(57)【要約】【課題】地中温度を有効に利用して、空調機の排熱による気温上昇を防止する。【解決手段】地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、ヒートポンプ１６と、ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成された空調用冷水路７０と、夏季において、冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて、空調用冷水路７０の冷水を循環させるポンプ４８と、温水槽１４に収容した温水を汲み上げて、ヒートポンプ１６の排熱側を経て温水槽１４に戻る配管により形成された排熱用温水路７４と、温水を循環させるポンプ５８とを備え、ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該冷水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転により、前記空調用冷水路７０の冷水の温度を許容温度範囲で上下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、
吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、
前記ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成された空調用冷水路７０と、
夏季において、前記冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて前記空調用冷水路７０に供給してから、前記空調用冷水路７０の冷水を循環させるポンプ４８と、
前記温水槽１４に収容した温水を汲み上げて、前記ヒートポンプ１６の排熱側を経て前記温水槽１４に戻る配管により形成された排熱用温水路７４と、
前記排熱用温水路７４の温水を循環させるポンプ５８とを備え、
前記ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該冷水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転により、前記空調用冷水路７０の冷水の温度を許容温度範囲で上下させ、
前記温水槽１４を自然伝熱により地中に熱エネルギを放散させることができる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項２】
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、
吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、
前記ヒートポンプ１６の排熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の排熱側に戻る配管により形成された空調用温水路７２と、
冬期において、前記温水槽１３に収容した温水を汲み上げて前記空調用温水路７２に供給してから、前記空調用温水路７２の温水を循環させるポンプ５８と、
前記冷水槽１４に収容した冷水を汲み上げて、前記ヒートポンプ１６の吸熱側を経て前記冷水槽に戻る配管により形成された吸熱用冷水路７６と、
前記吸熱用冷水路７６の冷水を循環させるポンプ４８とを備え、
前記ヒートポンプ１６は、空調用温水路７２の温水が一定温度以下になったとき運転を開始し、当該温水が一定温度以上になったとき運転を停止する間欠運転により、前記空調用温水路７２の温水の温度を許容温度範囲で上下させ、
前記冷水槽１３を自然伝熱により地中から熱エネルギを吸収させる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項３】
請求項１に記載の冷温水空調システムにおいて、
夏季において、温水槽に収容された温水または冷水槽に収容された冷水を建物の外壁に噴霧する噴霧器を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の冷温水空調システムにおいて、
雨水から不純物を濾過した水を、前記冷水槽１３または前記温水槽１４に補充して、それらの水位を基準レベルに保持する雨水処理部を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、
夏季において、温水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、
冬期において、冷水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項７】
冷水槽１３と温水槽１４とを同じ熱環境で地下に設置し、ヒートポンプ１６の吸熱側と排熱側に、冷水槽１３と温水槽１４と空調機３６とをそれぞれ同一構成の配管で接続し、バルブを切り替えることにより、夏期は請求項１に記載の構成を実現し、冬季は請求項２に記載の構成を実現することを特徴とする冷温水空調システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギを活用した冷温水空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギのうちでも、安定した地中熱を利用した空調システムが各種開発されている（特許文献１）（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００８−７００９８号公報
【特許文献２】特開２００８−１１６１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
都市では空調機の排熱による気温上昇が深刻な問題になっている。一般の空調機の室外機は空冷式が多く、排熱は直接周辺の気温を上昇させる。空気を冷媒として用いると熱効率が悪いという問題もある。既知の空調機の室外機に水冷式のものもあるが、湿気を含んだ排気が排出される。また、特許文献１や２に記載の従来のシステムは比較的構成が複雑になり、設備コストが大きくなるという問題がある。
上記の課題を解決するために、本発明は、地中温度を有効に利用して、空調機の排熱による気温上昇を防止した、実用性の高い冷温水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】
【０００４】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、上記ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成された空調用冷水路７０と、夏季において、上記冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて上記空調用冷水路７０に供給してから、上記空調用冷水路７０の冷水を循環させるポンプ４８と、上記温水槽１４に収容した温水を汲み上げて、上記ヒートポンプ１６の排熱側を経て上記温水槽１４に戻る配管により形成された排熱用温水路７４と、上記排熱用温水路７４の温水を循環させるポンプ５８とを備え、上記ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該冷水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転により、上記空調用冷水路７０の冷水の温度を許容温度範囲で上下させ、上記温水槽１４を自然伝熱により地中に熱エネルギを放散させることができる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【０００５】
〈構成２〉
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、上記ヒートポンプ１６の排熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の排熱側に戻る配管により形成された空調用温水路７２と、冬期において、上記温水槽１３に収容した温水を汲み上げて上記空調用温水路７２に供給してから、上記空調用温水路７２の温水を循環させるポンプ５８と、上記冷水槽１４に収容した冷水を汲み上げて、上記ヒートポンプ１６の吸熱側を経て上記冷水槽に戻る配管により形成された吸熱用冷水路７６と、上記吸熱用冷水路７６の冷水を循環させるポンプ４８とを備え、上記ヒートポンプ１６は、空調用温水路７２の温水が一定温度以下になったとき運転を開始し、当該温水が一定温度以上になったとき運転を停止する間欠運転により、上記空調用温水路７２の温水の温度を許容温度範囲で上下させ、上記冷水槽１３を自然伝熱により地中から熱エネルギを吸収させる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【０００６】
〈構成３〉
構成１に記載の冷温水空調システムにおいて、夏季において、温水槽に収容された温水または冷水槽に収容された冷水を建物の外壁に噴霧する噴霧器を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【０００７】
〈構成４〉
構成１乃至３に記載の冷温水空調システムにおいて、雨水から不純物を濾過した水を、上記冷水槽１３または上記温水槽１４に補充して、それらの水位を基準レベルに保持する雨水処理部を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【０００８】
〈構成５〉
構成１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、夏季において、温水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【０００９】
〈構成６〉
構成１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、冬期において、冷水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【００１０】
〈構成７〉
冷水槽１３と温水槽１４とを同じ熱環境で地下に設置し、ヒートポンプ１６の吸熱側と排熱側に、冷水槽１３と温水槽１４と空調機３６とをそれぞれ同一構成の配管で接続し、バルブを切り替えることにより、夏期は請求項１に記載の構成を実現し、冬季は請求項２に記載の構成を実現することを特徴とする冷温水空調システムの制御方法。
【発明の効果】
【００１１】
（１）冷水槽１３と温水槽１４を地中に配置する。夏季には、ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成された空調用冷水路７０を設ける。ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水の温度を所定温度範囲に保持する。このとき出る排熱は温水槽１４で受け入れる。自然伝熱により熱放散すれば、エアコンの排熱を外気に放出することがない。また、温水槽への蓄熱速度と蓄熱量に応じてヒートポンプ１６を間欠運転すれば、温水槽からの自然放熱のみで、システムを維持できる。
（２）冷水槽１３と温水槽１４を地中に配置する。冬期には、ヒートポンプ１６の排熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の排熱側に戻る配管により形成された空調用温水路７２を設ける。ヒートポンプ１６は、空調用温水路７２の温水の温度を所定温度範囲に保持する。ヒートポンプ１６の吸熱側には、冷水槽１３から冷水を供給する。水温の低下した冷水は、自然伝熱により地中で暖められる。
（３）温水や冷水を噴霧器を用いて建物の外壁に噴霧すると、気化熱により建物全体の温度を低下させることができる。温水槽に収容された温水を排出すれば、温水槽の熱エネルギを放出でき、同時に空調機の負荷も軽減することができる。
（４）雨水から不純物を濾過した水を、冷水槽１３と温水槽１４に補充して、それらの水位を基準レベルに保持するよう制御すれば、資源を有効に活用しながらシステムを安定に運用できる。
（５）夏季において、温水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を設ければ、温水槽の熱エネルギを取り出すと同時に温水を有効利用できる。
（６）冬期において、冷水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を設ければ、冷水を有効利用するとともに、冷水槽の水温を引き上げて、空調の効率をあげることができる。
（７）冷水槽１３と温水槽１４とを同じ熱環境で地下に設置し、ヒートポンプ１６の吸熱側と排熱側に、冷水槽１３と温水槽１４と空調機３６とをそれぞれ同一構成の配管で接続すれば、バルブの切り替えにより、夏期と冬季の構成を簡単に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は実施例１の冷温水空調システム１０を示すブロック図である。
図の冷温水空調システム１０は、地上階１１と地下室１２を設けて実現する。地上階１１はオフィスや居住空間に使用する。地下室１２は上下２段構成になっており、最深部に冷水槽１３と温水槽１４とを配置している。
【００１４】
冷水槽１３と温水槽１４には、この実施例ではいずれも雨水を８０トン蓄積して使用することができるように構成されている。もちろん、水道水を使用しても構わない。雨水使用システムについては後で図４を用いて説明する。図１はシステムの夏季の使用状態を示し、図７はシステムの冬期の使用状態を示す。
【００１５】
図１中の、ヒートポンプ１６は、図の右側の吸熱側から、図の左側の排熱側に向けて熱エネルギを移動させる機能を持つ。ヒートポンプ１６の右側には、破線のループのように空調用冷水路７０が設けられている。この空調用冷水路７０は、ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成される。ポンプ４８は、空調用冷水路７０の冷水を循環させる機能を持つ。
【００１６】
ヒートポンプ１６の左側には、破線のループのように排熱用温水路７４が設けられている。排熱用温水路７４は、温水槽１４に収容した温水を汲み上げて、ヒートポンプ１６の排熱側を経て温水槽１４に戻る配管により形成されている。ポンプ５８は、排熱用温水路７４の温水を循環させる機能を持つ。ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該冷水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転制御がされる。これにより、空調用冷水路７０の冷水の温度を許容温度範囲で上下させる。温水槽１４は、自然伝熱により地中に熱エネルギを放散させることができる壁８０で包囲されている。
【００１７】
図２は冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げる動作の説明図である。
夏季において、システムの起動時には、冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて空調用冷水路７０に供給する。これには、ポンプ４８が使用され、図の破線のループを経由して、冷水が汲み上げられる。まず、始めに、バルブ４０が開放されポンプ４８が起動する。汲み上げられた冷水はポンプ４８からヒートポンプ１６を通りバルブ４６を通じて空調機３６に送り込まれる。この冷水はバルブ４９を通じて冷水槽１３側に戻る。バルブ４２を閉じてバルブ４３を開放しておくと、空調用冷水路７０全体に冷水が行き渡る。なお、ポンプ４８の供給する水量がオーバーフローしたときはバルブ４５を通じてその冷水が冷水槽１３に戻る。冷水が空調用冷水路７０に満たされたら、バルブ４０及びバルブ４５を閉じて、通常運転に移る。
【００１８】
通常運転中、ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水を冷却する。ヒートポンプ１６が冷水を冷却すると廃熱が生じる。図１において、温水漕１４はこの廃熱を蓄積する役割を持つ。図１に示すバルブ５０を通じて温水漕１４から汲み上げられた温水は、ポンプ５８によりヒートポンプ１６の排熱側に送り込まれる。ヒートポンプ１６において廃熱を吸収した温水は、バルブ５６を経て再び温水漕１４に戻る。この排熱用温水路７４を形成するために、他のバルブ５３とバルブ５５は閉じられた状態になっている。こうして温水は、ヒートポンプ１６の廃熱を吸収し再び温水漕１４に戻るという動作を行う。
【００１９】
図３は、図１に示したシステムを実証運転した結果を示す説明図である。
図のグラフの（ａ）は、外気温と地中温度と冷水槽１３及び温水槽１４の水温と空調用冷水の１日の温度変化を示す。図の（ｂ）は温水槽１４の長期温度変化を示す。縦軸は温度、横軸は時間を示す。シーズンの始めの冷房運転開始時には、冷水も温水も地中温度と同じ約１８度から２０度である。冷水は図２で説明した手順で空調用冷水路７０に供給される。ヒートポンプ１６の運転を開始すると、冷水は、破線のように立ち上がり次第に実線のように冷却されて摂氏６度という通常運転の最低温度に達する。ヒートポンプ１６は冷水を６度以上９度以下の温度に保持するよう動作する。即ち、冷水を冷却し６度以下になった場合にはヒートポンプ１６が停止する。ポンプ４８は運転を続ける。冷水が９度以上になったら再びヒートポンプ１６が起動し冷水の冷却を開始する。
【００２０】
実際に、空調用冷水路７０の水量を１トン（ｔ）使用し、温水を温水槽１４に８０トン収容して実験を行ったところ、冷水は冷房を止めても断熱性の高い配管に収容されているから翌朝も１５度程度に保持されている。従って、朝、冷房運転を開始すると速やかに運転温度に達する。即ち、断熱性のある配管により構成された空調用冷水路７０に冷水を収容して冷媒に使用すると、効率の良い空調ができる。実際に、ヒートポンプ１６を２分間運転して５分間停止するというように、休止時間のほうが長い間欠運転ができる。また、このようにオンオフ制御をして、冷水の温度が３度くらい変動しても、体感温度には大きな変化がない。従って、空調性能に支障はない。
【００２１】
一方、温水槽１４に収容された温水は、シーズンの始めに冷房運転を開始すると、当初破線のように温度上昇して摂氏３５度付近まで温度上昇する。その後は実線のように夏期の最盛期でも３７度付近までしか温度上昇しない。冷房運転を終了した夜間には温水槽１４から地中に自然放熱されるので、約１〜２度程度の温度低下が見られる。しかし、毎日冷房運転をする夏季には、温水槽１４の水温が３５度程度から次第に上昇する。
【００２２】
この状態を図３（ｂ）に示した。即ち、温水槽１４は自然放熱能力と排熱吸収能力とを比較したとき、排熱吸収能力のほうを高く設定しておく。これにより、数ヶ月という長期的にみると、次第に熱エネルギが蓄積される。そして、冷房運転を終了した後にゆっくりと地中温度まで下がっていく。こうすれば、夏季に発生した排熱を可能な限り秋以降に地中に放出することができる。なお、温水の温度が上昇して限界値を超えると、排熱吸収能力が急激に落ちて、ヒートポンプが機能しなくなる。従って、冷房運転期間の総排熱エネルギから、同期間の自然排熱エネルギを差し引いたものが、温水槽１４の許容温度範囲の最大吸収熱エネルギになるように設計をするとよい。
【００２３】
ヒートポンプ１６が間欠的に運転され、自然放熱も有効に働くので、廃熱を吸収しきれなくなることはない。即ち、温水槽１４に吸収される熱エネルギーが大きいので、温水槽１４に収容された温水の温度が異常上昇することはない。さらに後で説明するように、温水槽１４に収容された温水を生活用水やその他の用途のために汲み出したり、噴霧したりすることで充分に温水槽１４の温度制御が可能であることがわかった。特に、大量の水を温水槽１４に蓄積することが難しい一般の住宅では、温水をシャワーや風呂に使用して水道水を補充すれば、排熱の有効利用が可能になる。
【実施例２】
【００２４】
図４は雨水を利用するシステムのブロック図である。
上記の構成の図１のシステムにおいて、雨水受容部２０で取得した雨水は雨水処理部２１を通じて冷水槽１３あるいは温水槽１４に適宜供給される。冷水槽１３と温水槽１４の水位は常に一定に保持される。雨水処理部２１には、図４に示すように、沈殿槽２２、濾過槽２３、オゾン発生器２５及び中水槽２７が収容されている。建物の屋上等に配置された雨水受容部２０から取り入れられた雨水は、まず沈殿槽２２に収容される。ついで濾過槽２３で充分に不純物を濾過し、オゾン発生器２５で発生するオゾンを用いて殺菌、漂白、脱臭処理をする。こうして処理された水は、中水槽２７に蓄積される。この水は飲料水や生活水として用いることができる。さらに、図１を用いて説明した冷水槽１３や温水槽１４に対し、水の補充用として利用することができる。
【００２５】
図５は、夏期における地下室の除湿と建物の冷却方法の説明図である。
冷水槽１３に収容された冷水は、地上階の空調のみならず、地下室の除湿にも利用することができる。図の（ａ）に示すように、冷水槽１３に収容された冷水をポンプ３２により汲み上げて、除湿機３０に供給する。除湿機３０は地下室に設置されている。除湿機３０は地上に開口した吸気口３４から外気を取り入れて除湿し、その空気を地下室内に供給する。排気は階段等から自然に出て行く。これにより地下室内は除湿された快適な環境を維持できる。また、法律で定められた必要な換気が可能になる。
【００２６】
また、きわめて気温が高くなり、温水槽１４の水温の上昇が激しくなったような場合には、温水槽１４から温水を工場の特定用途や生活用水に使用することで一部排出し、その代わりに別途貯留しておいた雨水を補充する。これで熱エネルギを許容量まで排出できる。さらに、冷水槽１３や温水槽１４から汲み出した温水を、例えば、図５（ｂ）に示すように、噴霧器１８を通じて建物全体に噴霧する。温水を噴霧器を用いて建物の外壁に噴霧すると、気化熱により建物全体の温度を低下させることができる。これによって建物の温度を下げることができる。同時に、空調機３６から温水槽１４に戻る温水の温度を低下させることができる。
【実施例３】
【００２７】
図６は冷水や温水を様々な設備に供給するための経路を説明する説明図である。
冷水槽１３や温水槽１４に収容された温水は、建物の各部でその用途に応じて利用することができる。温水は生活用水一般やシャワー等に利用できる。工場設備があればそこにも利用できる。冷水も生活用水一般や冷却用に使用できる。冬は温度が充分低くなるので冷蔵用にも使用できる。
【００２８】
冷水槽１３に収容された冷水は、冷水供給路６２を通じて、建物の所定箇所に供給される。また、温水槽１４に収容された冷水は、温水供給路６４を通じて、建物の所定箇所に供給される。冷水は、バルブ４１を通じてポンプ４７により汲み上げられる。ポンプ４７は、水使用設備６０側に対して要求される量だけ冷水を供給し、オーバーフロー分はバルブ４４を通じて冷水漕１３に戻す。従って、使用される水量が変動してもポンプ４７は一定の速度で運転される。また、全く水が使用されない場合には、ポンプ４７は動作しない。
【００２９】
温水は、バルブ５１を通じてポンプ５７により汲み上げられる。ポンプ５７は、水使用設備６０側に対して要求される量だけ温水を供給し、オーバーフロー分はバルブ５４を通じて温水漕１４に戻す。従って、使用される水量が変動してもポンプ５７は一定の速度で運転される。また、全く水が使用されない場合には、ポンプ５７は動作しない。
【実施例４】
【００３０】
図７は冷温水空調システム１０の冬季の状態を示すブロック図である。
図７において、ヒートポンプ１６は、既に説明したように、図の右側の吸熱側から、図の左側の排熱側に向けて熱エネルギを移動させる機能を持つ。ヒートポンプ１６の左側には、破線のループのように空調用温水路７２が設けられている。この空調用温水路７２は、ヒートポンプ１６の排熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の排熱側に戻る配管により形成される。ポンプ５８は、空調用温水路７２の温水を暖房用に加熱する機能を持つ。
【００３１】
ヒートポンプ１６の右側には、破線のループのように吸熱用冷水路７６が設けられている。吸熱用冷水路７６は、冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて、ヒートポンプ１６の吸熱側を経て冷水漕１３に戻る配管により形成されている。ポンプ４８は、吸熱用冷水路７６の冷水を循環させる機能を持つ。ヒートポンプ１６は、空調用温水路７２の温水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該温水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転制御がされる。これにより、空調用温水路７２の温水の温度を許容温度範囲で上下させる。冷水槽１３は、自然伝熱により地中から熱エネルギを吸収することができる壁８０で包囲されている。なお、温水のシステム立ち上げ時の供給方法は、図２で説明した冷水のそれと変わらないので、重複する説明は省略する。
【００３２】
図８は冷温水空調システムを冬季に実証運転した結果を示す説明図である。
図の（ａ）のグラフは、図３と同様に、外気温と地中温度と冷水槽１３及び温水槽１４の水温とを示し、さらに、空調用温水の温度を示す。図の（ｂ）は暖房期間における長期的な冷水の温度変化を示す。縦軸は温度、横軸は時間を示す。暖房をはじめて使い始める日には、図のように、温水も冷水もほぼ地中温度と同じ摂氏１８度から２０度である。この温水が図２で説明したものと同様の手順で空調用温水路７２に供給される。ヒートポンプ１６の運転を開始すると、温水は、破線のように次第に加熱されて摂氏６０度という通常運転の最高温度に達する。ヒートポンプ１６は温水を図の実線のように５５度以上６０度以下の温度に保持するよう動作する。即ち、温水を加熱し摂氏６０度以上になった場合にはヒートポンプ１６が停止する。
【００３３】
ポンプ５８は運転を続ける。温水が５５度以下になったら再びヒートポンプ１６が起動し温水の加熱を開始する。水使用設備６０に供給される温水の温度が５度くらい変動しても、体感温度には大きな変化がない。従って、空調性能に支障はない。また、暖房運転をした次の日には、断熱された配管により構成される空調用温水路７２では、温水が摂氏３０度程に維持される。従って、翌日の運転開始時には、速やかに適温まで温度上昇する。あとは毎日実線のような温度変化をする。
【００３４】
一方、冬季には冷水漕１３が冷却された水を蓄積する役割を持つ。冬の間は冷水は約７度くらいの温度になる。この冷水は冬の間例えば、冷蔵用などに利用できる。冬の場合でも、ヒートポンプ１６が間欠的に運転され、自然伝熱も有効に働くので、冷水槽１３が収容する冷水の温度が下がりすぎることはない。冬期も、図３（ｂ）に示したように、冷水槽１３が収容する冷水の温度は、数ヶ月という長期的にみると、次第に低下していく。
【００３５】
その後、暖房運転を終了した春以降に、冷水槽１３に収容された冷水はゆっくりと地中温度まで上昇していく。こうすれば、外気温の上昇とともに、冷熱を地中に放出することができる。即ち、冷水槽１３が地中温度で自然に暖められて、地中温度に達する。冷水の温度が下がりすぎて限界値を超えると、冷熱蓄積能力が急激に落ちて、ヒートポンプが機能しなくなる。従って、暖房運転期間における総冷熱エネルギから、同期間の自然吸熱エネルギを差し引いたものが、冷水槽１３の許容温度範囲の最大吸収熱エネルギになるように設計をするとよい。
【００３６】
以上のように、上記のシステムは、冷水槽１３と温水槽１４とを同じ熱環境で地下に設置し、ヒートポンプ１６の吸熱側と排熱側に、冷水槽１３と温水槽１４と空調機３６とをそれぞれ同一構成の配管で接続し、バルブを切り替えることにより、夏期は実施例１の構成を実現し、冬季は実施例２の構成を実現している。
【００３７】
上記のように空調設備には熱媒体として水が用いられる。その水は配管の中を循環させられその配管の内部の水が空調のための設定温度範囲内に制御される。従って、例えば冷房を遮断したときや暖房を遮断したときに、既存の空調装置では急激に空調温度が変化するが、このシステムでは、そんなことはない。配管内に水が残っていて、ゆっくりと地下水温に近づくので、しばらく空調を継続できるし、室温の変化を充分に遅くできる。また、例えば、排熱を利用して温水を得るだけであれば、温水槽は地上にあってもよい。しかし、温水の温度が高くなりすぎて効率が著しく低下し、強制冷却が必要になる。温水槽を地下に配置すると、自然放熱により温水の温度が許容範囲に保持できる。特に、夜間の放熱が有効である。しかも、温水槽と冷水槽とを同じ熱環境で地下に設置し、同様の構成の配管を設けているので、上記のように夏期と冬季とで配管を切り替えると、簡単に冷暖房の切換ができる。温水槽と冷水槽の水温はヒートポンプを運転していないときには地中温度付近で安定する。従って、システムの運転開始時の条件は四季を通じてほぼ一定で、非常に制御がしやすい。冷房時も暖房時も特定の配管の水温を所定範囲になるようにヒートポンプをオンオフ制御するだけでよいから、制御装置も単純化できるという効果がある。
【００３８】
以上のシステムは、地球温暖化をふまえて次世代の環境調和型ビル建設に好適するものといえる。本発明のシステムでは１台のヒートポンプで冷水と温水が同時に得られる。そして、冷水と温水を同時に蓄え、必要に応じて蓄熱した、冷水、温水を使うことができる。本発明のシステムはきわめて効率がよいので、外気温を上昇させる排気を充分に抑制することができる。また、建物の地下にが貯水槽を配置すると、揺れる水が振動を吸収するため地震に強い構造になる。このほかに、ソーラー発電により電力をバッテリーに蓄電して、システムの制御に使用することもできる。また、地下に貯蔵された冷水と温水は地震の際の資源として、飲み水、生活水、冷暖房水、防災水と利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の冷温水空調システムを示すブロック図である。
【図２】冷水槽に収容した冷水を汲み上げる動作の説明図である。
【図３】図１に示したシステムを夏期に実証運転した結果を示す説明図である。
【図４】雨水を利用するシステムのブロック図である。
【図５】夏期における地下室の除湿と建物の冷却方法の説明図である。
【図６】冷水や温水を様々な設備に供給するための経路を説明する説明図である。
【図７】冬季における本発明の冷温水空調システムを示すブロック図である。
【図８】冷温水空調システムを冬季に実証運転した結果を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  冷温水空調システム
１１  地上階
１２  地下室
１３  冷水槽
１４  温水槽
１６  ヒートポンプ
１８  噴霧器
２０  雨水受容部
２１  雨水処理部
２２  沈殿槽
２３  濾過槽
２５  オゾン発生器
２７  中水槽
３０  除湿機
３２  ポンプ
３４  吸気口
３６  空調機
４０〜４６  バルブ
４７、４８  ポンプ
４９〜５６  バルブ
５７、５８  ポンプ
６０  水使用設備
６２  冷水供給路
６４  温水供給路
７０  空調用冷水路
７２  空調用温水路
７４  排熱用温水路
７６  吸熱用冷水路
８０  壁
【図１】
2010060224.tif 000003
【図２】
2010060224.tif 000004
【図３】
2010060224.tif 000005
【図４】
2010060224.tif 000006
【図５】
2010060224.tif 000007
【図６】
2010060224.tif 000008
【図７】
2010060224.tif 000009
【図８】
2010060224.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月29日(2008.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、
吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、
前記ヒートポンプ１６の吸熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の吸熱側に戻る配管により形成された空調用冷水路７０と、
夏季において、前記冷水槽１３に収容した冷水を汲み上げて前記空調用冷水路７０に供給してから、前記空調用冷水路７０の冷水を循環させるポンプ４８と、
前記温水槽１４に収容した温水を汲み上げて、前記ヒートポンプ１６の排熱側を経て前記温水槽１４に戻る配管により形成された排熱用温水路７４と、
前記排熱用温水路７４の温水を循環させるポンプ５８とを備え、
前記ヒートポンプ１６は、空調用冷水路７０の冷水が一定温度以上になったとき運転を開始し、当該冷水が一定温度以下になったとき運転を停止する間欠運転により、前記空調用冷水路７０の冷水の温度を許容温度範囲で上下させ、
前記温水槽１４を自然伝熱により地中に熱エネルギを放散させることができる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項２】
地中に配置した冷水槽１３と温水槽１４と、
吸熱側から排熱側に熱エネルギを移動させるヒートポンプ１６と、
前記ヒートポンプ１６の排熱側と空調機３６を経てヒートポンプ１６の排熱側に戻る配管により形成された空調用温水路７２と、
冬期において、前記温水槽１３に収容した温水を汲み上げて前記空調用温水路７２に供給してから、前記空調用温水路７２の温水を循環させるポンプ５８と、
前記冷水槽１４に収容した冷水を汲み上げて、前記ヒートポンプ１６の吸熱側を経て前記冷水槽に戻る配管により形成された吸熱用冷水路７６と、
前記吸熱用冷水路７６の冷水を循環させるポンプ４８とを備え、
前記ヒートポンプ１６は、空調用温水路７２の温水が一定温度以下になったとき運転を開始し、当該温水が一定温度以上になったとき運転を停止する間欠運転により、前記空調用温水路７２の温水の温度を許容温度範囲で上下させ、
前記冷水槽１３を自然伝熱により地中から熱エネルギを吸収させる壁８０で包囲したことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項３】
請求項１に記載の冷温水空調システムにおいて、
夏季において、温水槽に収容された温水または冷水槽に収容された冷水を建物の外壁に噴霧する噴霧器を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の冷温水空調システムにおいて、
雨水から不純物を濾過した水を、前記冷水槽１３または前記温水槽１４に補充して、それらの水位を基準レベルに保持する雨水処理部を設けたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、
夏季において、温水槽に収容された温水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、
冬期において、冷水槽に収容された冷水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。
【請求項７】
冷水槽１３と温水槽１４とを同じ熱環境で地下に設置し、ヒートポンプ１６の吸熱側と排熱側に、冷水槽１３と温水槽１４と空調機３６とをそれぞれ同一構成の配管で接続し、バルブを切り替えることにより、夏期は請求項１に記載の構成を実現し、冬季は請求項２に記載の構成を実現することを特徴とする冷温水空調システムの制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
〈構成６〉
構成１乃至４のいずれかに記載の冷温水空調システムにおいて、冬期において、冷水槽に収容された冷水を特定用途に供給する配管を備えたことを特徴とする冷温水空調システム。