JP2008082664A - Hot water circulation heating system - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒートポンプの特性を生かす温水循環暖房システムを提供する。
【解決手段】温水循環暖房システムは、温水を溜めるタンク40と、建物内に配置され温水の持つ熱を建物内空気に放熱させるラジエータと、ラジエータ用循環ポンプと、給湯用タンク内熱交換器41と、給湯補助専用タンク外熱交換器43と、ヒートポンプ10とを備える。タンク内に配置される給湯用タンク内熱交換器41は、給水源からの水とタンク40内の温水との間で熱交換をさせ、加熱水を建物の給湯配管に供給する。タンク40外の給湯補助専用タンク外熱交換器43は、加熱水に対してさらに熱を供給する。ヒートポンプ10は、タンク40内の温水に熱を供給するとともに、給湯補助専用タンク外熱交換器43を介して給湯配管への加熱水に対して熱を供給する。
【選択図】図1A hot water circulation heating system that makes use of the characteristics of a heat pump is provided.
A hot water circulation heating system includes a tank 40 for accumulating hot water, a radiator that is disposed in a building and dissipates heat of the hot water to air in the building, a circulation pump for the radiator, and a heat exchanger 41 in the hot water supply tank. And a hot water supply auxiliary dedicated tank external heat exchanger 43 and a heat pump 10. The hot water tank internal heat exchanger 41 disposed in the tank exchanges heat between water from the water supply source and hot water in the tank 40, and supplies the heated water to the hot water supply pipe of the building. A dedicated tank external heat exchanger 43 outside the tank 40 further supplies heat to the heated water. The heat pump 10 supplies heat to the hot water in the tank 40 and supplies heat to the hot water to the hot water supply pipe via the hot water supply auxiliary dedicated tank external heat exchanger 43.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、温水循環暖房システム、特に、建物において温水を循環させて暖房を行う温水循環暖房システムに関する。 The present invention relates to a hot water circulation heating system, and more particularly to a hot water circulation heating system that performs heating by circulating hot water in a building.
従来から、ボイラーや電気ヒータにより温水を生成し、その温水を建物内の各室に設けられたラジエータに循環させて建物の暖房を行う温水循環暖房システムが、ヨーロッパ等の寒冷地を中心に普及している。例えば、特許文献1に開示されている空調システムでは、冷温水を供給する冷温水供給手段が住宅の屋外や地下に設置され、各室に設けられている熱交換器や床暖房装置に温水が供給され、室内の暖房を行うことができるようになっている。
建物において温水を循環させて暖房を行う温水循環暖房システムで、温水を生成するための熱源としてヒートポンプを採用することを検討するとき、ボイラーや電気ヒータなどと較べたときのヒートポンプのメリットである熱効率の高さを生かすべきであるが、これまで実際にヒートポンプを温水循環暖房システムの熱源として採用したものはない。そして、本願の発明者は、従来のボイラーなどを熱源とする温水循環暖房システムにおいて、単にボイラーをヒートポンプに置き換えただけでは、熱効率に秀でるヒートポンプの特性を十分に生かすことができないだろうと認識している。 Thermal efficiency, which is the merit of heat pumps when compared to boilers and electric heaters, when considering adopting a heat pump as a heat source for generating hot water in a hot water circulating heating system that circulates hot water in a building However, no heat pump has actually been used as a heat source for the hot water circulation heating system. The inventor of the present application recognizes that, in a hot water circulation heating system using a conventional boiler or the like as a heat source, simply replacing the boiler with a heat pump will not make full use of the characteristics of the heat pump with excellent thermal efficiency. Yes.
本発明の課題は、熱効率に秀でるヒートポンプの特性を十分に生かすことができる温水循環暖房システム等を提供することにある。 The subject of this invention is providing the warm water circulation heating system etc. which can fully utilize the characteristic of the heat pump which is excellent in thermal efficiency.
第1発明に係る温水循環暖房システムは、建物において温水を循環させて暖房を行うシステムであって、温水を溜めるタンクと、ラジエータと、ラジエータ用循環ポンプと、給湯用第1熱交換器と、給湯用第2熱交換器と、蒸気圧縮式のヒートポンプとを備えている。ラジエータは、建物内に配置され、温水の持つ熱を建物内の空気に放熱させる。ラジエータ用循環ポンプは、タンクからラジエータへと温水を流し、ラジエータで放熱を行った温水を再びタンクへと戻す。タンク内に配置される給湯用第1熱交換器は、給水源から取り入れた水とタンク内の温水との間で熱交換をさせ、水を加熱して建物の給湯配管に供給する。タンク外に配置される給湯用第2熱交換器は、給湯配管に供給する水に対して熱を供給する。ヒートポンプは、タンク内の温水に熱を供給するとともに、給湯用第2熱交換器を介して給湯配管に供給する水に対して熱を供給する。なお、タンクに溜めて循環ポンプによりラジエータとの間で循環させる温水は、液体であればよく、水(H2O)でなくてもよい。 The hot water circulation heating system according to the first invention is a system for heating by circulating hot water in a building, a tank for storing hot water, a radiator, a circulation pump for radiator, a first heat exchanger for hot water supply, A second heat exchanger for hot water supply and a vapor compression heat pump are provided. A radiator is arrange | positioned in a building and dissipates the heat which warm water has to the air in a building. The circulation pump for the radiator flows warm water from the tank to the radiator, and returns the warm water radiated by the radiator to the tank again. The 1st heat exchanger for hot water supply arrange | positioned in a tank makes heat exchange between the water taken in from the water supply source, and the hot water in a tank, heats water, and supplies it to the hot water supply piping of a building. The second heat exchanger for hot water supply arranged outside the tank supplies heat to the water supplied to the hot water supply pipe. The heat pump supplies heat to the hot water in the tank and also supplies water to the water supplied to the hot water supply pipe via the second hot water supply heat exchanger. Note that the hot water stored in the tank and circulated with the radiator by the circulation pump may be liquid and may not be water (H 2 O).
ここでは、ヒートポンプの作動によってタンク内の温水が加熱される。これにより、タンクには、例えば70℃といった高温の温水が溜められる。この高温の温水を循環ポンプの作動によって建物内にあるラジエータに送ると、温水の熱が建物内の空気に移動し、居室などが暖房される。そして、温度が下がった温水が、再びタンクに戻ることになる。この温度が下がった温水は、ヒートポンプの作動で再び高温にされる。一方、タンク内には給湯用第1熱交換器が配備され、給水源から取り入れられた水が、給湯用第1熱交換器を通るときにタンク内の温水から熱を奪い、加熱水となって建物の給湯配管に流れていく。この給湯配管に流れた加熱水は、シャワーや浴槽などに供給されることになる。 Here, the hot water in the tank is heated by the operation of the heat pump. As a result, hot water having a high temperature of, for example, 70 ° C. is stored in the tank. When this high-temperature hot water is sent to the radiator in the building by the operation of the circulation pump, the heat of the hot water moves to the air in the building and the room is heated. And the hot water which temperature fell will return to a tank again. The hot water whose temperature has been lowered is raised again by the operation of the heat pump. On the other hand, the first heat exchanger for hot water supply is provided in the tank, and water taken from the water supply source takes heat from the hot water in the tank when passing through the first heat exchanger for hot water supply, and becomes heated water. It flows into the hot water supply pipe of the building. The heated water flowing through the hot water supply pipe is supplied to a shower, a bathtub, or the like.
ところで、ヒートポンプの特性として、一般に、加熱対象の温度変化範囲が広いほどヒートポンプの熱効率が向上することが挙げられる。例えば、タンクの温水について、40℃の温水を70℃まで加熱する場合のヒートポンプの熱効率よりも、10℃の温水を70℃まで加熱する場合のヒートポンプの熱効率のほうが、かなり大きくなる(図8および図9参照)。 By the way, as a characteristic of a heat pump, generally, the thermal efficiency of a heat pump improves, so that the temperature change range of heating object is wide. For example, for the hot water in the tank, the thermal efficiency of the heat pump when heating 10 ° C. hot water to 70 ° C. is considerably greater than the thermal efficiency of the heat pump when heating 40 ° C. hot water to 70 ° C. (FIG. 8 and FIG. 8). (See FIG. 9).
これに鑑み、この温水循環暖房システムでは、建物内のラジエータに送って暖房を行うためにタンクに溜めている温水の熱を奪って、その熱を給湯に利用している。具体的には、タンク内に給湯用第1熱交換器を設置し、水道などの給水源からの水が給湯用第1熱交換器を通るときにタンク内の温水の熱を奪うように構成している。これにより、タンク内の温水の温度が下がるため、その温度から例えば70℃まで温水を加熱するヒートポンプは、非常に高い熱効率で温水の加熱を行うことができるようになる。これにより、省エネルギー化を図ることができる。さらに、従来、ガスなどを燃焼させて給湯を行っていたとすると、ここでは、ガス給湯機が不要になるとともにガス使用量も低減され、その分の給湯に係る仕事を熱効率の高いヒートポンプで受け持つことになるため、さらなる省エネルギー化が達成できる。 In view of this, in this hot water circulation heating system, the heat of hot water stored in a tank is taken away for heating to a radiator in the building and the heat is used for hot water supply. Specifically, the first heat exchanger for hot water supply is installed in the tank, and the water from the water supply source such as tap water is deprived of the heat of the hot water in the tank when passing through the first heat exchanger for hot water supply. is doing. Thereby, since the temperature of the hot water in the tank is lowered, the heat pump that heats the hot water from that temperature to, for example, 70 ° C. can heat the hot water with very high thermal efficiency. Thereby, energy saving can be achieved. Furthermore, assuming that hot water is supplied by burning gas or the like here, a gas water heater is not necessary and the amount of gas used is reduced, and the work related to hot water supply is handled by a heat pump with high thermal efficiency. Therefore, further energy saving can be achieved.
また、ここでは、給湯配管に供給する水を、給湯用第2熱交換器を介してヒートポンプで加熱することができるようになっている。このため、タンク内の温水の温度が低くて、給湯用第1熱交換器だけでは十分に給湯に適した温度まで水を加熱できない場合においても、給湯温度が要求温度を下回ったり給湯ができない空白の時間帯が生じたりする不具合を抑制することができる。さらに、ヒートポンプが、タンク内の温水に熱を供給する機能と、給湯用第2熱交換器を介して給湯配管に供給する水に対して熱を供給する機能とを兼ね備えているので、給湯用第2熱交換器の代わりにブースターヒータなどを使用する場合に較べて、ランニングコストなどを抑えることができる。 Here, the water supplied to the hot water supply pipe can be heated by a heat pump via the second hot water supply heat exchanger. For this reason, even when the temperature of the hot water in the tank is low and the water cannot be heated to a temperature suitable for hot water supply only by the first heat exchanger for hot water supply, the hot water supply temperature falls below the required temperature or the hot water cannot be supplied. It is possible to suppress the problem that the time zone occurs. Furthermore, since the heat pump has a function of supplying heat to the hot water in the tank and a function of supplying heat to the water supplied to the hot water supply pipe via the second hot water supply exchanger, Compared with the case where a booster heater or the like is used instead of the second heat exchanger, the running cost or the like can be suppressed.
第2発明に係る温水循環暖房システムは、第1発明の温水循環暖房システムであって、制御部をさらに備えている。制御部は、給湯用第1熱交換器による水の加熱の能力が不足する場合に、給湯用第2熱交換器を介して給湯配管に供給する水に対してヒートポンプから熱を供給させる。 The hot water circulation heating system according to the second invention is the hot water circulation heating system according to the first invention, further comprising a control unit. The controller causes the heat pump to supply heat to the water supplied to the hot water supply pipe via the hot water supply second heat exchanger when the ability of heating the water by the hot water supply first heat exchanger is insufficient.
第3発明に係る温水循環暖房システムは、第2発明の温水循環暖房システムであって、温水加熱用循環ポンプと、給湯補助用循環ポンプとをさらに備えている。温水加熱用循環ポンプは、タンクからヒートポンプへと温水を流し、ヒートポンプから再びタンクへと温水を戻す。給湯補助用循環ポンプは、ヒートポンプから給湯用第2熱交換器へと熱を運ぶ流体を、ヒートポンプと給湯用第2熱交換器との間で循環させる。そして、制御部は、給湯用第1熱交換器による水の加熱の能力が不足する場合に、給湯補助用循環ポンプを作動させる。 A hot water circulation heating system according to a third aspect of the invention is the hot water circulation heating system of the second aspect of the invention, further comprising a hot water heating circulation pump and a hot water supply auxiliary circulation pump. The hot water heating circulation pump flows hot water from the tank to the heat pump, and returns the hot water from the heat pump to the tank again. The hot water supply auxiliary circulation pump circulates a fluid carrying heat from the heat pump to the hot water supply second heat exchanger between the heat pump and the hot water supply second heat exchanger. And a control part operates the circulating water pump for hot water supply assistance, when the capability of the water heating by the 1st heat exchanger for hot water supply is insufficient.
第2,第3発明では、必要なときのみ、給湯用第2熱交換器を使って加熱不足になっている水にヒートポンプから熱を供給するように制御を行っているため、無駄な熱供給を回避することができる。 In the second and third aspects of the invention, only when necessary, the second heat exchanger for hot water supply is used to control the supply of heat from the heat pump to the underheated water. Can be avoided.
第4発明に係る温水循環暖房システムは、第1〜第3発明のいずれかの温水循環暖房システムであって、ヒートポンプは、二酸化炭素を冷媒とする。 A hot water circulation heating system according to a fourth invention is the hot water circulation heating system according to any one of the first to third inventions, wherein the heat pump uses carbon dioxide as a refrigerant.
これまで、ヒートポンプ内の冷凍サイクルにおいて熱エネルギーを運ぶ媒体(冷媒)としてフルオロカーボンが広く使われているが、今後は、二酸化炭素を冷媒として採用する傾向が出てきている。しかし、一般に、フルオロカーボンを冷媒とする場合に較べて、二酸化炭素を冷媒とする場合には、加熱対象の加熱前の温度が比較的高くなってくると、熱効率の落ち込みが激しくなる。ここでは、外気条件や加熱後の温水の温度によっても差が出るが、例えば加熱前の温水の温度が50℃ぐらいの場合、ハイドロクロロフルオロカーボンの1つであるR410Aと呼ばれる冷媒に較べ、二酸化炭素を冷媒として使うときには、熱効率(COP)が半分近くに落ち込んでしまうこともある。したがって、第1〜第4発明は、二酸化炭素を冷媒とするヒートポンプを採用する温水循環暖房システムにおいて、特に有用となる。 Up to now, fluorocarbons have been widely used as a medium (refrigerant) for transporting heat energy in the refrigeration cycle in the heat pump, but in the future, there is a tendency to adopt carbon dioxide as a refrigerant. However, in general, when carbon dioxide is used as a refrigerant, as compared with the case where fluorocarbon is used as a refrigerant, when the temperature of the heating target before heating becomes relatively high, the drop in thermal efficiency becomes severe. Here, there is a difference depending on the outside air conditions and the temperature of hot water after heating. For example, when the temperature of hot water before heating is about 50 ° C., carbon dioxide is compared with a refrigerant called R410A which is one of hydrochlorofluorocarbons. When using as a refrigerant, the thermal efficiency (COP) may drop to nearly half. Therefore, the first to fourth inventions are particularly useful in a hot water circulation heating system that employs a heat pump using carbon dioxide as a refrigerant.
第5発明に係る温水循環暖房システムは、第1〜第3発明のいずれかの温水循環暖房システムであって、ヒートポンプは、冷媒として、フロン系冷媒を用いる。フロン系冷媒は、例えば、HFC系冷媒であるR410Aと称される冷媒、R407Cと称される冷媒、R32と称される冷媒などである。 A hot water circulation heating system according to a fifth invention is the hot water circulation heating system according to any one of the first to third inventions, wherein the heat pump uses a fluorocarbon refrigerant as the refrigerant. The CFC refrigerant is, for example, a refrigerant called R410A, a refrigerant called R407C, a refrigerant called R32, or the like, which is an HFC refrigerant.
第6発明に係る温水循環暖房システムは、第1〜第3発明のいずれかの温水循環暖房システムであって、ヒートポンプは、冷媒として、フロン系冷媒であってGWPが200以下の冷媒を用いる。GWPは、地球温暖化係数(Global Warming Potential)であり、二酸化炭素を基準にした値で温室効果ガスが100年間に及ぼす温暖化の効果を示すものである。 A hot water circulation heating system according to a sixth invention is the hot water circulation heating system according to any one of the first to third inventions, wherein the heat pump uses a refrigerant having a GWP of 200 or less as a refrigerant. GWP is a global warming potential (Global Warming Potential), and indicates the effect of warming that greenhouse gases have over 100 years on the basis of carbon dioxide.
第7発明に係る温水循環暖房システムは、第1〜第3発明のいずれかの温水循環暖房システムであって、ヒートポンプは、冷媒として、自然系冷媒であるHC系冷媒を用いる。自然系冷媒であるHC系冷媒は、例えば、プロパンやブタンである。 A hot water circulation heating system according to a seventh aspect is the hot water circulation heating system according to any one of the first to third aspects, wherein the heat pump uses an HC refrigerant that is a natural refrigerant as a refrigerant. The HC refrigerant that is a natural refrigerant is, for example, propane or butane.
第1発明によれば、タンク内の温水の温度が下がってヒートポンプの熱効率が上がり、省エネルギー化を図ることができるとともに、タンク内の温水の温度が低くて給湯用第1熱交換器だけでは十分に給湯に適した温度まで水を加熱できない場合においても、給湯温度が要求温度を下回ったり給湯ができない空白の時間帯が生じたりする不具合を抑制することができる。また、給湯用第2熱交換器の代わりにブースターヒータなどを使用する場合に較べて、コストを抑えることができる。 According to the first invention, the temperature of the hot water in the tank is lowered, the heat efficiency of the heat pump is increased, energy can be saved, and the temperature of the hot water in the tank is low so that the first heat exchanger for hot water supply is sufficient. Even when the water cannot be heated to a temperature suitable for hot water supply, it is possible to suppress problems such as the hot water supply temperature being lower than the required temperature or a blank time zone during which hot water cannot be supplied. Moreover, cost can be suppressed compared with the case where a booster heater etc. are used instead of the 2nd heat exchanger for hot water supply.
第2,第3発明によれば、無駄な熱供給を回避することができる。 According to the second and third inventions, useless heat supply can be avoided.
<温水循環暖房システムの主要構成>
本発明の一実施形態に係る温水循環暖房システムの構成を、図1〜図3に示す。温水循環暖房システムは、建物において温水を循環させて暖房を行うとともに給湯機能を持つシステムであって、温水を溜めるタンク40と、居室内ラジエータ61a,62aと、トイレ内放熱器69b,69c,69eと、屋内暖房用循環ポンプ51と、温水を加熱するための蒸気圧縮式のヒートポンプ10と、温水加熱用循環ポンプ25と、給湯用タンク内熱交換器41と、給湯補助専用タンク外熱交換器43と、加熱水散布装置75と、コントロールユニット20とを備えている。
<Main configuration of hot water circulation heating system>
The structure of the hot water circulation heating system which concerns on one Embodiment of this invention is shown in FIGS. The hot water circulation heating system is a system that circulates hot water in a building and performs heating and has a hot water supply function, and includes a
居室内ラジエータ61a,62aは、建物の居室61,62に配置され、温水の持つ熱を居室61,62の室内空気に放熱させる。
The
トイレ内放熱器69b,69c,69eは、建物のトイレ69に配置され、温水の持つ熱をトイレ69内で放熱させる。
The
屋内暖房用循環ポンプ51は、タンク40から居室内ラジエータ61a,62aおよびトイレ内放熱器69b,69c,69eへと温水を流し、居室内ラジエータ61a,62aおよびトイレ内放熱器69b,69c,69eで放熱を行った温水を再びタンク40へと戻す。タンク40を出た温水は、居室内ラジエータ61a,62aを流れた後、トイレ内放熱器69b,69c,69eを流れて、タンク40へと戻る。
The indoor
ヒートポンプ10は、圧縮機11、放熱器12、膨張弁13および蒸発器14を有し、蒸発器14により外気から熱を奪い、放熱器12から放出する熱によってタンク40から流れてくる温水を加熱する。
The
温水加熱用循環ポンプ25は、タンク40からヒートポンプ10の放熱器12へと温水を流し、ヒートポンプ10の放熱器12から再びタンク40へと温水を戻す。
The hot water
給湯用タンク内熱交換器41は、タンク40内に配置され、給水源から取り入れた水とタンク40内の温水との間で熱交換をさせ、水を加熱して建物の給湯配管72に供給する。給湯用タンク内熱交換器41で加熱され給湯配管72に供給される水を、以下、加熱水と称する。なお、給水源から取り入れられ給湯配管72に供給される水と、タンク40内の温水とは、互いに混ざり合うことはない。
The hot water tank
給湯補助専用タンク外熱交換器43は、タンク40外に配置される給湯補助ユニット45に内蔵されるもので、給湯用タンク内熱交換器41で加熱され給湯配管72に供給される加熱水を、必要に応じてさらに加熱する。この給湯補助専用タンク外熱交換器43は、給湯用タンク内熱交換器41を出た加熱水と、給湯補助用循環ポンプ46により循環路33を循環させられる熱媒体(水などの、熱を移動させるための流体)との間で熱交換をさせ、加熱水に対してさらに熱を加えることができる。循環路33を流れる熱媒体は、ヒートポンプ10の放熱器12から熱を奪い、給湯補助用循環ポンプ46により給湯補助専用タンク外熱交換器43まで熱を運ぶ。給湯補助用循環ポンプ46は、後述する総合コントローラ29の指令に基づいて作動し、ヒートポンプ10の放熱器12と給湯補助専用タンク外熱交換器43との間で熱媒体を循環させる。
The dedicated hot water supply auxiliary tank
加熱水散布装置75は、給湯用タンク内熱交換器41から給湯配管72に供給される加熱水を、ヒートポンプ10の蒸発器14の外表面に散布する装置である。
The heated
なお、タンク40に溜められ、屋内暖房用循環ポンプ51や温水加熱用循環ポンプ25により閉じたループを循環する温水は、ここでは普通の水を用いているが、液体であればよく、必ずしも水(H2O)でなくてもよい。屋内暖房用循環ポンプ51や温水加熱用循環ポンプ25の動力を低減でき、循環ルートとなる配管52,31などのサイズを水(H2O)よりも小さくすることができる液体があれば、その液体を用いることが望ましい。循環路33を循環させられる熱媒体についても、同様に、必ずしも水(H2O)でなくてもよい。
The hot water stored in the
<温水循環暖房システムの概略動作>
温水循環暖房システムでは、温水加熱用循環ポンプ25の作動によりタンク40からヒートポンプ10の放熱器12に流れてくる温水を、ヒートポンプ10の作動により放熱器12から放出される熱を使って加熱する。これにより、ヒートポンプ10からタンク40へは、約70℃の高温の温水が戻される。一方、タンク40内の温水は、屋内暖房用循環ポンプ51の作動により、居室61,62にある居室内ラジエータ61a,62aやトイレ69にあるトイレ内放熱器69b,69c,69eに送られる。温水の熱は、居室61,62の室内空気やトイレ内放熱器69b,69c,69eの周囲に移動し、居室61,62が暖房され、トイレ69においてもトイレタンク69a内の洗浄水や便座69dなどが暖められる。そして、約10℃〜20℃に温度が下がった温水が、再びタンク40に戻されてくる。この温度が下がった温水は、ヒートポンプ10の作動によって再び高温にされる。
<Overview of hot water circulation heating system>
In the hot water circulation heating system, the hot water flowing from the
このように、ここでは、配管31で接続されるタンク40とヒートポンプ10とを循環する第1のループと、配管52で接続されるタンク40と居室内ラジエータ61a,62aやトイレ内放熱器69b,69c,69eとを循環する第2のループとが形成されており、それぞれのループを温水が循環する。これにより、ヒートポンプ10の作動によって屋外から集めた熱や圧縮機11の作動により生じた熱が、タンク40に溜められた温水を介して、最終的には居室61,62の室内空気やトイレ69の各部に移動することになる。
Thus, here, the
また、タンク40内には給湯用タンク内熱交換器41が配備されており、給水源から取り入れられた水が、給湯用タンク内熱交換器41を通るときにタンク40内の温水から熱を奪って加熱水となり、建物の給湯配管72に流れていく。この給湯配管72に流れた加熱水は、シャワー73や浴槽74などで使用されることになる。さらに、給湯配管72に流れた加熱水の一部は、加熱水散布装置75により、ヒートポンプ10の蒸発器14の外表面に散布される。この散布は、ヒートポンプ10の蒸発器14に霜がつく所定条件のときに、定期的に行われる。
In addition, a hot water tank
<タンク40の詳細構成>
タンク40は、屋内に設置されている。タンク40には、複数の異なる高さ位置において温水の温度を計測する目的で、複数の温度センサ(サーミスタ)40a〜40eが設けられている。タンク40内の温水は、自然と、上部が高温、下部が低温となる。ヒートポンプ10で加熱された高温の温水は、図1に示すように、タンク40の高さ方向の中央付近に戻される。ヒートポンプ10へは、タンク40の下部から低温の温水が向かうことになる。一方、居室61,62にある居室内ラジエータ61a,62aなどへは、タンク40の上部や中央部から温水が向かうことになり、トイレ内放熱器69b,69c,69eから戻ってくる低温の温水は、タンク40の下部や中央部に戻される。
<Detailed configuration of
The
また、タンク40には、上述の給湯用タンク内熱交換器41のほかに、ヒートポンプ10の加熱能力が足りない場合に使用するブースターヒータ42が配備されている。このブースターヒータ42は、電気ヒータであり、後述する総合コントローラ29がタンク40内の温水の温度を上げる必要があり且つヒートポンプ10の加熱能力だけでは所望の温水の温度上昇が見込めないと判断したときに作動して、タンク40内の温水をヒートポンプ10とともに加熱する。
The
<ヒートポンプ10の詳細構成>
ヒートポンプ10は、屋外に設置されており、冷媒配管15により接続され冷凍サイクルを構成する圧縮機11、放熱器12、膨張弁(電動膨張弁)13および蒸発器14と、蒸発器14に外気を当てるためのファン17と、ヒートポンプ制御ユニット19とを備えている。冷凍サイクル内を流れる冷媒として、ヒートポンプ10では、二酸化炭素(以下、CO2冷媒と称する)を採用している。このため、ヒートポンプ10では、CO2冷媒が放熱器12において超臨界状態となる。冷凍サイクルにおいて、CO2冷媒は、圧縮機11で臨界圧力を超える圧力まで圧縮され(図9のA点からB点への移行を参照)、放熱器12で冷却されて段々と温度が下がり超臨界状態から液体状態に移行し(図9のB点からC点への移行を参照)、膨張弁13で減圧され(図9のC点からD点への移行を参照)、蒸発器14で蒸発して気体となって再び圧縮機11に吸入される(図9のD点からA点への移行を参照)。
<Detailed configuration of
The
放熱器12は、タンク40から延びる配管31に接続される第1伝熱管と、給湯補助専用タンク外熱交換器43から延びる循環路33に接続される第2伝熱管と、冷媒配管15と接続されCO2冷媒が流れる第3伝熱管とから構成されており、第1,第2伝熱管が第3伝熱管の外周面に螺旋状に巻き付けられる、あるいは、第3伝熱管が第1,第2伝熱管の外周面に螺旋状に巻き付けられる。これにより、放熱器12では、圧縮されて高圧高温となっている臨界状態のCO2冷媒と、タンク40から流れてきた低温の温水や循環路33を流れる熱媒体との間で熱交換が行われ、CO2冷媒から温水や熱媒体へと熱が移動し、温水や熱媒体が加熱される。
The
<暖房のためのラジエータ等の屋内放熱器の詳細構成>
居室内ラジエータ61a,62aは、図2に示すように、建物の居室61,62に配置され、タンク40から流れてきた温水の持つ熱を居室61,62の室内空気に放熱させる役割を果たす。ここでは、2つの居室内ラジエータ61a,62aを例示しているが、数量を限定する趣旨ではない。また、居室内ラジエータ61a,62aの形態も、窓際に配置されるものであってもよいし、床下に埋め込まれるものであってもよい。さらに、居室内ラジエータ61a,62aは、ここでは直列に配置しているが、並列に配置してもよい。
<Detailed configuration of indoor radiator such as radiator for heating>
As shown in FIG. 2, the
トイレ内放熱器69b,69c,69eは、トイレタンク内放熱部69bと、便座内放熱部69eと、トイレ内ラジエータ69cとから成り、トイレ69の各部において温水の熱を取り込む。トイレタンク内放熱部69bは、トイレ69において洗浄水を溜めるトイレタンク69aの内部に設けられており、温水の持つ熱をトイレタンク69a内の洗浄水に放熱させる。便座内放熱部69eは、トイレ69の便座69dの内部に設けられており、温水の持つ熱を便座69dに放熱させる。トイレ内ラジエータ69cは、温水の持つ熱をトイレ69の中の空気に放熱させる。
The
また、タンク40、居室内ラジエータ61a,62aおよびトイレ内放熱器69b,69c,69eを結んでループを形成させる配管52には、暖房温水往き温度センサ52a、暖房温水戻り温度センサ52b、温水流量調整弁53,54,55が設けられている。
In addition, a
<給湯機能に関する詳細構成>
(通常給湯に関する構成)
タンク40の中に配備されている給湯用タンク内熱交換器41は、伝熱管として銅管あるいはステンレス管を使用する水熱交換器であって、図3に示すように、給水源(水道)から延びる給水配管71と、シャワー73や浴槽74に湯を供給するための給湯配管72とが接続されている。給水配管71は、常温の水を、給湯用タンク内熱交換器41の下端に入れる。給水配管71より給湯用タンク内熱交換器41に入った常温水は、上に移動しながらタンク40内の温水から熱を奪い、加熱された高温の加熱水となって給湯配管72へと排出される。給水配管71には給水配管温度センサ71aが、給湯配管72には給湯配管温度センサ72aが、それぞれ設けられている。例えば、給水配管温度センサ71aは5℃という水道水の温度を検出し、給湯配管温度センサ72aは45℃という加熱水の温度を検出する。また、給湯配管72には、電磁弁である給湯用バルブ(開閉操作弁)72bが設置されている。
<Detailed configuration for hot water supply function>
(Configuration related to normal hot water supply)
The hot water tank
タンク40の外に配備されている給湯補助ユニット45内の給湯補助専用タンク外熱交換器43は、上述のように、ヒートポンプ10の放熱器12から熱を奪った循環路33を流れる熱媒体と、給湯用タンク内熱交換器41を出た加熱水との間で熱交換を行わせるものであり、循環路33の熱媒体から、給湯用タンク内熱交換器41から給湯配管72へと流れる加熱水に、熱を移動させる。これにより、給湯用タンク内熱交換器41を出た加熱水は、さらに加熱されることになる。
As described above, the hot water supply auxiliary dedicated tank
なお、図示を省略しているが、シャワー73や浴槽74に供給される加熱水は、混合弁により水道水と混ぜられ、温度調整されてシャワー73や浴槽74に送られる。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the heating water supplied to the
(デフロストのための給湯利用構成)
上述の加熱水散布装置75は、給湯用タンク内熱交換器41で加熱されて給湯配管72に供給された加熱水を、屋外のヒートポンプ10の蒸発器14のほうへ導き、蒸発器14の表面に散布する。この加熱水散布装置75は、給湯配管72から分岐して屋外に延びる散布用配管76と、散布用配管76の途中に設けられるデフロスト用バルブ(開閉操作弁)77と、散布用配管76の先端部分に設けられ蒸発器14に向けて加熱水を散布するデフロスト用ノズル78とから構成されている。後述するが、加熱水散布装置75は、蒸発器14の霜取りが必要なときに、加熱水の一部を、所定周期で蒸発器14に向けて散布する。デフロスト用バルブ77は、上述の給湯用バルブ72bと同じく電磁弁であり、総合コントローラ29の指令に基づいて蒸発器14への散水が必要なときに開けられる。
(Use of hot water supply for defrost)
The above-described heated
<コントロールユニット20の詳細構成>
総合コントローラ29は、図1および図4に示すように、ヒートポンプ10に付随する機器およびタンク40に付随する機器を、外部から入力される信号に基づいて制御する。総合コントローラ29は、三方弁21,22や温水加熱用循環ポンプ25、給湯補助用循環ポンプ46とともにケーシングの中に収められ、1つのコントロールユニット20を形成している(図1参照)。
<Detailed configuration of
As shown in FIGS. 1 and 4, the
三方弁21,22は、タンク40の高さ方向のどの部分から温水を引き出して居室内ラジエータ61a,62aなどへ送り出すかや、トイレ内放熱器69b,69c,69eから戻ってくる低温の温水をタンク40の高さ方向のどの部分へ戻すかを調整するために設けられている。これらの三方弁21,22は、総合コントローラ29からの指示によって作動する。
The three-
総合コントローラ29は、三方弁21,22のほか、ブースターヒータ42、ヒートポンプ制御ユニット19、屋内暖房用循環ポンプ51、温水加熱用循環ポンプ25、給湯補助用循環ポンプ46、温水流量調整弁53〜55、デフロスト用バルブ77、などを制御する。また、総合コントローラ29は、暖房温水往き温度センサ52a、暖房温水戻り温度センサ52b、タンク40の温度センサ40a〜40e、給水配管温度センサ71a、給湯配管温度センサ72aなどから計測結果の信号を受けるとともに、居室61,62などに配備されたリモコン/サーモスタット91から室内温度や室内設定温度の情報などを受ける。
In addition to the three-
<給湯制御>
この温水循環暖房システムでは、給湯機能を兼ね備えさせ、給湯のために給水源から取り入れた水を加熱する熱交換器として、給湯用タンク内熱交換器41と給湯補助専用タンク外熱交換器43との2つを配備している。後者の給湯補助専用タンク外熱交換器43は、常時使用するものではなく、給湯配管72に設けられている給湯配管温度センサ72aが検知する給湯温度が要求温度に満たない場合にのみ使用される。
<Hot water control>
In this hot water circulation heating system, a hot water supply tank
図5に、給湯制御の概略の制御フローを示す。タンク40内の給湯用タンク内熱交換器41で加熱された加熱水は、給湯配管72に流れ、その水温が給湯配管温度センサ72aにより検知される(ステップS1)。ステップS2では、給湯配管温度センサ72aの検知温度(出湯温度)が要求温度以上であるか否かが判断される。要求温度以上であれば、給湯用タンク内熱交換器41で加熱された加熱水が、そのまま出湯されることになる。一方、給湯配管温度センサ72aの検知温度が要求温度未満である場合には、ステップS4に移行し、総合コントローラ29からの指令により給湯補助用循環ポンプ46が作動を始める。これにより、循環路33を流れる熱媒体が、ヒートポンプ10の放熱器12から給湯補助専用タンク外熱交換器43へと熱を運び、その熱により、給湯用タンク内熱交換器41で加熱された加熱水がさらに加熱され、要求温度以上の出湯温度が確保されるようになる(ステップS5,S6)。
FIG. 5 shows a schematic control flow of hot water supply control. The heated water heated by the hot water tank
<躯体蓄熱を利用した省エネ制御について>
この温水循環暖房システムは、煉瓦や石といった蓄熱性の高い材料で外壁などが構成されている住宅等の建物に設置する場合に備え、総合コントローラ29に、躯体蓄熱利用省エネルギー制御(以下、躯体蓄熱利用省エネ制御と称す)を持たせている。この躯体蓄熱利用省エネ制御を使う場合には、極めて高いレベルの省エネルギー運転を行わせることができる。
<About energy-saving control using body heat storage>
This hot water circulation heating system is installed in a building such as a house whose outer wall is made of a material having high heat storage properties such as bricks and stones, and an energy saving control using frame heat storage (hereinafter referred to as frame heat storage). (Used energy saving control). When using this body heat storage energy saving control, an extremely high level of energy saving operation can be performed.
図6および図7に、躯体蓄熱利用省エネ制御の簡略化した制御フローを示す。ここでは、この制御フローに基づいて、躯体蓄熱利用省エネ制御について説明を行う。 FIG. 6 and FIG. 7 show a simplified control flow of the energy storage control using the housing heat storage. Here, based on this control flow, the energy saving control using the frame heat storage will be described.
ステップS11では、まず、暖房温水戻り温度センサ52bの計測値である暖房温水戻り温度Tinが第1設定温度T1よりも大きいかについて判定する。第1設定温度T1は、水道水の温度などを基準に決めることが考えられるが、例えば、20℃にセットされる。ステップS11で「No」という判定をした場合には、ステップS12以降に進まない。これは、十分に温度が低下した温水がタンク40に戻っており、ヒートポンプ10の熱効率を高く保つことができると判断されるからである。ステップS11で「Yes」という判定をした場合には、ステップS12に進む。
In step S11, first, it is determined whether the heating / warming water return temperature Tin, which is a measurement value of the heating / warming water
ステップS12では、リモコン/サーモスタット91から受信した室内温度Trmが第2設定温度T2よりも大きいかについて判定する。第2設定温度T2は、例えば、リモコン/サーモスタット91から受信しているユーザーによる室内設定温度より少し高い温度にセットされる。ステップS12で「No」という判定をした場合には、ステップS13以降に進まず、ステップS11に戻る。これは、室内温度がユーザーの設定温度を下回っているような場合にヒートポンプ10の能力を落とすと、さらに室内温度が下がってしまうためである。ステップS12で「Yes」という判定をした場合には、ステップS13に進む。
In step S12, it is determined whether the room temperature Trm received from the remote controller /
ステップS13では、ヒートポンプ10の圧縮機11がインバータ圧縮機であるか定速圧縮機であるかを判定する。インバータ圧縮機の場合には、ステップS14に進み、インバータの周波数を設定可能な最小の周波数にセットする。一方、定速圧縮機の場合には、ステップS15に進み、圧縮機11の運転を停止する。さらに、ステップS14,S15に続き、ステップS16において、温水流量調整弁53の開度を小さくして、タンク40と居室内ラジエータ61a,62aやトイレ内放熱器69b,69c,69eとの間を循環する暖房のための温水の量を、ゼロ、あるいはゼロに近づける。このように循環量を絞ることにより、圧縮機11が消費するエネルギー量が小さくなる。しかし、タンク40から居室内ラジエータ61a,62aへと送り出される温水の量も少なくなるため、タンク40内の温水の温度はそれほど低下しない。また、蓄熱性の高い建物であれば、躯体も含めて建物内が一度暖まってしまえば、ヒートポンプ10の能力を落としても、しばらくは暖かさが保たれる。
In step S13, it is determined whether the
ステップS16の後、ステップS17に移行する。ステップS17では、室内温度Trmが第3設定温度T3を下回っていないかについて判定する。第3設定温度T3は、第2設定温度T2よりも低い温度であり、通常は、リモコン/サーモスタット91から受信しているユーザーによる室内設定温度より少し低い温度にセットされる。ステップS16で「No」という判定をした場合には、次のステップS18に進まない。これは、ヒートポンプ10の能力を上げなくても、躯体に蓄積されている熱によって建物内の暖かさを保つことができるからである。
After step S16, the process proceeds to step S17. In step S17, it is determined whether the room temperature Trm is lower than the third set temperature T3. The third set temperature T3 is lower than the second set temperature T2, and is normally set to a temperature slightly lower than the indoor set temperature by the user who is receiving from the remote controller /
ステップS17で「Yes」という判定をした場合には、ステップS18でタイマーをスタートさせて、ステップS19に進む。ステップS19では、室内温度Trmが第3設定温度よりも大きくなっているかについて判定する。ステップS19で「Yes」と判定した場合には、ステップS17に戻る。ステップS19で「No」と判定した場合には、ステップS20に進み、タイマースタート後に一定時間が経過したかについて判定する。ステップS20で「No」と判定した場合には、ステップS19に戻る。ステップS17の後、再び室内温度Trmが第3設定温度T3よりも大きくなっていれば、ヒートポンプ10の能力を上げる必要がなく、室内温度Trmが一定時間継続して第3設定温度T3よりも小さい場合にだけヒートポンプ10の能力を上げるようにすることが望まれるため、これらのステップS18〜S20の処理が行われている。
If “Yes” is determined in step S17, a timer is started in step S18, and the process proceeds to step S19. In step S19, it is determined whether the room temperature Trm is higher than the third set temperature. If “Yes” is determined in step S19, the process returns to step S17. If it is determined as “No” in step S19, the process proceeds to step S20, and it is determined whether a fixed time has elapsed after the timer is started. If “No” is determined in step S20, the process returns to step S19. After step S17, if the room temperature Trm is again higher than the third set temperature T3, there is no need to increase the capacity of the
室内温度Trmが第3設定温度T3よりも小さい状態が一定時間継続している場合には、ステップS20で「Yes」と判定され、ステップS21に進む。ステップS21では、ステップS14あるいはステップS15とステップS16とで行った処理をキャンセルする。すなわち、ステップS21では、圧縮機11が定速圧縮機の場合には圧縮機11の運転を再開させ、圧縮機11がインバータ圧縮機の場合には、圧縮機11の周波数を通常の制御に従わせるようにし、設定可能な最小の周波数にセットしていたステップS14の処理を解除する。また、ステップS21では、温水流量調整弁53の開度を大きくする。これにより、第3設定温度T3よりも小さくなっていた室内温度Trmは、徐々に上昇していくことになる。
If the room temperature Trm is lower than the third set temperature T3 for a certain period of time, “Yes” is determined in step S20, and the process proceeds to step S21. In step S21, the process performed in step S14 or step S15 and step S16 is canceled. That is, in step S21, when the
<ヒートポンプ10のデフロスト運転について>
上述のように、加熱水散布装置75は、給湯用タンク内熱交換器41でタンク40内の温水の熱を奪って給湯配管72に供給された加熱水を、屋外のヒートポンプ10の蒸発器14のほうへ導き、蒸発器14の表面に散布する。この散布は、蒸発器14の霜取りが必要なときに、ヒートポンプ制御ユニット19と信号の送受信を行う総合コントローラ29からの指示により、デフロスト用バルブ77が開閉することで、所定周期で実施される。これにより、蒸発器14に付いた霜が溶かされ、ヒートポンプ10の熱効率が向上する。
<About defrosting operation of
As described above, the heated
なお、霜取りが必要なときの考え方については、従来のフルオロカーボンを冷媒として用いる冷凍サイクルにおける考え方と同じである。 In addition, about the idea when defrosting is required, it is the same as the idea in the refrigerating cycle which uses the conventional fluorocarbon as a refrigerant | coolant.
<温水循環暖房システムの特徴>
(1)
本システムでは、タンク40の温水を温水加熱用循環ポンプ25によってヒートポンプ10へと導き、ヒートポンプ10で加熱した温水を再びタンク40へと戻す構成を採り、ヒートポンプ10を屋外に、タンク40を屋内に設置している。このため、タンク40が屋外の冷たい空気に曝されず、タンク40内の温水の温度低下が抑えられるとともに、ヒートポンプ10で屋外の空気(外気)から熱を汲み上げることができるようになっている。したがって、本システムでは、効率よく大量の高温度の温水をタンク40に確保することができている。
<Characteristics of hot water circulation heating system>
(1)
In this system, the hot water in the
(2)
本システムでは、ヒートポンプ10やタンク40に付随する各機器(三方弁21,22、ブースターヒータ42、ヒートポンプ制御ユニット19、圧縮機11、膨張弁13、屋内暖房用循環ポンプ51、温水加熱用循環ポンプ25、給湯補助用循環ポンプ46、温水流量調整弁53〜55、デフロスト用バルブ77、など)を、居室61,62などに配備されたリモコン/サーモスタット91から受信する室内温度や室内設定温度の情報、タンク40の温度センサ40a〜40eからの情報、などに基づいて、総合コントローラ29が制御している。これにより、ヒートポンプ10を最適に運転させることができている。
(2)
In this system, each device (three-
(3)
居室61,62等の室内温度が上がってくると、建物の躯体温度も上昇し、温水循環暖房システムの能力を小さくしても居室61,62の室内温度を維持することができる状態に移る。
(3)
When the room temperature of the
これに鑑み、圧縮機11が定速圧縮機であるとき、本システムでは、図6および図7の制御フローに示すように、居室内ラジエータ61a,62aからタンク40へと戻ってくる温水の温度Tinが第1設定温度T1よりも高く、且つ、居室61,62の室内温度Trmが第2設定温度T2よりも高い場合に、圧縮機11を止めてヒートポンプ10の運転を停止させるようにしている。これにより、省エネルギー化を図ることができている。また、ヒートポンプ10の運転を止め続けていると、躯体の蓄熱があったとしても、だんだんと居室61,62の室内温度Trmが下がってくるため、室内温度Trmが第3設定温度T3を一定時間継続して下回ったときには、ヒートポンプ10の圧縮機11の運転を再開させている。これにより、省エネルギー化を図りつつ、居室61,62の室内温度Trmが下がりすぎないようにすることができている。
In view of this, when the
同様に、圧縮機11がインバータ圧縮機であるとき、本システムでは、図6および図7の制御フローに示すように、居室内ラジエータ61a,62aからタンク40へと戻ってくる温水の温度Tinが第1設定温度T1よりも高く、且つ、居室61,62の室内温度Trmが第2設定温度T2よりも高い場合に、圧縮機11のインバータの周波数を設定可能な最小の周波数にセットしてヒートポンプ10の能力を落とすようにしている。これにより、省エネルギー化を図ることができている。また、ヒートポンプ10の能力を低く抑え続けていると、躯体の蓄熱があったとしても、だんだんと居室61,62の室内温度Trmが下がってくるため、室内温度Trmが第3設定温度T3を一定時間継続して下回ったときには、圧縮機11のインバータの周波数を通常制御に従う状態に戻している。これにより、省エネルギー化を図りつつ、居室61,62の室内温度Trmが下がりすぎないようにすることができている。
Similarly, when the
なお、上記の本システムの特徴は、一度暖まれば冷めにくい躯体蓄熱量の大きな住宅等の建物において、特に有効となる。 The feature of the present system described above is particularly effective in a building such as a house having a large amount of heat storage in a housing that is difficult to cool once heated.
(4)
ヒートポンプの特性として、一般に、加熱対象の温度変化範囲が広いほどヒートポンプの熱効率が向上することが挙げられる。これを本システムに当てはめると、例えば、タンク40の温水について、40℃の温水を70℃まで加熱する場合のヒートポンプ10の熱効率よりも、10℃の温水を70℃まで加熱する場合のヒートポンプ10の熱効率のほうが、かなり大きくなる(図8および図9参照)。
(4)
As a characteristic of the heat pump, generally, the heat efficiency of the heat pump is improved as the temperature change range of the heating target is wider. When this is applied to the present system, for example, with respect to the hot water in the
図8に示すように、40℃の温水を70℃まで加熱する場合には、圧縮機11の仕事量に相当するH1に対して蒸発器14によって外気から取り込まれる分に相当するH3が比較的小さな値となっているのに較べ、図9に示すように、10℃の温水を70℃まで加熱する場合には、圧縮機11の仕事量に相当するH1に対して蒸発器14によって外気から取り込まれる分に相当するH2が比較的大きな値となっている。前者の場合、圧縮機11に供給する電気エネルギーを生成するときの発電効率まで考慮すると、消費エネルギーの1.0倍未満の熱しか発生しないことになるが、後者の場合、消費エネルギーの1.2〜1.4倍の熱を発生することになる。
As shown in FIG. 8, when 40 ° C. warm water is heated to 70 ° C., H3 corresponding to the amount taken from the outside air by the
このように、ヒートポンプ、特に、CO2冷媒を採用する本システムのヒートポンプ10においては、タンク40から放熱器12へと流れてくる加熱前の温水の温度を下げることが、熱効率の向上に大きく寄与することになる。
Thus, in the heat pump of the present system that employs a CO 2 refrigerant, reducing the temperature of the hot water flowing from the
これに鑑み、本システムでは、居室ではないトイレ69にも放熱器(トイレ内放熱器69b,69c,69e)を配備し、タンク40を出た温水が居室内ラジエータ61a,62aを流れた後に、少なくともいずれかのトイレ内放熱器69b,69c,69eを流れるように構成している。これにより、例えば、70℃で居室内ラジエータ61a,62aに入り40℃で居室内ラジエータ61a,62aを出た温水が、トイレ内放熱器69b,69c,69eを通ることによって温度を下げ、タンク40に戻るときに例えば10℃まで温度が下がった状態になる。すなわち、タンク40に戻る温水の温度が非常に小さくなり、その温度から例えば70℃まで温水を加熱するヒートポンプ10は、非常に高い熱効率で温水の加熱を行うことができるようになっている。
In view of this, in the present system, a radiator (
また、本システムでは、従来において暖房システムとは別に設置していたトイレ69内の電気ヒータなどを省略することができる。そして、その分のトイレ69内の加熱仕事を電気ヒータよりも熱効率の高いヒートポンプ10で受け持つことにしているため、さらなる省エネルギー化を達成することができている。
Moreover, in this system, the electric heater in the
なお、トイレ内放熱器69b,69c,69eとして、トイレ内ラジエータ69cだけではなく、洗浄水を溜めるトイレタンク69aの内部に設けられるトイレタンク内放熱部69bや、便座69dの内部に設けられる便座内放熱部69eを配備して、温水の温度の低下を促進させる工夫をしているため、必然的にタンク40に戻る温水の温度が非常に小さくなっている。
The
(5)
加熱対象の温度変化範囲が広いほど熱効率が向上するというヒートポンプの特性に鑑み、本システムでは、さらに、タンク40内に給湯用タンク内熱交換器41を設置するという構成を採っている。これにより、ガス給湯機などの別の給湯機を不要にするとともに、ヒートポンプ10が高い熱効率を保つようになっている。
(5)
In view of the characteristics of the heat pump that the thermal efficiency improves as the temperature change range of the heating target increases, the present system further adopts a configuration in which a hot water tank
すなわち、本システムでは、居室61,62の居室内ラジエータ61a,62aに送って暖房を行うためにタンク40に溜めている温水の熱を奪って、その熱を給湯に利用している。具体的には、タンク40内に給湯用タンク内熱交換器41を設置し、給水源からの水が給湯用タンク内熱交換器41を通るときにタンク40内の温水の熱を奪うように構成している。これにより、タンク40内の温水の温度が下がり、その温度から例えば70℃まで温水を加熱するヒートポンプ10は、非常に高い熱効率で温水の加熱を行うことができるようになっている。
That is, in the present system, the heat of hot water stored in the
(6)
さらに、本システムでは、タンク40内の給湯用タンク内熱交換器41から給湯配管72に排出(供給)された加熱水の一部を利用して、加熱水散布装置75によりヒートポンプ10の蒸発器14の外表面に加熱水を散布する構成を採用している。加熱水は、少なくとも40℃以上になるため、蒸発器14についた霜を溶かすことができる。
(6)
Further, in this system, a part of the heated water discharged (supplied) from the hot water tank
このように、タンク40内の熱を利用して生成された加熱水によって蒸発器14の霜取りを行うようにしているため、従来のように冷凍サイクルを逆転させて蒸発器14を放熱器として作用させるデフロスト運転を行ってヒートポンプ10の熱効率を悪化させたり、別の電気ヒータなどによって蒸発器14に付いた霜を溶かして電気消費量を上げたりすることがなくなる。このため、本システムでは、さらなる省エネルギー化が達成できている。
Thus, since the defrosting of the
なお、蒸発器14の霜取りが不要なときには、総合コントローラ29から加熱水散布の指示が出されない。このため、タンク40内の温水の熱が無駄に消費されてしまうことはない。
When defrosting of the
(7)
また、本システムでは、給湯用タンク内熱交換器41から給湯配管72に供給される加熱水を、給湯補助専用タンク外熱交換器43を介してさらに加熱することができるようになっている。具体的には、タンク40内の温水の温度が低いなどの理由により、給湯用タンク内熱交換器41だけでは十分に給湯に適した温度まで水を加熱できない場合に、給湯補助用循環ポンプ46を作動させて、給湯用タンク内熱交換器41で加熱された加熱水にヒートポンプ10の放熱器12からの熱を給湯補助専用タンク外熱交換器43を介して与え、不十分な温度の加熱水をさらに加熱させている。これにより、出湯温度が要求温度を下回ったり給湯ができない空白の時間帯が生じたりする不具合が抑制できる。
(7)
Further, in the present system, the heated water supplied from the hot water supply tank
加えて、本システムでは、ヒートポンプ10が、タンク40内の温水に熱を供給する機能と、給湯補助専用タンク外熱交換器43を介して給湯配管72に供給する加熱水に対して熱を供給する機能とを兼ね備えているので、給湯補助専用タンク外熱交換器43の代わりに専用の電気ヒータなどを使用する場合に較べて、ランニングコストなどを抑えることができる。また、ヒートポンプ10の熱効率を向上させることもできている。
In addition, in this system, the
<変形例>
(A)
上記の温水循環暖房システムでは、居室ではないトイレ69にも放熱器(トイレ内放熱器69b,69c,69e)を配備し、タンク40を出た温水が居室内ラジエータ61a,62aを流れた後に、少なくともいずれかのトイレ内放熱器69b,69c,69eを流れるように構成しているが、この構成に代えて以下のような構成を採っても、ヒートポンプ10を高い熱効率で稼働させることができる。
<Modification>
(A)
In the above hot water circulation heating system, a radiator (
ここでは、図10に示すように、タンク40を出た温水が居室内ラジエータ61a,62aを流れた後に、窓枠放熱器61b,62bを流れ、そこからタンク40に戻されるように屋内の温水循環経路を形成している。窓枠放熱器61b,62bは、建物の窓65,66の窓枠に形成され、温水の持つ熱を窓65,66の近傍の空気(窓65,66の屋内側の空気や窓65,66の屋外側の空気)に放熱させるものである。窓枠放熱器61b,62bは、窓枠の内部に収納された配管であってもよいし、ガラス窓の保持と温水の流路とを兼用する窓枠自身であってもよい。温水循環暖房システムの他の構成については、図1,図3および図4に示す上述の構成と同じである。
Here, as shown in FIG. 10, the hot water leaving the
この温水循環暖房システムにおいても、ヒートポンプ10の作動によってタンク40内の温水が加熱され、この温水が屋内暖房用循環ポンプ51の作動によって居室61,62にある居室内ラジエータ61a,62aや窓枠放熱器61b,62bに送られる。すると、温水の熱が居室61,62の室内空気や窓枠放熱器61b,62bの周囲の空気に移動し、居室61,62が暖房される。そして、温度が下がった温水は、再びタンク40に戻る。この温度が下がった温水は、ヒートポンプ10の作動で再び高温にされる。
Also in this hot water circulation heating system, the hot water in the
そして、建物の窓65,66の窓枠に窓枠放熱器61b,62bを設置し、タンク40を出た温水が居室内ラジエータ61a,62aを流れた後に窓枠放熱器61b,62bを流れるように構成しているため、例えば、70℃で居室内ラジエータ61a,62aに入り40℃で居室内ラジエータ61a,62aを出た温水が、窓枠放熱器61b,62bを通ることによってさらに温度を下げ、タンク40に戻るときには例えば10℃まで温度が下がった状態になる。すると、タンク40に戻る温水の温度が非常に小さくなり、その温度から例えば70℃まで温水を加熱するヒートポンプ10は、非常に高い熱効率で温水の加熱を行うことができるようになる。
Then,
さらに、本システムの場合、従来は窓65,66から降りてきていた冷気の温度が、窓枠放熱器61b,62bから放出される熱によって緩和され、居室61,62の中の温度低下が抑えられたり、居室61,62の中の各部における温度偏差が抑えられたりするという有用な効果も得られる。
Further, in the case of this system, the temperature of the cold air that has conventionally come down from the
(B)
上記の温水循環暖房システムでは、ヒートポンプ10の冷媒としてCO2冷媒を用いているが、本発明は、R410A,R407C,R32などのHFC系のフロン系冷媒を用いる温水循環暖房システムにおいても、GWP(Global Warming Potential)が200以下のフロン系冷媒を用いる温水循環暖房システムにおいても、プロパンやブタンといったHC系の自然系冷媒を用いる温水循環暖房システムにおいても、有効である。
(B)
In the above hot water circulation heating system, CO2 refrigerant is used as the refrigerant of the
(C)
上記の温水循環暖房システムでは、必要なときのみ、給湯補助専用タンク外熱交換器43を使って加熱不足になっている給湯用タンク内熱交換器41を出た加熱水にヒートポンプ10からの熱を供給するように制御を行い、加熱水(給湯配管72に流すもの)に無駄な熱供給を回避するように努めているが、給湯補助専用タンク外熱交換器43を常時使用することも考えられる。
(C)
In the above hot water circulation heating system, only when necessary, the heat from the
例えば、給湯補助用循環ポンプ46の能力を調整できるように構成し、給湯用タンク内熱交換器41を出た加熱水に給湯補助専用タンク外熱交換器43から供給する熱量をコントロールできるようにした場合には、給湯配管温度センサ72aの検知温度が常にほぼ一定となるように給湯補助用循環ポンプ46を調整することができる。
For example, the capacity of the hot water supply
10 ヒートポンプ
14 蒸発器
25 温水加熱用循環ポンプ
29 総合コントローラ(制御部)
40 タンク
41 給湯用タンク内熱交換器(給湯用第1熱交換器)
43 給湯補助専用タンク外熱交換器(給湯用第2熱交換器)
46 給湯補助用循環ポンプ
51 屋内暖房用循環ポンプ(ラジエータ用循環ポンプ)
61a,62a 居室内ラジエータ(ラジエータ)
69c トイレ内ラジエータ(ラジエータ)
10
40
43 Heat exchanger auxiliary tank external heat exchanger (second heat exchanger for hot water supply)
46 Hot water supply
61a, 62a Indoor radiator (radiator)
69c Radiator in the toilet (Radiator)
Claims (7)
温水を溜めるタンク(40)と、
前記建物内に配置され、温水の持つ熱を前記建物内の空気に放熱させる、ラジエータ(61a,62a,69c)と、
前記タンクから前記ラジエータへと温水を流し、前記ラジエータで放熱を行った温水を再び前記タンクへと戻す、ラジエータ用循環ポンプ(51)と、
前記タンク内に配置され、給水源から取り入れた水と前記タンク内の温水との間で熱交換をさせ、前記水を加熱して建物の給湯配管に供給する、給湯用第1熱交換器(41)と、
前記タンク外に配置され、前記給湯配管に供給する前記水に対して熱を供給する、給湯用第2熱交換器(43)と、
前記タンク内の温水に熱を供給するとともに、前記給湯用第2熱交換器(43)を介して前記給湯配管に供給する前記水に対して熱を供給する、蒸気圧縮式のヒートポンプ(10)と、
を備えた温水循環暖房システム。 A hot water circulation heating system for heating by circulating hot water in a building,
A tank (40) for storing hot water;
Radiators (61a, 62a, 69c) that are arranged in the building and dissipate the heat of warm water to the air in the building;
A radiator circulation pump (51) for flowing warm water from the tank to the radiator and returning the warm water radiated by the radiator to the tank again;
A first heat exchanger for hot water supply, which is disposed in the tank, exchanges heat between water taken from a water supply source and hot water in the tank, and heats the water to be supplied to a hot water supply pipe of a building ( 41),
A second heat exchanger for hot water supply (43) disposed outside the tank and supplying heat to the water supplied to the hot water supply pipe;
A vapor compression heat pump (10) that supplies heat to the hot water in the tank and supplies heat to the water supplied to the hot water supply pipe via the second hot water supply heat exchanger (43). When,
Hot water circulation heating system equipped with.
をさらに備えた請求項1に記載の温水循環暖房システム。 When the ability of heating the water by the first hot water supply heat exchanger is insufficient, the heat pump heats the water supplied to the hot water supply pipe via the second hot water supply heat exchanger (43). Control unit (29)
The hot water circulation heating system according to claim 1, further comprising:
前記ヒートポンプから前記給湯用第2熱交換器へと熱を運ぶ流体を、前記ヒートポンプと前記給湯用第2熱交換器との間で循環させる、給湯補助用循環ポンプ(46)と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記給湯用第1熱交換器による前記水の加熱の能力が不足する場合に、前記給湯補助用循環ポンプを作動させる、
請求項2に記載の温水循環暖房システム。 Circulating hot water from the tank to the heat pump and returning the hot water from the heat pump back to the tank;
A hot water supply auxiliary circulation pump (46) for circulating a fluid carrying heat from the heat pump to the hot water supply second heat exchanger between the heat pump and the hot water supply second heat exchanger;
Further comprising
The control unit activates the hot water supply auxiliary circulation pump when the ability of heating the water by the first hot water supply heat exchanger is insufficient.
The hot water circulation heating system according to claim 2.
請求項1から3のいずれかに記載の温水循環暖房システム。 The heat pump uses carbon dioxide as a refrigerant.
The hot water circulation heating system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれかに記載の温水循環暖房システム。 The heat pump uses a fluorocarbon refrigerant as a refrigerant.
The hot water circulation heating system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれかに記載の温水循環暖房システム。 The heat pump uses a refrigerant having a GWP of 200 or less as a refrigerant,
The hot water circulation heating system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれかに記載の温水循環暖房システム。 The heat pump uses an HC refrigerant that is a natural refrigerant as a refrigerant.
The hot water circulation heating system according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010175163A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Panasonic Corp | Liquid circulation heating system |
| US9951962B2 (en) | 2011-12-06 | 2018-04-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump heating and hot-water system |
| JP2023515811A (en) * | 2020-02-25 | 2023-04-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | heat pump |
| US12020969B2 (en) | 2018-06-22 | 2024-06-25 | Rorze Corporation | Aligner and correction value calculation method for aligner |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001153458A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Denso Corp | Water heater |
| JP2002257366A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sekisui Chem Co Ltd | Hot water supply and heating system |
| JP2003240339A (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat pump water heater |
| JP2004286292A (en) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Denso Corp | Hot water supply device |
| JP2005061711A (en) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Osaka Gas Co Ltd | Exhaust heat recovering water heater |
-
2006
- 2006-09-28 JP JP2006265968A patent/JP2008082664A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001153458A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Denso Corp | Water heater |
| JP2002257366A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Sekisui Chem Co Ltd | Hot water supply and heating system |
| JP2003240339A (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat pump water heater |
| JP2004286292A (en) * | 2003-03-20 | 2004-10-14 | Denso Corp | Hot water supply device |
| JP2005061711A (en) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Osaka Gas Co Ltd | Exhaust heat recovering water heater |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010175163A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Panasonic Corp | Liquid circulation heating system |
| US9951962B2 (en) | 2011-12-06 | 2018-04-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Heat pump heating and hot-water system |
| US12020969B2 (en) | 2018-06-22 | 2024-06-25 | Rorze Corporation | Aligner and correction value calculation method for aligner |
| JP2023515811A (en) * | 2020-02-25 | 2023-04-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | heat pump |
| JP7676428B2 (en) | 2020-02-25 | 2025-05-14 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | heat pump |
| US12422170B2 (en) | 2020-02-25 | 2025-09-23 | Lg Electronics Inc. | Heat pump |
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