JP2008304141A - Heat storage snow melting system using solar heat - Google Patents

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秀昭 竹崎
Satoshi Tanaka
智 田中
Masahiro Nishii
雅宏 西井
Toshihiro Tamai
俊洋 玉井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat storage snow melting system using solar heat and a control method of the heat storage snow melting system using solar heat, capable of inexpensively acquiring, storing and using sufficient natural energy such as ground heat. <P>SOLUTION: This heat storage snow melting system using solar heat is composed of a primary part composed of a heat storage tank formed in the ground, a heat storage tank circulating heat exchange pipe for circulating water or an antifreeze to the inside going round the inside and outside of the heat storage tank and a liquid sending pump for sending the water and the antifreeze in the heat storage tank circulating heat exchange pipe, and a secondary part composed of a roadbed buried in the ground surface, a roadbed circulating heat exchange pipe for circulating the water or the antifreeze to the inside going round the inside and outside of the roadbed and a liquid sending pump for sending the water or the antifreeze in the roadbed circulating heat exchange pipe. In the heat storage snow melting system using solar heat, the primary part and the secondary part are separately, respectively and independently controlled, and heat is exchanged between the primary part and the secondary part by a heat exchanger. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、低コストで充分な地熱等の自然エネルギーを取得、貯蔵及び利用することが可能な太陽熱利用蓄熱融雪システム及び太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a solar heat-based heat storage snow melting system that can acquire, store, and use sufficient natural energy such as geothermal at a low cost and a control method for the solar heat-based heat storage snow melting system.

従来から、灯油ボイラ、ガス給湯機、ヒートポンプ等で加熱した湯、又は、不凍液を、路盤等に循環させることによって除雪を行う無散水融雪システムが利用されている。このような無散水融雪システムは、融雪性能が高く、人手を要しない自動制御可能なシステムとして、全国各地で施工され好評を博している。
近年では、この無散水融雪システムの利便性を享受しながら、ランニングコストを低下させるべく、特にその熱源の取得方法について様々に検討されている。
Conventionally, a non-sprinkling snow melting system that removes snow by circulating hot water heated by a kerosene boiler, a gas water heater, a heat pump, or the like or an antifreeze liquid to a roadbed or the like has been used. Such a non-sprinkling snow melting system has a high snow melting performance and has been well received as a system that can be automatically controlled without requiring manual labor.
In recent years, in order to reduce the running cost while enjoying the convenience of this non-sprinkling snow melting system, various methods for acquiring the heat source have been studied.

このような無散水融雪システムとして、例えば、特許文献1には、クリーンエネルギー利用消・融雪方法が開示されている。この方法は、地面から深さ100〜150mまで鉛直に内外二重同心筒を埋没させることによって地熱を取得・利用する方法である。この方法によれば、季節を問わず安定した地中温度を有効に活用することによって、石油等の化石燃料の消費を抑制することができる。 As such a non-watering snow melting system, for example, Patent Document 1 discloses a clean energy utilization extinguishing / snow melting method. In this method, geothermal heat is acquired and used by burying inner and outer double concentric tubes vertically from the ground to a depth of 100 to 150 m. According to this method, consumption of fossil fuels such as oil can be suppressed by effectively utilizing a stable underground temperature regardless of the season.

しかしながら、この方法では、安定した地中の温度を取得することができるものの、温泉等噴出地域でもない限り、地中温度は10〜20℃程度であることから、充分な熱エネルギーが取得できないことがあり、ヒートポンプ等の補助熱源が必要となってしまうことがある。また、地熱利用することによって、確かにランニングコストを抑えることができるものの、地下100〜150mの掘削費用や、補助熱源を導入することによって、イニシャルコストが嵩んでしまうため、一部の官公庁や補助金でイニシャル費用低減されでもしない限り、導入に尻込みをしてしまう状況がある。更に、冬季に地中のエネルギーを使用し過ぎると、翌年まで周辺地中の温度が回復せず、いわゆる「熱枯れ」という現象が起こり、地熱を充分に取得することができず、結局、補助熱源に頼る状況が発生し、クリーンエネルギー利用の魅力が半減する場合があった。 However, with this method, although stable underground temperature can be obtained, the underground temperature is about 10 to 20 ° C. unless it is an eruption area such as a hot spring, so that sufficient thermal energy cannot be obtained. And an auxiliary heat source such as a heat pump may be required. In addition, the use of geothermal power can surely reduce the running cost, but the initial cost is increased by introducing an excavation cost of 100 to 150m underground and an auxiliary heat source. Unless initial costs are reduced with gold, there are situations where the introduction will be slowed down. Furthermore, if too much underground energy is used in the winter season, the temperature in the surrounding area will not recover until the following year, so-called “heat withering” will occur, and it will not be possible to acquire sufficient geothermal heat. In some cases, depending on the heat source, the attractiveness of using clean energy was halved.

一方、特許文献2には、太陽熱蓄熱融雪装置が開示されている。この方法は、地表面を掘削して所定深さを有する埋設部を設け、この埋設部の周囲に断熱槽を形成し、これに囲繞された空間に鉛直方向に蛇行する採熱放熱管を配管するとともに、内部に蓄熱部材を充填し蓄熱槽とし、蓄熱槽内の採熱放熱管と地表側の放熱集熱管とに循環液を封入し、この循環液を両管に循環させる自然エネルギー利用システムである。この方法によれば、夏季には、放熱集熱管を埋設した地表面にて熱を取得することができ、冬季には、夏季に取得した熱も利用して融雪を行うことができる。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a solar heat storage snow melting device. This method excavates the ground surface to provide a buried portion having a predetermined depth, forms a heat insulation tank around the buried portion, and pipes a heat-collecting heat radiating pipe meandering vertically in a space surrounded by this In addition, a natural energy utilization system that fills the heat storage member inside to form a heat storage tank, encloses the circulating fluid in the heat collection heat radiating pipe in the heat storage tank and the heat radiation collecting pipe on the surface side, and circulates this circulating liquid in both pipes It is. According to this method, heat can be acquired on the ground surface in which the heat-dissipating heat collecting tube is embedded in summer, and snow can be melted using the heat acquired in summer in winter.

しかしながら、この方法では、埋設側と、地上側とが直列に接続された循環経路が形成されており、循環液を循環させる際に、それぞれ側で独立して循環液の流量を調整することができず、それぞれの側で等流量としなければならないことから数々の不都合を生じていた。すなわち、この不都合は、冬季において、融雪運転を開始した直後は、蓄熱された高温の循環液が得られるが、融雪運転を開始してしばらく経過すると、循環液の温度が低下ししてしまうことに起因するものである。 However, in this method, a circulation path in which the buried side and the ground side are connected in series is formed, and when circulating the circulating fluid, the flow rate of the circulating fluid can be adjusted independently on each side. It was not possible, and there were a number of inconveniences because the flow rate had to be equal on each side. That is, this inconvenience is that, in the winter, immediately after the start of the snow melting operation, a stored hot circulating fluid is obtained, but after a while after the snow melting operation is started, the temperature of the circulating fluid decreases. This is due to

例えば、冬季に突入した直後は、地中の熱エネルギーは未だ使用されていない状態であって、地中温度や流量に応じて、エネルギーを消費することとなる。この場合、必要以上に熱エネルギーが消費されてしまうことがある。この熱エネルギー消費の無駄を防ぐために、例えば、流量を制御した場合には、路盤において、路盤の入口側では、循環液の温度は高いが、路盤中での融雪以外に外気にも熱エネルギーを奪われることによって、循環液の温度は低下し、路盤出口側に至った時には、融雪能力が不足し、路盤上に融雪「ムラ」が発生してしまうことがある。 For example, immediately after entering the winter season, the underground thermal energy is not yet used, and energy is consumed according to the underground temperature and flow rate. In this case, heat energy may be consumed more than necessary. In order to prevent this waste of heat energy, for example, when the flow rate is controlled, the temperature of the circulating fluid is high on the entrance side of the roadbed in the roadbed, but heat energy is also given to the outside air in addition to snow melting in the roadbed. Deprivation reduces the temperature of the circulating fluid, and when it reaches the exit side of the roadbed, the snowmelting ability is insufficient, and snowmelt “unevenness” may occur on the roadbed.

また、冬季が終わりに近づくと、過度の運転負荷に起因して、地中に蓄積される熱エネルギーが不足することがある。そのため、地中の温度が低下してしまった状況で融雪を行うためには、かなり大きな流量の水等を流し、熱エネルギーを地上へ伝える運転が必要になる。しかし、通常、地中の採熱部と地上の路盤とは、長い配管を介して連通しているため、配管経路における圧力損失が大きくなり、ポンプの負荷が大きくなってしまう。すなわち、大きな圧力損失が生じる中で、高い流量で水等を流すためには、高価で大型のポンプを使わなければならなかった。 Also, as the winter season approaches the end, there may be a shortage of thermal energy stored in the ground due to excessive operating loads. For this reason, in order to melt snow in a situation where the temperature in the ground has decreased, it is necessary to run an operation in which a considerably large flow of water or the like is flowed to transmit the heat energy to the ground. However, since the underground heat collecting part and the ground roadbed are usually communicated with each other through a long pipe, the pressure loss in the pipe path increases and the load on the pump increases. That is, an expensive and large pump has to be used in order to flow water or the like at a high flow rate in the presence of a large pressure loss.

更に、融雪システムに用いるパイプとしては、熱伝導性等の観点から、SUS管やヒートパイプが用いられている。しかしながら、近年、金属価格の高騰が激しい中では、これらを使用することによって、イニシャルコストが増大してしまうという問題があった。 Furthermore, as a pipe used for the snow melting system, a SUS pipe or a heat pipe is used from the viewpoint of thermal conductivity or the like. However, in recent years, there has been a problem that the initial cost increases due to the use of these metals while the metal prices are soaring.

そのため、大深度の掘削を必要とせず、高価な補助熱源も必要としない融雪システムであって、循環運転による熱エネルギー損失や、圧力損失を抑えることができる融雪システムが求められていた。
特許第2808389号公報 特許第2849699号公報
Therefore, there has been a demand for a snow melting system that does not require deep excavation and does not require an expensive auxiliary heat source and that can suppress heat energy loss and pressure loss due to circulation operation.
Japanese Patent No. 2808389 Japanese Patent No. 2849699

本発明は、低コストで充分な地熱等の自然エネルギーを取得、貯蔵及び利用することが可能な太陽熱利用蓄熱融雪システム及び太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the control method of the solar thermal utilization thermal storage snowmelt system which can acquire, store and utilize sufficient natural energy, such as geothermal, at low cost, and a solar thermal utilization thermal storage snowmelt system.

本発明は、地中に形成された蓄熱槽、前記蓄熱槽内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる蓄熱槽循環熱交換パイプ、及び、前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる一次部と、地表面に埋設された路盤、前記路盤内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる路盤循環熱交換パイプ、及び、前記路盤循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる二次部とからなる太陽熱利用蓄熱融雪システムであって、前記一次部と二次部とは、切り離され各々独立して制御されるものであり、かつ、熱交換器により前記一次部と二次部との間で熱交換されるものである太陽熱利用蓄熱融雪システムである。
以下、本発明を詳細に説明する。
The present invention includes a heat storage tank formed in the ground, a heat storage tank circulation heat exchange pipe that circulates water or antifreeze liquid inside and outside the heat storage tank, and water or antifreeze liquid sent into the heat storage tank circulation heat exchange pipe. A primary part composed of a liquid feed pump for liquefying, a roadbed embedded in the ground surface, a roadbed circulation heat exchange pipe for circulating water or antifreeze liquid inside and outside the roadbed, and the roadbed circulation heat exchange pipe A solar heat storage snow melting system comprising a secondary part comprising a liquid feed pump for delivering water or antifreeze, wherein the primary part and the secondary part are separated and controlled independently of each other. In addition, a heat storage and snow melting system using solar heat, in which heat is exchanged between the primary part and the secondary part by a heat exchanger.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明者らは、鋭意検討した結果、地中に形成された蓄熱槽、前記蓄熱槽内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる蓄熱槽循環熱交換パイプ、及び、前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる一次部と、地表面に埋設された路盤、前記路盤内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる路盤循環熱交換パイプ、及び、前記路盤循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる二次部とを、切り離して各々独立して制御できるように形成することによって、必要に応じて、各循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の流量、すなわち熱の移動を制御することができるため、必要以上の熱エネルギーの損失や融雪ムラの発生を回避するとともに、各循環熱交換パイプの圧力損失を低減することができる。こうして、冬季には、蓄熱槽の熱を吸収し、吸収した熱を路盤において放出することによって、融雪を行うことができる。夏季には、道路や駐車場等の路盤から熱を吸収し、吸収した熱を地中において蓄熱槽に蓄積し、冬季まで持ち越すことによって、冬季において再び路盤等に供給し、融雪等に供することができる。このように、自然エネルギーを低コストかつ効率的に利用することが可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies, the present inventors have determined that a heat storage tank formed in the ground, a heat storage tank circulation heat exchange pipe that circulates water or antifreeze liquid inside and outside the heat storage tank, and the heat storage tank circulation heat exchange pipe A primary part composed of a liquid feed pump for feeding water or antifreeze liquid therein, a roadbed embedded in the ground surface, a roadbed circulation heat exchange pipe for circulating water or antifreeze liquid inside and outside the roadbed, and By forming the secondary part consisting of the liquid feed pump for feeding water or antifreeze liquid into the subbase circulation heat exchange pipe so that it can be separated and controlled independently, each circulation heat can be controlled as necessary. It is possible to control the flow rate of water or antifreeze liquid circulating in the exchange pipe, that is, the heat transfer. It is possible to reduce the. Thus, in winter, snow can be melted by absorbing heat from the heat storage tank and releasing the absorbed heat from the roadbed. In summer, heat is absorbed from the roadbed of roads, parking lots, etc., and the absorbed heat is stored in the heat storage tank in the ground. By carrying it over to winter, it is supplied to the roadbed again in winter and used for snow melting, etc. Can do. As described above, the present inventors have found that natural energy can be efficiently used at low cost, and have completed the present invention.

図1は、本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムの概略を示す模式図である。
図1において、1は蓄熱槽、2は路盤、31は蓄熱槽循環熱交換パイプ、32は路盤循環熱交換パイプ、4は制御ユニットを示す。蓄熱槽1は、土壌に形成された遮熱層11と、遮熱層11に囲まれた土壌とからなる。路盤2は、地表付近に形成されたコンクリート21からなる。蓄熱槽循環熱交換パイプ31は、蓄熱槽1内外を巡り、制御ユニット4内において、熱交換器41と温度センサー42と送液ポンプ43と流量計44とに接続されている。路盤循環熱交換パイプ32は、路盤2内外を巡り、制御ユニット4内において、熱交換器41と温度センサー42と送液ポンプ43と流量計44とに接続されている。蓄熱槽循環熱交換パイプ31と、路盤循環熱交換パイプ32とは、切り離され各々独立した循環径路を形成しており、制御ユニット4内おいて、各別に送液ポンプ43等に接続されているため、各々独立して制御される。
制御ユニット4内の送液ポンプ43によって、蓄熱槽循環熱交換パイプ31内及び路盤循環熱交換パイプ32内に水等を送液させる。例えば、冬季においては、蓄熱槽循環熱交換パイプ31内を循環する水等が蓄熱槽1内を通る際に、蓄熱層1に蓄積された熱を取得し、制御ユニット4内の熱交換器41において、路盤循環熱交換パイプ32内を循環する水等に熱を伝える。路盤循環熱交換パイプ内を循環する水等は、伝えられた熱を路盤2において放出し、融雪等を行う。夏季においては、路盤循環熱交換パイプ32内を循環する水等が路盤2内を通る際に、太陽光等によって温められた路盤2から熱を取得し、制御ユニット4内の熱交換器41において、蓄熱槽循環熱交換パイプ31内を循環する水等に熱を伝える。蓄熱槽循環熱交換パイプ31内を循環する水等は、伝えられた熱を蓄熱槽1において放出し、冬季に備えて蓄熱槽1に熱を蓄積する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a solar heat utilization heat storage and snow melting system of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a heat storage tank, 2 is a roadbed, 31 is a heat storage tank circulation heat exchange pipe, 32 is a roadbed circulation heat exchange pipe, and 4 is a control unit. The heat storage tank 1 includes a heat shield layer 11 formed in the soil and soil surrounded by the heat shield layer 11. The roadbed 2 is made of concrete 21 formed near the ground surface. The heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 circulates inside and outside the heat storage tank 1, and is connected to the heat exchanger 41, the temperature sensor 42, the liquid feed pump 43, and the flow meter 44 in the control unit 4. The roadbed circulation heat exchange pipe 32 circulates inside and outside the roadbed 2 and is connected to the heat exchanger 41, the temperature sensor 42, the liquid feed pump 43, and the flow meter 44 in the control unit 4. The heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 and the roadbed circulation heat exchange pipe 32 are separated from each other to form independent circulation paths, and are individually connected to the liquid feed pump 43 and the like in the control unit 4. Therefore, each is controlled independently.
Water or the like is fed into the heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 and the roadbed circulation heat exchange pipe 32 by the liquid feed pump 43 in the control unit 4. For example, in winter, when water or the like circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 passes through the heat storage tank 1, the heat accumulated in the heat storage layer 1 is acquired and the heat exchanger 41 in the control unit 4 is obtained. Then, heat is transferred to the water circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe 32. The water or the like circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe releases the transmitted heat at the roadbed 2 to melt snow. In the summer, when water or the like circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe 32 passes through the roadbed 2, heat is acquired from the roadbed 2 heated by sunlight or the like, and the heat exchanger 41 in the control unit 4 Heat is transferred to the water circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe 31. The water circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 releases the transferred heat in the heat storage tank 1 and accumulates heat in the heat storage tank 1 for the winter season.

上記一次部において、上記蓄熱槽は、地中に形成されている。すなわち、地中の土壌が蓄熱槽としての役割を担う。上記蓄熱槽は、地中の土壌が有する地熱を熱源として利用する役割を担うとともに、後述する路盤で取得した太陽熱等を蓄積する役割を担う。 In the primary part, the heat storage tank is formed in the ground. That is, the soil in the ground plays a role as a heat storage tank. The heat storage tank plays a role of using the geothermal heat of the soil in the ground as a heat source and also plays a role of accumulating solar heat and the like acquired from the roadbed described later.

従来、蓄熱槽は、地上に設置され、パネルタンクを用いた貯水式の蓄熱槽や、エコアイス(登録商標)等に用いられる潜熱蓄熱材を用いた蓄熱槽等が用いられている。しかしながら、このような蓄熱槽は、新規設置に費用がかかるという問題がある。
これに対して、本発明の太陽熱利用融雪システムにおける蓄熱槽は、地中に形成されている。そのため、比較的熱伝導率が低く、比熱が高い土壌の蓄熱性を利用することによって、従来より安価な蓄熱槽とすることができる。
Conventionally, a heat storage tank is installed on the ground, and a water storage type heat storage tank using a panel tank, a heat storage tank using a latent heat storage material used for Eco Ice (registered trademark), and the like are used. However, there is a problem that such a heat storage tank is expensive to install.
On the other hand, the heat storage tank in the solar heat utilizing snow melting system of the present invention is formed in the ground. Therefore, it can be set as a heat storage tank cheaper than before by utilizing the heat storage property of soil with comparatively low thermal conductivity and high specific heat.

一般的に、地面を掘削していくと、その地域の気候、地下水位、温泉の有無により異なるが、おおよそ掘削深度が7〜10m程度で、年間12〜18℃程度の安定した温度帯に到達する。更に、掘削深度が100m程度に達すれば、温度が上昇に転ずる場合が多いが、掘削深度が7〜50m程度の範囲で、年間12〜18℃程度の安定した温度帯の土層に到達する。 In general, when excavating the ground, it varies depending on the local climate, groundwater level, and the presence or absence of hot springs, but the excavation depth is about 7-10 m and reaches a stable temperature range of about 12-18 ° C per year. To do. Furthermore, when the excavation depth reaches about 100 m, the temperature often starts to rise, but the excavation depth ranges from about 7 to 50 m and reaches a soil layer in a stable temperature zone of about 12 to 18 ° C. per year.

従来、上記蓄熱槽を形成する方法としては特に限定されず、例えば、ボーリング等の掘削方法を用いて、立孔(ボアホール)を掘削し、熱交換パイプを挿入した後、埋設することによって、地中の熱エネルギーを取得することが考えられる。
しかしながら、こうした場合、掘削深度が深ければ深い程、取得可能な熱量が増えるものの、掘削費用も飛躍的に高くなる。一方、浅く掘削した場合、例えば、地表層から7m程度の掘削深度では、掘削費は安価になるものの、地表面の温度の影響を受けるため、取得できる熱エネルギーが不充分となるという問題があった。
これに対して、本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムでは、後述するように、地熱に加えて、夏季に太陽熱等を取得し、取得した太陽熱等を冬季に利用することによって、従来より浅い深度のところに蓄熱槽を形成しても、必要な地熱等を取得することができる。
Conventionally, the method for forming the heat storage tank is not particularly limited. For example, the excavation method such as boring is used to excavate a vertical hole (bore hole), insert a heat exchange pipe, and then embed it. It is conceivable to acquire the heat energy inside.
However, in such a case, the deeper the excavation depth, the greater the amount of heat that can be acquired, but the excavation cost increases dramatically. On the other hand, when excavating shallowly, for example, when the excavation depth is about 7 m from the surface layer, the excavation cost is low, but it is affected by the temperature of the ground surface, so there is a problem that the heat energy that can be acquired becomes insufficient. It was.
On the other hand, in the solar heat utilization heat storage and snow melting system of the present invention, as described later, in addition to geothermal heat, solar heat and the like are acquired in the summer, and the acquired solar heat and the like are used in the winter, so that the depth is shallower than before. However, even if a heat storage tank is formed, necessary geothermal heat can be obtained.

上記蓄熱槽を形成する方法としては特に限定されず、例えば、地表面を開削し、後述する熱交換パイプを埋設することによって形成することができる。
上記埋設には、地表面を開削した際に生じた廃土、山砂、川砂等を埋め戻してもよいし、蓄熱性能を増大させるために、より比熱の高い物質、潜熱蓄熱材等を用いてもよい。
It does not specifically limit as a method of forming the said thermal storage tank, For example, it can form by excavating the ground surface and embedding the heat exchange pipe mentioned later.
In the above burial, waste soil, mountain sand, river sand, etc. generated when excavating the ground surface may be backfilled, and in order to increase heat storage performance, materials with higher specific heat, latent heat storage materials, etc. are used. May be.

上記開削の深度は、地表面からの深度の好ましい下限が0.5m、好ましい上限が20mである。0.5m未満であると、後述する遮熱層を設けるための領域を確保することができず、充分な蓄熱を行うことができなかったり、充分な地熱が得られなかったりすることがある。20mを超えると、開削施工コストが高くなることがある。
上記開削は、地表面から深度が2m程度未満であれば、土留めは不要であるが、深度が2mを超える場合には、土留め工が必要となったり、開削角度を大きくすることが必要となったりすることがある。
As for the depth of the excavation, a preferable lower limit of the depth from the ground surface is 0.5 m, and a preferable upper limit is 20 m. If it is less than 0.5 m, a region for providing a heat shield layer to be described later cannot be secured, and sufficient heat storage may not be performed, or sufficient geothermal heat may not be obtained. If it exceeds 20 m, the cut construction cost may increase.
In the above excavation, if the depth is less than about 2 m from the ground surface, the earth retaining is not necessary, but if the depth exceeds 2 m, the earth retaining work is required or the excavation angle needs to be increased. It may become.

上記蓄熱槽を形成する方法としては、立孔(ボアホール)を群杭式に掘削し、該立孔に後述する熱交換パイプを挿入した後、該立孔を埋設する方法を用いてもよい。挿入する熱交換パイプは、ボアホール内を循環するように埋設することが好ましい。 As a method for forming the heat storage tank, a method may be used in which a vertical hole (bore hole) is excavated in a group pile type, a heat exchange pipe described later is inserted into the vertical hole, and then the vertical hole is buried. The heat exchange pipe to be inserted is preferably embedded so as to circulate in the borehole.

上記立孔の深度は、地表面からの深度の好ましい下限が2.0m、好ましい上限が100mである。2.0m未満であると、充分に安定した地熱を取得することができないことがある。100mを超えると、立孔施工性が劣ることがある。 The preferable lower limit of the depth from the ground surface is 2.0 m, and the preferable upper limit is 100 m. If it is less than 2.0 m, it may not be possible to obtain sufficiently stable geothermal heat. When it exceeds 100 m, the construction work for the vertical hole may be inferior.

上記立孔同士の間隔は、好ましい下限が0.2m、好ましい上限が2.5mである。0.2m未満であると、所定の体積を有する蓄熱槽を形成するための掘削立孔本数が増え、コスト高となるとともに、隣接する立孔同士が熱干渉することによって、掘削本数が増える割に充分な熱量を確保することができなくなることがある。2.5mを超えると、地中に蓄積された熱量を熱交換パイプによって充分に吸熱・放熱することができないことがある。 As for the space | interval of the said standing holes, a preferable minimum is 0.2 m and a preferable upper limit is 2.5 m. If it is less than 0.2 m, the number of excavation vertical holes for forming a heat storage tank having a predetermined volume increases, which increases the cost, and the number of excavation increases due to thermal interference between adjacent vertical holes. In some cases, a sufficient amount of heat cannot be secured. If it exceeds 2.5 m, the amount of heat accumulated in the ground may not be sufficiently absorbed or radiated by the heat exchange pipe.

上記蓄熱槽は、上面、側面及び下面に、遮熱層を設置することが好ましい。すなわち、上記蓄熱槽が遮熱層によって囲繞されていることが好ましい。
遮熱層が設置されることによって、蓄熱槽から熱が逃げ出すことを防止し、蓄熱性を向上させることができる。そのため、蓄熱槽を形成するための掘削体積を小さくしても充分な熱を確保することが可能となり、掘削コスト等を抑えることができる。
The heat storage tank is preferably provided with a heat shielding layer on the upper surface, the side surface, and the lower surface. That is, it is preferable that the heat storage tank is surrounded by a heat shield layer.
By installing the heat shielding layer, it is possible to prevent heat from escaping from the heat storage tank and to improve the heat storage property. Therefore, even if the excavation volume for forming the heat storage tank is reduced, sufficient heat can be secured, and excavation costs and the like can be suppressed.

上記遮熱層を構成する素材としては特に限定されず、例えば、発泡ポリエチレン、フェノールフォーム、フェノールウレタンフォーム、ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、発泡ポリカーボネート、発泡ポリプロピレン、ポリイソシアネートフォーム等が挙げられる。 It does not specifically limit as a raw material which comprises the said heat insulation layer, For example, a foamed polyethylene, a phenol foam, a phenol urethane foam, a urethane foam, a polystyrene foam, a foamed polycarbonate, a foamed polypropylene, a polyisocyanate foam etc. are mentioned.

上記遮熱層の厚さは、好ましい下限が10mm、好ましい上限が500mmである。10mm未満であると、充分な断熱性が得られないことがある。500mmを超えると、施工性が劣ることがある。より好ましい下限は30mm、より好ましい上限は100mmである。 The preferable lower limit of the thickness of the heat shield layer is 10 mm, and the preferable upper limit is 500 mm. If it is less than 10 mm, sufficient heat insulation may not be obtained. When it exceeds 500 mm, workability may be inferior. A more preferable lower limit is 30 mm, and a more preferable upper limit is 100 mm.

上記二次部において、上記路盤は、地表面に埋設されている。
上記路盤は、夏季は、太陽熱を取得するための採熱部として利用することができ、冬季は放熱部として利用することができる。すなわち、夏季においては、上記路盤が吸収した太陽熱を、上記路盤中に敷設された路盤循環熱交換パイプ内に循環する水等が取得し、熱交換器を介して、取得した熱を地中の上記蓄熱槽において放出し、熱を蓄積することができる。一方、冬季においては、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内に循環する水又は不凍液が、上記蓄熱槽内を通る際に地熱を取得し、熱交換器を介して、上記路盤においてに取得した地熱を放出することによって、上記路盤上の融雪等に利用することができる。
In the secondary part, the roadbed is embedded in the ground surface.
The roadbed can be used as a heat collecting unit for acquiring solar heat in summer and can be used as a heat radiating unit in winter. That is, in the summer, the solar heat absorbed by the roadbed is obtained by water circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe laid in the roadbed, and the heat obtained through the heat exchanger is underground. The heat can be released and stored in the heat storage tank. On the other hand, in winter, the water or antifreeze circulated in the heat storage tank circulation heat exchange pipe acquires geothermal heat when passing through the heat storage tank, and the geothermal heat acquired in the roadbed via the heat exchanger. By discharging, it can be used for melting snow on the roadbed.

上記路盤を形成する方法としては特に限定されず、例えば、地面を浅く掘削したところに割石等を敷き、その上に後述する熱交換パイプを仮配管し、その上からコンクリート等を流し込み、その後、更にコンクリート上にアスファルト舗装等を行う方法等が挙げられる。 The method for forming the above-mentioned roadbed is not particularly limited, for example, laying a quarry stone or the like when excavating the ground shallowly, temporarily placing a heat exchange pipe (to be described later) thereon, pouring concrete etc. from above, Furthermore, the method etc. which perform asphalt pavement etc. on concrete are mentioned.

上記一次部において、上記蓄熱槽循環熱交換パイプは、上記蓄熱槽内外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる。
上記二次部において、上記路盤循環熱交換パイプは、上記路盤内外を巡り、内部に水又は不凍液を循環させる。
In the primary part, the heat storage tank circulation heat exchange pipe circulates inside or outside the heat storage tank and circulates water or antifreeze liquid inside.
In the secondary part, the roadbed circulation heat exchange pipe circulates inside and outside the roadbed and circulates water or antifreeze liquid inside.

上記不凍液としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等を主成分として水で希釈したものに防錆剤等を添加したもの等が挙げられる。 The antifreeze is not particularly limited, and examples thereof include those obtained by diluting ethylene glycol, propylene glycol or the like as a main component with water and adding a rust inhibitor or the like.

上記蓄熱槽循環熱交換パイプ及び上記路盤循環熱交換パイプを構成する熱交換パイプとしては特に限定されず、例えば、PE管、架橋PE管、SUS管、銅管、金属複合管等が挙げられる。なかでも、金属複合管が好ましい。 It does not specifically limit as a heat exchange pipe which comprises the said thermal storage tank circulation heat exchange pipe and the said roadbed circulation heat exchange pipe, For example, a PE pipe, a bridge | crosslinking PE pipe, a SUS pipe, a copper pipe, a metal composite pipe etc. are mentioned. Among these, a metal composite tube is preferable.

上記金属複合管は、最外層に設けられた合成樹脂層と、前記合成樹脂組成物層の内面側に設けられた金属層と、前記金属層の内面側に設けられた合成樹脂層とからなるものであることが好ましい。 The metal composite tube includes a synthetic resin layer provided on the outermost layer, a metal layer provided on the inner surface side of the synthetic resin composition layer, and a synthetic resin layer provided on the inner surface side of the metal layer. It is preferable.

熱交換パイプとしては、内部を循環する水又は不凍液の流路を長く確保したり、曲げたりする際に継手を形成することが不可欠となる。従来の熱交換パイプとしては、熱交換効率に優れた金属管が用いられてきたが、こうした場合、施工時の手間やコストを増大させるだけでなく、継手の数だけ漏れが発生する可能性がある。更に、熱交換パイプ内部を流れる流体や、熱交換パイプ外部に接する土質や土中水分によって、腐食が避けられないといったリスクもある。そのため、近年では、金属管に代えて、耐腐食性・可撓性に優れた合成樹脂管が使用されている。しかしながら、合成樹脂管は、金属管と比べて熱交換能力に大きく欠けるため、熱を採取・利用する際に金属管と比べて時間がかかったり、温度が上がらなかったりする問題があった。
これに対して、上記金属複合管を用いた場合には、金属管と比較しても遜色ない伝熱性能を発揮することに加えて、金属管の欠点であった腐食性を克服することができる。また、上記金属複合管は曲げ加工が可能で、長い配管を製造することができるため、継手を少なくすることができ、金属管と比較して長期の耐久性も大きく上回る。更に、上記金属複合管は、形状保持性に優れるため、飛躍的に施工性が向上する。
As a heat exchange pipe, it is indispensable to form a joint when a long flow path of water or antifreeze circulating inside is secured or bent. As conventional heat exchange pipes, metal tubes with excellent heat exchange efficiency have been used, but in this case, not only the labor and cost during construction will be increased, but there is a possibility that leakage will occur as many as the number of joints. is there. Furthermore, there is a risk that corrosion is unavoidable due to the fluid flowing inside the heat exchange pipe, the soil quality and the moisture in the soil that are in contact with the outside of the heat exchange pipe. Therefore, in recent years, synthetic resin pipes excellent in corrosion resistance and flexibility have been used instead of metal pipes. However, since the synthetic resin pipe is largely lacking in heat exchange capacity compared to the metal pipe, there are problems that it takes time and the temperature does not increase when collecting and using heat.
On the other hand, when the metal composite pipe is used, in addition to exhibiting heat transfer performance comparable to that of the metal pipe, it can overcome the corrosiveness that has been a drawback of the metal pipe. it can. Moreover, since the said metal composite pipe can be bent and a long piping can be manufactured, a joint can be decreased and long-term durability is also greatly exceeded compared with a metal pipe. Furthermore, since the metal composite tube is excellent in shape retention, the workability is dramatically improved.

上記金属複合管は、最外層又は最内層に設けられた合成樹脂層の熱放射率が0.80W/m・K以上、かつ、熱伝導率0.50W/m・K以上であることがより好ましい。このような構成とすることによって、より高い伝熱性能を発揮し、本発明の自然熱ハイブリッド土壌蓄熱システムのランニングコストを低減することができる。熱放射率が0.80W/m・K未満、又は、熱伝導率0.50W/m・K未満であると、充分な熱量を効率的に採取等することができないことがある。 In the metal composite tube, the thermal emissivity of the synthetic resin layer provided in the outermost layer or the innermost layer is 0.80 W / m · K or more and the thermal conductivity is 0.50 W / m · K or more. preferable. By setting it as such a structure, higher heat-transfer performance can be exhibited and the running cost of the natural heat hybrid soil heat storage system of this invention can be reduced. When the thermal emissivity is less than 0.80 W / m · K or the thermal conductivity is less than 0.50 W / m · K, it may not be possible to efficiently collect a sufficient amount of heat.

上記熱交換パイプの内径の好ましい下限は5mm、好ましい上限は30mmである。5mm未満であると、充分な熱エネルギーを取得・放出することができないことがある。30mmを超えると、施工性が劣ることがある。 The preferable lower limit of the inner diameter of the heat exchange pipe is 5 mm, and the preferable upper limit is 30 mm. If it is less than 5 mm, sufficient thermal energy may not be obtained / released. When it exceeds 30 mm, workability may be inferior.

上記熱交換パイプの形状としては特に限定されないが、上記蓄熱槽内及び上記路盤内においては、蛇行形状を有することが好ましい。蛇行形状を有することによって、効率的に熱を取得・放出することが可能となる。 The shape of the heat exchange pipe is not particularly limited, but preferably has a meandering shape in the heat storage tank and the roadbed. By having a meandering shape, it is possible to efficiently acquire and release heat.

上記熱交換パイプが上記蛇行形状を有する場合、上記蛇行形状のピッチは、好ましい下限が50mm、好ましい上限が2500mmである。50mm未満であると、熱交換パイプの曲げ加工が難しくなることがある。また、ピッチがあまりに短すぎることから、路盤への入口近傍では吸熱・放熱を行うが、中盤から出口側近傍では、熱交換パイプ内部を通る水等の温度が路盤温度に近づいてしまい、充分に吸熱・放熱を行うことができない。例えば、冬季には、路盤の入口付近では融雪することができるが、路盤の中盤から出口側近傍では融雪することができず、積雪してしまうことがある。このような不具合を避けるために、これに対して、熱交換パイプを多数分岐して、路盤に対する入口と出口とを増やすことによって、このような不具合は解消することができるが、熱交換パイプの接続箇所が増え、継ぎ手のコストや施工の手間が発生することがある。2500mmを超えると、熱交換パイプピッチ間の部分では吸熱・放熱を行うことができないため、例えば、夏季には、路盤全体から充分に熱を取得することができず、冬季には、熱交換パイプピッチ間の雪が溶けず融雪ムラが発生することがある。 When the heat exchange pipe has the meandering shape, the meandering pitch has a preferable lower limit of 50 mm and a preferable upper limit of 2500 mm. If it is less than 50 mm, it may be difficult to bend the heat exchange pipe. In addition, because the pitch is too short, heat is absorbed and dissipated near the entrance to the roadbed, but near the outlet from the middle floor, the temperature of the water, etc. that passes through the heat exchange pipe approaches the roadbed temperature. It cannot absorb or dissipate heat. For example, in winter, snow can be melted in the vicinity of the entrance to the roadbed, but snow cannot be melted in the vicinity of the exit from the middle of the roadbed, and snow may accumulate. In order to avoid such problems, this problem can be solved by branching a large number of heat exchange pipes and increasing the number of inlets and outlets to the roadbed. The number of connection points increases, and joint costs and construction work may occur. If it exceeds 2500 mm, heat cannot be absorbed or dissipated in the portion between the heat exchange pipe pitches. For example, in summer, heat cannot be sufficiently obtained from the entire roadbed, and in winter, heat exchange pipes are not obtained. Snow between the pitches may not melt and uneven snow melting may occur.

上記一次部及び二次部は、各々独立して、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内及び上記路盤循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプを有する。
上記送液ポンプは、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内及び上記路盤循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液する役割を担う。
このような構造を有することによって、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内及び上記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水等の流量を各々独立して調整することができるため、上記蓄熱槽等に蓄積された熱量の無駄な消費や、上記路盤において融雪ムラ等の発生を回避するとともに、圧力損失を低減することが可能となる。
The primary part and the secondary part each independently have a liquid feed pump for feeding water or antifreeze liquid into the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe.
The liquid feed pump plays a role of feeding water or antifreeze into the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe.
By having such a structure, it is possible to independently adjust the flow rate of water or the like circulating through the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe, so that the heat accumulation tank accumulates in the heat storage tank or the like. It is possible to avoid wasteful consumption of the amount of heat generated and the occurrence of uneven snow melting in the roadbed and reduce pressure loss.

上記一次部と二次部とは、切り離され独立して制御されるものであり、かつ、熱交換機により上記一次部と二次部との間で熱交換される。
このような構造を有することによって、上記熱交換器を介して、一次部において上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水等と、二次部において上記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水等とは、熱を交換することができる。具体的には例えば、冬季には、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液が、蓄熱槽内を通る際に地熱を取得し、熱交換器によって、二次部の上記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液に熱を伝え、路盤において熱を放出することによって融雪を行う。一方、夏季には、二次部の路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液が、路盤内を通る際に太陽熱等を取得し、熱交換器によって、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液に熱を伝え、蓄熱槽において熱を放出することによって、蓄熱槽に熱を蓄積する。こうして、自然エネルギーを効率的に利用することができる。
The primary part and the secondary part are separated and controlled independently, and heat is exchanged between the primary part and the secondary part by a heat exchanger.
By having such a structure, water circulated in the heat storage tank circulation heat exchange pipe in the primary part through the heat exchanger, and water circulated in the roadbed circulation heat exchange pipe in the secondary part. And the like can exchange heat. Specifically, for example, in winter, the water or antifreeze liquid circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe of the primary part acquires geothermal heat when passing through the heat storage tank, and the above-mentioned secondary part is obtained by the heat exchanger. Snow is melted by transferring heat to water or antifreeze that circulates in the subbase circulation heat exchange pipe and releasing heat in the subbase. On the other hand, in the summer, the water or antifreeze circulating in the secondary subbase circulation heat exchange pipe acquires solar heat when passing through the subbase, and the primary heat storage tank circulation heat exchange pipe is obtained by the heat exchanger. Heat is stored in the heat storage tank by transferring heat to the water or antifreeze circulating inside and releasing the heat in the heat storage tank. Thus, natural energy can be used efficiently.

上記熱交換器としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができるが、熱交換効率が優れることから、対向流式のものであることが好ましい。 Although it does not specifically limit as said heat exchanger, A conventionally well-known thing can be used, but since it is excellent in heat exchange efficiency, it is preferable that it is a countercurrent type.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムは、制御ユニットを有することが好ましい。
上記制御ユニットは、自動制御運転によって、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ及び路盤循環熱交換パイプ内に、水又は不凍液を循環させる役割を担う。上記制御ユニットにおいて、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ及び路盤循環熱交換パイプは、上記送液ポンプ等に各々独立して接続されることによって、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ内及び路盤循環熱交換パイプ内に、各々独立して水又は不凍液を循環させることができる。
The solar heat utilization heat storage and snow melting system of the present invention preferably has a control unit.
The control unit plays a role of circulating water or antifreeze liquid in the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe by automatic control operation. In the control unit, the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe are independently connected to the liquid feed pump and the like, thereby the inside of the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe. Water or antifreeze can be circulated inside each independently.

上記制御ユニットとしては、融雪時、蓄熱時等の負荷に応じて、流量を調整して熱交換パイプ内に水又は不凍液を循環させることができるものであれば特に限定されず、従来公知のものが用いられる。 The control unit is not particularly limited as long as it can adjust the flow rate according to the load during snow melting, heat storage, etc., and circulate water or antifreeze liquid in the heat exchange pipe. Is used.

上記制御ユニットにおいて、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ及び路盤循環熱交換パイプは、各々独立して、温度センサー、降雪センサー等の各種センサーを有することが好ましい。上記温度センサーは、各循環経路を流れる水又は不凍液の温度を測定する役割を担う。上記降雪センサーは、降雪の有無を検知する役割を担う。 In the control unit, it is preferable that the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe independently have various sensors such as a temperature sensor and a snowfall sensor. The temperature sensor plays a role of measuring the temperature of water or antifreeze flowing through each circulation path. The snowfall sensor plays a role of detecting the presence or absence of snowfall.

従来、路盤、蓄熱槽に温度センサーを埋設した場合には、経年劣化等に起因して断線等の発生リスクがあった。これに対して、本発明の太陽熱利用融雪システムでは、上記制御ユニットが温度センサー等を有することによって、断線等の発生リスクを回避することができる。上記温度センサー等は、上記蓄熱槽又は上記路盤に埋設されるのではなく、上記制御ユニットに設置されることによって、上記熱交換パイプ内を循環する温度を簡易に確認することができ、夏季の蓄熱運転又は冬季の融雪運転の開始判断をスムーズに行うことができる。 Conventionally, when a temperature sensor is embedded in a roadbed or a heat storage tank, there is a risk of occurrence of disconnection or the like due to aged deterioration or the like. On the other hand, in the solar heat utilizing snow melting system of the present invention, the control unit has a temperature sensor or the like, thereby avoiding the risk of occurrence of disconnection or the like. The temperature sensor or the like is not embedded in the heat storage tank or the roadbed, but is installed in the control unit, so that the temperature circulating in the heat exchange pipe can be easily confirmed. It is possible to smoothly determine whether to start the heat storage operation or the snow melting operation in winter.

上記制御ユニットにおいて、上記蓄熱槽循環熱交換パイプ及び路盤循環熱交換パイプは、各々独立して、流量計を有することが好ましい。
上記流量計は、各循環経路を流れる水又は不凍液の流量を測定する役割を担う。
上記制御ユニットは、更に、絞り弁を有してもよく、インバーター制御装置を有してもよい。
In the control unit, it is preferable that the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe each independently have a flow meter.
The flow meter plays a role of measuring the flow rate of water or antifreeze flowing through each circulation path.
The control unit may further include a throttle valve or an inverter control device.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムを運転する方法としては特に限定されないが、自動運転が好ましく、季節等に応じて運転態様を変化させることが好ましい。 Although it does not specifically limit as a method of operating the solar heat utilization thermal storage snow melting system of this invention, Automatic operation is preferable and it is preferable to change a driving | running aspect according to a season etc.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムは、夏季においては、外気温度及び降水量を測定した結果、例えば、外気温度30℃以上、かつ、降水量0mmである場合には、上記路盤において太陽熱等の熱を取得し、取得した熱は、上記熱交換器を介して上記蓄熱槽に蓄積することができる。
上記運転を判断する外気温度や降水量は地域や運転実情を鑑みて制御上で変更することが可能である。また、外気温度だけで判断してもよいし、実際に路盤に温度センサーを埋めて、その温度測定値によって、以下の蓄熱判断運転開始の判断を行ってもかまわない。
蓄熱判断運転は、まず、二次部において路盤循環熱交換パイプの送液ポンプを回転させ、路盤循環熱交換パイプ内に水等を循環させ、路盤循環熱交換パイプ内の水等の戻り温度(T2)を計測し、送液ポンプを停止する。次いで、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプの送液ポンプを回転させ、蓄熱槽循環熱交換パイプ内の水等を循環させ、蓄熱槽循環熱交換パイプ内の水等の戻り温度(T1)計測し、送液ポンプを停止する。
計測したT2とT1とを比較し、蓄熱運転を行うか判断する。T2の方が高い場合には、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプの送液ポンプ、及び、二次部の路盤循環熱交換パイプの送液ポンプを回転させ、上記路盤で取得した熱を、上記熱交換器を介して、上記蓄熱槽に伝えることによって、上記路盤で取得した熱を上記蓄熱槽へ蓄積する。
このように蓄熱判断運転を行ってから、蓄熱をするので確実に路盤側から地中へ熱を搬送することができる。また、この蓄熱判断運転は一次側二次側別々に切り分けて行うため、上記蓄熱判断運転によりせっかく蓄熱槽に蓄積した熱が路盤側へ伝わっていくこともない。
一方、外気温度及び降水量を測定した結果、例えば、外気温度30℃以上、かつ、降水量0mmの条件を満たさない場合には、送液ポンプを停止する停止運転を行う。
上記停止運転は、蓄熱中計測し続けているT2がT1よりも低くなり、蓄熱をしなくなると判断した際も実行される。
更に、本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムは、頻繁な運転を避けるため、上記送液ポンプをタイマー休眠した後、例えば、1時間毎に、外気温度及び降水量を測定する。こうして、定期的かつ自動的に外気温度及び降水量を測定したうえで、蓄熱運転を行うか又はタイマー休眠を行うか判断する。このタイマー時間も制御上で変更可能である。
本明細書において、夏季におけるこのような本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムの運転態様を、蓄熱運転ともいう。
As a result of measuring the outside air temperature and the precipitation amount in the summer, for example, when the outside air temperature is 30 ° C. or more and the precipitation amount is 0 mm, the solar heat utilization heat storage and snow melting system of the present invention is capable of generating heat such as solar heat on the roadbed. The acquired heat can be stored in the heat storage tank via the heat exchanger.
The outside air temperature and the precipitation amount for judging the operation can be changed on the control in consideration of the region and the actual driving situation. Alternatively, the determination may be made based only on the outside air temperature, or the temperature sensor may be actually buried in the roadbed, and the following heat storage determination operation start determination may be made based on the measured temperature value.
In the heat storage judgment operation, first, in the secondary part, the feed pump of the roadbed circulation heat exchange pipe is rotated, water is circulated in the roadbed circulation heat exchange pipe, and the return temperature of the water etc. in the roadbed circulation heat exchange pipe ( T2) is measured and the liquid feed pump is stopped. Next, the liquid feed pump of the heat storage tank circulation heat exchange pipe in the primary part is rotated to circulate the water in the heat storage tank circulation heat exchange pipe, and the return temperature (T1) of the water in the heat storage tank circulation heat exchange pipe is measured. And stop the pump.
The measured T2 and T1 are compared to determine whether or not to perform the heat storage operation. When T2 is higher, rotate the liquid feed pump of the heat storage tank circulation heat exchange pipe of the primary part and the liquid feed pump of the road bed circulation heat exchange pipe of the secondary part, and the heat acquired by the roadbed is By transmitting to the heat storage tank via the heat exchanger, the heat acquired by the roadbed is accumulated in the heat storage tank.
Since heat storage is performed after performing the heat storage determination operation in this way, heat can be reliably conveyed from the roadbed side to the ground. Further, since the heat storage determination operation is performed separately for the primary side and the secondary side, the heat accumulated in the heat storage tank by the heat storage determination operation is not transmitted to the roadbed side.
On the other hand, as a result of measuring the outside air temperature and the precipitation amount, for example, when the outside air temperature is 30 ° C. or more and the condition of the precipitation amount of 0 mm is not satisfied, a stop operation for stopping the liquid feeding pump is performed.
The stop operation is also executed when it is determined that T2 being measured during heat storage is lower than T1 and heat storage is not performed.
Furthermore, in order to avoid frequent operation | movement, the solar-heat-use heat storage snow-melting system of this invention measures an external temperature and precipitation every hour, for example after sleeping the said liquid feeding pump on a timer. Thus, after measuring the outdoor temperature and precipitation regularly and automatically, it is determined whether to perform the heat storage operation or to perform timer sleep. This timer time can also be changed in the control.
In the present specification, such an operation mode of the solar heat utilization heat storage snow melting system of the present invention in summer is also referred to as heat storage operation.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムは、冬季においては、従来公知の降雪センサーを用いて降雪を検知した場合、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプの送液ポンプ、及び、二次部の路盤循環熱交換パイプの送液ポンプを全力で回転し、循環運転を継続しながら、二次部の路盤循環熱交換パイプ内の水等の行き温度と戻り温度との温度差、及び、流量から、路盤循環熱交換パイプ側の熱エネルギー消費量を計算する。
得られた熱エネルギー消費量に応じて、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水等の流量を調整する。すなわち、例えば、熱エネルギー消費量が少ない場合(低融雪負荷の場合)には、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプの送液ポンプの回転数を減少させることによって、一次部から二次部へ供給する熱量を抑える。
一方、降雪がない場合には、送液ポンプを停止する。頻繁な運転を避けるため、送液ポンプをタイマー休眠した後、例えば、30分毎に、融雪センサーを用いて降雪の有無を検知する。こうして、定期的かつ自動的に降雪の有無を検知したうえで、融雪運転を行うか又はタイマー休眠を行うか判断する。
本明細書において、冬季におけるこのような本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムの運転態様を、融雪運転ともいう。
In the winter, the solar heat storage heat storage and snow melting system of the present invention, in the winter season, when detecting snow using a conventionally known snowfall sensor, the primary part of the heat storage tank circulation heat exchange pipe feed pump, and the secondary roadbed circulation Rotate the pump of the heat exchange pipe at full power and continue the circulation operation. Calculate the heat energy consumption on the circulating heat exchange pipe side.
According to the obtained heat energy consumption, the flow rate of the water etc. which circulates in the heat storage tank circulation heat exchange pipe of a primary part is adjusted. That is, for example, when the heat energy consumption is small (in the case of a low snow melting load), the primary part is changed to the secondary part by decreasing the number of revolutions of the liquid feed pump of the heat storage tank circulation heat exchange pipe of the primary part. Reduce the amount of heat supplied.
On the other hand, when there is no snowfall, the liquid feed pump is stopped. In order to avoid frequent operation, after the liquid feeding pump sleeps on the timer, for example, every 30 minutes, the presence or absence of snow is detected using a snow melting sensor. In this way, it is determined whether or not snow melting operation or timer sleep is performed after detecting the presence or absence of snow periodically and automatically.
In the present specification, such an operation mode of the solar heat utilization heat storage snow melting system of the present invention in winter is also referred to as snow melting operation.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムを用いた上記融雪運転では、上記二次部における上記路盤循環熱交換パイプの送液ポンプは、全力で回転させるのに対し、上記一次部における上記蓄熱槽循環熱交換パイプの送液ポンプは、必要な熱量に応じて、回転させればよいため、必要な熱量のみを供給することができる。
また、上記一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプと、上記二次部の路盤循環熱交換パイプとは、相互に連通せず、各々独立した循環経路であることから、圧力損失を抑え、上記二次部の路盤循環熱交換パイプ内を循環する水等の流量を充分に確保することができるため、上記路盤の温度分布にムラを生じることなく、融雪ムラの発生を抑制することが可能となる。
上記送液ポンプは、流量が0〜100L/minの範囲で可変な従来公知のものを用いることができる。
上記送液ポンプの制御上の流量設定は、融雪面積にもよるが、好ましくは0〜30L/min、より好ましくは0〜20L/min程度である。
上記送液ポンプの制御上の全力運転の数値は、制御上可変であるが、好ましい下限は10L/min、好ましい上限は20L/minである。上記送液ポンプの全力運転時に流量が少ないと、一次部及び二次部ともに循環熱交換パイプ内を循環する水等が入れ替わるのが遅くなり、制御ユニットの戻り側で温度を判断するのに時間が必要となることがあることに加え、循環する水等を介して運ぶ熱量が限られてしまうことがある。一方、流量が大き過ぎると、使用するポンプが大型となり、イニシャルコストや設置スペース、消費電力が大きくなる等問題が発生してしまうことがある。より好ましい下限は10L/min、より好ましい上限は15L/minである。
In the snow melting operation using the solar heat storage thermal snow melting system of the present invention, the liquid feed pump of the roadbed circulation heat exchange pipe in the secondary part rotates at full power, whereas the heat storage tank circulation heat in the primary part rotates. Since the liquid feed pump of the exchange pipe has only to be rotated according to the required amount of heat, only the necessary amount of heat can be supplied.
Further, the primary part heat storage tank circulation heat exchange pipe and the secondary part subbase circulation heat exchange pipe do not communicate with each other, and are independent circulation paths, so that pressure loss is suppressed, Since it is possible to secure a sufficient flow rate of water or the like that circulates in the next subbase circulation heat exchange pipe, it is possible to suppress the occurrence of uneven snowmelt without causing unevenness in the temperature distribution of the subbase. .
As the liquid feeding pump, a conventionally known pump whose flow rate is variable in the range of 0 to 100 L / min can be used.
The flow rate setting for controlling the liquid feeding pump is preferably 0 to 30 L / min, more preferably about 0 to 20 L / min, although it depends on the snow melting area.
The numerical value of the full power operation in the control of the liquid feed pump is variable in the control, but the preferable lower limit is 10 L / min, and the preferable upper limit is 20 L / min. If the flow rate is low during full operation of the above-mentioned liquid feed pump, the water circulating in the circulating heat exchange pipe in both the primary part and the secondary part will slow to change, and it will take time to judge the temperature on the return side of the control unit. May be necessary, and the amount of heat carried through the circulating water may be limited. On the other hand, if the flow rate is too large, the pump to be used becomes large, which may cause problems such as initial cost, installation space, and increased power consumption. A more preferable lower limit is 10 L / min, and a more preferable upper limit is 15 L / min.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムを用いることによって、冬季の降雪時に路盤循環熱交換パイプの流量を高いレベルで一定に保持しながら、路盤で消費される熱量を計算し、前記熱量に応じて蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水等の流量を変動させることができる。こうして、路盤における融雪ムラ等の発生を抑えつつ、適量のエネルギーを常に無駄なく供給することが可能となる。
このような本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムを制御する方法であって、路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の流量を一定に保持しながら、路盤で消費される熱量を計算し、前記熱量に応じて、蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の流量を変動させる太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法もまた、本発明の一つである。
By using the solar heat utilization heat storage and snow melting system of the present invention, the amount of heat consumed in the roadbed is calculated while keeping the flow rate of the roadbed circulation heat exchange pipe constant at a high level during winter snowfall, and heat is stored according to the amount of heat. The flow rate of water circulating in the tank circulation heat exchange pipe can be varied. In this way, it is possible to always supply an appropriate amount of energy without waste while suppressing the occurrence of uneven snow melting on the roadbed.
This is a method for controlling the solar heat storage heat melting snow system of the present invention, calculating the amount of heat consumed in the roadbed while maintaining a constant flow rate of water or antifreeze liquid circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe, A control method for a solar heat storage heat melting snow system that varies the flow rate of water or antifreeze liquid circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe according to the amount of heat is also one aspect of the present invention.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法は、太陽熱利用蓄熱融雪システムの起動時に、蓄熱槽循環熱交換パイプ又は路盤循環熱交換パイプのうち、一方の循環熱交換パイプにおいて、送液ポンプを動作させ、温度センサーによって前記循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度を確認し、送液ポンプを停止させ、更に、他方の循環熱交換パイプにおいて、送液ポンプを動作させ、温度センサーによって前記循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度を確認し、送液ポンプを停止させた後、前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度が前記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度よりも高い場合には融雪運転を開始し、前記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度が前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度よりも高い場合には蓄熱運転を開始することが好ましい。このような方法で制御することによって、季節等に応じて、効率的に本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムを制御することができる。 The control method of the solar heat storage heat melting snow system according to the present invention operates the liquid feed pump in one of the heat storage tank circulation heat exchange pipe or the roadbed circulation heat exchange pipe when the solar heat utilization heat storage snow melting system is started. The temperature of the water or antifreeze liquid circulating in the circulating heat exchange pipe is confirmed by the temperature sensor, the liquid feeding pump is stopped, and the liquid feeding pump is operated in the other circulating heat exchange pipe. After confirming the temperature of the water or antifreeze circulating in the circulating heat exchange pipe and stopping the liquid feed pump, the temperature of the water or antifreeze circulating in the heat storage tank circulating heat exchange pipe is the temperature of the roadbed circulating heat exchange pipe When the temperature of the water or antifreeze circulating in the interior is higher than that, the snow melting operation is started, and the temperature of the water or antifreeze circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe is increased. It is preferred that when serial higher than the temperature of the water or antifreeze that circulates heat storage tank circulating heat exchange pipe starts thermal storage operation. By controlling by such a method, the solar heat utilization heat storage snow melting system of this invention can be controlled efficiently according to a season etc.

本発明によれば、低コストで充分な地熱等の自然エネルギーを取得、貯蔵及び利用することが可能な太陽熱利用蓄熱融雪システム及び太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the solar-heat-use thermal storage snowmelt system which can acquire, store and utilize sufficient natural energy, such as sufficient geothermal at low cost, and the control method of a solar-heat-use thermal storage snowmelt system can be provided.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(蓄熱槽)
新潟県妙高市の融雪実験場において、縦及び横7.28m、深さ2.18m、体積112.9mとなるように地面を掘削し、内径20mmの金属複合管(エスロンスーパーエスロメタックス、積水化学工業社製)を約500mmのピッチで内部に埋設し、周囲を500mm厚のポリスチレンフォームで覆った。更に、雨水の浸入を防ぐべく、ポリスチレンフォーム周囲を5mm厚のブチルゴムシートで覆うことによって、蓄熱槽を形成した。
蓄熱槽の上面は、地表面から深さ約500mmの地中に形成した。
Example 1
(Heat storage tank)
At the snow melting test site in Myoko City, Niigata Prefecture, the ground was excavated to be 7.28 m long, 2.18 m deep, and 112.9 m 3 in volume, and a metal composite pipe with an inner diameter of 20 mm (Eslon Super Eslometax, Sekisui Chemical Co., Ltd.) was embedded in the interior at a pitch of about 500 mm, and the periphery was covered with a polystyrene foam having a thickness of 500 mm. Furthermore, in order to prevent rainwater from entering, the heat storage tank was formed by covering the periphery of the polystyrene foam with a 5 mm-thick butyl rubber sheet.
The upper surface of the heat storage tank was formed in the ground at a depth of about 500 mm from the ground surface.

(路盤)
コンクリートを厚み100mmで打設し、その際、内径13mmの架橋PE管を地表面から30mmの深さに、ピッチが75mmとなるように埋設した。架橋PE管は地表面から50mmの深さに埋設されるように、コンクリート養生後、コンクリート上に20mm厚のアスファルトを敷設した。
(Roadbed)
Concrete was cast with a thickness of 100 mm, and at that time, a crosslinked PE pipe having an inner diameter of 13 mm was buried at a depth of 30 mm from the ground surface so that the pitch was 75 mm. After curing the concrete, a 20 mm thick asphalt was laid on the concrete so that the crosslinked PE pipe was buried at a depth of 50 mm from the ground surface.

(熱交換器等)
一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプ及び二次部の路盤循環熱交換パイプは、銅プレート式熱交換器(CB26−18H、アルファラバル社製)を介して各循環熱交換パイプ内を循環する水等の熱を交換できるように接続し、それぞれ独立してDCポンプ(PD−21、三相電機社製)に接続することによって、蓄熱槽循環熱交換パイプ内及び路盤循環熱交換パイプ内を循環する水等の流量を各々独立して制御することが可能な制御ユニットを設置した。
(Heat exchanger, etc.)
The primary part heat storage tank circulation heat exchange pipe and the secondary part roadbed circulation heat exchange pipe are water circulated in each circulation heat exchange pipe via a copper plate heat exchanger (CB26-18H, manufactured by Alfa Laval). Etc., so that heat can be exchanged, and each is connected independently to a DC pump (PD-21, manufactured by Three Phase Electric Co., Ltd.) to circulate in the heat storage tank circulation heat exchange pipe and the roadbed circulation heat exchange pipe. A control unit capable of independently controlling the flow rate of water and the like was installed.

図1は、作製した太陽熱利用蓄熱融雪システムの概略を示す模式図である。
図1において、1は蓄熱槽、2は路盤、31は蓄熱槽循環熱交換パイプ、32は路盤循環熱交換パイプ、4は制御ユニットを示す。蓄熱槽1は、土壌に形成された遮熱層11と、遮熱層11に囲まれた土壌とからなる。路盤2は、地表付近に形成されたコンクリート21からなる。蓄熱槽循環熱交換パイプ31は、蓄熱槽1内外を巡り、制御ユニット4内において、熱交換器41と温度センサー42と送液ポンプ43と流量計44とに接続されている。路盤循環熱交換パイプ32は、路盤2内外を巡り、制御ユニット4内において、熱交換器41と温度センサー42と送液ポンプ43と流量計44とに接続されている。蓄熱槽循環熱交換パイプ31と、路盤循環熱交換パイプ32とは、切り離され各々独立した循環径路を形成しており、制御ユニット4内おいて、各別に送液ポンプ43等に接続されているため、各々独立して制御される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a solar heat utilization heat storage and snow melting system produced.
In FIG. 1, 1 is a heat storage tank, 2 is a roadbed, 31 is a heat storage tank circulation heat exchange pipe, 32 is a roadbed circulation heat exchange pipe, and 4 is a control unit. The heat storage tank 1 includes a heat shield layer 11 formed in the soil and soil surrounded by the heat shield layer 11. The roadbed 2 is made of concrete 21 formed near the ground surface. The heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 circulates inside and outside the heat storage tank 1, and is connected to the heat exchanger 41, the temperature sensor 42, the liquid feed pump 43, and the flow meter 44 in the control unit 4. The roadbed circulation heat exchange pipe 32 circulates inside and outside the roadbed 2 and is connected to the heat exchanger 41, the temperature sensor 42, the liquid feed pump 43, and the flow meter 44 in the control unit 4. The heat storage tank circulation heat exchange pipe 31 and the roadbed circulation heat exchange pipe 32 are separated from each other to form independent circulation paths, and are individually connected to the liquid feed pump 43 and the like in the control unit 4. Therefore, each is controlled independently.

実施例1で得られた太陽熱利用蓄熱融雪システムは、夏季においては、太陽熱によって二次部の路盤が温まり、路盤の温度が一次部の蓄熱槽内の温度より高温になると、自動運転によって、速やかに制御ユニットの熱交換器を介して、路盤から蓄熱槽へ熱を移動し、蓄熱槽へ蓄熱される。こうして、夏季において、蓄熱槽内の最大温度が35.9℃となったことを確認した。その後、蓄熱槽内の熱は、秋季を持ち越し、冬季の融雪運転開始直前の蓄熱槽内の温度が30.2℃を維持したことを確認した。 In the summer, the solar heat storage snow melting system obtained in Example 1 warms the secondary roadbed by solar heat, and when the temperature of the roadbed becomes higher than the temperature in the primary heat storage tank, Then, heat is transferred from the roadbed to the heat storage tank via the heat exchanger of the control unit, and stored in the heat storage tank. Thus, in summer, it was confirmed that the maximum temperature in the heat storage tank was 35.9 ° C. After that, the heat in the heat storage tank was carried over in the fall, and it was confirmed that the temperature in the heat storage tank just before the start of snow melting operation in the winter was maintained at 30.2 ° C.

冬季において降雪時には、通常、各循環経路の流量が1L/min程度の供給量のところ、二次部の路盤循環熱交換パイプの総流量を15L/min(3分割回路であるため、各回路に5L/min)程度の供給量とすることによって、路盤の融雪ムラの解消を確認した。また、一次部の蓄熱槽循環熱交換パイプの流量を制御することによって、必要に応じて、最大出力で約120W/mの熱量を供給した。融雪負荷が少ないときには30W/m程度まで熱量の供給を低下させた。こうして、過不足なく熱量を供給し、かつ、蓄熱槽の熱量が不足することなく、冬季間の融雪を全うすることを確認した。 During snowfall in winter, the flow rate of each circulation path is usually about 1 L / min, but the total flow rate of the secondary subbase circulation heat exchange pipe is 15 L / min (since it is a three-division circuit, The supply amount of about 5 L / min) was confirmed to eliminate the uneven snow melting on the roadbed. Further, by controlling the flow rate of the heat storage tank circulation heat exchange pipe in the primary part, a heat amount of about 120 W / m 2 was supplied at the maximum output as required. When the snow melting load was small, the supply of heat was reduced to about 30 W / m 2 . In this way, it was confirmed that the amount of heat was supplied without excess and deficiency and that the snow melting during the winter was completed without the amount of heat in the heat storage tank being insufficient.

更に、実施例1で得られた太陽熱利用蓄熱融雪システムは、温度センサー等のセンサー類が外部に露出していないことから、センサー類の損傷はもちろんのこと、センサー線等の劣化が無いことも確認した。
このように、本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムでは、自動運転で通年運転できることが確認された。
冬季融雪の総運転時間は、285時間であり、主に制御システム及びDCポンプ2台についての電力使用量は34.2kWhであった。1kWh当たり21円とすると、冬季融雪コストは718.2円であった。
Furthermore, since the solar heat-based heat storage and snow melting system obtained in Example 1 is not exposed to the outside, such as a temperature sensor, the sensor line may not be damaged, and the sensor line may not be deteriorated. confirmed.
As described above, it was confirmed that the solar heat-use heat storage and snow melting system of the present invention can be operated all year round by automatic operation.
The total operation time of snowmelt in winter was 285 hours, and the power consumption mainly for the control system and two DC pumps was 34.2 kWh. Assuming 21 yen per kWh, the winter snow melting cost was 718.2 yen.

(比較例1)
図2で示すように、一次部と二次部とを制御ユニット内で直通させたこと以外は、実施例1と同様の構造を有する融雪システムのモデルをシミュレーション上で再現した。
この融雪システムでは、蓄熱運転の際に、一次部と二次部とを別々に運転することができないことから、外気温度及び降雨量の条件が成立すれば蓄熱運転を行うこととした。
これにより、秋季において、外気温度が30℃以上ではあるが、路盤やその内部の熱交換パイプ内の冷媒温度が低い際にも蓄熱運転を行うこととなったため、実際には放熱運転となってしまった。すなわち、夏季において蓄熱槽内の最大温度は実施例1同様に35.9℃まで到達したにもかかわらず、その後、秋季に大幅低下し、冬季の融雪運転開始直前の蓄熱槽内の温度は25.1℃となり、実施例1より5.1℃も低下してしまうこととなった。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 2, a model of the snow melting system having the same structure as that of Example 1 was reproduced on the simulation except that the primary part and the secondary part were directly passed through the control unit.
In this snow melting system, since the primary part and the secondary part cannot be operated separately during the heat storage operation, the heat storage operation is performed if the conditions of the outside air temperature and the rainfall amount are satisfied.
As a result, in the autumn season, although the outside air temperature is 30 ° C. or higher, the heat storage operation is performed even when the refrigerant temperature in the roadbed and the heat exchange pipe in the road bed is low, so in fact it is a heat dissipation operation. Oops. That is, in summer, the maximum temperature in the heat storage tank reached 35.9 ° C. as in the first embodiment, but after that, the temperature in the heat storage tank decreased greatly in autumn and the temperature in the heat storage tank immediately before the start of snow melting operation in winter was 25. The temperature was 1 ° C., which was 5.1 ° C. lower than Example 1.

また、冬季融雪運転では、各側個別運転不可能なので、全周回の循環経路の総流量を3L/min(3分割回路であるため、各回路に1L/min)の供給量とした。これにより路盤入口付近では融雪することができるが、路盤の中盤から後半では熱が残っておらず、雪が溶けず融雪ムラが発生してしまった。更に、供給熱量は冬季開始時には蓄熱槽内の温度が高く多かったが、運転時間が延びるにつれ、蓄熱槽内の温度が低下し、100時間を経過する頃には融雪能力が発揮できないこととなった。また、そもそも蓄熱槽内の温度が低かったため、蓄熱槽の熱量が不足することとなり、冬季間の融雪を全うすることができなかった。 Further, since individual operation on each side is not possible in the winter snow melting operation, the total flow rate of the circulation path of the entire circuit is set to 3 L / min (because it is a three-division circuit, 1 L / min is supplied to each circuit). As a result, although snow can be melted near the roadbed entrance, heat did not remain from the middle to the second half of the roadbed, and the snow did not melt, resulting in uneven snowmelt. Furthermore, the amount of heat supplied was high in the heat storage tank at the beginning of the winter, but as the operation time was extended, the temperature in the heat storage tank decreased, and the snow melting ability could not be exhibited when 100 hours had passed. It was. In the first place, since the temperature in the heat storage tank was low, the amount of heat in the heat storage tank was insufficient, and snow melting during the winter could not be completed.

(比較例2)
図3に示すように、ガスボイラーを用いた融雪システムのモデルをシミュレーション上で再現した。図3中、5はガスボイラーを示す。
冬季融雪運転では、概ね130W/mを発揮できる出力を設定した。解析上、融雪ムラは発生せず、冬季間の融雪を全うすることができた。
しかしながら、冬季間の融雪の総運転時間は285時間となり、路盤や機器のロスを含めると、ガス使用量は約192mとなった。なお、制御システムにかかった電気代はコストから除き、都市ガスによるシミュレーションを行った。
ガス1m当たり120円とすると、冬季融雪コストは23040円と非常に高価となった。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 3, a model of a snow melting system using a gas boiler was reproduced on a simulation. In FIG. 3, 5 indicates a gas boiler.
In the winter snow melting operation, an output capable of exhibiting approximately 130 W / m 2 was set. In the analysis, snow melting unevenness did not occur and the snow melting during the winter season was completed.
However, the total operating time for snow melting during the winter was 285 hours, and the amount of gas used was about 192 m 3 including the loss of roadbed and equipment. The electricity cost for the control system was excluded from the cost, and a simulation using city gas was performed.
When 120 yen per gas 1 m 3, winter snow melting cost became very expensive and ¥ 23040.

本発明によれば、低コストで充分な地熱等の自然エネルギーを取得、貯蔵及び利用することが可能な太陽熱利用蓄熱融雪システム及び太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control method of the solar-heat-use thermal storage snowmelt system which can acquire, store and utilize sufficient natural energy, such as sufficient geothermal at low cost, and the control method of a solar-heat-use thermal storage snowmelt system can be provided.

本発明の太陽熱利用蓄熱融雪システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the solar heat utilization thermal storage snow melting system of this invention. 比較例1で用いた融雪システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the snow melting system used in the comparative example 1. 比較例2で用いた融雪システムの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the snow melting system used in the comparative example 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 蓄熱槽
11 遮熱層
2 路盤
21 コンクリート
30 熱交換パイプ
31 蓄熱槽循環熱交換パイプ
32 路盤循環熱交換パイプ
4 制御ユニット
41 熱交換器
42 温度センサー
43 送液ポンプ
44 流量計
5 ガスボイラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat storage tank 11 Heat insulation layer 2 Roadbed 21 Concrete 30 Heat exchange pipe 31 Heat storage tank circulation heat exchange pipe 32 Roadbed circulation heat exchange pipe 4 Control unit 41 Heat exchanger 42 Temperature sensor 43 Liquid feed pump 44 Flow meter 5 Gas boiler

Claims (3)

地中に形成された蓄熱槽、前記蓄熱槽内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる蓄熱槽循環熱交換パイプ、及び、前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる一次部と、地表面に埋設された路盤、前記路盤内外を巡る内部に水又は不凍液を循環させる路盤循環熱交換パイプ、及び、前記路盤循環熱交換パイプ内に水又は不凍液を送液するための送液ポンプからなる二次部とからなる太陽熱利用蓄熱融雪システムであって、
前記一次部と二次部とは、切り離され各々独立して制御されるものであり、かつ、熱交換器により前記一次部と二次部との間で熱交換されるものである
ことを特徴とする太陽熱利用蓄熱融雪システム。
A heat storage tank formed in the ground, a heat storage tank circulation heat exchange pipe for circulating water or antifreeze liquid inside and outside the heat storage tank, and water or antifreeze liquid for sending water or antifreeze liquid into the heat storage tank circulation heat exchange pipe A primary part composed of a liquid feed pump, a roadbed embedded in the ground surface, a roadbed circulation heat exchange pipe for circulating water or antifreeze inside and outside the roadbed, and water or antifreeze liquid in the roadbed circulation heat exchange pipe A solar heat storage heat-smelting snow system comprising a secondary part comprising a liquid feed pump for delivering liquid,
The primary part and the secondary part are separated and controlled independently of each other, and heat exchange is performed between the primary part and the secondary part by a heat exchanger. Solar thermal storage heat melting snow system.
請求項1記載の太陽熱利用蓄熱融雪システムを制御する方法であって、
路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の流量を一定に保持しながら、路盤で消費される熱量を計算し、前記熱量に応じて、蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の流量を変動させる
ことを特徴とする太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法。
A method for controlling a solar heat storage and melting snow system according to claim 1,
While maintaining a constant flow rate of water or antifreeze circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe, the amount of heat consumed in the roadbed is calculated, and water or antifreeze liquid circulated in the heat storage tank circulation heat exchange pipe according to the heat quantity The control method of the solar thermal storage heat-melting snow system characterized by varying the flow rate of the solar heat.
太陽熱利用蓄熱融雪システムの起動時に、蓄熱槽循環熱交換パイプ又は路盤循環熱交換パイプのうち、一方の循環熱交換パイプにおいて、送液ポンプを動作させ、温度センサーによって前記循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度を確認し、送液ポンプを停止させ、
更に、他方の循環熱交換パイプにおいて、送液ポンプを動作させ、温度センサーによって前記循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度を確認し、送液ポンプを停止させた後、
前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度が前記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度よりも高い場合には融雪運転を開始し、
前記路盤循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度が前記蓄熱槽循環熱交換パイプ内を循環する水又は不凍液の温度よりも高い場合には蓄熱運転を開始する
ことを特徴とする請求項2記載の太陽熱利用蓄熱融雪システムの制御方法。
At the start of the solar thermal heat storage snow melting system, one of the heat storage tank circulation heat exchange pipe or the roadbed circulation heat exchange pipe operates the liquid feed pump and circulates in the circulation heat exchange pipe by the temperature sensor. Check the temperature of the water or antifreeze liquid to be stopped, stop the liquid feed pump,
Further, in the other circulating heat exchange pipe, the liquid feed pump is operated, the temperature of the water or antifreeze liquid circulating in the circulating heat exchange pipe is confirmed by the temperature sensor, and after the liquid feed pump is stopped,
If the temperature of the water or antifreeze circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe is higher than the temperature of the water or antifreeze circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe, start the snow melting operation,
The heat storage operation is started when the temperature of water or antifreeze circulating in the roadbed circulation heat exchange pipe is higher than the temperature of water or antifreeze circulating in the heat storage tank circulation heat exchange pipe. The control method of the solar heat utilization thermal storage snow melting system of 2 description.
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