(57)【要約】  地域エネルギー分配システムが開示される。地域エネルギー分配システムは、地熱熱源（１０）と、地熱熱源（１０）からの地熱で加熱された水の流れのための供給導管（１１）と、を含む地熱熱源システム（５）を含む。システムは地域供給導管（２２）と地域戻り導管（２３）をさらに含む。システムはまた、各々が地域供給導管（２２）に接続された入口（２５）と地域戻り導管（２３）に接続された出口（２６）とを有する複数の局所加熱システム（２００；２５０）を含み、各局所加熱システム（２００；２５０）は建物（４０）に温水および／または快適暖房を提供するように構成される。中央熱交換器（２１）は、地熱で加熱された水の流入流が中央熱交換器（２１）に提供されるように地熱熱源システム（５）の供給導管（１１）に接続される。中央熱交換器（２１）は、地熱で加熱された水の流入流から地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の流出流に熱を交換し、地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するように構成される。さらに、複数の建物（４０）にエネルギーを分配する方法が開示される。
2020519835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地域エネルギー分配システムであって、
地熱熱源（１０）と、前記地熱熱源（１０）からの地熱で加熱された水の流れのための供給導管（１１）と、を含む地熱熱源システム（５）と、
第１の温度の熱伝達流体が流れることができるように構成された地域供給導管（２２）と、
第２の温度の熱伝達流体が流れることができるように構成され、前記第２の温度は前記第１の温度よりも低い、地域戻り導管（２３）と、
各々が前記地域供給導管（２２）に接続された入口（２５）と前記地域戻り導管（２３）に接続された出口（２６）とを有する複数の局所加熱システム（２００；２５０）であって、各局所加熱システム（２００；２５０）は、建物（４０）に温水および／または快適暖房を提供するように構成され、前記局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、
熱エネルギー消費熱交換器（２５１）であって、前記地域供給導管（２２）からの熱伝達流体が前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）に流入することを可能にするための熱エネルギー消費バルブ（２５２）を介して、または熱伝達流体を前記地域供給導管（２２）から前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）に送出するための熱エネルギー消費ポンプ（２５３）を介して、地域供給導管（２２）に選択的に接続され、前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）から前記地域戻り導管（２３）への熱伝達流体の戻りを可能にするために前記地域戻り導管（２３）に接続され、前記地域戻り導管（２３）に戻される熱伝達流体が前記第１の温度よりも低い温度、好ましくは前記第２の温度に等しい温度を有するように、熱エネルギーを熱伝達流体から前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）の周囲に伝達するように構成された、熱エネルギー消費熱交換器（２５１）と、
前記地域供給導管（２２）と前記地域戻り導管（２３）との間の局所圧力差Δｐ１を決定するように構成された圧力差決定装置（２５４）と、
前記局所圧力差に基づいて、前記熱エネルギー消費バルブ（２５２）または前記熱エネルギー消費ポンプ（２５３）のいずれかの使用を選択的に制御するように構成されたコントローラ（２５５）と、
を含む複数の局所加熱システム（２００；２５０）と、
中央熱交換器（２１）であって、地熱で加熱された水の流入流が前記中央熱交換器（２１）に提供されるように前記地熱熱源システム（５）の前記供給導管（１１）に接続された中央熱交換器（２１）と、
を含み、
前記中央熱交換器（２１）は、地熱で加熱された水の流入流から前記地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の流出流に熱を交換するように構成され、
前記中央熱交換器（２１）は、前記地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の前記流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するように構成される、地域エネルギー分配システム。
【請求項２】
前記地熱熱源システム（５）は、前記中央熱交換器（２１）から前記地熱熱源（１０）への冷却水の戻り流のための戻り導管（２３）をさらに含む、請求項１に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項３】
前記地熱熱源システム（５）は深部地熱熱源システムである、請求項１から２のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項４】
前記地熱熱源（１０）は、前記戻り導管（１２）を介して戻される前記冷却水を１００℃を超える、好ましくは１００〜２５０℃の温度に地熱で加熱するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項５】
前記地熱熱源システム（５）は、地熱で加熱された水を前記地熱熱源（１０）から前記供給導管（１１）に引き込み、前記供給導管（１１）内で液相になるように前記地熱で加熱された水を加圧するように構成された吸引ポンプ（１３）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項６】
前記中央熱交換器（２１）は、前記中央熱交換器（２１）からの冷却水の前記戻り流の前記温度を１０〜４０℃の温度に制御するように構成される、請求項２から５のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項７】
前記複数の局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、前記入口（２５）を介して前記局所加熱システム（２００；２５０）に入る熱伝達流体から熱を抽出し、前記出口（２６）を介して熱伝達流体を前記地域戻り導管（２３）に戻すように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項８】
前記複数の局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、−５〜１５℃の範囲の温度を有する局所熱伝達流体を戻すように構成される、請求項７に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項９】
前記地域供給導管（２２）および前記地域戻り導管（２３）は、０．６ＭＰａ、１ＭＰａ、または１．６ＭＰａまでの圧力に対して寸法決めされている、請求項１から８のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１０】
前記局所圧力差が、前記地域供給導管（２２）の前記熱伝達流体の局所圧力が前記地域戻り導管（２３）の前記熱伝達流体の局所圧力よりも大きいことを示す場合に、前記コントローラ（２５５）は、前記熱エネルギー消費バルブ（２５２）を選択的に使用するように構成され、
前記局所圧力差が、前記地域供給導管（２２）の前記熱伝達流体の前記局所圧力が前記地域戻り導管（２３）の前記熱伝達流体の前記局所圧力以下であることを示す場合に、前記コントローラ（２５５）は、前記熱エネルギー消費ポンプ（２５３）を選択的に使用するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１１】
前記第１および第２の温度の温度範囲は−１０〜４５℃、好ましくは４〜３２℃である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１２】
前記第１の温度と第２の温度との温度差は、５〜１６℃の範囲、好ましくは７〜１２℃の範囲、より好ましくは８〜１０℃である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地域エネルギー分配システムおよび複数の建物にエネルギーを分配する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
世界のほぼすべての発達した都市では、インフラストラクチャに少なくとも２種類のエネルギーグリッドが組み込まれており、それは電気エネルギーを提供するための１つのグリッドと、暖房および温水道水の準備を提供するための１つのグリッドである。暖房と温水道水の準備に使用される一般的なグリッドは、通常、化石燃料ガスである可燃性ガスを供給するガスグリッドである。ガスグリッドによって提供されるガスは、暖房と温水道水を供給するために局所的に燃焼される。暖房と温水道水を準備するためのガスグリッドの代替は、地域暖房グリッドである。また、電気エネルギーグリッドの電気エネルギーは、暖房と温水道水の準備に使用することができる。また、電気エネルギーグリッドの電気エネルギーは、冷房に使用することができる。電気エネルギーグリッドの電気エネルギーはさらに冷蔵庫および冷凍庫を駆動するために使用される。
【０００３】
したがって、伝統的な建物の冷暖房システムは、電気および化石燃料などの一次高品位エネルギー源、あるいは産業廃熱の形態のエネルギー源を使用して、暖房および／または冷房を提供し、建物で使用される水を加熱または冷却する。さらに、都市では冷房のために地域冷却グリッドを設置することもますます一般的になっている。建物の空間と水を加熱または冷却するプロセスは、この高品位エネルギーを高エントロピーの低品位廃熱に変換し、これが建物を離れて環境に戻される。
【０００４】
したがって、建物および水道水を加熱および／または冷却して、環境に戻される廃熱を削減する、改善された費用対効果の高いシステムが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上述の問題の少なくともいくつかを解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、地域エネルギー分配システムが提供される。地域エネルギー分配システムは、地熱熱源と、地熱熱源からの地熱で加熱された水の流れのための供給導管と、を含む地熱熱源システムと、地域供給導管と、地域戻り導管と、各々が地域供給導管に接続された入口と地域戻り導管に接続された出口とを有する複数の局所加熱システムであって、各局所加熱システムは、建物に温水および／または快適暖房を提供するように構成され、中央熱交換器であって、地熱で加熱された水の流入流が中央熱交換器に提供されるように地熱熱源システムの供給導管に接続された中央熱交換器と、を含み、中央熱交換器は、地熱で加熱された水の流入流から地域供給導管内の熱伝達流体の流出流に熱を交換するように構成され、中央熱交換器は、地域供給導管内の熱伝達流体の流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するように構成される。
【０００７】
地域エネルギー分配システムは、地域エネルギー分配システムを地熱熱源システムと組み合わせて、中央熱交換器によって地熱で加熱された水からエネルギーを抽出するように構成される。地熱で加熱された水から抽出されたエネルギーは、複数の局所加熱システムに供給され、局所加熱システムは、建物に温水および／または快適な暖房を提供するために使用することができる。地域エネルギー分配システムは、中央熱交換器によってエネルギーを地熱熱源に戻すためにも使用することができる。
【０００８】
地熱エネルギーは、用途の文脈では、地球で生成および保存される熱エネルギーとして理解される。地熱エネルギーは、費用対効果が高く、信頼性が高く、持続可能で、環境にやさしいが、歴史的には構造プレート境界付近の地域に限定されてきた。しかし、最近の技術の進歩により、特に家庭用暖房などの用途向けに、実行可能なリソースの範囲とサイズが劇的に拡大し、広範な開発の可能性が開かれている。掘削の開発により、最大５ｋｍ以上の深さで地熱熱源システムを設計することができる。そのような深さへのアクセスを提供するシステムは、多くの場合、深部地熱熱源システムと呼ばれる。岩盤への入口と出口の穴は、通常、互いに大きく離れて配置されている。さらに、入口穴と出口穴の間の領域の岩盤は分断されており、このように形成された隙間に水を貯めることができる。岩盤自体は乾燥している可能性があり、それにより、水は、加熱された岩盤に入口穴を介して積極的に供給される。そのような形成された地下貯蔵所は、以下では地熱熱源と呼ばれる。
【０００９】
地域供給導管内の熱伝達流体の流出流の温度を５〜３０°Ｃの温度に制御するように構成された、提供される地域エネルギー分配システムは、通常、４５〜１２０℃の範囲で動作する典型的な地域エネルギー分配システムとの違いとして、低温システムとみなされてもよい。それにより、多くの利点が可能になる。例として、従来の地域エネルギー分配システムと比較して、分配と消費に関する低温要求の結果として温度差が大きくなる場合に、同じ地熱システムからかなり高い効率と熱量（最大３倍）を得ることができる。
【００１０】
また、通常の地熱技術では、使用済みの岩盤の熱が消費されるまでに約２０〜３０年の寿命がある。通常、熱は、岩盤内の供給温度が地域暖房システムに受け入れられると考えられる最低供給温度に達したときに消費されるとみなされる。記録のために、許容可能な最低供給温度は、通常の地域暖房システムでは通常８０〜１２０℃である。現在の地域エネルギー分配システムにより、冬と夏の間の固有の温度変動、すなわち高熱負荷と低熱負荷の期間との組み合わせにより、地熱エネルギーシステムは大規模な地熱貯蔵として使用することができる。より正確には、熱負荷が低い期間である夏の間に、熱を地熱熱源に移送することができる。同様に、高熱負荷の期間である冬の間に熱を抽出することができる。これにより、地熱源の一部を形成する岩盤は、温水の供給温度が１５〜３０°Ｃより低い場合でも、季節の貯蔵として使用し続けることができる。したがって、提供された地域エネルギー分配システムにより、地熱源の本来の制限された稼働寿命はもはや適用されない。
【００１１】
地熱熱源システムは、中央熱交換器から地熱熱源への冷却水の戻り流のための戻り導管をさらに備えてもよい。
【００１２】
地熱熱源システムは、深部地熱熱源システムであってもよい。
【００１３】
地熱熱源は、戻り導管を介して戻された冷却水を１００℃を超える、好ましくは１００〜２５０℃の温度に地熱で加熱するように構成されてもよい。
【００１４】
地熱熱源システムは、地熱熱源から供給導管に地熱で加熱された水を引き込み、供給導管内で液相になるように地熱で加熱された水を加圧するように構成された吸引ポンプをさらに含んでもよい。
【００１５】
中央熱交換器は、中央熱交換器からの冷却水の戻り流の温度を１０〜４０℃の温度に制御するように構成されてもよい。
【００１６】
複数の局所加熱システムの各々は、入口を介して局所加熱システムに入る熱伝達流体から熱を抽出し、出口を介して熱伝達流体を地域戻り導管に戻すように構成されてもよい。
【００１７】
複数の局所加熱システムの各々は、−５〜１５℃の範囲の温度を有する局所熱伝達流体を戻すように構成されてもよい。この温度範囲内の温度を有する局所熱伝達流体を伝導することにより、周囲への熱損失を減らすことができる。さらに、周囲の熱エネルギーは、局所戻り導管を流れる局所熱伝達流体によって吸収されることさえあり得る。地域戻り導管と地域供給導管は、通常、大部分の経路に沿って地面に配置されているため、地域戻り導管の周囲は通常地面である。
【００１８】
地域供給導管は、第１の温度の熱伝達流体がそこを流れるように構成されてもよく、地域戻り導管は、第２の温度の熱伝達流体がそこを流れるように構成されてもよく、第２の温度は第１の温度より低い。
【００１９】
局所加熱システムの各々は、熱エネルギー消費熱交換器であって、第１の温度を有する地域供給導管からの熱伝達流体が熱エネルギー消費熱交換器に流入することを可能にするための熱エネルギー消費バルブを介して、または熱伝達流体を地域供給導管から熱エネルギー消費熱交換器に送出するための熱エネルギー消費ポンプを介して、地域供給導管に選択的に接続され、熱エネルギー消費熱交換器から地域戻り導管への熱伝達流体の戻りを可能にするために地域戻り導管に接続され、地域戻り導管に戻される熱伝達流体が第１の温度よりも低い温度、好ましくは第２の温度に等しい温度を有するように、熱エネルギーを熱伝達流体から熱エネルギー消費熱交換器の周囲に伝達するように構成された、熱エネルギー消費熱交換器と、
地域供給導管と地域戻り導管との間の局所圧力差Δｐ１を決定するように構成された圧力差決定装置と、局所圧力差に基づいて、熱エネルギー消費バルブまたは熱エネルギー消費ポンプのいずれかの使用を選択的に制御するように構成されたコントローラと、を含み得る。
【００２０】
「選択的に接続されている」という表現は、関連する熱交換器が、ある時点で、ポンプまたはバルブを介してそれぞれの導管に流体接続されていると解釈されるべきである。したがって、関連する熱交換器がポンプまたはバルブを介してそれぞれの導管と流体接続する場合に選択することができる。
【００２１】
「バルブ」という言葉は、制御された方法で、バルブが開いた状態のときに熱伝達流体がバルブを通って流れるように構成された装置として解釈されるべきである。さらに、バルブは、バルブを通る熱伝達流体の流量が制御され得るように構成されてもよい。したがって、バルブは、そこを通る熱伝達流体の流れを調整するために構成された調整バルブであってもよい。
【００２２】
「ポンプ」という文言は、ポンプがアクティブなポンピング状態にあるときに、制御された方法で、熱伝達流体がポンプを通してポンピングされるように構成された装置として解釈されるべきである。さらに、ポンプは、ポンプを通る熱伝達流体の流量が制御され得るように構成されてもよい。
【００２３】
ポンプとバルブは、一緒になって、ポンプまたはバルブとして選択的に機能する流量調整器とみなすことができる。「選択的にポンプまたはバルブとして機能する」という言葉は、流量コントローラがある時点でポンプとして機能し、別の時点でバルブとして機能するものと解釈されるべきである。そのような流量調整器は、欧州特許出願ＥＰ１６２０５０２１．５に記載されている。
【００２４】
地域熱エネルギー分配システムにより、地域供給導管と地域戻り導管の熱伝達流体、すなわち、高温導管および低温導管の局所圧力差を熱エネルギー回路に沿って変化させることができる。特に、地域供給導管と地域戻り導管の熱伝達流体間の局所圧力差は、導管のうちの１つから見て正から負の圧力差まで変化し得る。地域熱エネルギー分配システムはさらに、システム内のすべてのポンピングを地域の熱エネルギー消費／発電機アセンブリで行うことを可能にする。必要な流量と圧力が制限されているため、小さな周波数で制御された循環ポンプを使用することができる。したがって、地域熱エネルギー分配システムを容易に構築することが提供される。さらに、制御が容易な地域熱エネルギー分配システムが提供される。
【００２５】
地域熱エネルギー分配システムの基本的な考え方は、現代の都市がそれ自体で自己の熱エネルギーを提供し、都市内で再利用できるという発明者による洞察に基づいている。再利用された熱エネルギーは、地域熱エネルギー分配システムによって収集され、例えば暖房または温水道水の準備に用いられ得る。さらに、冷房の需要の増加も、地域熱エネルギー分配システム内で処理される。地域熱エネルギー分配システム内では、都市内の建物は相互に接続されており、容易かつ簡素な方法で、様々な地域の需要に合わせて低温の廃棄エネルギーを再分配することができる。特に地域熱エネルギー分配システムは以下を提供する。
【００２６】
・都市内のエネルギーフローの最適な再利用により、一次エネルギーの使用を最小限に抑える。
【００２７】
・ガスやその他の燃料を局所的に燃やす必要性が減るので、都市内の煙突または燃焼場所の必要性を制限する。
【００２８】
・冷却装置によって生成された過剰な熱は、地域熱エネルギー分配システム内で運び去られ、再利用され得るため、都市内の冷却塔または冷却対流の必要性を制限する。
【００２９】
したがって、地熱エネルギーを使用する地域熱エネルギー分配システムは、都市内での熱エネルギーのスマートな決闘使用を提供する。都市に統合されると、地域熱エネルギー分配システムは、都市内の冷暖房用途の両方で低レベルの熱エネルギー廃棄物を利用する。これにより、都市におけるガスグリッドまたは地域暖房グリッドおよび冷房グリッドの必要性が排除され、都市の一次エネルギー消費量が削減される。
【００３０】
地域供給導管と地域戻り導管は、０．６ＭＰａ、１ＭＰａ、または１．６ＭＰａまでの圧力に合わせて寸法決めされていてもよい。
【００３１】
局所圧力差が、地域供給導管の熱伝達流体の局所圧力が地域戻り導管の熱伝達流体の局所圧力よりも大きいことを示す場合に、コントローラは、熱エネルギー消費バルブを選択的に使用するように構成することができ、局所圧力差が、地域供給導管の熱伝達流体の局所圧力が地域戻り導管の熱伝達流体の局所圧力以下であることを示す場合に、コントローラは、熱エネルギー消費ポンプを選択的に使用するように構成される。
【００３２】
第１および第２の温度の温度範囲は、−１０〜４５℃、好ましくは４〜３２℃であってもよい。
【００３３】
第１の温度と第２の温度との温度差は、５〜１６℃の範囲、好ましくは７〜１２℃の範囲、より好ましくは８〜１０℃であってもよい。
【００３４】
地域供給導管は、地域戻り導管と共に、地面に平行に配置された場合に２．５Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝達係数を有することができる。熱伝達係数のこの値は、局所供給導管および局所戻り導管が、年間平均気温が８°Ｃである地面に互いに１メートル以内に平行に配置されている場合に推定され、局所供給導管と局所戻り導管の算術平均温度は８〜１０°Ｃである。これにより、周囲からの熱は、局所供給導管および／または局所戻り導管によって拾われる可能性がある。さらに、安価な非断熱プラスチックパイプを局所供給導管および／または局所戻り導管に使用することができる。さらに、周囲の熱エネルギーは、局所戻り導管を流れる局所熱伝達流体によって容易に吸収され得る。
【００３５】
別の態様によれば、エネルギーを複数の建物に分配する方法が提供される。本方法は、地熱熱源と、地熱熱源からの地熱で加熱された水の流れのための供給導管と、を含む地熱熱源システムを提供するステップと、各々が地域供給導管に接続された入口と地域戻り導管に接続された出口とを有する複数の局所加熱システムを提供するステップであって、各局所加熱システムが建物に温水および／または快適暖房を提供するように構成される、ステップと、地熱熱源システムに接続された中央熱交換器に、地熱熱源からの地熱で加熱された水の流れを供給するステップと、中央熱交換器により、地熱で加熱された水の流入流から地域供給導管内の熱伝達流体の流出流に熱を交換するステップと、中央熱交換器により、地域供給導管内の熱伝達流体の流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するステップと、を含む。
【００３６】
本発明の適用可能性のさらなる範囲は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、例示のみのために与えられていることを理解されたい。それは、本発明の範囲内の様々な変更および修正は、この詳細な説明から当業者に明らかになるからである。
【００３７】
したがって、本発明は、記載された装置の特定の構成部品に限定されず、または記載された方法のステップは、そのような装置および方法として変化し得ることを理解されたい。また、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されたい。明細書および添付の特許請求の範囲で使用される冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、文脈がそうでないことを明確に示している場合を除き、１つまたは複数の要素があることを意味することに留意されたい。したがって、例えば、「ユニット（ａ  ｕｎｉｔ）」または「ユニット（ｔｈｅ  ｕｎｉｔ）」への言及は、いくつかの装置などを含んでもよい。さらに、「備える」、「含む」、「収容する」などの語は、他の要素またはステップを除外するものではない。
【００３８】
次に、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、本発明のこれらおよび他の態様をより詳細に説明する。図面は、本発明の実施形態の一般的な構造を示すために提供される。全体を通して同様の符号は同様の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】エネルギー分配システムの概略図である。
【図２】局所加熱システムの概略図である。
【図３】加熱と冷却を組み合わせたシステムの概略図である。
【図４】熱エネルギー回路に接続された局所熱エネルギー消費アセンブリおよび局所熱エネルギー生成アセンブリの概略図である。
【図５】エネルギーを複数の建物に分配するための方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の現在好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して、本発明について以下でより完全に説明する。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、徹底性および完全性のために、ならびに本発明の範囲を当業者に完全に伝えるために提供されている。
【００４１】
図１に関連して、エネルギー分配システムについて説明する。エネルギー分配システムは、地熱熱源システム５および地域熱エネルギー回路２０を含む。地熱熱源システム５は、中央熱交換器２１を介して地域熱エネルギー回路２０に接続されている。
【００４２】
このような熱交換器は当技術分野で周知であり、基本的に、第１の温度を有する第１の流体を循環させる第１の回路と、第２の温度を有する第２の流体を循環させる第２の回路の配置を含むものとして説明することができる。第１および第２の回路は、それぞれの延長部に沿って互いに密接に当接し、それにより、熱伝達が第１および第２の流体の間で起こる。中央熱交換器２１の場合、地熱熱源システム５は第１の回路の一部を形成し、地域熱エネルギー回路２０は第２の回路の一部を形成する。
【００４３】
地熱熱源システム５は、地熱熱源１０を含む。地熱熱源１０は、供給導管１１および戻り導管１２を介して中央熱交換器２１と連通している。循環流を促進するために、供給導管１１は、岩盤から加熱された水を中央熱交換器２１に向かって吸引する吸引ポンプ１３を含む。吸引ポンプ１３は、地熱で加熱された水を地熱熱源１０から供給導管１１に引き込み、供給導管１１内で液相となるように地熱で加熱された水を加圧するように構成される。戻り導管１２は、冷却水を地熱熱源１０に強制的に戻すポンプ１４を含む。地熱熱源システム５は、深部地熱熱源システムであってもよい。深部地熱熱源システムは、３ｋｍ以上、好ましくは５ｋｍ以上の深さへのアクセスを提供するシステムとして理解される。
【００４４】
地域熱エネルギー回路２０は、地域供給導管２２および地域戻り導管２３を含む。地域熱エネルギー回路２０は、建物４０に配置された局所加熱システム２００、２５０および／または局所冷却システム３００、３５０に熱伝達流体を供給するように構成される。建物は住宅であってもよいが、暖房および／または冷房を必要とするオフィスビル、事業所、工場など、他のタイプの建物４０であってもよい。地域熱エネルギー回路は、複数の局所加熱システム２００、２５０および／または局所冷却システム３００、３５０を含んでもよいことを理解されたい。
【００４５】
中央熱交換器２１は、地域供給回路２２を介して、地域供給導管２２内の熱伝達流体の流入流から熱伝達流体の流出流に熱を交換するように構成される。中央熱交換器２１は、熱伝達流体の流出流が５〜３０℃の温度を有するように熱を交換するように構成される。さらに、中央熱交換器２１は、地域戻り導管２３に戻される地域熱伝達流体が５〜１０℃の温度を有するように熱を交換するように構成されてもよい。この低温の熱伝達流体を戻すことにより、中央熱交換器２１で行われる冷却は、（地域供給導管２２を通って流入する熱伝達流体供給の温度に応じて）約１００℃にもなり得る。中央熱交換器２１で実行されるこの高度の冷却は、地域暖房グリッドの熱損失を低減する。さらに、地域暖房グリッドで必要とされるポンプの等級を低減する。
【００４６】
地域熱エネルギー回路２０内の地域供給導管２２および地域戻り導管２３に使用される配管は、通常、プラスチック製の非断熱配管である。これに関連して、非断熱とは、配管の周りに断熱材の余分な層が巻かれていないことと解釈される。配管は通常、最大圧力が０．６〜１ＭＰａになるように設計されている。配管は通常、最高温度が約５０°Ｃになるようにさらに設計されている。さらに、地域熱エネルギー回路２０内の地域供給導管２２および地域戻り導管２３は、地面に平行に配置された場合に、併せて２．５Ｗ／（ｍＫ）より大きい熱伝達係数を有することができる。上述したように、熱伝達係数のこの値は、年間平均気温が８°Ｃで、局所供給導管と局所戻り導管の算術平均温度は８〜１０°Ｃである地表で、地域供給導管２２と地域戻り導管２３が互いに１メートルの距離内に平行に配置されている場合に推定される。
【００４７】
熱伝達流体、したがってエネルギーキャリアは、通常は水であるが、他の流体または流体の混合物を使用してもよいことを理解されたい。いくつかの非限定的な例は、アンモニア、不凍液（グリコールなど）、オイル、アルコールである。混合物の非限定的な例は、グリコールなどの凍結防止剤が添加された水である。好ましい実施形態によれば、熱伝達流体は、水とグリコールなどの凍結防止剤との混合物である。これにより、熱伝達流体の温度が０°Ｃ未満になってもよい。０°Ｃ未満、好ましくは−５°Ｃ未満の凝固点を持つ熱伝達流体を提供することにより、周囲の温度が０°Ｃに近い場合であっても、例えば地域戻り導管２３を囲む地面などの周囲から熱を吸収することができる地域戻り導管２３に熱伝達流体を伝導することが可能になる。
【００４８】
次に、図２を参照して、局所加熱システム２００についてより詳細に説明する。地域熱エネルギー回路２０は、このタイプの１つまたは複数の局所加熱システム２００を備えてもよい。
【００４９】
局所加熱システム２００は、ヒートポンプ２０１と熱放出器２０２を備えている。熱放出器２０２は、ヒートポンプ２０１を介して局所エネルギー分配グリッド２０ａに接続されている。局所加熱システム２００は、熱放出器２０２および局所ヒートポンプ２０１を介して、それぞれの建物４０に温水道水および／または快適暖房を提供するように構成される。局所ヒートポンプ２０１は、地域供給導管２２に接続された入口２５と、地域戻り導管２３に接続された出口２６と、を有する。この文脈において、「ヒートポンプの入口」という用語は、ヒートポンプに地域熱エネルギー回路２０からの局所熱伝達流体が供給される入口として解釈されるべきである。同様に、「ヒートポンプの出口」という用語は、ヒートポンプが局所熱伝達流体を地域熱エネルギー回路２０に戻す出口として解釈されるべきである。
【００５０】
このようなヒートポンプは、当技術分野で周知であり、基本的に、ブラインが第１の熱交換器と第２の熱交換器との間で循環される閉回路を含む。第１の熱交換器は、入口および出口を有し、この場合は、局所ヒートポンプ２０１の入口２５および出口２６を有し、これを介して、局所ヒートポンプ２０１は、第１の流体を、この場合は地域熱エネルギー回路２０の熱伝達流体の流れを循環させる第１の回路に接続される。同様に、第２の熱交換器は、第２の流体、この場合は熱放出器２０２の加熱流体の流れを循環させる第２の回路に局所ヒートポンプ２０１が接続される入口および出口を有する。熱放出器２０２の加熱流体は通常は水であるが、他の流体または流体の混合物を使用してもよいことを理解されたい。いくつかの非限定的な例は、アンモニア、不凍液（グリコールなど）、オイル、アルコールである。混合物の非限定的な例は、グリコールなどの凍結防止剤が添加された水である。
【００５１】
地域供給導管２２内の熱伝達流体の流れは５〜３０℃の温度を有するので、局所ヒートポンプ２０１への入力温度は同じ温度範囲にある。局所加熱システム２００は、入口２５を介して局所ヒートポンプ２０１に入る熱伝達流体から熱を抽出し、出口２６を介して熱伝達流体を地域戻り導管２３に戻すように構成される。局所加熱システム２００は、温度が−５〜１５℃の範囲にある局所熱伝達流体を戻すように構成される。
【００５２】
局所加熱システム２００は、局所循環ポンプ２０３をさらに備えてもよい。図２に示す実施形態では、局所循環ポンプ２０３は、局所ヒートポンプ２４の出口２６に配置されている。しかしながら、局所循環ポンプ２８は、代替的に、局所ヒートポンプ２０１の入口２５に配置されてもよい。したがって、局所循環ポンプ２０３は、局所加熱システム２００の入口２５と出口２６との間に接続されている。局所循環ポンプ２０３は、地域供給導管２２および地域戻り導管２３内で熱伝達流体を循環させるように構成される。局所循環ポンプ２０３は、地域戻り導管２３と地域供給導管２２との間の圧力差を克服するように構成される。局所循環ポンプ２０３は、局所ヒートポンプ２０１を通って流れる熱伝達流体の流れを調整するようにさらに構成される。局所ヒートポンプ２０１を通る冷却流体の流れを調整し、同時に局所ヒートポンプ２０１の動作を任意に制御することにより、局所ヒートポンプ２０１から出力される局所熱伝達流体の温度を制御することができる。
【００５３】
したがって、地域熱エネルギー回路２０の複数の局所加熱システム２００の一部またはすべては、地域供給導管２２および地域戻り導管２３内で熱伝達流体を循環させるための局所循環ポンプ２０３を備えてもよい。さらに、または複数の局所循環ポンプ２０３と組み合わせて、地域熱エネルギー回路２０は、地域供給導管２２および地域戻り導管２３内の流体を循環させるように構成された中央循環ポンプ２７を備えてもよい。中央循環ポンプ２７は、図１に最もよく示されている。
【００５４】
局所ヒートポンプ２０１は、コントローラ２０４によって制御されてもよい。コントローラ２０４は、熱放出器２０２の加熱要求に関するデータおよび／または局所ヒートポンプ２０１の出口２６内の熱伝達流体の温度に関するデータに基づいて局所ヒートポンプ２０１を制御することができる。熱放出器２０２の加熱要求に関するデータは、熱放出器２０２に接続された熱要求センサ２０５によって決定することができる。ヒートポンプ２０１の出口２６内の局所熱伝達流体の温度に関するデータは、出口２６に接続された温度センサＴ１によって決定することができる。
【００５５】
次に、図３を参照して、局所冷却システム３００についてより詳細に説明する。地域熱エネルギー回路２０は、１つまたは複数の局所加熱システム３００を備えてもよい。
【００５６】
局所冷却システム３００は、局所加熱システム２００に関連して配置されることに留意されたい。局所加熱システム２００は、図２を参照して上述したタイプの局所加熱システムである。局所加熱システム２００に関して過度の繰り返しを避けるために、上記を参照する。
【００５７】
各局所冷却システム３００は、冷却器３０１および冷却熱交換器３０２を含む。冷却器３０１は、それ自体、当該技術分野で周知であり、例えば、冷却が必要なオフィスビル、事業所、住宅、工場などの建物の快適冷房のために使用することができる。冷却器３０１は、冷却熱交換器３０２を介して地域熱エネルギー回路２０に接続されている。局所冷却システム３００は、冷却器３０１および冷却熱交換器３０２を介して、それぞれの建物４０に快適冷房を提供するように構成される。したがって、局所冷却システム３００は、建物４０から熱を抽出するように構成される。
【００５８】
冷却熱交換器３０２は、複数の局所加熱システム２００のうちの１つの出口２６に接続された入口３０３を有する。冷却熱交換器３０２は、地域熱エネルギー回路２０の地域戻り導管２３に接続された出口３０４をさらに有する。この文脈において、「熱交換器の入口」という用語は、熱交換器に地域熱エネルギー回路２０からの局所熱伝達流体が供給される入口として解釈されるべきである。同様に、「熱交換器の出口」という用語は、熱交換器が局所熱伝達流体を地域熱エネルギー回路２０に戻す出口として解釈されるべきである。
【００５９】
上述したように、冷却器３０１は、冷却熱交換器３０２を介して地域熱エネルギー回路２０に接続されている。上記に関して、熱交換器自体は当技術分野で周知であり、基本的に、第１の温度を有する第１の流体を循環させる第１の閉回路と、第２の温度を有する第２の流体を循環させる第２の閉回路の構成を含むものとして説明することができる。互いに密接に隣接する延長部に沿った２つの回路により、２つの流体間で熱伝達が行われる。局所冷却システム３００では、第１の回路は建物４０内に局所的に配置され、第２の回路は地域熱エネルギー回路２０の一部を形成する。建物の局所冷却システムに使用される冷却器は通常、換気用のダクト内に配置されるか、建物の個々の空間にあるファン駆動のエアコイルコレクタまたは天井に取り付けられた冷却バッテリを通じて分配される。
【００６０】
局所冷却システム３００は、フローバルブ３０５をさらに備えてもよい。フローバルブ３０５は、冷却熱交換器３０２を通って流れる局所熱伝達流体の流れを調整するように構成される。冷却熱交換器３０２を通る熱伝達流体の流れを調整し、同時に冷却熱交換器３０２の動作を任意に制御することにより、冷却熱交換器３０２から出力される局所熱伝達流体の温度を制御することができる。フローバルブ３０５は、第２のコントローラ３０６によって制御されてもよい。第２のコントローラ３０６は、冷却器３０１の冷却要求に関するデータ、および／または局所加熱システム２００の出口２６内の局所熱伝達流体の温度に関するデータ、および／または局所冷却システム３００の出口３０４内の局所熱伝達流体の温度に関するデータに基づいてフローバルブ３０５を制御することができる。冷却器３０１の冷却要求に関するデータは、冷却器３０１に接続された冷却要求センサ３０７によって決定することができる。局所加熱システム２００の出口３０４内の熱伝達流体の温度に関するデータは、上述の温度センサＴ１により決定することができる。局所冷却システム３００の出口３０４内の局所熱伝達流体の温度に関するデータは、出口３０４に接続された温度センサＴ２によって決定することができる。
【００６１】
ここで改めて図１に戻ると、地域熱エネルギー回路２０は、局所加熱システム２５０および／または局所冷却システム３５０をさらに備えてもよい。
【００６２】
地域熱エネルギー回路２０は、１つまたは複数の局所加熱システム２５０および／または１つまたは複数の局所冷却システム３５０を備えてもよい。局所加熱システム２５０は、建物４０に配置されてもよい。局所冷却システム３５０は、建物４０に配置されてもよい。局所加熱システム２５０は、入口２５を介して地域供給導管２２に接続され、出口２６を介して地域供給導管２３に接続されている。局所冷却システム３５０は、入口２５を介して地域戻り導管２３に接続され、出口２６を介して地域供給導管２２に接続されている。
【００６３】
次に図４を参照して、局所加熱システム２５０について説明する。局所加熱システム２５０は、熱エネルギー消費アセンブリとして見ることができる。地域熱エネルギー回路２０は、１つまたは複数の熱エネルギー消費アセンブリを備えてもよい。
【００６４】
局所加熱システム２５０は、熱エネルギー消費熱交換器２５１、熱エネルギー消費バルブ２５２、熱エネルギー消費ポンプ２５３、第１の圧力差決定装置２５４、および第１のコントローラ２５５を含む。
【００６５】
熱エネルギー消費熱交換器２５１は、熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３を介して、高温導管である地域供給導管２２に選択的に接続される。熱エネルギー消費熱交換器２５１の地域供給導管２２への接続が熱エネルギー消費バルブ２５２を介して選択されると、地域供給導管２２からの熱伝達流体が熱エネルギー消費熱交換器２５１に流入することが可能になる。熱エネルギー消費熱交換器２５１の地域供給導管２２への接続が熱エネルギー消費ポンプ２５３を介して選択されると、地域供給導管２２からの熱伝達流体が熱エネルギー消費熱交換器２５１に送出される。以下でより詳細に説明するように、地域供給導管２２からの熱伝達流体を熱エネルギー消費熱交換器２５１に流入させるか、あるいは熱伝達流体を地域供給導管２２から熱エネルギー消費熱交換器に送出させるかの選択２５１は、地域供給導管２２と地域戻り導管２３との間の局所圧力差に基づいて行われる。
【００６６】
熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３は、別個の装置として配置されてもよい。熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３は、概要セクションでは流量調整器と呼ばれる、単一の装置として配置されてもよい。図４に示すように、熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３は、並列に配置されてもよい。熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３は、直列に配置されてもよい。熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３が直列に配置されるこの最後の実施形態では、ポンプは、そこを通る熱伝達流体の流れを可能にする非活性状態に設定されるように構成される。
【００６７】
熱エネルギー消費熱交換器２５１は、熱エネルギー消費熱交換器２５１から地域戻り導管２３への熱伝達流体の戻りを可能にするために、低温導管である地域戻り導管２３にさらに接続される。
【００６８】
第１の圧力差決定装置２５４は、地域熱エネルギー回路２０の第１の局所圧力差Δｐ１を決定するように適合されている。第１の局所圧力差は、好ましくは、熱エネルギー消費熱交換器２５１が地域熱エネルギー回路２０に接続される場所の近くで測定される。第１の圧力差決定装置２５４は、第１の高温導管圧力決定装置２５４ａおよび第１の低温導管圧力決定装置２５４ｂを備えてもよい。第１の高温導管圧力決定装置は、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力を測定するために地域供給導管２２に接続されるように構成される。第１の低温導管圧力決定装置は、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力を測定するために地域戻り導管２３に接続されるように配置される。第１の圧力差決定装置２５４は、第１の局所圧力差を、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力と地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力との間の圧力差として決定するように構成される。したがって、第１の局所圧力差は、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力と地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力との間の局所圧力差として定義することができる。好ましくは、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力は、熱エネルギー消費熱交換器２５１が地域供給導管２２に接続されている場所の近くで測定される。好ましくは、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力は、熱エネルギー消費熱交換器２５１が地域戻り導管２３に接続されている場所の近くで測定される。
【００６９】
第１の圧力差決定装置２５４は、ハードウェア装置、ソフトウェア装置、またはそれらの組み合わせとして実施されてもよい。第１の圧力差決定装置２５４は、第１の局所圧力差Δｐ１を第１のコントローラ２５５に伝達するように構成される。
【００７０】
第１のコントローラ２５５は、ハードウェアコントローラ、ソフトウェアコントローラ、またはそれらの組み合わせとして実施されてもよい。第１のコントローラ２５５は、熱エネルギー消費バルブ２５２または熱エネルギー消費ポンプ２５３のいずれかの使用を選択的に制御するように構成される。第１のコントローラ２５５は、第１の圧力差決定装置２５４によって提供される第１の局所圧力差に基づいて選択的制御を実行するように構成される。第１のコントローラ２５５は、熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３と通信するように配置され、熱エネルギー消費バルブ２５２および熱エネルギー消費ポンプ２５３を制御する。第１の局所圧力差が、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力が地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力よりも大きいことを示す場合に、第１のコントローラ２５５は、熱エネルギー消費バルブ２５２の使用を選択的に制御するように構成される。第１の局所圧力差が、地域供給導管２２の熱伝達流体の第１の局所圧力が地域戻り導管２３の熱伝達流体の第１の局所圧力以下であることを示す場合に、第１のコントローラ２５５は、熱エネルギー消費ポンプ２５３の使用を選択的に制御するように構成される。
【００７１】
熱エネルギー消費熱交換器２５１は、熱エネルギーを熱伝達流体から熱エネルギー消費熱交換器２５１の周囲に伝達するように構成される。地域戻り導管２３に戻される熱伝達流体は、第１の温度よりも低い温度を有する。好ましくは、熱エネルギー消費熱交換器２５１は、地域戻り導管２３に戻される熱伝達流体の温度が第２の温度に等しくなるように制御される。
【００７２】
再び図４に戻って、局所冷却システム３５０について説明する。局所冷却システム３５０は、熱エネルギー生成アセンブリとして見ることができる。地域熱エネルギー回路２０は、１つまたは複数の熱エネルギー生成アセンブリを備えてもよい。
【００７３】
局所冷却システム３５０は、熱エネルギー生成熱交換器３５１、熱エネルギー生成バルブ３５２、熱エネルギー生成ポンプ３５３、第２の圧力差決定装置３５４、および第２のコントローラ３５５を含む。
【００７４】
熱エネルギー生成熱交換器３５１は、熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３を介して地域戻り導管２３に選択的に接続される。熱エネルギー生成熱交換器３５１の地域戻り導管２３への接続が熱エネルギー生成バルブ３５２を介して選択されると、地域戻り導管２３からの熱伝達流体が熱エネルギー生成熱交換器３５１に流入することが可能になる。熱エネルギー生成熱交換器３５１の地域戻り導管２３への接続が熱エネルギー生成ポンプ３５３を介して選択されると、地域戻り導管２３からの熱伝達流体が熱エネルギー生成熱交換器３５１に送出される。以下により詳細に説明するように、地域戻り導管２３からの熱伝達流体を熱エネルギー生成熱交換器３５１に流入させるか、あるいは地域戻り導管２３から熱エネルギー生成熱交換器に熱伝達流体を送出させるかの選択３５１は、地域供給導管２２と地域戻り導管２３との間の局所圧力差に基づいて行われる。
【００７５】
熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３は、別個の装置として配置されてもよい。熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３は、概要セクションでは流量調整器と呼ばれる、単一の装置として配置されてもよい。図４に示すように、熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３は、並列に配置されてもよい。熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３は、直列に配置されてもよい。熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３が直列に配置されるこの最後の実施形態では、ポンプは、そこを通る熱伝達流体の流れを可能にする非活性状態に設定されるように構成される。
【００７６】
熱エネルギー生成熱交換器３５１は、熱エネルギー生成熱交換器３５１から地域供給導管２２への熱伝達流体の戻りを可能にするために、地域供給導管２２にさらに接続される。
【００７７】
第２の圧力差決定装置３５４は、地域熱エネルギー回路２０の第２の局所圧力差Δｐ２を決定するように適合されている。第２の局所圧力差は、好ましくは、熱エネルギー生成熱交換器３５１が地域熱エネルギー回路２０に接続される場所の近くで測定される。第２の圧力差決定装置３５４は、第２の高温導管圧力決定装置３５４ａおよび第２の低温導管圧力決定装置３５４ｂを備えてもよい。第２の高温導管圧力決定装置は、地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力を測定するために地域供給導管２２に接続されるように構成される。第２の低温導管圧力決定装置３５４ｂは、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力を測定するために地域戻り導管２３に接続されるように構成される。第２の圧力差決定装置３５４は、第２の局所圧力差を、地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力と地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力との間の圧力差として決定するように構成される。したがって、第２の局所圧力差は、地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力と地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力との間の局所圧力差として定義することができる。好ましくは、地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力は、熱エネルギー生成熱交換器３５１が地域供給導管２２に接続されている場所の近くで測定される。好ましくは、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力は、熱エネルギー生成熱交換器３５１が地域戻り導管２３に接続されている場所の近くで測定される。
【００７８】
第２の圧力差決定装置３５４は、ハードウェア装置、ソフトウェア装置、またはそれらの組み合わせとして実施されてもよい。第２の圧力差決定装置３５４は、第２の局所圧力差Δｐ２を第２のコントローラ３５５に伝達するように構成される。
【００７９】
第２のコントローラ３５５は、ハードウェアコントローラ、ソフトウェアコントローラ、またはそれらの組み合わせとして実施されてもよい。第２のコントローラ３５５は、熱エネルギー生成バルブ３５２または熱エネルギー生成ポンプ３５３の使用を選択的に制御するように構成される。第２のコントローラ３５５は、第２の圧力差決定装置３５４によって提供される第２の局所圧力差に基づいて選択的制御を実行するように構成される。第２のコントローラ３５５は、熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３を制御するために、熱エネルギー生成バルブ３５２および熱エネルギー生成ポンプ３５３と通信するように構成される。第２の局所圧力差が、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力が地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力よりも大きいことを示す場合に、第２のコントローラ３５５は、熱エネルギー生成バルブ３５２の使用を選択的に制御するように構成される。第２の局所圧力差が、地域戻り導管２３の熱伝達流体の第２の局所圧力が地域供給導管２２の熱伝達流体の第２の局所圧力以下であることを示す場合に、第２のコントローラ３５５は、熱エネルギー生成ポンプ３５３の使用を選択的に制御するように構成される。
【００８０】
熱エネルギー生成熱交換器３５１は、周囲から熱エネルギーを熱伝達流体に伝達するように配置されている。地域供給導管２２に戻される熱伝達流体は、第２の温度よりも高い温度を有する。好ましくは、熱エネルギー生成熱交換器３５１は、地域供給導管２２に戻される熱伝達流体の温度が第１の温度に等しくなるように制御される。
【００８１】
図４に示す実施形態では、第１および第２の圧力差決定装置２５４；３５４は、物理的に異なる２つの圧力差決定装置である。しかしながら、別の実施形態によれば、１つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２５０および１つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３５０は、同じ圧力差決定装置を共有してもよい。したがって、第１および第２の圧力差決定装置２５４；３５４は、物理的に同じ圧力差決定装置であってもよい。さらなる実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２５０は、同じ圧力差決定装置を共有してもよい。さらに別の実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３５０は、同じ圧力差決定装置を共有してもよい。
【００８２】
図４に示す実施形態では、第１および第２のコントローラ２５５；３５５は、物理的に異なる２つのコントローラである。しかし、別の実施形態によれば、１つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２５０と１つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３５０は、同じコントローラを共有してもよい。したがって、第１および第２のコントローラ２５５；３５５は物理的に同じコントローラであってもよい。さらなる実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー消費アセンブリ２５０は、同じコントローラを共有してもよい。さらに別の実施形態によれば、２つの特定の局所熱エネルギー生成アセンブリ３５０は、同じコントローラを共有してもよい。
【００８３】
好ましくは、熱エネルギー消費熱交換器２５１および熱エネルギー生成熱交換器３５１を使用して熱を吸い込むまたは吐き出すという要求は、規定された温度差で行われる。８〜１０℃の温度差は、熱エネルギー消費熱交換器２５１および熱エネルギー生成熱交換器３５１を通る最適な流れに対応する。
【００８４】
地域供給導管２２と地域戻り導管２３との間の局所圧力差は、地域熱エネルギー回路２０に沿って変化し得る。特に、地域供給導管２２と地域戻り導管２３との間の局所圧力差は、地域供給導管２２または戻り導管２３の一方から見て正から負の圧力差まで変化し得る。したがって、時には、特定の局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２５０、３５０は、対応する熱エネルギー消費／生成熱交換器２５１、３５１を通して熱伝達流体を送出させる必要がある場合があり、また時には、特定の局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２５０、３５０は、熱伝達流体を対応する熱エネルギー消費／生成熱交換器２５１、３５１に流す必要がある場合がある。したがって、システム内のすべての送出を局所熱エネルギー消費／生成アセンブリ２５０、３５０で行うことが可能になる。必要な流量と圧力が制限されているため、小さな周波数で制御された循環ポンプを使用することができる。
【００８５】
熱エネルギー消費ポンプ２５３および／または熱エネルギー生成ポンプ３５３は、例えば、周波数制御循環ポンプであってもよい。
【００８６】
熱エネルギー消費バルブ２５２および／または熱エネルギー生成バルブ３５２は、調整バルブであってもよい。
【００８７】
図５を参照して、エネルギーを複数の建物４０に分配するための方法について説明する。この方法は、以下の動作のうちの１つまたは複数を含む。この動作は、適切な任意の順序で実行することができる。
【００８８】
中央熱交換器２１に地熱熱源１０からの地熱で加熱された水の流れを供給するステップＳ５００。
【００８９】
地熱で加熱された水の流入流から地域供給導管２２内の熱伝達流体の流出流に熱を交換するステップＳ５０２。
【００９０】
局所熱伝達流体の流れは、地域供給導管２２を介して地域熱エネルギー分配システム２０内で、建物４０に配置された局所加熱または冷却システム２００、２５０、３００、３５０に循環され、それから地域戻り導管２３を介して中央熱交換器２１に戻る。循環動作は、好ましくは、複数の局所循環ポンプ２８を使用して、または中央循環ポンプ２７によって実行される。
【００９１】
複数の建物４０の各々の局所加熱システム２００、２５０で局所供給導管２２内を流れる局所熱伝達流体から熱を抽出することができる。抽出された熱は、それぞれの建物４０に温水道水および／または快適暖房を提供するために使用することができる。また、熱は、冷却システム３００、３５０で複数の建物４０のうちの１つから抽出されてもよい。
【００９２】
地域供給導管２２内の熱伝達流体の流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するステップＳ５０４。
【００９３】
当業者は、本発明が上記の好ましい実施形態に決して限定されないことを理解する。それどころか、添付の特許請求の範囲内で多くの修正および変更が可能である。
【００９４】
例えば、図３に示す実施形態では、フローバルブ３０５は冷却熱交換器３０２の出口３０４に配置されている。しかしながら、代わりに、フローバルブ３０５は、冷却熱交換器３０２の入口３０３に配置されてもよい。
【００９５】
図３に示す実施形態では、第１および第２のコントローラ２０４、３０６は別個のコントローラとして示されている。しかしながら、代替として、第１および第２のコントローラ２０４、３０６は、単一のコントローラに組み合わされてもよい。
【００９６】
図１に示す実施形態では、中央循環ポンプ２７は、中央熱交換器２１への入口に位置するように示されている。しかしながら、中央循環ポンプ２７は、地域熱エネルギー回路２０内の任意の位置に配置され得ることが理解される。
【００９７】
図３に示す実施形態では、冷却熱交換器３０２の出口３０４を介して局所冷却システム３００から出る局所熱伝達流体は、地域戻り導管２３に供給される。しかしながら、代替的にまたは組み合わせて、出口３０４を介して局所冷却システム３００から出る熱伝達流体は地域供給導管２２に供給されてもよい。出口３０４を介して局所冷却システム３００から出る熱伝達流体の供給は、第２のコントローラ３０６によって制御されてもよい。局所冷却システム３００から出口３０４を介して地域供給および／または戻り導管２２、２３へ出る熱伝達流体の供給の制御は、第２のセンサＴ２によって監視される温度に基づいてもよい。
【００９８】
さらに、冷暖房システムは、それぞれ１つの、および２つの温度センサＴ１およびＴ１〜Ｔ２で例示されている。温度センサの数とその位置は変化してもよいことを理解されたい。また、第１および第２のコントローラ２０４、３０６への所望の入力および所望の複雑さに応じて、追加のセンサをシステムに導入できることも理解されたい。特に、第１および第２のコントローラ２０４、３０６は、建物４０に局所的に配置された熱放出器２０２および／または冷却器３０１と通信して、局所的な設定を考慮に入れるように構成されてもよい。
【００９９】
加えて、開示された実施形態の変形は、図面、開示、および添付の特許請求の範囲の研究から、請求された発明を実施する当業者によって理解され達成され得る。
【図１】
2020519835.tif 000003
【図２】
2020519835.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月26日(2019.12.26)
【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】
地域エネルギー分配システムであって、
地熱熱源（１０）と、前記地熱熱源（１０）からの地熱で加熱された水の流れのための供給導管（１１）と、を含む地熱熱源システム（５）と、
第１の温度の熱伝達流体が流れることができるように構成された地域供給導管（２２）と、
第２の温度の熱伝達流体が流れることができるように構成され、前記第２の温度は前記第１の温度よりも低い、地域戻り導管（２３）と、
各々が前記地域供給導管（２２）に接続された入口（２５）と前記地域戻り導管（２３）に接続された出口（２６）とを有する複数の局所加熱システム（２００；２５０）であって、各局所加熱システム（２００；２５０）は、建物（４０）に温水および／または快適暖房を提供するように構成され、前記局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、
熱エネルギー消費熱交換器（２５１）であって、前記地域供給導管（２２）からの熱伝達流体が前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）に流入することを可能にするための熱エネルギー消費バルブ（２５２）を介して、または熱伝達流体を前記地域供給導管（２２）から前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）に送出するための熱エネルギー消費ポンプ（２５３）を介して、地域供給導管（２２）に選択的に接続され、前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）から前記地域戻り導管（２３）への熱伝達流体の戻りを可能にするために前記地域戻り導管（２３）に接続され、前記地域戻り導管（２３）に戻される熱伝達流体が前記第１の温度よりも低い温度、好ましくは前記第２の温度に等しい温度を有するように、熱エネルギーを熱伝達流体から前記熱エネルギー消費熱交換器（２５１）の周囲に伝達するように構成された、熱エネルギー消費熱交換器（２５１）と、
前記地域供給導管（２２）と前記地域戻り導管（２３）との間の局所圧力差Δｐ１を決定するように構成された圧力差決定装置（２５４）と、
前記局所圧力差に基づいて、前記熱エネルギー消費バルブ（２５２）または前記熱エネルギー消費ポンプ（２５３）のいずれかの使用を選択的に制御するように構成されたコントローラ（２５５）と、
を含む複数の局所加熱システム（２００；２５０）と、
中央熱交換器（２１）であって、地熱で加熱された水の流入流が前記中央熱交換器（２１）に提供されるように前記地熱熱源システム（５）の前記供給導管（１１）に接続された中央熱交換器（２１）と、
を含み、
前記中央熱交換器（２１）は、地熱で加熱された水の流入流から前記地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の流出流に熱を交換するように構成され、
前記中央熱交換器（２１）は、前記地域供給導管（２２）内の熱伝達流体の前記流出流の温度を５〜３０℃の温度に制御するように構成される、地域エネルギー分配システム。
【請求項２】
前記地熱熱源システム（５）は、前記中央熱交換器（２１）から前記地熱熱源（１０）への冷却水の戻り流のための戻り導管（２３）をさらに含む、請求項１に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項３】
前記地熱熱源システム（５）は深部地熱熱源システムである、請求項１から２のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項４】
前記地熱熱源（１０）は、前記戻り導管（１２）を介して戻される前記冷却水を１００℃を超える、好ましくは１００〜２５０℃の温度に地熱で加熱するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項５】
前記地熱熱源システム（５）は、地熱で加熱された水を前記地熱熱源（１０）から前記供給導管（１１）に引き込み、前記供給導管（１１）内で液相になるように前記地熱で加熱された水を加圧するように構成された吸引ポンプ（１３）をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項６】
前記中央熱交換器（２１）は、前記中央熱交換器（２１）からの冷却水の前記戻り流の前記温度を１０〜４０℃の温度に制御するように構成される、請求項２から５のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項７】
前記複数の局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、前記入口（２５）を介して前記局所加熱システム（２００；２５０）に入る熱伝達流体から熱を抽出し、前記出口（２６）を介して熱伝達流体を前記地域戻り導管（２３）に戻すように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項８】
前記複数の局所加熱システム（２００；２５０）の各々は、−５〜１５℃の範囲の温度を有する局所熱伝達流体を戻すように構成される、請求項７に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項９】
前記地域供給導管（２２）および前記地域戻り導管（２３）は、０．６ＭＰａ、１ＭＰａ、または１．６ＭＰａまでの圧力に対して寸法決めされている、請求項１から８のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１０】
前記局所圧力差が、前記地域供給導管（２２）の前記熱伝達流体の局所圧力が前記地域戻り導管（２３）の前記熱伝達流体の局所圧力よりも大きいことを示す場合に、前記コントローラ（２５５）は、前記熱エネルギー消費バルブ（２５２）を選択的に使用するように構成され、
前記局所圧力差が、前記地域供給導管（２２）の前記熱伝達流体の前記局所圧力が前記地域戻り導管（２３）の前記熱伝達流体の前記局所圧力以下であることを示す場合に、前記コントローラ（２５５）は、前記熱エネルギー消費ポンプ（２５３）を選択的に使用するように構成される、請求項１から９のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１１】
前記第１の温度の温度範囲は−１０〜４５℃、好ましくは４〜３２℃であり、前記第２の温度の温度範囲は−１０〜４５℃、好ましくは４〜３２℃である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【請求項１２】
前記第１の温度と前記第２の温度との温度差は、５〜１６℃の範囲、好ましくは７〜１２℃の範囲、より好ましくは８〜１０℃である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の地域エネルギー分配システム。
【国際調査報告】
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