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  • 下水道热能融雪系统融化雪的十字路口
  • 在设置了散热板的十字路口拍摄的热成像图像。车道(红色部分)的温度因污水热能而变高。
  • 为了验证实验,设置在新泻县新泻市的车道上的下水道热能融雪系统的散热板
  • 设置在流经下水道的污水下面的采热管(黑色线状部分)

January 2022

利用下水道的热能融化车道上的雪

下水道热能融雪系统融化雪的十字路口

有效利用下水管道中污水的热能,开发出既节能成本又低的融化车道雪的技术。

在设置了散热板的十字路口拍摄的热成像图像。车道(红色部分)的温度因污水热能而变高。

对于冬天下雪很多的北海道、本州的日本海沿岸、还有山区等地,清除道路积雪是确保物流和居民安全交通的重要工作。但是,对各个地区来说既花时间又花成本负担很大。以前为了除雪,在车道下面埋入加热器等,采用电、燃油、煤气等作为燃料得到的热量来融化雪的措施很多,但是费用昂贵,环境负荷也很高。

针对这个问题,受日本的国土交通省国土技术政策综合研究所(国综研)委托,积水化学工业株式会社、兴和株式会社,以及由新泻县新泻市构成的共同研究小组,致力于利用下水道的污水热量(污水热能)融化车道的技术验证。

“下水道中流动的污水的温度和外部气温一样,根据季节不同而变化,但一般来说与外部气温相比,有波动幅度小的特性。因此下水道的温度和外部气温相比,夏天低,冬天高。活用下水道的温度特征,可以利用污水热能,”国综研的下水道研究室主任研究官松浦达郎说。“从家庭和工厂排出的污水等下水道的水,特别是在城市地区,有稳定的大量污水。作为有效利用污水热能的方法之一,我们在开发车道的融雪系统。”

为了验证实验,设置在新泻县新泻市的车道上的下水道热能融雪系统的散热板

该污水热能融雪系统通过下水道管中被称为“采热管”的管道,将其中流动的循环液(不冻液)用污水热能加热,引导至设置在车道路面下的“散热板”,使路面变暖并融化雪。

此次技术开发的重点在于,通过材料和技术的改良,与以往主流的利用加热器和锅炉的融雪系统相比,可以节省能源、低成本地实现车道融雪。例如,采热管采用了导热性能高的材料。此外,还将循环液水泵小型化,可节约运转成本和电力消耗。这是通过在设置散热板的路面铺路材料的砂、石的种类、配料上下功夫,可以同时提高导热率。

设置在流经下水道的污水下面的采热管(黑色线状部分)

在新泻市中心的车道(200平方米)进行的实际实验结果显示,该新系统与现在使用主流加热器和锅炉的融雪系统相比,消耗能量减少了90%以上。而且每年的总费用也比加热器方式减少了约14%,比锅炉式减少了约5%。

松浦说表示,“新的系统实际上比以往的系统安装成本高,但是运营费只有启动泵的电费,所以运运营成本压倒性地便宜。而且,因为不使用加热器和锅炉,所以二氧化碳的排出也大幅减少,很环保。”

松浦表示,“作为国综研今后也将致力于扩大在其他地区的利用。”

该系统成功证明了雪国城市的下水道污水作为能源可以稳定且低运营成本用于融雪,也能大幅度抑制二氧化碳的排出,今后在国内外的正式普及也备受期待。

注:该下水道热融雪系统是国土交通省推进的“下水道革新技术确证事业(B-DASH项目)”的一个环节,以在下水道相关事业中开发和普及革新技术。该事业以国家为主体进行技术验证,根据其成果制定技术引进指导方针,目标在海内外推广该技术。


下水道热融雪系统的示意图