JP2011247548A - Snow air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯蔵した雪の融解水の冷熱を利用して冷房を行う雪空調システムに関する。 The present invention relates to a snow air-conditioning system that performs cooling by using the cold heat of a stored snow melt.
冬期の雪を貯雪槽に貯蔵しておいて、該貯雪槽に貯蔵された雪の融解水の冷熱を利用して夏期に冷房を行う雪空調システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような雪空調システムは、自然の積雪を活用することから温室効果ガスを排出することがなく、積雪地における有効な地球温暖化対策として注目されている。 2. Description of the Related Art A snow air conditioning system that stores snow in winter in a snow storage tank and cools it in summer using the cold heat of the melted snow stored in the snow storage tank is known (see, for example, Patent Document 1). ). Such a snow air-conditioning system is attracting attention as an effective countermeasure against global warming in snowy areas, because it uses natural snow and does not emit greenhouse gases.
従来の雪空調システムにおいては、負荷装置(空調装置)が必要とする冷熱としてピーク時の負荷変動を想定して、これに相応する熱交換容量の熱交換器を選択する必要があった。しかしながら、熱交換器の熱交換容量は、その伝熱面積、換言すると、貯雪槽の床面積に依存することから、貯雪槽の規模等により制限を受ける。したがって、従来の雪空調システムでは、ピーク時の負荷変動に対応するために極めて効率が高い熱交換器が必要であったが、このような超高効率の熱交換器は現実的ではない。この結果、従来の雪空調システムでは、ピーク時の負荷変動が雪空調システムの能力、すなわち熱交換器の熱交換容量を超えてしまうことがあった。 In the conventional snow air-conditioning system, it is necessary to select a heat exchanger having a heat exchange capacity corresponding to the peak load fluctuation as cold heat required by the load device (air conditioner). However, since the heat exchange capacity of the heat exchanger depends on the heat transfer area, in other words, the floor area of the snow storage tank, it is limited by the size of the snow storage tank. Therefore, in the conventional snow air-conditioning system, an extremely high efficiency heat exchanger is necessary to cope with the load fluctuation at the peak time, but such an ultra-high efficiency heat exchanger is not realistic. As a result, in the conventional snow air conditioning system, the load fluctuation at the peak may exceed the capacity of the snow air conditioning system, that is, the heat exchange capacity of the heat exchanger.
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、負荷のピーク時における熱交換器の熱交換容量不足を解消することが可能な雪空調システムを提供することを課題としてなされたものである。 Then, this invention was made | formed in view of the said situation, and it was made as a subject to provide the snow air-conditioning system which can eliminate the shortage of heat exchange capacity | capacitance of the heat exchanger at the time of load peak. .
上記課題を解決するために、本発明の雪空調システムは、貯雪槽に貯蔵された雪の融解水の冷熱を利用して空調対象設備の冷房を行う雪空調システムであって、負荷装置で熱交換に利用された熱媒体と前記貯雪槽に貯蔵された前記融解水とを熱接触させる第1熱交換器と、前記第1熱交換器によって熱交換された前記熱媒体が貯蔵されてその熱が蓄熱される蓄熱槽と、前記熱媒体が前記蓄熱槽と前記第1熱交換器とを経由して循環する第1熱媒体経路と、前記蓄熱槽に貯蔵された前記熱媒体が直接的に、または、該熱媒体と熱接触させる前記熱媒体が、前記負荷装置を経由して循環する第2熱媒体経路と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a snow air conditioning system of the present invention is a snow air conditioning system that cools air-conditioning target equipment using the cold heat of melted snow stored in a snow storage tank, and is heated by a load device. A first heat exchanger that makes thermal contact between the heat medium used for the exchange and the molten water stored in the snow storage tank; and the heat medium that is heat-exchanged by the first heat exchanger is stored and the heat A heat storage tank in which heat is stored, a first heat medium path through which the heat medium circulates via the heat storage tank and the first heat exchanger, and the heat medium stored in the heat storage tank directly Alternatively, the heat medium that is brought into thermal contact with the heat medium has a second heat medium path that circulates through the load device.
(発明の態様)
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、請求可能発明と称する)の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、(1)〜(9)項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項1〜9の各々に相当する。
(Aspect of the Invention)
In the following, aspects of the invention that is recognized as being capable of being claimed in the present application (hereinafter referred to as claimable invention) will be exemplified, and each exemplified aspect will be described. Here, as in the claims, each aspect is divided into paragraphs, numbers are assigned to the respective paragraphs, and the descriptions of other paragraphs are cited as necessary. This is for the purpose of facilitating the understanding of the claimable invention, and is not intended to limit the combination of the constituent elements constituting the claimable invention to those described in the following sections. In other words, the claimable invention should be construed in consideration of the description accompanying each section, the description of the embodiment, etc., and as long as the interpretation is followed, another aspect is added to the aspect of each section. Moreover, the aspect which deleted the component from the aspect of each term can also be one aspect of the claimable invention.
In the following items, each of the items (1) to (9) corresponds to each of claims 1 to 9 described in the claims.
(1)貯雪槽に貯蔵された雪の融解水の冷熱を利用して空調対象設備の冷房を行う雪空調システムであって、負荷装置で熱交換に利用された熱媒体と貯雪槽に貯蔵された融解水とを熱接触させる第1熱交換器と、第1熱交換器によって熱交換された熱媒体が貯蔵されてその熱が蓄熱される蓄熱槽と、熱媒体が蓄熱槽と第1熱交換器とを経由して循環する第1熱媒体経路と、蓄熱槽に貯蔵された熱媒体が直接的に、または、該熱媒体と熱接触させる熱媒体が、負荷装置を経由して循環する第2熱媒体経路と、を有する雪空調システム。
本項のシステムによれば、蓄熱槽を設けて雪空調システムを構成して、第1熱媒体経路には、熱媒体が蓄熱槽と第1熱交換器とを経由して循環する。これにより、第1熱交換器で熱交換された熱媒体の冷熱が、蓄熱槽に蓄熱される。また、第2熱媒体経路には、熱媒体が蓄熱槽と負荷装置とを経由して循環する。このように、当該システムでは、例えば、24時間運転で第1熱媒体経路に熱媒体を循環させることで、第1熱交換器で熱交換された熱媒体の冷熱を蓄熱槽に漸次蓄熱することができる。そして、蓄熱槽に蓄えられた冷熱を負荷装置の稼働時に使用することで、ピーク時の負荷変動に対する第1熱交換器の熱交換容量の不足分を補うことができる。したがって、第1熱交換器の伝熱面積等に制約があり、第1熱交換器がピーク時の負荷変動に相応するだけの熱交換容量を確保することができない場合であっても、当該システムとして熱交換容量が不足することを防止することができる。なお、本項のシステムにおいて、貯雪槽に貯蔵された融解水と熱接触させるとは、貯雪槽に貯蔵された雪氷と熱接触させることを含む。
本項のシステムでは、第1熱交換器の熱交換容量を最大限に設定して、蓄熱槽の蓄熱容量を必要最小限に設定することが望ましい。これにより、蓄熱槽の初期導入コストを最小限に抑制することができる。
本項のシステムにおいて、貯雪槽は、例えば、鉄筋コンクリート構造の底部と該底部上に構築された鉄骨構造とからなる基本構造をなして、この構造物の6面を100〜150mmの厚さの断熱材で覆い、さらに、外壁をガルバリウム鋼板、屋根を屋根用折板で構成することができる。なお、融解水を貯蔵する部分等、防水性および耐食性が必要とされる部分についてはその必要とされる性能が確保される構造とする。
本項のシステムにおいて、第1熱交換器は、例えば、貯雪槽の底部上に50〜100mm間隔で敷設したパイプ(例えば、架橋ポリパイプ)を50〜100mmの厚さの保護コンクリート又は浸水性アスファルトで覆うことで構成することができる。また、第1熱媒体経路を構成するパイプのうち、第1熱交換器から蓄熱槽まで延びるパイプ、すなわち、第1熱交換器によって冷却された熱媒体を蓄熱槽へ送るパイプ(第1往路)は、発泡性樹脂等の断熱材で外周が覆われた塩化ビニル製のパイプ(HIVP)等を使用して構成することができるが、発泡性樹脂等の断熱材で外周が覆われたステンレス鋼管を採用することが望ましい。
(1) A snow air-conditioning system that cools the air-conditioning target equipment using the cold heat of the melted snow stored in the snow storage tank, and is stored in the heat storage medium used for heat exchange with the load device and the snow storage tank. A first heat exchanger for bringing the molten water into thermal contact, a heat storage tank in which the heat medium exchanged by the first heat exchanger is stored and the heat is stored, and the heat medium is the heat storage tank and the first heat The first heat medium path circulating through the exchanger and the heat medium stored in the heat storage tank directly or through the load device circulates the heat medium in thermal contact with the heat medium. A snow air conditioning system having a second heat medium path.
According to the system of this section, a heat storage tank is provided to constitute a snow air conditioning system, and the heat medium circulates in the first heat medium path via the heat storage tank and the first heat exchanger. Thereby, the cold energy of the heat medium heat-exchanged with the 1st heat exchanger is stored in a heat storage tank. The heat medium circulates in the second heat medium path via the heat storage tank and the load device. Thus, in this system, for example, by circulating the heat medium in the first heat medium path in a 24-hour operation, the cold heat of the heat medium heat-exchanged by the first heat exchanger is gradually stored in the heat storage tank. Can do. And the lack of the heat exchange capacity of the 1st heat exchanger with respect to the load fluctuation at the peak can be compensated by using the cold energy stored in the heat storage tank at the time of operation of the load device. Therefore, even if the heat transfer area of the first heat exchanger is limited and the first heat exchanger cannot secure a heat exchange capacity corresponding to the load fluctuation at the peak time, the system As a result, it is possible to prevent the heat exchange capacity from being insufficient. In addition, in the system of this term, bringing into thermal contact with the melted water stored in the snow storage tank includes bringing it into thermal contact with snow ice stored in the snow storage tank.
In the system of this section, it is desirable to set the heat exchange capacity of the first heat exchanger to the maximum and to set the heat storage capacity of the heat storage tank to the minimum necessary. Thereby, the initial introduction cost of a thermal storage tank can be suppressed to the minimum.
In the system of this section, the snow storage tank has, for example, a basic structure including a bottom part of a reinforced concrete structure and a steel structure built on the bottom part, and six surfaces of this structure are insulated with a thickness of 100 to 150 mm. The outer wall can be covered with a galvalume steel plate, and the roof can be made of a folded roof plate. In addition, about the part where waterproofness and corrosion resistance are required, such as a part which stores molten water, it is set as the structure where the required performance is ensured.
In the system of this section, the first heat exchanger is made of, for example, pipes (for example, bridged polypipes) laid at intervals of 50 to 100 mm on the bottom of the snow storage tank with protective concrete or submerged asphalt having a thickness of 50 to 100 mm. It can be configured by covering. Of the pipes constituting the first heat medium path, a pipe extending from the first heat exchanger to the heat storage tank, that is, a pipe for sending the heat medium cooled by the first heat exchanger to the heat storage tank (first forward path) Can be constructed using a pipe made of vinyl chloride (HIVP) whose outer periphery is covered with a heat insulating material such as foaming resin, etc., but a stainless steel pipe whose outer periphery is covered with a heat insulating material such as foaming resin It is desirable to adopt.
(2)貯雪槽をオーバーフローした融解水が貯水される融解水槽と、融解水槽に貯水された融解水と負荷装置で熱交換に利用された熱媒体とを熱接触させる第2熱交換器と、を有する(1)の雪空調システム。
本項のシステムでは、負荷装置で熱交換に利用されて蓄熱槽へ還る熱媒体は、融解水槽に貯水された融解水に水没させて設けられた第2熱交換器により冷却される。すなわち、負荷装置で熱交換に利用されて昇温した熱媒体は、第2熱交換器により降温されてから蓄熱槽へ導入される。このように、本項のシステムでは、従来は廃水として処理されていた貯雪槽をオーバーフローした融解水の顕熱を有効利用することで、当該システムの熱交換効率を向上させることができる。
本項のシステムにおいて、貯雪槽に貯蔵された雪は、自然融解ならびに第1熱交換器における熱交換で潜熱および顕熱が奪われることで融解する。また、貯雪槽に貯水されている融解水は、その水位を一定に維持するために、所定水位を超えた分がオーバーフロー管から排出されて融解水槽に貯水される。そして、融解水槽の容量は、例えば、最大負荷時の単位時間にオーバーフロー管から排出される融解水量の1〜2時間分とする。
(2) a molten water tank in which the molten water overflowing the snow storage tank is stored, a second heat exchanger that makes thermal contact between the molten water stored in the molten water tank and the heat medium used for heat exchange in the load device; The snow air conditioning system according to (1).
In the system of this section, the heat medium that is used for heat exchange in the load device and returns to the heat storage tank is cooled by a second heat exchanger that is provided by being submerged in the molten water stored in the molten water tank. In other words, the heat medium that has been heated by the load device and used for heat exchange is introduced into the heat storage tank after being cooled by the second heat exchanger. Thus, in the system of this section, the heat exchange efficiency of the system can be improved by effectively utilizing the sensible heat of the molten water that has overflowed the snow storage tank that has been conventionally treated as waste water.
In the system of this section, the snow stored in the snow storage tank is melted by latent heat and sensible heat being taken away by natural melting and heat exchange in the first heat exchanger. Further, in order to maintain the water level constant, the melted water stored in the snow storage tank is discharged from the overflow pipe and stored in the melting water tank. And the capacity | capacitance of a molten water tank shall be 1 to 2 hours of the amount of molten water discharged | emitted from the overflow pipe | tube in the unit time at the time of a maximum load, for example.
(3)蓄熱槽は、第1熱交換器によって熱交換された熱媒体が導入されるとともに負荷装置へ送られる熱媒体が貯蔵される低温側蓄熱槽と、負荷装置で熱交換に利用された熱媒体が導入されるとともに第1熱交換器へ送られる熱媒体が貯蔵される高温側蓄熱槽と、低温側蓄熱槽と高温側蓄熱槽とを連通させる連通路と、を有する(1)、(2)の雪空調システム。
本項のシステムによれば、負荷装置で熱交換に利用されて昇温した熱媒体が高温側蓄熱槽に導入されるので、昇温した熱媒体と第1熱交換器で冷却された熱媒体とが直接熱接触することがない。したがって、低温側蓄熱槽に蓄熱されている冷熱が負荷装置からの還りの熱媒体によって奪われてシステムの熱交換効率が低下することを防ぐことができる。また、高温側蓄熱槽から汲み上げられた熱媒体、すなわち、負荷装置で熱交換に利用されて昇温した熱媒体と貯雪槽に貯水された融解水とを熱接触させるので、当該熱媒体と融解水との温度差を、蓄熱槽が1つの槽である場合の熱媒体を熱接触させる場合の温度差よりも大きく設定することができ、その結果、第1熱交換器における熱交換効率を向上させることができる。
本項のシステムにおいて、蓄熱槽は、低温側蓄熱槽と高温側蓄熱槽とを個別に用意する必要はなく、1つの槽の内部を断熱性を有する隔壁で仕切り、該隔壁により仕切られた一方を低温側蓄熱槽とするとともに他方を高温側蓄熱槽とすることができる。この場合、連通路は、隔壁を貫通する連通管とすることができる。
本項のシステムにおいて、低温側蓄熱槽に貯蔵される熱媒体の温度は、3〜4℃であることが望ましい。そこで、本項のシステムでは、低温側蓄熱槽に貯蔵されている熱媒体の温度を測定する温度センサを設けておいて、低温側蓄熱槽の熱媒体が昇温して例えば6℃に到達した時点で、冷水ポンプを作動させて第1熱媒体経路に熱媒体を循環させることで低温側蓄熱槽に貯蔵される熱媒体を降温させて、低温側蓄熱槽の熱媒体が降温して例えば4℃に到達した時点で、冷水ポンプを停止させて第1熱媒体経路の熱媒体の循環を停止させるように構成することができる。
(3) The heat storage tank was used for heat exchange in the low temperature side heat storage tank in which the heat medium exchanged by the first heat exchanger was introduced and the heat medium sent to the load apparatus was stored, and in the load apparatus (1) having a high temperature side heat storage tank in which a heat medium is introduced and a heat medium sent to the first heat exchanger is stored, and a communication path that connects the low temperature side heat storage tank and the high temperature side heat storage tank. (2) Snow air conditioning system.
According to the system of this section, since the heat medium that has been used for heat exchange in the load device and has been heated is introduced into the high-temperature side heat storage tank, the heated heat medium and the heat medium that has been cooled by the first heat exchanger There is no direct thermal contact. Therefore, it can be prevented that the cold heat stored in the low temperature side heat storage tank is taken away by the return heat medium from the load device and the heat exchange efficiency of the system is lowered. In addition, the heat medium pumped up from the high-temperature side heat storage tank, that is, the heat medium used for heat exchange by the load device and heated up and the molten water stored in the snow storage tank are in thermal contact with each other, so The temperature difference with water can be set larger than the temperature difference when the heat medium is in thermal contact when the heat storage tank is one tank. As a result, the heat exchange efficiency in the first heat exchanger is improved. Can be made.
In the system of this section, the heat storage tank does not need to prepare a low temperature side heat storage tank and a high temperature side heat storage tank separately, and the inside of one tank is partitioned by a partition wall having heat insulating properties, and the partition wall is partitioned by the partition wall. Can be a low temperature side heat storage tank and the other can be a high temperature side heat storage tank. In this case, the communication path can be a communication pipe that penetrates the partition wall.
In the system of this section, the temperature of the heat medium stored in the low temperature side heat storage tank is desirably 3 to 4 ° C. Therefore, in the system of this section, a temperature sensor for measuring the temperature of the heat medium stored in the low temperature side heat storage tank is provided, and the temperature of the heat medium in the low temperature side heat storage tank increases to reach, for example, 6 ° C. At that time, the heat medium stored in the low temperature side heat storage tank is lowered by operating the cold water pump and circulating the heat medium in the first heat medium path, and the heat medium in the low temperature side heat storage tank is lowered, for example, 4 When the temperature reaches 0 ° C., the chilled water pump can be stopped to stop the circulation of the heat medium in the first heat medium path.
(4)第1熱交換器は、貯雪槽の床部に敷設される複数列の伝熱管を有して、複数列の伝熱管の往き側を集約させる集合管が貯雪槽に貯水された融解水に水没されて設けられて、複数列の伝熱管の還り側を集約させる集合管が融解水槽に貯水された融解水に水没されて設けられる(2)、(3)の雪空調システム。
本項のシステムでは、複数列の伝熱管の往路(出口)側を集約させる集合管を貯雪槽に貯水された融解水に水没させることにより、貯雪槽に貯水された融解水の顕熱を回収することができる。また、複数列の伝熱管の還路(入口)側を集約させる集合管を融解水槽に貯水された融解水に水没させることにより、融解水槽に貯水された融解水の顕熱を回収することができる。これにより、当該システムの熱交換効率を向上させることができる。
(4) The first heat exchanger has a plurality of rows of heat transfer tubes laid on the floor of the snow storage tank, and a collecting tube that consolidates the forward side of the plurality of rows of heat transfer tubes is stored in the snow storage tank. The snow air conditioning system according to (2) or (3), wherein a collecting pipe that is submerged in water and aggregates the return sides of the plurality of rows of heat transfer pipes is submerged in the molten water stored in the molten water tank.
In the system in this section, the sensible heat of the molten water stored in the snow storage tank is recovered by submerging the collecting pipe that consolidates the forward (exit) side of the multiple rows of heat transfer tubes in the molten water stored in the snow storage tank. can do. In addition, by collecting the collecting pipe that consolidates the return path (inlet) side of the multiple rows of heat transfer tubes into the molten water stored in the molten water tank, the sensible heat of the molten water stored in the molten water tank can be recovered. it can. Thereby, the heat exchange efficiency of the said system can be improved.
(5)貯雪槽の屋根に散水する第1散水手段を有して、第1散水手段は、融解水槽からオーバーフローした融解水を使用して散水する(1)〜(4)の雪空調システム。
本項のシステムでは、第1散水手段により貯雪槽の屋根に散水された融解水によって、貯雪槽、特に、日光に晒されることで温度が上がる傾向にある屋根を、屋根に散水された融解水が蒸発することに伴う潜熱および顕熱によって冷却することができる。また、第1散水手段により散水される水は、融解水槽からオーバーフローした水(融解水)を再利用するので、上水を使用して散水する場合と比較した場合、ランニングコストの増加を抑制することができる。
本項のシステムにおいて、第1散水手段は、融解水槽からオーバーフローした融解水が貯水される排水槽を有して、ポンプによって排水槽から汲み上げた水(融解水)を散水するように構成することができる。なお、第1散水手段によって貯雪槽の屋根に散水された融解水は、屋根の軒に沿って設けられる樋によって回収することで、当該システムの外へ排出することができる。
(5) The snow air conditioning system according to any one of (1) to (4), further including first watering means for watering the roof of the snow storage tank, wherein the first watering means uses the molten water overflowed from the molten water tank.
In the system of this section, the melted water sprayed onto the roof of the snow storage tank, particularly the roof that tends to rise in temperature when exposed to sunlight, is melted by the water sprayed onto the roof of the snow storage tank by the first watering means. Can be cooled by the latent heat and sensible heat that accompanies evaporation. Moreover, since the water sprinkled by the 1st watering means reuses the water (melted water) which overflowed from the melting water tank, it suppresses the increase in running cost when compared with the case of watering using clean water. be able to.
In the system of this section, the first watering means has a drainage tank in which the molten water overflowed from the melting water tank is stored, and is configured to sprinkle water (melted water) pumped from the drainage tank by the pump. Can do. In addition, the molten water sprayed on the roof of the snow storage tank by the first watering means can be discharged out of the system by collecting it with a gutter provided along the roof eaves.
(6)貯雪槽に貯蔵された雪の雪密度を調節する雪密度調節手段を有して、雪密度調節手段は、貯雪槽に貯蔵された雪に散水する第2散水手段と、該第2散水手段により散水された雪に冷気を吹き付けて再凍結させる送風手段と、を含む(1)〜(5)の雪空調システム。
例えば、除雪された比較的密度が小さい雪を山積みにして一定時間放置した場合、自重により雪密度は0.5 Mg/m3程度になる。本項のシステムでは、まず、貯雪槽内底部に雨水を溜めた状態で雪を投入する。投入された雪はシャーベット状になる。このシャーベット状の雪に送風手段によって夜間の氷点下の冷気を吹き付けて再凍結させることで、貯雪槽の底部に一定厚の氷層を生成することができる。さらに、その上に雪を一定厚で投入して、その貯蔵された雪に第2散水手段によって散水する。これにより、雪の上部がシャーベット状になり、雪の容積比重が高められる。さらに、送風手段により夜間の氷点下の冷気を、散水された雪の最上部に吹き付けることにより、雪の上部を再凍結させる。このようにして、本項のシステムでは、散水と再凍結とを繰り返すことにより、貯雪槽に貯蔵される雪の密度を0.7〜0.8 Mg/m3程度にまで高めることができる。
(6) It has a snow density adjusting means for adjusting the snow density of the snow stored in the snow storage tank, and the snow density adjusting means has a second watering means for watering the snow stored in the snow storage tank, and the second water spraying means. The snow air conditioning system according to any one of (1) to (5), comprising: air blowing means that blows cold air on the water sprayed by the water spraying means to refreeze the air.
For example, when removing snow with relatively low density that has been removed and left for a certain period of time, the snow density becomes about 0.5 Mg / m 3 due to its own weight. In the system of this section, first, snow is poured in a state where rainwater is accumulated at the bottom of the snow storage tank. The thrown snow becomes sherbet. An ice layer having a constant thickness can be generated at the bottom of the snow storage tank by spraying the sherbet-like snow with cold air below the freezing point at night by air blowing means and refreezing it. Furthermore, snow is thrown in on it with a fixed thickness, and the stored snow is sprinkled by the second watering means. Thereby, the upper part of snow becomes a sherbet shape, and the volume specific gravity of snow is raised. Further, the upper part of the snow is re-frozen by blowing cold air below the freezing point at night to the top of the sprinkled snow by the blowing means. In this manner, in the system of this section, the density of snow stored in the snow storage tank can be increased to about 0.7 to 0.8 Mg / m 3 by repeating watering and refreezing.
(7)雨水を貯水するとともに貯水された雨水を第1散水手段または第2散水手段へ給水する雨水給水手段を有する(5)または(6)の雪空調システム。
本項のシステムによれば、上水を使用して散水する場合と比較して、ランニングコストの増加を抑制することができる。本項のシステムでは、降雨時に回収した雨水を貯水する雨水槽を別個に設けることもできるが、雨水槽と貯雪槽とを併用することができる。この場合、回収された雨水が貯雪槽へ向けて移動する経路に切替弁を設けておいて、降雨量が多い場合等必要に応じて、雨水を排水することができるように構成する。
(7) The snow air conditioning system according to (5) or (6), having rainwater supply means for storing rainwater and supplying the stored rainwater to the first watering means or the second watering means.
According to the system of this section, an increase in running cost can be suppressed as compared with the case where water is sprayed using clean water. In the system of this section, a rainwater tank for storing rainwater collected during rainfall can be provided separately, but a rainwater tank and a snow storage tank can be used in combination. In this case, a switching valve is provided in a path along which the collected rainwater moves toward the snow storage tank, and the rainwater can be drained as necessary when the amount of rainfall is large.
(8)ヒートポンプチラーと、熱媒体がヒートポンプチラーと蓄熱槽とを経由して循環する第3熱媒体経路と、を有する(1)〜(7)の雪空調システム。
本項のシステムでは、ピーク時の負荷変動がシステムの熱交換能力を超えてしまった場合や貯雪槽の雪を使い切ってしまった場合等の雪冷房のバックアップとして、ヒートポンプチラーを使用することができる。また、本項のシステムでは、ヒートポンプチラーによって第3熱媒体経路を循環する熱媒体を加熱することで、当該システムを暖房として用いることができる。なお、ヒートポンプチラーに替えて温水ボイラー等を使用することもできるが、ヒートポンプチラーを採用することにより、料金が安い深夜電力を利用して温水を得ることができるので、ランニングコストを削減することができる。
(8) The snow air conditioning system according to (1) to (7), including a heat pump chiller and a third heat medium path through which the heat medium circulates through the heat pump chiller and the heat storage tank.
In the system in this section, a heat pump chiller can be used as a backup for snow cooling when the peak load fluctuation exceeds the heat exchange capacity of the system or when the snow in the snow storage tank is used up. . Moreover, in the system of this term, the said system can be used as heating by heating the heat medium which circulates through a 3rd heat medium path | route with a heat pump chiller. In addition, although a hot water boiler etc. can be used instead of a heat pump chiller, by using a heat pump chiller, hot water can be obtained using late-night electricity at a low charge, so running costs can be reduced. it can.
(9)前記第2熱媒体経路は、第3熱交換器と、熱媒体が第3熱交換器と蓄熱槽とを経由して循環する第4熱媒体経路と、熱媒体が第3熱交換器と負荷装置とを経由して循環する第5熱媒体経路と、を有する(1)〜(8)の雪空調システム。
本項のシステムによれば、第5熱媒体経路をクローズドサーキットとすることができる。これにより、負荷装置を含む第5熱媒体経路を構成するパイプの腐食を防止することができる。また、上述した(1)の態様と比較して、熱媒体を負荷装置へ圧送するためのポンプの負担を軽減することができる。さらに、第5熱媒体経路を循環させる熱媒体を単なる水(水道水)とすることができるので、熱媒体として使用する不凍液の量を大幅に減らすことが可能になり、設備コストおよびランニングコストを削減することができる。
(9) The second heat medium path includes a third heat exchanger, a fourth heat medium path through which the heat medium circulates via the third heat exchanger and the heat storage tank, and a heat medium that performs the third heat exchange. A snow air conditioning system according to any one of (1) to (8), further including a fifth heat medium path that circulates through the heater and the load device.
According to the system of this section, the fifth heat medium path can be a closed circuit. Thereby, the corrosion of the pipe which comprises the 5th heat-medium path | route including a load apparatus can be prevented. Moreover, the burden of the pump for pumping a heat medium to a load apparatus can be reduced compared with the aspect of (1) mentioned above. Furthermore, since the heat medium circulating in the fifth heat medium path can be simply water (tap water), it is possible to greatly reduce the amount of antifreeze used as the heat medium, thereby reducing the equipment cost and running cost. Can be reduced.
本発明によれば、負荷のピーク時における熱交換器の熱交換容量不足を解消することが可能な雪空調システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the snow air conditioning system which can eliminate the heat exchange capacity shortage of the heat exchanger at the time of load peak can be provided.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、本雪空調システムは、貯雪槽3に貯蔵された雪氷1の融解水2の冷熱を利用して空調対象設備の冷房を行う雪冷房システムである。また、後述する熱媒体4の温度の具体的な数値は、これに限定することを意図するものではない。
図1に示されるように、当該システムは、雪氷1およびその融解水2が貯蔵される貯雪槽3を有する。貯雪槽3は、鉄筋コンクリートにより形成される底部3aと、該底部3a上に構築される鉄骨構造の枠体と、折板によって形成される屋根部3bと、ガルバリウムおよびALCパネル等によって形成される外壁と、全ての面(第1実施形態では6面)を覆う断熱材と、を有する。また、貯雪槽3は、貯蔵される融解水2の水位を一定に維持するためのオーバーフロー管6を有しており、該オーバーフロー管6によって貯雪槽3から排出された融解水2は、断熱構造を有する融解水槽7によって回収されて貯蔵される。なお、融解水槽7をオーバーフローした融解水2は、オーバーフロー管8によって融解水槽7から排出されて該融解水槽7に隔壁9を介して隣接する排水槽10によって回収されて貯蔵される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present snow air conditioning system is a snow cooling system that cools the air-conditioning target equipment by using the cold heat of the melted
As shown in FIG. 1, the system has a
図1に示されるように、貯雪槽3の底部3aには、熱媒体4と貯雪槽3の融解水2(雪氷1を含む)とを間接的に熱接触させる第1熱交換器5が設けられる。該第1熱交換器5は、貯雪槽3の底部3a上に所定間隔で並列に敷設される複数列の伝熱管と、これら伝熱管を覆うコンクリート製又は浸水性アスファルト製の保護層と、を有する。なお、第1熱交換器5の各伝熱管には、架橋ポリパイプが使用される。また、第1熱交換器5の各伝熱管は、往路(出口)側の端部がヘッダー11(集合管)によって集約されるとともに、還路(入口)側の端部がヘッダー12(集合管)によって集約される。そして、当該システムでは、往路側のヘッダー11が、貯雪槽3に貯水された融解水2に水没するようにして設けられるとともに、還路側のヘッダー12が、融解水槽7に貯水された融解水2に水没するようにして設けられる。
As shown in FIG. 1, the bottom 3 a of the
図1に示されるように、本雪空調システムは、当該システムを流通させる熱媒体4が貯蔵されて、貯蔵された熱媒体4の熱(冷熱)が蓄熱される蓄熱槽13を有する。蓄熱槽13は、断熱構造を有しており、その内部が隔壁14によって低温側蓄熱槽15と高温側蓄熱槽16とに分割されている。また、蓄熱槽13は、隔壁14に設けられて低温側蓄熱槽15と高温側蓄熱槽16とを連通させる複数本(図1においては2本)の連通管17を有する。なお、当該システムでは、第1熱交換器5の熱交換容量を最大限に設定することで、蓄熱槽13の蓄熱容量が必要最小限に設定されている。
As shown in FIG. 1, the present snow air conditioning system includes a
図1に示されるように、本雪空調システムは、排水槽10の融解水2を貯雪槽3の屋根部3bに散水する第1散水装置(第1散水手段)を有する。第1散水装置は、排水槽10に貯水された融解水2を汲み上げる排水ポンプ18と、屋根部3bの一辺(最も高い位置に配置されている辺)に沿って延びて排水槽10から汲み上げられた融解水2がノズルから散水される第1散水管19と、排水ポンプ18から第1散水管19まで延びる送水管20と、を有する。なお、第1散水装置によって貯雪槽3の屋根部3aに散水された融解水2は、屋根部3bの他辺(最も低い位置に配置されている辺)に沿って延びる樋21によって回収されて当該システム外へ排出される。なお、当該システムでは、排水槽10に貯蔵されている融解水2は、排水ポンプ18によって汲み上げて排水することが選択できるように構成されている。
As shown in FIG. 1, the present snow air-conditioning system has a first watering device (first watering means) that sprays the
ここで、当該システムの配管系の概略を説明する。図2に示されるように、当該システムは、熱媒体4を第1熱交換器5と蓄熱槽13とを経由して循環させる第1熱媒体経路22と、熱媒体4を蓄熱槽13と負荷装置23を含む既存設備とを経由して循環させる第2熱媒体経路24と、を有する。なお、当該システムにおける負荷装置23(空調装置)は、ファンコイルユニットおよびエアハンドリングユニットであるが、以下の説明では、説明における便宜上、これら総称して負荷装置23という。また、図1における符号29および30は、既存設備の冷熱源および温熱源である。なお、上記既存設備は、当然、新規設備であってもよい。
Here, an outline of the piping system of the system will be described. As shown in FIG. 2, the system includes a first
図1に示されるように、第1熱媒体経路22は、ヘッダー11から低温側蓄熱槽15へ延びて第1熱交換器5によって冷却された熱媒体を低温側蓄熱槽15へ送る第1往路25と、高温側蓄熱槽16からヘッダー12まで延びて高温側蓄熱槽16に貯蔵された熱媒体4を第1熱交換器5へ送る第1還路26と、第1還路26に設けられて高温側蓄熱槽16に貯蔵された熱媒体4を汲み上げるポンプ27と、低温側蓄熱槽15に貯蔵されている熱媒体4の温度を監視する第1温度センサ28と、を含む。そして、当該システムでは、第1温度センサ28の測定結果に基づいて、低温側蓄熱槽15の熱媒体4が昇温して6℃に到達した時点で、ポンプ27を作動させて第1熱媒体経路22に熱媒体4を循環させることで低温側蓄熱槽15の熱媒体を降温させて、また、低温側蓄熱槽15の熱媒体4が降温して4℃に到達した時点で、ポンプ27を停止させて第1熱媒体経路22における熱媒体4の循環を停止させることにより、低温側蓄熱槽15の熱媒体4の温度が3〜4℃に維持されている。
As shown in FIG. 1, the first
図1に示されるように、第2熱媒体経路24は、低温側蓄熱槽15から負荷装置23まで延びて低温側蓄熱槽に貯蔵された熱媒体4を負荷装置23へ送る第2往路31と、負荷装置23から高温側蓄熱槽16まで延びて負荷装置23で熱交換に利用された熱媒体4を高温側蓄熱槽16へ送る第2還路32と、第2往路31に設けられて低温側蓄熱槽15に貯蔵された熱媒体4を汲み上げるポンプ33と、低温側蓄熱槽15とポンプ33との間を移動する熱媒体4の温度を監視する第2温度センサ34と、第2温度センサ34よりも上流側(低温側蓄熱槽15側)の第2往路31と第2還路32とを連通させるバイパス路35と、第2還路32を移動する熱媒体4の移動経路をバイパス路35へ切り替えるための三方向制御弁36と、を含む。なお、第2熱媒体経路は一般空調システムで使用されているシステムであり、三方向制御弁による定流量システムに限定するものではなく、当然ポンプ33をインバーター等で制御する変流量システムも使用可能である。
As shown in FIG. 1, the second
そして、当該システムでは、第2温度センサ34の測定結果に基づいて三方向制御弁36を制御して、必要に応じて(第2往路31を移動する熱媒体4の温度が設定温度よりも低い場合)、第2還路32を移動する熱媒体4、すなわち、負荷装置23で熱交換に利用されて昇温された熱媒体4が、第2往路31へ導入されるように構成されている。このようにして、当該システムでは、負荷装置23へ導入される熱媒体4の温度(設定温度)が7℃に調節されている。なお、図1における符号37は、第2還路32内の圧力を正圧に保持するための圧力保持弁である。
And in the said system, based on the measurement result of the
図1に示されるように、当該システムは、三方向制御弁36と高温側蓄熱槽16との間の第2還路32に設けられて融解水槽7に貯水された融解水2に水没される第2熱交換器38を有する。第2熱交換器38は、負荷装置23で熱交換に利用されて昇温された熱媒体4と融解水槽7に貯水された融解水2とを熱接触させることで、融解水槽7に貯水された融解水2の顕熱を回収する。なお、図1における符号39は、必要に応じて開弁/閉弁される開閉弁である。また、第1熱媒体経路22ならびに第2熱媒体経路24を構成するパイプは、発泡性樹脂からなる断熱材によって外周が覆われたステンレス鋼管が使用されている。
As shown in FIG. 1, the system is submerged in the
次に、第1実施形態の作用を、主に図2を参照して説明する。
まず、第1熱媒体経路22における熱媒体4の流通を説明する。ポンプ27によって高温側蓄熱槽16から汲み上げられた熱媒体4は、第1還路26を移動して第1熱交換器5の還路側のヘッダー12(集合管)によって第1熱交換器5の各伝熱管に振り分けられる。ここで、ヘッダー12が融解水槽7に貯水されている融解水2に水没されていることから、融解水槽7に貯水された融解水2とヘッダー12を移動する熱媒体4との間で熱交換が行われて、融解水槽7に貯水された融解水2の顕熱が回収される。第1熱交換器5では、各伝熱管を移動する熱媒体4と貯雪槽3に貯水された融解水2との間で熱交換が行われることにより、熱媒体4が冷却される。
Next, the operation of the first embodiment will be described mainly with reference to FIG.
First, the circulation of the
第1熱交換器5の各伝熱管を通過して降温された熱媒体4は、往路側のヘッダー11(集合管)によって集約される。ここでも、ヘッダー11が貯雪槽3に貯水されている融解水2に水没されていることから、貯雪槽3に貯水された融解水2とヘッダー11を移動する熱媒体4との間で熱交換が行われることにより、貯雪槽3に貯水された融解水2の顕熱が回収される。そして、ヘッダー11によって集約された熱媒体4は、第1往路25を移動して低温側蓄熱槽15に導入される。このように、第1熱媒体経路22に熱媒体4を循環させることにより、第1熱交換器5によって冷却された熱媒体4の冷熱が、漸次、低温側蓄熱槽15に蓄熱される。
The
なお、当該システムでは、低温側蓄熱槽15の熱媒体4が昇温して6℃に到達した時点でポンプ27を作動させて第1熱媒体経路22に熱媒体4を循環させることにより低温側蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4を降温させるとともに、低温側蓄熱槽15の熱媒体4が降温して4℃に到達した時点でポンプ27を停止させて第1熱媒体経路22の熱媒体4の循環を停止させることにより、低温側蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4の温度が3〜4℃に維持されている。
In this system, the temperature of the
次に、第2熱媒体経路24における熱媒体4の流通を説明する。第2熱媒体経路24では、ポンプ33によって低温側蓄熱槽15から汲み上げられた熱媒体4は、第2往路31を移動して負荷装置23で熱交換に利用される。負荷装置23で熱交換に利用された熱媒体4は、第2還路32を高温側蓄熱槽16へ向けて移動する。なお、当該システムでは、第2温度センサ34の測定結果に基づいて、より詳細には、第2温度センサ34の測定結果が設定温度よりも低い場合、三方向制御弁36を切り替えて、負荷装置23における熱交換によって昇温された第2還路32の熱媒体4を、第2往路31へ導入することにより、負荷装置23へ導入される熱媒体4の温度が7℃になるように調節されている。
Next, the distribution of the
また、第2還路32を移動する熱媒体4は、第2熱交換器38へ導入される。第2熱交換器38では、融解水槽7に貯水された融解水2と熱媒体4との間で熱交換が行われて冷却される。そして、第2熱交換器38で冷却されて降温された熱媒体4は、高温側蓄熱槽16に導入される。さらに、当該システムでは、第1散水装置(第1散水手段)によって、排水槽10に貯水された融解水2を排水ポンプ18によって汲み上げて貯雪槽3の屋根部3b上に散水することで、散水された融解水2が蒸発する時の潜熱および顕熱によって屋根部3bが冷却される。なお、貯雪槽3の屋根部3bに散水された融解水は、樋21によって回収されて当該システムの外へ排出される。
Further, the
第1実施形態では以下の効果を奏する。
第1実施形態によれば、蓄熱槽13を設けて雪空調システムを構成して、第1熱媒体経路22には、熱媒体4が高温側蓄熱槽16、第1熱交換器5、低温側蓄熱槽15を経由して循環される。これにより、第1熱交換器5で熱交換された熱媒体4の冷熱が、低温側蓄熱槽15に蓄熱される。また、第2熱媒体経路24には、熱媒体4が低温側蓄熱槽15、負荷装置23、高温側蓄熱槽16を経由して循環される。このように、第1実施形態では、例えば、24時間運転で第1熱媒体経路22に熱媒体4を循環させることで、第1熱交換器5で熱交換された熱媒体4の冷熱を低温側蓄熱槽15に漸次蓄熱することができる。そして、低温側蓄熱槽15に蓄えられた冷熱を負荷装置23の稼働時に使用することで、ピーク時の負荷変動に対する第1熱交換器5の熱交換容量の不足分を、蓄熱槽13を含む第1熱媒体経路22によって補うことができる。したがって、第1熱交換器5の伝熱面積等に制約があり、第1熱交換器5がピーク時の負荷変動に相応するだけの熱交換容量を確保することができない場合であっても、当該システムとして熱交換容量が不足することを防止することができる。
第1実施形態では、第1熱交換器5の熱交換容量を最大限に設定することで、蓄熱槽13の蓄熱容量を必要最小限に設定したので、蓄熱槽13の初期導入コストを最小限に抑制することができる。
貯雪槽3をオーバーフローした融解水2は従来、排水溝等へ排水されていたが、第1実施形態によれば、貯雪槽3をオーバーフローした融解水2が貯水される融解水槽7を設けて、該融解水槽7で融解水2を回収して、第2熱交換器38で融解水槽7に貯水された融解水2と負荷装置23で熱交換に利用された熱媒体4とを熱接触させたので、融解水2の顕熱を有効利用することができ、当該システムの熱交換効率を向上させることができる。
第1実施形態によれば、蓄熱槽13を低温側蓄熱槽15と高温側蓄熱槽16とに分割して構成して、低温側蓄熱槽15には、第1熱交換器5によって熱交換された熱媒体4が導入されるとともに負荷装置23へ送られる熱媒体4の冷熱が蓄熱されて、高温側蓄熱槽16には、負荷装置23で熱交換に利用された熱媒体4が導入されるとともに第1熱交換器5へ送られる熱媒体4が貯蔵されるので、負荷装置23で熱交換に利用されて昇温した熱媒体4と第1熱交換器5で冷却されて降温された熱媒体4とが直接熱接触することがなく、蓄熱槽13に隔壁14がない場合、すなわち、温度が比較的低い往きの熱媒体4と温度が比較的高い還りの熱媒体4とが蓄熱槽13で混合される場合と比較して、当該システムの熱交換効率を向上させることができる。また、高温側蓄熱槽16から汲み上げられた熱媒体4、すなわち、負荷装置23で熱交換に利用されて昇温した熱媒体4と、貯雪槽3に貯水された融解水2(雪氷1を含む)とを熱接触させるので、これら熱媒体4と融解2水との温度差を、蓄熱槽13に隔壁14がないと仮定して熱媒体4を融解水2に熱接触させる場合の温度差よりも大きく設定することができ、その結果、第1熱交換器5における熱交換効率を向上させることができる。
第1実施形態によれば、第1熱交換器5の複数列の伝熱管の往路(出口)側を集約させるヘッダー11(集合管)を貯雪槽3に貯水された融解水2に水没させたので、貯雪槽3に貯水された融解水2の顕熱を効率的に回収することができる。また、第1熱交換器5の複数列の伝熱管の還路(入口)側を集約させるヘッダー12(集合管)を融解水槽7に貯水された融解水2に水没させたので、融解水槽7に貯水された融解水2の顕熱を効率的に回収することができる。これにより、当該システムの熱交換効率を向上させることができる。
第1実施形態によれば、融解水槽7からオーバーフローした融解水2を回収して排水槽10に貯水しておいて、第1散水装置(第1散水手段)によって、排水槽10に貯水された融解水を貯雪槽3の屋根部3bに散水するので、貯雪槽3、特に、日光に晒されることで温度が上がる傾向にある屋根部3bを、屋根部3bに散水された融解水2が蒸発することに伴う潜熱および顕熱によって冷却することができる。また、屋根部3bに散水される水は、融解水槽7からオーバーフローした融解水2を再利用するので、上水を使用して散水する場合と比較した場合、ランニングコストの増加を抑制することができる。
The first embodiment has the following effects.
According to the first embodiment, the
In the first embodiment, since the heat storage capacity of the
The
According to the first embodiment, the
According to the first embodiment, the header 11 (collection tube) that consolidates the forward (exit) side of the plurality of rows of heat transfer tubes of the
According to the first embodiment, the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、上述した第1実施形態における構成と同一または相当する構成には、同一の名称および符号を付与するとともにその詳細な説明を省略する。
本雪空調システムは、貯雪槽に貯蔵された雪氷の密度を調節する(高める)雪密度調節装置(雪密度調節手段)を有する。図3に示されるように、雪密度調節装置は、貯雪槽3に貯蔵された雪氷に散水する第2散水装置(第2散水手段)と、貯雪槽3に貯蔵された雪氷に冷気(外気)を吹き付ける送風装置(送風手段)と、を有する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of the structure in 1st Embodiment mentioned above, or it corresponds, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The present snow air conditioning system has a snow density adjusting device (snow density adjusting means) that adjusts (increases) the density of snow ice stored in a snow storage tank. As shown in FIG. 3, the snow density adjusting device includes a second watering device (second watering means) for spraying snow and ice stored in the
第2散水装置は、後述する第3実施形態における雨水給水装置(雨水給水手段)から雨水が給水されて、該雨水を、貯雪槽3内の上部に設けられる第2散水管41によって、貯雪槽3に貯蔵されている雪氷へ散水する。送風装置は、貯雪槽3の外壁に設置されて深夜電力を利用して運転することが可能な送風ファン42を有する。また、送風装置は、外気温度を監視する外気温度を有しており、外気温度が低下して−2℃に到達した時点で送風装置42の運転を開始して、外気温度が上昇して0℃に到達した時点で送風ファン42の運転を停止するように、送風ファン42の運転が制御される。
The second watering device is supplied with rainwater from a rainwater water supply device (rainwater water supply means) in a third embodiment to be described later, and the rainwater is stored in the snow storage tank by a second
次に、第2実施形態の作用を説明する。
除雪された比較的密度が小さい雪を山積みにして一定時間放置した場合、自重により雪密度は0.5 Mg/m3程度になる。当該システムでは、第2散水装置(第2散水手段)の第2散水管41によって、貯雪槽3に貯蔵された密度が比較的小さい雪に散水される。これにより、雪の最上部がシャーベット状になり、雪の容積比重が高められる。さらに、送風装置(送風手段)の送風ファン42によって、氷点下の外気が、シャーベット状の雪の最上部に吹き付けられる。これにより、雪の最上部が再凍結される。このようにして、雪密度調節装置(雪密度調節手段)は、散水と再凍結とを繰り返すことにより、貯雪槽3に貯蔵される雪氷の密度が、0.7〜0.8 Mg/m3程度にまで高められる。
Next, the operation of the second embodiment will be described.
When removing snow with relatively low density that has been removed and left for a certain period of time, the snow density becomes about 0.5 Mg / m 3 due to its own weight. In the system, the second
第2実施形態によれば、上述した第1実施形態が奏する効果に加えて、貯雪槽3に貯蔵される雪氷の密度を最大限に高めることができ、貯雪槽3の容積を節約すると共により長期間に亘って、雪冷房を稼働させることが可能になる。
According to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, the density of snow and ice stored in the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、上述した第1実施形態および第2実施形態における構成と同一または相当する構成には、同一の名称および符号を付与するとともにその詳細な説明を省略する。
本雪空調システムは、降雨時に回収した雨水を貯雪槽3、融解水槽7および排水槽10に貯水して、貯水された雨水を第1散水装置(第1散水手段)および第2散水装置(第2散水手段)へ給水する雨水給水装置(雨水給水手段)を有する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of the structure in 1st Embodiment and 2nd Embodiment mentioned above, or it corresponds, and the detailed description is abbreviate | omitted.
This snow air-conditioning system stores rainwater collected at the time of rain in the
図4に示されるように、雨水給水装置は、樋21によって回収された雨水が貯雪槽3へ向けて移動する雨水路43を有する。雨水路43には、雨水排水弁44が設けられており、該雨水排水弁44を操作することにより、雨水路43を移動する雨水を、必要に応じて貯雪槽3へ送らずに当該システムの外へ排水することができる。また、雨水給水装置では、送水管20が分岐されており、分岐された一方の送水管20aが第1散水装置の第1散水管19に接続されるとともに他方の送水管20bが第2散水装置の第2散水管41に接続されている。なお、各送水管20aおよび20bには、それぞれ第1散水切替弁45および第2散水切替弁46が設けられる。また、図4における符号40は、雨水路43に設けられる雨水切替弁である。
As shown in FIG. 4, the rainwater supply apparatus has a
また、雨水給水装置は、排水槽10の水位を監視するフロートセンサ(図示省略)を有しており、該フロートセンサの検出結果に基づいて、排水ポンプ18が制御される。なお、当該システムでは、雪冷房の運転時には、水位が図4におけるL1を維持するように排水ポンプ18が制御されて、雨水給水装置の運転時には、水位が図4におけるL2(L2>L1)を維持するように排水ポンプ18が制御される。また、図4における符号47は貯雪槽3に設けられる第1排水共栓、符号48は融解水槽7に設けられる第2排水共栓、符号49は雨水給水装置の運転時に排水槽10の水位をL2に維持するためのオーバーフロー管、符号50は、雨水トラップ桝、符号51は緊急時に排水槽10へ上水を給水するための上水給水管および符号52は上水給水管52に設けられる上水切替弁である。
Moreover, the rainwater supply apparatus has a float sensor (not shown) that monitors the water level of the
次に、第3実施形態の作用を説明する。
雪冷房の運転が終わると、まず、当該システムに残留した水の排水および清掃を実施する。この場合、まず、第1排水共栓47および第2排水共栓48を開栓して、排水ポンプ18を作動させる。これにより、貯雪槽3、融解水槽7および排水槽10に貯水されていた水が当該システムの外へ排水される。次に、貯雪槽3、融解水槽7および排水槽10の清掃を実施する。各槽3、7、10の清掃完了後、第1排水共栓47を閉栓、雨水切替弁40を開弁、雨水排水弁を閉弁させる。これにより、降雨時の雨水は、樋19によって回収されて、雨水路43を経由して貯雪槽3へ導入される。
Next, the operation of the third embodiment will be described.
When the operation of the snow cooling is finished, the water remaining in the system is first drained and cleaned. In this case, first, the
貯雪槽3に貯水された雨水は、設定水位を超えた分がオーバーフロー管6を経由して融解水槽7に貯水される。また、融解水槽7に貯水された雨水は、設定水位を超えた分がオーバーフロー管8を経由して排水槽10に貯水される。さらに、排水槽10に貯水された雨水は、満水状態になって、設定水位を超えた分がオーバーフロー管49を経由して雨水トラップ桝50へ排水される。各槽3、7、10が満水状態になった場合、雨水切替弁40を閉弁させるとともに雨水排水弁44を開弁させることで、樋19によって回収された雨水を当該システムの外へ排水させる。
The rainwater stored in the
貯雪槽3に雪を貯蔵して、雪の貯蔵の完了後、排水ポンプ18を作動させて融解水槽7に残留した水を排水する。融解水槽7の清掃完了後、第2排水共栓48を閉栓させて雪冷房の運転に備える。
The snow is stored in the
第3実施形態によれば、上述した第1実施形態および第2実施形態が奏する効果に加えて、雨水を回収して利用することで、上水を利用する場合と比較して、ランニングコストの増加を抑制することができる。 According to 3rd Embodiment, in addition to the effect which 1st Embodiment and 2nd Embodiment mentioned above show | play, by collecting and using rainwater, compared with the case where using clean water, running cost is reduced. Increase can be suppressed.
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、上述した第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態における構成と同一または相当する構成には、同一の名称および符号を付与するとともにその詳細な説明を省略する。
図5および図6に示されるように、本雪空調システムは、蓄熱槽13に貯蔵される熱媒体4の温度を制御するヒートポンプチラー54を有する。当該システムは、ヒートポンプチラー54から第1蓄熱槽15まで延びてヒートポンプチラー54によって冷却あるいは加熱された熱媒体4を第1蓄熱槽15へ送る第3往路55と、ポンプ56によって第2蓄熱槽16から汲み上げられた熱媒体4をヒートポンプチラー54へ送る第3還路57と、第3往路55を移動する熱媒体4の温度を監視する第3温度センサ58と、第1温度センサ28の測定結果に基づいてヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を制御する制御装置59と、を有する。なお、第3往路55と第3還路57とによって第3熱媒体経路60が構成される。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of the structure in 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 3rd Embodiment mentioned above, or it corresponds, and the detailed description is abbreviate | omitted.
As shown in FIGS. 5 and 6, the present snow air conditioning system has a
次に、第4実施形態の作用を説明する。
まず、当該システムを冷房時のバックアップとして利用する場合を説明する。制御装置59は、第1蓄熱槽15に貯蔵されている熱媒体4の温度が上昇して6℃に到達した時点で、ヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を開始する。これにより、第3熱媒体経路60を循環する熱媒体4がヒートポンプチラー54によって冷却されて、第1蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4が降温される。また、制御装置59は、第1蓄熱槽15の熱媒体4の温度が低下して4℃に到達した時点で、ヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を停止する。このようにして、制御装置59によってヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を制御することにより、第1蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4の温度は、3〜6℃に維持される。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described.
First, a case where the system is used as a backup during cooling will be described. The
次に、当該システムを暖房として利用する場合を説明する。制御装置59は、第1蓄熱槽15に貯蔵されている熱媒体4の温度が低下して60℃に到達した時点で、ヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を開始する。これにより、第3熱媒体経路60を循環する熱媒体4がヒートポンプチラー54によって加熱されて、第1蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4が昇温される。また、制御装置59は、第1蓄熱槽15の熱媒体4の温度が上昇して70℃に到達した時点で、ヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を停止する。このようにして、制御装置59によってヒートポンプチラー54およびポンプ56の運転を制御することにより、第1蓄熱槽15に貯蔵される熱媒体4の温度は、70℃程度に維持される。
Next, the case where the said system is utilized as heating is demonstrated. The
第4実施形態によれば、上述した第1実施形態が奏する効果に加えて、ヒートポンプチラー54を経由して蓄熱槽13の熱媒体4を循環させるように構成したので、ピーク時の負荷変動が当該システムの熱交換能力を超えてしまった場合や貯雪槽3の雪氷1を使い切ってしまった場合等の雪冷房のバックアップとして、ヒートポンプチラー54を使用することができる。さらに、ヒートポンプチラー54によって第3熱媒体経路60を循環する熱媒体4を加熱することで、当該システムを暖房として用いることができる。また、ヒートポンプチラー54を採用することで、料金が安い深夜電力を利用して温水を得ることができるので、温水ボイラー等を使用する場合と比較して、ランニングコストを削減することができる。
According to the fourth embodiment, in addition to the effect of the first embodiment described above, the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、上述した第1実施形態、第2実施形態、および第3実施形態における構成と同一または相当する構成には、同一の名称および符号を付与するとともにその詳細な説明を省略する。
図7および図8に示されるように、本雪空調システムは、第3熱交換器61と、熱媒体4が第3熱交換器61と蓄熱槽13とを経由して循環する第4熱媒体経路62と、熱媒体4が第3熱交換器61と負荷装置23とを経由して循環する第5熱媒体経路63と、を有する。なお、第5実施形態に係るシステムにおける、第3熱交換器61、第4熱媒体経路62とおよび第5熱媒体経路63の構成は、上述した第1実施形態に係るシステムの第2熱媒体経路24の構成に相当する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same name and code | symbol are provided to the structure which is the same as that of the structure in 1st Embodiment, 2nd Embodiment, and 3rd Embodiment mentioned above, or it corresponds, and the detailed description is abbreviate | omitted.
As shown in FIGS. 7 and 8, the present snow air conditioning system includes a
第4熱媒体経路62は、第3熱交換器61で熱交換に利用された熱媒体4が高温側蓄熱槽16へ向けて移動する第4往路64と、ポンプ65によって低温側蓄熱槽15から汲み上げられた熱媒体4を第3熱交換器61へ送る第4還路66と、によって構成される。また、第5熱媒体経路63は、第3熱交換器61で冷却された熱媒体4を負荷装置23へ送る第5往路67と、負荷装置23で熱交換に利用された熱媒体4を第3熱交換器61へ送る第5還路68と、によって構成される。なお、ポンプ65は、第2温度センサ34の測定結果に基づいて制御されるように構成されている。
The fourth
第5実施形態によれば、上述した第1実施形態が奏する効果に加えて、第3熱交換器61で第4熱媒体経路62を循環する熱媒体4と第5熱媒体経路63を循環する熱媒体4とを熱接触させるので、負荷装置23を経由する第5熱媒体経路63をクローズドサーキットとすることができる。これにより、負荷装置23を含む第5熱媒体経路63を構成するパイプの腐食を防止することができる。また、ポンプ33は、熱媒体4を閉じられた第5熱媒体経路63に循環させるだけで済むので、第1実施形態、すなわち、熱媒体4をポンプ33だけで蓄熱槽13と負荷装置23との間を循環させる場合と比較して、当該ポンプ33の負担を軽減することができる。さらに、第5熱媒体経路63を循環させる熱媒体4を単なる水(水道水)とすることができるので、熱媒体4として使用する不凍液の量を大幅に減らすことが可能になり、設備コストおよびランニングコストを削減することができる。
According to the fifth embodiment, in addition to the effects of the first embodiment described above, the
1 雪氷(雪)、2 融解水、3 貯雪槽、3a 底部、3b 屋根部(屋根)、4 熱媒体、5 第1熱交換器、7 融解水槽、10 排水槽、11 ヘッダー(集合管)、12 11 ヘッダー(集合管)、13 蓄熱槽、15 低温側蓄熱槽、15 高温側蓄熱槽、19 第1散水管(第1散水手段)、22 第1熱媒体経路、23 負荷装置、24 第2熱媒体経路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Snow ice (snow), 2 Melted water, 3 Snow storage tank, 3a Bottom part, 3b Roof part (roof), 4 Heating medium, 5 1st heat exchanger, 7 Melted water tank, 10 Drain tank, 11 Header (collection pipe), 12 11 header (collecting pipe), 13 heat storage tank, 15 low temperature side heat storage tank, 15 high temperature side heat storage tank, 19 first water spray pipe (first water spray means), 22 first heat medium path, 23 load device, 24 second Heat transfer path
Claims (9)
負荷装置で熱交換に利用された熱媒体と前記貯雪槽に貯蔵された前記融解水とを熱接触させる第1熱交換器と、
前記第1熱交換器によって熱交換された前記熱媒体が貯蔵されてその熱が蓄熱される蓄熱槽と、
前記熱媒体が前記蓄熱槽と前記第1熱交換器とを経由して循環する第1熱媒体経路と、
前記蓄熱槽に貯蔵された前記熱媒体が直接的に、または、該熱媒体と熱接触させる前記熱媒体が、前記負荷装置を経由して循環する第2熱媒体経路と、
を有することを特徴とする雪空調システム。 A snow air-conditioning system that cools the air-conditioned equipment using the cold heat of the melted snow stored in a snow storage tank,
A first heat exchanger that makes thermal contact between the heat medium used for heat exchange in the load device and the molten water stored in the snow storage tank;
A heat storage tank in which the heat medium heat-exchanged by the first heat exchanger is stored and the heat is stored;
A first heat medium path through which the heat medium circulates via the heat storage tank and the first heat exchanger;
A second heat medium path through which the heat medium stored in the heat storage tank directly or in contact with the heat medium circulates via the load device;
A snow air conditioning system characterized by comprising:
前記融解水槽に貯水された前記融解水と前記負荷装置で熱交換に利用された熱媒体とを熱接触させる第2熱交換器と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の雪空調システム。 A molten water tank in which the molten water overflowing the snow storage tank is stored;
A second heat exchanger for bringing the molten water stored in the molten water tank into thermal contact with the heat medium used for heat exchange in the load device;
The snow air conditioning system according to claim 1, further comprising:
前記第1熱交換器によって熱交換された前記熱媒体が導入されるとともに前記負荷装置へ送られる前記熱媒体が貯蔵される低温側蓄熱槽と、
前記負荷装置で熱交換に利用された前記熱媒体が導入されるとともに前記第1熱交換器へ送られる前記熱媒体が貯蔵される高温側蓄熱槽と、
前記低温側蓄熱槽と前記高温側蓄熱槽とを連通させる連通路と、
を有することを特徴とする請求項1または2に記載の雪空調システム。 The heat storage tank
A low-temperature-side heat storage tank in which the heat medium exchanged by the first heat exchanger is introduced and the heat medium sent to the load device is stored;
A high-temperature side heat storage tank in which the heat medium used for heat exchange in the load device is introduced and the heat medium sent to the first heat exchanger is stored;
A communication path for communicating the low temperature side heat storage tank and the high temperature side heat storage tank;
The snow air conditioning system according to claim 1, wherein the snow air conditioning system is provided.
前記複数列の伝熱管の往き側を集約させる集合管が前記貯雪槽に貯蔵された前記融解水に水没されて設けられて、
前記複数列の伝熱管の還り側を集約させる集合管が前記融解水槽に貯蔵された前記融解水に水没されて設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の雪空調システム。 The first heat exchanger has a plurality of heat transfer tubes laid on the floor of the snow storage tank,
A collecting tube that consolidates the forward side of the plurality of rows of heat transfer tubes is provided to be submerged in the molten water stored in the snow storage tank,
The snow air-conditioning system according to any one of claims 1 to 3, wherein a collecting pipe for collecting the return sides of the plurality of rows of heat transfer pipes is provided so as to be submerged in the molten water stored in the molten water tank. .
前記第1散水手段は、前記融解水槽からオーバーフローした前記融解水を使用して散水することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の雪空調システム。 Having first watering means for watering the roof of the snow storage tank;
5. The snow air conditioning system according to claim 1, wherein the first watering means sprays water using the molten water that has overflowed from the molten water tank.
前記雪密度調節手段は、前記貯雪槽に貯蔵された雪に散水する第2散水手段と、該第2散水手段により散水された雪に冷気を吹き付けて再凍結させる送風手段と、を含むことを特徴とする1〜5のいずれかに記載の雪空調システム。 Snow density adjusting means for adjusting the snow density of the snow stored in the snow storage tank;
The snow density adjusting means includes: second water sprinkling means for sprinkling the snow stored in the snow storage tank; and air blowing means for blowing cold air to the snow sprinkled by the second water sprinkling means to refreeze the snow. The snow air conditioning system according to any one of 1 to 5, which is characterized.
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- 2010-05-28 JP JP2010123345A patent/JP2011247548A/en active Pending
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