JPS5921944A - 太陽熱交換装置 - Google Patents

太陽熱交換装置

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JPS5921944A
JPS5921944A JP57130952A JP13095282A JPS5921944A JP S5921944 A JPS5921944 A JP S5921944A JP 57130952 A JP57130952 A JP 57130952A JP 13095282 A JP13095282 A JP 13095282A JP S5921944 A JPS5921944 A JP S5921944A
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JP
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heat
building
circuit
soil
snow melting
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JP57130952A
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Toshiki Uezaki
植崎 俊樹
Sumio Ban
伴 純雄
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Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
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Publication date
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0052Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using the ground body or aquifers as heat storage medium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は建物地下の土壌を蓄熱拐として利用し、又は、
その蓄熱を融雪、暖房又は給湯システム等に活用し、夏
期に蓄熱した太陽熱を冬期に有効に利用1°るようにし
た太陽熱交換装置に関する。
従来、この種の装置は各積卸られている。例えば、建物
地下に熱媒収納用のタンクを埋設し、このタンクを建物
屋根の熱交換パネルと連結することにより、夏期に、建
物屋根に吸収される熱をその熱交換パネルを介して地下
に埋設したタンク内の熱媒1例えば水に蓄熱するように
し、このタンク内の水の蓄熱を冬期には建物屋根の熱交
換パネルに逆に放出することにより、融雪に役立たせる
ようにしたものである。この場合、タンク周壁には断l
?/8利を設け、建物地下の土壌は断熱材として利用す
るようにしている。
一方、このタンクに室内の暖房装置全接続し。
冬期における室内暖房を夏期に蓄熱しt熱を利用して行
う等のことも考えられている。
ところが、従来の装置においては次のような欠点又は不
足点がある。すILわち、蓄熱用のタンクを建物地下に
埋・設する場合は、そのタンク自体の構造が大型かつ複
雑であり、その埋設作業及びパイプ接続作業等に多大な
労力を要する。また、タンク内に収容して用いる熱媒と
しては、水に所定の熱変換物質例えばエチレングリコー
ル等を添加したものとする必要がある等の面倒がある。
さらに、夏期における蓄熱を利用する範囲として、従来
のものでは融雪及び室内暖房の兼用にのみとどまり、そ
れ以」二の有効利用を同−装置′でIITJ時利用でき
るよ5 VCしたものが1よく、利用効率が低い場合が
ある。
本発明はこのような事情IL鑑みてなされたもので、建
物地下の土壌自体を蓄熱材として利用することによジ構
成及び埋設作業が容易で、かつ蓄熱効率の向上が図れる
太陽熱交換装(灯を提供することを目的とする。また、
′g熱した太陽熱は、融雪。
暖房及び給湯システムにも利用ツーるよ5にして三位一
体と1よった活用度の旨い熱又換装随を提供することを
目的とする。
この目的を達成するため本発明の第1は、建物地下に熱
交換器を埋設し、この熱交換器は、建物屋根に配設した
太陽熱集熱及び融雪兼用の熱交換パネルと共に蓄熱・融
雪回路を、建物室内に配設した暖房装置と共に暖房回路
を、さらに建物に旧設した給湯装詔と共に給湯予熱回路
を、夫々(14成するものである。
また1本発明の第2は建物地下にコイル状管路からなる
熱交換器を埋設して土壌を蓄熱材とする土壌蓄熱槽を形
成し、この土壌蓄熱槽の熱交換器と、建物屋根に配設し
た太陽熱集熱及び融雪兼用の熱交換パネルとによって蓄
熱・融雪回路を構成するものである。
以下、本発明の一実が1例を図面を参照して説明する。
図において、lは建物屋根に配設した太陽熱集熱及び融
雪兼用の熱交換パネルである。この熱交換パネルlは、
例えば平板材に蛇腹状の熱交換管路を設けたものである
。この熱交換パネルlとtまは同様の構成を有する熱又
換器2A、2B−2Cを建物地下の土壌3に夫々複数段
配置にして埋設している。そして、深層部に埋設した熱
交換器2人を、熱交換パネルlに管路4によって接続し
、これによって熱交換器2Aと熱交換パネルlとで蓄熱
・融雪回路5を構成している。なお、管路4には差温サ
ーモスタットG付きの循環ポンプ7を設け、建物屋根が
建物地下の土壌3よジも高温時にのみ蓄熱・融雪回路5
に熱媒の循環を利用するようにしている。つまり、特に
夏期において建物屋根が高温と1、cつた場合にのみ土
壌に太M熱エネルギを蓄熱し、夜間等のように屋根が低
温となった場合の放熱を防止するものである。
前記のよりに熱交換器2A、2B、2Ci土壌3に埋設
することにより形成される土IX蓄熱槽8において、そ
の浅層部に埋設した2段の熱変換器2B、2Cはそれぞ
れ放熱用として、建物に付設する暖房回路9又は給湯余
熱回路10にそれぞれ接続されている。T7zわら、中
間部の熱交換器2Bは暖房用ポンプllを介して室内加
温に用いる補助熱源装fff12に接続され、この補助
熱源装置12に放熱器13がさらに接続されている。1
4.15は暖房回路9の管路を示す。
また、段頂胴部の熱交換器2cは給水装置1ii16及
び給湯用補助ボイラ17にそれぞれ管路18.19を介
して接続されている。
さらに、前述した土壌蓄熱槽8は一地表部を覆う断熱被
覆層20を有するものとして、±IJl蓄熱層の蓄熱効
率を宣いものとしている。
而して、降雪期を外れた春〜秋期にかけて太陽熱によっ
て建物屋根が土11I13よりも高温になった場合、蓄
熱・融雪回路5は蓄熱回路として作動する。すなわち、
差温サーモスタット6が働いて循環ポンプ7が作動し、
熱交換パネルlに集められた太陽エネルギは土中の熱交
換器2Ai通して無Ill K 連うなる土@3に蓄熱
されることになる。すなわち土壌自体金蓄熱材として利
用しており、土壌の低部に集熱された太陽熱を熱交換コ
イル全通して入熱すると、熱Oよ伺近の土壌へ伝熱しゆ
っくりと」二部へ伝り、更に連続して入熱することによ
り上中下部と温度成層ができ上部の温度が高くなる。こ
の時、地表よりの放熱や外気の影響は地面から1c程度
の深さ迄であり、この熱損失を軽減する目的で断熱材を
施設している。断熱材はスタイロフォームで厚さ5 Q
 m/nL程度で十分であり。
防水シートでザンドイツチ状にして破損や水分の浸透に
よる劣化を防いでいる。なお、埋設する土壌は水分が少
ない程、蓄熱に効果的である。蓄熱されたエネルギは断
熱被覆層20によって放熱を防止するようにしているの
で蓄熱効果は良好と1cつている。そして、この蓄熱分
は以下のプロセスで冬期に引き出し、有効に消費さ1す
る、。
(1)  融雪用 冬期には差温サーモスタット6の作動を停止し。
手■I11又は降雪感知器によって循環ポンプ7を作動
するものとする。、建物屋根の熱交換パネル1(屋根の
他必要な壁体にも熱交換パネルを設置lてもよい)に積
雪があれば、循環ポンプ7の作用により蓄熱・融雪回路
5を融雪回路として用いる。積雪された屋根の熱交換パ
ネル1に、土壌に埋設した熱交換器2人を通して熱媒例
えば水(r循環させると、土壌3に蓄熱さ1%だ熱が、
熱交換パネルlに循環すること(てより1例えば約lO
℃程度の温水?その熱交換パネルlに供給することがで
きる。従って、建物屋根がlO℃程度に維持されること
により、融雪効果が発揮され、積雪が防止されるもの点
なる。従って、雪国等における面倒でかつ大作業となる
雪下し作業等bZ省略できる。なお、融雪パネル1へ循
環して融雪効果が可能とIぶる温水のfα低は5 ’C
である。したがって、融雪時に放熱コイル5を介して回
収できる温度が連続し7て5°C以上ならば十分作動が
続行できる。土壌の深い部位程年間の地中温度は安定し
−〔おり、地下4〜6mでの年間地温は13.0〜16
.0c程となっている。したがって融雪熱1■は長期蓄
熱と地温の双方から確保が可能とい□える。更に冬期で
も融雪する必要がなく集熱が可能な日には融雪パネルl
で集熱し、熱又換器2八で土壌に蓄えることができる。
(2)1侵房用 土壌3の深N部に配置した熱交換器2Aの蓄熱は、地表
側に伝達され、中間部の熱交換器2Bは土壌3によって
加熱された状態にある。そこで、春〜秋期に土中に集め
ろf’した熱は熱交換器2B?通して暖房回路9への熱
媒流通によりll!房作用を行うことができる。すなわ
ち、暖房用ポンプ11により放熱器13に温水が送られ
、室内加温に用いられる。この場合、土中の熱交換器2
Bのみでは加温として十分でない場合には一補助熱源装
置J2によって所定温度に昇温させてから放熱器、3に
供給するものである/J’s、この補助熱源装置12v
Cよる加熱エネルギのイ■効利用が図iしることになる
。なお、暖房には、期間中のV↓荷を丑かなえることが
望ましいが、その為には放熱器13を低温で使える輻射
方式(床暖房、天井暖房)にすること力を望ましい。こ
れによって長期間経済的な暖房が行える。輻射暖房方式
でQよ30 ”c、程度迄の温水/)−利用b」能であ
り、暖房用ポンプコイル2Bでの回収が3 (1’G以
下に7.CつだjMJ合は、補助熱源装置12をヒート
ポンプ運転と−j′−itば、長期間、1肛済的に土壌
より熱変換器213’に弁してヒートポンプ低熱θいを
汲み上げ、効果的な暖房が維持でき杭 (3)   に8湯111 年ll!1を通しての給湯は、鞘水装置16から途中の
熱y換器2CVこ給水することにより′小時余熱される
よ′)vごなる。そしで、出τ肪時は給湯用補助ボイラ
17を介して給湯するものであるが、出湯時の湯温が要
求に満たない場合はその給湯用補助ボイラ17’を用い
てさらに加熱すればよい。
乙のような構成によれば、建物地下に埋設した熱交換器
2A、2B、2Cと、建物屋根の熱交換パネル1.建物
室内の暖房装置(放熱器13)及び建物の給湯装ぬ(給
湯用補助ボイラ17)等により、それぞれ蓄熱・融雪回
路5.暖房回路9及び給湯予熱回路lOが三位一体とな
って効率のよい熱交換システムを提供することができ、
太陽熱を冬期における家屋に対し極めて効率よく利用す
ることができる。
1疋お一蓄熱・融雪回路5に建物屋根が建物地下の土壌
よりも高温時にのみ熱媒循環を許餐丁ネ差温ザーモスタ
ット6付きの循環ポンプ7を備えたものとすれば、夏期
における蓄熱作用が自動的に行える。
また、建物地下に埋設した熱交換器2A、2B。
2Cはコイル状管路からなるものでありJ土@3を蓄熱
材とする土壌蓄熱槽8を形成するものであるから、従来
のように熱媒収納用のタンクを設けるものと異なり、大
m1よ夕/り埋設工事等が不用となr)−B設作栗が容
易に行えると共に、無限に存在する土製ヲ鬼゛熱材とし
てイ1効に利Illすることができ−その蓄熱効果の設
定+′J、埋設深埋設工り十分子cものとすることがで
きる。
T、cお、r3If記実施例の如く、熱交換器は地下深
層部に埋設した蓄熱用のもの2/l浅層部に埋設した複
数段の放熱用のもの2B、2CからなるものとTi’L
ば、熱の拡散方間に沿って放熱11]熱ズ換器が配置さ
れているので、熱利用が有効に図Jしる。
1工お、前記実施例では、年間負荷である給湯を優先し
、太陽熱のオリ用が最も多くできるよりに土壌上部に熱
交換器20を施設している。この場合、冬期に融雪を行
わ1工い地域では熱変換器2hVCできるだけ近い方が
集熱効率の点で優、ftているが、冬期に融雪づ−る場
合、融雪パネル1で熱交換された低温水が熱交換器2A
にitt入するので離間配置とするのが望L7い。
ぜらr、前記実施例の如く断熱被覆層20によって土P
J4蓄熱層8の地表部を覆うようにしておけば、地面よ
りの熱拡散を有効に防止することができる。
さらにまた、tu数段の熱交換器2B、2Ckそれぞれ
暖房回路9又は給湯予熱回路10にそれぞれ接続してお
けば、各回路毎に有効に熱オリ用h′−図れることにな
る〇 以上のように1本発明の第1によれば蓄熱・融雪回路、
暖房回路、給湯予熱回路を三位一体として設けたもν)
であるから、従来これらh−個々にしか利用されていな
かった実ス)テに対震こJtI−)を総て一体に備えた
ものとして特に冷寒地域における総合的な太陽熱交換作
用を有効に図tzるようになる。
また1本発明の第2によれば熱交換器は土壌全蓄熱材と
する土用蓄熱槽として建物地下にコイル状管路を埋設し
たものであるから、従来の如(タンクを埋設するものと
異なり構成b”z /J\括V力λつ簡単であると共に
、埋設作業も容易に行えて建築作条も容易に行なえるも
のと1よる。そして、土@を蓄熱材として利用すること
により、従来着眼されていなかった±+Hの土砂間の空
気層を有効に利用しで安価かつ効率のよい熱交換を゛実
現することカーできる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施倒を示す概1n31’l’7暇図で
ある。 1・・・熱交換バネノb−2A、2 n、2c・・・熱
交1?1器、3・・・土壌、5・・・蓄熱・fkl!雪
回路−6・・−リーーモスタット、7・・・循環ポンプ
、8・・・土+;m g d、!+ 4111−9・・
・1暖房回路、10・・・給湯予熱回路、13・・1吸
j号装置N (放熱’a )、l 7 ・” N IR
装置W! (玲1’M )11 i+i f4JJ ”
イラ)、20・・・断熱被覆層。 代理人  鵜 沼 辰 之 (ほか2名)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  建物地下に熱交換器を埋設し、この熱交換器
    は、建物屋根に配設した太陽熱集熱及び融雪兼用の熱又
    換パネルと共に蓄熱・融雪回路を、建物室内に配設した
    暖房装置と共に暖房回路を、さらに建物に付設した給湯
    装置と共に給湯予熱回路を、夫々構成していることを特
    徴とする太陽熱交換装置。
  2. (2)蓄熱・融雪回路は、建物屋根が建物地下の土壌よ
    りも高温時にのみ轟該回路に熱媒の循環を許容する差温
    ザーモスタット付循環ポンプを備えていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の太陽熱交換装置。
  3. (3)建物地下にコイル状管路からなる熱交換器を埋設
    して土壌を蓄熱材とする土@蓄熱槽を形成し、この土壌
    蓄熱槽の熱交換器と、建物屋根に配設した太陽熱集熱及
    び融雪兼用の熱交換パネルとに上って蓄熱・融雪回路を
    構成してなることを特徴とする太陽熱交換装置。
  4. (4)土壌蓄熱槽の熱交換器は、地下深層部に埋設した
    蓄熱用のもの、浅層部に埋設した1段又は複数段の放熱
    用のものからなることを特徴とする特許8青求の範囲第
    3項記載の太陽熱交換装置。
  5. (5)土壌蓄熱槽は、地表部金柑5断熱被覆層奮有する
    ことt ll’&徴とする特R′[情求の範111第4
    項記載の太陽熱交換装置。
  6. (6)放熱用の熱変換が松数段のものであり、建物に付
    設する暖房回路又は給湯予熱回路に夫゛々接続されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の太陽熱
    交換装置。
JP57130952A 1982-07-27 1982-07-27 太陽熱交換装置 Granted JPS5921944A (ja)

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JPH0423178B2 JPH0423178B2 (ja) 1992-04-21

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