JP4642721B2 - Solar heat collection system - Google Patents
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Description
本発明は太陽熱利用方法及び太陽熱採熱システムに関し、特に太陽熱を採熱して有効利用することができる太陽熱利用方法及び太陽熱採熱システムに関する。 The present invention relates to a solar heat utilization method and a solar heat collection system, and more particularly to a solar heat utilization method and a solar heat collection system that can collect and effectively use solar heat.
例えば屋根散水は、屋根表面温度の上昇を緩和させる熱環境調整手法の一つとして知られている。屋根散水の一例は以下のようなものである。屋根に降った雨を貯える貯水タンクを備え、晴れたときは貯えた雨水を屋根に散水して雨水の一部を屋根面で蒸発させることで屋根表面温度の上昇を緩和し、散水した雨水のうち蒸発しなかった分は貯水タンクに回収して再び循環する(例えば、非特許文献1参照。)。これは、自然の土壌が降った雨を貯え、晴れたときには貯えた雨水を蒸発散させ、土壌の表面温度の上昇を抑えるしくみのアナロジーである。
屋根に散布した水の一部を屋根面で蒸発させることで屋根表面温度の上昇を緩和する方法においては、太陽熱は邪魔者として扱われ、水の蒸発散により大気に捨てられていた。 In the method of mitigating the rise in the roof surface temperature by evaporating a part of the water sprayed on the roof on the roof surface, solar heat was treated as an obstacle and was thrown away into the atmosphere by water evapotranspiration.
本発明は上述の課題に鑑み、太陽熱を採熱して有効に利用することができる太陽熱利用方法及び太陽熱採熱システムを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a solar heat utilization method and a solar heat collection system that can collect solar heat and use it effectively.
上記目的を達成するための太陽熱利用方法は、例えば図1(図5、図6)を参照して示すと、太陽光を受ける日射受光面18(58、68)に第1の水w1を供給して第1の水w1の温度を上昇させる工程と;温度が上昇した第1の水w1の熱と外部から供給されるエネルギーとを利用して、温度が上昇した第1の水w1よりもさらに温度が上昇した第2の水w2を生成する工程と;第2の水w2を貯える工程とを備える。 For example, referring to FIG. 1 (FIGS. 5 and 6), the solar heat utilization method for achieving the above object supplies the first water w1 to the solar radiation receiving surface 18 (58, 68) that receives sunlight. Then, using the heat of the first water w1 whose temperature has increased and the energy supplied from the outside, the step of increasing the temperature of the first water w1 than the first water w1 whose temperature has increased Furthermore, the process of producing | generating the 2nd water w2 whose temperature rose; The process of storing the 2nd water w2 is provided.
このように構成すると、温度が上昇した第1の水の熱と外部から供給されるエネルギーとを利用して、温度が上昇した第1の水よりもさらに温度が上昇した第2の水を生成するので、例えば温水プールに利用しやすい温度の水を得ることができる等、太陽熱を採熱して有効に利用することができる。また、第2の水を貯えるので、第2の水に化体した熱エネルギーを任意の時間に利用することができる。 If comprised in this way, it will produce | generate the 2nd water whose temperature rose further rather than the 1st water whose temperature rose using the heat | fever of the 1st water whose temperature rose, and the energy supplied from the outside. Therefore, for example, water having a temperature that can be easily used for a hot water pool can be obtained, and solar heat can be collected and used effectively. Moreover, since the second water is stored, the heat energy converted into the second water can be used at an arbitrary time.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明に係る太陽熱採熱システムは、例えば図1に示すように、太陽光を受ける屋根の表面18に第1の水w1を供給する屋根散水管11と;屋根の表面18に沿って流れた第1の水w1を集める屋根集水管19とを備える。また、請求項7に記載のように、上記の太陽熱採熱システムは、例えば図1に示すように、屋根集水管19に集まった第1の水w1を貯える第1の水槽21と;第1の水槽21内の第1の水w1の熱を熱源として第1の水w1よりも温度が高い第2の水w2を生成する昇温機器35と;第2の水w2を貯える第2の水槽22とを備えていてもよい。
In order to achieve the above object, a solar heat collecting system according to the first aspect of the present invention is a roof scattering system that supplies first water w1 to a
このように構成すると、第1の水槽内の第1の水の熱を熱源として第1の水よりも温度が高い第2の水を生成する昇温機器を備えるので、例えば温水プールに利用しやすい温度の水を得ることができる等、太陽熱を採熱して有効に利用することができる。また、第2の水を貯える第2の水槽を備えるので、第2の水に化体した熱エネルギーを任意の時間に利用することができる。 If comprised in this way, since it is equipped with the temperature rising apparatus which produces | generates 2nd water whose temperature is higher than 1st water using the heat | fever of 1st water in a 1st water tank as a heat source, it utilizes for a hot water pool, for example Solar heat can be collected and used effectively, for example, water at an easy temperature can be obtained. Moreover, since the 2nd water tank which stores the 2nd water is provided, the thermal energy converted into the 2nd water can be utilized for arbitrary time.
また、請求項5に記載の発明に係る太陽熱採熱システムは、例えば図2に示すように、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム10(例えば図1参照)において、屋根散水管11が、屋根集水管19側の縁11sがその反対側の縁11tよりも低い明渠で構成されている。
In addition, the solar heat collection system according to the invention described in claim 5 is, for example, as shown in FIG. 2, the solar
このように構成すると、例えばパイプに複数の吐出用小孔を形成した場合に比べ、屋根の表面に斑なく第1の水を供給することができ、太陽熱の採熱量及び屋根の表面の冷却効果を増大させることができる。 If comprised in this way, compared with the case where several small holes for discharge are formed in a pipe, for example, the 1st water can be supplied to the surface of a roof without a spot, the amount of solar heat collection, and the cooling effect of the surface of a roof Can be increased.
また、請求項1に記載の発明に係る太陽熱採熱システムは、例えば図3及び図4に示すように、屋根散水管11が、屋根の表面18を複数のゾーン18A〜18Fに仮想的に区分した各区分に分けて第1の水w1を供給可能に構成され;第1の水w1を供給するゾーンを切り替える供給ゾーン変更手段13a、13b、・・・(14a、14b、・・・)をさらに備える。
Moreover, solar Tonetsu system according to the first aspect of the present invention, for example, as shown in FIGS. 3 and 4,
このように構成すると、屋根の表面の採熱されて温度が低下したゾーンを、次に採熱されるまでに太陽光を受け温度が上昇して再び採熱可能な状態とすることが可能となり、太陽熱を連続的に採熱することが可能となる。 When configured in this way, it becomes possible to make the zone where the temperature of the surface of the roof has been heat-collected and the temperature decreased, receive sunlight and rise again until the next heat is collected, and be able to collect heat again. Solar heat can be continuously collected.
また、請求項8に記載の発明に係る太陽熱採熱システムは、例えば図1に示すように、請求項6又は請求項7に記載の太陽熱採熱システム10において、被加熱水w5の熱と第2の水w2の熱との熱交換を行う熱交換器36を備える。
Further, the solar heat collecting system according to the invention described in claim 8 is the same as the solar
このように構成すると、被加熱水の水質を低下させることなく第2の水に化体した熱を被加熱水(例えば温水プールの水)に伝達することができる。 If comprised in this way, the heat | fever formed in 2nd water can be transmitted to to-be-heated water (for example, water of a warm water pool), without reducing the quality of to-be-heated water.
また、請求項9に記載の発明に係る太陽熱採熱システムは、例えば図1に示すように、請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム10において、昇温機器35が、第1の水槽21内の第1の水w1の熱を熱源として第1の水w1よりも温度が低い第3の水w3を生成する水熱源ヒートポンプチラーで構成され;さらに、第3の水w3を貯える第3の水槽23と;屋根の表面18の温度を検出する温度検出器16と;屋根の表面18の温度が第1の水槽21内の第1の水w1の温度よりも低いときに水熱源ヒートポンプチラー35をチラーとして運転させる制御装置15とを備える。
Moreover, the solar heat collection system which concerns on invention of Claim 9 is a temperature rising apparatus in the solar
このように構成すると、屋根の表面の温度が第1の水槽内の第1の水の温度よりも低いときに水熱源ヒートポンプチラーをチラーとして運転させるので、太陽熱採熱システムの設備を利用して効率よく冷水を製造することができる。ここで「冷水」とは、冷房負荷のある負荷側で利用する冷熱の媒体となる、負荷側での利用に適した温度に冷却された水である。 If comprised in this way, when the temperature of the surface of a roof is lower than the temperature of the 1st water in a 1st water tank, since a water-source heat pump chiller is operated as a chiller, the facility of a solar heat collection system is utilized. Cold water can be produced efficiently. Here, the “cold water” is water cooled to a temperature suitable for use on the load side, which is a cooling medium used on the load side having a cooling load.
また、別の態様に係る太陽熱採熱システムとして、例えば図5に示すように、太陽光を受ける路面58下に配設された融雪用のパイプ53に第1の水w1を導く採熱用水供給管52と;融雪用のパイプ53を流れた第1の水w1を貯える第1の水槽21と;第1の水槽21内の第1の水w1の熱を熱源として第1の水w1よりも温度が高い第2の水w2を生成する昇温機器55と;第2の水w2を貯える第2の水槽22とを備えることとしてもよい。
Further, as a solar heat collection system according to another aspect , for example, as shown in FIG. 5, a heat collection water supply for guiding the first water w1 to a
このように構成すると、第1の水槽内の第1の水の熱を熱源として第1の水よりも温度が高い第2の水を生成する昇温機器を備えるので、路面に積雪がなく融雪が必要ないときであっても、太陽熱を採熱することに利用することができ、システムを有効利用することができる。 If comprised in this way, since the temperature rising apparatus which produces | generates 2nd water whose temperature is higher than 1st water using the heat | fever of the 1st water in a 1st water tank as a heat source is provided, there is no snow on a road surface, and it melts snow Even when it is not necessary, it can be used for collecting solar heat and the system can be used effectively.
また、さらに別の態様に係る太陽熱採熱システムとして、例えば図6に示すように、太陽光を受ける路面68に第1の水w1を供給する路面散水管61と;路面68に沿って流れた第1の水w1を集める路面集水管63と;路面集水管63に集まった第1の水w1を貯える第1の水槽21と;第1の水槽21内の第1の水w1の熱を熱源として第1の水w1よりも温度が高い第2の水w2を生成する昇温機器55と;第2の水w2を貯える第2の水槽22とを備えることとしてもよい。
Further, as a solar heat collection system according to still another aspect , for example, as shown in FIG. 6, a road
このように構成すると、第1の水槽内の第1の水の熱を熱源として第1の水よりも温度が高い第2の水を生成する昇温機器を備えるので、路面に積雪がなく融雪が必要ないときであっても、太陽熱を採熱することに利用することができ、システムを有効利用することができる。 If comprised in this way, since the temperature rising apparatus which produces | generates 2nd water whose temperature is higher than 1st water using the heat | fever of the 1st water in a 1st water tank as a heat source is provided, there is no snow on a road surface, and it melts snow Even when it is not necessary, it can be used for collecting solar heat and the system can be used effectively.
また、本発明に係る太陽熱採熱システムは、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システムにおいて、前記第1の水が雨水であってもよい。 Moreover, solar Tonetsu system according to the present invention is a solar Tonetsu system according to any one of claims 1 to 9, wherein the first water may I rainwater der.
このように構成すると、自然資源である雨水を有効利用した太陽熱採熱システムとなり、地球環境保護に資すると共に低ランニングコストなシステムとなる。 If comprised in this way, it will become a solar thermal heat collection system which uses rainwater which is a natural resource effectively, will contribute to global environment protection, and will become a low running cost system.
本発明によれば、屋根の表面の採熱されて温度が低下したゾーンを、次に採熱されるまでに太陽光を受け温度が上昇して再び採熱可能な状態とすることが可能となり、太陽熱を連続的に採熱することが可能となる。また、温度が上昇した第1の水の熱と外部から供給されるエネルギーとを利用して、温度が上昇した第1の水よりもさらに温度が上昇した第2の水を生成する場合は、季節にかかわらず太陽熱を採熱して有効に利用することができる。また、第2の水を貯える場合は、第2の水に化体した熱エネルギーを任意の時間に利用することができる。 According to the present invention, it is possible to make the zone where the temperature of the surface of the roof is lowered and the temperature is lowered, receive sunlight and increase the temperature again until the next time the heat is collected, Solar heat can be continuously collected. In addition, when using the energy that the temperature is supplied from the heat and external first water rises, the first further temperature than the water temperature increases to generate a second water rises, Solar heat can be collected and used effectively regardless of the season. Moreover, when storing 2nd water, the thermal energy converted into 2nd water can be utilized for arbitrary time.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。なお、図1中、制御装置15まわりの破線は制御信号を表す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted. In FIG. 1, a broken line around the
まず図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る太陽熱採熱システムとしての屋根散水システム10を説明する。図1は、屋根散水システム10の模式的系統図である。屋根散水システム10は、屋根散水管11と、屋根集水管19と、第1の水槽としての雨水槽21と、第2の水槽としての温熱蓄熱槽22と、第3の水槽としての冷熱蓄熱槽23と、第4の水槽としての中水槽24と、昇温機器としてのヒートポンプチラー35と、屋根表面18の温度を検出する温度検出器としての屋根温度センサ16と、雨水槽21内の水温を検出する雨水槽温度センサ17と、制御装置15とを備えている。
First, with reference to FIG. 1, the
屋根散水システム10は、日射によって温度が上昇した屋根表面18に水w1を流すことによって、太陽熱を水w1で採熱して水w1の温度を上昇させると共に、屋根表面18を冷却して冷房負荷を低減するシステムである。そして、温度が上昇した水w1をヒートポンプ35の熱源水として利用することで、ヒートポンプ35の効率を向上させることができるシステムとなっている。屋根散水システム10は、水w1を媒体として太陽熱を採熱するため、屋根表面18でできるだけ水w1を蒸発させないことが好ましい。このような点で、屋根散水システム10は、水の蒸発潜熱によって屋根を冷却する従来の屋根散水技術とは、思想の異なる技術となっている。
The
屋根散水管11は、屋根表面18に第1の水としての雨水w1を供給する部材である。屋根散水管11から供給される雨水w1は、雨水槽21に貯留されている水が採熱ポンプ31により揚水管12を介して揚水されたものである。屋根散水管11は、典型的には屋根の頂を連ねた線に沿って延びるように設けられている。他方、屋根の下流には、屋根表面18を流れた雨水w1を受ける屋根集水管19が、屋根散水管11と同方向に延びるように設けられている。屋根集水管19は、屋根散水管11から屋根表面18に供給された雨水w1のみならず、降雨が屋根表面18に当たって流下した雨水をも集水する部材である。
The
図2の断面図に示すように、屋根散水管11は、典型的には明渠(おおいのない水路)を構成している。そして、屋根散水管11は、屋根集水管19が配設されている方(下流側)の縁である低縁11sが、その反対側の縁である高縁11tよりも低くなっている。このように構成された屋根散水管11では、雨水w1が採熱ポンプ31(図1参照)で圧送されて水位が低縁11sを越えると、水が堰を越えるようにして屋根表面18に向かって流水する。屋根散水管11は、屋根の頂を連ねた線に沿って延びる低縁11sが、なるべく水平になるように配設されていることが好ましい。低縁11sが水平になるように配設されていると、雨水w1を屋根表面18に斑なく供給することができる。このように屋根散水管11が明渠で構成されていると、パイプに小孔が形成された有孔管を用いる場合に比べて、屋根表面18に斑なく雨水w1を供給することが可能になる。
As shown in the cross-sectional view of FIG. 2, the roof
また図3に示すように屋根表面18を複数のゾーン18A〜18Fに仮想的に分割して、各ゾーン18A〜18Fに時間差で雨水w1を供給するようにすると、雨水w1が流れることにより熱が奪われて温度が低下した屋根表面18が、次に雨水w1が供給されるまでの間に日射を受けて再び温度が上昇することとなるので、連続的に太陽熱を採熱することができる。図3に示す例では、屋根表面18を、屋根散水管11が延びる方向に対して直交するように仮想的に6等分している。例えば、6つの各ゾーン18A〜18Fに対して10分ごとに雨水w1を供給するようにすると、各ゾーン18A〜18Fには1時間おきに雨水w1が供給されることとなり管理が容易になる。なお、屋根表面18に金属屋根葺きの接続部であるハゼのような隆起部分がない場合、屋根散水管11の低縁11sから溢流した雨水w1は、通常、仮想分割線通りに屋根の表面を流れずに末広がりに流れる。末広がりに雨水w1が流れた部分は温度が低下しており、続けて隣接するゾーンに雨水w1を供給すると重なる部分の採熱効率が低下することとなる。採熱効率の低下を回避するために、雨水w1が流れるゾーンを切り替える際には、隣接するゾーン以外のゾーンに雨水w1が流れるようにするのが好ましい(例えばゾーン18Aに雨水w1が流れていた場合に次に流すゾーンをゾーン18B以外のゾーンとする)。
Further, as shown in FIG. 3, when the
図4には、雨水w1が流れるゾーン18A〜18F(図3参照)を切り替えるための屋根散水管11まわりの構成を示している。
図4(a)は、屋根散水管11のうち、雨水供給ゾーン切り替え構造を有するものの一態様である屋根散水管11Pまわりの部分構成図である。屋根散水管11Pは、仕切板11bによって、屋根表面18を仮想的に区分した数(図3に示す例では6分割)と同数の区分11PA、11PB、・・・に区切られている。各区分11PA、11PB、・・・の間では、仕切板11bを越えて雨水w1が流通することがないように構成されている。各区分11PA、11PB、・・・には、揚水管12が分岐した揚水管12a、12b、・・・がそれぞれ接続されている。各揚水管12a、12b、・・・には、雨水w1の流れを遮断可能な切替バルブ13a、13b、・・・が配設されている。各切替バルブ13a、13b、・・・は供給ゾーン変更手段を構成している。各切替バルブ13a、13b、・・・は、それぞれ信号ケーブル(不図示)を介して制御装置15(図1参照)に電気的に接続されており、制御装置15(図1参照)からの信号を受信してバルブが開閉するように構成されている。屋根散水管11Pでは、開となった切替バルブ13a、13b、・・・の配設された揚水管12a、12b、・・・が接続された区分11PA、11PB、・・・に雨水w1が揚水され、水位が低縁11sを越えた区分11PA、11PB、・・・内の雨水w1が屋根表面18に供給されるようになっている。
FIG. 4 shows a configuration around the
Fig.4 (a) is a partial block diagram around the
図4(b)は、屋根散水管11のうち、雨水供給ゾーン切り替え構造を有するものの別の態様である屋根散水管11Qまわりの部分構成図である。屋根散水管11Qは、屋根表面18を仮想的に区分した数(図3に示す例では6分割)と同数の区分11QA、11QB、・・・に区切られ、屋根集水管19(図1参照)側(下流側)の側壁が、この区切られた区分11QA、11QB、・・・ごとに外側に折れ曲がる可動板14a、14b、・・・となっている。可動板14a、14b、・・・が折れ曲がり、上側の辺であった部分が折れ曲がった部分よりも下方に来たときに、折れ曲がった部分が低縁11sとなる。各可動板14a、14b、・・・を上述のように可動させることは、例えば以下のような構造(不図示)で可能となる。立てた状態の可動板14a、14b、・・・の上端にウインチのワイヤを取り付ける。可動板14a、14b、・・・を立てた状態で維持するにはワイヤに張力働かせておく。雨水w1を供給したいゾーン18A〜18F(図3参照)に対応する区分11QA、11QB、・・・の可動板14a、14b、・・・のワイヤの張力を開放することで低縁11sを出現させ、雨水w1を屋根表面18に供給することができる。可動板14a、14b、・・・を立てた状態に戻すには、ウインチ等でワイヤを巻けばよい。ウインチは制御装置15(図1参照)により制御される。なお、各可動板14a、14b、・・・を可動させる手段は上述した以外の公知の手段を用いてもよい。可動板14a、14b、・・・は供給ゾーン変更手段を構成している。屋根散水管11Qには、典型的には1箇所で揚水管12が接続されている。屋根散水管11Qでは、可動板14a、14b、・・・の稼働により低縁11sが現れた区分11QA、11QB、・・・から、雨水w1が屋根表面18(図1参照)に供給されるようになっている。
FIG.4 (b) is a partial block diagram around the roof
再び図1に戻って屋根散水システム10の説明を続ける。屋根集水管19は、典型的には明渠であり、いわゆる雨樋である。屋根集水管19には、雨水回収管20が接続されている。雨水回収管20は雨水槽21に導かれており、屋根集水管19で集水した雨水w1を雨水槽21に導くことができるように構成されている。
Returning to FIG. 1 again, the description of the
雨水槽21は、屋根表面18を流れて太陽熱を採熱した雨水w1あるいは屋根表面18に当たった降雨を回収した雨水を貯える水槽である。雨水槽21は、太陽熱を採熱した雨水w1を任意の時間に利用可能とする観点から、適切に断熱されていることが好ましい。雨水槽21は、本実施の形態では地下のピットを利用して形成された躯体(コンクリート)で囲まれた水槽であるが、地上や屋内に設置されたFRP製や鋼板製等の可搬式の水槽であってもよい。しかしながら、躯体の壁はFRPや鋼板の壁よりも一般的に熱貫流率(いわゆるK値)が低いため、雨水槽21を躯体の水槽とすることが断熱施工の容易化の観点から好ましい。なお、熱貫流率の単位はkJ/m2h℃である。
The
雨水槽21には採熱ポンプ31が設置されている。採熱ポンプ31は、上述のように、雨水槽21内の雨水w1を屋根散水管11に揚水するポンプであり、典型的には水中ポンプである。採熱ポンプ31には揚水管12が接続されている。雨水槽21の上部には、雨水槽21内の雨水をろ過及び殺菌する雨水ろ過殺菌器39が設置されている。雨水ろ過殺菌器39によってろ過及び殺菌された雨水は中水槽24に貯留され、中水w4として、トイレの洗浄水、植栽の散水、防火水槽の水などに利用される。中水槽24は、典型的には躯体の水槽である。中水槽24には中水ポンプ34が設けられている。また、雨水槽21には、ヒートポンプチラー35の熱源水wmと雨水w1との間で熱交換を行わせる雨水熱交換器38が配設されている。雨水熱交換器38を設けて雨水w1と熱源水wmとの縁を切ることによりヒートポンプチラー35の防食を図っている。また、雨水槽21には、雨水槽21内の雨水w1の温度を検出する雨水槽温度センサ17が設置されている。雨水槽温度センサ17は、制御装置15と信号ケーブルを介して電気的に接続されている。
A
ヒートポンプチラー35は、雨水槽21内の雨水w1と熱交換して昇温された熱源水wmを熱源として導入し、外部からの電気エネルギーを利用して、雨水w1よりも温度が高い、第2の水としての温熱水w2を生成する機器である。また、ヒートポンプチラー35は、雨水w1よりも温度が低い、第3の水としての冷熱水w3を生成することもできる。冷熱水w3は冷水である。すなわち、ヒートポンプチラー35は、ヒートポンプとしてもチラーとしても利用することができる機器である。ヒートポンプチラー35は、冷媒の冷凍サイクルを利用して、冷媒が凝縮する際に放出する熱で水(w2)を加温し、冷媒が蒸発する際に水(w3)から熱を吸収することにより水(w3)を冷却するユニットである。ヒートポンプチラー35は、典型的には圧縮式のヒートポンプチラーであり、熱源水wmを導入する熱源導入部35eと、温熱水w2又は冷熱水w3を導入する水温調節部35cとを有している。熱源導入部35eは、温熱水w2生成時に蒸発器として作用し、冷熱水w3生成時に凝縮器として作用する。水温調節部35cは、温熱水w2生成時に凝縮器として作用し、冷熱水w3生成時に蒸発器として作用する。熱源導入部35eは、熱源水ポンプ41Pが配設された熱源水管41を介して、雨水槽21内の雨水熱交換器38と接続されている。水温調節部35cは、入口側に共用入口管45sが接続され、出口側に共用出口管45dが接続されている。
The
ヒートポンプチラー35により昇温される温熱水w2は、温熱蓄熱槽22に貯留されている。温熱蓄熱槽22は、ヒートポンプチラー35により温度が上昇した温熱水w2を任意の時間に利用可能とする観点から、適切に断熱されていることが好ましい。温熱蓄熱槽22は、本実施の形態では、雨水槽21と同様、地下のピットを利用して形成された躯体(コンクリート)で囲まれた水槽であるが、地上や屋内に設置されたFRP製や鋼板製等の可搬式の水槽であってもよい。
The hot water w <b> 2 heated by the
温熱蓄熱槽22には温熱水ポンプ32が設置されている。温熱水ポンプ32には温熱水入口管42sが接続されている。温熱水入口管42sの他端は、入口切替弁28を介して共用入口管45sに接続されている。また、温熱蓄熱槽22には、ヒートポンプチラー35で温度が上昇した温熱水w2を温熱蓄熱槽22に導く温熱水出口管42dが配設されている。温熱水出口管42dの他端は、出口切替弁29を介して共用出口管45dに接続されている。ヒートポンプチラー35により昇温されて温熱蓄熱槽22に貯留された温熱水w2は、例えば温熱利用管46でプール加温熱交換器36に導き、被加熱水としての温水プールの水w5の加温に用いることができる。このように、被加熱水は、第2の水(温熱水w2)の熱を利用する手段となっている。また、プール加温熱交換器36は、第2の水(w2)の熱と被加熱水(w5)の熱との熱交換を行う機器であり、図からも明らかなようにヒートポンプチラー35や雨水熱交換器38とは異なるものである。採熱した太陽熱をヒートポンプチラー35で昇温して温水プールの水w5の加温に用いることとすると、年間を通して、採熱した太陽熱の有効利用が可能となる。なお、温水プールの水w5を排水するときは、プール排水熱回収熱交換器37で、水w5の熱を回収してもよい。
A
ヒートポンプチラー35により冷却される冷熱水w3は、冷熱蓄熱槽23に貯留されている。冷熱蓄熱槽23は、ヒートポンプチラー35により温度が降下した冷熱水w3を任意の時間に利用可能とする観点から、適切に断熱されていることが好ましい。冷熱蓄熱槽23は、本実施の形態では、雨水槽21や温熱蓄熱槽22と同様、地下のピットを利用して形成された躯体(コンクリート)で囲まれた水槽であるが、地上や屋内に設置されたFRP製や鋼板製等の可搬式の水槽であってもよい。
The cold / hot water w3 cooled by the
冷熱蓄熱槽23には冷熱水ポンプ33が設置されている。冷熱水ポンプ33には冷熱水入口管43sが接続されている。冷熱水入口管43sの他端は、入口切替弁28を介して共用入口管45sに接続されている。入口切替弁28は、共用入口管45s、冷熱水入口管43s、温熱水入口管42sが接続される三方弁となっている。また、冷熱蓄熱槽23には、ヒートポンプチラー35で温度が降下した冷熱水w3を冷熱蓄熱槽23に導く冷熱水出口管43dが配設されている。冷熱水出口管43dの他端は、出口切替弁29を介して共用出口管45dに接続されている。出口切替弁29は、共用出口管45d、冷熱水出口管43d、温熱水出口管42dが接続される三方弁となっている。ヒートポンプチラー35により冷却されて冷熱蓄熱槽23に貯留された冷熱水w3は、例えばエアハンドリングユニット(不図示)に導かれ、建物の冷房等に利用される。
A cold /
制御装置15は、屋根散水システム10の作動を制御する。すなわち、制御装置15は、ヒートポンプチラー35の運転モード(温熱水w2生成、冷熱水w3生成の別)や発停を制御し、各ポンプ31、32、33、34、41Pの発停、入口切替弁28及び出口切替弁29の切り替え動作を制御する。また、制御装置15は、切替バルブ13a、13b、・・・(図4(a)参照)や可動板14a、14b、・・・(図4(b)参照)の作動を制御する。また、制御装置15は、雨水槽温度センサ17から雨水槽21内の雨水w1の温度を信号として受信し、屋根温度センサ16から屋根表面18の温度を信号として受信する。屋根温度センサ16は、典型的には屋根表面18に配設されている。
The
引き続き図1を参照して、屋根散水システム10の作用を説明する。降雨により屋根表面18に当たった雨は、屋根表面18を流下して屋根集水管19に流入する。屋根集水管19に流入した雨水は、雨水回収管20を流れて雨水槽21に流入し貯留される。雨水槽21に貯留されている雨水は、水温にかかわらず中水として利用することが可能である。中水として利用するために、雨水槽21内の雨水の一部は、雨水ろ過殺菌器39に導入されて殺菌及びろ過された後、中水槽24に入れられる。中水槽24内の中水w4は、上述のように、中水ポンプ34でトイレ、植栽、防火水槽等に圧送され、トイレの洗浄水、植栽の散水、防火水槽の水などに利用される。
With continued reference to FIG. 1, the operation of the
日射があるとき、屋根表面18の温度は周囲の気温よりも高く、コンクリート屋根の場合、例えば夏には約55℃、冬には約30℃に達することがある。制御装置15は、随時、屋根温度センサ16から屋根表面18の温度の信号を受信し、また雨水槽温度センサ17から雨水槽21内の雨水w1の温度の信号を受信して、屋根表面18の温度が雨水槽21内の雨水w1の温度よりも第1の所定の温度以上高いときに採熱ポンプ31を起動させる。ここで「第1の所定の温度」は、好ましくは採熱ポンプ31の動力を差し引いても太陽熱を採熱した方がメリットがある温度であり、例えば10℃とすることができる。別の観点から見れば、屋根表面18を流れて雨水槽21に戻ってきた雨水w1の温度が、採熱前の雨水槽21内の雨水w1の温度よりも2℃以上、好ましくは5℃以上、より好ましくは8℃以上高くなるような屋根表面18の温度を第1の所定の温度とするとよい。
When there is solar radiation, the temperature of the
採熱ポンプ31が起動すると、雨水w1は揚水管12を流れて屋根散水管11に至り、低縁11s(図2及び図4参照)を越流して屋根表面18を流れる。屋根表面18を流れる雨水w1は、日射によって温度が上昇した屋根表面18から熱を受けて温度が上昇する。逆に、屋根表面18は雨水w1によって冷やされる。屋根表面18が冷やされると、建物の冷房負荷が低減されると共に、屋根の材料の寿命も延びることとなる。
When the
採熱ポンプ31によって屋根散水管11に揚水される雨水w1の流量は、屋根表面18に供給した雨水w1ができるだけ蒸発しないような水量とするとよい。蒸発量を抑制することでより多くの太陽熱を採熱することができる。逆に、屋根散水管11に揚水される雨水w1の流量が多すぎると採熱後の雨水w1の温度上昇が小さくなるので、温度上昇をできるだけ大きくするために、採熱ポンプ31の動力を利用したことを差し引いてもヒートポンプチラー35の成績係数(COP)を効果的に向上させることができる程度の温度上昇があるような水量とするとよい。つまり、屋根散水管11に揚水される雨水w1の流量は、屋根表面18でできるだけ蒸発しない流量の範囲で、できるだけ温度上昇が大きくなるような流量とするとよい。屋根表面18から熱を受けて温度が上昇した雨水w1は、屋根集水管19で集水され、雨水回収管20に流入して雨水槽21に戻る。上述のように、屋根表面18を複数のゾーン18A〜18F(図3参照)に仮想的に分割して各ゾーン18A〜18Fに時間差で雨水w1を供給するようにすると、連続的に太陽熱を採熱することができる。このように太陽熱を採熱して、雨水槽21内の水温を、例えば夏には約40℃、冬には約15℃とすることができる。
The flow rate of the rainwater w1 pumped to the
温度が上昇した雨水槽21内の雨水w1の熱は、ヒートポンプチラー35の熱源水wmとして利用される。制御装置15が、ヒートポンプチラー35、熱源水ポンプ41P、温熱水ポンプ32を起動させると、雨水槽21内の雨水w1の熱が雨水熱交換器38を介して熱源水wmに伝達され、熱源水ポンプ41Pにより熱源水wmはヒートポンプチラー35の熱源導入部35eに導入される。他方、温熱水ポンプ32の起動により温熱蓄熱槽22内の温熱水w2が温熱水入口管42s及び共用入口管45sを介して水温調節部35cに導入される。水温調節部35cに導入された温熱水w2は、温度が上昇して温熱蓄熱槽22に戻る。このようにして、温熱蓄熱槽22内の温熱水w2の温度が利用に適した温度に調節される。本実施の形態では、温熱蓄熱槽22内の温熱水w2を約50℃に上昇させることし、この約50℃の温熱水w2を例えばプール加温熱交換器36における温水プールの水w5を加温するために任意の時間帯に利用する。
The heat of the rainwater w1 in the
このように、屋根散水システム10では、採熱した太陽熱により温度を上昇させた熱源水wmをヒートポンプチラー35に供給することにより、熱源水wmの温度を上昇させない場合に比べてヒートポンプチラー35の成績係数(COP)を向上させることができる。なお、ヒートポンプチラー35を夜間に稼働させた場合は、電力利用の平準化に資することになると共に、比較的安価な夜間電力を利用してヒートポンプチラー35を稼働させることができるので経済的なメリットもある。
Thus, in the
屋根散水システム10は、温熱の需要がないときに冷熱水w3を生成するシステムに切り替えてもよい。冷熱水w3を生成するシステムとした場合は、雨水槽21内の雨水w1の温度ができるだけ低い方が好ましいことになる。屋根散水システム10を冷熱水w3を生成するシステムに切り替える場合は、入口切替弁28及び出口切替弁29を温熱蓄熱槽22側から冷熱蓄熱槽23側へ切り替える。そして、例えば放射冷却により屋根表面18が冷やされて、屋根表面18の温度が雨水槽21内の水w1の温度よりも第2の所定の温度以上低くなったときに、制御装置15は採熱ポンプ31を起動させる。ここで「第2の所定の温度」は、好ましくは採熱ポンプ31の動力を差し引いても雨水w1を屋根表面18で冷却した方がメリットがある温度であり、例えば10℃とすることができる。なお、冷熱水w3を生成するシステムに切り替えた場合も、制御装置15は、屋根温度センサ16及び雨水槽温度センサ17から温度信号を随時受信している。
The
採熱ポンプ31が起動すると、雨水w1は揚水管12を流れて屋根散水管11に至り、低縁11s(図2及び図4参照)を越流して屋根表面18を流れる。屋根表面18を流れる雨水w1は、放射冷却等によって温度が低下した屋根表面18により冷やされて温度が低下する。屋根表面18によって冷やされた雨水w1は、屋根集水管19で集水され、雨水回収管20に流入して雨水槽21に戻る。
When the
温度が低下した雨水槽21内の雨水w1の熱は、ヒートポンプチラー35の熱源水として利用される。制御装置15が、ヒートポンプチラー35、熱源水ポンプ41P、冷熱水ポンプ33を起動させると、雨水槽21内の雨水w1の冷熱が雨水熱交換器38を介して熱源水wmに伝達され、熱源水ポンプ41Pにより熱源水wmはヒートポンプチラー35の熱源導入部35eに導入される。他方、冷熱水ポンプ33の起動により冷熱蓄熱槽23内の冷熱水w3が冷熱水入口管43s及び共用入口管45sを介して水温調節部35cに導入される。水温調節部35cに導入された冷熱水w3は、温度が低下して冷熱蓄熱槽23に戻る。このようにして、冷熱蓄熱槽23内の冷熱水w3の温度が利用に適した温度に調節される。本実施の形態では、冷熱蓄熱槽23内の冷熱水w3を約7℃に低下させることし、この約7℃の冷熱水w3を例えばエアハンドリングユニット(不図示)に任意の時間帯に供給することで利用する。
The heat of the rainwater w <b> 1 in the
このように、屋根散水システム10では、屋根の表面で冷却した雨水w1の冷熱を利用して温度を低下させた熱源水wmをヒートポンプチラー35に供給することにより、熱源水wmの温度を低下させない場合に比べてヒートポンプチラー35の成績係数(COP)を向上させることができる。なお、ヒートポンプチラー35を夜間に稼働させた場合は、電力利用の平準化に資することとなると共に、比較的安価な夜間電力を利用してヒートポンプチラー35を稼働させることができるので経済的なメリットもあることは、温熱水w2を生成するシステムとして利用した場合と同様である。
Thus, in the
以上の第1の実施の形態の説明では、昇温機器がヒートポンプチラー35であるとして説明したが、屋根散水システム10を冷熱水w3を生成するシステムとして利用しない場合は、チラーの機能がない単なるヒートポンプとしてもよい。この場合は、冷熱蓄熱槽23及びそのまわりの冷熱水ポンプ33や配管43s、43dも省略することができる。また、入口切替弁28及び出口切替弁29も省略して、温熱水入口管42sと共用入口管45sとを直接接続し、温熱水出口管42dと共用出口管45dとを直接接続することができる。また、屋根温度センサ16及び雨水槽温度センサ17に代えて日射を検知する日射センサを設け、日射があるときに雨水w1を屋根表面18に供給するようにしてもよい。さらに中水w4を利用しない場合は、中水槽24及びそのまわりの機器類34、39を省略することができる。さらに、各機器を手動で操作する場合は制御装置15を設けなくてもよい。
In the above description of the first embodiment, it has been described that the temperature raising device is the
以上の第1の実施の形態の説明では、採熱ポンプ31が水中ポンプであるとして説明したが、雨水槽21内の水源より高所に設けられた自吸式渦巻きポンプであってもよい。また、雨水槽21が可搬式の水槽であって、採熱ポンプ31が水源よりも低所に設置される場合は、自吸式でない渦巻きポンプを用いてもよい。
In the above description of the first embodiment, it has been described that the
以上の第1の実施の形態の説明では、ヒートポンプチラー35が圧縮式であるとして説明したが、吸収式であってもよい。圧縮式とした場合は、応答が早く(起動してから水温が調節されるまでの時間が短い)、夜間電力により稼働させることができる利点がある。他方、吸収式とした場合は、一般に電気エネルギーよりも安価なエネルギーを利用することが可能となる。外部から供給されるエネルギーは、圧縮式の場合は電気であり、吸収式の場合は油、ガス、蒸気等のいずれかとなる。
In the above description of the first embodiment, the
以上の第1の実施の形態の説明では、入口切替弁28及び出口切替弁29が三方弁であるとして説明したが、2つの二方弁を利用してヒートポンプチラー35の水温調節部35cに導入する水を温熱水w2と冷熱水w3との間で切り替えるように構成してもよい。
In the above description of the first embodiment, it has been described that the
以上の第1の実施の形態の説明では、屋根散水システム10を、温熱水w2を生成するシステムとして利用する場合と、冷熱水w3を生成するシステムとして利用する場合とで、雨水w1を供給する屋根表面18を変えることについて言及していないが、北半球に位置する我が国においては、温熱水w2を生成するシステムとして利用する場合は南側に面した屋根表面18に雨水w1を供給し、冷熱水w3を生成するシステムとして利用する場合は北側に面した屋根表面18に雨水w1を供給するようにしてもよい。また、雨水槽21を、温熱水w2生成用と冷熱水w3生成用とで別個に設け、屋根表面18の温度変化により、随時、温熱水w2を生成するシステムと冷熱水w3を生成するシステムとを切り替えるように構成してもよい(例えば季節ごとに切り替えるのではなく日中と夜間とで切り替える等)。
In the above description of the first embodiment, rainwater w1 is supplied when the
次に図5を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る太陽熱採熱システムとしての無散水融雪システム50について説明する。図5は、無散水融雪システム50の模式的系統図である。無散水融雪システム50は、採熱用水供給管としての採熱往管52と、第1の水槽としての雨水槽21と、第2の水槽としての温熱蓄熱槽22と、昇温機器としてのヒートポンプ55とを備えている。
Next, with reference to FIG. 5, the non-sprinkling
採熱往管52は、路面58の下に設置された融雪用のパイプとしての融雪管53に、切替弁56Aを介して接続されている。融雪管53の他端は、切替弁56Bを介して採熱還管54に接続されている。融雪管53は、路面58下に埋設される温水ロードヒーティング用のパイプであり、所定の大きさのパネル上に架橋ポリエチレン管が蛇行するように取り付けられている。切替弁56A、56Bに接続されている端部とは反対側の、採熱往管52の端部及び採熱還管54の端部は、雨水槽21内に存在している。
The heat
雨水槽21は、典型的には、路面58に降った雨を貯える水槽である。路面58に降った雨は、雨水管(不図示)を流れて雨水槽21に流入する。雨水槽21は、太陽熱を採熱した雨水w1を任意の時間に利用可能とする観点から、断熱されていることが好ましい。雨水槽21は、本実施の形態では路面58下に形成された躯体(コンクリート)で囲まれた水槽であるが、地上や屋内に設置されたFRP製や鋼板製等の可搬式の水槽であってもよい。雨水槽21には、屋根散水システム10(図1参照)のものと同様の採熱ポンプ31が設置されており、採熱ポンプ31に採熱往管52が接続されている。また、雨水槽21には、屋根散水システム10(図1参照)のものと同様の雨水熱交換器38が配設されている。雨水熱交換器38には、熱源水ポンプ41Pが配設された熱源水管41が接続されている。熱源水管41は、ヒートポンプ55に接続されている。
The
ヒートポンプ55は、雨水槽21内の雨水w1と熱交換して昇温された熱源水wmを熱源として導入し、外部からの電気エネルギーを利用して、雨水w1よりも温度が高い、第2の水としての温熱水w2を生成する機器である。ヒートポンプ55は、冷媒の冷凍サイクルを利用して、冷媒が凝縮する際に放出する熱で水(w2)を加温するユニットである。ヒートポンプ55は、典型的には圧縮式のヒートポンプであり、熱源水wmを導入する蒸発器55eと、温熱水w2を導入する凝縮器55cとを有している。上述の熱源水管41は蒸発器55eに接続されている。凝縮器55cには、入口側に温熱水入口管42sが接続され、出口側に温熱水出口管42dが接続されている。
The
ヒートポンプ55により昇温される温熱水w2は、温熱蓄熱槽22に貯留されている。温熱蓄熱槽22は、ヒートポンプ55により温度が上昇した温熱水w2を任意の時間に利用可能とする観点から、適切に断熱されていることが好ましい。温熱蓄熱槽22は、本実施の形態では、雨水槽21と同様、地下のピットを利用して形成された躯体(コンクリート)で囲まれた水槽であるが、地上や屋内に設置されたFRP製や鋼板製等の可搬式の水槽であってもよい。温熱蓄熱槽22には温熱水ポンプ32が設置されている。温熱水ポンプ32には温熱水入口管42sが接続されている。また、温熱蓄熱槽22には、冬季に融雪管53へ温熱水w2を圧送する融雪ポンプ59が設置されている。融雪ポンプ59には融雪往管57Aが接続されている。融雪往管57Aの他端は切替弁56Aに接続されている。他方の切替弁56Bには融雪還管57Bが接続されており、融雪還管57Bの他端は温熱蓄熱槽22に導かれている。切替弁56Aは、融雪管53、採熱往管52、融雪往管57Aが接続される三方弁となっている。切替弁56Bは、融雪管53、採熱還管54、融雪還管57Bが接続される三方弁となっている。
The hot water w <b> 2 heated by the
引き続き図5を参照して、無散水融雪システム50の作用を説明する。冬季の降雪時は、路面58の積雪を融雪するための温水としての温熱水w2を、ヒートポンプ55で生成して温熱蓄熱槽22に貯留しておく。そして、切替弁56Aを融雪管53と融雪往管57Aとが連通するように、切替弁56Bを融雪管53と融雪還管57Bとが連通するように切り替えておく。降雪時は融雪ポンプ59を起動し、融雪往管57Aを介して温熱水w2を融雪管53に供給する。温熱水w2が融雪管53を流れると路面58が温められて、路面58上の雪がとける。雪をとかして温度が低下した温熱水w2は、融雪還管57Bを流れて温熱蓄熱槽22に戻る。なお、一般の融雪システムでは降雪時以外は利用されないが、無散水融雪システム50は、降雪時以外にも有効に利用することができる。
With continued reference to FIG. 5, the operation of the non-watering
降雪時以外では、路面58の温度が雨水槽21内の雨水w1の温度よりも第3の所定の温度以上高いときに採熱ポンプ31を起動させる。ここで「第3の所定の温度」は、好ましくは採熱ポンプ31の動力を差し引いても太陽熱を採熱した方がメリットがある温度であり、例えば10℃とすることができる。別の観点から見れば、融雪管53を流れて雨水槽21に戻ってきた雨水w1の温度が、採熱前の雨水槽21内の雨水w1の温度よりも2℃以上、好ましくは5℃以上、より好ましくは8℃以上高くなるような路面58の温度を第3の所定の温度とするとよい。採熱ポンプ31を起動させるときは、切替弁56Aを融雪管53と採熱往管52とが連通するように切り替え、切替弁56Bを融雪管53と採熱還管54とが連通するように切り替える。
Except during snowfall, the
採熱ポンプ31が起動すると、雨水w1は採熱往管52を流れた後に融雪管53を流れる。融雪管53を流れる雨水w1は、日射によって温度が上昇した路面58の表面から熱を受けて温度が上昇する。逆に、路面58は雨水w1との熱交換によって冷やされる。路面58が冷やされると、ヒートアイランド現象の抑制につながる。温度が上昇した雨水w1は、採熱還管54を介して雨水槽21に戻る。
When the
温度が上昇した雨水槽21内の雨水w1の熱は、ヒートポンプ55の熱源水として利用される。ヒートポンプ55、熱源水ポンプ41P、温熱水ポンプ32が起動されると、雨水槽21内の雨水w1の熱が雨水熱交換器38を介して熱源水wmに伝達され、熱源水ポンプ41Pにより熱源水wmはヒートポンプ55の蒸発器55eに導入される。他方、温熱水ポンプ32の起動により温熱蓄熱槽22内の温熱水w2が温熱水入口管42sを介して凝縮器55cに導入される。凝縮器55cに導入された温熱水w2は、温度が上昇して温熱蓄熱槽22に戻る。このようにして、温熱蓄熱槽22内の温熱水w2の温度が利用に適した温度に調節される。利用に適した温度に調節された温熱蓄熱槽22内の温熱水w2は、例えば屋根散水システム10(図1参照)と同様に、約50℃に上昇させて温水プールの水の加温に任意の時間帯に利用することができる。
The heat of the rainwater w <b> 1 in the
このように、無散水融雪システム50では、採熱した太陽熱により温度を上昇させた熱源水wmをヒートポンプ55に供給することにより、熱源水wmの温度を上昇させない場合に比べてヒートポンプ55の成績係数(COP)を向上させることができる。なお、ヒートポンプ55を夜間に稼働させた場合は、電力利用の平準化に資することになると共に、比較的安価な夜間電力を利用してヒートポンプ55を稼働させることができるので経済的なメリットもある。また、無散水融雪システム50は、通常では利用期間が降雪のある季節に限定されるシステムを、夏季等においても有効に利用することができる。すなわち、日射受光面としての路面58が雨水w1の温度を上昇させることができる温度の場合は、融雪以外の目的で利用することが可能となる。
Thus, in the non-sprinkling
以上で説明した無散水融雪システム50の一連の動作は、手動で行ってもよく、制御装置により自動で行ってもよい。
A series of operation | movement of the non-sprinkling
次に図6を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る太陽熱採熱システムとしての散水消雪システム60について説明する。図6は、散水消雪システム60の模式的系統図である。散水消雪システム60は、路面68に積もった雪に路面散水管61から直接散水して消雪するシステムである。散水消雪システム60は、無散水融雪システム50(図5参照)と比較すると、採熱往管52及び採熱還管54が融雪管53(図5参照)に接続されるのに代えて、採熱往管52が供給管62に接続され、採熱還管54が回収管64に接続されるのが異なっている。また、切替弁56Bから温熱蓄熱槽22へ配設された融雪還管57B(図5参照)に代えて、下水本管(不図示)へ向けて排水管67が配設されているのが異なっている。これ以外の、切替弁56A、56Bより水槽側の構成は、無散水融雪システム50(図5参照)と同様である。
Next, with reference to FIG. 6, the water spraying
供給管62は、路面散水管61に接続されている。路面散水管61は、典型的には路面68の中央線上に適切な間隔で配置されており、中央線上を除く放射状に散水できるように構成されている。路面68の両脇には、路面散水管61から散布した水や雨水を集水する路面集水管としての集水溝63が形成されている。集水溝63には回収管64が接続されている。
The
引き続き図6を参照して、散水消雪システム60の作用を説明する。降雨により路面68に当たった雨は、集水溝63に流入する。集水溝63に流入した雨水は、回収管64を流れて雨水槽21に流入し貯留される。冬季の降雪時は、無散水融雪システム50(図5参照)と同様に、路面68の積雪を消雪するための温水としての温熱水w2を、ヒートポンプ55で生成して温熱蓄熱槽21に貯留しておく。そして、切替弁56Aを供給管62と融雪往管57Aとが連通するように、切替弁56Bを回収管64と排水管67とが連通するように切り替えておく。降雪時は融雪ポンプ59を起動し、融雪往管57A及び供給管62を介して温熱水w2を路面散水管61に圧送し、路面68に散水する。路面68の積雪は、温熱水w2でとけて水となり、集水溝63に流入する。集水溝63に流入した雪解け水は、回収管64及び排水管67を流れて下水本管(不図示)に至る。下水本管(不図示)に導かれるようにシステム外に流出する分の水は、市水(不図示)から温熱蓄熱槽22へ補給される。なお、一般の消雪システムでは降雪時以外は利用されないが、散水消雪システム60は、降雪時以外にも有効に利用することができる。
With continued reference to FIG. 6, the operation of the watering and
降雪時以外では、無散水融雪システム50(図5参照)と同様に、路面68の温度が雨水槽21内の雨水w1の温度よりも第3の所定の温度以上高いときに採熱ポンプ31を起動させる。「第3の所定の温度」は、好ましくは採熱ポンプ31の動力を差し引いても太陽熱を採熱した方がメリットがある温度であり、例えば10℃とすることができる。別の観点から見れば、路面68を流れて雨水槽21に戻ってきた雨水w1の温度が、採熱前の雨水槽21内の雨水w1の温度よりも2℃以上、好ましくは5℃以上、より好ましくは8℃以上高くなるような路面68の温度を第3の所定の温度とするとよい。採熱ポンプ31を起動させるときは、切替弁56Aを供給管62と採熱往管52とが連通するように切り替え、切替弁56Bを回収管64と採熱還管54とが連通するように切り替える。
Except during snowfall, the
採熱ポンプ31が起動すると、雨水w1は採熱往管52及び供給管62を流れて路面散水管61に至り、路面68に散水される。路面68に散水された雨水w1は、集水溝63に向かって流れ、日射によって温度が上昇した路面68の表面から熱を受けて温度が上昇する。逆に、路面68は雨水w1によって冷やされる。路面68が冷やされると、ヒートアイランド現象の抑制につながる。温度が上昇した雨水w1は、回収管64及び採熱還管54を介して雨水槽21に戻る。
When the
温度が上昇した雨水槽21内の雨水w1の熱は、ヒートポンプ55の熱源水として利用される。ヒートポンプ55、熱源水ポンプ41P、温熱水ポンプ32が起動されると、雨水槽21内の雨水w1の熱が雨水熱交換器38を介して熱源水wmに伝達され、熱源水ポンプ41Pにより熱源水wmはヒートポンプ55の蒸発器55eに導入される。他方、温熱水ポンプ32の起動により温熱蓄熱槽22内の温熱水w2が温熱水入口管42sを介して凝縮器55cに導入される。凝縮器55cに導入された温熱水w2は、温度が上昇して温熱蓄熱槽22に戻る。このようにして、温熱蓄熱槽22内の温熱水w2の温度が利用に適した温度に調節される。利用に適した温度に調節された温熱蓄熱槽22内の温熱水w2は、例えば屋根散水システム10(図1参照)や無散水融雪システム50(図5参照)と同様に、約50℃に上昇させて温水プールの水の加温に任意の時間帯に利用することができる。
The heat of the rainwater w <b> 1 in the
このように、散水消雪システム60では、採熱した太陽熱により温度を上昇させた熱源水wmをヒートポンプ55に供給することにより、熱源水wmの温度を上昇させない場合に比べてヒートポンプ55の成績係数(COP)を向上させることができる。なお、ヒートポンプ55を夜間に稼働させた場合は、電力利用の平準化に資することになると共に、比較的安価な夜間電力を利用してヒートポンプ55を稼働させることができるので経済的なメリットもある。また、散水消雪システム60は、通常では利用期間が降雪のある季節に限定されるシステムを、夏季等においても有効に利用することができる。すなわち、日射受光面としての路面68が雨水w1の温度を上昇させることができる温度の場合は、融雪(消雪)以外の目的で利用することが可能となる。
As described above, in the water spray
以上で説明した散水消雪システム60の一連の動作は、無散水融雪システム50(図5参照)と同様、手動で行ってもよく、制御装置により自動で行ってもよい。
The series of operations of the water spray
以上の第2、第3の実施の形態の説明では、切替弁56A、56Bが三方弁であるとしたが、2個の二方弁で代用してもよい。
In the above description of the second and third embodiments, the switching
以上の第1〜第3の実施の形態の説明では、第1の水槽が雨水槽21であるとして説明したが、水道水を溜める水槽であってもよい。すなわち、第1の水が雨水w1ではなく水道水であってもよい。また、雨水と水道水とが混合した水であってもよい。
In the above description of the first to third embodiments, the first water tank has been described as being the
以上の第1〜第3の実施の形態の説明では、雨水槽21内に雨水熱交換器38を設けることとして説明したが、雨水w1を熱源として直接ヒートポンプチラー35(ヒートポンプ55)に供給してもよい。この場合は適切な防食処理を施すことが好ましい。雨水w1を熱源として直接ヒートポンプチラー35(ヒートポンプ55)に供給した場合は、熱交換ロスがなくなり、COPの向上を図ることができる。
In the above description of the first to third embodiments, the
10 屋根散水システム
11 屋根散水管
11s 低縁
11t 高縁
13a、13b、・・・ 切替バルブ
14a、14b、・・・ 可動板
15 制御装置
16 屋根温度センサ
18 屋根表面
18A〜18F ゾーン
19 屋根集水管
21 雨水槽
22 温熱蓄熱槽
23 冷熱蓄熱槽
35 ヒートポンプチラー
36 プール加温熱交換器
50 無散水融雪システム
52 採熱往管
53 融雪管
55 ヒートポンプ
58 路面
60 散水消雪システム
61 路面散水管
63 集水溝
68 路面
w1 雨水
w2 温熱水
w3 冷熱水
w5 被加熱水
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記屋根の表面に沿って流れた第1の水を集める屋根集水管と;
前記屋根の表面が仮想的に区分された複数のゾーンのうちの一部の前記ゾーンに前記第1の水を供給し、前記第1の水が供給される前記ゾーンを時間差で切り替える供給ゾーン変更手段とを備える;
太陽熱採熱システム。 A roof sprinkler for supplying first water to a surface of a roof that receives sunlight, wherein the first water can be supplied by dividing the surface of the roof virtually into a plurality of zones. A constructed roof sprinkler;
A roof water collecting pipe for collecting first water flowing along the surface of the roof;
Supply zone change that supplies the first water to a part of the plurality of zones in which the surface of the roof is virtually divided and switches the zone to which the first water is supplied at a time difference Means;
Solar heat collection system.
前記仕切板で区切られた前記屋根散水管の各区分に前記第1の水を導く複数の揚水管を備え; A plurality of pumping pipes for guiding the first water to each section of the roof sprinkler pipe partitioned by the partition plate;
前記供給ゾーン変更手段が、前記複数の揚水管にそれぞれ設けられた前記第1の水の流れを遮断可能な切替バルブで構成された; The supply zone changing means is constituted by a switching valve capable of blocking the flow of the first water provided in each of the plurality of pumping pipes;
請求項1に記載の太陽熱採熱システム。 The solar heat collection system according to claim 1.
前記供給ゾーン変更手段が、前記可動板で構成された; The supply zone changing means comprises the movable plate;
請求項1に記載の太陽熱採熱システム。 The solar heat collection system according to claim 1.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム。 The solar heat collection system of any one of Claims 1 thru | or 3.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム。 The roof sprinkler pipe was constructed with a clear light whose edge on the roof water collecting pipe side is lower than the edge on the opposite side;
The solar heat collection system of any one of Claims 1 thru | or 4 .
前記第1の水槽内の第1の水の熱を熱源として前記第1の水よりも温度が高い第2の水を生成する昇温機器とを備える; A temperature raising device that generates second water having a temperature higher than that of the first water using heat of the first water in the first water tank as a heat source;
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム。 The solar heat collection system of any one of Claims 1 thru | or 5.
請求項6に記載の太陽熱採熱システム。 The solar heat collection system according to claim 6.
請求項6又は請求項7に記載の太陽熱採熱システム。 A heat exchanger for exchanging heat between the heat of the heated water different from the second water and the heat of the second water;
The solar heat collection system of Claim 6 or Claim 7 .
さらに、前記第3の水を貯える第3の水槽と;
前記屋根の表面の温度を検出する温度検出器と;
前記屋根の表面の温度が前記第1の水槽内の第1の水の温度よりも低いときに前記水熱源ヒートポンプチラーをチラーとして運転させる制御装置とを備える;
請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の太陽熱採熱システム。 The temperature raising device is constituted by a water heat source heat pump chiller that generates third water having a temperature lower than that of the first water by using heat of the first water in the first water tank as a heat source;
And a third water tank for storing the third water;
A temperature detector for detecting the temperature of the surface of the roof;
A controller for operating the water heat source heat pump chiller as a chiller when the temperature of the surface of the roof is lower than the temperature of the first water in the first water tank;
The solar heat collection system according to any one of claims 6 to 8 .
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