで、前記施設内の空気を前記熱交換器において加熱してから、その後、前記エアハンドリングユニットにおいて加熱することを特徴とする
熱交換システム。 A heat pump that extracts the heat of groundwater pumped up from the well;
An air handling unit that sucks in the air in the facility and then uses the heat extracted by the heat pump to adjust the temperature of the sucked air and send it back into the facility;
A buffer tank for storing the groundwater after heat is taken out by the heat pump;
A heat exchanger that exchanges heat between the air before the temperature is adjusted by the air handling unit and the ground water by circulating the ground water between the buffer tank,
A thermometer for measuring the temperature of air in the facility;
A thermometer for measuring the temperature of the groundwater stored in the buffer tank;
A pump that circulates the groundwater stored in the buffer tank with the heat exchanger by operating based on the measurement results of the thermometer and the water thermometer , and
During cooling of the facility by a one-step operation by the air handling unit, the air in the facility is cooled in the air handling unit,
During cooling of the facility by a two-stage operation by the heat exchanger and the air handling unit, the groundwater stored in the buffer tank is circulated between the heat exchanger and the pump by the operation of the pump. Then, the air in the facility is cooled in the heat exchanger, and then cooled in the air handling unit.
At the time of heating in the facility by a one-step operation by the air handling unit, the air in the facility is heated in the air handling unit,
During heating of the facility by a two-stage operation by the heat exchanger and the air handling unit, the ground water stored in the buffer tank is circulated between the heat exchanger by the operation of the pump. in the air in the facility is heated in the heat exchanger, then, the heat exchange system, characterized that you heated in the air handling unit.
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