(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒を循環させる地中熱交換器を利用する地盤熱特性解析方法であって、
地盤熱特性値としての有効熱伝導率を仮定し、その有効伝導率を用いて、所定の期間、時々刻々に測定した計算条件を用いて、熱源側の温度の時系列変化を計算する第１のシミュレーション手順と、
前記第１のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値の前記所定の期間での初期地中温度からの変化量と、熱源側の温度の実測値の前記所定の期間での前記初期地中温度からの変化量とが所定の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手順とを有し、
前記計算値の変化量と前記実測値の変化量とが前記所定の条件を満たすまで前記有効熱伝導率を変更して前記第１のシミュレーション手順及び第１の判定手順を繰り返し、前記所定の条件を満たす有効熱伝導率を求めることを特徴とする地盤熱特性解析方法。
【請求項２】
熱源側の温度とは、地中熱交換器出口温度であり、
前記第１のシミュレーション手順では、前記所定の期間、時々刻々に測定した地中熱交換器入口温度及び熱媒の循環流量を計算条件として与え、地中熱交換器内部の熱収支、無限の周囲地盤との熱伝導を解析し、熱源側の温度として地中熱交換器出口温度の時系列変化を計算することを特徴とする請求項１に記載の地盤熱特性解析方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地盤熱特性解析方法により有効熱伝導率を求める地盤熱特性解析手順と、
運転期間の採放熱量積算値に基づいて、予定されている土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を再設定する再設定手順と、
前記地盤熱特性解析手順による有効熱伝導率及び前記再設定手順による土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を用いて、現時点後の単位期間について、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転のシミュレーションを実行して熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を計算する第２のシミュレーション手順と、
前記第２のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値が所定の温度条件を満たすか否かを判定する第２の判定手順とを有し、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求めることを特徴とする土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項４】
二次側（負荷側）補助熱源機と組み合わせた土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、
前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記年間負荷量を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす前記年間負荷量に基づいて、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準である前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転を停止させる第１の採放熱量積算値、又は、前記土壌熱源ヒートポンプシステムと前記二次側補助熱源機との併用運転への切り替えを行う第２の採放熱量積算値を求めることを特徴とする請求項３に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項５】
一次側（熱源側）補助熱源機と組み合わせた土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、
前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準である前記一次側補助熱源機を運転する熱源側の温度（以下、基準温度と称する。）を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす前記基準温度を求めることを特徴とする請求項３に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項６】
温熱需要と冷熱需要とが混在し、共通の熱源水配管を介して、加熱運転ヒートポンプの冷排熱を冷却運転ヒートポンプ熱源に、冷却運転ヒートポンプの温排熱を加熱運転ヒートポンプ熱源に相互利用する熱回収システムに適用し、熱源不足の場合には一次側補助熱源機を併用する土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、
１年間を冷却負荷の方が大きい冷却期と加熱負荷の方が大きい加熱期と分け、冷却期においては前記冷却運転ヒートポンプを前記土壌熱源ヒートポンプシステム、前記加熱運転ヒートポンプ冷排熱を一次側（熱源側）補助熱源機として扱い、加熱期においては前記加熱運転ヒートポンプを前記土壌熱源ヒートポンプシステム、前記冷却運転ヒートポンプ温排熱を一次側補助熱源機として扱い、
前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準を求めることを特徴とする請求項３に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項７】
共通の熱源水配管を介して、排熱回収を行う熱回収システムに適用し、熱源不足の場合には一次側補助熱源機を併用する土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、
回収した排熱を補助熱源として扱い、
前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準を求めることを特徴とする請求項３に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項８】
前記所定の温度条件には、前記第２のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値が上限値及び下限値を超えない、或いは、上限値又は下限値を超えないという条件を含むことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項９】
前記所定の温度条件には、前記第２のシミュレーション手順による熱源側の最高温度と最低温度の計算値における経年変化値がともに所定の条件値を超えないという条件を含むことを特徴とする請求項３乃至７のいずれか１項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項１０】
前記単位期間ごとに、前記地盤熱特性解析手順、前記再設定手順、前記第２のシミュレーション手順、及び前記第２の判定手順により前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求め、その土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に基づいて前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整を実行することを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法。
【請求項１１】
熱媒を循環させる地中熱交換器を利用する地盤熱特性解析装置であって、
地盤熱特性値としての有効熱伝導率を仮定し、その有効伝導率を用いて、所定の期間、時々刻々に測定した計算条件を用いて、熱源側の温度の時系列変化を計算する第１のシミュレーション手段と、
前記第１のシミュレーション手段による熱源側の温度の計算値の前記所定の期間での初期地中温度からの変化量と、熱源側の温度の実測値の前記所定の期間での前記初期地中温度からの変化量とが所定の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手段とを備え、
前記計算値の変化量と前記実測値の変化量とが前記所定の条件を満たすまで前記有効熱伝導率を変更して前記第１のシミュレーションによる計算及び前記第１の判定手段による判定を繰り返し、前記所定の条件を満たす有効熱伝導率を求めることを特徴とする地盤熱特性解析装置。
【請求項１２】
熱源側の温度とは、地中熱交換器出口温度であり、
前記第１のシミュレーション手段では、前記所定の期間、時々刻々に測定した地中熱交換器入口温度及び熱媒の循環流量を計算条件として与え、地中熱交換器内部の熱収支、無限の周囲地盤との熱伝導を解析し、熱源側の温度として地中熱交換器出口温度の時系列変化を計算することを特徴とする請求項１１に記載の地盤熱特性解析装置。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載の地盤熱特性解析方法により有効熱伝導率を求める地盤熱特性解析手段と、
運転期間の採放熱量積算値に基づいて、予定されている土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を再設定する再設定手段と、
前記地盤熱特性解析手段による有効熱伝導率及び前記再設定手段による土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を用いて、現時点後の単位期間について、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転のシミュレーションを実行して熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を計算する第２のシミュレーション手段と、
前記第２のシミュレーション手段による熱源側の温度の計算値が所定の温度条件を満たすか否かを判定する第２の判定手段とを備え、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手段による計算及び前記第２の判定手段による判定を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求めることを特徴とする土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整装置。
【請求項１４】
熱媒を循環させる地中熱交換器を利用して地盤熱特性を解析するためのプログラムであって、
地盤熱特性値としての有効熱伝導率を仮定し、その有効伝導率を用いて、所定の期間、時々刻々に測定した計算条件を用いて、熱源側の温度の時系列変化を計算する第１のシミュレーション処理と、
前記第１のシミュレーション処理による熱源側の温度の計算値の前記所定の期間での初期地中温度からの変化量と、熱源側の温度の実測値の前記所定の期間での前記初期地中温度からの変化量とが所定の条件を満たすか否かを判定する第１の判定処理とをコンピュータに実行させ、
前記計算値の変化量と前記実測値の変化量とが前記所定の条件を満たすまで前記有効熱伝導率を変更して前記第１のシミュレーション処理及び第１の判定処理を繰り返し、前記所定の条件を満たす有効熱伝導率を求めることを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
熱源側の温度とは、地中熱交換器出口温度であり、
前記第１のシミュレーション処理では、前記所定の期間、時々刻々に測定した地中熱交換器入口温度及び熱媒の循環流量を計算条件として与え、地中熱交換器内部の熱収支、無限の周囲地盤との熱伝導を解析し、熱源側の温度として地中熱交換器出口温度の時系列変化を計算することを特徴とする請求項１４に記載のプログラム。
【請求項１６】
請求項１又は２に記載の地盤熱特性解析方法により有効熱伝導率を求める地盤熱特性解析処理と、
運転期間の採放熱量積算値に基づいて、予定されている土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を再設定する再設定処理と、
前記地盤熱特性解析処理による有効熱伝導率及び前記再設定処理による土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を用いて、現時点後の単位期間について、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転のシミュレーションを実行して熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を計算する第２のシミュレーション処理と、
前記第２のシミュレーション処理による熱源側の温度の計算値が所定の温度条件を満たすか否かを判定する第２の判定処理とをコンピュータに実行させ、
前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション処理及び前記第２の判定処理を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求めることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱媒を循環させる地中熱交換器を利用する地盤熱特性解析方法及び装置、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法及び装置、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、地盤を熱源として、地中熱交換器に熱媒を循環させてヒートポンプにより採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムが広く認知され始めている。土壌熱源ヒートポンプシステムは、大気と違い地中温度が年間を通して大きな変化がなく安定していることから、省エネルギー性、安価なランニングコスト、二酸化炭素（ＣＯ2）排出量の抑制といった優位性があり、今後更なる導入が期待されるものと考えられる。
【０００３】
土壌熱源ヒートポンプシステムを高効率に運転するためには、例えば冷暖房に利用する場合であれば、冷房運転しているときの地中への放熱量と、暖房運転しているときの地中からの採熱量とのバランスをとることが重要である。この種の技術として、特許文献１には、地中熱交換器と補助熱交換器とを熱源とし、これらを暖房負荷による地中採熱量と、冷房負荷による地中放熱量とが等しくなるように択一的に切り換えて使用して空気調和する地中熱交換器を利用した空気調和システムが開示されている。また、特許文献２には、温度センサで測定したヒートポンプから地中熱交換器への熱媒水の出口温度に基づいて採放熱の限界値を設定し、設定した採放熱の限界値を超えないようにヒートポンプの運転を制御するようにした地中熱利用ヒートポンプ装置が開示されている。
【０００４】
また、本願出願人は、特許文献３において、ヒートポンプを用いて地盤を熱源として地中熱交換器に熱媒を循環させて採放熱し、負荷側に温熱又は冷熱を供給する土壌熱源ヒートポンプシステムの設計手法であって、暖房期間及び冷房期間を含む条件を用いて算出される土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷の時系列変化、地盤環境条件、並びに、前記地中熱交換器の仕様及びヒートポンプの仕様を含む土壌ヒートポンプシステムの仕様を設定して、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転をシミュレーションして熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を求める解析手順と、暖房期間開始時と次年の冷房期間終了時、及び、冷房期間開始時と次年の暖房期間終了時のうち少なくともいずれかにおいて、前記解析手順によるシミュレーションの結果である熱源側の温度が略一致するように前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様のうち少なくともいずれかを変更しながら前記シミュレーションを繰り返して前記土壌熱源ヒートポンプシステムで処理する熱負荷及び前記土壌熱源ヒートポンプシステムの仕様を決める仕様決定手順とを行う設計手法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３０４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−２９２３１０号公報
【特許文献３】特開２００７−８５６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
土壌熱源ヒートポンプシステムを高効率に運転するためには、例えば冷房負荷（放熱）の暖房負荷（採熱）に対する過多による地中温度の長期的な上昇を解消させることが課題となっている。これについては、感知できる以上の範囲の地下水流動が期待できるのであれば、地下水の移流効果で地中への過剰な採放熱を抑えることと、冷却塔等を付加して地中への放熱を低減させること等が対処法として挙げられる。
【０００７】
そのうち地下水流動については、地下水流速の測定方法はある程度確立されたものの、測定方法の精度にはまだ改善の余地が残っている上に、データの蓄積が少ないため、測定値を鵜呑みにして計画、設計段階で地下水の効果を織り込むのは難しい状況となっている。
【０００８】
一方で、特許文献３に提案しているような解析計算モデルによるシミュレーションを応用すれば、運転期間中の地中温度実測データを用いて、有効熱伝導率等の地盤熱特性を把握することは可能である。このようにして把握した地盤熱特性については、地下水流動も考慮したものとなることから、上述したように計画、設計段階で織り込むことが難しい地下水の効果を、運用段階で反映させることが可能となる。
【０００９】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、地盤熱特性を随時把握できるようにし、さらには、それに基づいて土壌熱源ヒートポンプシステムの運転、性能予測を行い、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転時間や採放熱量を調整できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の地盤熱特性解析方法は、熱媒を循環させる地中熱交換器を利用する地盤熱特性解析方法であって、地盤熱特性値としての有効熱伝導率を仮定し、その有効伝導率を用いて、所定の期間、時々刻々に測定した計算条件を用いて、熱源側の温度の時系列変化を計算する第１のシミュレーション手順と、前記第１のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値の前記所定の期間での初期地中温度からの変化量と、熱源側の温度の実測値の前記所定の期間での前記初期地中温度からの変化量とが所定の条件を満たすか否かを判定する第１の判定手順とを有し、前記計算値の変化量と前記実測値の変化量とが前記所定の条件を満たすまで前記有効熱伝導率を変更して前記第１のシミュレーション手順及び第１の判定手順を繰り返し、前記所定の条件を満たす有効熱伝導率を求めることを特徴とする。
また、本発明の地盤熱特性解析方法の他の特徴とするところは、熱源側の温度とは、地中熱交換器出口温度であり、前記第１のシミュレーション手順では、前記所定の期間、時々刻々に測定した地中熱交換器入口温度及び熱媒の循環流量を計算条件として与え、地中熱交換器内部の熱収支、無限の周囲地盤との熱伝導を解析し、熱源側の温度として地中熱交換器出口温度の時系列変化を計算する。
本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムにおける運転調整方法は、本発明の地盤熱特性解析方法により有効熱伝導率を求める地盤熱特性解析手順と、運転期間の採放熱量積算値に基づいて、予定されている土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を再設定する再設定手順と、前記地盤熱特性解析手順による有効熱伝導率及び前記再設定手順による土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷を用いて、現時点後の単位期間について、前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転のシミュレーションを実行して熱収支を解析し、熱源側の温度の時系列変化を計算する第２のシミュレーション手順と、前記第２のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値が所定の温度条件を満たすか否かを判定する第２の判定手順とを有し、前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求めることを特徴とする。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、二次側（負荷側）補助熱源機と組み合わせた土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記年間負荷量を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす前記年間負荷量に基づいて、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準である前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転を停止させる第１の採放熱量積算値、又は、前記土壌熱源ヒートポンプシステムと前記二次側補助熱源機との併用運転への切り替えを行う第２の採放熱量積算値を求める。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、一次側（熱源側）補助熱源機と組み合わせた土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準である前記一次側補助熱源機を運転する熱源側の温度（以下、基準温度と称する。）を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす前記基準温度を求める。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、温熱需要と冷熱需要とが混在し、共通の熱源水配管を介して、加熱運転ヒートポンプの冷排熱を冷却運転ヒートポンプ熱源に、冷却運転ヒートポンプの温排熱を加熱運転ヒートポンプ熱源に相互利用する熱回収システムに適用し、熱源不足の場合には一次側補助熱源機を併用する土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、１年間を冷却負荷の方が大きい冷却期と加熱負荷の方が大きい加熱期と分け、冷却期においては前記冷却運転ヒートポンプを前記土壌熱源ヒートポンプシステム、前記加熱運転ヒートポンプ冷排熱を一次側（熱源側）補助熱源機として扱い、加熱期においては前記加熱運転ヒートポンプを前記土壌熱源ヒートポンプシステム、前記冷却運転ヒートポンプ温排熱を一次側補助熱源機として扱い、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準を求める。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、共通の熱源水配管を介して、排熱回収を行う熱回収システムに適用し、熱源不足の場合には一次側補助熱源機を併用する土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法であって、回収した排熱を補助熱源として扱い、前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転熱負荷は年間負荷量であり、前記熱源側の温度の計算値が前記所定の温度条件を満たすまで前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準に関係する値を変更して前記第２のシミュレーション手順及び前記第２の判定手順を繰り返し、前記所定の温度条件を満たす土壌熱源ヒートポンプシステムの運転基準を求める。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、前記所定の温度条件には、前記第２のシミュレーション手順による熱源側の温度の計算値が上限値及び下限値を超えない、或いは、上限値又は下限値を超えないという条件を含む。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、前記所定の温度条件には、前記第２のシミュレーション手順による熱源側の最高温度と最低温度の計算値における経年変化値がともに所定の条件値を超えないという条件を含む。
また、本発明の土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整方法の他の特徴とするところは、前記単位期間ごとに、前記地盤熱特性解析手順、前記再設定手順、前記第２のシミュレーション手順、及び前記第２の判定手順により前記土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準を求め、その土壌熱源ヒートポンプシステム運転基準に基づいて前記土壌熱源ヒートポンプシステムの運転調整を実行する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地下水流動の影響についても含まれる有効熱伝導率を随時把握することができる。さらには、その有効熱伝導率に基づいて土壌熱源ヒートポンプシステムの運転、性能予測を行い、土壌熱源ヒートポンプシステムの運転時間や採放熱量を調整することができる。すなわち、地下水による採放熱促進効果や冷暖負荷アンバランス解消効果をその実態に即して利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用可能な土壌熱源ヒートポンプシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明を適用したＧＳＨＰシステムの制御装置の概略構成を示す図である。
【図３】地盤熱特性解析プログラムによる処理を示すフローチャートである。
【図４】地中熱交換器出口温度の計算値と実測値とを比較して、有効熱伝導率を求めた例を示す特性図である。
【図５】（ａ）は土壌熱源ヒートポンプシステムと空冷チラー及びボイラといった二次側（負荷側）補助熱源機とを組み合わせたシステムの概略構成を示す図、（ｂ）は土壌熱源ヒートポンプシステムと一次側（熱源側）補助冷熱源機である冷却塔とを組み合わせたシステムの概略構成を示す図である。
【図６】土壌熱源ヒートポンプシステム及び二次側補助熱源機の系統図である。
【図７】図６の各ケースにおける負荷量の関係を示す図である。
【図８】第１の実施形態におけるＧＳＨＰシステムの運転調整プログラムによる処理を示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態における地中熱運転評価プログラムによる処理を示すフローチャートである。
【図１０】長期安定性の確認処理を示すフローチャートである。
【図１１】時間と採放熱量との関係の例を示す特性図である。
【図１２】予め計算条件として与えるＧＳＨＰシステム運転熱負荷と再設定後のＧＳＨＰシステム運転熱負荷との関係の例を示す特性図である。
【図１３】予め計算条件として与えるＧＳＨＰシステム運転熱負荷で計算した地中熱交換器出口温度と再設定後のＧＳＨＰシステム運転熱負荷で計算した地中熱交換器出口温度との関係の例を示す特性図である。
【図１４】コミッショニング単位期間での負荷量の例を示す特性図である。
【図１５】第２の実施形態におけるＧＳＨＰシステムの運転調整プログラムによる処理を示すフローチャートである。
【図１６】第２の実施形態における地中熱運転評価プログラムによる処理を示すフローチャートである。
【図１７】熱回収システムに土壌熱源ヒートポンプシステムを加えた構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明を適用可能な土壌熱源ヒートポンプ（Ground Source Heat Pump：以下ＧＳＨＰと記す。）システム１００の概略構成を示す。
ＧＳＨＰシステム１００は、地中に埋設された複数本の地中熱交換器１０１と、各地中熱交換器１０１に循環させている熱媒を介して採放熱するためのヒートポンプ１０２と、ヒートポンプ１０２により冷却又は加熱された熱媒を介して室内を冷房又は暖房する空調機１０３とを主要な構成要素として構成される。
【００１４】
ＧＳＨＰシステム１００では、ヒートポンプ１０２に対して、熱源である地盤側（すなわち、地中熱交換器１０１側）を一次側（熱源側）、室内側（すなわち、空調機１０３側）を二次側（負荷側）という。そして、一次側の熱量を採放熱量、二次側の熱量を負荷量といい、ヒートポンプ１０２とは、
放熱量＝冷房負荷量＋消費電力
採熱量＝暖房負荷量−消費電力
という関係にある。また、成績係数ＣＯＰとの関係は、
ＣＯＰ＝（冷房又は暖房）負荷量／消費電力
となる。
【００１５】
図２には、本発明を適用した地盤熱特性解析装置及びＧＳＨＰシステムの運転調整装置として機能するＧＳＨＰシステムの制御装置１の概略構成を示す。２はＧＳＨＰシステム１００の運転状況を解析する運転状況解析部である。３は地盤熱特性を解析する地盤熱特性解析部である。４は運転状況や地盤熱特性に応じてＧＳＨＰシステム１００の運転調整を行う運転調整部である。ＧＳＨＰシステムの制御装置１は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにより構成することができ、ＣＰＵがプログラムを実行することによって実現される。なお、ＧＳＨＰシステムの制御装置１は一つの機器により構成されてもよいし、複数の機器により構成されてもよい。
【００１６】
（ＧＳＨＰシステムの運転状況の解析）
ＧＳＨＰシステム１００の運転状況を解析するために、図１に示すように、地中熱交換器出入口に温度センサ１０４ａ、１０４ｂが、地中熱交換器出口に流量センサ１０５が設置される。データロガーによってこれらセンサ１０４ａ、１０４ｂ、１０５から採取したデータは、ＧＳＨＰシステムの制御装置１に取り込まれる。
【００１７】
運転状況解析部２において、地中からの採放熱量ｑp［Ｗ］を計算する場合、地中からの採放熱量ｑpは、地中熱交換器出入口温度Ｔpout、Ｔpin［℃］、熱媒の循環流量Ｇfp［ｍ3／ｓ］を用いて、下式（１）により求めることができる。ｃpfは熱媒の定圧比熱［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、ρfは熱媒の密度［ｋｇ／ｍ3］である。地中からの採放熱量ｑpが正の場合には採熱量、負の値の場合には放熱量となる。
【００１８】
【数１】
0005690650.tif 000002
【００１９】
また、運転状況解析部２において、ヒートポンプ１０２の出力ｑhp［Ｗ］及びＣＯＰを計算する場合、ヒートポンプ１０２の一次側出入口に温度センサ１０６ａ、１０６ｂが、ヒートポンプ１０２の一次側入口に流量センサ１０７が設定される。また、ヒートポンプ１０２の消費電力Ｅの測定のための電力計１０８ａ、１０８ｂが設置される。ヒートポンプ１０２の出力ｑhp及びＣＯＰは、ヒートポンプ１０２の一次側出入口温度Ｔ1out、Ｔ1in［℃］、熱媒の循環流量Ｇf1［ｍ3／ｓ］、消費電力Ｅ［Ｗ］を用いて、下式（２）〜（４）により求めることができる。
【００２０】
【数２】
0005690650.tif 000003
【００２１】
なお、地中熱交換器１０１とヒートポンプ１０２との間での熱損失等を無視できるとした場合、Ｔpin＝Ｔ1out、Ｔpout＝Ｔ1in、Ｇfp＝Ｇf1／ｎ（ｎ：並列回路の数）の関係にあり、相互に代用することも可能である。
【００２２】
（地盤熱特性の解析）
ＧＳＨＰシステム１００において最も影響を与える地盤熱特性値として有効熱伝導率が挙げられる。地盤熱特性解析部３は、以下の計算により有効熱伝導率を求めるが、その有効熱伝導率はいわゆる見かけ上の有効熱伝導率であり、これは地下水流動の影響についても含まれる。
【００２３】
図３は、地盤熱特性解析部３における地盤熱特性解析プログラムによる処理を示すフローチャートである。なお、必要に応じて、実測値には添え字ｍを、計算値には添え字ｃを付す。まず計算条件を入力する（ステップＳ１０１）。計算条件は、地中熱交換器１０１の種類、口径、長さ等の仕様である。
【００２４】
次に、有効熱伝導率λs［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］を仮定する（ステップＳ１０２）。そして、温度センサ１０４ｂで測定される地中熱交換器入口温度の時系列変化の実測値Ｔpinm、流量センサ１０５で測定される熱媒の循環流量の時系列変化の実測値Ｇfpmを計算条件として与え、下式（５）〜（９）に示す解析計算モデルによりＧＳＨＰシステム１００の運転のシミュレーションを実行して熱収支を解析し、地中熱交換器出口温度の時系列変化Ｔpoutc等を計算する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０６）。地中熱交換器出口温度Ｔpoutcは、式（５）、（６）のように、地中熱交換器内部の熱収支式をたてて計算する。また、地中から採放熱を行うと、地中熱交換器１０１の周囲温度が上昇するため、そのときの地中熱交換器表面温度は無限円筒理論を応用して、式（７）〜（９）によって計算する。このように無限の周辺地盤からの熱伝導を考慮した自然回復要素を考慮して解析を行っている。Ｖfは熱媒の体積［ｍ3］、Ｋp-outは地中熱交換器外側の熱貫流率［Ｗ／（ｍ2・Ｋ）］、Ａp-outは地中熱交換器外側の面積［ｍ2］、Ｔsは土壌の温度［℃］、ｒp-outは地中熱交換器の半径［ｍ］、ｑ´0は単位面積あたり放熱量（熱流）［Ｗ／ｍ2］、Ｔ*は無次元温度、ｔ*はフーリエ数、τは時間に関する変数、βは積分変数、Ｊxはｘ次の第一種ベッセル関数、Ｙxはｘ次の第二種ベッセル関数である。
【００２５】
【数３】
0005690650.tif 000004
【００２６】
具体的には、式（９）に基づいて地中熱交換器表面温度応答を計算する（ステップＳ１０３）。次に、温度センサ１０４ｂで測定される地中熱交換器入口温度の実測値Ｔpinm、流量センサ１０５で測定される熱媒の循環流量の実測値Ｇfpmを計算条件として与える（ステップＳ１０４）。そして、式（５）、（６）に基づいて地中熱交換器出口温度Ｔpoutcを計算する（ステップＳ１０５）。また、式（７）、（８）に基づいて地中熱交換器表面温度を計算する（ステップＳ１０６）。これらステップＳ１０３〜Ｓ１０６を、時間ｔ［ｈ］を進めながら（ステップＳ１０８）、所定の期間の終わりまで繰り返す（ステップＳ１０７）。すなわち、時々刻々に測定した地中熱交換器入口温度Ｔpinm及び熱媒の循環流量Ｇfpmを計算条件として与え、地中熱交換器出口温度の時系列変化Ｔpoutcを計算していく。
【００２７】
ステップＳ１０３〜Ｓ１０８の結果として得られる地中熱交換器出口温度の計算値Ｔpoutcの初期地中温度Ｔs0からの変化量（ΔＴpoutc(ｔ0)＝Ｔpoutc−Ｔs0）と、実測値Ｔpoutmの初期地中温度Ｔs0からの変化量（ΔＴpoutm(ｔ0)＝Ｔpoutm−Ｔs0）とを比較して（ステップＳ１０９）、その差が十分に小さい場合、仮定した有効熱伝導係数λsを見かけ上の有効熱伝導係数λaとして採用する（ステップＳ１１０）。差が十分に小さくない場合、有効熱伝導率λsを変更して（ステップＳ１１１）、ステップＳ１０３〜Ｓ１０９の計算及び判定を繰り返す。
【００２８】
見かけ上の有効熱伝導率λaの計算については、経過期間毎に測定の全データを用いて、最後の時間における計算値Ｔpoutcと実測値Ｔpoutmとを比較する。図４に示す例では、経過時間２００［ｈ］において、初期に設定した有効熱伝導率１．５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］で地中熱交換器出口温度Ｔpoutcを計算して、実測値Ｔpoutmと比較すると、両者には誤差がみられる。そこで、有効熱伝導率を２．４［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］に変更すると、両者が略一致することがわかる。したがって、この時間における見かけ上の有効熱伝導率λaを２．４［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］として採用する。
【００２９】
一方、経過時間５４０［ｈ］においては、経過時間２００［ｈ］における有効熱伝導率２．４［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］の条件では計算値Ｔpoutcと実測値Ｔpoutmとが一致しなくなっている。そこで、有効熱伝導率を３．０１［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］に変更すると、両者が一致することがわかる。したがって、この時間における見かけ上の有効熱伝導率λaを３．０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］として採用する。
【００３０】
なお、温度センサ１０４ｂで測定される地中熱交換器入口温度の時系列変化の実測値Ｔpinmを計算条件として与えたが、地中熱交換器入口温度の時系列変化は、地中熱交換器出口温度に対し、時々刻々の負荷と、ヒートポンプ１０２の性能特性と、熱媒の循環流量とを用いて、上式（１）を利用して求めるようにしてもよい。
【００３１】
（ＧＳＨＰシステムの運転調整）
上述したＧＳＨＰシステム１００の運転状況と地盤熱特性の解析に基づいて、ＧＳＨＰシステム１００の運転を調整する。以下では、ＧＳＨＰシステム１００の運転状況と地盤熱特性を解析して運転の調整を行う単位期間をコミッショニング単位期間といい、例えば１週間を設定する。
【００３２】
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、ＧＳＨＰシステム１００と、空冷チラー及びボイラといった二次側（負荷側）補助熱源機２００とを組み合わせたシステムについて考える。図６（ａ）〜（ｄ）に、ＧＳＨＰシステム１００及び二次側補助熱源機２００の系統図を示す。ＧＳＨＰシステム１００及び二次側補助熱源機２００の熱源容量については、以下の４つのケースが想定される。
（１）ＧＳＨＰシステム１００及び二次側補助熱源機２００の双方の熱源容量がピーク負荷を満たしている場合（図６（ａ）を参照）。
（２）ＧＳＨＰシステム１００の熱源容量のみがピーク負荷を満たしている場合（図６（ｂ）を参照）。
（３）二次側補助熱源機２００の熱源容量のみがピーク負荷を満たしている場合（図６（ｃ）を参照）。
（４）ＧＳＨＰシステム１００及び二次側補助熱源機２００の双方の熱源容量がピーク負荷を満たしていない場合（図６（ｄ）を参照）。
なお、熱源機とは二次側（負荷側）で冷暖房、給湯等に要する熱を製造する装置をいう。これに対し、熱源とはその熱源機が熱を製造するために利用するもととなる熱を保有するものを指し、大気、土壌、河川水等がこれに当たる。ＧＳＨＰシステムにおいては、土壌熱源ヒートポンプ（ＧＳＨＰ）が熱源機であり、土壌が熱源である。前記の空冷チラーやボイラは熱源機であるＧＳＨＰの製造する二次側で要する熱の不足分を補う装置であるため二次側（負荷側）補助熱源機と呼ぶ。
これに対し、図５（ｂ）に示す冷却塔は熱源である土壌の熱不足を補う装置であるため一次側（熱源側）補助熱源機と呼ぶ。また、熱不足を補うものは装置とは限らず、排湯からの回収熱等も利用できるため、これらを総称して補助熱源と呼ぶ。
【００３３】
まず、ケース（１）の場合は、図７（ａ）に示すように、コミッショニング単位期間におけるＧＳＨＰシステム１００の総負荷量（ＧＳＨＰ総負荷量）Ｑgが可能採放熱量積算値を満たす運転時間を超えた場合に、二次側補助熱源機２００へ切り替える必要がある。ＧＳＨＰ総負荷量Ｑgは、総負荷量Ｑ2を用いて、下式（１０）によって求められる。ここで、Ｃは可能採放熱量積算値を満たす補正係数であるが、その決定方法については後述する。また、二次側補助熱源２００の総負荷量（補助熱源総負荷量）ＱAssは、下式（１１）によって求められる。
【００３４】
【数４】
0005690650.tif 000005
【００３５】
ケース（２）の場合も、ＧＳＨＰ総負荷量Ｑgは、式（１０）によって求められる。一方で、図７（ｂ）に示すように、二次側補助熱源機２００と同時に運転しなければならないＧＳＨＰシステム１００の負荷量Ｑg2は、ピーク負荷ｑ2maxと、二次側補助熱源機最大出力ｑAssmaxとを用いると、下式（１２）によって求められる。結局、ＧＳＨＰシステム１００が総負荷で運転できる負荷量Ｑg1は、下式（１３）で表わされ、これを超えた場合には二次側補助熱源機２００との併用運転となる。
【００３６】
【数５】
0005690650.tif 000006
【００３７】
ケース（３）の場合、図７（ｃ）に示すように、ケース１と同様に、コミッショニング単位期間におけるＧＳＨＰ総負荷量Ｑgが可能採放熱量積算値を満たす運転時間を超えた場合に、二次側補助熱源機２００へ切り替える必要がある。
【００３８】
ケース（４）の場合、図７（ｄ）に示すように、まずＧＳＨＰシステム１００の出力の不足により発生する二次側補助熱源機２００の負荷量ＱAss1を仮定する必要がある。二次側補助熱源機２００の負荷量ＱAss1は、総負荷量Ｑ2と、ピーク負荷ｑ2maxと、ＧＳＨＰ最大出力ｑgmaxとを用いて、下式（１４）によって求められる。したがって、残りの補助熱源負荷量ＱAss2は、下式（１５）となる。一方、出力を低下させるときのＧＳＨＰシステム１００の負荷量Ｑg2は、下式（１６）で表わされるので、結局、ＧＳＨＰシステム１００が最大負荷で運転できる負荷量Ｑg1は、下式（１７）によって求められる。
【００３９】
【数６】
0005690650.tif 000007
【００４０】
このように、ケース（１）、（３）に該当するシステムでは、ＧＳＨＰシステム１００の運転を停止させる採放熱量積算値Ｑpset1を決定する必要がある。採放熱量積算値Ｑpset1は、図７（ａ）に示すケース（１）の例でいえば、ＧＳＨＰ総負荷量Ｑgに応じてＧＳＨＰシステムを運転したときの採放熱量であり、次に示すように、ＧＳＨＰ総負荷量Ｑg及びその運転時間での消費電力で表わされる。なお、ＣＯＰaveは当該運転時間における平均ＣＯＰである。
Ｑpset1＝Ｑg＋Ｑg／ＣＯＰave（冷房時）
Ｑpset1＝Ｑg−Ｑg／ＣＯＰave（暖房時）
【００４１】
また、ケース（２）、（４）に該当するシステムでは、二次側補助熱源機２００との併用運転への切り替えを行う採放熱量積算値Ｑpset2を決定する必要がある。採放熱量積算値Ｑpset2は、図７（ｂ）に示すケース（２）の例でいえば、負荷量Ｑg1に応じてＧＳＨＰシステムを運転したときの採放熱量であり、次に示すように、負荷量Ｑg1及びその運転時間の消費電力で表わされる。
Ｑpset2＝Ｑg1＋Ｑg1／ＣＯＰave（冷房時）
Ｑpset2＝Ｑg1−Ｑg1／ＣＯＰave（暖房時）
【００４２】
以下に述べる地中熱運転評価プログラムでは、時々刻々と変化する負荷と温度に依存するＣＯＰで上記の計算が行われ、コミッショニング単位期間で積算してＱpset1が算定される。Ｑpset2についても同様である。採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2の符号は暖房時が＋（プラス）で、冷房時が−（マイナス）となる。なお、式（１８）においてｉ＝１はΣの下に、ｎはΣの上に付されているものとする。
Ｑpset1＝Σi=1n（Ｑgi＋Ｑgi／ＣＯＰi）（冷房時）
Ｑpset1＝Σi=1n（Ｑgi−Ｑgi／ＣＯＰi）（暖房時）・・・（１８）
【００４３】
以上を踏まえて、二次側（負荷側）補助熱源機２００と組み合わせたＧＳＨＰシステム１００の運転調整方法について説明する。まず、図３に示した地盤熱特性解析プログラムを組み込んだ地中熱運転評価プログラム（以下、ＣＧＣとも記す。）について説明する。図９は、地中熱運転評価プログラムによる処理を示すフローチャートである。土壌データ、初期設定冷暖房負荷、地中熱交換器１０１の仕様及びヒートポンプ１０２の仕様を含むＧＳＨＰシステム１００の仕様、二次側補助熱源機２００の仕様、許容温度、運転開始日等の初期条件が入力された状態で、図３のフローチャートで説明したように、運転開始時から現時点までの地中熱交換器出口温度、入口温度、熱媒の循環流量の時系列変化の実測値を用いて、見かけ上の有効熱伝導率λaを決定する（ステップＳ３０１）。
【００４４】
次に、暖房運転時には、下式（１９）によって求められる、運転開始時刻又は冷暖房の運転切り替え時刻ｔsstからの採放熱量ｑpの積算値Ｑsmが、採放熱量の積算予想値Ｑspを超えるか否か判定する（ステップＳ３０２）。その結果、Ｑsm＞ＱspでなければステップＳ３０６に進む。Ｑsm＞ＱspであればステップＳ３０３に進み、暖房年間負荷予測変動値Ｑ2hをＱsm／Ｑspだけ大きくするように再設定した後、ステップＳ３０６に進む。同様に、冷房運転時には、運転開始時刻ｔsstからの採放熱量ｑpの積算値Ｑsmが採放熱量の積算予想値Ｑspを下回るか否か判定する（ステップＳ３０４）。その結果、Ｑsm＞ＱspでなければステップＳ３０６に進む。Ｑsm＞ＱspであればステップＳ３０５に進み、冷房年間負荷予測変動値Ｑ2cをＱsm／Ｑspだけ大きくするように再設定した後、ステップＳ３０６に進む。
【００４５】
【数７】
0005690650.tif 000008
【００４６】
ここで、Ｑ2h、Ｑ2cは予定されている年間（冷房期間（例えば５月１日〜１０月３１日）＋暖房期間（例えば１１月１日〜４月３０日））の負荷量の時刻毎の変動予測データである。一方、Ｑsm、Ｑspは冷房又は暖房運転開始からその時点までの運転期間の採放熱量の積算値であり、Ｑsmは実際の運転開始からその時点までの運転期間の採放熱量積算値（図１１を参照）、Ｑspは運転開始からその時点までの運転期間の採放熱量積算予測値である。ステップＳ３０２〜Ｓ３０５では、一つ前のＣＧＣ起動で修正された年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2cに基づいて上式（１８）で算定される運転期間採放熱量積算予測値Ｑspと、現時点最新の運転期間採放熱量積算値Ｑsmとを比較して、後者が大きければ、その比率だけ年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2c、ひいては採放熱量積算予測値Ｑspを修正する。
【００４７】
次に、ステップＳ３０１において決定した見かけ上の有効熱伝導率λaを設定して（ステップＳ３０６）、式（９）に基づいて地中熱交換器表面温度応答を計算する（ステップＳ３０７）。次に、年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2cに基づいてＧＳＨＰ時刻別負荷を決定し（ステップＳ３０８）、一次側循環流量を計算する（ステップＳ３０９）。次に、ヒートポンプ１０２のＣＯＰ、地中からの採放熱量ｑp、地中熱交換器入口温度Ｔpinを計算し（ステップＳ３１０）、式（５）、（６）に基づいて地中熱交換器出口温度Ｔpoutを計算し（ステップＳ３１１）、式（７）、（８）に基づいて地中熱交換器表面温度を計算する（ステップＳ３１２）。これらステップＳ３０８〜Ｓ３１２を、時間ｔを進めながら（ステップＳ３１４）、現時点後のコミッショニング単位期間の終わりまで繰り返す（ステップＳ３１３）。
【００４８】
次に、冷房運転時の場合、地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmaxが所定の設定値Ｔpoutmaxset以下であるか否かを判定し（ステップＳ３１５）、所定の設定値Ｔpoutmaxset以下でなければステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６では、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃを再設定し、冷房年間負荷予測変動値Ｑ2cを再設定し、ステップＳ３０８に戻る。すなわち、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃについて、冷房期間については、負荷条件に対して計算によって得られる地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmaxが所定の設定値Ｔpoutmaxsetを超える場合に計算され、再度性能予測計算が行われる。この場合、補正係数Ｃの計算は下式（２０）によって求められる。なお、Ｔs0は初期地中温度、Ｓは安全率である。
【００４９】
【数８】
0005690650.tif 000009
【００５０】
また、ステップＳ３１５において最高温度Ｔpoutmaxが所定の設定値Ｔpoutmaxset以下であればステップＳ３１７に進む。ステップＳ３１７では、最高温度Ｔpoutmaxの初期地中温度Ｔs0からの変化量が、下式（２１）に示す条件を満たすか否かを判定し、満たしていなければステップＳ３１８に進む。ステップＳ３１８では、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃを再設定し、冷房年間負荷予測変動値Ｑ2cを再設定し、ステップＳ３０８に戻る。すなわち、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃについて、冷房期間については、負荷条件に対して計算によって得られる地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmaxが、下式（２１）に示す条件を満たさない場合に計算され、再度性能予測計算が行われる。この場合、補正係数Ｃの計算は下式（２２）によって求められる。
【００５１】
【数９】
0005690650.tif 000010
【００５２】
また、暖房運転時の場合、地中熱交換器出口最低温度Ｔpoutminが所定の設定値Ｔpoutminset以上であるか否かを判定し（ステップＳ３１９）、所定の設定値Ｔpoutminset以上でなければステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０では、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃを再設定し、暖房年間負荷予測変動値Ｑ2hを再設定し、ステップＳ３０８に戻る。すなわち、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃについて、暖房期間については、負荷条件に対して計算によって得られる地中熱交換器出口最低温度Ｔpoutminが所定の設定値Ｔpoutminsetを下回る場合に計算され、再度性能予測計算が行われる。この場合、補正係数Ｃの計算は下式（２３）によって求められる。
【００５３】
【数１０】
0005690650.tif 000011
【００５４】
また、ステップＳ３１９において最低温度Ｔpoutminが所定の設定値Ｔpoutminset以上であればステップＳ３２１に進む。ステップＳ３２１では、最低温度Ｔpoutminの初期地中温度Ｔs0からの変化量が、下式（２４）に示す条件を満たすか否かを判定し、満たしていなければステップＳ３２２に進む。ステップＳ３２２では、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃを再設定し、暖房年間負荷予測変動値Ｑ2hを再設定し、ステップＳ３０８に戻る。すなわち、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃについて、暖房期間については、負荷条件に対して計算によって得られる地中熱交換器出口最低温度Ｔpoutminが、下式（２４）に示す条件を満たさない場合に計算され、再度性能予測計算が行われる。この場合、補正係数Ｃの計算は下式（２５）によって求められる。なお、安全率Ｓには、例えば０．０２が与えられる。
【００５５】
【数１１】
0005690650.tif 000012
【００５６】
以上のようにステップＳ３１５〜Ｓ３２２では、地中熱交換器出口温度Ｔpoutを試算し、その値が上下限値を超えた場合には、採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2を求めるのに必要な年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2cの再設定を行う。
【００５７】
次に、ステップＳ３２３では、長期安定性の確認を行う。図１０は、ステップＳ３２３の長期安定性の確認処理を示すフローチャートである。ＧＳＨＰ時刻別負荷を決定し（ステップＳ４０１）、一次側循環流量を計算する（ステップＳ４０２）。次に、ヒートポンプ１０２のＣＯＰ、地中からの採放熱量ｑp、地中熱交換器入口温度Ｔpinを計算し（ステップＳ４０３）、式（５）、（６）に基づいて地中熱交換器出口温度Ｔpoutを計算し（ステップＳ４０４）、式（７）、（８）に基づいて地中熱交換器表面温度を計算する（ステップＳ４０５）。次に、月別採放熱量を計算し（ステップＳ４０６）、ｔ÷７３０（７３０：１年８７６０時間を１２ヶ月で除算した値）の余りが０となるか否かを確認しながら（ステップＳ４０７）、月積算採放熱量を保存する（ステップＳ４０８）。これらステップＳ４０１〜Ｓ４０８を、時間ｔを進めながら（ステップＳ４１０）、時間ｔ＝ｔend1（運転年数＋１年（運転中の年）の終了時間）となるまで繰り返す（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０１〜Ｓ４１０では、運転している年までの計算を行っており、長期間予測のための月別採放熱量の計算を行っている。
【００５８】
次に、ＧＳＨＰ月別採放熱量を決定し（ステップＳ４１１）、ヒートポンプ１０２のＣＯＰ、地中からの採放熱量ｑp、地中熱交換器入口温度Ｔpinを計算し（ステップＳ４１２）、式（５）、（６）に基づいて地中熱交換器出口温度Ｔpoutを計算し（ステップＳ４１３）、式（７）、（８）に基づいて地中熱交換器表面温度を計算する（ステップＳ４１４）。これらステップＳ４１１〜Ｓ４１４を、時間ｔを進めながら（ステップＳ４１６）、時間ｔ＝ｔend2（運転年数＋予測したい年数の終了時間）となるまで繰り返す（ステップＳ４１５）。ステップＳ４１１〜Ｓ４１６では、予測を行いたい年数までの計算を行っている。
【００５９】
次に、ｘ年目の地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmax(x)と（ｘ＋４）年目の地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmax(x+4)との差が所定の条件を満たし、かつ、ｘ年目の地中熱交換器出口最低温度Ｔpoutmin(x)と（ｘ＋４）年目の地中熱交換器出口最低温度Ｔpoutmin(x+4)との差が所定の条件を満たすように、可能採放熱量積算値を満たす補正係数Ｃを再設定し、暖房年間負荷予測変動値Ｑ2h、冷房年間負荷予測変動値Ｑ2cを再設定する（ステップＳ４１７〜Ｓ４２１）。ここでの所定の条件は、１〜５年目の差が０．５［℃］、６〜１０年目の差が０．２５［℃］となっている。なお、ステップＳ３２３の処理は、図９のフローチャートで毎回行わなくてもよく、数回に１回（月に１回程度）行われるようにしてもよい。
【００６０】
図９に説明を戻して、ステップＳ３２４では、ＧＳＨＰシステム１００の運転を停止させる採放熱量積算値Ｑpset1、又は、二次側補助熱源機２００との併用運転への切り替えを行う採放熱量積算値Ｑpset2を決定する。また、ＧＳＨＰシステム１００の運転調整を行う期間中にＣＧＣを最初に起動させる採放熱量積算値Ｑpset3を決定する。
【００６１】
ここで、採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2はコミッショニング単位期間の採放熱量の積算値である。採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2と期間を一致させたコミッショニング単位期間負荷量としてＱ2hcom又はＱ2ccomを定義する（図１４を参照）。なお、冷房運転のため放熱量でマイナス値がありえる。これは、再設定された年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2cからの次のコミッショニング単位期間における負荷を抜き出した変動データである。そして、このＱ2hcom、Ｑ2ccomを式（１８）のＱgとすれば、Ｑpset1、Ｑpset2が導き出される。
【００６２】
採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2については、上述の通り、冷房期間の地中熱交換器出口最高温度もしくは暖房期間の地中熱交換器出口最低温度を計算する必要があるため、年間運転シミュレーションを実施し、それをもとに設定する。すなわち、図１２に示すように、予め計算条件として与えるＧＳＨＰシステム運転熱負荷、すなわち最初に与えられる年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2c（図１２中の年間負荷Ｑ2）に対して、実際の運転開始時から現時点までの運転データ、すなわち採放熱量積算値Ｑsmをもとに、ＧＳＨＰシステム運転熱負荷（年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2c）を再設定し（図１２中の負荷Ｑ2´）（ステップＳ３０２〜Ｓ３０５）、年間運転シミュレーションを実施する。そして、図１３に示すように、地中熱交換器出口温度Ｔpoutが上下限値を超えた場合には、上下限値に収まるように年間負荷予測変動値Ｑ2h、Ｑ2cを再設定する（ステップＳ３１５、Ｓ３１６，Ｓ３１９、Ｓ３２０）。最終的には、図１４に示すように、コミッショニング単位期間が例えば運転開始から経過時間８４６〜１０１４ｈであれば、運転シミュレーションによって得られるこの期間の採放熱量がＱpset1、Ｑpset2となる。なお、実際のシステム構成は、図６、図７のケース（１）〜（４）のいずれかとなる。したがって、実質的に求められるのはＱpset1及びＱpset2のいずれかとなる。求められない方の値は実際には達しえない大きい値を設定する。
【００６３】
また、採放熱量積算値Ｑpset3については、暖房、冷房それぞれの暖房負荷積算値、冷房負荷積算値がピークとなる週の４日分の採放熱量をシミュレーション中で計算し、算出している。
【００６４】
このようにした地中熱運転評価プログラムでは、次のコミッショニング単位期間のＧＳＨＰ運転可能量であるＱpset1もしくはＱpset2を計算することができる。ＧＳＨＰ運転可能量は、一次側温度について冷暖房それぞれの期間内の予測計算を行い、ＧＳＨＰシステム１００が所定の出力を確保でき、他の熱源機よりも高い効率を確保できる上限温度（冷房時）、下限温度（暖房時）に収まるように収束計算することで算出される。すなわち、余力がある場合には増加させ、期間内に出力不足、効率悪化の可能性がある場合には減少させる。
【００６５】
なお、ステップＳ３２３の長期安定性の確認により、次年度に先送りした、負荷アンバランス吸収のための長期判断についても、時刻変動データを月間変動データ程度に負荷データを粗くした上で、同様の収束計算を数年間にわたり行うことで可能にしている。
【００６６】
次に、図８は、ＧＳＨＰシステムの運転調整プログラムによる処理を示すフローチャートである。図９に示したＣＧＣは、この運転調整プログラムのサブプログラムとして組み込まれており、定期的にＣＧＣを起動させ、次のコミッショニング単位期間においてＧＳＨＰシステムを運転可能な採放熱量積算値を決定する。運転調整プログラムは、ＣＧＣに対して時刻毎の地中熱交換器出入口温度、循環流量、採放熱量の冷暖房期間積算値等を出力して、ＣＧＣの計算結果から採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2、Ｑpset3を受け取る。
【００６７】
まず運転開始直後にＣＧＣを起動させ、次回にＣＧＣを起動させる採放熱量積算値Ｑpset3を決定する（ステップＳ２０１）。
【００６８】
次に、コミッショニングに必要なデータである、温度センサ１０４ａ、１０４ｂで測定される地中熱交換器出入口温度Ｔpout、Ｔpin、流量センサ１０５で測定される熱媒の循環流量Ｇfpを取得し（ステップＳ２０２）、地中からの採放熱量ｑpを上式（１）により求める（ステップＳ２０３）。そして、上式（１９）によって冷暖房期間採放熱量積算値Ｑsmを求め、下式（２６）によってコミッショニング単位期間積算値Ｑcmを求める（図１１を参照）（ステップＳ２０４）。
【００６９】
【数１２】
0005690650.tif 000013
【００７０】
次に、暖房運転時には、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmが採放熱量積算値Ｑpset1を超えるか否か判定する（ステップＳ２０５）。その結果、Ｑcm＞Ｑpset1でなければステップＳ２０８に進む。Ｑcm＞Ｑpset1であればステップＳ２０７に進み、ＧＳＨＰシステム１００を停止させるとともに、二次側（負荷側）補助熱源機２００を起動させて運転を開始させた（又は二次側補助熱源器２００の運転を促進させた）後、ステップＳ２０８に進む。一方、冷房運転時には、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmが採放熱量積算値Ｑpset1を下回るか否か判定する（ステップＳ２０６）。その結果、Ｑcm＜Ｑpset1でなければステップＳ２０９に進む。Ｑcm＜Ｑpset1であればステップＳ２０７に進み、ＧＳＨＰシステム１００を停止させるとともに、二次側補助熱源機２００を起動させて運転を開始させた（又は二次側補助熱源器２００の運転を促進させた）後、ステップＳ２０８に進む。
【００７１】
次に、暖房運転時には、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmが採放熱量積算値Ｑpset2を超えるか否か判定する（ステップＳ２０８）。その結果、Ｑcm＞Ｑpset2でなければステップＳ２１１に進む。Ｑcm＞Ｑpset2であればステップＳ２１０に進み、二次側補助熱源機２００をベースとする運転への切り替えを行った後、ステップＳ２１１に進む。一方、冷房運転時には、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmが採放熱量積算値Ｑpset2を下回るか否か判定する（ステップＳ２０９）。その結果、Ｑcm＜Ｑpset2でなければステップＳ２１１に進む。Ｑcm＜Ｑpset2であればステップＳ２１０に進み、二次側補助熱源機２００をベースとする運転への切り替えを行った後、ステップＳ２１１に進む。なお、Ｑpset1及びＱpset2のうち求められない方の値は実際には達しえない大きい値が設定されているので、ステップＳ２０５とステップＳ２０８、ステップＳ２０６とステップＳ２０９が同時にＹｅｓとなることはありえない。
【００７２】
これらステップＳ２０２〜Ｓ２１０を、時間ｔを所定の時間ステップΔｔずつ進めながら（ステップＳ２１２）、時間ｔ＝ｔnextとなるまで繰り返す（ステップＳ２１１）。例えば最初は１時間が設定されており、Δtは１分すなわち１／６０時間と設定されている。ｔは戻りループに回るたびに１／６０、２／６０、３／６０、・・・と増えていき、６０／６０＝１時間に達したときにｔ＝ｔnextとなって、次のステップＳ２１３に進み、その時点での地中熱交換器出入口温度、循環流量を保存する。
【００７３】
次に、暖房運転時には、冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、採放熱量積算値Ｑsmが採放熱量積算値Ｑpset3を超えるか否か判定する（ステップＳ２１４）。その結果、冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、Ｑsm＞Ｑpset3でなければステップＳ２１７、Ｓ２１９、Ｓ２２０に進む。冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、Ｑsm＞Ｑpset3であればステップＳ２１６に進み、ＣＧＣを起動させて、次のコミッショニング単位期間での採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2を決定するとともに、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmを初期化した後、ステップＳ２１７、Ｓ２１９、Ｓ２２０に進む。一方、冷房運転時には、冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、採放熱量積算値Ｑsmが採放熱量積算値Ｑpset3を下回るか否か判定する（ステップＳ２１５）。その結果、冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、Ｑsm＜Ｑpset3でなければステップＳ２１７、Ｓ２１９、Ｓ２２０に進む。冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ未起動であり、かつ、Ｑsm＜Ｑpset3であればステップＳ２１６に進み、ＣＧＣを起動させて、次のコミッショニング単位期間での採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2を決定するとともに、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmを初期化した後、ステップＳ２１７、Ｓ２１９、Ｓ２２０に進む。
【００７４】
冷暖房運転が切り替わった後、あまりに負荷が少ないとＣＧＣでの評価が有効とは言えない。そこで、ステップＳ２１４、Ｓ２１５では、冷房（暖房）期間の採放熱量積算値ＱsmがＱpset3に達するまではＣＧＣを起動させないようにしている。すなわち、助走期間から本格的な自律制御期間への切り替え判定を行っている。
【００７５】
次に、冷暖房運転切り替え後ＣＧＣ起動済みであり（ステップＳ２１９）、ＧＳＨＰシステム１００の運転時間が１時間以上であり（ステップＳ２１７）、コミッショニング指定曜日にＣＧＣが未起動である（ステップＳ２２０）場合（ステップＳ２１８）、ステップＳ２２１に進み、ＣＧＣを起動させて、採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2を決定するとともに、コミッショニング単位期間積算値Ｑcmを初期化する。
【００７６】
ステップＳ２１７、Ｓ２１９、Ｓ２２０では、採放熱量積算値ＱsmがＱpset3に達した後、すなわち本格的な自律制御運転に入った後のＣＧＣの起動条件に照らし合わせて、コミッショニング単位期間経過後にＣＧＣを起動させる判定を行っている。中心となる起動条件は、ステップＳ２２０の「コミッショニング指定曜日のＣＧＣ未起動」である。月曜日が指定曜日ならば火、水、・・・日までは直前の月曜日にＣＧＣが起動しているのでＮｏとなるが、次の月曜日が来るとＣＧＣを起動させなければＹｅｓとなるので、ステップＳ２２１に進み、ＣＧＣを起動させる。ステップＳ２１７の「ＧＳＨＰシステム運転時間１時間以上」は、こちらもあまりに負荷が少なくＧＳＨＰシステム１００が発停を繰り返す状況下においては見かけ上の有効熱伝導率の計算の誤差が大きくなる傾向があるため、ＣＧＣでの評価が有効とは言えないため、その場合はＣＧＣを起動させないようにする。ステップＳ２１９の「冷暖房運転切替後ＣＧＣ起動済」は、ステップＳ２１４、Ｓ２１５を経ているか否かを確認している。なお、コミッショニング単位期間は１週間を想定しているが、これを変更する場合は、ステップＳ２２０の判定において、コミッショニング指定曜日ではなく、単位期間を１０日にするならば、コミッショニング指定日を１０の倍数の日にする等の対応となる。
【００７７】
次に、ｔ÷７３０（７３０：１年８７６０時間を１２ヶ月で除算した値）の余りが０となるか否かを確認しながら（ステップＳ２２２）、月積算採放熱量を保存する（ステップＳ２２３）。また、冷暖房運転の切り替え時には（ステップＳ２２４）、採放熱量積算値Ｑsmを初期化する（ステップＳ２２５）。
【００７８】
これらステップＳ２０２〜Ｓ２２５を、時間ｔを所定の時間ステップΔｔずつ進めるとともにｔnextをインクリメントして（ステップＳ２２６）繰り返す。すなわち、ステップＳ２０２〜２１３では、１時間おきに地中熱交換器出入口温度、循環流量を保存していく。
【００７９】
以上のように、予め設定されたコミッショニング指定曜日にＣＧＣを起動させて、採放熱量積算値Ｑpset1、Ｑpset2を決定する。地中熱は温度変化を監視しながら運転している限りは安定した熱源であり、短期的な負荷変動に合わせて制御しなければならないものではない。したがって、一つのコミッショニング単位期間中の制御は一度の停止又は切り替え制御で十分対応できる。
【００８０】
以上述べたように、ＧＳＨＰシステム１００の運転状況と地盤熱特性を随時把握して、それに基づいてＧＳＨＰシステム１００の運転、性能予測を行い、ＧＳＨＰシステム１００の運転時間や採放熱量を調整することができる。
【００８１】
この場合に、比較的短期のコミッショニング単位期間毎に有効熱伝導率と負荷変動とを見直し、その見直した値に基づいて一次側温度が上下限値に収まるように次のコミッショニング単位期間までの地中熱利用可能量を算定し、運転制御することができる。したがって、例えば特許文献２にあるように採放熱の限界値を超えないように逐次制御するのではなく、同期間の負荷の多寡にある程度幅を持って対応することができ、例えばシーズン前半に利用が少なければ、後半に利用促進するようなことが可能になる。
【００８２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図５（ｂ）に示すように、ＧＳＨＰシステム１００と、冷却塔や補助熱源ボイラ等の一次側（熱源側）補助熱源機とを組み合わせたシステムについて考える。ここでは、一次側補助冷熱源機である冷却塔３００を組み合わせたシステムを例示する。冷却塔３００の運転制御を行う際には、冷却塔系統の温度の測定等は特に必要とせず、図１に示した地中熱交換器出口温度Ｔoutの実測データに基づいて行う。
【００８３】
冷却塔３００を組み合わせる場合、第１の実施形態のように、ＧＳＨＰシステム１００の運転を停止させる採放熱量積算値Ｑpset1、及び、二次側補助熱源機２００との併用運転への切り替えを行う採放熱量積算値Ｑpset2を設定するのではなく、基準温度として冷却塔３００の運転を開始させる地中熱交換器出口温度Ｔpoutsetを設定する。
【００８４】
以下、冷却塔３００と組み合わせたＧＳＨＰシステム１００の運転調整について説明する。まず、図１６に示した地盤熱特性解析プログラムを組み合わせたＣＧＣについて説明する。図１６は、地中熱運転評価プログラムによる処理を示すフローチャートである。なお、第１の実施形態の図９との相違点を中心に説明し、同様の処理については詳細な説明は省略する。
【００８５】
ステップＳ６０１〜Ｓ６１３は図９のステップＳ３０１〜Ｓ３１３と同様である。冷房期間の地中熱交換器出口最高温度Ｔpoutmaxが所定の設定値Ｔpoutmaxset以下であるか否か、又は、温度条件Ｔpoutsetが２０［℃］を下回るか否かを判定する（ステップＳ６１５）。いずれの条件も満たさなければステップＳ６１６に進む。ステップＳ６１６では、基準温度Ｔpoutsetを１［℃］下げて、ステップＳ６０８に戻る。
【００８６】
最高温度Ｔpoutmaxが所定の設定値Ｔpoutmaxset以下である、又は、温度条件Ｔpoutsetが２０［℃］を下回ればステップＳ６１７に進む。ステップＳ６１７では、最高温度Ｔpoutmaxの初期地中温度Ｔs0からの変化量が、下式（２７）に示す条件を満たすか否か、又は、温度条件Ｔpoutsetが３５［℃］を超えるか否かを判定する。いずれの条件も満たさなければステップＳ６１８に進む。ステップＳ６１８では、基準温度Ｔpoutsetを１［℃］上げて、ステップＳ６０８に戻る。
【００８７】
【数１３】
0005690650.tif 000014
【００８８】
ステップＳ６１９では、長期安定性の確認を行う。この処理は、図１０と同様であり、相違点としては、ステップＳ４２１でＴpoutsetを１［℃］上げ、ステップＳ４２５でＴpoutsetを１［℃］下げる点である。
【００８９】
そして、ステップＳ６２０では、ＧＳＨＰシステム１００の運転調整を行う期間中にＣＧＣを最初に起動させる採放熱量積算値Ｑpset3を決定する。
【００９０】
次に、図１５は、ＧＳＨＰシステムの運転調整プログラムによる処理を示すフローチャートである。なお、第１の実施形態の図８との相違点を中心に説明し、同様の処理については詳細な説明は省略する。冷却塔の運転開始は、冷房期間の地中熱交換器出口温度Ｔpoutが基準温度Ｔpoutsetを超えたときに行われる（ステップＳ５０７、Ｓ５０８）。すなわち、Ｔpout＞Ｔpoutsetとなっている間は冷却塔３００を運転する。
【００９１】
また、冷却塔３００の能力が冷房負荷と比較して１００％賄えるようなバックアップ機能を有している場合には、その能力に応じてファン動力等の消費電力も増大するため、バックアップ運転の時間帯を除いては、出力（ファンの回転数等）を小さくする必要がある。そこで、基準温度Ｔpoutsetが２０［℃］を下回るような極端に冷却塔３００の出力を必要とする条件を除いては、冷却塔３００を最大出力運転とはせず、ファンの回転数等を抑える運転を行うようにする（ステップＳ５０５、Ｓ５０６）。
【００９２】
なお、一次側（熱源側）補助温熱源機である補助熱源ボイラを用いる場合も、図１５の地中熱交換器出口温度設定が変わり、図１６のステップＳ６１５、Ｓ６１７の上限値が下限値に変わる等の他は概ね同じである。また、冷暖の一次側補助熱源機を併用することも、二次側（負荷側）補助熱源機の場合と同様、可能である。
【００９３】
（第３の実施形態）
例えば給湯による温熱需要と冷房による冷熱需要とが混在するような場合、互いの排熱を利用する熱回収ループを構築した熱回収システムが有効である。熱回収システムでは、冷房の温排熱を給湯に、給湯の冷排熱を冷房に相互利用することで省エネを図ることができる。ただし、温熱需要と冷熱需要は常に同時に存在するわけではなく、排熱に時間差があるので、実際には、熱源水配管を主管として建物内に巡らせ、冷温排熱のバランス差に応じて補助熱源（補助ボイラや冷却等）を運転し、ヒートポンプが高効率で運転できる中温域（１０〜３０［℃］程度）に熱源水を維持し、そこから採熱したり放熱したりする。
【００９４】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す例は、温熱需要と冷熱需要とが混在し、共通の熱源水配管を介して、加熱運転ヒートポンプの冷排熱を冷却運転ヒートポンプ熱源に、冷却運転ヒートポンプの温排熱を加熱運転ヒートポンプ熱源に相互利用する熱回収システムである。このように地盤の蓄熱性を利用し、一般的な熱回収システムの熱源水配管にＧＳＨＰシステムを加えることにより、冷温排熱のバランス差により生じた余剰冷温排熱を地盤に蓄熱することができる。地盤に蓄熱することで冷温熱需要の時間差を吸収し、補助熱源の運転を最小に抑えることができ、さらに省エネを図ることができる。冷却・加熱熱源すなわち冷温排熱の混在するヒートポンプシステムにおいて、バランス差により生じた余剰冷温排熱を地盤とやり取りする熱収支解析を行えば、逐次的ではなく、シーズン単位で最適な冷温熱利用が可能な熱回収システムの運転が可能となる。かかる熱回収システムに本発明を適用する場合は、１年間を冷却負荷の方が大きい冷却期と加熱負荷の方が大きい加熱期と分け、冷却期においては冷却運転ヒートポンプを土壌熱源ヒートポンプシステム、加熱運転ヒートポンプ冷排熱を一次側（熱源側）補助熱源機として扱い、加熱期においては加熱運転ヒートポンプを土壌熱源ヒートポンプシステム、冷却運転ヒートポンプ温排熱を一次側補助熱源機として扱う。なお、一次側補助熱源機として扱うヒートポンプの排熱は排熱を作るのが本来の目的ではなく、成行き熱源となるため、熱源不足の場合は一次側補助熱源機（冷却塔、補助熱源ボイラ等）の運転が必要となる。
【００９５】
また、図１７（ｃ）に示す例は、共通の熱源水配管を介して排熱回収を行う熱回収システムであり、回収した排熱を補助熱源として扱う。図示例では、厨房や浴室等の排湯熱、太陽熱集熱器による回収熱や燃料電池の排熱等を補助熱源として扱う。このように厨房や浴室等の排湯熱、太陽熱集熱器による回収熱や燃料電池の排熱等も排熱仕様（温度、流量、熱量等）を加えて熱収支解析を行えば、さらに高効率運転が可能となる。なお、補助熱源は成行き熱源となるため、熱源不足の場合は一次側（熱源側）補助熱源機（冷却塔、補助熱源ボイラ等）の運転が必要となる。
【００９６】
なお、ヒートポンプの冷温排熱、給湯排熱、燃料電池排熱等いずれも作用するのは、第２の実施形態で示した冷却塔等の一次側（熱源側）補助熱源機と同じであるが、いずれも熱源として出力調整するものではなく、熱利用は成行き利用であるため、冷却塔等の一次側補助熱源機と併用し、運転調整のフローは、地中熱の採放熱量で管理する第１の実施形態に準ずることとなる。この場合、土壌熱源ヒートポンプシステムの地中熱交換器からの採放熱を停止させる第１の採放熱量積算値、土壌熱源ヒートポンプシステムの地中熱交換器と併用して一次側補助熱源機を含む補助熱源から採放熱を行う第２の採放熱量積算値を求める。
【符号の説明】
【００９７】
１：土壌熱源ヒートポンプシステムの制御装置、２：運転状況解析部、３：地盤熱特性解析部、４：運転調整部、１００：土壌熱源ヒートポンプシステム、１０１：地中熱交換器、１０２：ヒートポンプ、１０３：空調機、１０４ａ、１０４ｂ、１０６ａ、１０６ｂ：温度センサ、１０５、１０７：流量センサ、１０８ａ、１０８ｂ：電力計
【図１】
0005690650.tif 000015
【図２】
0005690650.tif 000016
【図３】
0005690650.tif 000017
【図４】
0005690650.tif 000018
【図５】
0005690650.tif 000019
【図６】
0005690650.tif 000020
【図７】
0005690650.tif 000021
【図８】
0005690650.tif 000022
【図９】
0005690650.tif 000023
【図１０】
0005690650.tif 000024
【図１１】
0005690650.tif 000025
【図１２】
0005690650.tif 000026
【図１３】
0005690650.tif 000027
【図１４】
0005690650.tif 000028
【図１５】
0005690650.tif 000029
【図１６】
0005690650.tif 000030
【図１７】
0005690650.tif 000031