JP5883685B2

JP5883685B2 - HEAT PUMP SYSTEM AND HEAT PUMP SYSTEM CONTROL METHOD

Info

Publication number: JP5883685B2
Application number: JP2012048999A
Authority: JP
Inventors: 磯田　和彦; 和彦磯田; 芳郎柴
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2012-03-06
Filing date: 2012-03-06
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: JP2013185718A

Description

本発明は、地中熱を利用したヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a heat pump system using underground heat and a method for controlling the heat pump system.

近年、例えば空調システムや給湯システムとして、地中熱を利用したヒートポンプシステムが提案されている。このヒートポンプシステムは、通常のヒートポンプシステムが空気を熱源にしているのに対し、年間を通して温度がほぼ一定である地中熱を熱源にして地中に放熱したり地中から採熱したりするものである。地中熱利用のヒートポンプシステムの概略構成としては、Ｕチューブ等の熱交換器が地中に埋設され、この熱交換器がヒートポンプユニットに接続された構成からなる。このような地中熱利用のヒートポンプシステムには、再生可能なエネルギーによって冷暖房や給湯等を効率的に行えるという特徴（省エネルギー効果）がある。そして、地中熱利用のヒートポンプシステムのメリットとしては、１）電力消費量が低減され、電気料金が安くなること、２）ＣＯ２排出量が低減され、地球温暖化対策に有効であること、３）熱を大気中に放出しないので、ヒートアイランド緩和に有効であること、４）放熱用の室外機が不要であり、稼動時の騒音が小さいこと、が挙げられる。 In recent years, for example, a heat pump system using underground heat has been proposed as an air conditioning system or a hot water supply system. This heat pump system uses air as a heat source in the normal heat pump system, and dissipates heat into the ground or collects heat from the ground using ground heat, which has a constant temperature throughout the year. is there. As a schematic configuration of a heat pump system using underground heat, a heat exchanger such as a U tube is embedded in the ground, and this heat exchanger is connected to a heat pump unit. Such a heat pump system using geothermal heat has a characteristic (energy saving effect) that air conditioning and hot water supply can be efficiently performed with renewable energy. The advantages of the heat pump system using geothermal heat are: 1) power consumption is reduced and electricity charges are reduced; 2) CO2 emissions are reduced and effective for global warming countermeasures; It is effective in mitigating heat islands because it does not release heat into the atmosphere. 4) No outdoor unit for heat dissipation is required and noise during operation is low.

一方、上記した地中熱利用のヒートポンプシステムのデメリットとしては、地中に熱交換器を設置するために複数の孔を掘削する工事を行う必要があるが、この工事の費用が高く、イニシャルコストが高額になることが挙げられる。このため、地中熱利用のヒートポンプシステムは、上記した多くのメリットがあるのにも関わらず採用実績が少なく、特に大規模建物への適用はほとんどない。 On the other hand, as a disadvantage of the heat pump system using geothermal heat described above, it is necessary to dig a plurality of holes in order to install a heat exchanger in the ground, but this construction is expensive and the initial cost is high. Can be expensive. For this reason, the heat pump system using geothermal heat has few adoption results in spite of having many merits described above, and is hardly applied particularly to large-scale buildings.

そこで、従来、熱交換器の設置のために孔を掘削するのではなく、地中に打設される杭や山留め壁の中に熱交換器を埋設させる技術が提案されている。
例えば、下記特許文献１、２及び３には、場所打ちコンクリート杭や既製杭の内部又は外表面に熱交換器を配置する技術が開示されている。また、下記特許文献４、５、６及び７には、山留め壁（地中連続壁）の内部に熱交換器を埋設する技術が開示されている。これらの技術によれば、熱交換器を設置するための孔を新たに掘削する必要がないので、地中熱利用のヒートポンプシステムのイニシャルコストを抑えることができる。 Therefore, conventionally, a technique has been proposed in which a heat exchanger is buried in a pile or a retaining wall that is not drilled in order to install a heat exchanger but is placed in the ground.
For example, Patent Documents 1, 2, and 3 listed below disclose techniques for disposing a heat exchanger on the inside or the outer surface of cast-in-place concrete piles or ready-made piles. Patent Documents 4, 5, 6, and 7 listed below disclose techniques for embedding a heat exchanger inside a retaining wall (continuous underground wall). According to these techniques, since it is not necessary to newly excavate a hole for installing a heat exchanger, the initial cost of a heat pump system using underground heat can be suppressed.

特開２００３−１４８０７９号公報JP 2003-148079 A 特開２００３−２０６５２８号公報JP 2003-206528 A 特開２００４−３３２３３０号公報JP 2004-332330 A 特開２００３−１７２５５８号公報JP 2003-172558 A 特開２００４−１０１１１５号公報JP 2004-101115 A 特開２００５−２２６９３７号公報JP 2005-226937 A 特開２０１０−０６０２４７号公報JP 2010-060247 A

しかしながら、上記した従来の技術は、単に室内空調の熱源として地中熱を利用しただけでのものであり、室内空調と地中熱の採放熱とが同時進行している。一方、室内機による熱負荷（熱需要量）は、一定ではなく変動するものである。例えば空調システムの場合、地中熱利用だけで賄える空調対象面積が、想定されるピーク時の熱負荷によって決まることになり、前記空調対象面積が小さいという問題がある。 However, the above-described conventional technology merely uses geothermal heat as a heat source for indoor air-conditioning, and indoor air-conditioning and ground heat collection / dissipation proceed simultaneously. On the other hand, the heat load (heat demand) by the indoor unit is not constant but fluctuates. For example, in the case of an air-conditioning system, the air-conditioning target area that can be covered only by the use of underground heat is determined by the assumed thermal load at the peak, and there is a problem that the air-conditioning target area is small.

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、上述した従来技術に比べて大きい熱負荷を賄うことができるヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a heat pump system and a control method for the heat pump system that can cover a larger heat load than the above-described conventional technology.

本発明に係るヒートポンプシステムは、山留め壁内に埋設され、該山留め壁を介して地中との間で熱交換を行って採放熱する第一熱交換器と、構造物の地下躯体の地下外壁内に埋設され、該地下外壁との間で熱交換を行って該地下外壁に蓄熱させる第二熱交換器と、前記構造物の地下階に設置されていると共に室内機に接続される地下階ヒートポンプと、
を備えており、前記山留め壁と前記地下外壁とは断熱材を介して隣接していて、前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器が前記地下階ヒートポンプにそれぞれ接続されており、前記第一熱交換器を介して伝達される地中熱のみを前記地下階ヒートポンプの熱源にすることも、前記第二熱交換器を介して伝達される前記地下外壁の蓄熱と前記地中熱とを合わせて前記地下階ヒートポンプの熱源にすることも可能であることを特徴としている。 The heat pump system according to the present invention includes a first heat exchanger that is embedded in a retaining wall and performs heat exchange with the ground via the retaining wall to extract and dissipate, and an underground outer wall of the underground structure of the structure embedded within, basement to be connected to the second heat exchanger for heat storage in the underground outer wall by heat exchange with the underground external wall, with installed in the basement of the structure to the indoor unit A heat pump,
The mountain retaining wall and the underground outer wall are adjacent to each other via a heat insulating material, and the first heat exchanger and the second heat exchanger are connected to the underground floor heat pump, respectively, Only the underground heat transmitted through the first heat exchanger can be used as the heat source of the underground floor heat pump, the heat storage of the underground outer wall transmitted through the second heat exchanger, and the underground heat. It is also possible to use as a heat source for the underground floor heat pump.

上記したヒートポンプシステムは、山留め壁を地中熱の採放熱に利用すると共に地下躯体を蓄熱体として利用するものであり、採熱された地中熱の一部又は全部を地下躯体に蓄熱させることが可能である。さらに、地中熱と地下躯体の蓄熱とを合わせて地下階ヒートポンプの熱源にすることも可能である。 The heat pump system described above uses the retaining wall for collecting and radiating ground heat and using the underground frame as a heat storage body, and stores a part or all of the collected underground heat in the underground frame. Is possible. Furthermore, it is also possible to combine the underground heat and the heat storage of the underground frame as a heat source for the underground floor heat pump.

したがって、室内機の熱負荷（熱需要量）が小さい時間帯に、第一熱交換器を介して地中熱だけを地下階ヒートポンプの熱源にすると共に、地下階ヒートポンプにおける余剰熱を第二熱交換器を介して地下躯体に蓄熱させ、熱負荷が大きい時間帯に、地下階ヒートポンプの熱源として地中熱（採放熱）と地下躯体の蓄熱とを組み合わせてハイブリッドな熱源にすることができる。つまり、熱負荷が小さい時間帯に採熱した地中熱の一部を蓄熱しておき、その地下躯体の蓄熱を、室内機の熱負荷が大きい時間帯に地下階ヒートポンプの熱源として利用する。これにより、熱負荷が変動する場合において、ピーク時の熱負荷が地下階ヒートポンプの冷却能力又は加熱能力以上になっても、その熱負荷に対応することが可能である。 Therefore, during the time when the heat load (heat demand) of the indoor unit is small, only the underground heat is used as the heat source of the underground floor heat pump via the first heat exchanger, and the excess heat in the underground floor heat pump is converted to the second heat. It is possible to store heat in the underground frame via the exchanger, and to combine the underground heat (heat extraction / radiation) with the heat stored in the underground frame as a heat source of the underground floor heat pump in a time zone where the heat load is large, to make a hybrid heat source. That is, a part of the underground heat collected in a time zone where the heat load is small is stored, and the heat stored in the underground frame is used as a heat source for the underground floor heat pump in a time zone where the heat load of the indoor unit is large. As a result, when the heat load fluctuates, even if the heat load at the peak is equal to or higher than the cooling capacity or heating capacity of the underground heat pump, it is possible to cope with the heat load.

また、熱負荷が小さい時間帯に、第一熱交換器を介して採熱された地中熱の全部を地下階ヒートポンプ及び第二熱交換器を介して地下躯体に蓄熱させると共に、第二熱交換器を介して地下躯体の蓄熱だけを地下階ヒートポンプの熱源にし、熱負荷が大きい時間帯に、第一熱交換器を介して採熱された地中熱の全部又は一部と地下躯体の蓄熱とを合わせて地下階ヒートポンプの熱源にすることも可能である。
さらに、熱負荷に応じて、地下階ヒートポンプの熱源を、第一熱交換器を介して採熱された地中熱及び地下躯体の蓄熱のうちの何れか一方に切り替えることも可能である。 In addition, in the time zone when the heat load is small, all of the underground heat collected via the first heat exchanger is stored in the underground frame via the underground floor heat pump and the second heat exchanger, and the second heat Only the heat stored in the underground building is used as the heat source for the underground floor heat pump through the exchanger, and all or part of the underground heat collected through the first heat exchanger and the Combined with heat storage, it can be used as a heat source for the underground heat pump.
Furthermore, it is also possible to switch the heat source of the underground floor heat pump to either one of the underground heat collected through the first heat exchanger and the heat storage of the underground frame according to the heat load.

また、本発明に係るヒートポンプシステムは、山留め壁内に埋設され、該山留め壁を介して地中との間で熱交換を行って採放熱する第一熱交換器と、構造物の地下躯体内に埋設され、該地下躯体との間で熱交換を行って該地下躯体に蓄熱させる第二熱交換器と、前記構造物の地下階に設置されていると共に室内機に接続される地下階ヒートポンプと、前記構造物の地上階に設置されると共に前記室内機又は別の室内機に接続される地上階ヒートポンプと、前記構造物の室外に設置され、外気との間で熱交換を行って採放熱する室外機と、を備えており、前記第一熱交換器及び前記第二熱交換器が前記地下階ヒートポンプにそれぞれ接続されており、前記第一熱交換器を介して伝達される地中熱のみを前記地下階ヒートポンプの熱源にすることも、前記第二熱交換器を介して伝達される前記地下躯体の蓄熱と前記地中熱とを合わせて前記地下階ヒートポンプの熱源にすることも可能であるとともに、前記地下階ヒートポンプ、前記室外機及び前記第二熱交換器が前記地上階ヒートポンプにそれぞれ接続されており、前記室外機を介して伝達される空気熱のみを前記地上階ヒートポンプの熱源にすることも、前記第一熱交換器及び前記地下階ヒートポンプを介して伝達される地中熱のみを前記地上階ヒートポンプの熱源にすることも、前記空気熱、前記地下躯体の蓄熱及び前記地中熱のうちの少なくとも２つを合わせて前記地上階ヒートポンプの熱源にすることも可能であることを特徴としている。 The heat pump system according to the present invention includes a first heat exchanger that is embedded in a retaining wall and performs heat exchange with the ground via the retaining wall to extract and radiate heat, and a structure underground structure A second heat exchanger that is embedded in the basement and stores heat in the basement by exchanging heat with the basement, and a basement floor heat pump that is installed in the basement of the structure and connected to an indoor unit And a ground floor heat pump installed on the ground floor of the structure and connected to the indoor unit or another indoor unit, and installed outside the structure and exchanging heat with the outside air. An outdoor unit that dissipates heat, and the first heat exchanger and the second heat exchanger are respectively connected to the basement heat pump, and are transmitted through the first heat exchanger. Use only heat as the heat source for the basement heat pump The second with heat exchanger and the heat storage of the underground skeleton which is transmitted through the combined and the underground heat can be a heat source of the basement heat pump, the basement heat pump, the outdoor unit And the second heat exchanger is connected to the ground floor heat pump, respectively, and only the air heat transmitted through the outdoor unit can be used as a heat source of the ground floor heat pump. Only the underground heat transmitted through the underground floor heat pump can be used as the heat source of the above ground floor heat pump, or the air heat, the heat storage of the underground frame, and the underground heat can be combined. It can also be used as a heat source for ground floor heat pumps .

これにより、地中熱又は空気熱を地上階ヒートポンプの熱源にすることが可能である。さらに、地中熱、地下躯体の蓄熱及び空気熱のうちの何れか２つを合わせて地上階ヒートポンプの熱源にすることも可能である。 Thereby, underground heat or air heat can be used as a heat source of the ground floor heat pump. Further, any two of the underground heat, the underground heat storage, and the air heat can be combined into a heat source for the ground floor heat pump.

したがって、熱負荷が小さい時間帯に、室外機を介して空気熱だけを地上階ヒートポンプの熱源にすると共に、第一熱交換器で採熱された地中熱を地下階ヒートポンプ及び第二熱交換器を介して地下躯体に蓄熱させ、熱負荷が大きい時間帯に、地上階ヒートポンプの熱源として、空気熱と地中熱（採放熱）と地下躯体の蓄熱とを組み合わせてハイブリッドな熱源にすることができる。つまり、熱負荷が小さい時間帯は、地上階ヒートポンプの熱源を室外機だけで賄って、採熱された地下熱はできるだけ地下躯体に蓄熱しておく。そして、熱負荷が大きい時間帯には、空気熱だけでなく、第一熱交換器で採熱された地中熱を地下階ヒートポンプを介して地上階ヒートポンプの熱源にし、さらに、地下躯体の蓄熱を地上階ヒートポンプの熱源として利用することで、地上階ヒートポンプは相当に大きい熱負荷にも対応することが可能となる。 Therefore, when the heat load is small, only air heat is used as the heat source for the ground floor heat pump via the outdoor unit, and the underground heat collected by the first heat exchanger is used for the underground floor heat pump and the second heat exchange. To store the heat in the underground frame through a vessel, and to combine the air heat, underground heat (heat collection / dissipation) and the heat storage in the underground frame as a heat source for the ground floor heat pump in a time zone with a large heat load Can do. In other words, during times when the heat load is low, the ground floor heat pump heat source is covered only by the outdoor unit, and the collected underground heat is stored in the underground frame as much as possible. In the time zone when the heat load is high, not only air heat but also the underground heat collected by the first heat exchanger is used as the heat source of the ground floor heat pump via the underground floor heat pump, and further, the heat storage of the underground frame By using as a heat source for the ground floor heat pump, the ground floor heat pump can cope with a considerably large heat load.

なお、第一熱交換器で採熱された地中熱の一部を第二熱交換器を介して地下躯体に蓄熱すると共に、前記地中熱の残りを地下階ヒートポンプを介して地上階ヒートポンプの熱源にすることも可能である。また、第一熱交換器で採熱された地中熱を第二熱交換器を介して地下躯体に蓄熱しながら、地下躯体の蓄熱を地上階ヒートポンプの熱源として利用することも可能である。
さらに、熱負荷に応じて、地上階ヒートポンプの熱源を、室外機を介して採熱された空気熱、第一熱交換器を介して採熱された地中熱及び地下躯体の蓄熱のうちの何れか１つに切り替えることも可能であり、或いは、それらのうちの何れか２つに適宜切り換えて組み合わせて地上階ヒートポンプの熱源にすることも可能である。 A part of the underground heat collected by the first heat exchanger is stored in the underground frame via the second heat exchanger, and the rest of the underground heat is stored on the ground floor heat pump via the underground floor heat pump. It is also possible to use a heat source. It is also possible to use the heat stored in the underground frame as a heat source for the ground floor heat pump while storing the underground heat collected by the first heat exchanger in the underground frame via the second heat exchanger.
Furthermore, according to the heat load, the heat source of the ground floor heat pump is selected from the air heat collected through the outdoor unit, the underground heat collected through the first heat exchanger, and the heat storage of the underground frame. It is possible to switch to any one of them, or it is also possible to switch to any two of them and combine them as a heat source for a ground floor heat pump.

また、本発明に係るヒートポンプシステムは、前記第一熱交換器と前記地下階ヒートポンプとが、地表面レベルに配管された第一ヘッダ管を介して接続され、前記第二熱交換器と前記地下階ヒートポンプとが、前記地下階の壁面に配管された第二ヘッダ管を介して接続されていることが好ましい。 Further, in the heat pump system according to the present invention, the first heat exchanger and the underground floor heat pump are connected via a first header pipe piped to a ground surface level, and the second heat exchanger and the underground It is preferable that the floor heat pump is connected via a second header pipe piped to the wall surface of the basement floor.

これにより、冷却塔などの地上部の設備が不要であり、コンパクトで省スペースなシステムとなる。 This eliminates the need for above-ground equipment such as a cooling tower, resulting in a compact and space-saving system.

また、本発明に係るヒートポンプシステムの制御方法は、上記のヒートポンプシステムの制御方法であって、前記ヒートポンプシステムの稼動モードとして、少なくとも、前記第一熱交換器を介して伝達される地中熱のみを前記地下階ヒートポンプの熱源にすると共に、前記第二熱交換器を介して前記地下階ヒートポンプに伝達された熱を前記地下躯体に蓄熱させる蓄熱モードと、前記第一熱交換器を介して伝達される地中熱と前記第二熱交換器を介して伝達される前記地下躯体の蓄熱とを合わせて前記地下階ヒートポンプの熱源にするハイブリッドモードと、を有しており、前記室内機の熱負荷が前記地下階ヒートポンプの冷却能力又は加熱能力よりも小さい時間帯に前記蓄熱モードで運転させ、前記熱負荷が前記地下階ヒートポンプの冷却能力又は加熱能力よりも大きい時間帯に前記ハイブリッドモードで運転させることを特徴としている。 Moreover, the control method of the heat pump system according to the present invention is the control method of the heat pump system described above, and as the operation mode of the heat pump system, at least only the underground heat transmitted through the first heat exchanger. Is used as a heat source for the underground floor heat pump, and a heat storage mode for storing heat transmitted to the underground floor heat pump via the second heat exchanger in the underground frame is transmitted via the first heat exchanger. And a hybrid mode that combines the underground heat and the heat storage of the underground frame transmitted through the second heat exchanger to be a heat source of the underground floor heat pump, and the heat of the indoor unit When the load is smaller than the cooling capacity or heating capacity of the underground floor heat pump, it is operated in the heat storage mode, and the thermal load is cooled by the underground floor heat pump. It is characterized in that the be operated in a hybrid mode to a larger time period than the capacity or heating capacity.

これにより、蓄熱モードにおいて地下躯体に蓄熱し、ハイブリッドモードにおいて地下階ヒートポンプの冷却能力又は加熱能力以上の熱負荷に対応することが可能となる。 Thereby, it is possible to store heat in the underground frame in the heat storage mode, and to cope with a heat load higher than the cooling capacity or the heating capacity of the underground floor heat pump in the hybrid mode.

本発明に係るヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法によれば、採熱された地中熱と地下躯体の蓄熱と組み合わせてハイブリッドな熱源とすることにより、大きい熱負荷を賄うことができる。 According to the heat pump system and the control method of the heat pump system according to the present invention, a large heat load can be provided by combining the collected ground heat and the heat storage of the underground frame into a hybrid heat source.

本発明の第１の実施形態を説明するためのヒートポンプシステムが設置された山留め壁及び地下躯体の断面図である。It is sectional drawing of the retaining wall and the underground frame in which the heat pump system for demonstrating the 1st Embodiment of this invention was installed. 図１に示すＡ−Ａ´間の断面図である。It is sectional drawing between AA 'shown in FIG. 本発明の第１の実施形態を説明するための第一熱交換器の上端部分の斜視図である。It is a perspective view of the upper end part of the 1st heat exchanger for explaining the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態のヒートポンプシステムの機能を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the function of the heat pump system of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態のヒートポンプシステムの制御方法を説明するため図であり、時間帯と需要熱量との関係を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the control method of the heat pump system of the 1st Embodiment of this invention, and is a graph which shows the relationship between a time slot | zone and a demand heat amount. 本発明の第２の実施形態を説明するためのヒートポンプシステムが設置された山留め壁及び地下躯体の断面図である。It is sectional drawing of the retaining wall and the underground frame in which the heat pump system for demonstrating the 2nd Embodiment of this invention was installed. 本発明の第２の実施形態のヒートポンプシステムの機能を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the function of the heat pump system of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態のヒートポンプシステムの制御方法を説明するため図であり、時間帯と需要熱量との関係を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the control method of the heat pump system of the 2nd Embodiment of this invention, and is a graph which shows the relationship between a time slot | zone and a demand heat amount.

以下、本発明に係るヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法の第１及び第２の実施形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, first and second embodiments of a heat pump system and a control method of the heat pump system according to the present invention will be described based on the drawings.

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について、図１から図５を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態におけるヒートポンプシステム１は、ビルや共同住宅等の構造物１０に適用される冷暖房用の空調システムであり、構造物１０の周囲に築造された山留め壁１１を採放熱に利用すると共に山留め壁１１の内側に配設される構造物１０の地下躯体１２を蓄熱体として利用する地中熱利用型のヒートポンプシステムである。具体的に説明すると、ヒートポンプシステム１の概略構成としては、山留め壁１１内に埋設される第一熱交換器２と、地下躯体１２内に埋設された第二熱交換器３と、構造物の地下階Ｂ１に設置されたヒートポンプ４と、を備えている。 [First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the heat pump system 1 in the present embodiment is an air conditioning system for air conditioning that is applied to a structure 10 such as a building or a apartment house, and includes a retaining wall 11 built around the structure 10. It is a heat pump system of the underground heat utilization type that uses the underground enclosure 12 of the structure 10 disposed inside the mountain retaining wall 11 as a heat storage body as well as being used for heat collection and radiation. If it demonstrates concretely, as schematic structure of the heat pump system 1, the 1st heat exchanger 2 embed | buried in the retaining wall 11, the 2nd heat exchanger 3 embed | buried in the underground frame 12, and the structure of And a heat pump 4 installed in the basement floor B1.

まず、上記した山留め壁１１及び地下躯体１２について詳しく説明する。
図１、図２に示すように、上記した山留め壁１１は、ソイルセメント等からなる公知の地中連続壁であり、H形鋼からなる複数の芯材１１ａが所定の間隔で配置されている。この山留め壁１１は、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法で施工された地中連続壁である。なお、本発明における山留め壁は、上記したSMW連続壁以外であってもよく、例えばＴＲＤ（Trench cutting Re-mixing Deep wall）工法で施工された地中連続壁であってもよい。 First, the mountain retaining wall 11 and the underground frame 12 described above will be described in detail.
As shown in FIGS. 1 and 2, the above-described mountain retaining wall 11 is a known underground continuous wall made of soil cement or the like, and a plurality of core members 11a made of H-shaped steel are arranged at predetermined intervals. . This mountain retaining wall 11 is an underground continuous wall constructed by an SMW (Soil Mixing Wall) method. The mountain retaining wall in the present invention may be other than the above-described SMW continuous wall, for example, an underground continuous wall constructed by a TRD (Trench cutting Re-mixing Deep wall) method.

上記した地下躯体１２は、鉄筋コンクリート構造の地下構造体であり、山留め壁１１に隣接して形成された地下外壁１２ａを有する。この地下躯体１２からなる構造物１０の地下部分には、３層の地下階Ｂ１〜Ｂ３と地下ピットＰとが形成されている。地下外壁１２ａの内外表面には断熱材１３、１４が被覆されている。外側断熱材１３は、地下外壁１２ａの外表面と山留め壁１１の内表面との間に介在されており、この外側断熱材１３には土圧が作用するため、圧縮強度が十分にある断熱材を使用することが好ましく、例えば硬質ウレタンフォーム（例えばアキレス硬質ウレタン）や断熱モルタル（例えばカルダンモルタル）などを用いる。一方、内側断熱材１４には、土圧は作用しないので、発泡材や繊維系断熱材（例えばロックウールやグラスウール）などを用いる。 The above-mentioned underground frame 12 is an underground structure having a reinforced concrete structure, and has an underground outer wall 12 a formed adjacent to the retaining wall 11. Three layers of underground floors B1 to B3 and an underground pit P are formed in the underground portion of the structure 10 including the underground frame 12. Heat insulating materials 13 and 14 are coated on the inner and outer surfaces of the underground outer wall 12a. The outer heat insulating material 13 is interposed between the outer surface of the underground outer wall 12a and the inner surface of the retaining wall 11, and since the earth pressure acts on the outer heat insulating material 13, the heat insulating material having sufficient compressive strength. It is preferable to use, for example, rigid urethane foam (for example, Achilles rigid urethane) or heat insulating mortar (for example, cardan mortar). On the other hand, since the earth pressure does not act on the inner heat insulating material 14, a foamed material or a fiber heat insulating material (for example, rock wool or glass wool) is used.

次に、ヒートポンプシステム１の各構成要素について説明する。
第一熱交換器２は、山留め壁１１を介して地中との間で熱交換を行って採放熱するための採放熱用の熱交換器であり、山留め壁１１内に略鉛直に延設されている。第一熱交換器２としては、内部を冷媒が流通する管部材であり、例えば従来の地中熱利用ヒートポンプシステムに使用される公知のＵチューブ（例えばポリエチレンパイプ、サイズ２５Ａ）を用いることができる。具体的に説明すると、第一熱交換器２は、鉛直方向に沿って延在する一対の直管２０、２１と、一対の直管２０、２１の下端部に取り付けられて一対の直管２０、２１同士を連通させるＵ字管２２と、からなる。一対の直管２０、２１は、山留め壁１１の壁厚方向に間隔をあけて並設されており、山留め壁１１の芯材１１ａ（Ｈ形鋼）の両側のフランジ間に配置されている。また、第一熱交換器２（一対の直管２０、２１）の上端部は、山留め壁１１の上面から地上に突出されている。また、第一熱交換器２は、山留め壁１１の長さ方向に間隔をあけて複数並設されている。なお、第一熱交換器２は、山留め壁１１のどの位置に配置されても性能は殆んど変わらず、第一熱交換器２に高い設置精度が求められていないので、第一熱交換器２は、芯材１１ａなどに固定せずに、山留め壁１１内に挿入すればよい。 Next, each component of the heat pump system 1 will be described.
The first heat exchanger 2 is a heat exchanger for collecting and radiating heat by exchanging heat with the ground via the retaining wall 11 and extending substantially vertically in the retaining wall 11. Has been. As the 1st heat exchanger 2, it is a pipe member with which a refrigerant circulates inside, for example, the publicly known U tube (for example, polyethylene pipe, size 25A) used for the conventional underground heat utilization heat pump system can be used. . If demonstrating it concretely, the 1st heat exchanger 2 will be attached to the lower end part of a pair of straight pipes 20 and 21 extended along a perpendicular direction, and a pair of straight pipes 20 and 21, and a pair of straight pipes 20 will be attached. , 21 to communicate with each other. The pair of straight pipes 20 and 21 are arranged side by side in the wall thickness direction of the retaining wall 11 and are arranged between the flanges on both sides of the core member 11a (H-shaped steel) of the retaining wall 11. Moreover, the upper end part of the 1st heat exchanger 2 (a pair of straight pipes 20 and 21) protrudes from the upper surface of the retaining wall 11 to the ground. A plurality of the first heat exchangers 2 are arranged in parallel at intervals in the length direction of the retaining wall 11. The first heat exchanger 2 has almost the same performance regardless of the position of the retaining wall 11 and the first heat exchanger 2 is not required to have high installation accuracy. The vessel 2 may be inserted into the retaining wall 11 without being fixed to the core 11a or the like.

山留め壁１１の上方の地表面レベルには、複数の第一熱交換器２を繋ぐための２本のヘッダ管２３、２４（第一ヘッダ管）が配管されており、このヘッダ管２３、２４を介して第一熱交換器２とヒートポンプ４とが接続されている。２本のヘッダ管２３、２４のうちの一方のヘッダ管２３には、複数の第一熱交換器２の一方側（山留め壁１１の内方側）の直管２０の上端部がそれぞれ接続されており、他方のヘッダ管２４には、複数の第一熱交換器２の他方側（山留め壁１１の外方側）の直管２１の上端部がそれぞれ接続されている。そして、上記したヘッダ管２３、２４は構造物１０の地下階Ｂ１まで配管を延ばしてヒートポンプ４にそれぞれ接続されている。なお、上記した２本のヘッダ管２３、２４のうちの何れか一方が、各第一熱交換器２に冷媒を送る往路管であり、他方が、各第一熱交換器２から冷媒を回収する復路管である。 Two header pipes 23 and 24 (first header pipes) for connecting the plurality of first heat exchangers 2 are piped on the ground surface level above the retaining wall 11. The 1st heat exchanger 2 and the heat pump 4 are connected via. One header pipe 23 of the two header pipes 23 and 24 is connected to the upper end of the straight pipe 20 on one side of the plurality of first heat exchangers 2 (inward side of the retaining wall 11). The other header pipe 24 is connected to the upper end portion of the straight pipe 21 on the other side of the plurality of first heat exchangers 2 (outside of the retaining wall 11). The header pipes 23 and 24 are connected to the heat pump 4 by extending the pipe to the basement floor B1 of the structure 10. Note that one of the two header pipes 23 and 24 described above is an outgoing pipe that sends the refrigerant to each first heat exchanger 2, and the other collects the refrigerant from each first heat exchanger 2. This is a return pipe.

第二熱交換器３は、地下躯体１２との間で熱交換を行って地下躯体１２に蓄熱させる蓄熱用の熱交換器であり、地下躯体１２の地下外壁１２ａに略鉛直に延設されている。この第二熱交換器３は、上述した第一熱交換器２と同様のＵチューブ（例えばエクセルパイプ、サイズ１３Ａ）からなり、第二熱交換器３の一対の直管３０、３１は、地下外壁１２ａの壁厚方向に間隔をあけて並設されている。また、第二熱交換器３の上端部は、地下外壁１２ａの内表面から地下階Ｂ１の室内に突出されている。また、第二熱交換器３は、地下外壁１２ａの長さ方向に間隔をあけて複数並設されている。地下躯体１２ａの地下階Ｂ１の室内の壁面には、複数の第二熱交換器３を繋ぐための図示せぬヘッダ管（第二ヘッダ管）が配管されており、このヘッダ管が冷媒配管４０を介してヒートポンプ４に接続され、これにより、第二熱交換器３とヒートポンプ４とが接続されている。 The second heat exchanger 3 is a heat exchanger for heat storage that exchanges heat with the underground housing 12 to store heat in the underground housing 12, and extends substantially vertically on the underground outer wall 12 a of the underground housing 12. Yes. This 2nd heat exchanger 3 consists of U tubes (for example, Excel pipe, size 13A) similar to the 1st heat exchanger 2 mentioned above, and a pair of straight pipes 30 and 31 of the 2nd heat exchanger 3 are underground. The outer walls 12a are juxtaposed at intervals in the wall thickness direction. Moreover, the upper end part of the 2nd heat exchanger 3 is protruded from the inner surface of the underground outer wall 12a into the room | chamber interior of underground floor B1. A plurality of the second heat exchangers 3 are arranged in parallel at intervals in the length direction of the underground outer wall 12a. An unillustrated header pipe (second header pipe) for connecting the plurality of second heat exchangers 3 is piped on the wall surface of the underground floor B1 of the underground frame 12a, and this header pipe is connected to the refrigerant pipe 40. The second heat exchanger 3 and the heat pump 4 are connected to each other through the heat pump 4.

ヒートポンプ４は公知のヒートポンプユニットであり、ヒートポンプ４の概略構成は、図示せぬ圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器と、それらを接続する冷媒配管と、を備えている。このヒートポンプ４では、ループ状の冷媒経路が形成されており、この冷媒経路を通って循環する冷媒を介して熱が伝達される。このヒートポンプ４は、ループ状の冷媒経路を形成する冷媒配管５０を介して構造物１０の地下階Ｂ１〜Ｂ３の室内機５に接続されている。室内機５は、地下階Ｂ１〜Ｂ３の冷暖房を行う室内空調機である。 The heat pump 4 is a known heat pump unit, and the schematic configuration of the heat pump 4 includes a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator (not shown), and a refrigerant pipe that connects them. In the heat pump 4, a loop-shaped refrigerant path is formed, and heat is transmitted through the refrigerant circulating through the refrigerant path. The heat pump 4 is connected to the indoor units 5 on the basement floors B1 to B3 of the structure 10 through a refrigerant pipe 50 that forms a loop-like refrigerant path. The indoor unit 5 is an indoor air conditioner that cools and heats the underground floors B1 to B3.

図４は上記した構成からなるヒートポンプシステム１の機能を模式的に表した図であり、図４の白抜き矢印は熱交換を示している。図４に示すように、上記したヒートポンプシステム１では、ヒートポンプ４内を循環する冷媒と第一熱交換器２内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、地中熱を採熱してヒートポンプ４に提供したりヒートポンプ４の熱を地中に放熱したりすることができる。また、ヒートポンプ４内を循環する冷媒と第二熱交換器３内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、ヒートポンプ４から地下躯体１２に熱を供給して地下躯体１２に蓄熱したり、地下躯体１２からヒートポンプ４に熱を供給して地下躯体１２の蓄熱をヒートポンプ４の熱源にしたりすることができる。さらに、ヒートポンプ４内を循環する冷媒と室内機５の冷媒配管５０内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、ヒートポンプ４から室内機５に熱を供給して室内機５を暖房運転させたり、室内機５からの熱をヒートポンプ４で回収して室内機５を冷房運転させたりすることができる。また、ヒートポンプ４は、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱、及び、第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱のうちの少なくとも１つを熱源にすることが可能である。つまり、地中熱のみをヒートポンプ４の熱源にすることも、地下躯体１２の蓄熱のみをヒートポンプ４の熱源にすることも、地中熱と蓄熱とを合わせてヒートポンプ４の熱源にすることも可能である。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the function of the heat pump system 1 having the above-described configuration, and the white arrows in FIG. 4 indicate heat exchange. As shown in FIG. 4, in the heat pump system 1 described above, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the heat pump 4 and the refrigerant circulating in the first heat exchanger 2. The heat can be collected and provided to the heat pump 4, or the heat of the heat pump 4 can be dissipated into the ground. In addition, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the heat pump 4 and the refrigerant circulating in the second heat exchanger 3, whereby heat is supplied from the heat pump 4 to the underground enclosure 12 and the underground enclosure. 12 can be stored, or heat can be supplied from the underground skeleton 12 to the heat pump 4 so that the heat stored in the underground skeleton 12 can be used as a heat source for the heat pump 4. Furthermore, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the heat pump 4 and the refrigerant circulating in the refrigerant pipe 50 of the indoor unit 5, thereby supplying heat from the heat pump 4 to the indoor unit 5 to The unit 5 can be operated for heating, or the heat from the indoor unit 5 can be recovered by the heat pump 4 and the indoor unit 5 can be operated for cooling. Moreover, the heat pump 4 uses at least one of the underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 and the heat storage of the underground frame 12 transmitted through the second heat exchanger 3 as a heat source. Is possible. That is, it is possible to use only underground heat as a heat source for the heat pump 4, use only heat stored in the underground enclosure 12 as a heat source for the heat pump 4, or combine heat from the ground and heat into a heat source for the heat pump 4. It is.

次に、上記した構成からなるヒートポンプシステム１の制御方法について説明する。
上記したヒートポンプシステム１の稼動モードとしては、蓄熱モードと、ハイブリッド熱源追掛モード（ハイブリッドモード）と、地中熱源追掛モードと、放熱モードと、地中熱源追掛＋放熱モードと、がある。 Next, a control method of the heat pump system 1 having the above configuration will be described.
The operation mode of the heat pump system 1 includes a heat storage mode, a hybrid heat source follow-up mode (hybrid mode), a ground heat source follow-up mode, a heat release mode, and a ground heat source follow-up + heat release mode. .

蓄熱モードは、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱のみをヒートポンプ４の熱源にすると共に、ヒートポンプ４に伝達された熱を第二熱交換器３を介して地下躯体１２に蓄熱させるモードである。
ハイブリッド熱源追掛モードは、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱と第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱とを合わせてヒートポンプ４の熱源にするモードである。
地中熱源追掛モードは、地下躯体１２に蓄熱せずに、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱のみをヒートポンプ４の熱源にして、ヒートポンプ４に伝達された熱を冷媒配管５０を介して室内機５に供給して室内機５から室内に放熱するモードである。
放熱モードは、地下躯体１２の蓄熱をヒートポンプ４を使わずに冷媒配管５０を介して室内機５に供給して室内機５から室内に放熱するモードである。
地中熱源追掛＋放熱モードは、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱のみをヒートポンプ４の熱源にして、ヒートポンプ４に伝達された熱を冷媒配管５０を介して室内機５に供給して室内機５から室内に放熱すると共に、地下躯体１２に蓄熱された熱をヒートポンプ４を使わずに冷媒配管５０を介して室内機５に供給して室内機５から室内に放熱するモードである。 In the heat storage mode, only the underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as the heat source of the heat pump 4, and the heat transmitted to the heat pump 4 is transmitted to the underground enclosure 12 through the second heat exchanger 3. This is a mode for storing heat.
In the hybrid heat source follow-up mode, the ground heat transmitted through the first heat exchanger 2 and the heat storage of the underground building 12 transmitted through the second heat exchanger 3 are combined to form the heat source of the heat pump 4. Mode.
In the underground heat source follow-up mode, only the underground heat transmitted via the first heat exchanger 2 is used as the heat source of the heat pump 4 without accumulating heat in the underground frame 12, and the heat transmitted to the heat pump 4 is used as a refrigerant. In this mode, the air is supplied to the indoor unit 5 through the pipe 50 and radiated from the indoor unit 5 to the room.
The heat dissipation mode is a mode in which the heat stored in the underground skeleton 12 is supplied to the indoor unit 5 through the refrigerant pipe 50 without using the heat pump 4 and radiated from the indoor unit 5 to the room.
In the underground heat source follow-up + radiation mode, only the underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as the heat source of the heat pump 4, and the heat transmitted to the heat pump 4 is transmitted through the refrigerant pipe 50 to the indoor unit. 5 is radiated from the indoor unit 5 into the room, and the heat stored in the underground enclosure 12 is supplied to the indoor unit 5 through the refrigerant pipe 50 without using the heat pump 4 and radiated from the indoor unit 5 into the room. It is a mode to do.

ところで、図５に示すように、構造物１０における需要熱量（空調負荷）は常時一定ではなく、時間帯によって異なる。したがって、上記したヒートポンプシステム１は、室内機５の熱負荷（需要熱量）に応じてモードを切り換えて運転させる。例えば、まず、室内機５の冷却負荷がヒートポンプ４の冷却能力よりも小さい時間帯、及び、室内機５の加熱負荷がヒートポンプ４の加熱能力よりも小さい時間帯（ピーク時間帯以外の時間帯）のうち、熱負荷が比較的小さい時間帯においては上記した蓄熱モードで運転させ、熱負荷が比較的大きい時間帯においては上記した地中熱源追掛モードで運転させる。また、室内機５の冷却負荷がヒートポンプ４の冷却能力よりも大きい時間帯、及び、室内機５の加熱負荷がヒートポンプ４の加熱能力よりも大きい時間帯（ピーク時間帯）においては、始めは上記した地中熱源追掛＋放熱モードで運転させ、地下躯体１２の熱がある程度まで低下（地下躯体１２の蓄熱量が減少）すると上記したハイブリッド熱源追掛モードで運転させる。つまり、熱負荷が小さい時間帯に採熱した地中熱の一部を地下躯体１２に蓄熱しておき、その地下躯体１２の蓄熱を、熱負荷が大きい時間帯にヒートポンプ４の熱源として利用する。なお、上記したヒートポンプ４の「冷却能力」は、第一熱交換器２による放熱量からヒートポンプ４の圧縮機の動力を引いた値に略等しく（ヒートポンプ冷却能力≒放熱量−ヒートポンプ圧縮機動力）、また、上記したヒートポンプ４の「加熱能力」は、第一熱交換器２による採熱量にヒートポンプ４の圧縮機の動力を足した値に略等しい（ヒートポンプ加熱能力≒採熱量＋ヒートポンプ圧縮機動力）。 By the way, as shown in FIG. 5, the demand heat quantity (air-conditioning load) in the structure 10 is not always constant, but changes with time zones. Therefore, the above-described heat pump system 1 is operated by switching the mode according to the heat load (demand heat amount) of the indoor unit 5. For example, first, a time zone in which the cooling load of the indoor unit 5 is smaller than the cooling capacity of the heat pump 4 and a time zone in which the heating load of the indoor unit 5 is smaller than the heating capacity of the heat pump 4 (time zone other than the peak time zone). Among them, the operation is performed in the above-described heat storage mode during a time period when the heat load is relatively small, and the operation is performed in the above-described underground heat source follow-up mode during a time period when the heat load is relatively large. Moreover, in the time slot | zone when the cooling load of the indoor unit 5 is larger than the cooling capacity of the heat pump 4, and the time slot | zone (peak time slot | zone) when the heating load of the indoor unit 5 is larger than the heating capacity of the heat pump 4, the above-mentioned first. When the heat of the underground heat source 12 is reduced to a certain level (the amount of heat stored in the underground heat generator 12 is reduced), the operation is performed in the hybrid heat source follow-up mode. That is, a part of the underground heat collected in a time zone with a small heat load is stored in the underground housing 12 and the heat storage in the underground housing 12 is used as a heat source for the heat pump 4 in a time zone with a large heat load. . The “cooling capacity” of the heat pump 4 described above is substantially equal to a value obtained by subtracting the power of the compressor of the heat pump 4 from the amount of heat released by the first heat exchanger 2 (heat pump cooling capacity≈heat radiation amount−heat pump compressor power). In addition, the “heating capacity” of the heat pump 4 described above is substantially equal to a value obtained by adding the power of the compressor of the heat pump 4 to the amount of heat collected by the first heat exchanger 2 (heat pump heating capacity≈heat collection amount + heat pump compressor power ).

ここで、上記したヒートポンプシステム１の解析検討した結果について説明する。
なお、今回の解析では、建物面積２５００ｍ^２（５０ｍ×５０ｍ）、基礎底ＧＬ−２０ｍ、第一熱交換器（Ｕチューブ、サイズ２５Ａ）の下端をＧＬ−３０ｍとした。また、隣接構造物の影響を考慮し、ＧＬ−１０ｍまでの区間（深さ範囲）を採放熱区間とせず、ＧＬ−１０ｍ〜ＧＬ−３０ｍまでの鉛直方向２０ｍの区間を採放熱計算上の有効長さとして試算した。さらに、第一熱交換器の間隔を５００ｍｍとし、第一熱交換器の本数は合計４００本とした。一方、地下躯体の地下外壁の壁厚を４００ｍｍとし、第二熱交換器（Ｕチューブ、サイズ１３Ａ）の間隔を２００ｍｍとし、第二熱交換器の本数を合計２０００本とした。 Here, the results of analysis and examination of the heat pump system 1 described above will be described.
In this analysis, the building area is 2500 m ² (50 m × 50 m), the foundation bottom GL-20 m, and the lower end of the first heat exchanger (U tube, size 25A) is GL-30 m. Considering the influence of adjacent structures, the section (depth range) up to GL-10m is not used as the heat extraction section, and the section in the vertical direction 20m from GL-10m to GL-30m is effective for heat extraction calculation. Estimated as length. Further, the interval between the first heat exchangers was 500 mm, and the total number of the first heat exchangers was 400. On the other hand, the wall thickness of the underground outer wall of the underground frame was 400 mm, the interval between the second heat exchangers (U tube, size 13A) was 200 mm, and the total number of second heat exchangers was 2000.

上記した解析によれば、第一熱交換器に対応した容量の地下階ヒートポンプによる地下外壁１２ａへの全蓄熱量は、暖房時（採熱量）で１９．９ＧＪ、冷房時（放熱量）で１９．２ＧＪであり、地下階ヒートポンプの運転時間に換算すると、暖房時に１６．４時間、冷房時に１７．４時間である。また、地下３階として各階２５００ｍ^２の床面積中の２／３を空調対象面積（単位負荷を１００Ｗ／ｍ^２）とした場合、５００ｋＷの冷暖房負荷が必要となる。これに対し、第一熱交換器を介して伝達される地中熱だけを熱源にする地下階ヒートポンプの能力は暖房３３７ｋＷ、冷房３０６ｋＷであり、上記した冷暖房負荷に対して不足する。そこで、夜間１０時間の蓄熱モードで運転を行い、昼間１４時間に地中熱源追掛＋放熱モードで運転、すなわち、第二熱交換器の放熱と、第一熱交換器を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプの熱源とする追い掛け運転とを合わせれば、地下階ヒートポンプの能力は暖房５５４ｋＷ、冷房５０３ｋＷとなり、上記した冷暖房負荷を上回る。すなわち、地中熱を直接空調熱源にするだけでは、地下階全体の空調を賄うことができないが、本願のヒートポンプシステムを使って地下外壁を蓄熱体として利用すれば、地下階全体の空調を地中熱だけで賄うことができる。なお、上記した解析では、夜間に蓄熱モードで運転させて昼間に地中熱源追掛＋放熱モードで運転させているが、夜間に蓄熱モードで運転させて昼間にハイブリッド熱源追掛モードで運転させても同様な結果になる。 According to the above analysis, the total amount of heat stored in the underground outer wall 12a by the underground heat pump having a capacity corresponding to the first heat exchanger is 19.9GJ during heating (heat collection amount), and 19 during cooling (heat radiation amount). .2GJ, converted to the operation time of the underground floor heat pump, it is 16.4 hours during heating and 17.4 hours during cooling. In addition, when 2/3 of the floor area of each floor 2500 m ² is defined as the air-conditioning target area (unit load is 100 W / m ² ) as the third basement floor, an air conditioning load of 500 kW is required. On the other hand, the capacity of the underground floor heat pump that uses only the underground heat transmitted through the first heat exchanger as a heat source is heating 337 kW and cooling 306 kW, which is insufficient for the above-described cooling and heating load. Therefore, the operation is performed in the heat storage mode for 10 hours at night, and the operation is performed in the underground heat source follow-up + heat radiation mode for 14 hours in the daytime, that is, the heat radiation of the second heat exchanger is transmitted through the first heat exchanger. When combined with chasing operation using underground heat as a heat source for the underground floor heat pump, the capacity of the underground floor heat pump is 554 kW for heating and 503 kW for cooling, which exceeds the above-described cooling / heating load. In other words, it is not possible to cover the entire underground floor by directly using geothermal heat as a heat source for air conditioning. However, if the heat pump system of the present application is used as the heat storage body, the underground floor can be air-conditioned. It can be covered only with moderate heat. In the above analysis, it is operated in the heat storage mode at night and operated in the underground heat source tracking + heat dissipation mode in the daytime. However, it is operated in the heat storage mode at night and operated in the hybrid heat source tracking mode in the daytime. But the same result.

上記したヒートポンプシステム１によれば、採熱された地中熱と地下躯体の蓄熱と組み合わせてハイブリッドな熱源とすることにより大きい熱負荷を賄うことができ、熱負荷が変動する場合において、ピーク時の熱負荷がヒートポンプ４の冷却能力又は加熱能力以上になっても、その熱負荷に対応することが可能である。よって、このヒートポンプシステム１の空調対象面積、つまり、地中熱だけで賄うことができる空調対象面積を大きくすることができる。例えば、上記した解析結果のように、構造物１０の地下階Ｂ１〜Ｂ３全体の空調をヒートポンプシステム１だけで賄うことができ、それにより、地下階Ｂ１〜Ｂ３の空調に空気熱源が不要となり、エアダクトや排気筒も不要となり、イニシャルコストを抑えることができる。また、地中熱を利用することで、消費電力が低減し、ランニングコストが低減されると共に地球温暖化対策を図ることができる。特に、ピーク時の使用電力が削減されるので、電力不足対策に効果を発揮する。 According to the heat pump system 1 described above, it is possible to cover a larger heat load by combining the heat collected from the underground heat and the heat storage of the underground skeleton to form a hybrid heat source. Even if the heat load becomes higher than the cooling capacity or heating capacity of the heat pump 4, it is possible to cope with the heat load. Therefore, the air-conditioning target area of the heat pump system 1, that is, the air-conditioning target area that can be covered only by underground heat can be increased. For example, as in the analysis results described above, air conditioning of the entire basement floor B1 to B3 of the structure 10 can be covered only by the heat pump system 1, thereby eliminating the need for an air heat source for air conditioning of the basement floor B1 to B3. An air duct and an exhaust pipe are not required, and the initial cost can be reduced. Moreover, by using geothermal heat, power consumption can be reduced, running costs can be reduced, and global warming countermeasures can be taken. In particular, since power consumption at peak hours is reduced, it is effective for power shortage countermeasures.

また、上記したヒートポンプシステム１によれば、第一熱交換器２を山留め壁１１に埋設させて当該山留め壁１１を採放熱体に利用しており、また、第二熱交換器３を地下躯体１２に埋設させて当該地下躯体１２を蓄熱体に利用しているので、第一熱交換器２や第二熱交換器３を設置するために新たに孔を掘削したり、採放熱体や蓄熱体を新たに設置したりする必要がなく、イニシャルコストを抑えることができる。 Further, according to the heat pump system 1 described above, the first heat exchanger 2 is embedded in the retaining wall 11 and the retaining wall 11 is used as a heat-dissipating body, and the second heat exchanger 3 is used as an underground enclosure. Since the underground skeleton 12 is used as a heat storage body by being buried in 12, a new hole is excavated in order to install the first heat exchanger 2 and the second heat exchanger 3, and a heat collecting body or a heat storage body There is no need to install a new body, and the initial cost can be reduced.

また、上記したヒートポンプシステム１によれば、ヒートポンプ４が地下階Ｂ１に設置され、第一熱交換器２とヒートポンプ４とが、地表面レベルに配管されたヘッダ管２３、２４を介して接続され、第二熱交換器３とヒートポンプ４とが、地下階の壁面に配管された図示せぬヘッダ管を介して接続されているので、構造物１０の地下部分だけで完結するシステムとなり、冷却塔などの地上部の設備が不要であり、コンパクトで省スペースなシステムとなる。さらに、ヒートポンプ４が地下階Ｂ１に設置されていることで、空気で熱交換しないため排気が無く、ヒートアイランド化の緩和を図ることができる。 Further, according to the heat pump system 1 described above, the heat pump 4 is installed in the basement floor B1, and the first heat exchanger 2 and the heat pump 4 are connected via the header pipes 23 and 24 piped to the ground level. The second heat exchanger 3 and the heat pump 4 are connected via a header pipe (not shown) piped to the wall of the basement floor, so that the system is completed only by the underground portion of the structure 10, and the cooling tower This eliminates the need for above-ground equipment, making it a compact and space-saving system. Furthermore, since the heat pump 4 is installed in the basement floor B1, heat is not exchanged with air, so there is no exhaust, and the formation of a heat island can be mitigated.

また、地下外壁１２ａは、壁厚が３０ｃｍから１００ｃｍ程度の鉄筋コンクリート壁であるので、大きな熱容量を持っており、蓄熱体として利用するのに好適である。しかも、蓄熱体として利用する地下外壁１２ａの内外表面がそれぞれ断熱材１３、１４で被覆されているので、地下外壁１２ａにおける熱損失を抑制することができ、より効率的に蓄熱することができる。
特に、ピーク時間帯においては、始め地中熱源追掛＋放熱モードで運転させた後にハイブリッドモードで運転させることで、蓄熱量を増大させることが可能である。 Moreover, since the underground outer wall 12a is a reinforced concrete wall having a wall thickness of about 30 cm to 100 cm, it has a large heat capacity and is suitable for use as a heat storage body. And since the inner and outer surfaces of the underground outer wall 12a used as a heat storage body are each coat | covered with the heat insulating materials 13 and 14, the heat loss in the underground outer wall 12a can be suppressed, and it can store heat more efficiently.
In particular, in the peak time zone, it is possible to increase the amount of heat storage by operating in the hybrid mode after first operating in the underground heat source follow-up + heat radiation mode.

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図６から図８を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、上述した第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Note that a description of the same configuration as that of the above-described first embodiment is omitted, and only a configuration different from the above-described first embodiment will be described.

図６に示すように、本実施形態におけるヒートポンプシステム１００の概略構成としては、上述した第一熱交換器２、第二熱交換器３及び地下階のヒートポンプ４（以下、地下階ヒートポンプ４と記す。）に加えて、構造物１０の地上階に設置される地上階ヒートポンプ６と、構造物１０の室外に設置される室外機７と、をさらに備えている。 As shown in FIG. 6, the schematic configuration of the heat pump system 100 in the present embodiment includes the first heat exchanger 2, the second heat exchanger 3, and the heat pump 4 in the basement (hereinafter referred to as the basement heat pump 4). )), A ground floor heat pump 6 installed on the ground floor of the structure 10 and an outdoor unit 7 installed outside the structure 10 are further provided.

地上階ヒートポンプ６は、地下階ヒートポンプ４と同様の公知のヒートポンプユニットである。地上階ヒートポンプ６は、冷媒配管８０を介して構造物１０の地上階の室内機８に接続されている。室内機８は、構造物１０の地上階の冷暖房を行う室内空調機である。
室外機７は、外気との間で熱交換を行って採放熱する室外熱交換機であり、例えば、エアコン等に用いられる公知の室外機、若しくは、クーリングタワーやヒーティングタワーなどの熱交換器などである。 The ground floor heat pump 6 is a known heat pump unit similar to the underground floor heat pump 4. The ground floor heat pump 6 is connected to the indoor unit 8 on the ground floor of the structure 10 through the refrigerant pipe 80. The indoor unit 8 is an indoor air conditioner that cools and heats the ground floor of the structure 10.
The outdoor unit 7 is an outdoor heat exchanger that performs heat exchange with the outside air and collects and dissipates heat. For example, a known outdoor unit used for an air conditioner or a heat exchanger such as a cooling tower or a heating tower is used. is there.

上記した地上階ヒートポンプ６は、地下階ヒートポンプ４、室外機７及び第二熱交換器３にそれぞれ接続されている。詳しく説明すると、地上階ヒートポンプ６と地下階ヒートポンプ４とは、ループ状の冷媒経路を形成する冷媒配管９０を介して接続されている。また、地上階ヒートポンプ６と室外機７とは、ループ状の冷媒経路を形成する冷媒配管７０を介して接続されている。地上階ヒートポンプ６と第二熱交換器３とは、第二熱交換器３の図示せぬヘッダ管に接続された冷媒配管４０を介して接続されている。 The above-described ground floor heat pump 6 is connected to the basement floor heat pump 4, the outdoor unit 7, and the second heat exchanger 3, respectively. More specifically, the ground floor heat pump 6 and the underground floor heat pump 4 are connected via a refrigerant pipe 90 that forms a loop-shaped refrigerant path. The ground floor heat pump 6 and the outdoor unit 7 are connected via a refrigerant pipe 70 that forms a loop-shaped refrigerant path. The ground floor heat pump 6 and the second heat exchanger 3 are connected via a refrigerant pipe 40 connected to a header pipe (not shown) of the second heat exchanger 3.

上記したヒートポンプシステム１００では、図４に示すのと同様の機能に加え、図７に示すように、地上階ヒートポンプ６内を循環する冷媒と室外機７内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、空気熱を採熱又は放熱することができる。また、地上階ヒートポンプ６内を循環する冷媒と前記冷媒配管４０内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、地上階ヒートポンプ６から地下躯体１２に熱を供給して地下躯体１２に蓄熱したり、地下躯体１２から地上階ヒートポンプ６に熱を供給して地下躯体１２の蓄熱を地上階ヒートポンプ６の熱源にしたりすることができる。また、地上階ヒートポンプ６内を循環する冷媒と前記冷媒配管９０内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、地下階ヒートポンプ４及び第一熱交換器２を介して、地中熱を採熱して地上階ヒートポンプ６に提供したり地上階ヒートポンプ６の熱を地中に放熱したりすることができる。また、地上階ヒートポンプ６及び室外機７を介して、空気熱を採熱して地下階ヒートポンプ４に提供したり地下階ヒートポンプ４の熱を外気に放熱したりすることができる。さらに、地上階ヒートポンプ６内を循環する冷媒と地上階の室内機８の冷媒配管８０内を循環する冷媒との間で熱交換を行うことができ、これにより、地上階ヒートポンプ６から室内機８に熱を供給して室内機８を暖房運転させたり、室内機８からの熱を地上階ヒートポンプ６で回収して室内機８を冷房運転させたりすることができる。 In the heat pump system 100 described above, in addition to the same functions as shown in FIG. 4, heat exchange is performed between the refrigerant circulating in the ground floor heat pump 6 and the refrigerant circulating in the outdoor unit 7, as shown in FIG. Thus, air heat can be collected or radiated. In addition, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the ground floor heat pump 6 and the refrigerant circulating in the refrigerant pipe 40, thereby supplying heat from the ground floor heat pump 6 to the underground enclosure 12. It is possible to store heat in the underground frame 12 or supply heat from the underground frame 12 to the ground floor heat pump 6 to use the heat stored in the underground frame 12 as a heat source for the ground floor heat pump 6. Further, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the ground floor heat pump 6 and the refrigerant circulating in the refrigerant pipe 90, thereby allowing the underground floor heat pump 4 and the first heat exchanger 2 to pass through. The underground heat can be collected and provided to the ground floor heat pump 6 or the heat of the ground floor heat pump 6 can be dissipated into the ground. Further, air heat can be collected and provided to the underground floor heat pump 4 through the ground floor heat pump 6 and the outdoor unit 7, or the heat of the underground floor heat pump 4 can be radiated to the outside air. Furthermore, heat can be exchanged between the refrigerant circulating in the ground floor heat pump 6 and the refrigerant circulating in the refrigerant pipe 80 of the indoor unit 8 on the ground floor. Heat can be supplied to the indoor unit 8 to perform a heating operation, or heat from the indoor unit 8 can be recovered by the ground floor heat pump 6 to cause the indoor unit 8 to perform a cooling operation.

次に、上記した構成からなるヒートポンプシステム１００の制御方法について説明する。
上記したヒートポンプシステム１００の稼動モードとしては、蓄熱モードと、追掛モードと、放熱モードと、追掛＋放熱モードと、がある。 Next, a control method of the heat pump system 100 having the above configuration will be described.
The operation modes of the heat pump system 100 include a heat storage mode, a follow-up mode, a heat release mode, and a follow-up + heat release mode.

本実施形態におけるヒートポンプシステム１００の蓄熱モードには、
（１）第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプ４の熱源とすると共に、地下階ヒートポンプ４に伝達された熱のみを冷媒配管４０及び第二熱交換器３を介して地下躯体１２に蓄熱させるモードと、
（２）室外機７を介して伝達される空気熱を地上階ヒートポンプ６の熱源とすると共に、地上階ヒートポンプ６に伝達された熱を冷媒配管９０及び第二熱交換器３を介して地下躯体１２に蓄熱させるモードと、
（３）第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプ４の熱源とすると共に室外機７を介して伝達される空気熱を地上階ヒートポンプ６の熱源とし、且つそれら地下階及び地上階ヒートポンプ４、６に伝達された熱を冷媒配管４０、９０及び第二熱交換器３を介して地下躯体１２に蓄熱させるモードと、
の３種類のモードがある。 In the heat storage mode of the heat pump system 100 in the present embodiment,
(1) The underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as a heat source for the underground floor heat pump 4, and only the heat transmitted to the underground floor heat pump 4 is used as the refrigerant pipe 40 and the second heat exchanger 3. A mode for storing heat in the underground housing 12 via
(2) The air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as a heat source for the ground floor heat pump 6, and the heat transmitted to the ground floor heat pump 6 is transmitted through the refrigerant pipe 90 and the second heat exchanger 3 to the underground enclosure. 12 to store heat,
(3) The underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as the heat source of the underground floor heat pump 4 and the air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as the heat source of the ground floor heat pump 6, and these A mode in which the heat transmitted to the underground and ground floor heat pumps 4 and 6 is stored in the underground enclosure 12 through the refrigerant pipes 40 and 90 and the second heat exchanger 3;
There are three types of modes.

上記した追掛モードは、地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６のうちの少なくとも一方に伝達された熱を冷媒配管５０、９０、８０を介して室内機５、８に供給して室内機５、８から室内に放熱するモードである。
この追掛モードには、
（１）第一熱交換器２を介して伝達される地中熱のみを地下階ヒートポンプ４の熱源とするモードと、
（２）室外機７を介して伝達される空気熱のみを地上階ヒートポンプ６の熱源とするモードと、
（３）第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱のみを地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６のうちの少なくとも一方の熱源とするモードと、
（４）第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプ４の熱源とすると共に、第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱を地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６のうちの少なくとも一方の熱源とするモード（ハイブリッドモード）と、
（５）室外機７を介して伝達される空気熱を地上階ヒートポンプ６の熱源とすると共に、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプ４の熱源とするモードと、
（６）室外機７を介して伝達される空気熱を地上階ヒートポンプ６の熱源とすると共に、第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱を地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６のうちの少なくとも一方の熱源とするモードと、
（７）第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を地下階ヒートポンプ４の熱源とすると共に、室外機７を介して伝達される空気熱を地上階ヒートポンプ６の熱源とし、第二熱交換器３を介して伝達される地下躯体１２の蓄熱を地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６のうちの少なくとも一方の熱源とするモード（ハイブリッドモード）である。 The follow-up mode described above supplies the heat transmitted to at least one of the underground floor heat pump 4 and the ground floor heat pump 6 to the indoor units 5 and 8 through the refrigerant pipes 50, 90, and 80, and 8 is a mode in which heat is released from the room to the room.
In this chase mode,
(1) a mode in which only underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as a heat source of the underground floor heat pump 4;
(2) a mode in which only the air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as a heat source for the ground floor heat pump 6;
(3) a mode in which only the heat storage of the underground frame 12 transmitted through the second heat exchanger 3 is a heat source of at least one of the underground floor heat pump 4 and the ground floor heat pump 6;
(4) The underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as a heat source for the underground heat pump 4, and the heat stored in the underground frame 12 transmitted through the second heat exchanger 3 is used as the underground heat pump. A mode (hybrid mode) in which the heat source is at least one of 4 and the ground floor heat pump 6;
(5) A mode in which the air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as a heat source for the ground floor heat pump 6 and the ground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as a heat source for the underground floor heat pump 4. When,
(6) Air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as a heat source for the ground floor heat pump 6, and heat storage of the underground frame 12 transmitted through the second heat exchanger 3 is used for the underground floor heat pump 4 and the ground floor. A mode in which at least one of the heat pumps 6 is used as a heat source;
(7) The underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 is used as a heat source for the underground floor heat pump 4, and the air heat transmitted through the outdoor unit 7 is used as a heat source for the ground floor heat pump 6, This is a mode (hybrid mode) in which the heat stored in the underground frame 12 transmitted through the two heat exchangers 3 is used as a heat source for at least one of the underground floor heat pump 4 and the ground floor heat pump 6.

上記したヒートポンプシステム１００では、室内機５の熱負荷（需要熱量）に応じてモードを切り換えて運転させる。例えば、まず、図８に示すように、室内機５、８の熱負荷（需要熱量）がヒートポンプ４、６の冷却能力又は加熱能力よりも小さい時間帯には上記した蓄熱モードのうちのいずれかで運転させる。また、室内機５、８の熱負荷がヒートポンプ４、６の冷却能力又は加熱能力よりも大きい時間帯（ピーク時間帯ではない）には、上記した地中熱と合せて地下躯体１２の蓄熱を熱源とする追掛モード（第一ハイブリッドモード）で運転させる。そして、室内機５、８の熱負荷が更に大きい時間帯（ピーク時間帯）には、上記した空気熱と地中熱と地下躯体１２の蓄熱とを合せて熱源とする追掛モード（第二ハイブリッドモード）で運転させる。 The above-described heat pump system 100 is operated by switching the mode according to the heat load (demand heat amount) of the indoor unit 5. For example, first, as shown in FIG. 8, any one of the above-described heat storage modes in a time zone in which the heat load (demand heat amount) of the indoor units 5 and 8 is smaller than the cooling capacity or heating capacity of the heat pumps 4 and 6. To drive. In addition, in the time zone where the heat load of the indoor units 5 and 8 is larger than the cooling capacity or heating capacity of the heat pumps 4 and 6 (not the peak time zone), the heat storage of the underground enclosure 12 is combined with the above-described underground heat. It is operated in a follow-up mode (first hybrid mode) as a heat source. And in the time zone (peak time zone) when the heat load of the indoor units 5 and 8 is larger, the follow-up mode (second time) in which the air heat, the underground heat, and the heat storage of the underground skeleton 12 are combined as a heat source. Drive in hybrid mode.

上記したヒートポンプシステム１００によれば、蓄熱モードでは、外気に放熱しないので、ヒートアイランド緩和を図ることができる。また、第二ハイブリッドモードでは、３つの熱源を合わせるので、相当に大きい熱負荷にも対応することが可能となる。これにより、使用電力の大幅な削減を図ることができると共に、ピーク時の使用電力を大幅に低減させて電力不足対策を図ることができる。 According to the heat pump system 100 described above, since heat is not radiated to the outside air in the heat storage mode, the heat island can be mitigated. In the second hybrid mode, since the three heat sources are combined, it is possible to cope with a considerably large heat load. As a result, the power consumption can be significantly reduced, and the power consumption during peak hours can be significantly reduced to take measures against power shortage.

以上、本発明に係るヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの制御方法の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記した実施形態では、本発明のヒートポンプシステム１，１００を構造物１０の冷暖房を行うための空調システムに適用しているが、本発明は、空調システム以外に適用することも可能であり、例えば、給湯システムや製氷システムに適用することも可能である。 As mentioned above, although embodiment of the control method of the heat pump system and heat pump system which concerns on this invention was described, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
For example, in the above-described embodiment, the heat pump system 1, 100 of the present invention is applied to an air conditioning system for cooling and heating the structure 10, but the present invention can also be applied to other than the air conditioning system. For example, the present invention can be applied to a hot water supply system or an ice making system.

また、上記した実施形態では、地下躯体１２のうちの地下外壁１２ａに第二熱交換器３を埋設して地下外壁１２ａを蓄熱体として利用しているが、本発明は、地下躯体１２の柱や内壁、基礎に第二熱交換器３を埋設して蓄熱体として利用することも可能である。 Moreover, in above-mentioned embodiment, although the 2nd heat exchanger 3 is embed | buried in the underground outer wall 12a of the underground frame 12, and the underground outer wall 12a is utilized as a thermal storage body, this invention is the pillar of the underground frame 12 It is also possible to embed the second heat exchanger 3 in the inner wall or foundation and use it as a heat storage body.

また、上記した実施形態では、地下階のヒートポンプ４が地下階の室内機５に接続され、地下階の室内機５が地下階のヒートポンプ４との間の熱交換によって冷暖房を行い、また、地上階のヒートポンプ６が地上階の室内機８に接続され、地上階の室内機８が地上階のヒートポンプ６との間の熱交換によって冷暖房を行う構成になっているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、地下階のヒートポンプ４が地上階の室内機８に接続され、地上階の室内機８が地下階のヒートポンプ４との間の熱交換によって冷暖房を行う構成であってもよく、或いは、地上階のヒートポンプ６が地下階の室内機５に接続され、地下階の室内機５が地上階のヒートポンプ６との間の熱交換によって冷暖房を行う構成であってもよい。さらに、地下階のヒートポンプ４と地上階のヒートポンプ６とが同じ室内機に接続され、地下階のヒートポンプ４と地上階のヒートポンプ６との両方を使って１台の室内機（室内機５又は室内機８）の冷暖房を行う構成にしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the heat pump 4 in the basement floor is connected to the indoor unit 5 in the basement floor, the indoor unit 5 in the basement floor performs cooling and heating by heat exchange with the heat pump 4 in the basement floor, The floor heat pump 6 is connected to the ground floor indoor unit 8, and the ground floor indoor unit 8 is configured to perform cooling and heating by heat exchange with the heat pump 6 on the ground floor. It is not limited. That is, the heat pump 4 on the basement floor may be connected to the indoor unit 8 on the ground floor, and the indoor unit 8 on the ground floor may perform cooling and heating by heat exchange with the heat pump 4 on the basement floor. The floor heat pump 6 may be connected to the indoor unit 5 on the basement floor, and the indoor unit 5 on the basement floor may perform cooling and heating by heat exchange with the heat pump 6 on the ground floor. Furthermore, the heat pump 4 on the basement floor and the heat pump 6 on the ground floor are connected to the same indoor unit, and a single indoor unit (the indoor unit 5 or the indoor unit) using both the heat pump 4 on the basement floor and the heat pump 6 on the ground floor. You may make it the structure which heats and cools the machine 8).

また、上記した第２の実施形態では、蓄熱モードのときに、地下階ヒートポンプ４及び地上階ヒートポンプ６が、第一熱交換器２を介して伝達される地中熱を熱源としているが、本発明は、蓄熱モードのときに、室外機７を介して伝達される空気熱を熱源にすることも可能である。これにより、第二熱交換器３の蓄熱量を増大させることができる。 In the second embodiment described above, the underground floor heat pump 4 and the ground floor heat pump 6 use the underground heat transmitted through the first heat exchanger 2 as a heat source in the heat storage mode. In the present invention, it is also possible to use air heat transmitted through the outdoor unit 7 as a heat source in the heat storage mode. Thereby, the heat storage amount of the second heat exchanger 3 can be increased.

また、本発明は、蓄熱を常時行う場合だけでなく、夜間だけ蓄熱を行うようにして昼間は蓄熱せずに地中熱（採放熱及び蓄熱）を使ってヒートポンプ４、６を運転することもできる。また、季節や天候によって変化する空調負荷に応じて、ヒートポンプ４、６の熱源を山留め壁１１から採放熱された地中熱と地下躯体１２の蓄熱とで切り替えるようにしてもよい。 In addition, the present invention is not limited to the case where heat is always stored, and the heat pumps 4 and 6 can be operated using the underground heat (collecting and discharging heat and storing heat) without storing heat during the day so that heat is stored only at night. it can. Moreover, you may make it switch the heat source of the heat pumps 4 and 6 with the underground heat extracted from the mountain retaining wall 11, and the heat storage of the underground frame 12 according to the air-conditioning load which changes with a season or the weather.

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the main point of this invention, it is possible to replace suitably the component in above-mentioned embodiment with a well-known component, and you may combine the above-mentioned modification suitably.

１、１００ヒートポンプシステム
２第一熱交換器
３第二熱交換器
４地下階ヒートポンプ
５室内機
６地上階ヒートポンプ
７室外機
８室内機
１０構造物
１１山留め壁
１１ａ芯材
１２地下躯体
１２ａ地下外壁
１３、１４断熱材
２０、２１（一対の）直管
２２Ｕ字管
２３、２４ヘッダ管
３０、３１（一対の）直管
４０、５０、７０、８０、９０冷媒配管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Heat pump system 2 1st heat exchanger 3 2nd heat exchanger 4 Basement floor heat pump 5 Indoor unit 6 Ground floor heat pump 7 Outdoor unit 8 Indoor unit 10 Structure 11 Mountain retaining wall 11a Core material 12 Underground frame 12a Underground outer wall 13 , 14 Insulating material 20, 21 (a pair of) straight pipes 22 U-shaped pipes 23, 24 Header pipes 30, 31 (a pair of) straight pipes 40, 50, 70, 80, 90 Refrigerant piping

Claims

A first heat exchanger that is embedded in the retaining wall, and performs heat exchange with the ground via the retaining wall to collect and dissipate heat;
Embedded in the basement outer wall of the underground building frame structure, and a second heat exchanger for heat storage in the underground outer wall by heat exchange with the underground external wall,
A basement floor heat pump installed on the basement floor of the structure and connected to an indoor unit;
With
The mountain retaining wall and the underground outer wall are adjacent to each other through a heat insulating material,
The first heat exchanger and the second heat exchanger are respectively connected to the basement heat pump, and only the underground heat transmitted through the first heat exchanger is used as a heat source for the basement heat pump. In addition, the heat pump system characterized in that the heat storage of the underground outer wall transmitted through the second heat exchanger and the underground heat can be combined into a heat source of the underground floor heat pump.

A first heat exchanger that is embedded in the retaining wall, and performs heat exchange with the ground via the retaining wall to collect and dissipate heat;
A second heat exchanger that is embedded in the underground structure of the structure, and performs heat exchange with the underground structure to store heat in the underground structure;
A basement floor heat pump installed on the basement floor of the structure and connected to an indoor unit;
A ground floor heat pump installed on the ground floor of the structure and connected to the indoor unit or another indoor unit;
An outdoor unit installed outside the structure and collecting heat by exchanging heat with the outside air; and
With
The first heat exchanger and the second heat exchanger are respectively connected to the basement heat pump, and only the underground heat transmitted through the first heat exchanger is used as a heat source for the basement heat pump. It is also possible to use the heat storage of the underground floor heat pump as a combination of the heat stored in the underground frame and the underground heat transmitted through the second heat exchanger,
The underground floor heat pump, the outdoor unit, and the second heat exchanger are connected to the ground floor heat pump, respectively, and only air heat transmitted through the outdoor unit may be used as a heat source for the ground floor heat pump. In addition, only the underground heat transmitted through the first heat exchanger and the underground floor heat pump may be used as the heat source of the ground floor heat pump, the air heat, the heat storage of the underground frame, and the underground heat. It is also possible to combine at least two of the above to serve as a heat source for the ground floor heat pump.

In the heat pump system according to claim 1 or 2,
The first heat exchanger and the underground floor heat pump are connected via a first header pipe piped to the ground level,
The heat pump system, wherein the second heat exchanger and the basement floor heat pump are connected via a second header pipe piped to a wall surface of the basement floor.

A control method for a heat pump system according to any one of claims 1 to 3 ,
As an operation mode of the heat pump system, at least,
Only the underground heat transmitted through the first heat exchanger is used as a heat source for the underground floor heat pump, and the heat transmitted to the underground floor heat pump through the second heat exchanger is supplied to the underground frame. A heat storage mode for storing heat,
A hybrid mode in which the underground heat transmitted through the first heat exchanger and the heat storage of the underground building transmitted through the second heat exchanger are combined into a heat source of the underground floor heat pump,
Have
The indoor unit is operated in the heat storage mode in a time zone where the heat load of the underground floor heat pump is smaller than the cooling capacity or heating capacity of the underground floor heat pump, and the heat load is larger than the cooling capacity or heating capacity of the underground floor heat pump. A control method for a heat pump system, wherein the control is performed in the hybrid mode.