JP5231353B2 - 雪氷冷房用冷熱回収システム - Google Patents

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Description

本発明は、雪氷冷房における雪氷からの冷熱の回収方法のうち、雪塊下で配管により熱交換を行う装置に関するものである。
雪氷冷房は、季節蓄熱の一種で、冬季に自然により形成された雪氷を夏季まで保存し、夏季に冷熱利用を行う。
雪氷冷房は、熱媒体の種類により、空気を媒体とする全空気方式と、水などの液体を媒体とする冷水循環方式がある。
冷水循環式雪氷冷房のうち、冷熱の回収方法により、雪氷塊に直接循環水を散布する散水式、雪氷塊下に循環水を流す流水式、雪氷塊を冷水槽に浸した部分で熱交換を行う浸水式がある。
浸水式雪氷冷房装置では、循環水が雪氷塊を避けて抵抗の少ない部分に迂回したりするなど、計画していない水路が形成され、熱交換効率を低下させてしまう課題があった。
従来型の浸水式雪氷冷房装置では、循環水が冷水槽内上流側で水温が高いため、上流側の雪氷塊のみが先行して融解し、冷水槽の平面規模の割に、高い冷熱負荷への対応ができない課題があった。
雪氷塊下に熱交換を目的とする配管を敷設する場合に、雪氷塊の自重や雪氷の堆積作業や維持管理作業における重機の加重により、配管が破壊されやすいという課題があった。
浸水槽の表面を透水性舗装により構成し、熱交換用配管を保護するとともに、雪氷の堆積雪塊から発生した冷水のみを通過させ、雪氷塊中に含まれる土砂などの不純物を除去しながら冷水を得る。すなわち、本発明に係る雪氷冷房用冷熱回収システムは、雪氷から発生した冷水を通過させる浸透性舗装が表面に設けられているとともに、この浸透性舗装の下部に前記冷水と熱交換する冷媒を循環させる熱交換回路配管が敷設されてなる冷水槽と、前記熱交換回路配管内の冷媒を冷熱需要先へ送るとともに、この冷熱需要先で冷熱を奪われた冷媒を前記熱交換回路配管内へ戻して循環させる循環ポンプとを有している。また、本発明の一態様として、前記冷水槽の底部は防水層が形成されており、前記浸透性舗装と前記防水層との間には、前記熱交換回路配管が敷設されているとともに採石が充填されていてもよい。さらに、本発明の一態様として、前記冷水槽は、中央下部に向けて下降傾斜されているとともに、その中央下部には前記冷水を集める集水枡が設けられており、この集水枡に集められた冷水を熱交換機へ送るとともに、この熱交換機で冷熱を奪われた水を前記冷水槽の上流側へ戻して循環させるポンプを有していてもよい。
浸透性舗装と底部の防水層の間は、水が流れやすいように採石などで充填し、その内部に、熱交換を目的とした配管を敷設する。
熱交換回路配管内に冷媒を循環させ、熱交換により冷熱を得る。
熱交換の効率を向上させるため、雪氷塊下部の水槽全体の水をポンプ動力により循環させ、かつ、ここでも冷熱を得る。
雪氷の堆積作業や維持管理作業の施工性が良くなる。
雪氷塊より、安定的に冷熱を回収できる。
雪氷塊下面より、均一に冷熱回収を実施できるので、雪氷の有効利用が高まるとともに、高出力を供給することが可能である。
 発明の実施するための最良の形態
本発明に係る雪氷冷房用冷熱回収システムは、屋内外に貯蔵する堆積雪氷下部に浸透性舗装を表面にもつ二重構造の冷水槽を設置し、舗装面下に敷設した配管により、雪氷から発生した冷水と配管内循環液との熱交換を行い、結果として雪氷塊より冷熱を得て、冷熱需要先へ供給するものである。そして、浸透性舗装面が、雪氷内に含まれる不純物に対してのフィルターの役目を果たすと同時に、配管を保護する機能をもつ。雪氷から冷熱を効率良く得て、冷房や冷蔵などの冷熱源として利用するようになっている。
雪塊下部の冷水槽８は、図１に示すような二重構造とし、表面を浸透性舗装６で構成する。雪塊から発生した冷水のみを通過させ、雪氷塊中に含まれる土砂などの不純物を舗装面で除去しながら冷水を得る。浸透性舗装６と底部の防水層１７の間は、採石で充填し、その内部に、熱交換回路配管１８を敷設する。同配管内１８に冷媒を循環させ、熱交換により冷熱を得る。
図１に示すように、冷水槽８に直接雪２を入れ、冷房運用時には、雪塊下部が水に浸る水深を保持しながら、運用を行う。冷水槽中央下部に設けられた集水枡１０から採水枡１１へと送られた冷水は、水中ポンプ１９で熱交換器１２へと送られ、２次側の回路から熱を奪って、再び冷水槽８上流側の環水口９より、冷水槽８内へ放流される。環水口９から戻された水は、集水枡１０に至るまで雪塊の下や隙間を流れていくが、この際に雪２に熱を奪われ冷却される。
貯雪の方法は、雪山以外でも屋内型の貯雪倉庫でも良く、雪は、人工降雪、天然氷、人工氷でも構わない。
屋外の除雪場所の下部に、貯水槽を設置し、夏季に雪から冷熱を回収し、建物などの冷房に利用する。
敷地内に本発明装置を擁する貯雪倉庫を建て、駐車場などの除雪雪を保存し、夏季に雪から冷熱を回収し、冷房や冷蔵の熱源に利用する。
高出力の冷熱が安定的に確保できるため、冷熱需要の大きな中大規模施設での導入が期待される。
本発明のシステム図である。
１ 雪山
２ 雪
３ 機械室
４ 冷熱需要先
５ 地中送水管
６ 浸透性舗装
７ 断熱材
８ 冷水槽
９ 環水口
１０ 集水枡
１１ 採水枡
１２ 熱交換器
１３ 循環ポンプ
１４ 水温調整回路
１５ フィルター
１６ オーバーフロー水
１７ 防水層
１８ 熱交換回路配管
１９ 水中ポンプ

Claims (3)

  1. 雪氷から発生した冷水を通過させる浸透性舗装が表面に設けられているとともに、この浸透性舗装の下部に前記冷水と熱交換する冷媒を循環させる熱交換回路配管が敷設されてなる冷水槽と、
    前記熱交換回路配管内の冷媒を冷熱需要先へ送るとともに、この冷熱需要先で冷熱を奪われた冷媒を前記熱交換回路配管内へ戻して循環させる循環ポンプと
    を有する雪氷冷房用冷熱回収システム。
  2. 前記冷水槽の底部は防水層が形成されており、前記浸透性舗装と前記防水層との間には、前記熱交換回路配管が敷設されているとともに採石が充填されている請求項１に記載の雪氷冷房用冷熱回収システム。
  3. 前記冷水槽は、中央下部に向けて下降傾斜されているとともに、その中央下部には前記冷水を集める集水枡が設けられており、この集水枡に集められた冷水を熱交換機へ送るとともに、この熱交換機で冷熱を奪われた水を前記冷水槽の上流側へ戻して循環させるポンプを有している請求項１または請求項２に記載の雪氷冷房用冷熱回収システム。
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