JPH0763378A - 人工滞水層蓄熱システム - Google Patents
人工滞水層蓄熱システムInfo
- Publication number
- JPH0763378A JPH0763378A JP21024293A JP21024293A JPH0763378A JP H0763378 A JPH0763378 A JP H0763378A JP 21024293 A JP21024293 A JP 21024293A JP 21024293 A JP21024293 A JP 21024293A JP H0763378 A JPH0763378 A JP H0763378A
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- Japan
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- water
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- aquifer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ビル冷暖房や地域冷暖房などの大規模な空調
に使用する人工滞水層蓄熱システムの提供。 【構成】 大規模建造物の地下室の直下に、底面および
側面を不透水層で囲まれ、内部に礫を充填した人工滞水
層を設置し、該人工滞水層の一端に水供給用の配管を設
け他端に水取出し用の配管を設けて水を流す。
に使用する人工滞水層蓄熱システムの提供。 【構成】 大規模建造物の地下室の直下に、底面および
側面を不透水層で囲まれ、内部に礫を充填した人工滞水
層を設置し、該人工滞水層の一端に水供給用の配管を設
け他端に水取出し用の配管を設けて水を流す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ビル冷暖房や地域冷暖
房などの大規模な蓄熱に使用する人工滞水層蓄熱システ
ムに関する。
房などの大規模な蓄熱に使用する人工滞水層蓄熱システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ビル空調用の蓄熱には水などの流体
のみを蓄熱体とするものが大部分であり、ビルの地下室
に鋼製もしくはコンクリート製の蓄熱槽を設置する場合
が殆どである。また、天然の滞水層を利用した蓄熱シス
テムも提案されている。
のみを蓄熱体とするものが大部分であり、ビルの地下室
に鋼製もしくはコンクリート製の蓄熱槽を設置する場合
が殆どである。また、天然の滞水層を利用した蓄熱シス
テムも提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のビルの地下室に
蓄熱槽を設置し蓄熱体として流体を使用する蓄熱システ
ムにおいては、大容量の蓄熱を行うためには大容量の蓄
熱槽を設置する必要があり、地下室のスペースの関係
上、大容量の蓄熱は事実上不可能であるばかりでなく、
蓄熱槽内での流体の混合により蓄熱効率が低下する。ま
た、天然の滞水層を利用した蓄熱システムは、地下水の
流れを制御できないので実用的な蓄熱システムとは言え
ない。
蓄熱槽を設置し蓄熱体として流体を使用する蓄熱システ
ムにおいては、大容量の蓄熱を行うためには大容量の蓄
熱槽を設置する必要があり、地下室のスペースの関係
上、大容量の蓄熱は事実上不可能であるばかりでなく、
蓄熱槽内での流体の混合により蓄熱効率が低下する。ま
た、天然の滞水層を利用した蓄熱システムは、地下水の
流れを制御できないので実用的な蓄熱システムとは言え
ない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、地下室の直下
に、大規模な人工滞水層を設置することにより、従来シ
ステムの問題点を解決するものであり、大規模建造物の
地下室の直下に、底面および側面を不透水層で囲まれ、
内部に礫を充填した人工滞水層を設置し、該人工滞水層
の一端に水供給用の配管を設け他端に水取出し用の配管
を設けた人工滞水層蓄熱システムにかかるものである。
に、大規模な人工滞水層を設置することにより、従来シ
ステムの問題点を解決するものであり、大規模建造物の
地下室の直下に、底面および側面を不透水層で囲まれ、
内部に礫を充填した人工滞水層を設置し、該人工滞水層
の一端に水供給用の配管を設け他端に水取出し用の配管
を設けた人工滞水層蓄熱システムにかかるものである。
【０００５】本発明の人工滞水層は地下室の直下の地中
に設置されるので、地下室スペースの制約を受けること
なく大型のものとすることができる。本発明の人工滞水
層には礫が空隙率0.38以下、好ましくは0.25以下になる
ように密に充填されており、人工滞水層自体が十分な地
耐力をもつので大型の人工滞水層を設置することで大規
模建造物に悪影響を及ぼすことはなく、充填された礫は
蓄熱体としての役割も果たす。本発明の人工滞水層の底
面および側面は粘土層などの透水係数１０-5cm/sec以下
の不透水層で仕切られていて滞水層内の水流を自由に制
御できる。この不透水層の防水が不十分な場合はプラス
チック製の防水シートを併用してもよい。本発明の人工
滞水層の一端には水供給用の配管を設けられ他端には水
取出し用の配管が設けられている。供給された水は充填
された礫の間隙を所謂ダルシー流として流体の乱れが少
なく定常的に他端に向かって流れ、その際、熱の一部は
礫に蓄熱されるので、従来の温度成層型蓄熱槽に比して
蓄熱効率も低下も少なく有効に蓄熱される。
に設置されるので、地下室スペースの制約を受けること
なく大型のものとすることができる。本発明の人工滞水
層には礫が空隙率0.38以下、好ましくは0.25以下になる
ように密に充填されており、人工滞水層自体が十分な地
耐力をもつので大型の人工滞水層を設置することで大規
模建造物に悪影響を及ぼすことはなく、充填された礫は
蓄熱体としての役割も果たす。本発明の人工滞水層の底
面および側面は粘土層などの透水係数１０-5cm/sec以下
の不透水層で仕切られていて滞水層内の水流を自由に制
御できる。この不透水層の防水が不十分な場合はプラス
チック製の防水シートを併用してもよい。本発明の人工
滞水層の一端には水供給用の配管を設けられ他端には水
取出し用の配管が設けられている。供給された水は充填
された礫の間隙を所謂ダルシー流として流体の乱れが少
なく定常的に他端に向かって流れ、その際、熱の一部は
礫に蓄熱されるので、従来の温度成層型蓄熱槽に比して
蓄熱効率も低下も少なく有効に蓄熱される。
【０００６】本発明によれば、水により供給された熱は
途中で礫と熱の授受を行いながら人工滞水層の滞留時間
（人工滞水層の長さ／水流速度）後に水取出し用配管に
到達するので、水流速度を調節することにより自由に熱
供給−蓄熱−熱の取出しのサイクルを設定することがで
きる。
途中で礫と熱の授受を行いながら人工滞水層の滞留時間
（人工滞水層の長さ／水流速度）後に水取出し用配管に
到達するので、水流速度を調節することにより自由に熱
供給−蓄熱−熱の取出しのサイクルを設定することがで
きる。
【０００７】また、本発明によれば、人工滞水層の水流
はダルシー流であり流体の乱れが少ないので人工滞水層
を縦方向に分割し、一方に温水を他方に冷水をそれぞれ
流し複数の蓄熱システムを設定することが可能である。
はダルシー流であり流体の乱れが少ないので人工滞水層
を縦方向に分割し、一方に温水を他方に冷水をそれぞれ
流し複数の蓄熱システムを設定することが可能である。
【０００８】
【実施例】以下図面を参照しながら本発明を説明する。
【０００９】図１は本発明のシステムの１例を示す縦断
面図である。大規模建造物の地下室の直下に人工滞水層
１が設置され、その内部には礫が密に充填されており底
面および側面は粘土層２で防水されている。人工滞水層
１の一次側には水供給管３が配管されその端部には複数
の吹き出しノズルが設けられ、二次側には複数の吸い込
みノズルを持つ水取出し管４が配管されている。人工滞
水層１には熱源７により熱せられた温水が水供給管３よ
り供給され、その温水は滞留時間経過後二次側の水取出
し管４より取り出され循環ポンプ５により空調設備６や
熱需要地８に熱を供給して低温となり再び熱源７に帰る
という循環系を構成している。図示はしてないが空調設
備６や熱需要地８での熱需要がない場合や熱需要が少な
い場合には循環水の全量もしくは一部を空調設備６や熱
需要地８を経由することなく熱源７に循環させる。熱源
７としては通常のようにヒートポンプ、太陽熱、燃焼熱
などが使用される。以上は大規模暖房の場合であるが、
大規模冷房の場合には全く逆になり、冷凍機や空冷など
の冷却源７で冷却された冷水が人工滞水層１に供給さ
れ、空調設備６や冷熱需要地８で熱を奪って高温となり
再び冷却源７に帰るという循環系を構成する。
面図である。大規模建造物の地下室の直下に人工滞水層
１が設置され、その内部には礫が密に充填されており底
面および側面は粘土層２で防水されている。人工滞水層
１の一次側には水供給管３が配管されその端部には複数
の吹き出しノズルが設けられ、二次側には複数の吸い込
みノズルを持つ水取出し管４が配管されている。人工滞
水層１には熱源７により熱せられた温水が水供給管３よ
り供給され、その温水は滞留時間経過後二次側の水取出
し管４より取り出され循環ポンプ５により空調設備６や
熱需要地８に熱を供給して低温となり再び熱源７に帰る
という循環系を構成している。図示はしてないが空調設
備６や熱需要地８での熱需要がない場合や熱需要が少な
い場合には循環水の全量もしくは一部を空調設備６や熱
需要地８を経由することなく熱源７に循環させる。熱源
７としては通常のようにヒートポンプ、太陽熱、燃焼熱
などが使用される。以上は大規模暖房の場合であるが、
大規模冷房の場合には全く逆になり、冷凍機や空冷など
の冷却源７で冷却された冷水が人工滞水層１に供給さ
れ、空調設備６や冷熱需要地８で熱を奪って高温となり
再び冷却源７に帰るという循環系を構成する。
【００１０】図２は本発明のシステムを利用する１例と
して深夜電力を使用したヒートポンプにより加熱した温
水を一次側に供給し二次側でその熱により暖房する場合
の入口側と出口側の時間経過に伴う水温変化を示すグラ
フである。深夜にヒートポンプをt1時間運転して温水を
一次側に供給する、人工滞水層１の滞留時間t の経過後
から徐々に高温の温水が取り出せるようになり、t1時間
経過してもなお礫に蓄熱された熱の放出完了までのt2時
間温水が取り出せる。従って、滞留時間t 、運転時間t1
を適正に選定することによって、二次側で補助熱源を使
用しなくても昼間のビル暖房を行うことができる。
して深夜電力を使用したヒートポンプにより加熱した温
水を一次側に供給し二次側でその熱により暖房する場合
の入口側と出口側の時間経過に伴う水温変化を示すグラ
フである。深夜にヒートポンプをt1時間運転して温水を
一次側に供給する、人工滞水層１の滞留時間t の経過後
から徐々に高温の温水が取り出せるようになり、t1時間
経過してもなお礫に蓄熱された熱の放出完了までのt2時
間温水が取り出せる。従って、滞留時間t 、運転時間t1
を適正に選定することによって、二次側で補助熱源を使
用しなくても昼間のビル暖房を行うことができる。
【００１１】図３は十分に長い滞留時間をとれる場合の
人工滞水層１の一例の平面図である。冬の気温が低く、
冷房負荷の余り掛からない時期に冷水を一次側に供給し
て冷水域１０を形成しこの冷水域１０が約半年後に二次
側に到達した時から数箇月間この冷水を冷房に利用し、
夏の気温が高く、暖房負荷の余り掛からない時期に温水
を一次側に供給して温水域９を形成し温水域９こが約半
年後に二次側に到達した時から数箇月間この温水を暖房
に利用するシステムである。このようなシステムを採用
できるのは人工滞水層１の水流がダルシー流であり流体
の乱れが少ないので人工滞水層を流れ方向に分割できる
ことに基づく。
人工滞水層１の一例の平面図である。冬の気温が低く、
冷房負荷の余り掛からない時期に冷水を一次側に供給し
て冷水域１０を形成しこの冷水域１０が約半年後に二次
側に到達した時から数箇月間この冷水を冷房に利用し、
夏の気温が高く、暖房負荷の余り掛からない時期に温水
を一次側に供給して温水域９を形成し温水域９こが約半
年後に二次側に到達した時から数箇月間この温水を暖房
に利用するシステムである。このようなシステムを採用
できるのは人工滞水層１の水流がダルシー流であり流体
の乱れが少ないので人工滞水層を流れ方向に分割できる
ことに基づく。
【００１２】図４は熱需要地が温熱および冷熱の両方を
必要とする場合の人工滞水層１の１例の平面図である。
この場合は一次側、二次側ともに配管をもう１組増設
し、３、３Ａ、４、４Ａを設ける。それぞれの配管の先
の電磁バルブ１１を部分的に閉めておく。この例では配
管３−４の系には温水を流し、配管３Ａ−４Ａの系には
冷水を流して熱需要地でそれぞれ暖房、冷房に利用す
る。温水域９および冷水域１０の大きさは電磁バルブ１
１の開閉により自由に調節することができる。温水域９
と冷水域１０との境界には物理的な仕切りはないが、人
工滞水層１の水流の乱れが少なく混合による熱損失が少
ないので、一つの人工滞水層１に温水域９と冷水域１０
とを共存させることができる。
必要とする場合の人工滞水層１の１例の平面図である。
この場合は一次側、二次側ともに配管をもう１組増設
し、３、３Ａ、４、４Ａを設ける。それぞれの配管の先
の電磁バルブ１１を部分的に閉めておく。この例では配
管３−４の系には温水を流し、配管３Ａ−４Ａの系には
冷水を流して熱需要地でそれぞれ暖房、冷房に利用す
る。温水域９および冷水域１０の大きさは電磁バルブ１
１の開閉により自由に調節することができる。温水域９
と冷水域１０との境界には物理的な仕切りはないが、人
工滞水層１の水流の乱れが少なく混合による熱損失が少
ないので、一つの人工滞水層１に温水域９と冷水域１０
とを共存させることができる。
【００１３】
（１）ビルの空調や地域冷暖房を対象とした大型の蓄熱
が行える。
が行える。
【００１４】（２）人工滞水層は十分な地耐力をもつの
で構造物の一部として考えることができ、大規模建造物
に悪影響を及ぼすことはなく、充填された礫は蓄熱体と
しての役割も果たす。
で構造物の一部として考えることができ、大規模建造物
に悪影響を及ぼすことはなく、充填された礫は蓄熱体と
しての役割も果たす。
【００１５】（３）人工滞水層は天然の礫を粘土層の不
透水層に充填した構造であり、安価に構築できる。
透水層に充填した構造であり、安価に構築できる。
【００１６】（４）人工滞水層には水を流しておくこと
以外には特にメンテナンスの必要がない。
以外には特にメンテナンスの必要がない。
【００１７】（５）水流速度の調節により蓄熱時間（熱
供給時間帯との熱取出し時間帯との差）を自由に設定で
きる。
供給時間帯との熱取出し時間帯との差）を自由に設定で
きる。
【００１８】（６）水流を分割することにより一つの人
工滞水層に温度の異なる複数の水流を共存させることが
でき、その複数の水流の蓄熱容量を自由に設定できる。
工滞水層に温度の異なる複数の水流を共存させることが
でき、その複数の水流の蓄熱容量を自由に設定できる。
【図１】本発明のシステムの１例を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２】本発明のシステムを利用する１例の深夜電力を
使用したヒートポンプにより加熱した温水を一次側に供
給し二次側でその熱により暖房する場合の入口側と出口
側の時間経過に伴う水温変化を示すグラフである。
使用したヒートポンプにより加熱した温水を一次側に供
給し二次側でその熱により暖房する場合の入口側と出口
側の時間経過に伴う水温変化を示すグラフである。
【図３】十分に長い滞留時間をとれる場合の人工滞水層
の１例の平面図である。
の１例の平面図である。
【図４】熱需要地が温熱および冷熱の両方を必要とする
場合の人工滞水層の１例の平面図である。
場合の人工滞水層の１例の平面図である。
１・・人工滞水層、１Ａ・・礫、２・・粘土層、３・・
水供給管、３Ａ・・水供給管、４・・水取出し管、４Ａ
・・水取出し管、５・・循環ポンプ、６・・空調機、７
・・熱源（冷却源）、８・・熱需要地、９・・温水域、
１０・・冷水域、１１・・電磁バルブ。
水供給管、３Ａ・・水供給管、４・・水取出し管、４Ａ
・・水取出し管、５・・循環ポンプ、６・・空調機、７
・・熱源（冷却源）、８・・熱需要地、９・・温水域、
１０・・冷水域、１１・・電磁バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸梶 慎一 東京都調布市飛田給２丁目19番１号 鹿島 建設株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 大規模建造物の地下室の直下に、底面お
よび側面を不透水層で囲まれ、内部に礫を充填した人工
滞水層を設置し、該人工滞水層の一端に水供給用の配管
を設け他端に水取出し用の配管を設けた人工滞水層蓄熱
システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5210242A JP2684968B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 人工滞水層蓄熱システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5210242A JP2684968B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 人工滞水層蓄熱システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763378A true JPH0763378A (ja) | 1995-03-07 |
| JP2684968B2 JP2684968B2 (ja) | 1997-12-03 |
Family
ID=16586142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5210242A Expired - Lifetime JP2684968B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 人工滞水層蓄熱システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2684968B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014211260A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社イゼナ | プラス熱量・マイナス熱量を蓄熱する地下蓄熱層を有する冷暖房システム |
| JP2021001462A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 三井住友建設株式会社 | 蓄熱槽の保温構造 |
| JP2024090439A (ja) * | 2022-12-23 | 2024-07-04 | 古川 武彦 | 太陽エネルギーと蓄熱水槽による冷・暖房システム |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05118589A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-14 | Toda Constr Co Ltd | 地下蓄熱槽 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP5210242A patent/JP2684968B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05118589A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-14 | Toda Constr Co Ltd | 地下蓄熱槽 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014211260A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | 株式会社イゼナ | プラス熱量・マイナス熱量を蓄熱する地下蓄熱層を有する冷暖房システム |
| JP2021001462A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 三井住友建設株式会社 | 蓄熱槽の保温構造 |
| JP2024090439A (ja) * | 2022-12-23 | 2024-07-04 | 古川 武彦 | 太陽エネルギーと蓄熱水槽による冷・暖房システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2684968B2 (ja) | 1997-12-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970715 |