Method and device for testing thermal response of underground heat exchanger
专利汇可以提供Method and device for testing thermal response of underground heat exchanger专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide both a thermal response testing method to be performed for estimating the amount of heat collection by an underground heat exchanger by obtaining the thermal conductivity of the ground and for determining the length of an embedded heat exchanger pipe and a thermal response testing device.
SOLUTION: In the method for testing the thermal response of the underground heat exchanger, water at temperatures higher than that of ground heat is circulated in the heat exchanger pipe 1 embedded underground. The thermal conductivity of the ground E is computed from the amount of heat radiation and water temperature of the heat exchanger pipe 1, and the length of the embedded heat exchanger pipe 1 is obtained from the thermal conductivity. In the device for testing the thermal response of the underground heat exchanger, a communicating pipe 2 communicates with the heat exchanger pipe 1 on the ground, and the communicating pipe 2 is provided with at least a heater 3 for heating water, a circulating pipe for circulating the water, a flow meter 5 for measuring the amount of circulation of the water, an entrance water temperature gauge 6 arranged on the entrance side of the heat exchanger pipe 1, and an exit water temperature gauge 7 arranged on the exit side of the heat exchanger pipe 1. A plurality of ground heat temperature gauges 8 are provided in a vertical direction outside the heat exchanger pipe 1.
COPYRIGHT: (C)2003,JPO，下面是Method and device for testing thermal response of underground heat exchanger专利的具体信息内容。
該連通パイプに，少なくとも，前記水を加熱するヒーター（３）と，該水を循環させる循環ポンプ（４）と，該水の循環量を測定する流量計（５）と，前記熱交換パイプの入口側に配置した入口水温計（６）と，該熱交換パイプの出口側に配置した出口水温計（７）とを設け、前記熱交換パイプの外側に垂直方向に複数の地熱温度計（８）を設けてなることを特徴とする地中熱交換器の熱応答試験装置。
【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】 本発明は、地盤の熱伝導率を求めて、地中熱交換器の採熱量を推定し、それによって地中熱交換器の地中に埋設する部分である熱交換パイプの埋設長さを求めるために行なう熱応答試験方法および同装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】 従来から量的に豊富である地熱を利用して空調、給湯、温水プール、植物栽培、動物飼育あるいは融雪等を行なうことが考えられており、そのための具体的手段として地中熱交換器が使用されるようになっている。 【０００３】この地中熱交換器はその熱交換パイプを地中に埋設し、その熱交換パイプ内に熱媒を循環させ、熱媒と地熱とを熱交換させることによって地熱を採取するものである。 当該地中熱交換器は天然資源である地熱を採取して使用するのできわめて経済的であるといった大きな利点がある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】 しかし、地熱は場所によって熱伝導率が異なるため、一定量の地熱を採取するためにどの程度の規模（埋設深さ）にすべきかを決定することが困難である。 【０００５】本発明はこうした点に鑑み、地盤の熱伝導率を求めることによって、地中熱交換器による採熱量を推定し、熱交換パイプの埋設長さを決定するために行なう熱応答試験方法および同装置を提供することを課題とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】 図面を参考にして説明する。 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法は、
地熱より高温の水Ｗを、地中に埋設した熱交換パイプ１
内を循環させ、その放熱量と水温から地盤Ｅの熱伝導率を算出し、該熱伝導率から熱交換パイプ１の埋設長さを求めることを特徴とするものである。 【０００７】また、本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験装置は、地熱より高温の水Ｗを、地中に埋設した熱交換パイプ１内を循環させ、その放熱量と水温から地盤Ｅの熱伝導率を算出し、該熱伝導率から熱交換パイプ１
の埋設長さを求める装置であって、前記熱交換パイプ１
に地上において連通パイプ２を連通し、当該連通パイプ２に、少なくとも、前記水Ｗを加熱するヒーター３と、
その水Ｗを循環させる循環パイプと、その水Ｗの循環量を測定する流量計５と、前記熱交換パイプ１の入口側に配置した入口水温計６と、当該熱交換パイプ１の出口側に配置した出口水温計７とを設け、前記熱交換パイプ１
の外側に垂直方向に複数の地熱温度計８を設けてなることを特徴とするものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】 最初に、本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験装置の実施形態を説明する。 この装置は、地熱より高温の水Ｗを、地中に埋設した熱交換パイプ１内を循環させ、その放熱量と水温から地盤Ｅの熱伝導率を算出し、該熱伝導率から熱交換パイプ１の埋設長さを求めるものである。 【０００９】そして、熱交換パイプ１に地上において連通パイプ２を連通し、当該連通パイプ２に、前記水Ｗを加熱するヒーター３と、その水Ｗを循環させる循環パイプと、その水Ｗの循環量を測定する流量計５と、前記熱交換パイプ１の入口側に配置した入口水温計６と、当該熱交換パイプ１の出口側に配置した出口水温計７とを設けている。 また、前記熱交換パイプ１の外側に垂直方向に複数の地熱温度計８を設けている。 さらに、本実施形態においては、二つの逆止弁１１と電力計９および圧力計１０を設けている。 なお、想像線で示すように、連通パイプ２に延長管１２を設け、当該延長管１２に補助ヒーター３ａを複数設けて水Ｗをさらに高温に加熱するようにしても良い。 【００１０】 【実施例】 次に、この放熱試験装置を利用して行なった本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法について説明する。 この熱応答試験方法の目的は、地盤Ｅの熱伝導率を求め、その地盤Ｅに設置する地中熱交換器の採熱量を推定し、既往の採熱試験結果と比較することにより、測定結果や計算モデルの妥当性を検証し、最終的に熱交換パイプ１の埋設長さを決定できるようにすることにある。 【００１１】この試験は、５ｋｗのヒーター３を使用して行なった。 なお、図１に示すように、別に２ｋｗおよび３ｋｗのヒーター３を設け、１０ｋｗで行なうこともできる。 他の主な機器の仕様は以下の通りとし、循環ポンプ４や連通パイプ２等の全てを入念に断熱し、外気の影響を受けないようにした。 循環ポンプ…０．４ｋｗ×
５０ｌ／ｍｉｎ×１５ｍ（３相２００Ｖ）；電力計…１
０ｋｗ相当（パルス発振付、検定付）；ヒーター…５ｋ
ｗ（３相２００Ｖ）；水温計および地熱温度計…熱伝対。 【００１２】まず、既往の採熱試験結果を表１に示す。
この試験における水Ｗの循環流量は３０ｌ／ｍｉｎで測定間隔は５分である。 なお、表中の「ＧＬ」は地表を意味し、従って、例えば「ＧＬ−１２ｍ」は地下１２メートルを意味する。 【００１３】 【表１】
ｉｎ −ｔ
ｏｕｔ ）×Ｑ×Ｃ×ρ ここで、ｑ：放熱量（ｋｃａｌ／ｈ） ｔ
ｉｎ ：入口水温計の温度（℃） ｔ
ｏｕｔ ：出口水温計の温度（℃） Ｑ：循環流量（ｍ
３ ／ｈ） Ｃ：水の比熱（１．０ｋｃａｌ／ｋｇ） ρ：水の密度（１０００ｋｇ／ｍ
３ ） 【００１６】また、図３のグラフ中に示す「５ｍ地中−
１２ｍ」や「１５ｍ地中−１２ｍ」等は、本放熱試験による周辺地盤への影響を確認するため、隣接する地中熱交換器に設置された地中温度センサーで測定した地中温度を示す。 例えば、「５ｍ地中−１２ｍ」は、埋設長さ１２ｍの地点における地盤Ｅの温度を５ｍ離れた箇所で測定したことを意味する。 【００１７】また、図４は時間軸を対数にして循環水温度の測定値をプロットしたものである。 なお、出入口温度のうち、測温抵抗体の測定値は出口温度が外気温の低下に伴って低下しており、外気温の影響を受けていることが考えられるため、出入口温度には熱伝対による測定値を採用した。 また、放熱量は図２および図６より電力計９による測定値が６．８３ｋｗでほぼ安定していることから、これを採用した。 なお、地中温度の回復状況を図５に示す。 【００１８】これらの実験結果から、地盤Ｅの熱伝導率を（１）Line source method および（２）Numerical m
ethodによって計算した。 【００１９】（１）Line source method 図７に示すグラフで傾きが安定している８〜２１．５時間の平均水温の傾きを採用し、次式で求めた。 放熱量は消費電力の測定値を用いた。 ｋ＝Ｑ／４πｍ ここで、ｋ：熱伝導率（ｗ／ｍ・ｋ） Ｑ：放熱量（６８３０ｗ） ｍ：傾き（図７の「case２（熱電対）」のグラフの傾きより１．４８） 従って、ｋ＝６８３０／（４×π×１．４８）＝３．６
７ｗ／ｍ・ｋとなる。 【００２０】なお、試験開始から７時間あたりで対数グラフの傾きが変化しており、変化の前後のグラフをそれぞれ直線で近似した。 ここでcase１は、変化前の３５分〜４時間４５分までのグラフを近似したものであり、ca
se２は、変化後の８時間５分〜２９時間のグラフを近似したものである。 また、ΔＴは温度を示す。 ΔＴ＝ａ＋
ｂ・ｌｎ（ｔ）でそれぞれの近似直線を表わした。 ｂはグラフの傾きである。 また、ｌｎ（ｔ）はｌｏｇ
ｅ （時間）である。 【００２１】（２）Line source method US Department of Energy Oak Ridge National Labor
atory の熱伝導率計算ソフト"gpm"によって熱伝導率を求めた。 平均水温は０〜２１．５時間の測定値を用いた。 放熱量は、循環流量と出入口温度差から計算したものと電力計９による６．８３ｋｗの二種類を使用して比較した。 その結果を表２に示す。 【００２２】 【表２】 【００２３】ここでは熱伝対による測定値を用いたため、水温の変動が大きくなり、精度がやや悪くなったと考えられる。 また、"gpm"で計算したLine source metho
dの結果を併せて示すが、水温の変動が大きいため循環流量を用いた場合は計算不可能となった。 【００２４】上記の熱伝導率を用い、表１に示した既往の採熱試験の条件を再現し、GLDe-signによって熱交換パイプ１の埋設長さを求めた。 その結果を表３に示す。 【００２５】 【表３】 【００２６】この結果から、消費電力の測定値を使用したNumerical methodの場合に、最も実際の掘削長さ（１
００ｍ）に近い値となることが判明した。 従って、今回の実験から消費電力の測定値を使用したNumerical meth
odによって熱交換パイプ１の掘削長さを得ることが好ましいことを確認した。 【００２７】 【発明の効果】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法においては、地熱より高温の水Ｗを地中に埋設した熱交換パイプ１内を循環させ、その放熱量と水温から地盤Ｅの熱伝導率を算出し、その熱伝導率から熱交換パイプ１の埋設長さを求めることができる。 従って、必要な採熱量に対応した埋設長さの熱交換パイプ１を設置することができる。 【００２８】また、本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験装置においても、放熱量と水温から地盤Ｅの熱伝導率を算出し、その熱伝導率から熱交換パイプ１の埋設長さを求めることができるので、必要な採熱量に対応した埋設長さの熱交換パイプ１を設置することができる。
【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験装置の実施形態を示す正面図である。 【図２】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における循環水温度の経時変化を示すグラフである。 【図３】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における地中温度の経時変化を示すグラフである。 【図４】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における循環水温度の経時変化（対数表示）を示すグラフである。 【図５】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における地中温度の回復状況を示すグラフである。 【図６】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における電力計の測定結果を示すグラフである。 【図７】 本発明に係る地中熱交換器の熱応答試験方法における平均水温の傾きを示すグラフである。 【符号の説明】 １ 熱交換パイプ２ 連通パイプ３ ヒーター３ａ 補助ヒーター４ 循環ポンプ５ 流量計６ 入口水温計７ 出口水温計８ 地熱温度計９ 電力計１０ 圧力計１１ 逆止弁１２ 延長管Ｗ 水Ｅ 地盤
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种变频多联工质直膨地板供暖系统 | 2020-05-11 | 171 |
| 一种地热能和沼气联合的冷、热、电三联供系统 | 2020-05-14 | 35 |
| 地暖管式的管式暖气换热器 | 2020-05-14 | 33 |
| 地源热泵空调系统的换热介质管网及其流体平衡调节方法 | 2020-05-15 | 499 |
| 利用相变储能的地源热泵换热装置及施工方法 | 2020-05-14 | 349 |
| 一种用于地铁隧道的主动式冷却系统及方法 | 2020-05-14 | 66 |
| 一种抽油机安全运行的控制装置及抽油机 | 2020-05-15 | 181 |
| 油田采油集输站油水分离及废水蒸发浓缩热泵系统装置 | 2020-05-08 | 934 |
| 一种地源热泵地埋管夏季空气补热换热器系统 | 2020-05-13 | 316 |
| 一种基于多种清洁能源的复合能源站系统 | 2020-05-13 | 183 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
