JP2002206765A - 多目的雨水貯留槽運用支援装置 - Google Patents

多目的雨水貯留槽運用支援装置

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JP2002206765A
JP2002206765A JP2001003369A JP2001003369A JP2002206765A JP 2002206765 A JP2002206765 A JP 2002206765A JP 2001003369 A JP2001003369 A JP 2001003369A JP 2001003369 A JP2001003369 A JP 2001003369A JP 2002206765 A JP2002206765 A JP 2002206765A
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water
heat
storage tank
amount
rainwater
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JP2001003369A
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English (en)
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Kanemi Nakajima
かねみ 中島
Yoshiyuki Sakamoto
義行 坂本
Shintaro Kobayashi
信太郎 小林
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/18Domestic hot-water supply systems using recuperated or waste heat

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  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】それぞれの都市の降水量及び未利用エネルギを
有効利用することで需要に合わせた熱供給を行う多目的
雨水貯留槽支援装置を提供する。 【解決手段】対象地域の過去の気象データから中水とし
て再利用する場合の中水槽への送水量および住宅地への
供給量を演算し、中水槽の運用及び管理を支援する雨水
槽運用支援装置と、中水の利用量を予測する中水利用量
予測演算装置と、中水の利用目的に合わせた温度設定を
演算する冷温水量予測演算装置と、対象地域毎の都市排
熱を使用して、それぞれの都市の熱需要量を予測し、蓄
熱槽に必要な熱量を演算することによって蓄熱槽の運用
及び管理を支援する蓄熱槽運用支援演算装置を備えてい
るので、住宅地における雨水のリサイクルと都市の未利
用エネルギを利用した熱供給とを組み合わせることによ
り、消費エネルギを削減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、雨水再利用と都市
域から発生する排熱のリサイクルとに係り、特に住宅地
へ中水供給と熱供給を行う多目的雨水貯留槽運用支援装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、雨水貯留槽で貯めた雨水は、浸水
防除、消火用水、トイレ洗浄、環境用水(せせらぎ)な
どのいずれか1つの用途に使用されてきている。また、
地域の熱供給に関しては、廃棄物処理リサイクル型地域
冷暖房システム(特開平8−61146号参照)や排水処理
装置及び排水処理方法(特願平2000−24645号参照)な
どが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】通常、水源として利用
される雨水は山、ダム付近に降った雨であり、都市に降
った雨は浸水防除のために一時的に貯えられ、そのまま
排水される場合がほとんどである。また、渇水時や自然
災害による非常時などには水不足が問題になるので、日
常から水資源あるいは都市に降る雨水を有効に活用する
ために、地球環境を考え、資源の有効活用及び省エネル
ギに寄与するシステムが必要となってきているが、現状
では雨水は上水の代わりとして使用するだけであった。
【0004】そこで、雨水貯留槽に雨水を貯めた後、中
水として再利用し、雨水をエネルギとして利用すること
による熱供給など多目的に活用するシステムの開発が求
められている。
【0005】本発明は上記要求に応ずるためになされた
もので、空調、床暖房、給湯などに従来使用する電気、
ガスなどを生じさせるためのエネルギを有効に活用し、
かつ、それぞれの都市の降水量、需要に合わせた熱供給
を行う多目的雨水貯留槽支援装置を提供することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、雨水を有用利用するためにそ
れぞれの都市の特徴に合わせた雨水槽と中水槽と蓄熱槽
の運用及び管理を支援する多目的雨水貯留槽運用支援装
置において、対象地域の過去の気象データから中水とし
て再利用する場合の中水槽への送水量および住宅地への
供給量を演算し、中水槽の運用及び管理を支援する雨水
槽運用支援装置と、中水の利用量を予測する中水利用量
予測演算装置と、中水の利用目的に合わせた温度設定を
演算する冷温水量予測演算装置と、対象地域毎の都市排
熱を使用して、それぞれの都市の熱需要量を予測し、蓄
熱槽に必要な熱量を演算することによって蓄熱槽の運用
及び管理を支援する蓄熱槽運用支援演算装置を備えたこ
とを特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1記載の多
目的雨水貯留槽運用支援装置において、対象地域の蓄熱
槽に熱供給する都市排熱は、コジェネレーションを用い
て発生した電気や熱、下水処理場からの処理水を用いた
熱、ゴミ焼却場、変電所からの排熱、河川の潜熱等であ
ることを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項1記載の多
目的雨水貯留槽運用支援装置において、非常時には、雨
水槽、中水槽、蓄熱槽のポンプやヒートポンプの電源と
して太陽電池を使用することを特徴とする。
【0009】請求項1ないし請求項3によると、住宅地
における雨水のリサイクルと都市の未利用エネルギであ
るコジェネレーション使用排熱、ゴミ焼却排熱、河川の
潜熱等を利用した熱供給とを組み合わせることにより、
エネルギを削減することができ、またそれぞれの都市の
降水量、需要に合わせた熱供給を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施例のブロッ
ク構成図である。図に示すように、本実施例の多目的雨
水貯留槽運用支援装置は、住宅地1と雨水槽2と処理槽
3、中水槽4、蓄熱槽5を結ぶ配管、管理センタ12と
から構成されており、他都市あるいは隣接都市からの未
利用エネルギ(コジェネレーション使用排熱、下水処理
排熱、ゴミ焼却排熱、変電所排熱、河川の潜熱など)及
び雨水を有効利用するものである。
【0011】すなわち、都市における住宅地1の屋根に
降った雨水6は管路を経て雨水槽2へ流入する。流入し
た雨水6により雨水槽2の限界水位(あるいは限界容
量)を越えた場合、雨水はオーバーフローとして下水へ
排出される。雨水槽2に蓄えられた水は、中水7の使用
用途により処理方式を変える。例えば、トイレ洗浄水の
みとして使用する場合は、沈殿処理のみで得られた水を
使用する。従って、処理槽3は各都市における住宅地ご
とに異なる設定とし、設備を設計する段階で仕様を決め
るものとする。
【0012】一方、蓄熱槽5は、住宅地1の熱負荷予測
を行うことにより、住宅地1に冷水あるいは温水8を供
給する。蓄熱槽5では、都市排熱9(コジェネレーショ
ンによる排熱、下水処理場からの排熱、隣接する工場か
らの排熱、河川の潜熱など)をヒートポンプや吸収冷凍
機と熱交換器により必要な熱量が得られる。
【0013】雨水槽2、中水槽4、蓄熱槽5に付設され
ているポンプPと、その他の設備で必要とする電気は、
非常時に備え、太陽電池11を使用することも可能とし
ている。住宅地1における雨水6、中水7、冷温水8、
電気、熱エネルギの管理運用は、管理センタ12で集中
的に行われている。
【0014】図2は、図1の住宅地から雨水を雨水槽に
収集する経路を示す概略図である。図において、最初の
数分間降った雨(初期降雨)は、酸性度が高いため、設
備の保護を考慮すると、取り除いた方が好ましいため、
住宅の屋根から雨樋を通じて収集した雨水は、各住宅で
初期降雨を排除した後、雨水槽2へ流入するものとす
る。ただし、台風時や暴風時の屋根の汚れ、あるいは排
水管の汚れ等が雨水槽2へ流入するのを防ぐために、雨
水が雨水槽2へ流入する直前に、堰のような構造物の不
要物除去装置10を設けている。ここで、堰の高さは、
管理センタ12で自動調整できるように構成されてい
る。
【0015】図3は、図1の住宅地と管理センタと総合
管理センタとの関係を示す概略図である。図において、
住宅地1A、住宅地1B、住宅地1Cには、それぞれ雨
水6、中水7、冷温水8、電気、熱エネルギの管理運用
を行う管理センタ12a,12b,12cが設置されて
おり、その上にこれらの管理センタ12a〜12cをと
りまとめる総合管理センタ13を設置している。
【0016】以下、図1の実施例の作用について説明す
る。対象地域は、大都市から小さな地域まで対応できる
ものとし、対象とする住宅地は、基本的に数百戸を対象
とする。住宅地の分割方法は、それぞれの都市における
居住者の年齢層、家族構成で生活パターンが異なること
から、年齢層が高い居住者が多い町、小さな子供を持っ
た家族が多い町などの特徴により中水の使用量や冷暖房
の使用時間帯が異なってくるため、それぞれの需要パタ
ーンをデータベース化して蓄積しておく。対象となる住
宅地では、各家庭の雨樋から雨水槽まで雨水を集水する
ための専用の配水管を設置する。
【0017】雨水槽2では、槽の水が溢れないように水
位計を設置し、有効上限水位からオーバーフロー分を下
水道へ流し、処理槽3への送水量を調整する。処理槽3
では中水7の利用用途に応じ以下の(1)〜(3)の処
理方法を選択することができる。 (1)自然沈殿 (2)自然沈殿+ろ過 (3)自然沈殿+ろ過+塩素消毒
【0018】また、中水の利用用途は、トイレ用水、洗
濯用水、洗車用水、修景用水、冷却塔補給水、散水、非
常時飲料水、夏場の家冷却(屋根や壁に水を流す)など
があるので、利用用途により水温を変えることができる
ようにしておく。例えば、洗濯用水・洗車などとして使
用する場合、汚れ落ちを良くするために水温をある程度
高くする。また、修景用水・散水・非常時飲料水として
使用する場合、水温はそのままでよく変更しない。
【0019】従来、個人で雨水槽を設置し、トイレ用水
として使用したり、また公共施設(役所、学校)などで
は地下に雨水槽を設置し、単独に利用することはあった
が、それでは効率および景観が良くないので、本発明で
は中水や未利用エネルギをある程度の地域でまとめて相
互に利用できるようにしている。
【0020】すなわち、管理センタ12では図4に示す
ように、多目的雨水貯留槽運用支援装置19を設置して
いる。この多目的雨水貯留槽運用支援装置19は住宅地
の中水使用量を予測する中水量予測演算装置14と、住
宅地の冷暖房や給湯などに使用される冷温水の使用量を
予測する冷温水量予測演算装置15と、降雨量、気温、
湿度、天気などのデータを保持する気象データ16と、
中水、温水、冷水別に時間毎の需要量を1日単位でパタ
ーン化した需要パターン17と、機器ごとの運転パター
ンを保持している機器運転パターン18とから構成され
ている。
【0021】また、管理センタ12a〜12cは複数あ
るため、総合管理センタ13によって各管理センタ12
a〜12c間の融通が行えるようにしている。例えば、
降雨の少ない時期には、無理に中水槽を使わずに、中水
量予測演算装置14と冷温水量予測演算装置15をそれ
ぞれ単独で使用することも可能としている。
【0022】中水量予測演算装置14は、中水需要予測
装置20と中水最適運転装置21とから構成されてお
り、中水需要予測装置20では、気象データ16と需要
量パターン17から中水需要量を予測すると共に、この
中水需要予測装置20で得られた需要予測結果をデータ
ベース化し、中水最適運転装置21によりポンプ起動を
行うようにする。ここで、中水槽水位は、上下限値を設
定し、下限値を下回る時は水道水を補給し、上限値を上
回る時は雨水槽2から処理槽3への、処理槽3から中水
槽4への流入をストップする。
【0023】冷温水量予測演算装置15は、冷温水需要
予測装置22と冷温水最適運転装置23とから構成され
ており、冷温水需要予測装置22では、需要量を予測す
るための手法(GMDH、ニューロ等)が複数用意され
ている。その手法の中から適切な手法を選択し、気象デ
ータ16と需要パターン17の中から必要な情報を用い
て冷温水需要量を予測する。
【0024】最適運転装置23では、需要を供給するた
めに必要な機器を効率的に運用するために機器の運用計
画を最適化問題として定式化するための手法(BBM、
GA、混合整数計画法(MIP)など)が複数用意され
ており、需要予測装置22で得られた需要予測結果と機
器の計測信号等を使用して最適運転計画を演算する。
【0025】以上述べたように本実施例では、住宅地に
おける雨水のリサイクルと都市の未利用エネルギを利用
した熱供給とを組み合わせることにより、雨水を上水の
代わりとして使用するだけでなく、従来捨てられていた
都市の排熱を利用することにより、空調、床暖房、給湯
などに関わる電気、ガスの代替用として用いることがで
きるので、エネルギ消費量の削減となり、地球温暖化防
止に役立つものとなる。さらに、地域毎の気象データ、
地域毎の需要パターンをデータベース化して使用するこ
とにより、それぞれの都市に合わせた熱供給を行うプラ
ント運転支援装置を提供することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、住
宅地における雨水のリサイクルと都市の未利用エネルギ
であるコジェネレーション使用排熱、ゴミ焼却排熱、河
川の潜熱等を利用した熱供給とを組み合わせることによ
り、エネルギを削減することができるため、発電時など
に生じるCO2、NOXを削減することができるので地球
環境保護に寄与することができ、また、地域毎の気象デ
ータ、地域毎の需要パターンをデータベース化して使用
することにより、それぞれの都市の降水量、需要に合わ
せた熱供給を行う多目的雨水貯留槽運用装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成ブロック構成図。
【図2】図1の住宅地から雨水を雨水槽に収集する経路
を示す概略図。
【図3】図1の住宅地と管理センタと総合管理センタと
の関係を示す概略図。
【図4】本発明に係る多目的雨水貯留槽運転支援装置の
ブロック図。
【符号の説明】
1…住宅地、2…雨水槽、3…処理槽、4…中水槽、5
…蓄熱槽、6…雨水、7…中水、8…冷温水、9…都市
排熱、10…不要物除去装置、11…太陽電池、12,
12a,12b,12c…管理センタ、13…総合管理
センタ、14…中水量予測演算装置、15…冷温水量予
測演算装置、16…気象データ、17…需要パターン、
18…機器運転パターン、19…多目的雨水貯留槽運用
支援装置、20…中水需要予測装置、21…中水最適運
転装置、22…冷温水需要予測装置、23…冷温水最適
運転装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 信太郎 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 3L073 AA07 AA08 AC02 AC10 AE10

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 雨水を有用利用するためにそれぞれの都
    市の特徴に合わせた雨水槽と中水槽と蓄熱槽の運用及び
    管理を支援する多目的雨水貯留槽運用支援装置におい
    て、対象地域の過去の気象データから中水として再利用
    する場合の中水槽への送水量および住宅地への供給量を
    演算し、中水槽の運用及び管理を支援する雨水槽運用支
    援装置と、中水の利用量を予測する中水利用量予測演算
    装置と、中水の利用目的に合わせた温度設定を演算する
    冷温水量予測演算装置と、対象地域毎の都市排熱を使用
    して、それぞれの都市の熱需要量を予測し、蓄熱槽に必
    要な熱量を演算することによって蓄熱槽の運用及び管理
    を支援する蓄熱槽運用支援演算装置を備えたことを特徴
    とする多目的雨水貯留槽運用支援装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の多目的雨水貯留槽運用支
    援装置において、対象地域の蓄熱槽に熱供給する都市排
    熱は、コジェネレーションを用いて発生した電気や熱、
    下水処理場からの処理水を用いた熱、ゴミ焼却場、変電
    所からの排熱、河川の潜熱等であることを特徴とする多
    目的雨水貯留槽運用支援装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の多目的雨水貯留槽運用支
    援装置において、非常時には、雨水槽、中水槽、蓄熱槽
    のポンプやヒートポンプの電源として太陽電池を使用す
    ることを特徴とする多目的雨水貯留槽運用支援装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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