(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物を空気調和するための空気調和システムであって、前記空気調和システムは、
太陽熱により熱交換媒体を加熱するための太陽熱温水器を備える太陽熱利用機能部と、
少なくとも井水を含む熱交換媒体を蓄積する建屋の地下に敷設された主熱源槽を備える主熱源利用機能部と、
前記井水および建物内の空気調和をした後の戻り熱交換媒体を受領する副熱源槽を備える副熱源機能部と、
豪雨時に前記主熱源槽に蓄積された前記熱交換媒体を排水し雨水槽として機能させるため地下に埋設された集中排水管に接続された排水管と
を備え、
前記太陽熱利用機能部は、冷暖房用熱源機能を提供し、前記副熱源機能部および主熱源利用機能部は、空気調和する空間の温度に応じて前記井水および雨水を使用した温度調節により、冷暖房機能を提供する、空気調和システム。
【請求項２】
前記副熱源槽は、井水を含み、温度が１５℃〜３０℃に調節された熱交換媒体を蓄積する、請求項１に記載の空気調和システム。
【請求項３】
前記太陽熱利用機能部は、太陽熱蓄熱槽、第１熱交換器、温水焚冷温水発生機を備え、前記副熱源機能部は、副熱源槽内に蓄積された熱交換媒体を調温する第２熱交換器を備える、請求項１または２に記載の空気調和システム。
【請求項４】
前記主熱源利用機能部は、主熱源槽内に蓄積された熱交換媒体を空気調和のために調温するヒートポンプを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【請求項５】
熱交換媒体の冷却のために、クーリング・タワーではなく、前記井水を使用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能エネルギーを利用する商業設備用の省エネルギー型の空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化を抑制するためにＣＯ２排出量を削減することが望まれている。また、原子力発電所などの稼働停止が長期化する中で、電力コストの増加と言う問題も有り、益々再生可能エネルギーの利用が検討されている。再生可能エネルギーと言っても種々提案されており、太陽エネルギー、風力、波力などを利用する発電方式が知られている。その他、太陽熱を直に加熱のために利用するソーラー・パネル給湯方式も知られている。
【０００３】
貨物集配施設や大規模小売り店舗などの事業用施設は、比較的大きな床面積を有し、その結果、太陽光を受ける屋根部分の面積も広くすることができるので、太陽電池による発電方式およびソーラー・パネルによる給湯方式を使用して効率良く再生可能エネルギーを利用する環境が整いやすいと言える。
【０００４】
一方、大規模な事業用施設は、多くの場合、近年のゲリラ豪雨などの雨水を蓄積するために、地下、または適切な位置に雨水などを蓄積するための雨水槽を設置する必要がある場合もある。建物の他に雨水槽を設置することは、設備の建設コストを増加させることに直結する。このため、上述したコスト増加を、他のコストを削減することにより相殺し、事業用施設の建設を促進することが望ましい。ランニングコストの削減のためには、再生可能エネルギーを利用することができるが、雨水槽自体は、平時には、遊休施設となってしまうこともあり、この雨水槽も可能な限り有効に利用することが設備全体でランニングコストを削減するためには好ましい。
【０００５】
これまで雨水や生活排水などを使用して空気調和を行う技術も提案されており、例えば特開２０１０−４８５２７号公報（特許文献１）では、ヒートポンプ式空気調和装置又は給湯装置の冷媒と熱交換する熱源媒体（水や不凍液）を、冷却塔又はヒーティングタワーで冷却又は加熱したり、大規模な地下水槽において周囲の土壌との熱交換によって冷却又は加熱したり、温度上昇又は低下に応じて排出・再供給したりする必要のない、生活用建屋用のヒートポンプ式空気調和装置又は給湯装置を供給することを提供することを目的として、生活排水及び／又は雨水を貯留する貯留水槽の内部に槽内熱交換器を設け、該槽内熱交換器において、ヒートポンプ式空気調和装置又は給湯装置の冷媒と熱交換する熱源媒体を、貯留水槽に貯留された生活排水及び／又は雨水と熱交換させることによって冷却又は加熱するシステムが提案されている。
【０００６】
しかしながら、貯留水槽内に熱交換器を設置することは却ってメンテナンスコストの向上を生じさせる。また、雨水や生活排水は、温度管理が必要であり、この点でもコストの追加を生じさせてしまうことになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−４８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、本発明は、事業用施設において再生可能エネルギーを有効利用して、事業用施設のランニングコストを削減することを可能とする空気調和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】
【０００９】
本発明によれば、建物を空気調和するための空気調和システムであって、前記空気調和システムは、
太陽熱により熱交換媒体を加熱するための太陽熱温水器を備える太陽熱利用機能部と、
少なくとも井水を含む熱交換媒体を蓄積する主熱源槽を備える主熱源利用機能部と、
前記井水および建物内の空気調和をした後の戻り熱交換媒体を受領する副熱源槽を備える副熱源機能部と
を備え、
前記太陽熱利用機能部は、冷暖房用熱源機能を提供し、前記副熱源機能部および主熱源利用機能部は、空気調和する空間の温度に応じて前記井水による温度調節により、冷暖房機能を提供することができる。
【００１０】
本発明の前記主熱源槽は、雨水を蓄積する雨水槽として機能し、前記副熱源槽は、井水を含み、温度が１５℃〜３０℃に調節された熱交換媒体を蓄積することができる。また、前記太陽熱利用機能部は、太陽熱蓄熱槽、第１熱交換器、温水焚冷温水発生機を備え、前記副熱源機能部は、副熱源槽内に蓄積された熱交換媒体を調温する第２熱交換器を備えることができる。
【００１１】
また、本発明では、前記主熱源利用機能部は、主熱源槽内に蓄積された熱交換媒体を空気調和のために調温するヒートポンプを備えることができる。本発明では、熱交換媒体の冷却のために、クーリング・タワーではなく、前記井水を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、事業用施設において再生可能エネルギーを有効利用して、事業用施設のランニングコストを削減することを可能とする空気調和システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の空気調和システム１００が設置される事業用施設の概略図。
【図２】本実施形態の空気調和システム１００の詳細構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明につき、実施形態を使用して説明するが本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、本実施形態の空気調和システム１００が設置される事業用施設の概略図である。事業用施設は、グランド１２６上に建屋１０１が敷設されており、建屋１０１の屋上には、太陽熱温水器１０４が設置されている。
【００１５】
建屋１０１は、スタッフが通常作業を行う居住スペース１０２と、居住スペース１０２の下階層に設けられた作業スペース１０３とを含んで構成されている。居住スペース１０２内には、複数の空調設備１０５、具体的には冷暖房用の設備が複数配置されている。また、作業スペースには、外壁に隣接して設置された空調設備１０６が配置されている。居住スペース１０２および作業スペース１０３の空気調和は、建屋１０１とは別に設置された空気調和システムから供給される冷暖房媒体により行われる。
【００１６】
建屋１０１の地下には、豪雨時に雨水を蓄積する目的で雨水槽１２０が敷設されている。本実施形態では、図1に示した雨水槽１２０を、平時において熱交換媒体を蓄積するための主熱源槽として機能されるものである。
【００１７】
本実施形態の空気調和システム１００は、太陽熱蓄熱槽１０７と、副熱源槽１０８と、媒体温度制御部１０９とを含んで構成される。太陽熱蓄熱槽１０７は、太陽熱温水器１０４が生成した温水をライン１１０から受け取り、温水を蓄積する。また、副熱源槽１０８は、本実施形態では、含む熱交換媒体（概ね５℃〜３０℃）を、ライン１１３を介して井戸１２１から直接揚水した井水１２２を直接使用するか、または井水１２２と雨水とを含む熱交換媒体を蓄積した雨水槽１２０から熱交換媒体を揚水して蓄積する。副熱源槽１０８は、１５℃〜３０℃の熱交換媒体１２３を貯留しており、空気調和の目的に応じて、冷媒または熱媒体を、ライン１１１、ライン１１２を介して建屋１０１に供給している。
【００１８】
井水１２２は、冬期においては、熱交換媒体１２３を暖める機能を提供し、夏期には、熱交換媒体１２３を冷却する機能を提供する。また、熱交換媒体１２３は、集中豪雨が予測されたり、始まったりした場合、または定期的な交換時期が来ると、排水管１２４から、集中排水管１２５へと放出されて、集中豪雨の際の機能を提供する。また、定期的に交換することで、空気調和システム１００内の健全性や衛生環境を維持することを可能としている。なお、熱交換媒体１２３がまったく雨水槽１２０内に無い場合であっても、井水を直接揚水して熱交換媒体を供給できるので、空気調和システム１００は、集中豪雨の場合にでも停止することはない。
【００１９】
さらに、本実施形態では、雨水槽１２０に蓄積した井水を含む熱交換媒体を直接媒体温度制御部１０９に揚水し、媒体温度制御部１０９により空気調和の目的にしたがって熱交換媒体を加熱冷却して、建屋１０１に供給する。すなわち、本実施形態の空気調和システム１００は、井水を含む熱交換媒体を使用して、３系統の空気調和機能を統合して機能させる。
【００２０】
このため、夏期・冬期の年間を通して太陽熱および井水という再生可能エネルギーを熱源として有効利用することを可能としている。なお、井水１２２を、ヒートポンプ補助として使用することから、従来の大規模空気調和システムにおいて必要とされるクーリング・タワーを設置する必要が無くなるので、クーリング・タワーのメンテナンスも省略することが可能となる。
【００２１】
図２は、本実施形態の空気調和システム１００の詳細構成を示した図である。空気調和システム１００は、太陽熱利用機能部、副熱源利用機能部、および井水を含む主熱源利用機能部を備えている。太陽熱利用機能部は、太陽熱蓄熱槽１０７、第１熱交換器２０１、温水焚冷温水発生機２０２を備えており、主として、室内ファンコイルユニット（ＦＣＵ）へと室温よりも高い温度の熱媒体を供給する。
【００２２】
また、副熱源利用機能部は、副熱源槽１０８に蓄積された、１５℃〜３０℃の間に調温されたヒートポンプ空調機用の補助熱源として水熱源ヒートポンプ空調機に提供し、冷暖房機能をまかなう。この水熱源ヒートポンプ空調機は、ペリメータと、ゾーニング用の空調機として利用される。より具体的には、副熱源利用機能部は、副熱源槽１０８と、第２熱交換器２０３とを含んで構成され、気温に応じて冷暖房機能をペリメータ＆ゾーニング用の空調機２０７に提供している。なお、副熱源槽１０８の温度は、空調機２０７からの戻り媒体および室内ＦＣＵ２０６、第２熱交換器２０３からの戻り媒体により、適宜加熱調温されている。
【００２３】
さらに主熱源利用機能部は、主熱源槽として機能する雨水槽１２０と、ヒートポンプ２０４と、分流ユニット２０５とを含んで構成されており、雨水槽１２０内に蓄積された井水１２２を含む熱交換媒体を直接揚水して利用する。雨水槽１２０に蓄積された熱交換媒体１２３はヒートポンプへと直接揚水され、熱交換されて、目的とする空気調和を可能とする温度に調温される。その後、熱交換媒体は、分流ユニット２０５を介して室内空調機２０８へと供給されて、室内空気調を行い、分流ユニット２０５により、各室内での空調機の負荷アンバランス分を熱回収する。そして、熱交換媒体は、ヒートポンプ２０４により熱交換された後、再度雨水槽１２０に戻される。
【００２４】
暖房が必要な場合には、太陽熱蓄熱槽１０７の温水および副熱源槽１０８を第２熱交換器で調温し、１５℃〜３０℃に保ち、水熱源ヒートポンプに供給する。また、雨水槽１２０の熱交換媒体をヒートポンプで調温した温水を熱交換媒体として分流ユニット２０５を通じて室内空調機で暖房機能を提供する。冷房が必要な場合、雨水槽１２０からの熱交換媒体をヒートポンプで調温した冷水、または副熱源槽１０８の熱交換媒体を第２熱交換器で調温した冷水の２系統の冷水のうち、コストの低い方の機能を選択して冷房を行う。
【００２５】
なお、太陽熱蓄熱槽１０７の温水は、夏期には、副熱源槽１０８に戻すことなく、建物内のトイレ用水として使用することができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態では、冷房または暖房の要求に応じて井水１２２を含む熱交換媒体を夏期・冬期に関わらず再生可能エネルギーを有効に使用して効率的な空気調和を行うことができる。さらに実施形態によれば、集中豪雨といった緊急時を除き遊休している設備を平時に有効利用することを可能とするので、事業用施設の建設コスト増加を、再生可能エネルギーを使用したランニングコストの低下により、低減することが可能となる。
【００２７】
これまで本発明を、実施形態をもって説明してきたが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１００    ：空気調和システム
１０１    ：建屋
１０２    ：居住スペース
１０３    ：作業スペース
１０４    ：太陽熱温水器
１０５    ：空調設備
１０６    ：空調設備
１０７    ：太陽熱蓄熱槽
１０８    ：副熱源槽
１０９    ：媒体温度制御部
１１０    ：ライン
１１１    ：ライン
１１２    ：ライン
１１３    ：ライン
１２０    ：雨水槽
１２１    ：井戸
１２２    ：井水
１２３    ：熱交換媒体
１２４    ：排水管
１２５    ：集中排水管
１２６    ：グランド
２０１    ：第１熱交換器
２０２    ：温水焚冷温水発生機
２０３    ：第２熱交換器
２０４    ：ヒートポンプ
２０５    ：分流ユニット
２０７    ：空調機
２０８    ：室内空調機
【図１】
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【図２】
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