(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-27
(45)【発行日】2024-07-05
(54)【発明の名称】制御装置、地中熱利用システム、制御方法、プログラム
(51)【国際特許分類】
F24F 11/65 20180101AFI20240628BHJP
F24F 5/00 20060101ALI20240628BHJP
F24F 3/00 20060101ALI20240628BHJP
F24F 11/46 20180101ALI20240628BHJP
F24F 11/64 20180101ALI20240628BHJP
F24F 11/70 20180101ALI20240628BHJP
F24T 10/20 20180101ALI20240628BHJP
F25B 30/06 20060101ALI20240628BHJP
F24F 110/12 20180101ALN20240628BHJP
F24F 140/20 20180101ALN20240628BHJP
F24F 140/60 20180101ALN20240628BHJP
【ＦＩ】
F24F11/65
F24F5/00 101A
F24F5/00 101Z
F24F3/00 B
F24F11/46
F24F11/64
F24F11/70
F24T10/20
F25B30/06 T
F24F110:12
F24F140:20
F24F140:60
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023136261
(22)【出願日】2023-08-24
【審査請求日】2023-10-24
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】516299338
【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】三原 伸治
(72)【発明者】
【氏名】崔 林日
(72)【発明者】
【氏名】坂井 正頌
(72)【発明者】
【氏名】上田 憲治
【審査官】岩瀬 昌治
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２２／２３４７０６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－１８１６７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２２／２３４７０５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－１６１４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１３７７４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｆ １１／６５
Ｆ２４Ｆ ５／００
Ｆ２４Ｆ ３／００
Ｆ２４Ｆ １１／４６
Ｆ２４Ｆ １１／６４
Ｆ２４Ｆ １１／７０
Ｆ２４Ｔ １０／２０
Ｆ２５Ｂ ３０／０６
Ｆ２４Ｆ １１０／１２
Ｆ２４Ｆ １４０／２０
Ｆ２４Ｆ １４０／６０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備える地中熱利用システムを制御する制御装置であって、前記地中熱利用システムを、
前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、
前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、
前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する算出部と、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部と、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、
備え、
前記運転制御部は、
前記第一蓄冷熱モード、又は前記第二蓄冷熱モードの実行時において、前記必要蓄冷量に比べて前記積算蓄冷量が大きい場合、前記冷水井戸への蓄冷量を抑制する、
制御装置。
【請求項2】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備える地中熱利用システムを制御する制御装置であって、
前記地中熱利用システムを、
前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、
前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、
前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する算出部と、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部と、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、
前記冷水井戸の揚水温度を取得する冷水温度取得部と、備え、
前記モード判定部は、
前記揚水温度が基準温度以下である場合、前記第一放冷熱モードで制御すべきと判定し、前記揚水温度が前記基準温度より高い場合、前記第二放冷熱モードで制御すべきと判定する、
制御装置。
【請求項3】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備える地中熱利用システムを制御する制御装置であって、
前記地中熱利用システムを、
前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、
前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、
前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する算出部と、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部と、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、
前記冷水井戸の揚水温度を取得する冷水温度取得部と、備え、
前記モード判定部は、
デマンドカットが必要である場合、前記揚水温度に基づき、前記第一放冷熱モードで制御すべきか、前記第二放冷熱モードで制御すべきか判定する、
制御装置。
【請求項4】
外気温度を取得する外気温度取得部をさらに備え、前記モード判定部は、
前記冷水井戸に前記冷熱を蓄える場合、前記外気温度に基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきかを判定する
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項5】
前記冷水井戸の揚水温度を取得する冷水温度取得部をさらに備え、前記モード判定部は、
前記冷水井戸に前記冷熱を蓄える場合、前記積算蓄冷量と前記冷水井戸の揚水温度に基づき、前記第一蓄冷熱モード又は前記第二蓄冷熱モードを実施すべきか否かを判定する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項6】
前記冷水井戸の揚水温度を取得する冷水温度取得部をさらに備え、前記モード判定部は、
前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を前記機器に供給する場合、前記冷水井戸の揚水温度に基づき、前記第一放冷熱モードで制御すべきか、前記第二放冷熱モードで制御すべきか判定する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項7】
前記予測部は、
前記地中熱利用システムと前記機器とを含む空調設備に求められる電力量のうち、ピークカットすべき電力量の予測値を予測し、
前記運転制御部は、
前記第一蓄冷熱モード、又は前記第二蓄冷熱モードの実行時において、前記ピークカットすべき電力量の予測値よりも前記積算蓄冷量が大きい場合、前記冷水井戸への蓄冷量を抑制する
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項8】
前記第一放冷熱モード又は前記第二放冷熱モードの実行時において、前記機器に対し、常に前記冷熱を供給する、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項9】
請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置と、前記熱源井戸設備と、
前記蓄熱補助設備と、
を備える
地中熱利用システム。
【請求項10】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムの前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
を含み、
前記第一蓄冷熱モード、又は前記第二蓄冷熱モードの実行時において、前記必要蓄冷量に比べて前記積算蓄冷量が大きい場合、前記冷水井戸への蓄冷量を抑制する、
制御方法。
【請求項11】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムの前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
前記冷水井戸の揚水温度を取得するステップと、
を含み、
前記揚水温度が基準温度以下である場合、前記第一放冷熱モードで制御すべきと判定し、前記揚水温度が前記基準温度より高い場合、前記第二放冷熱モードで制御すべきと判定する、
制御方法。
【請求項12】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムの前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
前記冷水井戸の揚水温度を取得するステップと、
を含み、
デマンドカットが必要である場合、前記揚水温度に基づき、前記第一放冷熱モードで制御すべきか、前記第二放冷熱モードで制御すべきか判定する、
制御方法。
【請求項13】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
を含み、
前記第一蓄冷熱モード、又は前記第二蓄冷熱モードの実行時において、前記必要蓄冷量に比べて前記積算蓄冷量が大きい場合、前記冷水井戸への蓄冷量を抑制する、
処理を実行させる、
プログラム。
【請求項14】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、
前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
前記冷水井戸の揚水温度を取得するステップと、
を含み、
前記揚水温度が基準温度以下である場合、前記第一放冷熱モードで制御すべきと判定し、前記揚水温度が前記基準温度より高い場合、前記第二放冷熱モードで制御すべきと判定する、
処理を実行させる、
プログラム。
【請求項15】
温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、
前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、
前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、
前記冷水井戸の揚水温度を取得するステップと、
を含み、
デマンドカットが必要である場合、前記揚水温度に基づき、前記第一放冷熱モードで制御すべきか、前記第二放冷熱モードで制御すべきか判定する、
処理を実行させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、制御装置、地中熱利用システム、制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、地下水を温熱源又は冷熱源として利用する地中熱利用システムが提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、温水井戸、冷水井戸、井戸側配管、及び井戸側配管に設けられたポンプを有する熱源井戸設備と、冷凍サイクルを有する熱源機と、熱源機と井戸側配管との間で熱交換可能な１次側冷媒回路と、熱源機と負荷の間で熱交換可能な２次側冷媒回路と、を備える地中熱利用システムが開示されている。このシステムでは、熱源機は、凝縮器及び蒸発器を備えている。この地中熱利用システムでは、季節に応じて、蓄冷熱運転モードと、放冷熱運転モードとで、モード切換が可能に構成されている。蓄冷熱運転モードは、熱源機の蒸発器と井戸側配管との間で熱交換するとともに、熱源機の凝縮器と負荷との間で熱交換する。放冷熱運転モードは、熱源機の凝縮器と井戸側配管との間で熱交換するとともに、熱源機の蒸発器と負荷との間で熱交換する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第６８５７８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に記載の地中熱利用システムでは、放冷熱運転モードで冷熱を放出するのに備え、夏期夜間、冬期等に蓄冷熱運転モードを実施することで、蓄熱量のバランスを維持しようとしている。しかしながら、放冷熱運転モードで運転を行う際、ピーク期で必要とされる熱量に対し、蓄冷熱運転モードで蓄えた冷熱が不足したり、余ったりすることがある。このため、帯水層の蓄熱量のバランスをとりにくいという課題がある。
【0006】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる制御装置、地中熱利用システム、制御方法、プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示に係る制御装置は、温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備える地中熱利用システムを制御する制御装置であって、前記地中熱利用システムを、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する算出部と、
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部と、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、備える。
前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部と、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、備える。
【0008】
本開示に係る地中熱利用システムは、上記したような制御装置と、前記熱源井戸設備と、前記蓄熱補助設備と、を備える。
【0009】
本開示に係る制御方法は、温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムの前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、を含む。
【0010】
本開示に係るプログラムは、温水井戸と冷水井戸とを含む熱源井戸設備と、冷却塔と熱源機とを含む蓄熱補助設備と、を備え、前記温水井戸に蓄えた温熱を、前記熱源機を介さず前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた冷熱を、前記熱源機を介さず前記冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、前記温水井戸に蓄えた前記温熱を、前記熱源機を介して前記冷却塔に供給し、前記冷却塔から得られた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び前記冷水井戸に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機を介して前記機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、前記冷水井戸に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、前記機器の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードで制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するステップと、を含む処理を実行させる。
【発明の効果】
【0011】
本開示の制御装置、地中熱利用システム、制御方法、プログラムによれば、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本開示の実施形態に係る地中熱利用システムの概略構成を示す系統図である。
【図2】本開示の実施形態に係る地中熱利用システムにおいて、第一蓄冷熱モードで運転を行う場合の地下水、媒体の流れを示す図である。
【図3】本開示の実施形態に係る地中熱利用システムにおいて、第二蓄冷熱モードで運転を行う場合の地下水、媒体の流れを示す図である。
【図4】本開示の実施形態に係る地中熱利用システムにおいて、第一放冷熱モードで運転を行う場合の地下水、媒体の流れを示す図である。
【図5】本開示の実施形態に係る地中熱利用システムにおいて、第一放冷熱モードで運転を行う場合の地下水、媒体の流れを示す図である。
【図6】本開示の実施形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図7】本開示の実施形態に係る制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図8】本開示の実施形態に係る計算装置、制御装置がそれぞれ備えるコンピュータのハードウェア構成の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示に係る地中熱利用システムの実施形態について、図１～図８を参照して説明する。
（地中熱利用システムの構成）
図１に示すように、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０と、蓄熱補助設備１００と、熱交換器４と、制御装置３００（図６参照）と、を主に備える。
（地中熱利用システムの構成）
図１に示すように、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０と、蓄熱補助設備１００と、熱交換器４と、制御装置３００（図６参照）と、を主に備える。
【0014】
（熱源井戸設備の構成）
図１に示すように、熱源井戸設備１０は、温水井戸２１と、冷水井戸２２と、井戸側配管３と、ポンプ３１と、を主に備える。
図１に示すように、熱源井戸設備１０は、温水井戸２１と、冷水井戸２２と、井戸側配管３と、ポンプ３１と、を主に備える。
【0015】
温水井戸２１、冷水井戸２２は、それぞれ、地上から帯水層内に延びている。
温水井戸２１、冷水井戸２２は、それぞれ、帯水層の地下水を取り込んだり、温水井戸２１、冷水井戸２２の内部から帯水層へ地下水を戻したりできるように構成されている。
温水井戸２１、冷水井戸２２は、それぞれ、帯水層の地下水を取り込んだり、温水井戸２１、冷水井戸２２の内部から帯水層へ地下水を戻したりできるように構成されている。
【0016】
熱源井戸設備１０は、温水井戸２１および冷水井戸２２のうちの一方から地下水をくみ上げ、熱交換器４で熱交換を行った後、温水井戸２１および冷水井戸２２のうちの他方に熱交換後の地下水を注入する。つまり、熱源井戸設備１０は、温水井戸２１から地下水をくみ上げて冷水井戸２２に注水する場合と、冷水井戸２２から地下水をくみ上げて温水井戸２１に注水する場合と、がある。
【0017】
井戸側配管３は、温水井戸２１と冷水井戸２２とを接続する。
井戸側配管３の両端は、温水井戸２１、冷水井戸２２の内部に延びている。
例えば、井戸側配管３は、温水井戸２１と冷水井戸２２とを接続するように、温水井戸２１と冷水井戸２２との各地下水に両端が浸漬されていてもよい。
井戸側配管３の両端は、温水井戸２１、冷水井戸２２の内部に延びている。
例えば、井戸側配管３は、温水井戸２１と冷水井戸２２とを接続するように、温水井戸２１と冷水井戸２２との各地下水に両端が浸漬されていてもよい。
【0018】
井戸側配管３には、ポンプ３１が設けられている。
井戸側配管３の両端部には、ポンプ３１がそれぞれ設けられている。
ポンプ３１は、温水井戸２１、冷水井戸２２から井戸側配管３に揚水する。
例えば、ポンプ３１は、井戸側配管３の両端に設けられ、温水井戸２１、冷水井戸２２内の地下水に浸漬されていてもよい。
例えば、ポンプ３１は、インバータ制御により出力を変更できてもよい。
井戸側配管３の両端部には、ポンプ３１がそれぞれ設けられている。
ポンプ３１は、温水井戸２１、冷水井戸２２から井戸側配管３に揚水する。
例えば、ポンプ３１は、井戸側配管３の両端に設けられ、温水井戸２１、冷水井戸２２内の地下水に浸漬されていてもよい。
例えば、ポンプ３１は、インバータ制御により出力を変更できてもよい。
【0019】
熱交換器４は、井戸側配管３内の地下水と、蓄熱補助設備１００側の後述の冷媒回路１０１内の媒体と、の間で熱交換する。
本実施形態において，熱交換器４は、第一熱交換器４１と、第二熱交換器４２と、を備えている。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３に対して、直列に配置される。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３に対して、個別に接続される。
第一熱交換器４１の一方側、及び第二熱交換器４２の一方側は、それぞれ、井戸側配管３の途中に接続される。
第一熱交換器４１の他方側、及び第二熱交換器４２の他方側は、それぞれ、後述の冷媒回路１０１に接続される。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３との間に設けられた開閉弁（図示無し）を開閉することで、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２のいずれか一方に、井戸側配管３内の地下水が流入し、熱交換がなされる。
本実施形態において，熱交換器４は、第一熱交換器４１と、第二熱交換器４２と、を備えている。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３に対して、直列に配置される。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３に対して、個別に接続される。
第一熱交換器４１の一方側、及び第二熱交換器４２の一方側は、それぞれ、井戸側配管３の途中に接続される。
第一熱交換器４１の他方側、及び第二熱交換器４２の他方側は、それぞれ、後述の冷媒回路１０１に接続される。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２は、井戸側配管３との間に設けられた開閉弁（図示無し）を開閉することで、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２のいずれか一方に、井戸側配管３内の地下水が流入し、熱交換がなされる。
【0020】
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、温水井戸２１からくみ上げられて井戸側配管３内を流れる地下水と、蓄熱補助設備１００側の媒体との間で熱交換する。熱交換が行われた後の地下水は、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２の各々から、井戸側配管３内を流れ、冷水井戸２２に注水される。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、冷水井戸２２からくみ上げられて井戸側配管３内を流れる地下水と、蓄熱補助設備１００側の媒体との間で熱交換する。熱交換が行われた後の地下水は、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々から井戸側配管３内を流れ、温水井戸２１に注水される。
例えば、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２は、地上において、井戸側配管３の途中に設けられていてもよい。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、冷水井戸２２からくみ上げられて井戸側配管３内を流れる地下水と、蓄熱補助設備１００側の媒体との間で熱交換する。熱交換が行われた後の地下水は、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々から井戸側配管３内を流れ、温水井戸２１に注水される。
例えば、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２は、地上において、井戸側配管３の途中に設けられていてもよい。
【0021】
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々に対し、温水井戸２１から地下水として温水が送り込まれる場合、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、蓄熱補助設備１００側の媒体との熱交換により、温水を冷却して冷水とする。この冷水は、冷水井戸２２に送り込まれる。この場合、温水井戸２１では温熱を放出する放温熱を行い、冷水井戸２２では、冷熱を蓄える蓄冷熱を行う。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々に対し、冷水井戸２２から地下水として冷水が送り込まれる場合、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、蓄熱補助設備１００側の媒体との熱交換により、冷水が加熱されて温水となる。この温水は、温水井戸２１に送り込まれる。この場合、冷水井戸２２では冷熱を放熱する放冷熱を行い、温水井戸２１では、温熱を蓄える蓄温熱を行う。
ここで「温水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より高い温度の水、又は帯水層の地下水の初期地中温度と同程度の温度の水のことであり、「冷水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より低い温度の水のことである。
例えば、帯水層の地下水の初期地中温度は１８℃である。
第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々に対し、冷水井戸２２から地下水として冷水が送り込まれる場合、第一熱交換器４１、及び第二熱交換器４２の各々は、蓄熱補助設備１００側の媒体との熱交換により、冷水が加熱されて温水となる。この温水は、温水井戸２１に送り込まれる。この場合、冷水井戸２２では冷熱を放熱する放冷熱を行い、温水井戸２１では、温熱を蓄える蓄温熱を行う。
ここで「温水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より高い温度の水、又は帯水層の地下水の初期地中温度と同程度の温度の水のことであり、「冷水」とは、帯水層の地下水の初期地中温度より低い温度の水のことである。
例えば、帯水層の地下水の初期地中温度は１８℃である。
【0022】
（蓄熱補助設備の構成）
蓄熱補助設備１００は、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２で井戸側配管３内の地下水と熱交換を行った媒体を利用する。
本実施形態において、蓄熱補助設備１００は、例えば、熱源機１１０と、冷却塔１３０と、冷媒回路１０１と、を備えている。
蓄熱補助設備１００は、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２で井戸側配管３内の地下水と熱交換を行った媒体を利用する。
本実施形態において、蓄熱補助設備１００は、例えば、熱源機１１０と、冷却塔１３０と、冷媒回路１０１と、を備えている。
【0023】
例えば、熱源機１１０は、コンデンサ、エバポレータ、コンプレッサ等を備えたヒートポンプであってもよい。
熱源機１１０は、機器１２０に媒体（冷水）を供給する。
機器１２０は、例えば、熱源機１１０から供給される媒体（冷水）と熱交換することで、機器１２０が設置された空間の空気調和を行う空気調和装置である。
本実施形態において、機器１２０は、例えば、データセンター等において、複数のコンピュータ（サーバ）等が収容された空間の空気調和を行う。
機器１２０により空気調和を行う空間の用途については、データセンターに限らず、他の用途であってもよい。
したがって、地中熱利用システム１と機器１２０とを備えたシステムは、空気調和システムとして機能する。
熱源機１１０は、機器１２０に媒体（冷水）を供給する。
機器１２０は、例えば、熱源機１１０から供給される媒体（冷水）と熱交換することで、機器１２０が設置された空間の空気調和を行う空気調和装置である。
本実施形態において、機器１２０は、例えば、データセンター等において、複数のコンピュータ（サーバ）等が収容された空間の空気調和を行う。
機器１２０により空気調和を行う空間の用途については、データセンターに限らず、他の用途であってもよい。
したがって、地中熱利用システム１と機器１２０とを備えたシステムは、空気調和システムとして機能する。
【0024】
冷却塔１３０は、冷却水を大気と接触させて気化させるときの気化熱により、冷却水を冷却する。
冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２との間で冷却水を循環させる。
あるモードにおいて、冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２のいずれか一方を選択して、冷却水を循環可能である。
他のモードにおいて、冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２の双方との間で、冷却水を循環可能である。
すなわち、上記熱源機１１０と、冷却塔１３０とを備えるユニットは、冷凍機として機能する。
冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２との間で冷却水を循環させる。
あるモードにおいて、冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２のいずれか一方を選択して、冷却水を循環可能である。
他のモードにおいて、冷却塔１３０は、熱源機１１０、及び第二熱交換器４２の双方との間で、冷却水を循環可能である。
すなわち、上記熱源機１１０と、冷却塔１３０とを備えるユニットは、冷凍機として機能する。
【0025】
冷媒回路１０１は、第一熱交換器４１及び第二熱交換器４２と、熱源機１１０と、機器１２０と、との間で、媒体の流路を形成する。
冷媒回路１０１は、熱源機１１０と機器１２０とを接続する機器側回路部１０２と、熱源機１１０と冷却塔１３０とを接続する冷却塔側回路部１０３と、を有している。
機器側回路部１０２を流れる媒体と、冷却塔側回路部１０３とを流れる媒体は、熱源機１１０で熱交換する。
冷媒回路１０１は、熱源機１１０と機器１２０とを接続する機器側回路部１０２と、熱源機１１０と冷却塔１３０とを接続する冷却塔側回路部１０３と、を有している。
機器側回路部１０２を流れる媒体と、冷却塔側回路部１０３とを流れる媒体は、熱源機１１０で熱交換する。
【0026】
機器側回路部１０２は、熱源機１１０から機器１２０に媒体を送る送りライン１０２ａと、機器１２０から熱源機１１０に媒体を戻す戻りライン１０２ｂと、を有している。
冷却塔側回路部１０３は、冷却塔１３０から熱源機１１０に媒体を送る送りライン１０３ａと、熱源機１１０から冷却塔１３０に媒体を戻す戻りライン１０３ｂと、を有している。
冷却塔側回路部１０３は、冷却塔１３０から熱源機１１０に媒体を送る送りライン１０３ａと、熱源機１１０から冷却塔１３０に媒体を戻す戻りライン１０３ｂと、を有している。
【0027】
冷媒回路１０１は、機器側回路部１０２と第一熱交換器４１の他方側とを接続する第一熱交換器側回路１０４と、冷却塔側回路部１０３と第二熱交換器４２の他方側とを接続する第二熱交換器側回路１０５と、をさらに有している。
第一熱交換器側回路１０４は、冷水が流通する冷水ライン１０４ａと、温水が流通する温水ライン１０４ｂと、を有している。
第二熱交換器側回路１０５は、冷水が流通する冷水ライン１０５ａと、温水が流通する温水ライン１０５ｂと、を有している。
第一熱交換器側回路１０４は、冷水が流通する冷水ライン１０４ａと、温水が流通する温水ライン１０４ｂと、を有している。
第二熱交換器側回路１０５は、冷水が流通する冷水ライン１０５ａと、温水が流通する温水ライン１０５ｂと、を有している。
【0028】
冷媒回路１０１は、不図示のポンプ、開閉弁等が適宜設けられ、運転モードに応じ、第一熱交換器４１と熱源機１１０と機器１２０との間と、第二熱交換器４２と熱源機１１０と冷却塔１３０との間とで、それぞれ、媒体を所定のルートで循環可能に構成されている。
例えば、蓄熱補助設備１００は、冷媒回路１０１における媒体の循環ルートを切り換えることで、以下に示す第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４とで、運転モードの切換が可能に構成されている。
例えば、蓄熱補助設備１００は、冷媒回路１０１における媒体の循環ルートを切り換えることで、以下に示す第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４とで、運転モードの切換が可能に構成されている。
【0029】
（第一蓄冷熱モードの構成）
図２に示すように、第一蓄冷熱モードＭ１では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１に蓄えた温熱を、熱源機１１０を介さず冷却塔１３０に供給し、冷却塔１３０から得られた冷熱を、熱源機１１０を介さず冷水井戸２２に蓄える。
なお、図２において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第二熱交換器側回路１０５との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
図２に示すように、第一蓄冷熱モードＭ１では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１に蓄えた温熱を、熱源機１１０を介さず冷却塔１３０に供給し、冷却塔１３０から得られた冷熱を、熱源機１１０を介さず冷水井戸２２に蓄える。
なお、図２において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第二熱交換器側回路１０５との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
【0030】
具体的には、第一蓄冷熱モードＭ１では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１のポンプ３１で、温水をくみ上げて第二熱交換器４２に送り込む。
他方、蓄熱補助設備１００側の冷却塔側回路部１０３において、地中熱利用システム１は、冷却塔１３０で冷却した媒体（冷水）と、機器側回路部１０２を流れる媒体とを、熱源機１１０で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。熱源機１１０では、機器側回路部１０２を流れる媒体と熱交換することで温度上昇した媒体（温水）が、冷却塔１３０に戻される。
他方、蓄熱補助設備１００側の冷却塔側回路部１０３において、地中熱利用システム１は、冷却塔１３０で冷却した媒体（冷水）と、機器側回路部１０２を流れる媒体とを、熱源機１１０で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。熱源機１１０では、機器側回路部１０２を流れる媒体と熱交換することで温度上昇した媒体（温水）が、冷却塔１３０に戻される。
【0031】
加えて、冷却塔１３０で冷却した媒体（冷水）の一部は、第二熱交換器側回路１０５を介して第二熱交換器４２に送られ、温水井戸２１から送られた、熱源井戸設備１０側の温水と熱交換する。これにより、熱源井戸設備１０側の温水が冷却され、井戸側配管３を通して冷水井戸２２へと送られる。このため、冷水井戸２２に、蓄冷熱がなされる。なお、熱源井戸設備１０側の温水との熱交換により温度上昇した媒体は、冷却塔１３０に戻る。
【0032】
このような第一蓄冷熱モードＭ１は、特に、夜間や冬期等、外気温度が低く、冷却塔１３０のみで十分な媒体の冷却効果が得られる場合に有効である。
第一蓄冷熱モードＭ１では、熱源機１１０を、熱源井戸設備１０側の温水の冷却のために用いないため、熱源機１１０における電力消費が抑えられる。
第一蓄冷熱モードＭ１では、熱源機１１０を、熱源井戸設備１０側の温水の冷却のために用いないため、熱源機１１０における電力消費が抑えられる。
【0033】
（第二蓄冷熱モードの構成）
図３に示すように、第二蓄冷熱モードＭ２では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１に蓄えた温熱を、熱源機１１０を介して冷却塔１３０に供給し、冷却塔１３０から得られた冷熱を、熱源機１１０を介して冷水井戸２２に蓄える。
なお、図３において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第一熱交換器側回路１０４との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
図３に示すように、第二蓄冷熱モードＭ２では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１に蓄えた温熱を、熱源機１１０を介して冷却塔１３０に供給し、冷却塔１３０から得られた冷熱を、熱源機１１０を介して冷水井戸２２に蓄える。
なお、図３において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第一熱交換器側回路１０４との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
【0034】
具体的には、第二蓄冷熱モードＭ２では、地中熱利用システム１は、温水井戸２１のポンプ３１で、温水をくみ上げて第一熱交換器４１に送り込む。
他方、蓄熱補助設備１００側の冷却塔側回路部１０３において、地中熱利用システム１は、冷却塔１３０で冷却した媒体（冷水）と、機器側回路部１０２を流れる媒体とを、熱源機１１０で熱交換する。
例えば、機器１２０の冷房も必要であれば、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送ってもよい。熱源機１１０では、機器側回路部１０２を流れる媒体と熱交換することで温度上昇した媒体（温水）が、冷却塔１３０に戻される。
他方、蓄熱補助設備１００側の冷却塔側回路部１０３において、地中熱利用システム１は、冷却塔１３０で冷却した媒体（冷水）と、機器側回路部１０２を流れる媒体とを、熱源機１１０で熱交換する。
例えば、機器１２０の冷房も必要であれば、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送ってもよい。熱源機１１０では、機器側回路部１０２を流れる媒体と熱交換することで温度上昇した媒体（温水）が、冷却塔１３０に戻される。
【0035】
加えて、熱源機１１０で冷却された媒体（冷水）の全部又は一部は、機器側回路部１０２から第一熱交換器側回路１０４を介して第一熱交換器４１に送られ、熱源井戸設備１０側の温水と熱交換する。これにより、熱源井戸設備１０側の温水が冷却され、井戸側配管３を通して冷水井戸２２へと送られる。このため、冷水井戸２２に蓄冷熱がなされる。なお、熱源井戸設備１０側の温水との熱交換により温度上昇した媒体は、第一熱交換器側回路１０４を介して熱源機１１０に戻る。
【0036】
熱源機１１０は、機器側回路部１０２側と、冷却塔側回路部１０３側との媒体の温度差が小さい場合に、その性能が向上する。このため、第二蓄冷熱モードＭ２は、特に、夜間や冬期等、外気温度が低く、熱源機１１０において、機器側回路部１０２側と、冷却塔側回路部１０３側との媒体の温度差が小さい場合に有効である。
第二蓄冷熱モードＭ２では、熱源機１１０を、その性能が向上するときに有効利用することで、効率良く蓄冷熱を行うことができる。
第二蓄冷熱モードＭ２では、熱源機１１０を、その性能が向上するときに有効利用することで、効率良く蓄冷熱を行うことができる。
【0037】
（第一放冷熱モードの構成）
図４に示すように、第一放冷熱モードＭ３では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を、熱源機１１０を介さず機器１２０に供給する。
なお、図４において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、第一熱交換器側回路１０４との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
図４に示すように、第一放冷熱モードＭ３では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を、熱源機１１０を介さず機器１２０に供給する。
なお、図４において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、第一熱交換器側回路１０４との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
【0038】
具体的には、第一放冷熱モードＭ３では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２のポンプ３１で、冷水をくみ上げて第一熱交換器４１に送り込む。
第一熱交換器４１において、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０側の冷水と、機器側回路部１０２を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と第一熱交換器４１との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。
第一熱交換器４１において、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０側の冷水と、機器側回路部１０２を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と第一熱交換器４１との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。
【0039】
他方、第一熱交換器４１における熱交換により、熱源井戸設備１０側の冷水は温度上昇して温水となり、井戸側配管３を通して温水井戸２１へと送られる。これにより、冷水井戸２２では、放冷熱がなされる。
【0040】
このようにして、第一放冷熱モードＭ３では、冷水井戸２２に蓄えた冷水を利用して、熱源機１１０を用いず、機器１２０に直接冷熱を供給することができる。
【0041】
（第二放冷熱モードの構成）
図５に示すように、第二放冷熱モードＭ４では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を、熱源機１１０を介して機器１２０に供給する。
なお、図５において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第二熱交換器側回路１０５との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
図５に示すように、第二放冷熱モードＭ４では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を、熱源機１１０を介して機器１２０に供給する。
なお、図５において、井戸側配管３と、機器側回路部１０２と、冷却塔側回路部１０３と、第二熱交換器側回路１０５との各々に流れる媒体のうち、温かい媒体は点線で示され、冷たい媒体は太線で示されている。
【0042】
具体的には、第二放冷熱モードＭ４では、地中熱利用システム１は、冷水井戸２２のポンプ３１で、冷水をくみ上げて第二熱交換器４２に送り込む。
第二熱交換器４２において、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０側の冷水と、冷却塔側回路部１０３を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、冷却塔側回路部１０３は、熱源機１１０と第二熱交換器４２との間で循環する媒体を冷却して熱源機１１０に送る。
熱源機１１０において、地中熱利用システム１は、冷却された冷却塔側回路部１０３側の媒体と、機器側回路部１０２を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。
第二熱交換器４２において、地中熱利用システム１は、熱源井戸設備１０側の冷水と、冷却塔側回路部１０３を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、冷却塔側回路部１０３は、熱源機１１０と第二熱交換器４２との間で循環する媒体を冷却して熱源機１１０に送る。
熱源機１１０において、地中熱利用システム１は、冷却された冷却塔側回路部１０３側の媒体と、機器側回路部１０２を流れる媒体との間で熱交換する。これにより、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送る。
【0043】
他方、第二熱交換器４２における熱交換により、熱源井戸設備１０側の冷水は温度上昇して温水となり、井戸側配管３を通して温水井戸２１へと送られる。これにより、冷水井戸２２では、放冷熱がなされる。
【0044】
このようにして、第二放冷熱モードＭ４では、冷水井戸２２に蓄えた冷水を、熱源機１１０を用いて冷却して、機器１２０に冷熱を供給する。これにより、冷水井戸２２に蓄えた冷熱に対し、機器１２０側で要求する冷熱量が大きい場合に、熱源機１１０を利用して、機器１２０側に供給する冷熱量を確保することができる。
【0045】
（制御装置の構成）
制御装置３００は、地中熱利用システム１の動作を制御する。
制御装置３００は、第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４のそれぞれにおいて、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
制御装置３００は、地中熱利用システム１の動作を制御する。
制御装置３００は、第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４のそれぞれにおいて、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
【0046】
図６に示すように、制御装置３００は、運転制御部３１０と、算出部３２０と、予測部３３０と、外気温度取得部３４０と、冷水温度取得部３５０と、モード判定部３６０と、を備える。
【0047】
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４の間で、運転モードの切替を可能とする。運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４のうち、切り換えられた運転モードに応じて、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
【0048】
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１及び第二蓄冷熱モードＭ２のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、予測部３３０で予測される後述の必要蓄冷量に比べて積算蓄冷量が大きい場合、冷水井戸２２への蓄冷量を抑制するようにしてもよい。
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１及び第二蓄冷熱モードＭ２のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、予測部３３０で予測される後述の必要蓄冷量と、予測部３３０で予測される後述のピークカットすべき電力量の予測値との差に応じた冷熱を、冷水井戸２２に蓄冷熱するようにしてもよい。
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１及び第二蓄冷熱モードＭ２のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、ピークカットすべき電力量の予測値よりも、積算蓄冷量が大きい場合、冷水井戸２２への蓄冷量を抑えるようにしてもよい。
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１及び第二蓄冷熱モードＭ２のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、予測部３３０で予測される後述の必要蓄冷量と、予測部３３０で予測される後述のピークカットすべき電力量の予測値との差に応じた冷熱を、冷水井戸２２に蓄冷熱するようにしてもよい。
運転制御部３１０は、第一蓄冷熱モードＭ１及び第二蓄冷熱モードＭ２のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、ピークカットすべき電力量の予測値よりも、積算蓄冷量が大きい場合、冷水井戸２２への蓄冷量を抑えるようにしてもよい。
【0049】
運転制御部３１０は、第一放冷熱モードＭ３及び第二放冷熱モードＭ４のうち、少なくともいずれかのモードの実行時において、機器１２０に対し、常に冷熱を供給するようにしてもよい。つまり運転制御部３１０は、年間昼夜を通して、機器１２０に、温熱を供給する暖房運転を行わず、常に冷熱を供給する冷房運転を行うようにしてもよい。
【0050】
算出部３２０は、冷水井戸２２に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する。ここで、「積算蓄冷量」とは、冷水井戸２２における帯水層の地下水が初期地中温度にある状態から、算出時までに、冷水井戸２２への注水により冷水井戸２２に蓄冷した熱量の積算値から、冷水井戸２２からの揚水により冷水井戸２２から放冷した熱量の積算値を引いた値である。
【0051】
予測部３３０は、機器１２０の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する。ここで、「必要蓄冷量」とは、近い将来の所定期間において必要な蓄冷量である。また「近い将来の所定期間」とは、例えば、翌日の昼間、次の直近の夏期である。
予測部３３０は、さらに、予め設定した閾値以上の電力量を、ピークカットすべき電力量の予測値として予測する。
予測部３３０は、例えば、過去の冷熱利用量、利用時期、温度、機器１２０で空気調和を図る空間に配置されたコンピュータ等における発熱量、台数等の情報を蓄積しておき、蓄積された情報に基づいて、予測する時期、温度、コンピュータ等の利用計画等に基づいて、必要蓄冷量とピークカットすべき電力量の予測値とを予測するようにしてもよい。
予測部３３０は、必要蓄冷量の予測と、ピークカットすべき電力量の予測値との予測に、人工知能等を利用し、蓄積した情報の深層学習を行うようにしてもよい。
予測部３３０は、さらに、予め設定した閾値以上の電力量を、ピークカットすべき電力量の予測値として予測する。
予測部３３０は、例えば、過去の冷熱利用量、利用時期、温度、機器１２０で空気調和を図る空間に配置されたコンピュータ等における発熱量、台数等の情報を蓄積しておき、蓄積された情報に基づいて、予測する時期、温度、コンピュータ等の利用計画等に基づいて、必要蓄冷量とピークカットすべき電力量の予測値とを予測するようにしてもよい。
予測部３３０は、必要蓄冷量の予測と、ピークカットすべき電力量の予測値との予測に、人工知能等を利用し、蓄積した情報の深層学習を行うようにしてもよい。
【0052】
外気温度取得部３４０は、外気温度を取得する。
外気温度取得部３４０は、例えば、温度計等によって地中熱利用システム１が設けられている場所における外気温度の実測値を、外気温度として取得してもよい。
外気温度取得部３４０は、例えば、オペレータによって入力される外気温度の数値を取得するようにしてもよい。
外気温度取得部３４０は、外部のネットワークを介して、外気温度のデータを取得するようにしてもよい。
外気温度取得部３４０は、例えば、温度計等によって地中熱利用システム１が設けられている場所における外気温度の実測値を、外気温度として取得してもよい。
外気温度取得部３４０は、例えば、オペレータによって入力される外気温度の数値を取得するようにしてもよい。
外気温度取得部３４０は、外部のネットワークを介して、外気温度のデータを取得するようにしてもよい。
【0053】
冷水温度取得部３５０は、冷水井戸２２の揚水温度を取得する。
冷水温度取得部３５０は、冷水井戸２２内に設置された冷水温度センサ（図示無し）で検出される冷水井戸２２の揚水温度を取得するようにしてもよい。
冷水温度取得部３５０は、冷水井戸２２内に設置された冷水温度センサ（図示無し）で検出される冷水井戸２２の揚水温度を取得するようにしてもよい。
【0054】
モード判定部３６０は、運転制御部３１０で、第一蓄冷熱モードＭ１、第二蓄冷熱モードＭ２、第一放冷熱モードＭ３、及び第二放冷熱モードＭ４のうちのいずれのモードに切り換えるのかを判定する。
モード判定部３６０は、モードの選択を、積算蓄冷量、及び必要蓄冷量の少なくとも一方に基づいて行う。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定する。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、外気温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定するようにしてもよい。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、積算蓄冷量と冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１又は第二蓄冷熱モードＭ２を実施すべきか否かを判定するようにしてもよい。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を機器１２０に供給する場合、冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一放冷熱モードＭ３で制御すべきか、第二放冷熱モードＭ４で制御すべきか判定するようにしてもよい。
モード判定部３６０は、モードの選択を、積算蓄冷量、及び必要蓄冷量の少なくとも一方に基づいて行う。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定する。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、外気温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定するようにしてもよい。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に冷熱を蓄える場合、積算蓄冷量と冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１又は第二蓄冷熱モードＭ２を実施すべきか否かを判定するようにしてもよい。
モード判定部３６０は、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を機器１２０に供給する場合、冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一放冷熱モードＭ３で制御すべきか、第二放冷熱モードＭ４で制御すべきか判定するようにしてもよい。
【0055】
【0056】
まず、制御装置３００は、機器１２０において、冷房運転がＯＮであるか否かを確認する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１で、冷房運転がＯＮである場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２以降に進む。ステップＳ１１で、冷房運転がＯＦＦである場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、後述のステップＳ２１以降に進む。
ステップＳ１１で、冷房運転がＯＮである場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２以降に進む。ステップＳ１１で、冷房運転がＯＦＦである場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、後述のステップＳ２１以降に進む。
【0057】
ステップＳ１２では、制御装置３００が、デマンドの抑制（デマンドカット）が必要であるか否かを確認する。ここで「デマンド」とは、地中熱利用システム１と機器１２０とを含む空調設備に求められる電力量である。例えば、ステップＳ１２では、制御装置３００は、デマンドが電力基本料金を下げるための所定の上限を超過しないように、デマンドの抑制を、熱源井戸設備１０の蓄熱分を使って行う必要があるか否かを確認する。
ステップＳ１２で、デマンドカットが必要である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、デマンドカットの目標値（デマンド目標値）を設定する（ステップＳ１３）。
次いで、制御装置３００は、冷水井戸２２の放熱量を計算する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１２で、デマンドカットが必要である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、デマンドカットの目標値（デマンド目標値）を設定する（ステップＳ１３）。
次いで、制御装置３００は、冷水井戸２２の放熱量を計算する（ステップＳ１４）。
【0058】
次に、冷水温度取得部３５０で、その時点での冷水井戸２２の揚水温度を取得する。制御装置３００は、取得した揚水温度が、予め設定された基準温度より高いか否かを確認する（ステップＳ１５）。
その結果、揚水温度が、基準温度以下である場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、モード判定部３６０は、運転モードとして、第一放冷熱モードＭ３（図４参照）を選択する（ステップＳ１６）。運転制御部３１０は、モード判定部３６０で選択された第一放冷熱モードＭ３で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
他方、揚水温度が、基準温度より大きい場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、モード判定部３６０は、運転モードとして、第二放冷熱モードＭ４（図５参照）を選択する（ステップＳ１７）。この場合、運転制御部３１０は、モード判定部３６０で選択された第二放冷熱モードＭ４で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
また、上記のステップＳ１２で、デマンドカットが必要ではなかった場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）も、モード判定部３６０は、運転モードとして、第二放冷熱モードＭ４（図５参照）を選択する（ステップＳ１７）。
その結果、揚水温度が、基準温度以下である場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、モード判定部３６０は、運転モードとして、第一放冷熱モードＭ３（図４参照）を選択する（ステップＳ１６）。運転制御部３１０は、モード判定部３６０で選択された第一放冷熱モードＭ３で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
他方、揚水温度が、基準温度より大きい場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、モード判定部３６０は、運転モードとして、第二放冷熱モードＭ４（図５参照）を選択する（ステップＳ１７）。この場合、運転制御部３１０は、モード判定部３６０で選択された第二放冷熱モードＭ４で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
また、上記のステップＳ１２で、デマンドカットが必要ではなかった場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）も、モード判定部３６０は、運転モードとして、第二放冷熱モードＭ４（図５参照）を選択する（ステップＳ１７）。
【0059】
上記のステップＳ１１で、機器１２０側で冷房運転がＯＦＦである場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ２１では、まず、算出部３２０は、冷水井戸２２に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する。また、ステップＳ２１では、外気温度取得部３４０は、その時点での外気温度を取得する。さらに、ステップＳ２１では、冷水温度取得部３５０は、冷水井戸２２の揚水温度を取得する。
【0060】
次いで、ステップＳ２２では、モード判定部３６０が、ステップＳ２１で算出された積算蓄冷量が、予め設定された目標値未満であるか否かを確認する。また、ステップＳ２２では、モード判定部３６０が、ステップＳ２１で取得された冷水井戸２２の揚水温度が、予め設定された目標温度より高いか否かを確認する。ステップＳ２２では、積算蓄冷量が目標値未満であり、かつ、揚水温度が目標温度より高いという条件を満足する場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）に、モード判定部３６０は、ステップＳ２３に進む。ステップＳ２２では、積算蓄冷量が目標値未満であり、かつ、揚水温度が目標温度より高いという条件を満足できない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、モード判定部３６０は、運転モードを選択する処理を終了する。
【0061】
ステップＳ２３では、予測部３３０で、機器１２０の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する。
次いで、ステップＳ２４では、モード判定部３６０が、ステップＳ２１で取得した外気温度に基づいて、第一蓄冷熱モードＭ１と、第二蓄冷熱モードＭ２とのいずれを選択するのかを判定する。
ステップＳ２４では、モード判定部３６０が、例えば、特許第７１３６９６５号公報に記載の手法を用い、外気温度に基づいたシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果に基づいて、第一蓄冷熱モードＭ１と、第二蓄冷熱モードＭ２とのいずれかを選択するようにしてもよい。
次いで、ステップＳ２４では、モード判定部３６０が、ステップＳ２１で取得した外気温度に基づいて、第一蓄冷熱モードＭ１と、第二蓄冷熱モードＭ２とのいずれを選択するのかを判定する。
ステップＳ２４では、モード判定部３６０が、例えば、特許第７１３６９６５号公報に記載の手法を用い、外気温度に基づいたシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果に基づいて、第一蓄冷熱モードＭ１と、第二蓄冷熱モードＭ２とのいずれかを選択するようにしてもよい。
【0062】
次いで、ステップＳ２５では、運転制御部３１０が、ステップＳ２４で選択された第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２における、詳細な運転条件を設定する。
これには、運転制御部３１０が、選択された第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２で、冷水井戸２２に蓄冷熱する蓄冷量、蓄熱温度、流量、時間等を、過去の地中熱利用システム１の運転実績データ、又はユーザが入力するテーブルに基づいて設定する。
続く、ステップＳ２６では、運転制御部３１０が、ステップＳ２４で選択された第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２において、ステップＳ２５で設定された運転条件で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
これには、運転制御部３１０が、選択された第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２で、冷水井戸２２に蓄冷熱する蓄冷量、蓄熱温度、流量、時間等を、過去の地中熱利用システム１の運転実績データ、又はユーザが入力するテーブルに基づいて設定する。
続く、ステップＳ２６では、運転制御部３１０が、ステップＳ２４で選択された第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２において、ステップＳ２５で設定された運転条件で、地中熱利用システム１が動作するように、地中熱利用システム１の各部の動作を制御する。
【0063】
（作用及び効果）
本実施形態によれば、制御装置３００、地中熱利用システム１、及び制御方法は、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御装置３００、地中熱利用システム１、及び制御方法は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
本実施形態によれば、制御装置３００、地中熱利用システム１、及び制御方法は、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御装置３００、地中熱利用システム１、及び制御方法は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【0064】
また本実施形態の一例によれば、外気温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定することで、外気温度に応じた適切な蓄冷熱モードを選択して、冷水井戸２２に冷熱を蓄えることができる。
【0065】
また本実施形態の一例によれば、冷水井戸２２の揚水温度が、予め設定された目標温度以上である場合に、積算蓄冷量と冷水井戸２２の揚水温度に基づいて選択した適切な蓄冷熱モードで、冷水井戸２２に冷熱を蓄えることができる。
【0066】
また本実施形態の一例によれば、冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一放冷熱モードＭ３で制御すべきか、第二放冷熱モードＭ４で制御すべきか判定することで、冷水井戸２２の揚水温度に応じた適切な放冷熱モードを選択して、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を機器１２０に供給できる。
【0067】
また本実施形態の一例によれば、第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２の実行時において、必要蓄冷量に比べて積算蓄冷量が大きい場合、冷水井戸２２への蓄冷量を抑制することで、冷水井戸２２への蓄熱のために必要となる電力量であって、冷却塔１３０、熱源機１１０、各種ポンプ等の動作に必要となる電力量を抑制することができる。
【0068】
また本実施形態の一例によれば、第一放冷熱モードＭ３及び第二放冷熱モードＭ４のうち、少なくともいずれかのモードの実行時に、機器１２０に対し、常に冷熱を供給することができる。これにより、例えば常時稼働しているコンピュータ等の発熱源が収容されている空間を、年間昼夜を通して冷房することができる。
【0069】
＜変形例＞
上述の実施形態では、熱交換器４は、第一熱交換器４１と第二熱交換器４２とを備えているが、井戸側配管３内の地下水と、蓄熱補助設備１００側の冷媒回路１０１内の媒体との間で熱交換できるなら、どのように構成されてもよい。
変形例として、各配管が工夫されることにより、熱交換器４が１つのシステムで構成されてもよい。そのような具体例として、熱交換器４は、第一熱交換器４１と第二熱交換器４２とのうち、第一熱交換器４１のみを備えてもよい。その際、第一熱交換器４１の一方側は、井戸側配管３の途中に接続され、第一熱交換器４１の他方側は、第一熱交換器側回路１０４と、冷却塔側回路部１０３とに接続されてもよい。加えて、第一熱交換器側回路１０４と、冷却塔側回路部１０３とは、それぞれ開閉弁等を介して、第一熱交換器４１に並列に接続されてもよい。
上述の実施形態では、熱交換器４は、第一熱交換器４１と第二熱交換器４２とを備えているが、井戸側配管３内の地下水と、蓄熱補助設備１００側の冷媒回路１０１内の媒体との間で熱交換できるなら、どのように構成されてもよい。
変形例として、各配管が工夫されることにより、熱交換器４が１つのシステムで構成されてもよい。そのような具体例として、熱交換器４は、第一熱交換器４１と第二熱交換器４２とのうち、第一熱交換器４１のみを備えてもよい。その際、第一熱交換器４１の一方側は、井戸側配管３の途中に接続され、第一熱交換器４１の他方側は、第一熱交換器側回路１０４と、冷却塔側回路部１０３とに接続されてもよい。加えて、第一熱交換器側回路１０４と、冷却塔側回路部１０３とは、それぞれ開閉弁等を介して、第一熱交換器４１に並列に接続されてもよい。
【0070】
上述の実施形態では、第二蓄冷熱モードＭ２において、機器側回路部１０２は、機器１２０と熱源機１１０との間で循環する媒体を冷却して機器１２０に送っているが、冷水井戸２２に蓄冷熱がなされるなら、どのように構成されてもよい。
変形例として、第二蓄冷熱モードＭ２において、機器側回路部１０２は、熱源機１１０で冷却された媒体を機器１２０に送らなくてもよい。その際、熱源機１１０で冷却された媒体は、機器側回路部１０２から第一熱交換器側回路１０４を介して第一熱交換器４１に送られる。
変形例として、第二蓄冷熱モードＭ２において、機器側回路部１０２は、熱源機１１０で冷却された媒体を機器１２０に送らなくてもよい。その際、熱源機１１０で冷却された媒体は、機器側回路部１０２から第一熱交換器側回路１０４を介して第一熱交換器４１に送られる。
【0071】
上述の実施形態では、モード判定部３６０は、外気温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定しているが、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定できるなら、モード判定部３６０は、どのように構成されてもよい。
変形例として、モード判定部３６０は、外気湿球温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定してもよい。
変形例として、モード判定部３６０は、外気湿球温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定してもよい。
【0072】
なお、上述の実施形態においては、制御装置３００の各種機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをマイコンといったコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各種処理を行うものとしている。ここで、コンピュータシステムのＣＰＵの各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【0073】
上述の実施形態において、制御装置３００の各種機能を実現するためのプログラムを実行させるコンピュータ１９０のハードウェア構成の例について説明する。
【0074】
図８に示すように、制御装置３００が備えるコンピュータ１９０は、プロセッサ１９５と、メモリ１９６と、記憶／再生装置１９７と、Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（以下、「ＩＯ Ｉ／Ｆ」という。）１９８と、通信Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（以下、「通信Ｉ／Ｆ」という。）１９９と、を備える。
【0075】
例えば、プロセッサ１９５は、ＣＰＵであってもよい。
例えば、メモリ１９６は、制御装置３００で実行されるプログラムで使用されるデータ等を一時的に記憶するＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（以下、「ＲＡＭ」という。）等の媒体であってもよい。
例えば、記憶／再生装置１９７は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生したりするための装置であってもよい。
例えば、ＩＯ Ｉ／Ｆ１９８は、制御装置３００と他の装置との間で情報等の入出力を行うためのインタフェースであってもよい。
例えば、通信Ｉ／Ｆ１９９は、インターネット、専用通信回線等の通信回線を介して、制御装置３００と他の装置との間で通信を行うインタフェースであってもよい。
例えば、メモリ１９６は、制御装置３００で実行されるプログラムで使用されるデータ等を一時的に記憶するＲａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ（以下、「ＲＡＭ」という。）等の媒体であってもよい。
例えば、記憶／再生装置１９７は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の外部メディアへデータ等を記憶したり、外部メディアのデータ等を再生したりするための装置であってもよい。
例えば、ＩＯ Ｉ／Ｆ１９８は、制御装置３００と他の装置との間で情報等の入出力を行うためのインタフェースであってもよい。
例えば、通信Ｉ／Ｆ１９９は、インターネット、専用通信回線等の通信回線を介して、制御装置３００と他の装置との間で通信を行うインタフェースであってもよい。
【0076】
＜その他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、本開示の範囲や要旨に含まれると同様に、本開示の範囲とその均等の範囲に含まれるものとする。
以上、本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、本開示の範囲や要旨に含まれると同様に、本開示の範囲とその均等の範囲に含まれるものとする。
【0077】
＜付記＞
実施形態に記載の制御装置３００、地中熱利用システム１、制御方法、プログラムは、例えば以下のように把握される。
実施形態に記載の制御装置３００、地中熱利用システム１、制御方法、プログラムは、例えば以下のように把握される。
【0078】
（１）第１の態様に係る制御装置３００は、温水井戸２１と冷水井戸２２とを含む熱源井戸設備１０と、冷却塔１３０と熱源機１１０とを含む蓄熱補助設備１００と、を備える地中熱利用システム１を制御する制御装置３００であって、前記地中熱利用システム１を、前記温水井戸２１に蓄えた温熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた冷熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷水井戸２２に蓄える第一蓄冷熱モードＭ１、前記温水井戸２１に蓄えた前記温熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷水井戸２２に蓄える第二蓄冷熱モードＭ２、前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介さず機器１２０に供給する第一放冷熱モードＭ３、及び前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記機器１２０に供給する第二放冷熱モードＭ４、の間でモードの切替可能とする運転制御部３１０と、前記冷水井戸２２に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出する算出部３２０と、前記機器１２０の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測する予測部３３０と、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定するモード判定部３６０と、備える。
【0079】
この制御装置３００は、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御装置３００は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御装置３００は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【0080】
（２）第２の態様に係る制御装置３００は、（１）の制御装置３００であって、外気温度を取得する外気温度取得部３４０をさらに備え、前記モード判定部３６０は、前記冷水井戸２２に前記冷熱を蓄える場合、前記外気温度に基づき、前記第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定する。
【0081】
これにより、外気温度に基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきかを判定することで、外気温度に応じた適切な蓄冷熱モードを選択して、冷水井戸２２に冷熱を蓄えることができる。
【0082】
（３）第３の態様に係る制御装置３００は、（１）又は（２）の制御装置３００であって、前記冷水井戸２２の揚水温度を取得する冷水温度取得部３５０をさらに備え、前記モード判定部３６０は、前記冷水井戸２２に前記冷熱を蓄える場合、前記積算蓄冷量と前記冷水井戸２２の揚水温度に基づき、前記第一蓄冷熱モードＭ１又は前記第二蓄冷熱モードＭ２を実施すべきか否かを判定する。
【0083】
これにより、冷水井戸２２の揚水温度が、予め設定された目標温度以上である場合に、積算蓄冷量と冷水井戸２２の揚水温度に基づいて選択した適切な蓄冷熱モードで、冷水井戸２２に冷熱を蓄えることができる。
【0084】
（４）第４の態様に係る制御装置３００は、（１）から（３）の何れか一つの制御装置３００であって、前記冷水井戸２２の揚水温度を取得する冷水温度取得部３５０をさらに備え、前記モード判定部３６０は、前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を前記機器１２０に供給する場合、前記冷水井戸２２の揚水温度に基づき、前記第一放冷熱モードＭ３で制御すべきか、前記第二放冷熱モードＭ４で制御すべきか判定する。
【0085】
これにより、冷水井戸２２の揚水温度に基づき、第一放冷熱モードＭ３で制御すべきか、第二放冷熱モードＭ４で制御すべきか判定することで、冷水井戸２２の揚水温度に応じた適切な放冷熱モードを選択して、冷水井戸２２に蓄えた冷熱を機器１２０に供給できる。
【0086】
（５）第５の態様に係る制御装置３００は、（１）から（４）の何れか一つの制御装置３００であって、前記運転制御部３１０は、前記第一蓄冷熱モードＭ１、又は前記第二蓄冷熱モードＭ２の実行時において、前記必要蓄冷量に比べて前記積算蓄冷量が大きい場合、前記冷水井戸２２への蓄冷量を抑制する。
【0087】
これにより、第一蓄冷熱モードＭ１、又は第二蓄冷熱モードＭ２の実行時において、冷水井戸２２への蓄熱のために必要となる電力量であって、冷却塔１３０、熱源機１１０、各種ポンプ等の動作に必要となる電力量を抑制することができる。
【0088】
（６）第６の態様に係る制御装置３００は、（１）から（５）の何れか一つの制御装置３００であって、前記第一放冷熱モードＭ３又は前記第二放冷熱モードＭ４の実行時において、前記機器１２０に対し、常に冷熱を供給する。
【0089】
これにより、例えば常時稼働しているコンピュータ等の発熱源が収容されている空間を、年間昼夜を通して冷房することができる。
【0090】
（７）第７の態様に係る地中熱利用システム１は、（１）から（６）の何れか一つの制御装置３００と、前記熱源井戸設備１０と、前記蓄熱補助設備１００と、を備える。
【0091】
この地中熱利用システム１は、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、地中熱利用システム１は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、地中熱利用システム１は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【0092】
（８）第８の態様に係る制御方法は、温水井戸２１と冷水井戸２２とを含む熱源井戸設備１０と、冷却塔１３０と熱源機１１０とを含む蓄熱補助設備１００と、を備え、前記温水井戸２１に蓄えた温熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた冷熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷水井戸２２に蓄える第一蓄冷熱モードＭ１、前記温水井戸２１に蓄えた前記温熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷水井戸２２に蓄える第二蓄冷熱モードＭ２、前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介さず機器１２０に供給する第一放冷熱モードＭ３、及び前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記機器１２０に供給する第二放冷熱モードＭ４、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、前記冷水井戸２２に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、前記機器１２０の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定するステップと、を含む。
【0093】
この制御方法は、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御方法は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、制御方法は、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【0094】
（９）第９の態様に係るプログラムは、温水井戸２１と冷水井戸２２とを含む熱源井戸設備１０と、冷却塔１３０と熱源機１１０とを含む蓄熱補助設備１００と、を備え、前記温水井戸２１に蓄えた温熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた冷熱を、前記熱源機１１０を介さず前記冷水井戸２２に蓄える第一蓄冷熱モードＭ１、前記温水井戸２１に蓄えた前記温熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷却塔１３０に供給し、前記冷却塔１３０から得られた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記冷水井戸２２に蓄える第二蓄冷熱モードＭ２、前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介さず機器１２０に供給する第一放冷熱モードＭ３、及び前記冷水井戸２２に蓄えた前記冷熱を、前記熱源機１１０を介して前記機器１２０に供給する第二放冷熱モードＭ４、の間でモードの切替可能な地中熱利用システムのコンピュータに、前記冷水井戸２２に蓄えた蓄冷量である積算蓄冷量を算出するステップと、前記機器１２０の冷却に必要な蓄冷量である必要蓄冷量を予測するステップと、前記積算蓄冷量と前記必要蓄冷量とに基づき、前記第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、前記第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定するステップと、を含む処理を実行させる。
【0095】
このプログラムは、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードＭ１で制御すべきか、第二蓄冷熱モードＭ２で制御すべきか判定することで、予測される機器の冷房に必要な冷熱を、冷水井戸に蓄えることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、プログラムは、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
このため、期間全体を通じて、帯水層に蓄えるべき冷熱が不足したり、余ったりしにくい。
したがって、プログラムは、帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる。
【符号の説明】
【0096】
１…地中熱利用システム
３…井戸側配管
４…熱交換器
１０…熱源井戸設備
２１…温水井戸
２２…冷水井戸
３１…ポンプ
４１…第一熱交換器
４２…第二熱交換器
１００…蓄熱補助設備
１０１…冷媒回路
１０２…機器側回路部
１０２ａ…送りライン
１０２ｂ…戻りライン
１０３…冷却塔側回路部
１０３ａ…送りライン
１０３ｂ…戻りライン
１０４…第一熱交換器側回路
１０４ａ…冷水ライン
１０４ｂ…温水ライン
１０５…第二熱交換器側回路
１０５ａ…冷水ライン
１０５ｂ…温水ライン
１１０…熱源機
１２０…機器
１３０…冷却塔
１９０…コンピュータ
１９５…プロセッサ
１９６…メモリ
１９７…記憶／再生装置
１９８…ＩＯ Ｉ／Ｆ
１９９…通信Ｉ／Ｆ
３００…制御装置
３１０…運転制御部
３２０…算出部
３３０…予測部
３４０…外気温度取得部
３５０…冷水温度取得部
３６０…モード判定部
Ｍ１…第一蓄冷熱モード
Ｍ２…第二蓄冷熱モード
Ｍ３…第一放冷熱モード
Ｍ４…第二放冷熱モード
３…井戸側配管
４…熱交換器
１０…熱源井戸設備
２１…温水井戸
２２…冷水井戸
３１…ポンプ
４１…第一熱交換器
４２…第二熱交換器
１００…蓄熱補助設備
１０１…冷媒回路
１０２…機器側回路部
１０２ａ…送りライン
１０２ｂ…戻りライン
１０３…冷却塔側回路部
１０３ａ…送りライン
１０３ｂ…戻りライン
１０４…第一熱交換器側回路
１０４ａ…冷水ライン
１０４ｂ…温水ライン
１０５…第二熱交換器側回路
１０５ａ…冷水ライン
１０５ｂ…温水ライン
１１０…熱源機
１２０…機器
１３０…冷却塔
１９０…コンピュータ
１９５…プロセッサ
１９６…メモリ
１９７…記憶／再生装置
１９８…ＩＯ Ｉ／Ｆ
１９９…通信Ｉ／Ｆ
３００…制御装置
３１０…運転制御部
３２０…算出部
３３０…予測部
３４０…外気温度取得部
３５０…冷水温度取得部
３６０…モード判定部
Ｍ１…第一蓄冷熱モード
Ｍ２…第二蓄冷熱モード
Ｍ３…第一放冷熱モード
Ｍ４…第二放冷熱モード
【要約】
【課題】帯水層の蓄熱量のバランスをとりやすくすることができる制御装置、地中熱利用システム、制御方法、プログラムを提供する。
【解決手段】制御装置は、温水井戸に蓄えた温熱を、熱源機を介さず冷却塔に供給し、冷却塔から得られた冷熱を、熱源機を介さず冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、温水井戸に蓄えた温熱を、熱源機を介して冷却塔に供給し、冷却塔から得られた冷熱を、熱源機を介して冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、冷水井戸に蓄えた冷熱を、熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び冷水井戸に蓄えた冷熱を、熱源機を介して機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、積算蓄冷量を算出する算出部と、必要蓄冷量を予測する予測部と、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードで制御すべきか、第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、備える。
【選択図】図１
【解決手段】制御装置は、温水井戸に蓄えた温熱を、熱源機を介さず冷却塔に供給し、冷却塔から得られた冷熱を、熱源機を介さず冷水井戸に蓄える第一蓄冷熱モード、温水井戸に蓄えた温熱を、熱源機を介して冷却塔に供給し、冷却塔から得られた冷熱を、熱源機を介して冷水井戸に蓄える第二蓄冷熱モード、冷水井戸に蓄えた冷熱を、熱源機を介さず機器に供給する第一放冷熱モード、及び冷水井戸に蓄えた冷熱を、熱源機を介して機器に供給する第二放冷熱モード、の間でモードの切替可能とする運転制御部と、積算蓄冷量を算出する算出部と、必要蓄冷量を予測する予測部と、積算蓄冷量と必要蓄冷量とに基づき、第一蓄冷熱モードで制御すべきか、第二蓄冷熱モードで制御すべきか判定するモード判定部と、備える。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】