JP2007291613A - Method and system for suppressing heat island phenomenon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大気から建物への吸熱やその建物に設備された空調設備等から放熱された人口排熱に起因するヒートアイランド現象について、その建物内で用いる天然ガス等の液化ガスが有する冷熱エネルギーを利用して抑制するヒートアイランド現象の抑制方法及びその抑制システムに関するものである。 The present invention relates to the heat island phenomenon caused by the heat absorption from the atmosphere to the building and the artificial exhaust heat radiated from the air conditioning equipment installed in the building, etc., and the cold energy of the liquefied gas such as natural gas used in the building. The present invention relates to a method and a system for suppressing a heat island phenomenon that is suppressed by use.
ヒートアイランド現象とは、都市の中心部の気温が郊外の気温より高くなる現象をいう。都市内外の気温差は、時には5度以上になることがある。このヒートアイランド現象の原因は、図3のエネルギー循環の説明図に示すように、都市への人口の集中により各種のエネルギーの使用量、例えば空調排熱が増大し、その排熱量が増加すること、高層建物などの壁面で太陽光を多重反射するため、都市の構造物が加熱され易くなること、アスファルトの道路は昼間の太陽の熱射で深層まで高温となり、夜間に蓄積された熱が放出されること等がある。 The heat island phenomenon is a phenomenon in which the temperature in the center of the city is higher than the temperature in the suburbs. The temperature difference inside and outside the city can sometimes be more than 5 degrees. The cause of this heat island phenomenon is that, as shown in the explanatory diagram of energy circulation in FIG. 3, the amount of various types of energy used, for example, air conditioning exhaust heat increases due to the concentration of the population in the city, and the exhaust heat amount increases. Because multiple sunlight is reflected on the walls of high-rise buildings, etc., urban structures are easily heated, and asphalt roads become hot due to solar heat in the daytime, and heat accumulated at night is released. There are things.
ヒートアイランド現象を緩和又は抑制するには、先ず人工排熱を低減し、都市における緑や水辺の保全等の対策がある。更に、ヒートアイランド現象を緩和又は抑制する技術が種々提案されている。例えば、特許文献1の特開2004−244879公報「ヒートアイランド現象の抑制方法」に示すように、路面にソーラパネルで屋根を掛けるとともに、地中に埋設した熱交換器と、路盤内に敷設した管路で形成した閉回路に熱交換媒体を循環させ、ソーラパネルで発電した電力によって、熱交換媒体を循環させるためのポンプを駆動するヒートアイランド現象の抑制方法が提案されている。
同様に、特許文献2の特開2004−360292公報「建築物の冷却装置」に示すように、建築物の表面に光触媒をコーティングしてなる光触媒面部の表面に少量の水を流下させて表面の汚れを洗浄しながら気化熱により室内の冷房効果を高める建築物の冷却装置が提案されている。
同様に、特許文献3の特開2005−188892公報「温水供給システム」に示すように、マンション、病院、工場等の建物において、建物の屋上部または外壁部に蓄熱された太陽熱を回収して、その回収した太陽熱を利用して温水を供給する温水供給システムが提案されている。
同様に、特許文献4の特開2005−226299公報「路面排熱回収システム」に示すように、ヒートアイランド現象を減少させるための路面排熱を回収する路面排熱回収システムが提案されている。
しかし、特許文献1の「ヒートアイランド現象の抑制方法」と特許文献2の「建築物の冷却装置」は、路面や建築物の温度上昇を低減することで、ヒートアイランド現象を抑制することのみに着目したものである。これらの特許文献1,2は、ヒートアイランド現象の原因となる「熱」を積極的に利用するものではないという問題を有していた。 However, Patent Document 1 “Method of suppressing heat island phenomenon” and Patent Document 2 of “Building cooling device” focus only on suppressing the heat island phenomenon by reducing the temperature rise of road surfaces and buildings. Is. These Patent Documents 1 and 2 have a problem that they do not actively use “heat” that causes the heat island phenomenon.
また、特許文献3の「温水供給システム」と特許文献4「路面排熱回収システム」は、路面や建築物に蓄積された熱を「温水」のみ、「温熱」のみに利用するだけで、限定された形態のエネルギーに変換しているだけであった。
本発明の発明者は、液化ガスが有する冷熱エネルギーをヒートアイランド現象の原因となる建物の吸熱や人口排熱と熱交換することに着目した。 The inventor of the present invention has focused on exchanging the cold energy of the liquefied gas with the heat absorption of the building and the exhaust heat generated by the building, which causes the heat island phenomenon.
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、天然ガス等の液化ガスが有する冷熱エネルギーを利用することで、建物の外壁や道路を冷却してヒートアイランド現象の低減に寄与し、かつその建物におけるエネルギーコストの低減を図ることができるヒートアイランド現象の抑制方法及びその抑制システムを提供することにある。 The present invention has been developed to solve such problems. That is, the object of the present invention is to use the cold energy of liquefied gas such as natural gas, thereby cooling the outer walls and roads of the building to contribute to the reduction of the heat island phenomenon and reducing the energy cost in the building. An object of the present invention is to provide a method and a system for suppressing a heat island phenomenon that can be achieved.
本発明の抑制方法によれば、大気から建物(2)への吸熱、及び該建物(2)に設備された空調設備等の電気機器からの放熱等の人口排熱に起因するヒートアイランド現象を、液化ガス(3)が有する冷熱エネルギーを利用して抑制するヒートアイランド現象の抑制方法であって、前記液化ガス(3)を気化する際に、前記建物(2)への吸熱を該液化ガス(3)の熱交換に利用して該建物(2)を冷却し、この気化した液化ガス(3)を、前記建物(2)等で利用する電気エネルギーに変換する、ことを特徴とするヒートアイランド現象の抑制方法が提供される。 According to the suppression method of the present invention, the heat island phenomenon caused by the heat absorption from the atmosphere to the building (2) and the heat exhaustion from the heat such as heat radiation from the air conditioner installed in the building (2), A method for suppressing a heat island phenomenon that uses chilled energy of a liquefied gas (3) to suppress heat absorption to the building (2) when the liquefied gas (3) is vaporized. ) For cooling the building (2) and converting the vaporized liquefied gas (3) into electrical energy used in the building (2) or the like. A suppression method is provided.
前記液化ガス(3)を気化する際に、更に大気から地面への吸熱及び地熱自体を該液化ガス(3)の熱交換に利用することが好ましい。
前記液化ガス(3)として、LNG(Liquified Natural Gas)又はNGH(Natural Gas Hydrate)等の天然ガスを利用することができる。
When vaporizing the liquefied gas (3), it is preferable to further use heat absorption from the atmosphere to the ground and geothermal heat itself for heat exchange of the liquefied gas (3).
As the liquefied gas (3), natural gas such as LNG (Liquid Natural Gas) or NGH (Natural Gas Hydrate) can be used.
本発明のシステムによれば、大気から建物(2)への吸熱、及び該建物(2)に設備された電気機器からの放熱等の人口排熱に起因するヒートアイランド現象を、液化ガス(3)が有する冷熱エネルギーを利用して抑制するヒートアイランド現象の抑制システムであって、前記建物(2)で利用するガスエネルギーを供給するために、前記液化ガス(3)を気化する気化装置(4)と、前記ガスエネルギーで、前記建物(2)等で利用する電気エネルギーを生成する発電装置(5)と、前記気化装置(4)の熱交換に利用する水等の温媒(6)を加温するために、前記建物(2)の壁面に取り付けた太陽熱交換器(7)と、を備えた、ことを特徴とするヒートアイランド現象の抑制システムが提供される。 According to the system of the present invention, the heat island phenomenon resulting from the heat absorption from the atmosphere to the building (2) and the artificial exhaust heat such as the heat radiation from the electrical equipment installed in the building (2) is converted into the liquefied gas (3). A heat island phenomenon suppressing system that uses the thermal energy of the vaporizer to vaporize the liquefied gas (3) in order to supply gas energy to be used in the building (2); The generator (5) for generating electrical energy to be used in the building (2) or the like by the gas energy and the heating medium (6) such as water to be used for heat exchange of the vaporizer (4) are heated. In order to do so, there is provided a heat island phenomenon suppression system comprising a solar heat exchanger (7) attached to the wall surface of the building (2).
前記気化装置(4)の熱交換に利用する温媒(6)を加温するために、地面に埋設する地中熱交換器(8)を更に備えることが好ましい。 In order to heat the heating medium (6) used for heat exchange of the vaporizer (4), it is preferable to further include an underground heat exchanger (8) embedded in the ground.
上記構成の発明では、ヒートアイランド現象の主原因となる大気から建物(2)への吸熱と、建物(2)に設備された空調設備等の電気機器からの放熱等の人口排熱とを、液化ガス(3)を気化させるための熱源として利用して、建物(2)の外壁や道路を冷却し、ヒートアイランド現象の低減に寄与することができる。例えば、夏季昼間に温度が上昇した建物(2)の外壁の熱や道路の熱を、液化ガス(3)の気化熱源として利用する。この気化した液化ガス(3)は、電気式空調システムが主体の建物(2)の発電に利用する。特に、ヒートアイランド現象の主原因になる熱について、温水、温熱という限定されたエネルギーではなく電気エネルギーにも変換することで、電気というハンドリングの良いエネルギーにすることができる。 In the invention of the above configuration, the heat absorption from the atmosphere, which is the main cause of the heat island phenomenon, to the building (2) and the artificial waste heat such as heat radiation from the electrical equipment such as the air conditioner installed in the building (2) are liquefied. It can be used as a heat source for vaporizing the gas (3) to cool the outer wall and road of the building (2) and contribute to the reduction of the heat island phenomenon. For example, the heat of the outer wall of the building (2) or the heat of the road, whose temperature has risen during the daytime in summer, is used as a vaporization heat source for the liquefied gas (3). The vaporized liquefied gas (3) is used for power generation in the building (2) mainly composed of an electric air conditioning system. In particular, the heat that is the main cause of the heat island phenomenon can be converted into electric energy instead of limited energy such as hot water and hot heat, so that it can be made into energy that is easy to handle as electricity.
建物(2)の外壁及び周辺気温の温度の上昇が抑制されることによる空調負荷も軽減され、発電によるデマンドも軽減される。この建物(2)のエネルギーコストの低減になる。 The air conditioning load caused by the temperature rise of the outer wall of the building (2) and the surrounding air temperature being suppressed is reduced, and the demand for power generation is also reduced. The energy cost of this building (2) is reduced.
本発明のヒートアイランド現象抑制方法とシステムは、大気から建物への吸熱、建物に設備された空調設備等の電気機器からの放熱等の人口排熱によるヒートアイランド現象を、液化ガスが有する冷熱エネルギーを利用して抑制するものである。 The heat island phenomenon suppression method and system of the present invention uses the cold energy of liquefied gas to absorb heat heat from the atmosphere to the building and heat island phenomenon due to artificial waste heat such as heat radiation from air conditioners installed in the building. And suppress it.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施例1のヒートアイランド現象の抑制システムを説明する説明図である。図2は実施例1のヒートアイランド現象の抑制システムによるエネルギー循環の説明図である。
本発明のヒートアイランド現象の抑制システムは、太陽1の熱等の大気から建物2への吸熱、及びこの建物2に設備された電気機器からの放熱等の人口排熱によるヒートアイランド現象を、液化ガス3が有する冷熱エネルギーを利用して抑制するシステムである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view illustrating a heat island phenomenon suppression system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of energy circulation by the heat island phenomenon suppression system of the first embodiment.
The system for suppressing the heat island phenomenon of the present invention is a liquefied
本発明のヒートアイランド現象の抑制システムは、建物2で利用するガスエネルギーを供給するために、液化ガス3を気化する気化装置4と、このガスエネルギーを用いて、建物2内で利用する電気エネルギー、又はその建物2の周囲の需要家等で利用する電気エネルギーを生成する発電装置5と、気化装置4の熱交換に利用する水等の温媒6を加温するために、建物2の壁面に取り付けた太陽熱交換器7と、を備えたシステムである。更に、この気化装置4の熱交換に利用する水等の温媒6を加温するために、地面に埋設した地中熱交換器8を更に備えたものである。
In order to supply the gas energy used in the building 2, the heat island phenomenon suppression system of the present invention uses the gas energy to vaporize the
本発明で用いる液化ガス3としては、LNG(Liquefied Natural Gas)、NGH(Natural Gas Hydrate)とがある。これらの液化ガス3は、その輸送効率を高めるために、LNGでは、−162℃の温度にまで冷却している。また、NGHは、−20℃の温度にまで冷却している。本発明では、これらの冷却された液化ガス3を気化する際、その熱交換の熱源として、これら冷熱エネルギーを利用するものである。なお、冷却状態にした液化ガス3であれば、これらのLNG又はNGH以外のガスを用いることも可能である。
Examples of the liquefied
気化装置4は、LNG又はNGH等の液化ガス3を加温して再ガス化する装置である。再ガス化する方法には種々のものがある。例えば、中間熱媒体や水を熱源として気化する方式のシェル&チューブ方式や、垂直方向の管を1列に並べたパネルを多数組み合わせ、その管中を下から上に流れるLNG等の液化ガス3を外側より温媒6を流下させ加温気化するオープン・ラック方式等の気化装置4を用いることができる。
The
この気化装置4により、例えば1トンのLNG等の液化ガス3を再ガス化する際に放出される冷熱エネルギーは約200,000kcalに達する。そこで、本発明ではこの再ガス化する際における冷熱エネルギーを利用することで、ヒートアイランド現象を抑制しようとするものである。
With this
発電装置5は、天然ガスの主成分であるメタンから水素をとりだし、空気中の酸素と化学的に反応させ、電気と熱を同時に得る装置である。更に、ひとつのエネルギー源から、電気、熱など複数のエネルギーを同時につくりだして利用するコージェネレーションシステムを用いることができる。発電はもちろん、給湯、冷暖房と広い用途にエネルギーが活用できる。総合エネルギー効率が70〜80%と極めて高い。また発電効率が高いうえに、大気汚染の心配がなく、振動、騒音も少ない。
The
太陽熱交換器7は、例えば集熱板と貯湯槽が一体になった本体を、建物2の壁面又は屋上又は屋根に取り付けたものである。この太陽熱交換器7では、夏期にはかなり昇温するが、冬期の湯温が不足するおそれがある。或いは、曇りや雨天のときは、後述する地中熱交換器8と併用することで、効率良く熱交換に利用することができる。また、集熱板と貯湯槽が分離され、集熱板だけを壁面、屋上又は屋根の上に載せ、貯湯槽は地上に設置する方式でもよい。貯湯槽と集熱板の間でポンプによって温媒6を循環させる。
The
温媒6としては、主に不凍液を用いる。冬季においてその凍結のおそれが無い地域では水を用いることも可能である。
As the
地中熱交換器8は、例えば地中に杭を打ち込み、この杭の中を利用して液体(温媒6)を循環させるパイプを入れ、この循環パイプを配管し、上述した気化装置4に連結して、この地熱を取り込む装置である。
For example, the underground heat exchanger 8 drives a pile into the ground, puts a pipe for circulating a liquid (heating medium 6) using the inside of the pile, pipes the circulation pipe, and the
このように構成した、本発明の抑制システムでは、LNG又はNGH等の液化ガス3を気化する際に、建物2への吸熱を太陽熱交換器7で熱エネルギー(70〜80℃)として取り出し、この熱エネルギーを気化装置4で液化ガス3の熱交換に利用する。結果として図2のエネルギー循環の説明図に示すように、太陽熱交換器7で建物2を冷却することになる。ヒートアイランド現象の主原因となる大気から建物2への吸熱と、建物2に設備された空調設備(室外機9)等の電気機器からの放熱等の人口排熱についても、液化ガス3を気化させるための熱源として利用するので、建物2の外壁は冷却され、ヒートアイランド現象の低減に寄与することができる。例えば、夏季の昼間の温度が上昇した建物2の外壁の熱や道路の熱を熱源として利用する。
In the suppression system of the present invention configured as described above, when the liquefied
この気化装置4で気化した液化ガス3を用いて、建物2内で利用する電気エネルギーに変換する。更に、その熱は温水、温熱という限定されたエネルギーではなく電気エネルギーに変換することで、電気というハンドリングの良いエネルギーになる。その建物2のエネルギーコストの低減になる。建物2の外壁及び周辺気温の温度の上昇が抑制されることによる空調負荷も軽減され、発電によるデマンドも軽減される。
The liquefied
更に、気化装置4で液化ガス3を気化する際に、地中熱交換器8を用いて大気から地面への吸熱及び地熱自体(40〜50℃)をこの液化ガス3の熱交換に利用する。特に、冬季では太陽熱交換器7で熱エネルギーを充分に生成できないときに、この地中熱交換器8は安定した熱エネルギーを供給することができる。
Further, when the liquefied
なお、本発明は、液化ガス3が有する冷熱エネルギーを利用することで、建物2の外壁や道路を冷却してヒートアイランド現象の低減に寄与し、かつその建物2におけるエネルギーコストの低減を図ることができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
In the present invention, the cooling energy of the liquefied
本発明のヒートアイランド現象抑制システムは、一般のビル以外に学校、病院、工場のビルにも利用することができる。 The heat island phenomenon suppression system of the present invention can be used for buildings in schools, hospitals, and factories in addition to general buildings.
2 建物
3 液化ガス
4 気化装置
5 発電装置
6 温媒
7 太陽熱交換器
8 地中熱交換器
2
Claims (5)
前記液化ガス(3)を気化する際に、前記建物(2)への吸熱を該液化ガス(3)の熱交換に利用して該建物(2)を冷却し、
この気化した液化ガス(3)を、前記建物(2)等で利用する電気エネルギーに変換する、ことを特徴とするヒートアイランド現象の抑制方法。 Cold energy that liquefied gas (3) has heat island phenomenon due to heat absorption from atmosphere to building (2) and heat exhaustion from the heat source such as air conditioner installed in building (2) A method for suppressing the heat island phenomenon that is suppressed by using
When vaporizing the liquefied gas (3), the heat absorption to the building (2) is used for heat exchange of the liquefied gas (3) to cool the building (2),
A method for suppressing a heat island phenomenon, wherein the vaporized liquefied gas (3) is converted into electrical energy used in the building (2) or the like.
前記建物(2)で利用するガスエネルギーを供給するために、前記液化ガス(3)を気化する気化装置(4)と、
前記ガスエネルギーで、前記建物(2)等で利用する電気エネルギーを生成する発電装置(5)と、
前記気化装置(4)の熱交換に利用する水等の温媒(6)を加温するために、前記建物(2)の壁面に取り付けた太陽熱交換器(7)と、を備えた、ことを特徴とするヒートアイランド現象の抑制システム。 Using the cold energy of liquefied gas (3), the heat island phenomenon caused by the heat absorption from the atmosphere to the building (2) and the exhaust heat from the electrical equipment installed in the building (2), etc. A heat island phenomenon suppression system that suppresses,
A vaporizer (4) for vaporizing the liquefied gas (3) to supply gas energy for use in the building (2);
A power generation device (5) for generating electrical energy to be used in the building (2) or the like with the gas energy;
A solar heat exchanger (7) attached to the wall surface of the building (2) in order to heat a heating medium (6) such as water used for heat exchange of the vaporizer (4); Heat island phenomenon suppression system characterized by.
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Cited By (1)
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EP2474797A1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-11 | Thilo Rießner | Method and device for air conditioning a building |
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2006
- 2006-04-21 JP JP2006117331A patent/JP2007291613A/en active Pending
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