JP2020097880A - Road surface heating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、路面加熱システムに関し、特に、地中熱を利用して路面を加熱可能な路面加熱システムに関する。 The present invention relates to a road surface heating system, and more particularly to a road surface heating system capable of heating a road surface by utilizing underground heat.
従来、道路等の積雪を除去したり、路面の凍結を解消したりするために、道路下に放熱管若しくは放熱線を埋設し、放熱管を流通する熱交換媒体からの放熱や放熱線の通電によって路面を加熱し、融雪や凍結の解消を行う融雪装置が知られている。 Conventionally, in order to remove snow on roads and to prevent freezing of the road surface, a heat dissipation pipe or heat dissipation line is buried under the road, and heat is dissipated from the heat exchange medium flowing through the heat dissipation pipe and the heat dissipation line is energized. There is known a snow melting device that heats a road surface to remove snow and freeze.
例えば、特許文献1には、地中に埋設された下水管の外壁近接に採熱管を埋設するとともに、融雪対象となる地面の領域に放熱管を埋設し、採熱管及び放熱管を循環する循環路に熱交換媒体を流通させる融雪装置が記載されている。この装置では、熱交換媒体が採熱管を通る際に下水熱を採取し、放熱管において熱を外部へ放出することで、放熱管が埋設された領域の融雪を行っている。 For example, in Patent Document 1, a heat collecting pipe is buried in the vicinity of the outer wall of a sewer pipe buried in the ground, and a heat radiating pipe is buried in an area of the ground where snow is melted, and the heat collecting pipe and the heat radiating pipe circulate. A snow melting device for circulating a heat exchange medium in a road is described. In this device, sewage heat is collected when the heat exchange medium passes through the heat collecting pipe, and the heat is released to the outside in the heat radiating pipe to perform snow melting in the region where the heat radiating pipe is embedded.
また、特許文献1には、下水管の外壁近傍に配設した採熱管とヒートポンプの熱源側熱交換器とに熱源用熱交換媒体を流通させる第1の循環路と、ヒートポンプの負荷側熱交換器と融雪領域に埋設された放熱管とに放熱用熱交換媒体を流通させる第2の循環路とを備えた融雪装置が記載されている。 Moreover, in patent document 1, the 1st circulation path which circulates the heat exchange medium for heat sources to the heat-collection pipe|tube arrange|positioned near the outer wall of a sewer pipe, and the heat-source side heat exchanger of a heat pump, and the load side heat exchange of a heat pump. A snow melting apparatus is described, which includes a container and a heat radiating pipe embedded in a snow melting region, and a second circulation path for circulating a heat exchange medium for heat radiation.
この融雪装置では、熱源側熱交換媒体が採熱管を通る際に採取した下水熱をヒートポンプの熱源側熱交換器で吸熱し、ヒートポンプの負荷側熱交換器において放熱用熱交換媒体の加熱に利用している。加熱された放熱用熱交換媒体が放熱管を通る際に放熱することで地面の融雪が行われる。 In this snow melting device, the sewage heat collected when the heat source side heat exchange medium passes through the heat collection tube is absorbed by the heat source side heat exchanger of the heat pump, and is used to heat the heat radiating heat exchange medium in the heat pump load side heat exchanger. doing. When the heated heat exchange medium for heat dissipation passes through the heat dissipation pipe, heat is dissipated to melt the ground.
上述した融雪装置において、ヒートポンプを使用しない装置では、下水熱を直接的に融雪のための熱源として利用することができ、ヒートポンプ駆動のための電力を要しないことから、ランニングコストが低く抑えることができる。 In the above-described snow melting device, in a device that does not use a heat pump, sewage heat can be directly used as a heat source for snow melting, and since power for driving the heat pump is not required, running costs can be kept low. it can.
しかしながら、豪雪地帯等、降雪量の多い地域では、下水熱のみでは融雪の為の熱量が不足してしまい、積雪が残ってしまうという問題がある。 However, in an area with a large amount of snowfall, such as a heavy snowfall area, there is a problem that the amount of heat for sewage heat will be insufficient for melting snow, and snow will remain.
一方、ヒートポンプを用いた装置では、ヒートポンプによって放熱用熱交換媒体の温度を下水の温度よりも高くすることができるため、降雪量が多い地域であっても積雪が生じることのないように融雪を行うことができる。また、電熱線を埋設して通電によって路面を加熱するものに比べて装置の長寿命化を図ることができる。 On the other hand, in a device using a heat pump, the temperature of the heat exchange medium for heat dissipation can be made higher than the temperature of the sewage by the heat pump, so even if the amount of snowfall is large, snow melting will not occur. It can be carried out. Further, it is possible to prolong the life of the device as compared with one in which a heating wire is buried and the road surface is heated by energization.
しかしながら、融雪等を行う際に常にヒートポンプを稼働すると消費電力が多大になるため、適切な融雪効果を得ながら節電できる装置の開発が求められていた。 However, if the heat pump is always operated when performing snow melting or the like , the power consumption becomes large, and therefore there has been a demand for the development of a device that can save power while obtaining an appropriate snow melting effect.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱対象領域における降雪や温度状況等の環境特性に応じた高い加熱効果を得ながら、節電効果の高い路面加熱システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a road surface heating system having a high power saving effect while obtaining a high heating effect according to environmental characteristics such as snowfall and temperature conditions in a heating target area. The purpose is to do.
上記目的を達成するための本発明に係る路面加熱システムは、
地中に埋設された第1の熱交換管と、該第1の熱交換管よりも路面に近い熱交換対象領域に埋設された第2の熱交換管とに熱交換媒体を循環させる第1の熱交換回路と、
前記熱交換媒体を前記第1の熱交換管及びヒートポンプの熱源側熱交換器に循環させる第1の循環路と、前記第2の熱交換管及び前記ヒートポンプの負荷側熱交換器に循環させる第2の循環路とを形成する第2の熱交換回路と、
前記熱交換対象領域の周辺環境を検出する環境検出装置と、
該環境検出装置の検出結果に基づいて、前記ヒートポンプを停止して前記第1の熱交換回路による循環を行う第1運転と、前記ヒートポンプを稼働して前記第2の熱交換回路による循環を行う第2運転とに替え可能な制御部と、
を備えたことを特徴とする。
The road surface heating system according to the present invention for achieving the above object,
A first heat exchange tube that is buried in the ground, and a second heat exchange tube that is buried in a heat exchange target area closer to the road surface than the first heat exchange tube. Heat exchange circuit of
A first circulation path for circulating the heat exchange medium to the first heat exchange tube and the heat source side heat exchanger of the heat pump; and a second circulation path to circulate the second heat exchange tube and the load side heat exchanger of the heat pump. A second heat exchange circuit forming two circulation paths;
An environment detection device for detecting the surrounding environment of the heat exchange target area,
A first operation in which the heat pump is stopped and circulation is performed by the first heat exchange circuit, and a heat pump is operated and circulation is performed by the second heat exchange circuit based on a detection result of the environment detection device. A control unit that can be replaced with the second operation,
It is characterized by having.
この構成によれば、熱交換対象領域(すなわち、路面を加熱して融雪を行う加熱対象領域)を加熱する際に、環境検出装置の検出結果(例えば、路面温度や降雪量等)を基に、その時点での環境状況に応じて、ヒートポンプを停止して第1の熱交換回路に熱交換媒体を循環させる第1運転と、ヒートポンプを稼働して第2の熱交換回路に熱交換媒体を循環させる第2運転とに切り替えることができる。 According to this configuration, when the heat exchange target area (that is, the heating target area where the road surface is heated to melt snow) is heated, based on the detection result of the environment detection device (for example, the road surface temperature or the amount of snowfall). , A first operation of stopping the heat pump to circulate the heat exchange medium in the first heat exchange circuit and operating the heat pump to supply the heat exchange medium to the second heat exchange circuit according to the environmental conditions at that time. It is possible to switch to the second operation of circulating.
これにより、周辺環境の状況によって、より低い加熱温度で足りる場合には、第1運転に切り替えて、ヒートポンプを稼働する電力量をなくして、省エネルギー化を図ることができる。また、必要とされる加熱温度が高い場合には、第2運転によりヒートポンプを稼働することで、第1の熱交換管による熱エネルギーをヒートポンプで利用しつつ、第2の熱交換管を流れる熱交換媒体の温度を第1の熱交換管を流れる熱交換媒体の温度よりも高い温度にすることができるので、加熱対象領域を高い温度で加熱することができる。これにより、降雪量が多い等、融雪のための負荷が大きくなった際に、ヒートポンプの消費電力量を抑えながら高い熱エネルギーで適切に路面を加熱して融雪を行うことができる。 Thereby, when the lower heating temperature is sufficient depending on the situation of the surrounding environment, it is possible to switch to the first operation and eliminate the amount of electric power for operating the heat pump, thereby achieving energy saving. When the required heating temperature is high, the heat pump is operated by the second operation, so that the heat energy of the first heat exchange tube is used by the heat pump while the heat flowing through the second heat exchange tube is used. Since the temperature of the exchange medium can be made higher than the temperature of the heat exchange medium flowing through the first heat exchange pipe, the heating target region can be heated at a high temperature. This makes it possible to appropriately heat the road surface with high thermal energy and perform snow melting when the load for snow melting increases, such as when the amount of snowfall is large, while suppressing the power consumption of the heat pump.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
前記第1の熱交換管は、地中に埋設されて内部に流体が流れる埋設管の外周面又は内部に配置されたことを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
The first heat exchange pipe is arranged on the outer peripheral surface or inside of a buried pipe which is buried in the ground and through which a fluid flows.
この構成によれば、埋設管の管路を流れる流体から採取した熱エネルギーを利用して路面を加熱することができる。 According to this configuration, the road surface can be heated by using the thermal energy collected from the fluid flowing through the conduit of the buried pipe.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
前記環境検出装置は、前記熱交換対象領域の周辺の外気温度、前記熱交換対象領域の路面温度、及び前記熱交換対象領域の降雪の有無のうちの少なくとも1つを検出することを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
The environment detection device detects at least one of an outside air temperature around the heat exchange target area, a road surface temperature of the heat exchange target area, and presence or absence of snowfall in the heat exchange target area. ..
この構成によれば、加熱対象領域における積雪や路面凍結の原因となる要素を環境検出装置によって検出し、検出結果に基づいて積雪等が防止されるように、熱交換媒体の循環路を切り替えて、周辺環境に応じた適切な融雪や凍結防止を実行することができる。 According to this configuration, the environment detection device detects elements that cause snowfall and road surface freezing in the heating target area, and switches the circulation path of the heat exchange medium so that snowfall and the like are prevented based on the detection result. , It is possible to carry out appropriate snow melting and freezing prevention according to the surrounding environment.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
前記制御部は、運転始動時に、所定のサイクル時間で前記第1の熱交換回路における熱交換媒体の循環と停止とを繰り返す予熱運転を行うことを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
The control unit may perform a preheating operation that repeats circulation and stop of the heat exchange medium in the first heat exchange circuit at a predetermined cycle time when the operation is started.
この構成によれば、加熱対象領域における加熱温度が比較的低くてもよいと推定される運転開始時に第1運転と循環停止とを繰り返す予熱運転を行うことで、システムの節電効果を高めることができる。 According to this configuration, it is possible to enhance the power saving effect of the system by performing the preheating operation in which the first operation and the circulation stop are repeated at the start of operation when it is estimated that the heating temperature in the heating target region may be relatively low. it can.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
前記環境検出装置は、前記熱交換対象領域の周辺の外気温度及び前記熱交換対象領域の路面温度を検出し、
前記制御部は、
前記外気温度が所定の第1外気温度以下、又は前記路面温度が所定の第1路面温度以下の場合に前記予熱運転を開始し、
該予熱運転を開始した後、
前記外気温度が前記第1外気温度よりも高い所定の第2外気温度を超える、又は前記路面温度が前記第1路面温度よりも高い所定の第2路面温度を超える場合に運転を停止する一方、
前記外気温度が前記第1温度よりも低い所定の第3外気温度以下、又は前記路面温度が前記第1路面温度よりも低い所定の第3路面温度以下となった場合に前記第1運転を連続的に行うことを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
The environment detection device detects the outside air temperature around the heat exchange target area and the road surface temperature of the heat exchange target area,
The control unit is
When the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined first outside air temperature, or the road surface temperature is equal to or lower than a predetermined first road surface temperature, the preheating operation is started,
After starting the preheating operation,
While the operation is stopped when the outside air temperature exceeds a predetermined second outside air temperature higher than the first outside air temperature, or the road surface temperature exceeds a predetermined second road surface temperature higher than the first road surface temperature,
The first operation is continued when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined third outside air temperature lower than the first temperature, or when the road surface temperature is equal to or lower than a predetermined third road surface temperature lower than the first road surface temperature. It is characterized in that
この構成によれば、予熱運転の後、外気温度又は路面温度が、予熱運転開始時よりも高い所定の温度を超えた場合に、運転を停止して省エネルギー化を図ることができる。また、外気温度又は路面温度が、予熱運転開始時よりも低い所定の温度以下となった場合に第1運転を連続して、より高い熱エネルギーで加熱対象領域を加熱することができる。 According to this configuration, after the preheating operation, when the outside air temperature or the road surface temperature exceeds a predetermined temperature higher than that at the start of the preheating operation, the operation can be stopped to save energy. Further, when the outside air temperature or the road surface temperature becomes equal to or lower than a predetermined temperature lower than that at the start of the preheating operation, the first operation can be continued to heat the heating target area with higher heat energy.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
前記環境検出装置は、降雪の有無、前記熱交換対象領域における路面上の水分量、及び前記熱交換対象領域の路面温度を検出し、
前記制御部は、
降雪が有り、検出された水分量が所定の水分量を超え、且つ検出された路面温度が所定の第1切り替え基準路面温度以下の場合に前記第1運転から前記第2運転に切り替え、
前記第2運転中に、検出された水分量が前記所定の水分量を超え、且つ検出された路面温度が前記第1切り替え基準路面よりも高い所定の第2切り替え基準路面温度以上となった場合に、前記第1運転に切り替え、
前記第2運転中に、検出された水分量が前記所定の水分量以下となった場合に運転を停止することを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
The environment detection device detects the presence or absence of snowfall, the amount of water on the road surface in the heat exchange target area, and the road surface temperature of the heat exchange target area,
The control unit is
When there is snowfall, the detected water content exceeds a predetermined water content, and the detected road surface temperature is equal to or lower than a predetermined first switching reference road surface temperature, the first operation is switched to the second operation,
During the second operation, the detected water content exceeds the predetermined water content, and the detected road surface temperature is equal to or higher than a predetermined second switching reference road surface temperature higher than the first switching reference road surface. , Switch to the first operation,
During the second operation, the operation is stopped when the detected water content is equal to or less than the predetermined water content.
この構成によれば、降雪が有り、加熱対象領域の路面上の水分量が所定の水分量を超え且つ路面温度が所定の第1切り替え基準路面温度以下である場合、すなわち、路面上の積雪が予測される場合に、第2運転に切り替えて高い温度で対象領域を加熱することができる。また、第2運転中に、路面上の水分量や路面温度に応じて、運転を第1運転に切り替えたり、運転を停止させたりすることにより、省エネルギー化を図ることができる。 According to this configuration, when there is snowfall, the amount of water on the road surface in the heating target region exceeds the predetermined amount of water, and the road surface temperature is equal to or lower than the predetermined first switching reference road surface temperature, that is, the snow on the road surface is If predicted, it is possible to switch to the second operation and heat the target area at a high temperature. In addition, during the second operation, energy can be saved by switching the operation to the first operation or stopping the operation depending on the amount of water on the road surface and the road surface temperature.
また、本発明は、上記路面加熱システムにおいて、
少なくとも前記第1の循環路及び前記第2の循環路に熱交換媒体の体積変化を許容する膨張タンクが設けられていることを特徴とする。
Further, the present invention is the above road surface heating system,
At least the first circulation path and the second circulation path are provided with an expansion tank that allows a volume change of the heat exchange medium.
この構成によれば、熱交換回路の切り替えによって熱交換媒体の温度が大きく変動する循環路に膨張タンクを設けることで、温度変化による熱交換媒体の体積変化を膨張タンクによって許容させて、循環路を流通する熱交換媒体の体積容量を均一に保持することができる。 According to this configuration, the expansion tank is provided in the circulation path in which the temperature of the heat exchange medium fluctuates greatly by switching the heat exchange circuit, so that the expansion tank allows the volume change of the heat exchange medium due to the temperature change, and the circulation path. The volume capacity of the heat exchange medium flowing through can be maintained uniform.
本発明によれば、降雪状況等、加熱対象領域の周辺環境に応じて、ヒートポンプを使用しない第1運転と、ヒートポンプを使用する第2運転との間で切り替えることができるため、環境特性に応じた高い融雪効果や凍結防止効果を得ながら、節電による省エネルギー化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to switch between the first operation that does not use the heat pump and the second operation that uses the heat pump, depending on the surrounding environment of the heating target area, such as the snowfall condition. It is possible to save energy by saving electricity while obtaining high snow melting effect and freezing prevention effect.
図1は、本発明の一実施の形態である路面加熱システム10の構成図である。路面加熱システム10は、地中に埋設された下水管(埋設管)11の内部又は外周面に配設された採熱管(第1の熱交換管)12と、採熱管よりも路面に近い加熱対象領域(熱交換対象領域)13に埋設された放熱管(第2の熱交換管)14と、ヒートポンプHと、環境検出装置16と、図示していない制御部とを備える。下水管11は、2つのマンホールの間に配設されて、この2つのマンホールを連通している。図1では一方のマンホール60のみを記載している。ヒートポンプHは、圧縮機20と熱源側熱交換器22と、膨張弁24と、負荷側熱交換器26とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a road
また、路面加熱システム10は、採熱管12と熱源側熱交換器22とに熱交換媒体を循環させる熱源側循環路(第1の循環路)30と、放熱管14と負荷側熱交換器26とに熱交換媒体を循環させる負荷側循環路(第2の循環路)40と、ヒートポンプHを介さずに採熱管12と放熱管14とを直結的に連結して熱交換媒体を循環させる直結循環路50とを有する。
Further, the road
熱源側循環路30は、採熱管12と、採熱管12の下流端から熱源側熱交換器22まで延びる第1配管30aと、第1配管30aの下流端に連結されて熱源側熱交換器22内を通る熱源側配管30bと、熱源側配管30bの下流端と採熱管12の上流端とを連結する第2配管30cとを有する。
The heat source
負荷側循環路40は、放熱管14と、放熱管14の下流端から負荷側熱交換器26まで延びる第3配管40aと、第3配管30aの下流端に連結されて負荷側熱交換器26内を通る負荷側配管40bと、負荷側配管40bの下流端と放熱管14の上流端とを連結する第4配管40cとを有する。
The load
直結循環路50は、採熱管12及び放熱管14とともに、第1配管30aと第4配管40cとを連結する第1直結配管50aと、第2配管30bと第3配管40aとを連結する第2直結配管50bとを含む。第1及び第2直結配管50a,50bの上流端及び下流端には、切替弁52,53,54,55が配置されており、熱交換媒体の流路を切り替え可能に構成されている。
The direct
本実施の形態において切替弁52,53,54,55は三方弁であり、図2に示すように、熱源側循環路30及び負荷側循環路40を遮断して直結循環路50に熱交換媒体を循環させる第1の加熱回路と、図3に示すように、直結循環路50を遮断して熱源側循環路30及び負荷側循環路40のそれぞれに熱交換媒体を循環させる第2の加熱回路とに流路を切り替えることができる。
In the present embodiment, the switching
各循環路30,40,50を流れる熱交換媒体には同一の流体が用いられる。熱交換媒体の種類は特に限定されないが、例えば、水、或いは水とアルコール又はエチレングリコールの混合物(不凍液)等を用いることができる。
The same fluid is used as the heat exchange medium flowing through the
各循環路30,40,50には熱交換媒体を循環させるポンプが配設され、本実施の形態では直結循環路50におけるポンプを熱源側循環路30及び/又は負荷側循環路40に配設されたポンプ34,44と兼用している。また、放熱管14の上流側及び下流側には温度センサ46,48がそれぞれ配設される。図示例では、第3配管40a、第4配管40cに温度センサ46,48を配設しており、さらに、第1配管30aに温度センサ36を配設している。各温度センサ36,46,48は、配管内を流れる熱交換媒体の温度を直接的又は間接的に検出する。
A pump that circulates the heat exchange medium is arranged in each
さらに、熱源側循環路30及び負荷側循環路40には、それぞれ、膨張タンク32,42が設けられている。膨張タンク32,42は、各循環路30,40を流れる熱交換媒体の容積変化を吸収するものである。本実施の形態では、直結循環路50において膨張タンク32,42が兼用されるように配置している。
Further, the heat source
なお、図示していないが、各循環路30,40,50において、循環路内を流れる熱交換媒体の流量を計測する流量計や、循環路内の圧力を計測する圧力計を適宜設けることが可能である。
Although not shown, a flow meter for measuring the flow rate of the heat exchange medium flowing in the circulation passages, or a pressure gauge for measuring the pressure in the circulation passages may be appropriately provided in each
ヒートポンプHは、冷媒を圧縮する圧縮機20と、熱源側熱交換器22と、冷媒を膨張させる膨張弁24と、負荷側熱交換器26と、これらを循環する冷媒が流通する冷媒管28とを備える。冷媒は、ヒートポンプHにおいて閉ループを構成する冷媒管28を循環することで、蒸発、圧縮、凝縮、膨張の熱サイクルを受ける。熱源側熱交換器22では、熱源側配管30bを通る熱交換媒体と、冷媒との間で熱交換が行われ、負荷側熱交換器26では、負荷側配管40bを通る熱交換媒体と、冷媒との間で熱交換が行われる。
The heat pump H includes a
採熱管12及び放熱管14は、それぞれ、伝熱性及び耐久性の高い材料で形成されており、配管内外の熱伝達を行う熱交換機構を構成している。
The
次に、図4を用いて採熱管12による熱交換機構70を説明する。なお、図4は図1のIV−IV線で示す部位の断面図である。
Next, the
熱交換機構70は、複数の採熱管12によって形成された熱交換用マット72と、熱交換用マット72を下水管11に固定する固定部材74とを備える。第2配管30cを通過した熱交換媒体は、下水管11内に配設された複数の採熱管12に分流された後、第1配管30aで合流する。
The
熱交換マット72は、複数の採熱管12を並列して互いに連結することでマット状に形成したものである。各採熱管12は、これと一体若しくは別体の連結材で互いに接続固定されている。本実施の形態では、採熱管12を耐腐食性の高い樹脂材料、例えば、PP樹脂、PBT樹脂、PET樹脂、PE樹脂やゴム材料等により形成しており、熱交換用マット72は全体として可撓性を有する長尺板状に形成されている。図1に示す例では、各採熱管12が、一方のマンホール60から他方のマンホールへ向かって延び、熱交換用マット72の先端で折り返されて再びマンホール60側へ戻るように伸長している。なお、図示例では採熱管12の断面が円形のものを示しているが、断面形状はこれに限られず、楕円形、多角形など、熱交換媒体を流通させることができる形状であればよい。
The
固定部材74は、下水管11の内周面の全域に亘って設けられた管状体からなる更生管であって、下水管11の更生を行うライニング材により形成されている。熱交換用マット72は、固定部材74によって下水管11の内壁に押し付けられて固定される。
The fixing
なお、固定部材は更生管に限られず、熱交換用マット72を下水管11内に固定可能なものであればよい。例えば、固定部材は、下水管11の管軸方向に間隔をおいて複数配設された、下水管11の内壁面に沿うリング状又は円弧状の部材とすることができ、この固定部材によって熱交換用マット72を部分的に下水管11の内側から下水管11の内壁に押し付けて固定する構造とすることができる。
Note that the fixing member is not limited to the rehabilitation pipe, and may be any member that can fix the
放熱管14は、加熱対象領域13となる、融雪や凍結防止が行われる路面の下に埋設される。図1に示す例では、一本の放熱管14が路面下を蛇行状態で延びている。放熱管14は、比較的地表面に近い位置に埋設され、車両等の振動等に耐え得るように下水管11内の採熱管12よりも剛性が高いことが好ましく、例えば、ステンレス管や炭素鋼鋼管等の金属製配管を用いることができる。
The radiating
加熱対象領域13の領域内及び/又は領域近傍には、加熱対象領域13の周辺環境を検出する環境検出装置16が設置される。環境検出装置62は、例えば、加熱対象領域13の降雪状況や積雪状況を監視可能なカメラや、加熱対象領域13の外気温度を検知する温度センサ、路面等の対象物の表面温度を検知する赤外線サーモセンサ、加熱対象領域13の路面の水分量を検出する水分センサ等を単独で又は組み合わせて用いたものとすることができる。
In the area of the
本実施の形態において環境検出装置16は、加熱対象領域13における降雪の有無、加熱対象領域13周辺の外気温度TA、加熱対象領域13の路面温度TR、加熱対象領域13における路面の水分量(水分の有無)Wを検出可能である。
環境検出装置16、各温度センサ36,46,48、ヒートポンプH、流量計、圧力計及びポンプ34,44のそれぞれは、路面加熱システム10の制御部に有線接続又は無線接続されている。
The
制御部は、各運転を行うためのプログラムなどを記憶したROM、各センサ等から出力された信号に基づくデータを一時的に記憶するRAM、及び、各プログラムを実行するCPU等を有する。制御部は、各接続機器からの検出信号に基づいてヒートポンプHの作動及び切替弁52,53,54,55の作動による各加熱回路の切り替えを制御する。具体的には、制御部は、ヒートポンプHを停止して第1の加熱回路による循環を行う低温加熱運転(第1運転)と、ヒートポンプHを稼働して第2の加熱回路による循環を実施する高温加熱運転(第2運転)とに、路面加熱システム10の運転を切り替えることができる。低温加熱運転は、ヒートポンプHを稼働する高温加熱運転(すなわち、通常運転)に比して、省エネルギー化を図ることができる省エネ運転である。さらに、低温加熱運転では、所定の時間サイクルで熱交換媒体の循環と停止とを繰り返す予熱運転と、熱交換媒体の循環を連続して行う連続低温加熱運転とに切り替えることができる。
The control unit includes a ROM that stores a program for performing each operation, a RAM that temporarily stores data based on signals output from each sensor, and a CPU that executes each program. The control unit controls the operation of the heat pump H and the switching of each heating circuit by the operation of the switching
制御部には、路面加熱システム10の運転状態の切り替えの基準となる、基準外気温度TA1(第1外気温度)、TA2(第2外気温度)、TA3(第3外気温度)及びTA4と、基準路面温度TR1(第1路面温度)、TR2(第2路面温度)、TR3(第3路面温度)、TR4及びTR5(第2切り替え基準路面温度)と、基準路面水分量(すなわち、水分の有無の基準となる閾値)W1とが予め設定されている。
The control unit includes reference outside air temperatures T A1 (first outside air temperature), T A2 (second outside air temperature), T A3 (third outside air temperature) and T, which serve as references for switching the operating state of the road
ここで、基準外気温度TA1〜TA4の値(温度の高さ)は、TA3<TA1<TA2、且つTA1<TA4であり、0℃<TA1であって、好ましくは0℃<TA3である。一例として、TA1=4℃、TA2=5℃、TA3=2℃、TA4=5℃に設定することができる。 Here, the values (higher temperatures) of the reference outside air temperatures T A1 to T A4 are T A3 <T A1 <T A2 , T A1 <T A4 , and 0° C. <T A1 , and preferably 0° C. <T A1. 0° C.<T A3 . As an example, T A1 =4° C., T A2 =5° C., T A3 =2° C., T A4 =5° C. can be set.
また、基準路面温度TR1〜TR5の値は、TR3<TR1<TR2、0℃<TR1<TR4、且つ0℃<TR5<TR4であり、好ましくはTR5<TR1である。一例として、TR1=4℃、TR2=7℃、TR3=2℃、TR4=7℃、TR5=2℃に設定することができる。 The value of the reference road surface temperature T R1 through T R5 is, T R3 <T R1 <T R2, 0 ℃ <T R1 <T R4, and a 0 ℃ <T R5 <T R4 , preferably T R5 <T R1 . As an example, T R1 =4°C, T R2 =7°C, T R3 =2°C, T R4 =7°C, T R5 =2°C can be set.
上述した路面加熱システム10では、制御部によって低温加熱運転が選択され、図2に示す第1の加熱回路に切り替えられると、熱交換媒体は、ポンプ34,35の圧力によって直結循環路50を循環し、採熱管12を通る際に下水78との間で熱交換が行われて下水熱を採取し、放熱管14を通る際に熱を放出することで、加熱対象領域13が加熱される。
In the road
また、制御部によって高温加熱運転が選択され、図3に示す第2の加熱回路に切り替えられると、熱交換媒体は、ポンプ34,35の圧力によって熱源側循環路30及び負荷側循環路40のそれぞれを循環する。熱源側循環路30では、熱交換媒体が採熱管12を通る際に取得した下水熱をヒートポンプHの熱源側熱交換器22で熱源として利用する。負荷側循環路40では、熱交換媒体がヒートポンプHの負荷側熱交換器26において取得した熱を放熱管14において放出することで、下水よりも高い温度で加熱対象領域13を加熱することが可能となる。
When the control unit selects the high temperature heating operation and switches to the second heating circuit shown in FIG. 3, the heat exchange medium of the heat source
次に、制御部による路面加熱システム10の制御について説明する。図5は制御部の動作を示すフローチャート図である。
Next, the control of the road
制御処理がスタートすると、制御部は、環境検出装置16により検出された外気温度TAが所定の基準外気温度TA1以下、又は検出された路面温度TRが所定の基準路面温度TR1以下であるか否かを判定する(ステップS110)。
When the control process starts, the control unit determines that the outside air temperature T A detected by the
外気温度TAが基準外気温度TA1より高く、且つ路面温度TRが基準路面温度TR1より高い場合(ステップS110:No)、制御部は路面加熱システム10の運転を停止し(ステップS111)、処理を終了する。 When the outside air temperature T A is higher than the reference outside air temperature T A1 and the road surface temperature T R is higher than the reference road surface temperature T R1 (step S110: No), the control unit stops the operation of the road surface heating system 10 (step S111). , The process ends.
一方、外気温度TA≦TA1又は路面温度TR≦TR1である場合(ステップS110:Yes)、予熱運転を開始する(ステップS112)。 On the other hand, when the outside air temperature T A ≦T A1 or the road surface temperature T R ≦T R1 (step S110: Yes), the preheating operation is started (step S112).
予熱運転開始後、制御部は、検出された外気温度TAが所定の基準外気温度TA2以下、又は検出された路面温度TRが所定の基準路面温度TR2以下であるか否かを判定する(ステップS113)。外気温度TAが基準外気温度TA2より高く、且つ路面温度TRが基準路面温度TR2より高い場合(ステップS113:No)、制御部は路面加熱システム10の予熱運転を停止し(ステップS111)、処理を終了する。 After starting the preheating operation, the control unit determines whether the detected outside air temperature T A is equal to or lower than a predetermined reference outside air temperature T A2 , or the detected road surface temperature T R is equal to or lower than a predetermined reference road surface temperature T R2. Yes (step S113). When the outside air temperature T A is higher than the reference outside air temperature T A2 and the road surface temperature T R is higher than the reference road surface temperature T R2 (step S113: No), the control unit stops the preheating operation of the road surface heating system 10 (step S111). ), the processing ends.
一方、外気温度TA≦基準外気温度TA2又は路面温度TR≦基準路面温度TR2である場合には(ステップS113:Yes)、さらに、外気温度TAが所定の基準外気温度TA3以下、又は、路面温度TRが所定の基準路面温度TR3以下であるか否かを判定する(ステップS114)。 On the other hand, when the outside air temperature T A ≦the reference outside air temperature T A2 or the road surface temperature T R ≦the reference road surface temperature T R2 (step S113: Yes), the outside air temperature T A is further equal to or lower than the predetermined reference outside air temperature T A3. or, road surface temperature T R is equal to or less than a predetermined reference road surface temperature T R3 (step S114).
外気温度TAが基準外気温度TA3より高く、且つ路面温度TRが基準路面温度TR3より高い場合(ステップS114:No)、予熱運転を継続する(ステップS112)。 When the outside air temperature T A is higher than the reference outside air temperature T A3 and the road surface temperature T R is higher than the reference road surface temperature T R3 (step S114: No), the preheating operation is continued (step S112).
一方、外気温度TA≦基準外気温度TA3又は路面温度TR≦基準路面温度TR3である場合(ステップS114:Yes)、さらに、加熱対象領域13において降雪があるか否かを判定する(ステップS115)。 On the other hand, when outside air temperature T A ≦reference outside air temperature T A3 or road surface temperature T R ≦reference road surface temperature T R3 (step S114: Yes), it is further determined whether or not there is snowfall in the heating target area 13 ( Step S115).
降雪がない場合(ステップS115:No)、ステップS112に戻って予備運転を継続し、以降の処理を順次実行する。降雪がある場合(ステップS115:Yes)、予熱運転から熱交換媒体を連続循環する連続低温加熱運転に切り替え(ステップS116)。その後、加熱対象領域13における路面の水分量Wを検出し、検出した水分量Wが所定の基準水分量W1より多いか否かを判定する(ステップS117)。
If there is no snowfall (step S115: No), the process returns to step S112 to continue the preliminary operation, and the subsequent processing is sequentially executed. If there is snowfall (step S115: Yes), the preheating operation is switched to the continuous low-temperature heating operation of continuously circulating the heat exchange medium (step S116). Then, the water content W of the road surface in the
水分量Wが基準水分量W1以下の場合(ステップS117:No)、制御部は運転を停止して(ステップS111)、処理を終了する。 When the water content W is equal to or less than the reference water content W 1 (step S117: No), the control unit stops the operation (step S111) and ends the process.
検出された水分量Wが基準水分量W1を超える場合(ステップS117:Yes)、外気温度TA及び路面温度TRを検出し、検出された外気温度TAが所定の基準外気温度TA4以下、又は路面温度TRが所定の基準路面温度TR4以下であるか否かを判定する(ステップS118)。 When the detected water content W exceeds the reference water content W 1 (step S117: Yes), the outside air temperature T A and the road surface temperature T R are detected, and the detected outside air temperature T A is the predetermined reference outside air temperature T A4. Below, or it is determined whether or not the road surface temperature T R is equal to or lower than a predetermined reference road surface temperature T R4 (step S118).
外気温度TAが基準外気温度TA4より高く、且つ路面温度TRが基準路面温度TR4より高い場合(ステップS118:No)、制御部は路面加熱システム10の運転を停止し(ステップS111)、処理を終了する。 When the outside air temperature T A is higher than the reference outside air temperature T A4 and the road surface temperature T R is higher than the reference road surface temperature T R4 (step S118: No), the control unit stops the operation of the road surface heating system 10 (step S111). , The process ends.
一方、外気温度TA≦基準外気温度TA4又は路面温度TR≦基準路面温度TR4である場合(ステップS118:Yes)、路面温度TRが0℃(第1切り替え基準路面温度)以下であるか否かを判定する(ステップS119)。路面温度TRが0℃より高い場合(ステップS119:No)、ステップS116に戻って低温加熱運転を継続し、以降の処理を順次実行する。路面温度TRが0℃以下である場合(ステップS119:Yes)、低温加熱運転から高温加熱運転に切り替える(ステップS120)。 On the other hand, if the outside air temperature T A ≦ reference outside air temperature T A4 or road surface temperature T R ≦ reference road surface temperature T R4 (step S118: Yes), the road surface temperature T R is 0 ° C. (first switching reference road surface temperature) below It is determined whether there is any (step S119). If the road surface temperature T R is higher than 0 ° C. (Step S119: No), and continues the low temperature heating operation returns to step S116, sequentially executes the subsequent processing. If the road surface temperature T R is 0 ℃ or less (step S119: Yes), switch to the high temperature heating operation from the low temperature heating operation (step S120).
高温加熱運転に切り替えられた後、環境検出装置16によって加熱対象領域13における路面の水分量Wを検出し、検出された水分量Wが基準水分量W1より多いか否かを判定する(ステップS121)。水分量Wが基準水分量W1以下の場合(ステップS121:No)、制御部は運転を停止して(ステップS111)、処理を終了する。
After switching to the high temperature heating operation, the water content W of the road surface in the
検出された水分量Wが基準水分量W1を超える場合(ステップS121:Yes)、環境検出装置16によって路面温度TRを検出し、検出された路面温度TRが所定の基準路面温度TR5以上であるか否かを判定する(ステップS122)。
If the detected water amount W exceeds the reference water amount W 1 (step S121: Yes), the
路面温度TRが基準路面温度TR5より低い場合(ステップS122:No)、ステップS120に戻って高温加熱運転を継続し、以降の処理を順次実行する。 When the road surface temperature T R is lower than the reference road surface temperature T R5 (step S122: No), the process returns to step S120, the high temperature heating operation is continued, and the subsequent processes are sequentially executed.
一方、路面温度TRが基準路面温度TR5以上である場合(ステップS122:Yes)、高温加熱運転から低温加熱運転に切り替えて処理の流れをステップS116に戻し、以降の処理を順次実行する。処理は、運転が停止されるまで自動的に実行される。 On the other hand, when the road surface temperature T R is equal to or higher than the reference road surface temperature T R5 (step S122: Yes), the high temperature heating operation is switched to the low temperature heating operation, the process flow is returned to step S116, and the subsequent processes are sequentially executed. The process is automatically executed until the operation is stopped.
上述した路面加熱システム10では、環境検出装置16が検出した時点の環境状況に応じて、熱交換媒体が流通する回路を第1の加熱回路と第2の加熱回路との間で切り替えることが可能であり、降雪状況等に応じて、第1の加熱回路を用いて加熱対象領域13を下水熱によって直接的に加熱する低温加熱運転と、第2の加熱回路によりヒートポンプHとを用いて下水熱よりも高い温度で加熱対象領域13を加熱する高温加熱運転とに切り替えることができる。これにより、環境検出装置16の検出結果から、融雪や凍結防止のための加熱が低い温度で足りる場合には、低温加熱運転に切り替えて、ヒートポンプを稼働する電力量をなくし、下水管11を流れる流体の熱エネルギーを熱源として利用して省エネルギー化を図ることができる。また、加熱対象領域13において必要とされる加熱温度が高い場合には、高温加熱運転に切り替えて、ヒートポンプHにおいて下水熱を熱源として利用することができる。これにより、降雪量が多い等、融雪のための負荷が大きくなった際に、ヒートポンプHの消費電力量を抑えながら高い熱エネルギーで適切に路面を加熱して融雪や凍結防止を行うことができる。
In the road
また、環境検出装置16は、積雪や路面凍結の原因となる、外気温度TA、路面温度TR、降雪の有無及び水分量Wを検出し、この検出結果に基づいて積雪等が防止されるように運転を切り替えることができるので、周辺環境に応じた適切な融雪や凍結防止を実行することができる。
Further, the
さらに、加熱対象領域13における加熱温度がより低くてもよいと推定される運転開始時に、第1の加熱回路において熱交換媒体の循環を断続的に行う予熱運転を行うことで、路面加熱システム10の節電効果をより一層高めることができる。また、予熱運転後の外気温度TAや路面温度TRの変化に基づいて、予熱運転を停止するか、又は連続低温加熱運転に切り替えて高い温度で加熱するかを選択することで、路面状況と周辺環境とに適した加熱制御を実行することができる。なお、上述した路面加熱システム10において、ステップS114がYesの場合に、降雪の有無に関わらず(すなわち、ステップS115を経ずに)連続低温加熱運転を行ってもよい。
Furthermore, at the start of operation when it is estimated that the heating temperature in the
また、熱源側循環路30、負荷側循環路40及び直結循環路50のそれぞれに、膨張タンク32,42を設けているので、運転の切り替えによって熱交換媒体の温度が大きく変化し、その結果、熱交換媒体の体積変化が生じても、膨張タンク32,42によって体積変化を許容させることができる。
Moreover, since the
なお、ヒートポンプHは、冷媒の循環方向を切替えて、負荷側における加熱と冷却との切替えを行う切替スイッチを備えた構成であってもよい。かかる場合、路面加熱システム10は、冬季の融雪のみのらず、夏季の路面冷却に利用することも可能である。すなわち、一般に、夏季には、下水管11を流れる下水の温度が、太陽によって加熱された冷却対象領域(すなわち、冬季における加熱対象領域13)の路面の温度よりも低くなるため、第1の加熱回路による運転を行うことで、冷却対象領域の路面を冷却することができる。また、第2の加熱回路に切り替えて、ヒートポンプHにおいて冷媒を逆循環させる稼働を行うことで、ヒートポンプHの負荷側熱交換器26で熱交換媒体が冷却されることとなり、より低い温度で冷却対象領域を冷却することができる。
The heat pump H may be configured to include a changeover switch that switches the circulation direction of the refrigerant to switch between heating and cooling on the load side. In such a case, the road
次に、上述した路面加熱システム10を用いて、夏季に冷却対象領域(熱交換対象領域)となる路面を冷却する場合の制御の一例を説明する。図6は、冷却対象領域を冷却する際の制御部の動作を示すフローチャート図である。なお、以下の路面冷却制御の説明では、第1の加熱回路を第1の熱交換回路と称し、この第1の熱交換回路を用いた連続運転を第1冷却運転と称する。また、第2の加熱回路を第2の熱交換回路と称し、この第2の熱交換回路を用いた運転(すなわち、第2の熱交換回路においてヒートポンプHの冷媒を冬季と逆循環させる稼動を行う運転)を第2冷却運転と称する。第1冷却運転は、ヒートポンプHを稼働する第2冷却運転(すなわち、通常運転)に比して、省エネルギー化を図ることができる省エネ運転である。
Next, an example of control in the case of cooling the road surface to be the cooling target area (heat exchange target area) in the summer by using the road
制御処理がスタートすると、制御部は、環境検出装置16により検出された路面温度TRが所定の夏季第1基準路面温度TS1以上であるか否かを判定する(ステップS210)。
When the control process starts, the control unit determines whether the road surface temperature T R detected by the
路面温度TRが夏季第1基準路面温度TS1未満の場合(ステップS210:No)、制御部は路面加熱システム10の運転を停止し(ステップS211)、処理を終了する。 If the road surface temperature T R is the summer than the first reference road surface temperature T S1 (step S210: No), the control unit stops the operation of the road surface heating system 10 (step S211), and ends the process.
一方、路面温度TRが夏季第1基準路面温度TS1以上である場合(ステップS210:Yes)、第1の熱交換回路による第1冷却運転(第1運転)を開始し(ステップS212)、第1冷却運転開始からの時間tをカウントし、時間tが所定時間tth1を経過したか否かを判定する(ステップS213)。 On the other hand, if the road surface temperature T R is the first reference road surface temperature T S1 or summer (step S210: Yes), it starts the first cooling operation of the first heat exchange circuit (first operation) (step S212), The time t from the start of the first cooling operation is counted, and it is determined whether the time t has passed a predetermined time t th1 (step S213).
時間tが所定時間tth1を経過していない場合(ステップS213:No)、第1冷却運転を継続する(ステップS212)。時間tが所定時間tth1を経過すると(ステップS213:Yes)、路面温度TRが、夏季第1基準路面温度TS1よりも低い夏季第2基準路面温度TS2以上であるか否かを判定する(ステップS214)。夏季第2基準路面温度TS2は、例えば、夏季第1基準路面温度TS1よりも1℃〜3℃低い温度とすることができる。 When the time t has not passed the predetermined time t th1 (step S213: No), the first cooling operation is continued (step S212). When the time t has passed a predetermined time t th1 (step S213: Yes), the road surface temperature T R is determined whether a lower summer second reference road surface temperature T S2 more than the first reference road surface temperature T S1 summer Yes (step S214). The summer second reference road surface temperature T S2 may be, for example, 1° C. to 3° C. lower than the summer first reference road surface temperature T S1 .
路面温度TRが、夏季第2基準路面温度TS2未満である場合(ステップS214:No)、路面加熱システム10の運転を停止して(ステップS211)処理を終了する。一方、路面温度TRが、夏季第2基準路面温度TS2以上である場合(ステップS214:Yes)、さらに、路面温度TRが、夏季第1基準路面温度TS1よりも高い夏季第3基準路面温度TS3以上であるか否かを判定する(ステップS215)。夏季第3基準路面温度TS3は、例えば、夏季第1基準路面温度TS1よりも4℃以上高い温度とすることができる。
When the road surface temperature T R is lower than the summer second reference road surface temperature T S2 (step S214: No), the operation of the road
路面温度TRが、夏季第3基準路面温度TS3未満である場合(ステップS215:No)、ステップS212に戻って第1冷却運転を継続する。 Road surface temperature T R is, if it is summer smaller than the third reference surface temperature T S3 (Step S215: No), and continues the first cooling operation returns to step S212.
一方、路面温度TRが、夏季第3基準路面温度TS3以上である場合(ステップS215:Yes)、第1冷却運転から第2冷却運転(第2運転)に切り替え(ステップS216)、第2冷却運転開始からの時間tをカウントし、時間tが所定時間tth2を経過したか否かを判定する(ステップS217)。なお、ステップS217の所定時間tth2は、ステップS213においてカウントする所定時間tth1と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。 On the other hand, if the road surface temperature T R is the summer third reference surface temperature T S3 above (step S215: Yes), the switching from the first cooling operation to a second cooling operation (second operation) (step S216), the second The time t from the start of the cooling operation is counted, and it is determined whether the time t has passed a predetermined time t th2 (step S217). The predetermined time t th2 in step S217 may be the same value as the predetermined time t th1 counted in step S213, or may be a different value.
時間tが所定時間tth2を経過していない場合(ステップS217:No)、第2冷却運転を継続する(ステップS216)。時間tが所定時間tth2を経過すると(ステップS217:Yes)、路面温度TRが、夏季第3基準路面温度TS3よりも低い夏季第4基準路面温度TS4未満であるか否かを判定する(ステップS218)。夏季第4基準路面温度TS4は、例えば、夏季第1基準路面温度TS1よりも高く、かつ夏季第3基準路面温度TS3よりも1℃〜3℃低い温度とすることができる。 When the time t has not passed the predetermined time t th2 (step S217: No), the second cooling operation is continued (step S216). When the time t has passed a predetermined time t th2 (step S217: Yes), the road surface temperature T R is determined whether the lower summer than the fourth reference surface temperature T S4 than the third reference surface temperature T S3 summer (Step S218). The summer fourth reference road surface temperature T S4 can be set to a temperature higher than the summer first reference road surface temperature T S1 and lower than the summer third reference road surface temperature T S3 by 1 to 3° C., for example.
路面温度TRが、夏季第4基準路面温度TS4以上である場合(ステップS218:No)、ステップS216に戻って第2冷却運転を継続し、以降の処理を順次実行する。 Road surface temperature T R is, if it is summer fourth reference surface temperature T S4 or more (step S218: No), and continues the second cooling operation returns to step S216, sequentially executes the subsequent processing.
一方、路面温度TRが夏季第4基準路面温度TS4未満である場合(ステップS218:Yes)、さらに、路面温度TRが夏季第1基準路面温度TS1以上であるか否かを判定する(ステップS219)。 On the other hand, when the road surface temperature T R is lower than the summer fourth reference road surface temperature T S4 (step S218: Yes), it is further determined whether or not the road surface temperature T R is equal to or higher than the summer first reference road surface temperature T S1. (Step S219).
路面温度TRが夏季第1基準路面温度TS1以上である場合(ステップS219:Yes)、第2冷却運転から第1冷却運転に切り替えて処理の流れをステップS212に戻し、以降の処理を順次実行する。処理は、運転が停止されるまで自動的に実行される。 When the road surface temperature T R is equal to or higher than the summer first reference road surface temperature T S1 (step S219: Yes), the second cooling operation is switched to the first cooling operation, the processing flow is returned to step S212, and the subsequent processing is sequentially performed. Execute. The process is automatically executed until the operation is stopped.
路面温度TRが夏季第1基準路面温度TS1未満である場合(ステップS219:No)、制御部は路面加熱システム10の運転を停止し(ステップS211)、処理を終了する。 When the road surface temperature T R is lower than the summer first reference road surface temperature T S1 (step S219: No), the control unit stops the operation of the road surface heating system 10 (step S211) and ends the process.
上述した路面加熱システム10による路面冷却制御では、環境検出装置16が検出した時点の環境状況(ここでは路面温度)に応じて、熱交換媒体が流通する回路を第1の熱交換回路と第2の熱交換回路との間で切り替えることが可能である。具体的には、路面温度が高くなる夏季において、路面温度が比較的低い場合に第1の熱交換回路を用いて冷却対象領域を下水熱によって直接的に冷却する第1冷却運転と、第2の熱交換回路によりヒートポンプHとを用いて下水熱よりも低い温度で冷却対象領域を冷却する第2冷却運転とに切り替えることができる。
In the road surface cooling control by the road
なお、図6に示した冷却制御は一例であり、例えば、上述した制御においてステップS213及び/又はステップS217をなくてもよい。また、ステップS219において、夏季第1基準路面温度TS1に代えて、夏季第2基準路面温度TS2を採用してもよい。また、第1冷却運転を開始する前に、第1の熱交換回路における熱交換媒体の循環と停止とを繰り返す予冷運転を行ってもよい。 The cooling control shown in FIG. 6 is an example, and, for example, step S213 and/or step S217 may be omitted in the above-mentioned control. Further, in step S219, the second summer reference road surface temperature T S2 may be used instead of the first summer reference road surface temperature T S1 . Further, before starting the first cooling operation, a precooling operation in which circulation and stop of the heat exchange medium in the first heat exchange circuit are repeated may be performed.
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
例えば、低温加熱運転と高温加熱運転との間の切り替えは、外気温度TA、路面温度TR及び降雪の有無のうちの少なくとも1つに基づいて実行される構成とすることができる。 For example, the switching between the low temperature heating operation and the high temperature heating operation can be configured to be performed based on at least one of the outside air temperature T A , the road surface temperature T R, and the presence or absence of snowfall.
また、埋設管は下水管11に限らず、上水道管、農業用水路管、工業用水路管等の埋設管であってもよい。このような管路を流れる水の温度は一年を通して大きく変動することがなく、冬季では高温の熱源として、夏季では低温の熱源として活用することが可能である。
Further, the buried pipe is not limited to the
また、第1の熱交換管である採熱管12は、下水管11等の埋設管の外周面又は内部に配置されていない構成であってもよく、地中に埋設されて地中熱を採取可能なものであればよい。例えば、ボーリングマシンやオーガ等の掘削機により、地盤にほぼ鉛直に伸びる孔を掘削し、この掘削孔の中に採熱管(第1の熱交換管)をほぼ鉛直方向に伸びる姿勢で設置してもよい。これにより、採熱管を流れる熱交換媒体は、周辺地盤や周辺の地下水との間で熱交換を行うことができる。
Further, the
10 路面加熱システム
11 下水管(埋設管)
12 採熱管(第1の熱交換管)
13 加熱対象領域(熱交換対象領域)
14 放熱管(第2の熱交換管)
16 環境検出装置
30 熱源側循環路(第1の循環路)
32,42 膨張タンク
40 負荷側循環路(第2の循環路)
50 直結循環路
H ヒートポンプ
10 Road
12 Heat collection tube (first heat exchange tube)
13 Heating target area (heat exchange target area)
14 Radiator tube (second heat exchange tube)
16
32, 42
50 Direct connection circuit H heat pump
Claims (7)
前記熱交換媒体を前記第1の熱交換管及びヒートポンプの熱源側熱交換器に循環させる第1の循環路と、前記第2の熱交換管及び前記ヒートポンプの負荷側熱交換器に循環させる第2の循環路とを形成する第2の熱交換回路と、
前記熱交換対象領域の周辺環境を検出する環境検出装置と、
該環境検出装置の検出結果に基づいて、前記ヒートポンプを停止して前記第1の熱交換回路による循環を行う第1運転と、前記ヒートポンプを稼働して前記第2の熱交換回路による循環を行う第2運転とに替え可能な制御部と、
を備えたことを特徴とする路面加熱システム。 A first heat exchange tube that is buried in the ground, and a second heat exchange tube that is buried in a heat exchange target area closer to the road surface than the first heat exchange tube. Heat exchange circuit of
A first circulation path for circulating the heat exchange medium to the first heat exchange tube and the heat source side heat exchanger of the heat pump; and a second circulation path to circulate the second heat exchange tube and the load side heat exchanger of the heat pump. A second heat exchange circuit forming two circulation paths;
An environment detection device for detecting the surrounding environment of the heat exchange target area,
A first operation in which the heat pump is stopped and circulation is performed by the first heat exchange circuit, and a heat pump is operated and circulation is performed by the second heat exchange circuit based on a detection result of the environment detection device. A control unit that can be replaced with the second operation,
A road surface heating system comprising:
前記制御部は、
前記外気温度が所定の第1外気温度以下、又は前記路面温度が所定の第1路面温度以下の場合に前記予熱運転を開始し、
該予熱運転を開始した後、
前記外気温度が前記第1外気温度よりも高い所定の第2外気温度を超える、又は前記路面温度が前記第1路面温度よりも高い所定の第2路面温度を超える場合に運転を停止する一方、
前記外気温度が前記第1温度よりも低い所定の第3外気温度以下、又は前記路面温度が前記第1路面温度よりも低い所定の第3路面温度以下となった場合に前記第1運転を連続的に行うことを特徴とする請求項4に記載の路面加熱システム。 The environment detection device detects the outside air temperature around the heat exchange target area and the road surface temperature of the heat exchange target area,
The control unit is
When the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined first outside air temperature, or the road surface temperature is equal to or lower than a predetermined first road surface temperature, the preheating operation is started,
After starting the preheating operation,
While the operation is stopped when the outside air temperature exceeds a predetermined second outside air temperature higher than the first outside air temperature, or the road surface temperature exceeds a predetermined second road surface temperature higher than the first road surface temperature,
The first operation is continued when the outside air temperature is equal to or lower than a predetermined third outside air temperature lower than the first temperature, or when the road surface temperature is equal to or lower than a predetermined third road surface temperature lower than the first road surface temperature. 5. The road surface heating system according to claim 4, wherein the road surface heating system is performed in a general manner.
前記制御部は、
降雪が有り、検出された水分量が所定の水分量を超え、且つ検出された路面温度が所定の第1切り替え基準路面温度以下の場合に前記第1運転から前記第2運転に切り替え、
前記第2運転中に、検出された水分量が前記所定の水分量を超え、且つ検出された路面温度が前記第1切り替え基準路面よりも高い所定の第2切り替え基準路面温度以上となった場合に、前記第1運転に切り替え、
前記第2運転中に、検出された水分量が前記所定の水分量以下となった場合に運転を停止することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の路面加熱システム。 The environment detection device detects the presence or absence of snowfall, the amount of water on the road surface in the heat exchange target area, and the road surface temperature of the heat exchange target area,
The control unit is
When there is snowfall, the detected water content exceeds a predetermined water content, and the detected road surface temperature is equal to or lower than a predetermined first switching reference road surface temperature, the first operation is switched to the second operation,
During the second operation, the detected water content exceeds the predetermined water content, and the detected road surface temperature is equal to or higher than a predetermined second switching reference road surface temperature higher than the first switching reference road surface. , Switch to the first operation,
The road surface heating system according to any one of claims 1 to 5, wherein the operation is stopped when the detected water content is equal to or less than the predetermined water content during the second operation.
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