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公開番号2025049717
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2023158047
出願日2023-09-22
発明の名称空調システム及び空調方法
出願人株式会社大林組
代理人個人,個人
主分類F24F 3/00 20060101AFI20250327BHJP(加熱;レンジ;換気)
要約【課題】外気温に応じて地中熱を効率的に利用することで、エネルギー効率を向上可能とした空調システム及び空調方法を提供する。
【解決手段】空調システム1は、外気を用いて第1熱媒の温度を調整する第1ヒートポンプ21と、地中熱を用いて第2熱媒の温度を調整する第2ヒートポンプ31と、第1熱媒が供給されるCHコイル12と、第2熱媒が選択的に供給されるPCHコイル11及びRHコイル13と、を備える。外気温が切替温度以上のときの冷房では、地中熱で冷却された第2熱媒が供給されるPCHコイル11で供給用外気OA1を予冷し、外気で冷却された第1熱媒が供給されるCHコイル12で供給用外気OA1を冷却する。外気温が切替温度未満のときの冷房では、外気で冷却された第1熱媒が供給されるCHコイル12で供給用外気OA1を冷却し、地中熱で加熱された第2熱媒が供給されるRHコイル13で供給用外気OA1を再熱する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
屋外から取り込んだ供給用外気を屋内に供給する空調システムであって、
外気を用いて第１熱媒の温度を調整する第１ヒートポンプと、
地中熱を用いて第２熱媒の温度を調整する第２ヒートポンプと、
前記第１熱媒が供給される第１コイルと、
前記第２熱媒が選択的に供給される第２コイル及び第３コイルと、
冷房運転時かつ外気温が切替温度以上のときの第１冷房運転状態、及び、前記冷房運転時かつ前記外気温が前記切替温度未満のときの第２冷房運転状態を、前記外気温に応じて切り替える切替部と、を備え、
前記第１冷房運転状態では、前記第３コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第２コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって冷却された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を予冷し、かつ、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却し、
前記第２冷房運転状態では、前記第２コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却し、かつ、前記第３コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって加熱された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を再熱する
空調システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記切替温度は、前記第１ヒートポンプが単独で前記供給用外気を冷却する際の前記第１ヒートポンプの第１成績係数と、前記第２ヒートポンプが単独で前記供給用外気を冷却する際の前記第２ヒートポンプの第２成績係数と、が等しくなる前記外気温である特定温度に基づいて設定され、
前記外気温が前記特定温度以上のとき、前記第１成績係数が前記第２成績係数以下であり、前記外気温が前記特定温度未満のとき、前記第１成績係数が前記第２成績係数よりも大きい
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記外気温を計測する外気温計測部をさらに備え、
前記冷房運転時において、前記切替部は、前記外気温計測部が計測した前記外気温に応じて前記第１冷房運転状態と前記第２冷房運転状態とを切り替える
請求項１または２に記載の空調システム。
【請求項４】
暖房運転時には、前記切替部が暖房運転状態に切り替え、
前記暖房運転状態では、前記第３コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第２コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって加熱された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を予熱し、かつ、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって加熱された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を加熱する
請求項１または２に記載の空調システム。
【請求項５】
屋外から取り込んだ供給用外気を屋内に供給する空調システムを用いた空調方法であって、
前記空調システムは、外気を用いて第１熱媒の温度を調整する第１ヒートポンプと、地中熱を用いて第２熱媒の温度を調整する第２ヒートポンプと、
前記第１熱媒が供給される第１コイルと、
前記第２熱媒が選択的に供給される第２コイル及び第３コイルと、を備え、
冷房運転時かつ外気温が切替温度以上のとき、前記第３コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第２コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって冷却された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を予冷し、かつ、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却する第１冷房運転状態で冷房を行い、
前記冷房運転時かつ前記外気温が前記切替温度未満のとき、前記第２コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却し、かつ、前記第３コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって加熱された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を再熱する第２冷房運転状態で冷房を行う
空調方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱を利用する空調システム及び空調方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
建物の空調に地中熱を利用する空調システムが知られている。例えば、特許文献１には、地熱交換井により得られた熱エネルギーをヒートポンプで熱交換することで、建物の冷房や暖房に地中熱を利用する技術が開示されている。また、特許文献１には、地中熱の熱エネルギーを工場やビル等の給気時における外気の予冷または予温（予熱）に利用する旨も開示されている。この場合、空調システムは、地中熱によって外気を予冷した後、空冷式のヒートポンプによって外気をさらに冷却する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－０３３２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外気を用いた空冷式のヒートポンプによる冷暖房の成績係数（以下、「ＣＯＰ：Coefficient of Performance」ともいう。）は、外気温によって変動する。例えば、空冷式のヒートポンプにおける冷却利用時のＣＯＰの数値は、外気温が低くなるにつれて大きくなる。地中熱を用いたヒートポンプにおける冷却利用時のＣＯＰは、年間を通して地中の温度の変動が小さいことから、外気温（時期）による変動が小さい。そのため、外気温が高い場合には、地中熱を用いたヒートポンプの予冷による空調システム全体としてのエネルギー効率の向上効果が大きい。一方で、外気温が低い場合には、地中熱を用いたヒートポンプの予冷による空調システム全体としてのエネルギー効率の向上効果が小さくなる。
【０００５】
また、外気の湿度が高い時期には、除湿のために外気を十分に冷却する必要がある。一方で、梅雨時期のように真夏と比べて外気温が低く、かつ、湿度が高い時期において、除湿のために外気を冷却すると、外気が過剰に冷却されることで室内に供給される外気の温度が下がり過ぎる場合がある。この場合では、再熱と呼ばれる除湿のために冷却した外気を加熱する処理が必要になる。そして、このような再熱を行う場合においても、エネルギー効率の向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する空調システムは、屋外から取り込んだ供給用外気を屋内に供給する空調システムであって、外気を用いて第１熱媒の温度を調整する第１ヒートポンプと、地中熱を用いて第２熱媒の温度を調整する第２ヒートポンプと、前記第１熱媒が供給される第１コイルと、前記第２熱媒が選択的に供給される第２コイル及び第３コイルと、冷房運転時かつ外気温が切替温度以上のときの第１冷房運転状態、及び、前記冷房運転時かつ前記外気温が前記切替温度未満のときの第２冷房運転状態を、前記外気温に応じて切り替える切替部と、を備え、前記第１冷房運転状態では、前記第３コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第２コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって冷却された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を予冷し、かつ、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却し、前記第２冷房運転状態では、前記第２コイルへの前記第２熱媒の供給を遮断し、前記第１コイルにおいて、前記第１ヒートポンプによって冷却された前記第１熱媒を用いて前記供給用外気を冷却し、かつ、前記第３コイルにおいて、前記第２ヒートポンプによって加熱された前記第２熱媒を用いて前記供給用外気を再熱する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、地中熱を用いる空調システムにおいて、外気温に応じて地中熱を効率的に利用できるため、空調システム全体のエネルギー効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、空調システムの全体構成を表す模式図である。
図２は、空調システムの装置構成を示すブロック図である。
図３は、外気温に対する第１ＣＯＰ及び第２ＣＯＰの対応関係を表すグラフである。
図４は、外気温に対する第３ＣＯＰ及び第４ＣＯＰの対応関係を表すグラフである。
図５は、空調システムの第１冷房運転状態を表す模式図である。
図６は、空調システムの第２冷房運転状態を表す模式図である。
図７は、空調システムの暖房運転状態を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１～図７を参照して空調システム及び空調方法の一実施形態を説明する。
［空調システム］
図１に示すように、空調システム１は、外調機１０を備える。外調機１０は、屋外から取り込んだ供給用外気ＯＡ１の温度や湿度を調整した後、温調空気ＣＡ１として建物内に供給する。なお、外調機１０は、屋外から取り込んだ供給用外気ＯＡ１と、屋内からの還気（レターン空気）とを混合した空気を温調空気ＣＡ１として屋内に供給してもよい。
【００１０】
空調システム１は、外調機１０によって冷却された温調空気ＣＡ１を屋内に供給する冷房運転と、外調機１０によって加熱された温調空気ＣＡ１を屋内に供給する暖房運転と、を切り替え可能に構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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