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JP2010151351A - Underground heat exchanger burying structure - Google Patents

Underground heat exchanger burying structure Download PDF

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JP2010151351A
JP2010151351A JP2008328815A JP2008328815A JP2010151351A JP 2010151351 A JP2010151351 A JP 2010151351A JP 2008328815 A JP2008328815 A JP 2008328815A JP 2008328815 A JP2008328815 A JP 2008328815A JP 2010151351 A JP2010151351 A JP 2010151351A
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JP
Japan
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foundation
ground
geothermal
heat exchanger
heat
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Application number
JP2008328815A
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Japanese (ja)
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Takuzo Nakamura
拓造 中村
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Nakamura Bussan Co Ltd
Original Assignee
Nakamura Bussan Co Ltd
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Publication date
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    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an underground heat exchanger burying structure for achieving ground heat utilization low in the installation cost of a ground heat exchanger and excelling in heat exchange effectiveness. <P>SOLUTION: A foam resin board is laid abutting on the bottom face of a mat foundation generally executed as a foundation structure of a building, or abutting on the bottom face of a foundation slab in a pile foundation, and a horizontal underground heat exchanger is buried below the foam resin board. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、地中熱交換器の埋設構造に関し、より詳しくは、建造物の空調や給湯などにおいて地熱を利用する際に、熱交換率が高く、且つ、低コストで実施可能な地熱利用を実現するための、地中熱交換器埋設構造に関する。 The present invention relates to a buried structure of a geothermal heat exchanger, and more particularly, to use geothermal heat that has a high heat exchange rate and can be implemented at low cost when using geothermal heat in air conditioning or hot water supply of a building. The present invention relates to an underground heat exchanger embedded structure.

近年、環境問題やエネルギー問題の重要性に関する認識が高まるとともに、地熱利用に対する関心が高まってきている。地熱利用の代表的な技術としては、地中熱交換器を地盤に埋設し、該地中熱交換器に熱媒体を流通させ、地中の熱と熱媒体とにおいて熱交換をさせて、地熱を回収する方法が挙げられる。上記熱交換器には、長身の地中熱交換器を地盤面に対し略垂直に埋設し、比較的深度の深い地盤領域における地熱を利用する垂直型のタイプ及び、地表付近の浅い深度において地盤面に対して水平に配置される水平型のタイプの2つに大別され、杭の内部に熱媒体を内蔵させるもの、あるいは杭の周囲に地中熱交換器を配置させるものも垂直型に分類される。 In recent years, awareness of the importance of environmental issues and energy issues has increased, and interest in geothermal use has increased. As a typical technology for geothermal utilization, a geothermal heat exchanger is embedded in the ground, a heat medium is circulated through the geothermal heat exchanger, and heat is exchanged between the underground heat and the heat medium, The method of collect | recovering is mentioned. In the above heat exchanger, a tall underground heat exchanger is embedded substantially perpendicular to the ground surface, and the vertical type uses geothermal heat in a relatively deep ground area, and the ground at a shallow depth near the ground surface. It is roughly divided into two types of horizontal type that are arranged horizontally with respect to the surface, and those that incorporate a heat medium inside the pile or those that place an underground heat exchanger around the pile are also vertical types being classified.

上記垂直型の地中熱交換器の例としては、例えば、特許文献1に、同心二重管を、複数、地中に垂直に埋設し、熱媒を内管の上端部から供給し、その下端部で反転させて外管内を上方に向かって通過させる際に地中熱を採集する地中熱交換器の発明(以下、「従来技術1」ともいう)が開示されている。従来技術1は、同心二重管の埋設の間隔及び内部を流通する熱媒の流量などを特定することによって地中熱の採集効率を向上させることを試みている。また特許文献2には、既成杭の本体中空部内に、熱媒体が流動する熱交換用配管を設置し、その配管の少なくとも一部が蛇腹状であることを特徴とする地中熱交換器の発明(以下、「従来技術2」ともいう)が開示されている。従来技術2は、杭の内部空間に、熱媒体が流動する配管を有し、その配管の少なくとも一部を蛇腹上にすることにより、配管の表面積を拡大させて熱交換率を向上させることを試みている。 As an example of the vertical underground heat exchanger, for example, in Patent Document 1, a plurality of concentric double tubes are embedded vertically in the ground, and a heat medium is supplied from the upper end of the inner tube. An invention of a geothermal heat exchanger (hereinafter, also referred to as “prior art 1”) that collects geothermal heat when it is inverted at the lower end and passed through the outer pipe upward is disclosed. Prior art 1 is trying to improve the collection efficiency of geothermal heat by specifying the interval of embedding of a concentric double pipe, the flow rate of the heat medium which circulates inside, etc. Moreover, in patent document 2, in the main body hollow part of an existing pile, the piping for heat exchange which a heat medium flows is installed, and at least one part of the piping is bellows-shaped, The underground heat exchanger characterized by the above-mentioned. The invention (hereinafter also referred to as “prior art 2”) is disclosed. Prior art 2 has a pipe in which the heat medium flows in the internal space of the pile, and at least a part of the pipe is on a bellows, thereby increasing the surface area of the pipe and improving the heat exchange rate. I'm trying.

一方、水平型の地中熱交換器の例としては、例えば、特許文献3に、地中において地下水位よりも深い位置まで設けられる地中連続壁と、地中連続壁に設けられた通水口と、地中連続壁の地下水流下流側の地中に設けられた熱交換手段とを有し、熱交換手段が、通水口を通過する地下水流と熱交換を行うことを特徴とする熱交換システムの発明において、水平型の地中熱交換器を用いた態様(以下、「従来技術3」ともいう)が開示されている。従来技術3は、地盤中において、地中の土の熱ではなく地下水流と熱交換を行うことを目的とした熱交換システムである。   On the other hand, as an example of a horizontal type underground heat exchanger, for example, Patent Document 3 discloses an underground continuous wall provided up to a position deeper than a groundwater level in the ground, and a water outlet provided in the underground continuous wall. And heat exchange means provided in the ground downstream of the underground continuous water flow, and the heat exchange means performs heat exchange with the groundwater flow passing through the water passage In the invention of the system, an aspect using a horizontal underground heat exchanger (hereinafter also referred to as “prior art 3”) is disclosed. Prior art 3 is a heat exchange system for the purpose of exchanging heat with the groundwater flow, not the heat of the soil in the ground.

特開2003−307352号公報JP 2003-307352 A 特開2004−177013号公報JP 2004-177013 A 特開2008−275263号公報JP 2008-275263 A

ところで地盤中の温度は、地域にもよるが、一般的に、地表より深度約10m付近までは、地上の外気温度に大きく影響を受け、一年を通じて温度の高低差があり、特に深度約5m付近までは温度の高低差が顕著である。一方、深度10m以下は、一年を通じて地盤の温度が安定していることが知られている。したがって上述の地盤の温度を勘案すると、冬季には、熱媒体により地熱を回収し、また夏季には、熱媒体の温度を地熱に吸収させ、高い熱交換率を実現するためには、深度10m以下の深い地点において熱交換をすることが望ましく、この観点では、長身の地中熱交換器をその先端が深度10mを超える領域に到達するよう、垂直に埋設する垂直型の地中熱交換器の使用が適している。しかしながら、深度10mを越える深さに地中熱交換器を埋設するには、設置のための作業労力および設置費用が高く、また長身の地中熱交換器内において上下に熱媒体を流動させるためのランニングコストも高いという問題があった。加えて、装置内部が複雑になる場合が多く、これにともない故障が生じやすく、またメンテナンスを要する場合があるなどの問題もあった。尚、本明細書において「夏」及び「冬」というときは、北半球における夏と冬を指すものとする。 By the way, although the temperature in the ground depends on the region, generally, it is greatly affected by the outside temperature on the ground up to a depth of about 10 m from the ground surface, and there is a temperature difference throughout the year, especially about a depth of about 5 m. The difference in temperature is remarkable up to the vicinity. On the other hand, at a depth of 10 m or less, it is known that the temperature of the ground is stable throughout the year. Therefore, in consideration of the above-mentioned ground temperature, in the winter season, geothermal heat is recovered by the heat medium, and in the summer, the heat medium temperature is absorbed by the geothermal heat, and a high heat exchange rate is realized by a depth of 10 m. It is desirable to exchange heat at the following deep points. From this point of view, a vertical underground heat exchanger in which a long underground heat exchanger is embedded vertically so that its tip reaches an area exceeding a depth of 10 m. Is suitable for use. However, in order to embed the underground heat exchanger at a depth exceeding 10 m, the work labor and installation cost for installation are high, and the heat medium flows up and down in the tall underground heat exchanger. There was a problem that the running cost was high. In addition, there are many cases where the inside of the apparatus is complicated, and there is a problem that a failure is likely to occur and maintenance may be required. In this specification, “summer” and “winter” refer to summer and winter in the northern hemisphere.

一方、水平型の地中熱交換器は、一般的に地表近くに埋設されるために設置費用が安く、また水平に配置されることから内部の熱媒体の流通にかかるエネルギーが少なくて済むためにランニングコストも安いという利点がある。また装置の機構も垂直型に比べると単純である。しかしながら、地表近くの地盤温度は、上述のとおり安定しておらず、夏には温度があがり、冬には温度が下がってしまうため、熱交換率が低く、垂直型の地中熱交換器に比べて、一定面積当たりの熱交換率が低いという問題があった。また熱媒体として水を使用する場合には、冬季においてパイプ内で熱媒体である水が凍結してしまう恐れもあった。上記従来技術3のように、地下水流と熱交換するという技術も提案されているが、利用可能な地下水流の有無や地下水流の流速などに熱交換率が左右されるなど、汎用且つ安定な技術の提供には至っていない。また一般的に、敷地に水平型の地熱交換器を埋設する場合には、敷地に制約がある上に、埋設後に当該敷地を掘削した場合に、埋設された地熱交換器を損傷する虞があるため、実用化の例がほとんど知られていない。   On the other hand, horizontal underground heat exchangers are generally embedded near the surface of the earth, so the installation cost is low, and since they are arranged horizontally, less energy is required for circulation of the internal heat medium. Has the advantage of low running costs. Also, the mechanism of the device is simple compared to the vertical type. However, the ground temperature near the ground surface is not stable as described above, and the temperature rises in summer and falls in winter. Therefore, the heat exchange rate is low, making it a vertical underground heat exchanger. In comparison, there was a problem that the heat exchange rate per fixed area was low. Further, when water is used as the heat medium, there is a risk that the water as the heat medium will freeze in the pipe in winter. Although the technique of exchanging heat with a groundwater flow has been proposed as in the above-described conventional technique 3, the heat exchange rate depends on the presence or absence of an available groundwater flow, the flow rate of the groundwater flow, and the like. Technology has not been provided. In general, when a horizontal geothermal exchanger is embedded in a site, there are restrictions on the site, and if the site is excavated after being embedded, the embedded geothermal exchanger may be damaged. For this reason, few practical examples are known.

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、設置コストが安く、且つ、熱交換率に優れた地熱利用を実現するための地中熱交換器埋設構造を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said problem, Comprising: It aims at providing the underground heat exchanger embedding structure for implement | achieving geothermal utilization with low installation cost and excellent heat exchange rate. .

本発明者は、建造物の基礎構造として一般的に実施されるベタ基礎の底面に接して、あるいは杭基礎における基礎スラブの底面に接して、発泡樹脂盤を敷設することによって、上記発泡樹脂盤が断熱層の役割を果たし、この結果、地表付近の地盤温度が安定するという知見を得た。そして、このように地表付近において地盤温度が安定した環境であれば、水平型の地中熱交換器を埋設することによっても、非常に高い熱交換率で地熱を回収することができることを見出し、本発明を達成した。   The inventor makes the foamed resin board by laying the foamed resin board in contact with the bottom surface of the solid foundation generally implemented as the foundation structure of the building or in contact with the bottom surface of the foundation slab in the pile foundation. Played the role of a heat insulating layer, and as a result, the knowledge that the ground temperature near the ground surface is stabilized was obtained. And if it is an environment where the ground temperature is stable in the vicinity of the ground surface in this way, it is found that the geothermal heat can be recovered with a very high heat exchange rate by burying a horizontal type underground heat exchanger, The present invention has been achieved.

即ち本発明は、
(1)建造物の基礎構造として設けられるベタ基礎と、上記ベタ基礎の底面に接して敷設される発泡樹脂盤と、上記発泡樹脂盤の下方に埋設される水平型の地中熱交換器と、から構成されることを特徴とする地中熱交換器埋設構造、
(2)建造物の基礎構造として設けられる、基礎スラブと杭体とを備える杭基礎と、上記杭体部分を除いた領域であって上記基礎スラブの底面に接して敷設される発泡樹脂盤と、上記杭体部分を除いた領域であって上記発泡樹脂盤の下方に埋設される水平型の地中熱交換器と、から構成されることを特徴とする地中熱交換器埋設構造、
(3)上記水平型の地中熱交換器は、両端に熱媒体の流入口及び排出口を備え、内部に該熱媒体を流通させることが可能であり、地盤面に対し略水平方向に伸長するパイプであることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の地中熱交換器埋設構造、
(4)上記水平型の地中熱交換器は、地盤面に対し略水平方向に伸長し、内部において熱媒体を循環させることが可能なパイプであることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の地中熱交換器埋設構造、
(5)上記水平型の地中熱交換器と地盤との間にグラウト材が充填されていることを特徴とする上記(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の地中熱交換器埋設構造、
(6)上記ベタ基礎あるいは上記ベタ基礎上に建造される建造物の外側側面から連続して設けられる地盤被覆用コンクリートが、該ベタ基礎あるいは該建造物の周囲の少なくとも一部において設けられ、且つ、発泡樹脂盤が、上記地盤被覆用コンクリートの底面の少なくとも一部に接してさらに敷設されており、上記水平型の地中熱交換器が、上記地盤被覆用コンクリートの下方においても埋設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の地中熱交換器埋設構造、
を要旨とするものである。
That is, the present invention
(1) A solid foundation provided as a foundation structure of a building, a foamed resin board laid in contact with the bottom surface of the solid foundation, and a horizontal underground heat exchanger buried under the foamed resin board Underground heat exchanger embedded structure, characterized in that,
(2) a pile foundation provided with a foundation slab and a pile body, which is provided as a foundation structure of a building, and a foamed resin board which is an area excluding the pile body portion and is laid in contact with the bottom surface of the foundation slab; An underground heat exchanger embedding structure characterized in that it is composed of a horizontal underground heat exchanger that is an area excluding the pile body part and is embedded below the foamed resin board,
(3) The horizontal underground heat exchanger has an inlet and an outlet for the heat medium at both ends, and can circulate the heat medium inside, and extends in a substantially horizontal direction with respect to the ground surface. The underground heat exchanger embedment structure according to the above (1) or (2),
(4) The horizontal underground heat exchanger is a pipe that extends in a substantially horizontal direction with respect to the ground surface and is capable of circulating a heat medium inside (1) or ( Underground heat exchanger buried structure as described in 2),
(5) The ground heat exchange according to any one of (1) to (4), wherein a grout material is filled between the horizontal underground heat exchanger and the ground. Embedded structure,
(6) The ground covering concrete provided continuously from the outer side surface of the solid foundation or the building constructed on the solid foundation is provided in at least a part of the circumference of the solid foundation or the structure; and The foamed resin board is further laid in contact with at least a part of the bottom surface of the ground covering concrete, and the horizontal underground heat exchanger is also buried below the ground covering concrete. The underground heat exchanger embedded structure according to any one of claims 1 to 5,
Is a summary.

本発明によれば、ベタ基礎あるいは杭基礎における基礎スラブの下に設けられる発泡樹脂盤が、地盤に対し外気温を断熱するための断熱層の役割を果たし、地表から深度10m未満の浅い地盤においても、一年を通じて安定した地盤温度が示される。したがって、従来のように、地中熱交換器を地盤温度の安定した深度10m以上の深い地盤に垂直型の地中熱交換器を埋設することなく、水平型の地中熱交換器を、上記発泡樹脂盤の下に埋設することにより、非常に優れた熱交換率を実現することができる。   According to the present invention, the foamed resin board provided under the foundation slab in the solid foundation or the pile foundation serves as a heat insulating layer for insulating the outside air temperature from the ground, and in a shallow ground having a depth of less than 10 m from the ground surface. Also, stable ground temperature is shown throughout the year. Therefore, as in the prior art, the horizontal underground heat exchanger can be replaced with the horizontal underground heat exchanger without burying the vertical underground heat exchanger in the deep ground having a stable ground temperature of 10 m or more. By embedding under the foamed resin board, a very excellent heat exchange rate can be realized.

また本発明の地熱交換器埋設構造では、地熱交換器を埋設するためだけの土地を確保するのではなく、主として建造物の基礎構造の下方に地熱交換器が埋設されるため、土地の有効利用が図られる。したがって、垂直型の地熱交換器よりも埋設面積を必要とする水平型の地熱交換器であっても、敷地の確保を勘案する必要なく実施することができる。 In addition, in the geothermal exchanger buried structure of the present invention, not only to secure a land for embedding the geothermal exchanger, but mainly because the geothermal exchanger is buried below the basic structure of the building, effective use of the land Is planned. Therefore, even if it is a horizontal type geothermal exchanger which requires a buried area rather than a vertical type geothermal exchanger, it can be implemented without having to consider securing the site.

水平型の地中熱交換器は、設置コストが安い上、パイプなどの単純な構成の地中熱交換器の内部に熱媒体を流通させるだけで、地熱との熱交換を行うことができるので、メンテナンスも必要ない、というメリットを有する。また地表からの地盤深度10m以内(あるいは、上記発泡樹脂盤の下方2m以内)という浅い領域において、水平型の地中熱交換器を埋設した場合には、装置内を流通する熱媒体の抵抗が小さいため圧送のエネルギーが小さくてすみ、その結果、エネルギー効率がよく、垂直型に比べて安いランニングコストで実施することができるというメリットも有する。しかして、上記メリットを有する水平型の地中熱交換器を、高い熱交換率で使用することを可能とした点が、本発明の達成によりなされた飛躍的な技術的進歩といえる。   A horizontal geothermal heat exchanger is low in installation cost and can exchange heat with geothermal heat by simply circulating a heat medium inside the geothermal heat exchanger with a simple structure such as a pipe. It has the merit that maintenance is not necessary. In addition, when a horizontal underground heat exchanger is embedded in a shallow area within a depth of 10 m from the ground surface (or within 2 m below the foamed resin board), the resistance of the heat medium that circulates in the device is reduced. Since it is small, the energy for pumping can be small, and as a result, it has the merit that it is energy efficient and can be implemented at a lower running cost than the vertical type. Therefore, it can be said that the technical advance made by the achievement of the present invention is that the horizontal underground heat exchanger having the above-mentioned merit can be used at a high heat exchange rate.

しかも、本発明における副次的な効果として、本発明の地熱交換器埋設構造によれば、ベタ基礎あるいは杭基礎における基礎スラブが蓄熱層の役割を果たすこととなり、当該ベタ基礎あるいは基礎スラブの上方に建造される建造物の空調をより安定したものとすることができる(以下、単に「ベタ基礎あるいは基礎スラブの蓄熱効果」ともいう)。即ち、ベタ基礎あるいは基礎スラブの下に発泡樹脂盤を敷設することにより、地盤からの温度がベタ基礎あるいは基礎スラブに直接伝わらない構造となったため、冬季においては、室内の温度がベタ基礎あるいは基礎スラブを通して地盤に放熱され難く、暖房使用時には吸熱作用を発揮し、暖房不使用時には放熱作用を発揮する。その結果、安価な夜間電力を利用して夜間に蓄熱を行う方法も有効に実施することが可能である。また一方、夏季においては、冷房使用時には、若干の放熱作用を発揮し、冷房不使用時には、吸熱作用を発揮するため、空調を安定に保ち、冷房効率を上げる作用効果を発揮する。   Moreover, as a secondary effect of the present invention, according to the geothermal exchanger embedded structure of the present invention, the foundation slab in the solid foundation or the pile foundation serves as a heat storage layer, and the upper part of the solid foundation or foundation slab This makes it possible to make the air conditioning of the building constructed more stable (hereinafter simply referred to as “the heat storage effect of a solid foundation or a foundation slab”). In other words, by installing a foamed resin board under the solid foundation or foundation slab, the temperature from the ground is not directly transmitted to the solid foundation or foundation slab. It is difficult to dissipate heat to the ground through the slab, and exerts an endothermic effect when heating is used, and exerts a heat radiating effect when heating is not used. As a result, it is possible to effectively implement a method of storing heat at night using inexpensive nighttime power. On the other hand, in summer, when the cooling is used, a slight heat dissipation action is exhibited, and when the cooling is not used, the heat absorption action is exhibited, so that the air conditioning is stably maintained and the cooling efficiency is increased.

したがって、本発明は、水平型の地中熱交換器の熱交換率を高効率なものとし、且つ、ベタ基礎あるいは基礎スラブが蓄熱層として作用するため、建造物の空調の熱効率が非常に安定しており、光熱費を著しく下げることができる。したがって、エネルギー消費量の節約、二酸化炭素排出量の削減の観点で、非常に優れた効果を発揮する。   Therefore, the present invention makes the heat exchange rate of a horizontal underground heat exchanger highly efficient, and the solid foundation or foundation slab acts as a heat storage layer, so the thermal efficiency of the air conditioning of the building is very stable. Therefore, the utility cost can be significantly reduced. Therefore, it is very effective in terms of saving energy consumption and reducing carbon dioxide emissions.

さらに、発泡樹脂盤は、ベタ基礎あるいは基礎スラブから伝達される建造物の荷重を分散させ、安定に支持する効果も発揮し得る上、地震等の振動が発生した際には、当該振動が、発泡樹脂盤において減衰可能であるため、耐震性をも発揮し得る。そのため、発泡樹脂盤の下に水平型の熱交換器が埋設される本埋設構造であれば、地震等により振動が発生した場合であっても、建造物の荷重や、地盤変動などの外部からの影響を受けにくく、破損などの危険性が従来に比べて著しく軽減されている(以下、単に「地熱交換器の保護効果」ともいう)。また特に、杭基礎構造の場合には、基礎スラブの底面に接し、且つ、杭体の側面にも接して発泡樹脂盤を敷設することによって、地震などの振動の発生時において杭体自体の保護効果をも発揮する。また、建造物などが構築されない敷地において地熱交換器が埋設される場合には、埋設後において、下水工事や土地の整備などで地熱交換器が埋設された敷地が掘り起こされる場合があり、掘削時におけてパイプが損傷される場合があり問題であった。しかし、本発明は、建造物の基礎の下方における地盤に地盤交換器を埋設しているので、敷地の掘削などをする可能性がなく、後日の工事によってパイプを損傷させる虞がないことも実質的には非常に有利な効果である。   In addition, the foamed resin board can exert the effect of supporting and stably supporting the load of the building transmitted from the solid foundation or foundation slab, and when vibration such as earthquake occurs, the vibration is Since it can be attenuated in the foamed resin board, it can also exhibit earthquake resistance. For this reason, in the case of a buried structure in which a horizontal heat exchanger is buried under the foamed resin board, even if vibration occurs due to an earthquake or the like, the load from the building, ground fluctuation, etc. The risk of breakage and the like is significantly reduced compared to the prior art (hereinafter also simply referred to as “protective effect of the geothermal exchanger”). In particular, in the case of a pile foundation structure, the foam body itself is protected in the event of vibration such as an earthquake by laying a foamed resin board in contact with the bottom surface of the foundation slab and in contact with the side surface of the pile body. Also effective. In addition, if a geothermal exchanger is buried in a site where no buildings are constructed, the site where the geothermal exchanger is buried may be dug up after burial due to sewage work or land maintenance. It was a problem that the pipe could be damaged. However, in the present invention, since the ground exchanger is buried in the ground below the foundation of the building, there is no possibility of excavating the site, and there is no possibility of damaging the pipe due to later construction. This is a very advantageous effect.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図1は、2種類の態様の地熱交換器を用いた本発明の地中熱交換器埋設構造を示す断面概略説明図である。本発明の地中熱交換器埋設構造1は、図面左側に示されるように、フラットに形成された鉄筋コンクリート面5と、コンクリート面5から下方向に伸びる地中梁6とから構成されるベタ基礎2と、ベタ基礎2の下面に接して敷設される発泡樹脂盤3と、発泡樹脂盤3の下方に埋設される水平型の地熱交換器4Aとから構成される。また発泡樹脂盤3の底面に接して、表層地盤における雨水などの浸透水に対応するための排水層7が設けられている。排水層7は、発泡樹脂盤3側から砂層、砕石層、土木シートの3層で構成される層であって、地盤の水はけを良くし、地盤の軟弱化を防止するために設けられる層である。排水層7は、本発明において任意の構成である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing an underground heat exchanger embedded structure of the present invention using two types of geothermal exchangers. As shown in the left side of the drawing, the underground heat exchanger embedded structure 1 of the present invention is a solid foundation composed of a reinforced concrete surface 5 formed flat and an underground beam 6 extending downward from the concrete surface 5. 2, a foamed resin board 3 laid in contact with the lower surface of the solid foundation 2, and a horizontal geothermal exchanger 4 </ b> A buried under the foamed resin board 3. In addition, a drainage layer 7 is provided in contact with the bottom surface of the foamed resin board 3 to cope with permeated water such as rainwater in the surface ground. The drainage layer 7 is a layer composed of a sand layer, a crushed stone layer, and a civil engineering sheet from the foamed resin board 3 side, and is a layer provided to improve drainage of the ground and prevent softening of the ground. is there. The drainage layer 7 has an arbitrary configuration in the present invention.

図2Aは、図1に示す地熱交換器埋設構造1のX−X断面図である。図2Aに示されるように、本発明の地熱交換器埋設構造1は、地熱交換部分が地盤面に略水平になるよう埋設されたパイプ13よりなる地熱交換器4Aと、その上方に敷設された発泡樹脂盤3と、発泡樹脂盤3の上面と接するよう構築されたベタ基礎2とから構成されている。上記地熱交換器4Aは、図2Aに示すように、直接、地盤に埋設してもよいが、図2Bに示すように、地盤と地熱交換器4Aとの間に、グラウト材104を充填してもよい。このとき、グラウト材は、従来公知の材料を適宜選択して用いることができるが、地熱交換の際の熱交換率をより高いものとするためには、特に、砂や砕石に比べて熱伝導率の高いカラ練りモルタルをグラウト材として用いることが望ましい。   2A is an XX cross-sectional view of the geothermal exchanger embedded structure 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2A, the geothermal exchanger embedded structure 1 of the present invention is laid on the geothermal exchanger 4 </ b> A composed of a pipe 13 embedded so that the geothermal exchanging portion is substantially horizontal to the ground surface, and above the geothermal exchanger 4 </ b> A. It is comprised from the foaming resin board 3 and the solid foundation 2 constructed | assembled so that the upper surface of the foaming resin board 3 may be contact | connected. The geothermal exchanger 4A may be directly embedded in the ground as shown in FIG. 2A, but as shown in FIG. 2B, a grout material 104 is filled between the ground and the geothermal exchanger 4A. Also good. At this time, as the grout material, a conventionally known material can be appropriately selected and used. However, in order to increase the heat exchange rate at the time of geothermal heat exchange, the heat conductivity is particularly higher than that of sand or crushed stone. It is desirable to use a high-kneaded mortar as the grout material.

地熱交換器4Aは、端部に外気流入口11と外気排出口12を有するパイプ13からなる地熱交換器であって、熱媒体として外気を使用するタイプの地熱交換器である。図1に示されるように、パイプの一端である外気流入口11は、地盤から屋外へと伸びており、一方、パイプの他端は、発泡樹脂盤3とベタ基礎2を貫通して、ベタ基礎2の上方に建造された建造物101の室内に伸びている。尚、図1の断面図において、水平型の地熱交換器4Aの理解を容易にするために、地熱交換器だけは、斜視の視点から図示してある。以下に示す断面概略説明図についても同様に、地熱交換器だけは、断面を図示するのではなく斜視の視点で図示すものとする。   The geothermal exchanger 4 </ b> A is a geothermal exchanger composed of a pipe 13 having an external air flow inlet 11 and an external air discharge port 12 at an end, and is a type of geothermal exchanger that uses external air as a heat medium. As shown in FIG. 1, the external air flow inlet 11 that is one end of the pipe extends from the ground to the outside, while the other end of the pipe penetrates the foamed resin board 3 and the solid base 2 to be solid. It extends into the room of the building 101 built above the foundation 2. In the cross-sectional view of FIG. 1, only the geothermal exchanger is illustrated from a perspective perspective in order to facilitate understanding of the horizontal type geothermal exchanger 4 </ b> A. Similarly, in the schematic cross-sectional view shown below, only the geothermal heat exchanger is illustrated from a perspective perspective rather than illustrating a cross section.

地中熱交換器埋設構造1では、屋外に露出する外気流入口11から外気が取り入れられ、適宜設置される外気を送るための圧送機などによって内部への外気が送り込まれ、発泡樹脂盤3の下方において、パイプ13内を流通する間に、外気と地熱とで熱交換が行われる。そして地熱との熱交換により適度の温度になった外気を外気排出口12から室内に送り込むことができる。また建造物101には一般的に、排気ファン102などの排気口が設けられ、これによって室内の空気が排気される。したがって、本発明の地熱交換器埋設構造において地熱交換された外気を室内に送り込み、これに伴い、室内の空気を排気する地熱利用システムによれば、充分な換気を、熱効率良く行うことができて望ましい。即ち、室内換気は、季節を問わず必要であるが、外気をそのまま取り込んで換気する場合には、冬季にはいたずらに室温を下げることになり、一方、夏季においてはいたずらに室温を上げることになり、暖房効率あるいは冷房効率を落とす結果となっていた。しかし、図1に示す本発明の地熱交換器埋設構造1において、地熱交換後の外気を室内に取り入れる場合には、冬季であれば、地熱により暖められた外気を室内に取り入れることができ、また夏期であれば、地熱により熱が吸収されて冷やされた外気を室内に取り入れることができるため、エネルギー効率を落とすことなく換気を行うことができる。   In the underground heat exchanger burying structure 1, outside air is taken in from the outside air flow inlet 11 exposed to the outside, and outside air is sent into the inside by a pressure feeder or the like for sending outside air appropriately installed. Below, heat exchange is performed between the outside air and geothermal heat while circulating in the pipe 13. And the external air which became moderate temperature by heat exchange with geothermal heat can be sent in into the room | chamber interior from the external air discharge port 12. FIG. In addition, the building 101 is generally provided with an exhaust port such as an exhaust fan 102, whereby indoor air is exhausted. Therefore, according to the geothermal heat utilization system in which the outside air that has been subjected to the geothermal exchange in the geothermal exchanger embedded structure of the present invention is sent into the room and the indoor air is exhausted, sufficient ventilation can be performed with high thermal efficiency. desirable. In other words, indoor ventilation is necessary regardless of the season, but when taking outside air as it is and ventilating, the room temperature will be lowered unnecessarily in winter, while in summer the room temperature will be raised unnecessarily. As a result, the heating efficiency or the cooling efficiency was lowered. However, in the geothermal exchanger embedding structure 1 of the present invention shown in FIG. 1, when the outdoor air after the geothermal exchange is taken into the room, the outdoor air warmed by the geothermal heat can be taken into the room in the winter, and In the summer season, the outside air cooled by geothermal heat and cooled can be taken into the room, so that ventilation can be performed without reducing energy efficiency.

また図1右側に示される本発明の地熱交換器埋設構造1’は、ベタ基礎2と、これに接して敷設される発泡樹脂盤3と、発泡樹脂盤3の下方に埋設される水平型の地熱交換器4Bとからなる。地熱交換器4Bは、両端が空調機14に接続された密閉系のパイプ15よりなり、内部を熱媒体が循環するタイプの地熱交換器である。地熱交換器4Bにおける熱媒体は、主として水、不凍水、オイルなどの液体が用いられる。   Further, the geothermal exchanger embedded structure 1 ′ of the present invention shown on the right side of FIG. 1 includes a solid base 2, a foamed resin board 3 laid in contact with the solid foundation 2, and a horizontal type buried below the foamed resin board 3. It consists of a geothermal exchanger 4B. The geothermal exchanger 4B is a geothermal exchanger of a type that includes a closed pipe 15 having both ends connected to the air conditioner 14 and in which a heat medium circulates. As the heat medium in the geothermal exchanger 4B, liquids such as water, antifreeze water, and oil are mainly used.

地熱交換器埋設構造1’は、地熱交換器4B内を循環する熱媒体が、パイプ15内を循環しながら地熱と熱交換した後、床105とベタ基礎2との間に設けられた空間に設置される空調機14において当該熱媒体の熱をエアにより回収し、空調機14に設けられたエア吹き出し口16から、室内にエアを流入させることによって、室内空調を行うことができる。   In the geothermal exchanger embedded structure 1 ′, the heat medium circulating in the geothermal exchanger 4 </ b> B exchanges heat with geothermal heat while circulating in the pipe 15, and then in a space provided between the floor 105 and the solid foundation 2. Indoor air conditioning can be performed by collecting the heat of the heat medium by air in the installed air conditioner 14 and allowing air to flow into the room from an air outlet 16 provided in the air conditioner 14.

上述する地熱交換器埋設構造1及び1’は、図1に示すとおり、1つの建造物を支持するベタ基礎の下方において、併用されてもよいし、あるいは、いずれか一方だけが実施されていてもよい。また上述する地熱交換器埋設構造は、本発明の実施態様の例示に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、異なる水平型地熱交換器を採用した別の態様の埋設構造とすることができる。   The geothermal exchanger embedded structures 1 and 1 ′ described above may be used together under a solid foundation supporting one building, or only one of them is implemented as shown in FIG. Also good. Moreover, the geothermal exchanger embedded structure mentioned above is only an example of the embodiment of the present invention, and within a range that does not depart from the gist of the present invention, it may be a buried structure of another aspect adopting a different horizontal geothermal exchanger. it can.

次に杭基礎を採用する本発明について図3を用いて説明する。図3は、本発明の別の態様を示す地熱交換器埋設構造41、および41’を示す断面概略説明図である。地熱交換器埋設構造41及び41’は、図1で示す地熱交換器埋設構造1及び1’に対し、採用される基礎構造がベタ基礎2から杭基礎44に変わったこと、および床105の下に地下ピット106が設けられたこと以外は、同様に構築される。より詳しく述べると、地熱交換器埋設構造41は、基礎スラブの一種であるコンクリートスラブ43と、コンクリートスラブ43に杭頭部が埋設されている支持杭体42とからなる杭基礎44が建造物101の下方に設けられており、支持杭体42を除いた部分であってコンクリートスラブ43の下面に接し発泡樹脂盤3が敷設されており、発泡樹脂盤3の下面には排水層7が形成されており、その下方に地熱交換器4Aが埋設され、本発明の地熱交換器埋設構造41が完成されている。一方、地熱交換器埋設構造41’は、地熱交換器埋設構造41における地熱交換器4Aから地熱交換器4Bに変更した以外は、同様に完成される。杭基礎を採用する本発明は、特に、荷重の大きい高層ビルなどの建造物の下方において好ましく実施される。 Next, the present invention employing a pile foundation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional explanatory view showing geothermal exchanger embedded structures 41 and 41 ′ showing another aspect of the present invention. The geothermal exchanger embedment structures 41 and 41 ′ are different from the geothermal exchanger embedment structures 1 and 1 ′ shown in FIG. It is constructed in the same manner except that an underground pit 106 is provided. More specifically, the geothermal exchanger embedded structure 41 includes a pile foundation 44 including a concrete slab 43 that is a kind of foundation slab and a support pile body 42 in which a pile head is embedded in the concrete slab 43. The foamed resin board 3 is laid in contact with the lower surface of the concrete slab 43 except for the support pile body 42, and the drainage layer 7 is formed on the lower surface of the foamed resin board 3. The geothermal exchanger 4A is embedded below the geothermal exchanger 4A, and the geothermal exchanger embedded structure 41 of the present invention is completed. On the other hand, the geothermal exchanger embedded structure 41 ′ is similarly completed except that the geothermal exchanger 4 </ b> A in the geothermal exchanger embedded structure 41 is changed from the geothermal exchanger 4 </ b> B. The present invention employing a pile foundation is preferably implemented particularly under a building such as a high-rise building having a large load.

上述する地熱交換器埋設構造41及び41’は、図3に示すとおり、1つの建造物を支持する杭基礎の下方において、併用されてもよいし、あるいは、いずれか一方だけが実施されていてもよい。また上述する地熱交換器埋設構造は、本発明の実施態様の例示に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、異なる態様を採用することができる。   As shown in FIG. 3, the geothermal exchanger embedded structures 41 and 41 ′ described above may be used together under a pile foundation that supports one building, or only one of them is implemented. Also good. Moreover, the geothermal exchanger embedded structure mentioned above is only an example of the embodiment of the present invention, and different modes can be adopted without departing from the gist of the present invention.

本発明において、最も重要な点は、建造物の基礎構造としてベタ基礎、あるいは基礎スラブと杭体とを備える杭基礎が選択され、当該ベタ基礎あるいは基礎スラブの底面に接して発泡樹脂盤が敷設されることにより、該発泡樹脂盤の下方の地盤温度が、深度10m未満であっても一年を通じて安定化され、これによって、発泡樹脂盤の下方に埋設された水平型の地熱交換器において高効率な熱交換が実施される点にある。尚、本発明において発泡樹脂盤の下に、排水層などの任意の層が設けられる場合には、当該任意の層の下方に地熱交換器が埋設されていればよい。   In the present invention, the most important point is that a solid foundation or a pile foundation having a foundation slab and a pile body is selected as the foundation structure of the building, and a foamed resin board is laid in contact with the bottom surface of the solid foundation or foundation slab. As a result, the ground temperature below the foamed resin board is stabilized throughout the year even when the depth is less than 10 m, and thus, in a horizontal geothermal exchanger buried under the foamed resin board, It is in an efficient heat exchange. In addition, when arbitrary layers, such as a drainage layer, are provided under the foamed resin board in this invention, the geothermal exchanger should just be embed | buried under the said arbitrary layers.

以上のとおり、ベタ基礎あるいは基礎スラブの底面に接して発泡樹脂盤を敷設した場合には、地表からの深度が10m未満の浅い領域であっても、夏季、冬季を問わずに地盤温度が一定に維持される。このように単純な構造によって、地盤温度を望ましく維持できるということは驚くべき知見である。かかる知見を得たことにより、非常に安いコストで、且つ構築作業も簡易な本発明の地熱交換器埋設構造において、深度の浅い地盤において水平型の地熱交換器を使用することによっても高効率な熱交換の実現に成功した。   As mentioned above, when a foamed resin board is laid in contact with the bottom of a solid foundation or foundation slab, the ground temperature is constant regardless of whether it is a shallow area with a depth of less than 10 m from the ground surface, regardless of summer or winter. Maintained. It is a surprising finding that the ground temperature can be desirably maintained with such a simple structure. By obtaining such knowledge, in the geothermal exchanger embedding structure of the present invention that is very cheap and easy to construct, it is highly efficient even by using a horizontal geothermal exchanger in shallow ground. Successfully realized heat exchange.

以下に、本発明の構成について、ベタ基礎、杭基礎、発泡樹脂盤、水平型の地熱交換器の順に、さらに詳細に説明する。   Below, the structure of this invention is demonstrated in detail in order of a solid foundation, a pile foundation, a foamed resin board, and a horizontal type geothermal exchanger.

[ベタ基礎]
本発明におけるベタ基礎は、建造物の基礎構造として知られるベタ基礎として理解される基礎構造であれば、適宜選択して実施することができる。より詳細に述べれば、建造物の下面略全面に相当する面積を含む地盤を必要量だけ掘り、そこに鉄筋を配筋しコンクリートを流し込んで作られる基礎構造であって、鉄筋コンクリート面全面で建造物の荷重を分散し支持する構造を主体とする基礎構造である。必要に応じて、図1におけるベタ基礎2に設けられるように、底面において任意の箇所に地中梁6を設けてもよいし、地中梁を設けない、所謂、マットスラブであってもよい。尚、ベタ基礎の耐震性能と断熱性能を向上させるために、図1における地中梁6の下面に沿って、コンクリート層22、発泡樹脂層23、排水層7からなるベタ基礎補助構造25が設けられている。ベタ基礎補助構造25の実施は、本発明において任意である。
[Solid basics]
The solid foundation in the present invention can be appropriately selected and implemented as long as it is a foundation structure understood as a solid foundation known as a foundation structure of a building. More specifically, it is a basic structure that is made by digging a necessary amount of ground including an area equivalent to the entire bottom surface of a building, placing reinforcing bars in it, and pouring concrete into it, and building the entire surface of the reinforced concrete surface. It is a basic structure mainly composed of a structure that disperses and supports the load. If necessary, the underground beam 6 may be provided at an arbitrary position on the bottom surface as provided in the solid foundation 2 in FIG. 1, or a so-called mat slab without an underground beam may be used. . In order to improve the seismic performance and heat insulation performance of the solid foundation, a solid foundation auxiliary structure 25 comprising a concrete layer 22, a foamed resin layer 23, and a drainage layer 7 is provided along the lower surface of the underground beam 6 in FIG. It has been. Implementation of the solid basic auxiliary structure 25 is optional in the present invention.

また図4に示すように、本発明の地中熱交換器埋設構造上に構築される建造物において、地下ピット106が設けられてもよい。また図示しないが、地下室を備える建造物の基礎構造としてのベタ基礎も、本発明のベタ基礎に含められる。地下ピットや地下室が設けられる建造物の場合にも、必要に応じて掘り下げた地盤に水平型の地熱交換器を埋設し、その上方に発泡樹脂盤を敷設し、さらに発泡樹脂盤の上面とベタ基礎の底面が接するようベタ基礎を構築することにより、本発明の地中熱交換器埋設構造が完成される。   Moreover, as shown in FIG. 4, the underground pit 106 may be provided in the building constructed | assembled on the underground heat exchanger embedding structure of this invention. Although not shown, a solid foundation as a foundation structure of a building including a basement is also included in the solid foundation of the present invention. In the case of a building with an underground pit or basement, a horizontal geothermal exchanger is buried in the ground that has been dug down if necessary, and a foamed resin board is laid above it. By constructing the solid foundation so that the bottom surface of the foundation is in contact, the underground heat exchanger embedding structure of the present invention is completed.

本発明に地中熱交換器埋設構造は、図4に示すようにベタ基礎2に連続して、建造物の周囲の少なくとも一部を覆う地盤被覆用コンクリート31がさらに設けられ、該地盤被覆用コンクリート31の底面の少なくとも一部に接してさらに発泡樹脂盤3’が敷設され、その下方に、水平型の地中熱交換器が設けられていてもよい。図4においては、地盤被覆用コンクリート31および発泡樹脂盤3’の下方に埋設される水平型の地熱交換器として、図1に示す地熱交換器4Aと同様の、外気流入口11と外気排出口12とを備えるパイプ13からなる地熱交換器4Aが示され、地熱交換器4Aと発泡樹脂盤3’と地盤被覆用コンクリート31とからなる地熱交換器埋設補助構造1’’が示されている。本発明の地熱交換器埋設構造は、主としてベタ基礎およびこの底面に接して敷設される発泡樹脂盤の下方に水平型の地熱交換器が埋設されてなるが、ベタ基礎の面積が小さく、所望の地熱量が、当該ベタ基礎の下方に設置する地熱交換器では賄えないことが予想される場合などには、上述のとおり地熱交換器埋設補助構造1’’を設けることにより、所望の地熱量を確保することができる。   As shown in FIG. 4, the underground heat exchanger embedded structure according to the present invention is further provided with a ground covering concrete 31 that is continuous with the solid foundation 2 and covers at least a part of the periphery of the building. A foamed resin board 3 ′ may be further laid in contact with at least a part of the bottom surface of the concrete 31, and a horizontal underground heat exchanger may be provided below the foamed resin board 3 ′. In FIG. 4, as a horizontal type geothermal exchanger embedded below the ground covering concrete 31 and the foamed resin board 3 ′, an external air inlet 11 and an external air outlet similar to the geothermal exchanger 4 </ b> A shown in FIG. 1 are used. 4, a geothermal exchanger 4 </ b> A composed of a pipe 13 provided with a geothermal exchanger 4, and a geothermal exchanger embedding auxiliary structure 1 ″ composed of a geothermal exchanger 4 </ b> A, a foamed resin board 3 ′, and ground covering concrete 31 is shown. The geothermal exchanger embedment structure of the present invention has a horizontal geothermal exchanger mainly embedded under a solid foundation and a foamed resin board laid in contact with the bottom surface. When it is expected that the amount of geothermal heat cannot be covered by the geothermal exchanger installed below the solid foundation, the desired amount of geothermal heat is provided by providing the geothermal exchanger embedding auxiliary structure 1 '' as described above. Can be secured.

上記地盤被覆コンクリート31は、所謂、犬走りといわれる、建造物の周囲を囲んで打設されるコンクリート面を含むが、これに限定されず、水平型の地熱交換器の埋設領域を覆う位置に打設されたコンクリート面であればよい。即ち、ベタ基礎から連続して(建造物が地下ピットあるいは地下室を有する場合には、当該建造物の外側側面から連続して)設けられるコンクリート面であって、その底面に接して発泡樹脂盤を敷設されていれば、上述のとおり発泡樹脂盤の下方の地盤温度が安定するため、水平型の地熱交換器を埋設した場合に、本発明の地中熱交換器埋設構造と同様の効果を発揮することができる。   The ground-covered concrete 31 includes a concrete surface that is so-called dog-running and is placed around a building, but is not limited to this. The ground-covered concrete 31 is located at a position that covers a buried region of a horizontal geothermal exchanger. Any concrete surface may be used. That is, a concrete surface provided continuously from a solid foundation (if the building has an underground pit or basement, continuously from the outer side surface of the building), the foamed resin board is in contact with the bottom surface If it is installed, the ground temperature below the foamed resin board stabilizes as described above, so when a horizontal geothermal exchanger is embedded, the same effect as the underground heat exchanger embedded structure of the present invention is exhibited. can do.

尚、図1及び図4に示すベタ基礎は、本発明におけるベタ基礎を限定するものではなく、少なくとも鉄筋コンクリート面からなるベタ基礎が面であって、その下面の少なくとも一部に接して発泡樹脂盤が敷設可能なベタ基礎構造であれば、特に限定されるものではない。
即ち、ベタ基礎とこれに接する発泡樹脂盤とを構成することによって、その下方に位置する地盤温度が安定させることが本発明において重要であり、これを可能とする態様であれば、適宜選択して実施することができる。
The solid foundation shown in FIGS. 1 and 4 is not intended to limit the solid foundation in the present invention. The solid foundation formed of at least a reinforced concrete surface is a surface, and is in contact with at least a part of the lower surface of the foamed resin board. If it is solid basic structure which can be laid, it will not be limited in particular.
That is, it is important in the present invention that the ground temperature located below is stabilized by constituting a solid foundation and a foamed resin board in contact with the foundation, and if it is an aspect that enables this, it is selected as appropriate. Can be implemented.

[杭基礎]
本発明における杭基礎は、建造物の基礎構造として知られる杭基礎として理解される基礎構造であって、少なくとも杭体と、基礎スラブを備える杭基礎であれば、適宜選択して実施することができる。より詳細に述べれば、建造物の下面に位置する地盤において、適宜決定された位置に、杭体を埋設し、且つ、地盤の表層を必要だけ掘り下げ、上記杭体と直接または間接に結合される基礎スラブが構築される杭基礎構造であればよい。必要に応じて、図3における杭基礎44に設けられるように、コンクリートスラブ43等の基礎スラブに連続して地中梁46を設けてもよい。尚、杭基礎44の耐震性能と断熱性能を向上させるために、図3におけるコンクリートスラブ43などの基礎スラブの外側側面及び、支持杭体42などの杭体であって、発泡樹脂盤3と接していない任意の側面部分において、透水板21が設けられよい。また発泡樹脂盤3の下には、任意に、排水層7を設けることができる。
[Pile foundation]
The pile foundation in the present invention is a foundation structure understood as a pile foundation known as a foundation structure of a building, and if it is a pile foundation having at least a pile body and a foundation slab, it can be appropriately selected and implemented. it can. More specifically, in the ground located on the lower surface of the building, the pile body is buried at an appropriately determined position, and the surface layer of the ground is dug as much as necessary, and directly or indirectly coupled to the pile body. Any pile foundation structure on which the foundation slab is constructed may be used. As needed, you may provide the underground beam 46 continuously with foundation slabs, such as concrete slab 43, so that it may be provided in the pile foundation 44 in FIG. In order to improve the seismic performance and heat insulation performance of the pile foundation 44, it is a pile body such as the outer side surface of the foundation slab such as the concrete slab 43 and the support pile body 42 in FIG. The water-permeable board 21 may be provided in the arbitrary side part which is not. A drainage layer 7 can optionally be provided under the foamed resin board 3.

本発明において、基礎スラブとは、公知の杭基礎において、杭の頭部と直接または間接に結合され、且つ建造物の底面略全面において構築されるスラブであれば、特に限定されない。たとえば、杭頭の頭部が基礎スラブに埋め込まれることにより両者が直接結合されていてもよいし、あるいは、杭の頭部を補強するために、杭の頭部の周囲をコンクリートなどで覆う杭頭処理を行った後で、杭頭処理部の一部または全部を含めて基礎スラブに埋め込むことによって、杭体と基礎スラブを間接的に結合させてもよい。あるいはまた、上記杭頭処理部を梁と結合させ、さらに梁を介して基礎スラブと結合させてもよい。 より具体的には、上記基礎スラブとは、建造物底面略全面において杭基礎構造の一部として形成されるスラブ構造を意味し、所謂、コンクリートスラブ、あるいは土間コンクリートを含む。また基礎スラブには、任意で地中梁を設けることもできる。また本発明において、杭体とは、公知の杭基礎構造において採用される杭体であればいずれのものであってもよい。より具体的には、上記杭体は、支持杭体および摩擦杭体のいずれかであってもよいし、あるいはこれらの組合せであってもよい。すなわち、本発明において、上記基礎スラブとこれに接する発泡樹脂盤とを構成することによって、その下方に位置する地盤温度が安定させることが重要であり、これを可能とする態様であれば、適宜選択して実施することができる。 In the present invention, the foundation slab is not particularly limited as long as it is a slab that is directly or indirectly coupled to the head of the pile in a known pile foundation and is constructed on substantially the entire bottom surface of the building. For example, the head of the pile head may be embedded directly in the foundation slab, or both may be directly connected, or the pile head is covered with concrete to reinforce the head of the pile. After performing the head treatment, the pile body and the foundation slab may be indirectly coupled by embedding in the foundation slab including part or all of the pile head treatment section. Alternatively, the pile head processing unit may be coupled to the beam and further coupled to the foundation slab via the beam. More specifically, the above-mentioned foundation slab means a slab structure formed as a part of a pile foundation structure on substantially the entire bottom surface of a building, and includes so-called concrete slab or soil concrete. The foundation slab can be optionally provided with underground beams. Moreover, in this invention, any thing may be sufficient as a pile body if it is a pile body employ | adopted in a well-known pile foundation structure. More specifically, the pile body may be either a support pile body or a friction pile body, or a combination thereof. That is, in the present invention, it is important to stabilize the ground temperature located below by constituting the basic slab and the foamed resin board in contact with the foundation slab. Can be selected and implemented.

[発泡樹脂盤]
本発明における発泡樹脂盤3は、上述するベタ基礎の底面の少なくとも一部に接して地盤中に敷設される部材である。従来のベタ基礎は、直下に地盤が存在しており、表層地盤の温度は、一年を通じ、外気温度に左右されて温度の高低差が大きく、またその地盤温度がベタ基礎を通じて、室内温度にも影響を及ぼしていた。これに対し、本発明では、ベタ基礎に接して発泡樹脂盤を積層することにより、外気の温度(室内温度)が地盤に伝達されるのを遮ることができ、地盤温度を、通年を通して安定に維持する効果を発揮することができる。またベタ基礎を蓄熱層として作用させて、一日を通して室内温度の高低差をより小さくすることができることも、上記ベタ基礎と発泡樹脂盤の積層構造により発揮される効果である。上記効果を望ましく得るためには、ベタ基礎の底面が直接地盤に接する量を減らし、ベタ基礎と地盤との間において、より広い面積で発泡樹脂盤が敷設されていることが望ましく、具体的には、ベタ基礎2底面面積の70%以上に接して発泡樹脂盤3が設けられていることが望ましく、80%以上であることがさらに望ましく、90%以上であることがより望ましく、実質的にベタ基礎2の底面全面に発泡樹脂盤の上面が接して敷設されていることが最も望ましい。尚、ベタ基礎の底面全面に発泡樹脂盤の上面が接して敷設されない埋設構造においては、建造物支持や耐震性能において不十分な場合があるので、その点に留意する必要がある。
また、図3に示すようにベタ基礎にさらに支持杭体が併用されている場合など、基礎構造に必要な構造部分は除いて発泡樹脂盤がベタ基礎底面と接して敷設されていればよい。また、図4に示す地盤被覆用コンクリート31の底面積と、その下に敷設される発泡樹脂盤3’の敷設量についても、上記ベタ基礎2の下面に敷設される発泡樹脂盤3とベタ基礎2底面積の関係に倣って決定してよい。以下に述べる本発明に発泡樹脂盤の説明には、特に断りがない限り、図4に示される発泡樹脂盤3’も含まれる。
[Foamed resin board]
The foamed resin board 3 in the present invention is a member laid in the ground in contact with at least a part of the bottom surface of the solid foundation described above. The conventional solid foundation has a ground directly below, and the temperature of the surface ground is greatly influenced by the outside air temperature throughout the year, and the temperature difference is large, and the ground temperature becomes the room temperature through the solid foundation. Also had an influence. In contrast, in the present invention, by laminating the foamed resin board in contact with the solid foundation, it is possible to block the temperature of the outside air (indoor temperature) from being transmitted to the ground, and the ground temperature can be stabilized throughout the year. The effect to maintain can be exhibited. Moreover, it is an effect exhibited by the laminated structure of the solid base and the foamed resin board that the solid foundation can act as a heat storage layer to reduce the difference in the indoor temperature throughout the day. In order to desirably obtain the above effect, it is desirable that the amount of the bottom surface of the solid foundation directly touching the ground is reduced, and that the foamed resin board is laid in a wider area between the solid foundation and the ground. Is preferably provided with the foamed resin board 3 in contact with 70% or more of the bottom surface area of the solid base 2, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, substantially Most preferably, the top surface of the foamed resin board is in contact with the entire bottom surface of the solid base 2. It should be noted that an embedded structure in which the upper surface of the foamed resin board is not laid in contact with the entire bottom surface of the solid foundation may be insufficient in terms of building support and earthquake resistance.
Moreover, as shown in FIG. 3, the foamed resin board should just be laid in contact with the bottom face of a solid foundation except the structural part required for a foundation structure, when a support pile body is used together with the solid foundation. Further, regarding the bottom area of the ground covering concrete 31 shown in FIG. 4 and the laying amount of the foamed resin board 3 ′ laid thereunder, the foamed resin board 3 and the solid foundation laid on the lower surface of the solid foundation 2 are also shown. It may be determined following the relationship between the two bottom areas. The description of the foamed resin board in the present invention described below includes the foamed resin board 3 'shown in FIG. 4 unless otherwise specified.

本発明における発泡樹脂盤は、一般的には、適当な形状に形成された複数の発泡樹脂ブロック体を地盤中に並べて形成することができるが、これに限定されず、公知の技術を適用し、地盤の所望の領域に発泡樹脂盤の層を形成してよい。   In general, the foamed resin board in the present invention can be formed by arranging a plurality of foamed resin block bodies formed in an appropriate shape in the ground, but is not limited to this, and a known technique is applied. The foamed resin board layer may be formed in a desired region of the ground.

上記発泡樹脂盤の厚みは、建造物の荷重や、実施される土地の気候などによって、適宜決定してよい。一般的には発泡樹脂盤の10cm〜50cm程度の厚みにすることによって、多くの環境に適用させることができる。ただし、これに限定されるものではない。   The thickness of the foamed resin board may be appropriately determined according to the load of the building, the climate of the land to be implemented, and the like. Generally, by setting the thickness of the foamed resin board to about 10 cm to 50 cm, it can be applied to many environments. However, it is not limited to this.

本発明に用いられる発泡樹脂盤は、地盤に対し外気温度を断熱し、地中において所望の熱交換を実現するためには、好ましい熱抵抗値を示すよう形成されることが望ましい。発泡樹脂盤の熱抵抗値は、発泡樹脂盤の厚みを熱伝導率で除した値に相当する。本発明に用いられる発泡樹脂盤の熱抵抗値は特に限定されないが、一般的には、熱抵抗値が、1.0〜20.0m・K/Wであることが好ましく、2.0〜15.0m・K/Wであることがより好ましい。上記熱抵抗値の数値範囲は、本発明の発泡樹脂盤を限定するものではないが、かかる数値範囲内に発泡樹脂盤を構成することによって、該発泡樹脂盤において充分な断熱効果を発揮させることが可能となり、地盤の温度の年較差を非常に小さくすることができる。
また上記発泡樹脂盤は、上記観点から、熱伝導率λは、0.02408〜0.0387(kcal/m・hr・℃)の範囲にあることが好ましい。ただしこれに限定されるものではない。尚、本明細書においては、熱伝導率λは単位として「kcal/m・hr・℃」を使用するが、適宜、1W/m・K=0.86kcal/m・hr・℃により、SI単位に換算される。また本明細書では熱量の単位として「kcal」を使用するが、1kcal=1000cal、1cal≒4.2Jで換算される。
また、本発明においてさらなる付加的な効果である、耐震性能をも発揮させるためには、建造物の荷重を勘案して適切な圧縮強度の発泡樹脂盤を使用することがさらに望ましい。上記圧縮強度の望ましい値は、建造物の荷重によって著しくことなるために一概には言えないが、一般的には、3〜50t/mであることが好ましい。上記圧縮強度は、JIS K7220に示される短期圧縮強度の計測方法を用いて計測することができる。
The foamed resin board used in the present invention is preferably formed so as to exhibit a preferable thermal resistance value in order to insulate the outside air temperature from the ground and realize a desired heat exchange in the ground. The thermal resistance value of the foamed resin board corresponds to a value obtained by dividing the thickness of the foamed resin board by the thermal conductivity. The thermal resistance value of the foamed resin board used in the present invention is not particularly limited, but in general, the thermal resistance value is preferably 1.0 to 20.0 m 2 · K / W, 2.0 to More preferably, it is 15.0 m 2 · K / W. The numerical range of the thermal resistance value is not intended to limit the foamed resin board of the present invention, but by forming the foamed resin board within such a numerical range, a sufficient heat insulating effect can be exhibited in the foamed resin board. This makes it possible to make the annual temperature difference of the ground very small.
From the above viewpoint, the foamed resin board preferably has a thermal conductivity λ in the range of 0.02408 to 0.0387 (kcal / m · hr · ° C.). However, it is not limited to this. In the present specification, the thermal conductivity λ uses “kcal / m · hr · ° C.” as a unit, but 1 W / m · K = 0.86 kcal / m · hr · ° C. Converted to In this specification, “kcal” is used as a unit of heat quantity, but it is converted by 1 kcal = 1000 cal, 1 cal≈4.2 J.
Further, in order to exhibit seismic performance, which is a further additional effect in the present invention, it is further desirable to use a foamed resin board having an appropriate compressive strength in consideration of the load of the building. Although the desirable value of the compressive strength is remarkably different depending on the load of the building, it cannot be generally stated, but in general, it is preferably 3 to 50 t / m 2 . The compressive strength can be measured using a short-term compressive strength measuring method shown in JIS K7220.

[水平型の地熱交換器]
本発明において用いられる水平型の地熱交換器は、従来公知の水平型の地熱交換器を適宜選択して用いることができる。本発明において「水平型の地熱交換器」とは、地盤面に対して垂直に埋設される杭などを利用した垂直型の地熱交換器と区別される地熱交換器であって、地熱交換部分が、地盤面に対して略水平に設けられている地熱交換器を意味する。
[Horizontal geothermal exchanger]
As the horizontal geothermal exchanger used in the present invention, a conventionally known horizontal geothermal exchanger can be appropriately selected and used. In the present invention, the “horizontal geothermal exchanger” is a geothermal exchanger that is distinguished from a vertical geothermal exchanger that uses piles or the like buried perpendicular to the ground surface, and the geothermal exchange portion is Means a geothermal exchanger provided substantially horizontally to the ground surface.

水平型の地熱交換器の代表的な例としては、図1に示す地熱交換器4Aあるいは4Bのように熱媒体が内部において流通可能なパイプ13あるいはパイプ15によって構成されるものが挙げられる。上記パイプは、樹脂性であってもよいし、ステンレス、アルミ、鋼、または銅などの金属材料により形成されたものであってもよい。ただし、金属性のパイプには、腐食の問題、継ぎ目からの熱媒体の漏れの問題、あるいは地盤形状が変形したときに破断しやすいなどの問題があるため、この観点からは、樹脂性のパイプが望ましい。   As a typical example of the horizontal type geothermal exchanger, there is the one constituted by the pipe 13 or the pipe 15 through which the heat medium can circulate like the geothermal exchanger 4A or 4B shown in FIG. The pipe may be resinous or formed of a metal material such as stainless steel, aluminum, steel, or copper. However, metal pipes have problems such as corrosion, heat medium leakage from the seam, and problems such as breakage when the ground shape is deformed. Is desirable.

本発明において水平型の地熱交換器の埋設位置は、発泡樹脂盤の下方であって、発泡樹脂盤の面積内に収まる範囲に埋設されることが望ましい。より具体的には、地盤面に対して垂直方向から観察した場合に、発泡樹脂盤の下方であって、且つ、発泡樹脂盤の外縁より内側に1m以上入った領域に、地熱交換器の地熱交換部分のパイプが存在することが望ましい。発泡樹脂盤の外縁より1m未満の領域は、外気温度の影響を受け易いためである。
また水平型の地熱交換器の地表からの距離は、上記発泡樹脂盤との距離を勘案して決定されるが、本発明では上述で説明するとおり、地表から深度10m未満であっても、通年を通して地盤温度が安定しているので、このような表層地盤において地熱交換器を埋設しても高効率な地熱交換が実現される。ただし、本発明において地熱交換器を深度10mを超えてさらに深い地中に埋設することを除外するものではない。たとえば、地下ピットを含む地下室構造を有する建造物を支持するためのベタ基礎を備える本発明の地熱交換器埋設構造では、上記地下室構造の規模により、必然的に地熱交換器の埋設される地盤深度が10mを超える場合がある。このように、発泡樹脂盤の存在によらず地盤温度が安定すると思われる深度に地熱交換器を埋設する場合にであっても、さらに本発明の副次的効果であるベタ基礎あるいは基礎スラブの蓄熱効果、あるいは地熱交換器の保護効果が発揮されるため、本発明の実施により充分に有益性が発揮される。
In the present invention, it is desirable that the horizontal geothermal exchanger is embedded at a position below the foamed resin board and within an area of the foamed resin board. More specifically, when observed from a direction perpendicular to the ground surface, the geothermal heat of the geothermal exchanger is placed in a region below the foamed resin board and 1 m or more inside the outer edge of the foamed resin board. It is desirable to have a replacement pipe. This is because the area less than 1 m from the outer edge of the foamed resin board is easily affected by the outside air temperature.
The distance from the ground surface of the horizontal geothermal exchanger is determined in consideration of the distance from the foamed resin board. In the present invention, as described above, even if the depth is less than 10 m from the ground surface, Since the ground temperature is stable through, even if a geothermal exchanger is embedded in such a surface ground, highly efficient geothermal exchange is realized. However, in the present invention, it is not excluded to embed a geothermal exchanger in a deeper ground having a depth exceeding 10 m. For example, in the geothermal exchanger buried structure of the present invention having a solid foundation for supporting a building having a basement structure including an underground pit, the depth of the ground where the geothermal exchanger is buried is inevitably depending on the scale of the basement structure. May exceed 10 m. Thus, even when a geothermal exchanger is embedded at a depth where the ground temperature is considered to be stable regardless of the presence of the foamed resin board, the solid foundation or the foundation slab, which is a secondary effect of the present invention, is further provided. Since the heat storage effect or the protection effect of the geothermal exchanger is exhibited, the present invention is sufficiently beneficial.

一方、発泡樹脂盤下面から地熱交換器の上面までの距離は特に限定されるものではないが、両者の距離は、接触しない程度に近接して埋設させることが好ましい。より具体的には、発泡樹脂盤下面から地熱交換器の上面までの距離は、10cm以上2m未満程度であることが望ましい。また、発泡樹脂盤の下面にさらに排水層を設ける場合には、同様に、排水層に近接する位置に地熱交換器が埋設されていてよい。具体的な距離は、上述する発泡樹脂盤との距離と同様である。   On the other hand, the distance from the lower surface of the foamed resin board to the upper surface of the geothermal exchanger is not particularly limited, but it is preferable that the distance between the two is embedded so as not to contact. More specifically, the distance from the lower surface of the foamed resin board to the upper surface of the geothermal exchanger is preferably about 10 cm or more and less than 2 m. Moreover, when providing a drainage layer further in the lower surface of a foamed resin board, the geothermal exchanger may be similarly embed | buried in the position close | similar to a drainage layer. The specific distance is the same as the distance to the above-described foamed resin board.

上記パイプの内系は、特に限定されず、公知の水平型地熱交換器に用いられているパイプに倣って適宜決定することができる。一般的には、上記パイプの内径は、1cm以上20cm未満程度である。
一方、上記パイプの長さは、所望の地熱交換量、およびベタ基礎の面積などから決定される。もし、建造物の基礎構造の面積内に、所望のパイプの長さが収まらないなどの場合には、2以上の水平型の地熱交換器を地盤面に対して平行方向に重ねて埋設してもよい。あるいは、図4に例示されるように、基礎構造に連続する地盤被覆用コンクリートを設け、基礎構造からはみ出して、上記地盤被覆用コンクリートの下に水平型の地熱交換器、あるいはその一部を埋設することによって、必要なパイプの長さを確保してもよい。
The internal system of the pipe is not particularly limited, and can be appropriately determined according to a pipe used in a known horizontal geothermal exchanger. Generally, the inner diameter of the pipe is about 1 cm or more and less than 20 cm.
On the other hand, the length of the pipe is determined from the desired amount of geothermal heat exchange, the area of the solid foundation, and the like. If the desired pipe length does not fit within the area of the foundation structure of the building, bury two or more horizontal geothermal exchangers in parallel with the ground surface. Also good. Alternatively, as illustrated in FIG. 4, a ground covering concrete continuous with the foundation structure is provided, protruding from the foundation structure, and a horizontal geothermal exchanger or a part thereof is buried under the ground covering concrete. By doing so, the required length of the pipe may be secured.

上記地熱交換器に流通させて地熱と熱交換をさせるための熱媒体としては、空気などの気体、あるいは水、不凍液、オイルなどの液体のいずれであってもよい。屋外から外気を熱媒体として取り入れ、地熱と熱交換した後、当該外気を直接、あるいは除湿器やフィルターを通して室内に排出することによれば、夏季は、屋外外気より温度の低い空気を室内に取り入れることができ、また冬季には、屋外外気より温度の高い空気を室内に取り入れることができる。この結果、直接、換気口や窓などから外気を取り入れることによって換気をする場合には比べて、室温変化を小さくすることができ、暖房効率及び冷房効率を落とさず換気することができる。また、従来は、寒冷地における液状の熱媒体としては、冬季の凍結も問題から、不凍液を用いることが一般的であったが、本発明の地熱交換器埋設構造では、地盤温度が通年を通じて一定に維持され、寒冷地であっても、最低気温を念頭に発泡樹脂盤の厚みを決定することによって、地盤温度が0℃を下回ることがないよう設計可能であるため、熱媒体として不凍液を用いず、水を使用することができる。 The heat medium for circulating through the geothermal exchanger and exchanging heat with geothermal heat may be any gas such as air, or liquid such as water, antifreeze, or oil. After taking outside air as a heat medium from the outside and exchanging heat with geothermal heat, the outside air is taken into the room directly in the summer or through the dehumidifier or filter, and in the summer, air having a lower temperature than the outside outside air is taken into the room In winter, air having a temperature higher than that of the outdoor air can be taken into the room. As a result, the room temperature change can be reduced as compared with the case where ventilation is performed by directly taking in outside air from a ventilation port or window, and ventilation can be performed without reducing the heating efficiency and the cooling efficiency. Conventionally, as a liquid heat medium in a cold region, it has been common to use an antifreeze liquid due to the problem of freezing in winter. However, in the geothermal exchanger embedded structure of the present invention, the ground temperature is constant throughout the year. Even in cold regions, it is possible to design the ground temperature so that it does not fall below 0 ° C by determining the thickness of the foamed resin board with the lowest temperature in mind. Instead, water can be used.

上記熱媒体は、ポンプなどの圧送装置によってパイプ内に流通させることが一般的である。このときの流通速度は、地熱交換器中において熱媒体が充分に地熱と、熱交換できる速度において、設置される環境や、パイプの径などを勘案して適宜決定することができる。一般的には、熱媒体が空気である場合には、パイプの径が10〜100mmにおいて1〜20m/秒、熱媒体が水である場合には、パイプの径が7〜50mmにおいて0.1〜2.0m/秒程度の流速に設定することができる。   The heat medium is generally circulated in the pipe by a pumping device such as a pump. The distribution speed at this time can be appropriately determined in consideration of the installation environment, the diameter of the pipe, and the like at a speed at which the heat medium can sufficiently exchange heat with the geothermal heat in the geothermal exchanger. In general, when the heat medium is air, the pipe diameter is 1 to 20 m / sec at 10 to 100 mm, and when the heat medium is water, the pipe diameter is 0.1 to 0.1 at 7 to 50 mm. The flow rate can be set to about 2.0 m / sec.

本発明の地中熱交換器埋設構造における地熱交換器において、内部を流通する熱媒体と地盤とにおいて熱交換がなされた後、回収された地熱は、空調や給湯などに利用される。地熱利用のシステムは、地熱交換システムとして従来公知のシステムを適宜利用してよい。たとえば、図1に示す本発明の地中熱交換器埋設構造1のように外気を熱媒体として、地熱と熱交換した後、当該外気を室内に直接または間接に排出し、望ましい温度になった外気をそのまま利用することができる。あるいは、図1に示す本発明の地中熱交換器埋設構造1’のように、水などの液体を熱媒体として地熱と熱交換し回収した熱を、床下や地下ピットに設置された空調機においてさらに熱交換し、暖気や冷気を室内に送風させることもできる。同様に、空調機の代わりに、ヒートポンプを利用してもよい。あるいは、図示しないが、熱媒体の流通するパイプをさらに延長して、建造物内に配管することもできる。配管する箇所は、任意であるが、例えば天井、床下、ベタ基礎のコンクリートスラブ内、あるいは壁などが挙げられる。   In the geothermal exchanger in the underground heat exchanger buried structure of the present invention, after heat exchange is performed between the heat medium circulating in the interior and the ground, the recovered geothermal heat is used for air conditioning, hot water supply, and the like. As a system for using geothermal heat, a conventionally known system may be appropriately used as a geothermal heat exchange system. For example, after exchanging heat with geothermal heat using the outside air as a heat medium as in the underground heat exchanger embedding structure 1 of the present invention shown in FIG. 1, the outside air is discharged directly or indirectly into the room and reaches a desired temperature. The outside air can be used as it is. Alternatively, as in the underground heat exchanger embedded structure 1 ′ of the present invention shown in FIG. 1, an air conditioner installed in the floor or in an underground pit with heat recovered by exchanging heat with geothermal heat using a liquid such as water as a heat medium. Further, heat exchange can be performed to blow warm air or cold air into the room. Similarly, a heat pump may be used instead of the air conditioner. Or although not shown in figure, the pipe | tube with which a thermal medium distribute | circulates can further be extended and it can also be piping in a building. The place to pipe is arbitrary, but for example, the ceiling, under the floor, inside a solid concrete slab, or a wall.

上記地熱の利用は、水平型の地熱交換器を構成する1本のパイプの排出口側の端部に分岐ヘッダーを設けて、分岐先をそれぞれ建造物内の配管、空調機、ヒートポンプ、除湿器、クーラーなど、任意に組み合わされた装置にそれぞれ接続することもできる。かかる態様によれば、室内温度や湿度、外気温度や湿度などの条件によって運転の切り替えを行い、熱交換済みの熱媒体を所望の箇所に送り込み、熱交換率を高くすることができる。また、ベタ基礎の下に埋設される水平型の地熱交換器は、1つであってもよいし、2以上であってもよく、複数の地熱交換器を埋設する場合には、同じ装置を複数埋設してもよいし、システムの異なる装置を組み合わせて埋設してもよい。   The use of the above geothermal is to provide a branch header at the end of the discharge pipe side of one pipe constituting a horizontal geothermal exchanger, and branch destinations are piping, air conditioners, heat pumps, dehumidifiers in the building, respectively. It is also possible to connect to an arbitrarily combined device such as a cooler. According to this aspect, the operation can be switched according to conditions such as the room temperature and humidity, the outside air temperature and humidity, and the heat medium having undergone heat exchange can be sent to a desired location to increase the heat exchange rate. Further, the number of horizontal geothermal exchangers buried under a solid foundation may be one or two or more. When embedding a plurality of geothermal exchangers, the same apparatus is used. A plurality of them may be embedded, or devices having different systems may be combined and embedded.

[その他の構成]
また、本発明におけるベタ基礎、発泡樹脂盤には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、さらにその他の構成を設けることができる。たとえば、ベタ基礎の周囲の水はけを良くするために、ベタ基礎の外周側面の少なくとも一部を覆う位置に透水盤21を設置してもよい。透水盤21は、内部に透水可能な空隙が形成されている発泡樹脂盤、あるいは外側側面に透水可能な溝が設けられている発泡樹脂盤からなり、地盤中の水の排水を促すための部材である。特に、上記空隙や溝が、土によって塞がることを防止するために、不織布などによって覆われていることが望ましい。
また、図示しないが、ベタ基礎と発泡樹脂盤との間に、例えば特許第2980604号に開示される地震などの振動を減衰させるための空気層を備える連接体を設置してもよい。
[Other configurations]
Further, the solid base and the foamed resin board in the present invention can be further provided with other configurations without departing from the gist of the present invention. For example, in order to improve drainage around the solid foundation, the permeable board 21 may be installed at a position covering at least a part of the outer peripheral side surface of the solid foundation. The permeable board 21 is a foamed resin board in which a water-permeable gap is formed inside or a foamed resin board provided with a water-permeable groove on the outer side surface, and a member for promoting drainage of water in the ground. It is. In particular, it is desirable that the voids and grooves are covered with a nonwoven fabric or the like in order to prevent the gaps and grooves from being blocked by soil.
Moreover, although not shown in figure, you may install the connection body provided with the air layer for attenuating vibrations, such as an earthquake disclosed by patent 2980604, between a solid foundation and a foamed resin board.

ベタ基礎の底面に接して発泡樹脂盤を敷設した場合(図4に示す本発明の地熱交換器埋設構造、以下、「本発明埋設構造」ともいう)と、敷設しない場合(発泡樹脂盤3がないこと以外は、図4における地熱交換器埋設構造と同じく構築された地熱交換器埋設構造、以下、「比較埋設構造」ともいう)とにおいて、1月と8月における地盤の温度変化、地熱交換器中における熱媒体の入口温度と出口温度の変化、および採熱量がどのような値を示すかについて、八王子市の2007年の平均気温(気象庁データ)を使用し、シミュレーションした結果を以下に示す。尚、八王子市における2007年の1月の平均気温は、4.8℃、8月の平均気温は27.8℃であった。また年平均気温は15.1℃であった。上記8月の平均気温と1月の平均気温との差(23.0℃)を、気温年較差とする。また、1月の室内温度は20℃、8月の室内温度は25℃と設定した。
また本発明埋設構造は、地表からベタ基礎2の底面までの距離を500mm、ベタ基礎2のスラブの厚みを150mm、発泡樹脂盤3の厚みを200mmと設定し、且つ、地下ピットは外部よりの通気がないものとした。一方、比較埋設構造は、地表からベタ基礎の底面までの距離を500mm、ベタ基礎のスラブの厚みを150mmと設定し、且つ、地下ピットは、外部との通気可能なものとした。本発明埋設構造及び比較埋設構造における水平型の地熱交換器は、空気を熱媒体とする場合には、呼び径30mm、並列して隣り合うパイプの断面中心間距離が300mm、長さが50mの架橋ポリエチレンより形成されたパイプであると設定し、水を熱媒体とする場合には、呼び径16mm、並列して隣り合うパイプの断面中心関距離が150mm、長さが100mの樹脂性のパイプであると設定した。
When the foamed resin board is laid in contact with the bottom surface of the solid foundation (the geothermal exchanger embedded structure of the present invention shown in FIG. 4, hereinafter, also referred to as “the embedded structure of the present invention”), when not laid (the foamed resin board 3 is Except for the above, in the geothermal exchanger embedded structure similar to the geothermal exchanger embedded structure in FIG. 4 (hereinafter also referred to as “comparative embedded structure”), the temperature change of the ground in January and August, the geothermal exchange The following shows the results of simulations using the average temperature (data from the Japan Meteorological Agency) in 2007 in Hachioji City regarding the changes in the inlet temperature and outlet temperature of the heat medium in the vessel, and what values the amount of heat collection shows. . In Hachioji City, the average temperature in January 2007 was 4.8 ° C, and the average temperature in August was 27.8 ° C. The average annual temperature was 15.1 ° C. The difference (23.0 ° C.) between the average temperature in August and the average temperature in January is defined as a temperature yearly difference. The room temperature in January was set to 20 ° C, and the room temperature in August was set to 25 ° C.
The buried structure of the present invention is set such that the distance from the ground surface to the bottom surface of the solid foundation 2 is 500 mm, the thickness of the slab of the solid foundation 2 is 150 mm, the thickness of the foamed resin board 3 is 200 mm, and the underground pit is from the outside There was no ventilation. On the other hand, in the comparative buried structure, the distance from the ground surface to the bottom surface of the solid foundation was set to 500 mm, the thickness of the slab of the solid foundation was set to 150 mm, and the underground pit was made to be able to vent to the outside. The horizontal geothermal exchanger in the buried structure of the present invention and the comparative buried structure has a nominal diameter of 30 mm, a distance between the centers of the cross sections of adjacent pipes in parallel is 300 mm, and a length of 50 m when air is used as a heat medium. When it is set as a pipe made of crosslinked polyethylene and water is used as a heat medium, a resin pipe having a nominal diameter of 16 mm, a cross-sectional center distance between adjacent pipes in parallel of 150 mm, and a length of 100 m. It was set to be.

まず、八王子市における1月および8月の地中温度を、地盤表面から1m乃至10mまで1mごとに、下記数1を用いて算出した。この算出の結果を表1に示す。尚、数1は、「パソコンによる 空気調和計算法 宇田川光弘著」(オーム社)より引用した。   First, the underground temperature in January and August in Hachioji City was calculated using the following equation 1 every 1 m from the ground surface to 1 m to 10 m. The results of this calculation are shown in Table 1. Equation 1 is quoted from "Air Conditioning Calculation Method by Personal Computer Mitsuhiro Udagawa" (Ohm).

Figure 2010151351
Figure 2010151351

但し、上記数1における各係数は、以下のとおりである。
t :地中温度(℃)
tg:年平均気温(年間変動しない9m以下の地中温度(℃))
te:気温の年較差(℃)
n :元日より数えた通日
h :地表面よりの深さ(m)
e :自然体数の底(2.71828)
However, each coefficient in the above equation 1 is as follows.
t: underground temperature (° C)
tg: Annual average temperature (underground temperature of 9 m or less (° C) that does not change yearly)
te: Annual temperature difference (℃)
n: Day of the week counted from New Year's Day h: Depth from the ground surface (m)
e: the base of natural number (2.771828)

次に、上述する本発明埋設構造における発泡樹脂盤直下の温度を、下記数2を用い、算出した。尚、本発明埋設構造において地下ピットは外部からの通気がないよう構成されているので、当該地下ピットの温度は、室温と同じものとして扱う。そして、地下ピットの温度と、八王子市における地中10mの地中温度を用いて、下記数2から発泡樹脂盤直下の温度を算出した。









Next, the temperature immediately below the foamed resin board in the above-described embedded structure of the present invention was calculated using the following formula 2. In the buried structure of the present invention, the underground pit is configured so as not to vent from the outside, and therefore the temperature of the underground pit is treated as the same as the room temperature. And the temperature just below a foamed resin board was computed from the following number 2 using the underground pit temperature and the underground temperature of 10 m underground in Hachioji City.









Figure 2010151351
Figure 2010151351

但し、上記数2における各係数は、以下のとおりである。
q:熱量(kcal/m・hr)
t:表面温度(℃)
δ:層の厚み(m)
λ:熱伝導率(kcal/m・hr・℃)
尚、具体的には、δとして、基礎コンクリートの厚みは0.15m、発泡樹脂盤の厚みは0.2m、発泡樹脂盤下面(埋設比較構造においてはコンクリート面下面)から地中10mmまでの距離9.3mとし、また熱伝導率は、コンクリートは1.4(kcal/m・hr・℃)、発泡樹脂盤は0.03(kcal/m・hr・℃)、土は1.29(kcal/m・hr・℃)とした。また数2は、「伝熱工学」(森北出版)第14頁、第15頁より引用した。
However, the coefficients in Equation 2 are as follows.
q: Calorie (kcal / m 2 · hr)
t: Surface temperature (° C)
δ: layer thickness (m)
λ: thermal conductivity (kcal / m · hr · ° C)
Specifically, as δ, the thickness of the foundation concrete is 0.15 m, the thickness of the foamed resin board is 0.2 m, and the distance from the bottom surface of the foamed resin board (the bottom surface of the concrete surface in the embedded comparative structure) to 10 mm in the ground The thermal conductivity is 1.4 (kcal / m · hr · ° C) for concrete, 0.03 (kcal / m · hr · ° C) for foamed resin board, and 1.29 (kcal) for soil. / M · hr · ° C). In addition, Equation 2 is quoted from pages 14 and 15 of “Heat Transfer Engineering” (Morikita Publishing).

そして、定常状態の発泡樹脂盤直下の熱量を、本発明埋設構造における床下空間の温度、及び先に求めた地中10mの推定温度を用いて、数2よりもとめ、得られた熱量を、数2より導いたtn+1の数式に代入して温度として求め、発泡樹脂盤直下の温度を得た。具体的な数式は、1月のシミュレーションについて下記数3に、8月のシミュレーションについて下記数4に示す。 Then, the amount of heat immediately below the foamed resin board in a steady state is obtained from Equation 2 using the temperature of the underfloor space in the buried structure of the present invention and the estimated temperature of 10 m underground, and the amount of heat obtained is Substituting it into the formula of t n + 1 derived from 2 to obtain the temperature, the temperature just below the foamed resin board was obtained. Specific mathematical formulas are shown in the following formula 3 for the January simulation and in the following formula 4 for the August simulation.

Figure 2010151351
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Figure 2010151351
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上記数3及び数4に示すとおり、本発明埋設構造における発泡樹脂盤直下の温度は、1月において17.6℃、8月において20.2℃であった。したがって、8月の温度と1月の温度との差を年較差の温度とし、また平均気温を15.1℃とし、これらの数値を用いて、数1より、本発明埋設構造が実施された地盤における地中温度を1月及び8月について、地盤表面から1m乃至10mまで1mごとに算出した。算出結果を表2に示す。また算出結果について縦軸を温度(℃)、横軸を地中深さ(m)としてプロットして作成したグラフを図5に示す。   As shown in the above equations 3 and 4, the temperature immediately below the foamed resin board in the embedded structure of the present invention was 17.6 ° C. in January and 20.2 ° C. in August. Therefore, the difference between the temperature in August and January is set as the annual temperature difference, and the average temperature is set at 15.1 ° C. Using these values, the embedded structure of the present invention was implemented from Equation 1. The underground temperature in the ground was calculated every 1 m from January to August from 1 m to 10 m from the ground surface. Table 2 shows the calculation results. In addition, FIG. 5 shows a graph created by plotting the calculation results with the vertical axis representing temperature (° C.) and the horizontal axis representing underground depth (m).

次いで、比較埋設構造下方における地中温度をシミュレーションした。まず、比較埋設構造の地下ピットの温度について設定した。比較埋設構造の地下ピットは、外部との通気可能に構成されているので、当該地下ピットの温度は、外気温度及び室内温度の平均温度とした。即ち、比較埋設構図における地下ピットの1月の温度を12.4℃、8月の温度を26.4℃と設定した。そして、比較埋設構造のベタ基礎であるスラブの直下の温度を、上記地下ピットの温度と、八王子市の地中10mの地中温度を用い、上記数2より算出した結果、1月は12.4℃、8月は26.2℃と算出された。尚、上記1月と8月の温度の具体的な計算を、下記数5及び数6に示す。   Next, the underground temperature under the comparative buried structure was simulated. First, the temperature of the underground pit of the comparative buried structure was set. Since the underground pit of the comparative buried structure is configured to be able to ventilate with the outside, the temperature of the underground pit is set to an average temperature of the outside air temperature and the room temperature. That is, the January temperature of the underground pit in the comparative buried composition was set to 12.4 ° C, and the August temperature was set to 26.4 ° C. As a result of calculating the temperature immediately below the slab, which is the solid foundation of the comparative buried structure, from the above equation 2 using the temperature of the underground pit and the underground temperature of 10 m underground in Hachioji City, January is 12. It was calculated as 46.2 ° C and 26.2 ° C in August. In addition, the concrete calculation of the temperature of the said January and August is shown in following Formula 5 and Formula 6.

Figure 2010151351
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そして、8月の温度と1月の温度との差を年較差の温度とし、また平均気温を15.1℃とし、これらの数値を用いて、数1より、比較埋設構造が実施された地盤における地中温度を地盤表面から1m乃至10mまで1mごとに、1月及び8月について算出した。算出結果を表3に示す。また算出結果について縦軸を温度(℃)、横軸を地中深さ(m)としてプロットして作成したグラフを図6に示す。 And the difference between the temperature in August and January is the temperature of the yearly difference, and the average temperature is 15.1 ° C. Using these figures, the ground where the comparative burial structure was implemented from Equation 1 The underground temperature was calculated for January and August every 1 m from 1 m to 10 m from the ground surface. Table 3 shows the calculation results. Further, FIG. 6 shows a graph created by plotting the calculation results with the vertical axis representing temperature (° C.) and the horizontal axis representing underground depth (m).

次に、以上の結果から、本発明埋設構造および比較埋設構造における地中熱採熱のシミュレーションを示す。具体的には、地熱交換器の入口とパイプ内における熱媒体の温度変化について、以下の数7を用いて算出する。尚、下記数7は、積水化学工業株式会社「エスロンHTパイプ 設計・施工マニュアル」(2000.7改定9版第13頁)より引用した。   Next, from the above results, a simulation of underground heat collection in the embedded structure of the present invention and the comparative embedded structure is shown. Specifically, the temperature change of the heat medium in the inlet and the pipe of the geothermal exchanger is calculated using the following formula 7. In addition, the following number 7 was quoted from Sekisui Chemical Co., Ltd. “Eslon HT pipe design and construction manual” (2000.7 revision 9th page, page 13).

Figure 2010151351
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ただし、数7における各係数は以下のとおりである。
θ :任意の地点の熱媒体温度(出口温度)(℃)
θ :初期の熱媒体温度(入口温度)(℃)
θ : 地中温度(℃)
L :任意の地点までの距離(パイプの長さ)(m)
R :パイプの伝熱抵抗値(m・hr・℃/kcal)
Cp:流体(熱媒体)の比熱(kcal/kg・℃)
W :流体(熱媒体)の流量(kg/hr)
e :自然対数の底(2.71828)
However, each coefficient in Formula 7 is as follows.
θ 2 : Heat medium temperature at any point (outlet temperature) (° C.)
θ 1 : Initial heat medium temperature (inlet temperature) (° C.)
θ r : underground temperature (° C)
L: Distance to any point (pipe length) (m)
R: Heat transfer resistance value of pipe (m · hr · ° C / kcal)
Cp: Specific heat of fluid (heat medium) (kcal / kg · ° C)
W: Flow rate of fluid (heat medium) (kg / hr)
e: base of natural logarithm (2.771828)

次に、以上の数7を用いて、熱媒体が空気である場合について、地熱交換器に空気を流入させた際の、地熱交換器における出口温度θを試算した。尚、地熱交換器は、呼び径30mmの架橋ポリエチレン管を、隣り合うパイプ断面中心間距離30cm間隔で水平方向に並列して配設したものであって、布設面積約15m、外径42mm、内径36.4mm、パイプの長さL=50mとした。
また地熱交換器に流入される空気の入口温度θは、夏季(8月)の試算では8月の月平均気温27.8℃、冬季(1月)の試算では1月の月平均気温4.8℃とし、地中温度θrは、本発明埋設構造における試算では、表2に示す本発明埋設構造における地中温度(地中深度1m、2m、5m、10m)とし、比較埋設構造における試算では、表3に示す比較埋設構造における地中温度(地中深度1m、2m、5m、10m)とした。
また地熱交換器を構成するパイプの伝熱抵抗値(R)は、地中1mの試算では0.648、地中2mでは0.727、地中5mでは0.835、地中10mでは0.919(いずれもRの単位は(m・hr・℃/kcal))とした。
また空気の比熱(Cp)を0.240(kcal/kg・℃)とし、地熱交換器中に流れる空気の流量(W)を27.98kg/hr(400L/min)、流速6.41m/sとしてθを算出した。結果を表4に示す。尚、上記空気の流量(W)は、パイプ中において単位時間当たりに流れる空気の流量(400L/min=24m/hr)と、空気の比重量(w=1.166kg/m)との積により求めた。
Next, using the above Equation 7, when the heat medium is air, the outlet temperature θ 2 in the geothermal exchanger when air is introduced into the geothermal exchanger was calculated. The geothermal exchanger is a cross-linked polyethylene pipe having a nominal diameter of 30 mm arranged in parallel in the horizontal direction at a distance of 30 cm between the centers of adjacent pipe cross sections, and has an installation area of about 15 m 2 , an outer diameter of 42 mm, The inner diameter was 36.4 mm and the pipe length L was 50 m.
The inlet temperature θ 1 of the air flowing into the geothermal exchanger is the monthly average temperature of 27.8 ° C in August in the summer (August) calculation, and the monthly average temperature in January in the winter (January) calculation. .8 ° C., and the underground temperature θr is the underground temperature (1 m, 2 m, 5 m, 10 m) in the embedded structure of the present invention shown in Table 2 in the estimated calculation of the embedded structure of the present invention. Then, it was set as the underground temperature (underground depth 1m, 2m, 5m, 10m) in the comparative embedding structure shown in Table 3.
The heat transfer resistance value (R) of the pipes constituting the geothermal exchanger is 0.648 for 1 m underground, 0.727 for 2 m underground, 0.835 for 5 m underground, and 0.8 for 10 m underground. 919 (both units of R are (m · hr · ° C./kcal)).
The specific heat (Cp) of air is 0.240 (kcal / kg · ° C.), the flow rate (W) of air flowing in the geothermal exchanger is 27.98 kg / hr (400 L / min), and the flow rate is 6.41 m / s. Θ 2 was calculated as follows. The results are shown in Table 4. The air flow rate (W) is defined as the flow rate of air flowing per unit time (400 L / min = 24 m 3 / hr) in the pipe and the specific weight of air (w = 1.166 kg / m 3 ). Obtained by product.

続いて、表4に示す入口温度と出口温度との差Δt(℃)と、上述する空気の比熱Cp(kcal/kg・℃)と、流量W(kg/hr)との積Q(kcal/hr)を算出し、これを地熱交換器によって採熱された熱量として、表5に示した。 Subsequently, the product Q (kcal / K) of the difference Δt (° C.) between the inlet temperature and the outlet temperature shown in Table 4, the specific heat Cp (kcal / kg · ° C.) of the air and the flow rate W (kg / hr) described above. hr) was calculated and shown in Table 5 as the amount of heat collected by the geothermal exchanger.

同様に、上記数7を用いて、熱媒体が水である場合について、地熱交換器に空気を流入させて、地熱交換器における出口温度θを試算した。尚、地熱交換器は、呼び径16mmの架橋ポリエチレン管を、隣り合うパイプの断面中心間距離15cm間隔で水平方向に並列したものであって、布設面積約15m、外径21.5mm、内径17.5mm、パイプの長さL=100mとした。
また地熱交換器に流入される水の入口温度(θ)は、夏季(8月)の試算では25℃、冬季(1月)の試算では10℃とし、地中温度(θr)は、本発明埋設構造における試算では、表2に示す比較埋設構造における地中温度(地中深度1m、2m、5m、10m)とし、比較埋設構造における試算では、表3に示す本発明埋設構造における地中温度(地中深度1m、2m、5m、10m)とした。
また地熱交換器を構成するパイプの伝熱抵抗値(R)は、地中1mの試算では0.762、地中2mでは0.840、地中5mでは0.949、地中10mでは1.033(いずれもRの単位は(m・hr・℃/kcal))とした。
また、水の比熱(Cp)を1.001(kcal/kg・℃)とし、地熱交換器中に流れる水の流量(W)を539.5kg/hr(9.0L/min)、流速0.62m/sとして、θを算出した。結果を表6に示す。尚、上記水の流量(W)は、パイプ中において単位時間当たりに流れる水の流量(9.0L/min=0.54m/hr)と、空気の比重量(w=999.0kg/m)との積により求めた。
Similarly, using the above Equation 7, when the heat medium is water, air was introduced into the geothermal exchanger, and the outlet temperature θ 2 in the geothermal exchanger was estimated. The geothermal exchanger is a cross-linked polyethylene pipe having a nominal diameter of 16 mm arranged in parallel in a horizontal direction at a distance of 15 cm between the cross-sectional centers of adjacent pipes, and has a laying area of about 15 m 2 , an outer diameter of 21.5 mm, and an inner diameter. The length L of the pipe was 17.5 mm and the length L was 100 m.
The inlet temperature (θ 1 ) of water flowing into the geothermal exchanger is 25 ° C in the summer (August) trial, 10 ° C in the winter (January), and the underground temperature (θr) is In the trial calculation in the invention buried structure, the underground temperature (underground depth 1 m, 2 m, 5 m, 10 m) in the comparative buried structure shown in Table 2 was used. In the trial calculation in the comparative buried structure, the underground in the invention buried structure shown in Table 3 The temperature was set to a depth of 1 m, 2 m, 5 m, and 10 m.
The heat transfer resistance value (R) of the pipes constituting the geothermal exchanger is 0.762 for 1 m underground, 0.840 for 2 m underground, 0.949 for 5 m underground, and 1 for 10 m underground. 033 (both units of R are (m · hr · ° C./kcal)).
The specific heat (Cp) of water is 1.001 (kcal / kg · ° C.), the flow rate (W) of water flowing in the geothermal exchanger is 539.5 kg / hr (9.0 L / min), and the flow rate is 0.00. Θ 2 was calculated as 62 m / s. The results are shown in Table 6. The water flow rate (W) is determined by the flow rate of water flowing per unit time in the pipe (9.0 L / min = 0.54 m 3 / hr) and the specific weight of air (w = 999.0 kg / m). 3 ) Calculated by product with

続いて、表6に示す入口温度と出口温度との差Δt(℃)と、上述する水の比熱Cp(kcal/kg・℃)と、流量W(kg/hr)との積Q(kcal/hr)を算出し、これを地熱交換器によって採熱された熱量として、表7に示した。 Subsequently, the product Q (kcal / K) of the difference Δt (° C.) between the inlet temperature and the outlet temperature shown in Table 6, the specific heat Cp (kcal / kg · ° C.) of the water and the flow rate W (kg / hr) described above. hr) was calculated and shown in Table 7 as the amount of heat collected by the geothermal exchanger.

以上の結果から、本発明埋設構造下における地盤温度は、一般的に年較差が最大となる1月と8月とを比較しても、その差が大きく開かず、一年を通して地盤温度が安定しているという結果が示された。一方、比較埋設構造では、地盤表面から4m付近まで、1月と8月とにおける地盤温度に顕著な開きがあることが示された。
そして、この地盤温度を受けて、地熱交換器中における熱媒体の入口温度と出口温度における温度変化も、本発明埋設構造では、年較差が小さく、一方、比較埋設構造では、年較差が大きい結果となった。換言すると、本発明埋設構造では、地熱交換器において採集される熱量が、表5あるいは表7に示すように、比較埋設構造に比べて、顕著に大きいことが示された。尚、水を熱媒体に用いた際には、本発明埋設構造と比較埋設構造とでは、空気を熱媒体にした場合よりも温度差は小さいが、水は空気よりも比熱が大きいため、熱量に換算した場合には、本発明埋設構造の方が、明らかに採熱される熱量が大きいことが理解される。
From the above results, the ground temperature under the buried structure of the present invention is generally not greatly different even when comparing January and August when the annual difference is the maximum, and the ground temperature is stable throughout the year. The result that it is doing was shown. On the other hand, in the comparative buried structure, it was shown that the ground temperature in January and August had a remarkable difference from the ground surface to around 4 m.
In response to this ground temperature, the temperature change at the inlet temperature and the outlet temperature of the heat medium in the geothermal exchanger is also small in the buried structure of the present invention, whereas the comparative buried structure has a large yearly difference. It became. In other words, in the buried structure of the present invention, as shown in Table 5 or Table 7, it was shown that the amount of heat collected in the geothermal exchanger was significantly larger than the comparative buried structure. When water is used as a heat medium, the temperature difference between the buried structure of the present invention and the comparative buried structure is smaller than that when air is used as the heat medium, but water has a larger specific heat than air. When converted to, it is understood that the buried structure of the present invention clearly has a larger amount of heat.

Figure 2010151351
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本発明の地熱交換器埋設構造の実施態様を示す断面概略説明図である。It is a section schematic explanatory view showing an embodiment of a geothermal exchanger embedding structure of the present invention. 図2Aは、図1に示す本発明の地熱交換器埋設構造のX−X断面概略図であり、図2Bは、地熱交換器と地盤との間にグラウト材が充填された態様示すX−X断面概略図である。2A is an XX cross-sectional schematic view of the geothermal exchanger embedded structure of the present invention shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an XX showing an embodiment in which a grout material is filled between the geothermal exchanger and the ground. FIG. 本発明の地熱交換器埋設構造の実施態様を示す断面概略説明図である。It is a section schematic explanatory view showing an embodiment of a geothermal exchanger embedding structure of the present invention. 本発明の地熱交換器埋設構造の実施態様を示す断面概略説明図である。It is a section schematic explanatory view showing an embodiment of a geothermal exchanger embedding structure of the present invention. 本発明埋設構造が実施された地盤における1月と8月の地中温度をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the underground temperature of January and August in the ground in which this invention embedding structure was implemented. 比較埋設構造が実施された地盤における1月と8月の地中温度をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the underground temperature of January and August in the ground in which the comparative embedding structure was implemented.

符号の説明Explanation of symbols

1、1’ 地熱交換器埋設構造
1’’ 地熱交換器埋設補助構造
2 ベタ基礎
3 発泡樹脂盤
4A、4B 水平型地熱交換器
5 鉄筋コンクリート面
6 地中梁
7 排水層
11 外気流入口
12 外気排出口
13 パイプ
14 空調機
15 パイプ
16 エア吹き出し口
21 透水盤
22 コンクリート層
23 発泡樹脂盤
25 ベタ基礎補助構造
31 地盤被覆用コンクリート
41 地熱交換器埋設構造
42 支持杭体
43 コンクリートスラブ
101 建造物
102 排気ファン
103 地盤
104 グラウト材
105 床
106 地下ピット
1, 1 'Geothermal exchanger embedded structure 1''Geothermal exchanger embedded auxiliary structure 2 Solid foundation 3 Foamed resin board 4A, 4B Horizontal geothermal exchanger 5 Reinforced concrete surface 6 Underground beam
7 Drainage layer 11 Outside air inlet 12 Outside air outlet 13 Pipe 14 Air conditioner 15 Pipe 16 Air outlet 21 Water permeable board 22 Concrete layer 23 Foamed resin board 25 Solid foundation auxiliary structure 31 Ground covering concrete 41 Geothermal exchanger embedded structure 42 Support Pile body 43 Concrete slab 101 Building 102 Exhaust fan 103 Ground 104 Grout material 105 Floor 106 Underground pit

Claims (6)

建造物の基礎構造として設けられるベタ基礎と、
上記ベタ基礎の底面に接して敷設される発泡樹脂盤と、
上記発泡樹脂盤の下方に埋設される水平型の地中熱交換器と、
から構成されることを特徴とする地中熱交換器埋設構造。
A solid foundation provided as the foundation structure of the building;
A foamed resin board laid in contact with the bottom surface of the solid foundation;
A horizontal underground heat exchanger embedded under the foamed resin board;
An underground heat exchanger embedded structure characterized by comprising:
建造物の基礎構造として設けられる、基礎スラブと杭体とを備える杭基礎と、
上記杭体部分を除いた領域であって上記基礎スラブの底面に接して敷設される発泡樹脂盤と、
上記杭体部分を除いた領域であって上記発泡樹脂盤の下方に埋設される水平型の地中熱交換器と、
から構成されることを特徴とする地中熱交換器埋設構造。
A pile foundation comprising a foundation slab and a pile body provided as a foundation structure of the building;
A foamed resin board laid in contact with the bottom surface of the foundation slab in the area excluding the pile body part,
A horizontal underground heat exchanger that is an area excluding the pile body part and is buried under the foamed resin board,
An underground heat exchanger embedded structure characterized by comprising:
上記水平型の地中熱交換器は、両端に熱媒体の流入口及び排出口を備え、内部に該熱媒体を流通させることが可能であり、地盤面に対し略水平方向に伸長するパイプであることを特徴とする請求項1または2に記載の地中熱交換器埋設構造。 The horizontal underground heat exchanger is provided with a heat medium inlet and outlet at both ends, and the heat medium can be circulated inside the pipe. The pipe extends in a substantially horizontal direction with respect to the ground surface. The underground heat exchanger embedded structure according to claim 1 or 2, wherein the underground heat exchanger is embedded. 上記水平型の地中熱交換器は、地盤面に対し略水平方向に伸長し、内部において熱媒体を循環させることが可能なパイプであることを特徴とする請求項1または2に記載の地中熱交換器埋設構造。 The ground according to claim 1 or 2, wherein the horizontal underground heat exchanger is a pipe that extends in a substantially horizontal direction with respect to the ground surface and is capable of circulating a heat medium therein. Medium heat exchanger embedded structure. 上記水平型の地中熱交換器と地盤との間にグラウト材が充填されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の地中熱交換器埋設構造。 The underground heat exchanger embedded structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a grout material is filled between the horizontal underground heat exchanger and the ground. 上記ベタ基礎あるいは上記ベタ基礎上に建造される建造物の外側側面から連続して設けられる地盤被覆用コンクリートが、該ベタ基礎あるいは該建造物の周囲の少なくとも一部において設けられ、且つ、
発泡樹脂盤が、上記地盤被覆用コンクリートの底面の少なくとも一部に接してさらに敷設されており、
上記水平型の地中熱交換器が、上記地盤被覆用コンクリートの下方においても埋設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の地中熱交換器埋設構造。
The ground covering concrete provided continuously from the outer side surface of the solid foundation or the building constructed on the solid foundation is provided in at least a part of the circumference of the solid foundation or the building, and
The foamed resin board is further laid in contact with at least a part of the bottom surface of the ground covering concrete,
The underground heat exchanger embedding structure according to any one of claims 1 to 5, wherein the horizontal underground heat exchanger is also embedded below the ground covering concrete.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013096666A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Mitsubishi Materials Techno Corp Method of placing underground heat exchange pipe in construct
JP6007455B1 (en) * 2015-03-30 2016-10-12 中村物産有限会社 Cold heat supply apparatus and cold heat supply method
JP2017146005A (en) * 2016-02-17 2017-08-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 Heat exchanger unit for underground heat and heat conveyance device using the same
JP2017227363A (en) * 2016-06-21 2017-12-28 株式会社大林組 Underground heat exchanger
JP2018165430A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 中村物産有限会社 Ground freezing structure and ground freezing method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008025984A (en) * 2006-04-28 2008-02-07 Misawa Kankyo Gijutsu Kk Facility for storing and supplying solar/geothermal heat and method for supplying the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008025984A (en) * 2006-04-28 2008-02-07 Misawa Kankyo Gijutsu Kk Facility for storing and supplying solar/geothermal heat and method for supplying the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013096666A (en) * 2011-11-02 2013-05-20 Mitsubishi Materials Techno Corp Method of placing underground heat exchange pipe in construct
JP6007455B1 (en) * 2015-03-30 2016-10-12 中村物産有限会社 Cold heat supply apparatus and cold heat supply method
JP2016191480A (en) * 2015-03-30 2016-11-10 中村物産有限会社 Cold heat supply device and cold heat supply method
JP2017146005A (en) * 2016-02-17 2017-08-24 パナソニックIpマネジメント株式会社 Heat exchanger unit for underground heat and heat conveyance device using the same
JP2017227363A (en) * 2016-06-21 2017-12-28 株式会社大林組 Underground heat exchanger
JP2018165430A (en) * 2017-03-28 2018-10-25 中村物産有限会社 Ground freezing structure and ground freezing method

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