JP2005069612A

JP2005069612A - 暖房システム及び住宅

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Publication number: JP2005069612A
Application number: JP2003302439A
Authority: JP
Inventors: 晋司 ▲吉▼川; Shinji Yoshikawa
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP4419475B2

Abstract

【課題】ヒートポンプユニットにおけるエネルギー効率の低下を防止でき、しかも、全体構成として複雑化しない暖房システムを提供することにあり、また、効率良く暖房することができる住宅を提供する。
【解決手段】ヒートポンプユニットにて加熱された熱媒体を暖房用放熱器２に供給して、この暖房用放熱器２にて低温となった熱媒体をこのヒートポンプユニット側に戻す循環路１０を備えた暖房システムである。換気用外気と、暖房用放熱器２から流出した熱媒体との熱交換を行って、さらに低温となった熱媒体をヒートポンプユニット側に戻す。
【選択図】図１

Description

この発明は、暖房システム及び住宅に関するものである。

暖房システムとして近年ではヒートポンプが使用される場合が多い。そして、ヒートポンプは、圧縮機と、室外熱交換器と、減圧装置（膨張弁）と、室内熱交換器とを冷媒配管を用いて環状に接続してなる。しかしながら、このようなヒートポンプにおいて、暖房運転を行う場合に、凝縮器として機能する室内熱交換器と熱交換する空気の温度が上昇すれば、膨張弁前のエンタルピーが大きくなり、エネルギー効率が低下する。この場合、冷媒にＲ２２のように、凝縮温度を臨界点よりも低い温度で使用するものでは、その低下は少ない。これに対して、近年では環境保護の観点から自然冷媒（例えば、炭酸ガス等）が使用される場合が多く、このような冷媒を使用すれば、超臨界域で使用することになって、エネルギー効率の低下が大きい。そこで、近年では、圧縮機の吐出側冷媒と吸入側冷媒とを熱交換することによって、吐出側冷媒のエンタルピーを下げようとするものがある（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、上記特許文献１に記載のヒートポンプサイクルは、図７に示すように、圧縮機５１と、室外熱交換器５２と、室内熱交換器５３と、アキュムレータ５４と、内部熱交換器５５とを備え、内部熱交換器５５において、室内熱交換器５３と室外熱交換器５２との間を流通する冷媒と、アキュムレータ５４から流出して圧縮機５１に吸入される冷媒とを熱交換する。また、室内熱交換器５３と内部熱交換器５５とを結ぶ冷媒通路に第１減圧器５６が配置されると共に、室外熱交換器５２と内部熱交換器５５とを結ぶ冷媒通路に第２減圧器５７が配置される。そして、冷房運転時に、第１減圧器５６が内部熱交換器５５から流出する冷媒を減圧し、暖房運転時に、第２減圧器５７が内部熱交換器５５から流出する冷媒を減圧する。なお、圧縮機５１の吐出管には四路切換弁５８が接続されている。上記のように構成することによって、内部熱交換器５５にて、圧縮機５１の吐出側冷媒と吸入側冷媒とを熱交換するようにしていた。
特開２００２−１９５６７７号公報（第１図）

しかしながら、上記特許文献１に記載のヒートポンプサイクルでは、内部熱交換器５５と第１減圧器５６と第２減圧器５７等を必要として、機構全体として複雑化してコスト高となっていた。また、内部熱交換器５５における熱交換にて生じる放熱を暖房等に利用するものではなく、この熱交換を有効に活用しておらず、熱量の無駄遣いとなっていた。

この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、ヒートポンプユニットにおけるエネルギー効率の低下を防止でき、しかも、全体構成として複雑化しない暖房システムを提供することにあり、また、効率良く暖房することができる住宅を提供することにある。

そこで請求項１の暖房システムは、ヒートポンプユニットにて加熱された熱媒体を暖房用放熱器２に供給して、この暖房用放熱器２にて低温となった熱媒体をこのヒートポンプユニット側に戻す循環路１０を備えた暖房システムであって、換気用外気と、上記暖房用放熱器２から流出した熱媒体との熱交換を行って、さらに低温となった熱媒体を上記ヒートポンプユニット側に戻すことを特徴としている。

上記請求項１の暖房システムでは、換気用外気（給気）と、暖房用放熱器２から流出した熱媒体との熱交換を行って、さらに低温となった熱媒体を上記ヒートポンプユニット側に戻すようにしたので、暖房用放熱器２から流出した熱媒体を利用して、換気用外気を暖めることができる。そして、給気と熱交換して低温となった熱媒体がヒートポンプユニットに戻ることになる。また、換気によって室内を新鮮に維持することができる。ところで、上記暖房用放熱器２としては、例えばパネルヒータや床暖房機器等にて構成することができ、給気と熱媒体との熱交換は外気熱交換器にて行うことができる。この場合、暖房用放熱器２の下流側に、必要温度が上記暖房用放熱器２の必要温度よりも低い低温用放熱器３（例えば、床暖房機器やファンコンベクタ等）を設け、この低温用放熱器３を通過してさらに低温となった熱媒体と、給気との熱交換を外気熱交換器にて行うようにしてもよい。

請求項２の暖房システムは、室外空気と室内空気との熱交換を行う換気手段１１を備え、この換気手段１１の熱交換前の室外空気と上記熱媒体の上流側熱交換と、この換気手段１１の熱交換後の室外空気と上記熱媒体との下流側熱交換との少なくともどちらか一方の熱交換を行うことを特徴としている。

上記請求項２の暖房システムでは、換気手段１１の熱交換前の室外空気と熱媒体との上流側熱交換が可能であれば、低温の外気を一旦暖めた後、換気手段１１による室内空気との熱交換を行うことができる。また、換気手段１１の熱交換後の室外空気と熱媒体との下流側熱交換が可能であれば、換気手段１１の熱交換にて暖められた外気をさらに暖めて室内へ導入（供給）することができる。

請求項３の暖房システムは、室外空気と室内空気との熱交換を行う換気手段１１を備え、この換気手段１１の熱交換前の室外空気と上記熱媒体との上流側熱交換と、この換気手段１１の熱交換後の室外空気と上記熱媒体との下流側熱交換とを切換え可能に構成したことを特徴としている。

上記請求項３の暖房システムでは、換気手段１１の熱交換前の室外空気と上記熱媒体との上流側熱交換と、この換気手段１１の熱交換後の室外空気と上記熱媒体との下流側熱交換とが切換え可能であるので、季節やユーザの好み等によって、上流側熱交換を可能とする状態としたり、下流側熱交換を可能とする状態としたりすることができる。そして、上流側熱交換を可能とする状態とすれば、低温の外気を一旦暖めた後、換気手段１１による室内空気との熱交換を行うことができる。また、下流側熱交換を可能とする状態とすれば、換気手段１１の熱交換にて暖められた外気をさらに暖めて室内へ導入（供給）することができる。

請求項４の暖房システムは、上記ヒートポンプユニットにて加熱した熱媒体を貯えるタンク２５を備え、このタンク２５に貯えられた熱媒体を上記暖房用放熱器２に供給することを特徴としている。

上記請求項４の暖房システムでは、ヒートポンプユニットにて加熱した熱媒体をタンク２５に貯えることができるので、熱媒体を沸き上げつつ暖房用放熱器２に供給する必要がなく、夜間（深夜）時間帯に沸き上げてタンクに貯めた熱媒体を使用することができる。

請求項５の暖房システムは、上記熱媒体が温水であることを特徴としている。

上記請求項５の暖房システムでは、上記熱媒体が温水であるので、暖房用放熱器２として、温水を使用するパネルヒータや床暖房機器等の各種の暖房機器を利用することができる。

請求項６の暖房システムは、上記ヒートポンプユニットの冷媒は、凝縮温度を臨界点に近い域で使用するものであることを特徴としている。

上記請求項６の暖房システムでは、ヒートポンプユニットの冷媒は、凝縮温度を臨界点に近い域で使用するものであるが、このような冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて生じるおそれがあるエネルギー効率の低下を防止できる。

請求項７の暖房システムは、上記ヒートポンプユニットの冷媒を、臨界点を越える域で使用することを特徴としている。

上記請求項７の暖房システムでは、上記ヒートポンプユニットの冷媒を、臨界点を越える域で使用することになるが、生じるおそれがある大きなエネルギー効率の低下を防止できる。

請求項８の住宅は、建物の相当隙間面積が５ｃｍ^２／ｍ^２以下であって、上記請求項１〜請求項６のいずれかの暖房システムを備えたことを特徴としている。

上記請求項８の住宅では、建物の相当隙間面積が５ｃｍ^２／ｍ^２以下であるので、機械換気が必要な高気密住宅となる。また、ヒートポンプユニットからの熱媒体を、高温用放熱器２から換気手段１１に流したりすることができて、熱媒体の熱を有効に利用することができる。そして、低温となった熱媒体をヒートポンプユニットに戻すことができ、エネルギー効率の低下を防止できる。

請求項１の暖房システムによれば、暖房用放熱器から流出した熱媒体を利用して、換気手段にて導入される給気を暖めることができ、換気による室内の温度低下を防止できる。これにより、換気による室内の温度の低下を防止でき、室内の快適性を維持することができると共に、温度低下にともなう温度上昇運転を回避できて、経済性に優れることになる。そして、給気と熱交換して低温となった熱媒体がヒートポンプユニットに戻ることになり、エネルギー効率の低下を防止できる。すなわち、ヒートポンプユニットの運転時の能力及びＣＯＰを高く維持でき、ランニングコストの低減を図ることができる。しかも、暖房システムにおいては、全体の構成のシンプル化を図ることができ、イニシァルコストの低減を図ることができる。また、換気によって室内を新鮮に維持することができ、健康的な生活を営むことができる。特に、外気が低温である冬場等においては、その低温の外気との熱交換によって、ヒートポンプユニットに戻る熱媒体の温度を一層低くすることができ、ヒートポンプユニットの効率向上の効果が大となる利点がある。

請求項２の暖房システムによれば、上流側熱交換が可能であれば、低温の外気を一旦暖めた後、換気手段による室内空気との熱交換を行うことができる。これによって、外気がきわめて低温である場合に、低温の外気がこの換気手段に直接的に導入されるのを回避して、この換気手段等の凍結を防止することができる。また、下流側熱交換が可能であれば、換気手段の熱交換にて暖められた外気をさらに暖めて室内へ導入（供給）することができる。これにより、換気による室内の温度の低下を防止でき、室内の快適性を維持することができると共に、温度低下にともなう温度上昇運転を回避できて、経済性に優れることになる。ところで、上流側熱交換が可能である場合、換気の予熱（給気の予熱）を行うことになるが、この換気の予熱に必要な熱媒体の温度としては、外気温度を越えていればよく、高温である必要がない。このため、暖房用放熱器から流出した熱媒体が比較的低温（外気温度に近い温度）になっていても、この熱媒体を換気の予熱に対して有効に利用することができる。これに対して、暖房用放熱器から流出した熱媒体を他の暖房用に使用しようとすれば、熱媒体が暖房のための温度を必要するので、上記暖房用放熱器から流出した熱媒体を利用できないおそれがある。

請求項３の暖房システムによれば、季節やユーザの好み等によって、上流側熱交換を可能とする状態としたり、下流側熱交換を可能とする状態としたりすることができるので、例えば、外気がきわめて低温である冬場等においては、換気手段の熱交換前の室外空気と熱媒体との上流側熱交換を行うようにすることによって、低温の外気がこの換気手段に直接的に導入されるのを回避して、この換気手段等の凍結を防止することができる。また、換気による室内の温度の低下を防止したい場合等においては、換気手段の熱交換後の室外空気と熱媒体との下流側熱交換を行うようにすることによって、換気による室内の温度の低下を防止でき、室内の快適性を維持することができる。しかも、温度低下にともなう温度上昇運転を回避できて、経済性に優れることになる。

請求項４の暖房システムによれば、熱媒体をタンクに貯めて、このタンク内の熱媒体を使用できるので、夜間（深夜）時間帯の電気料金が低額に設定されている近年において、この熱媒体の沸き上げ運転を夜間（深夜）時間帯に行って、タンクに熱媒体を貯めるようにして、このタンクの熱媒体を使用するようにすれば、ランニングコストの低減に寄与する。

請求項５の暖房システムによれば、暖房用放熱器として、温水を使用するパネルヒータや床暖房機器等の各種の暖房機器を利用することができるので、使用する暖房機器として既存のものを使用することができ、低コストにてこの暖房システムを構成することができる。

請求項６の暖房システムによれば、ヒートポンプユニットの冷媒は、凝縮温度を臨界点に近い域で使用するものであるが、このような冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて生じるエネルギー効率の低下を防止できる。これによって、このような冷媒を使用しても、ヒートポンプユニットの運転時の能力及びＣＯＰを高く維持できる。

請求項７の暖房システムによれば、上記ヒートポンプユニットの冷媒を、臨界点を越える域で使用することになるが、このような冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて生じる大きなエネルギー効率の低下を防止できる。これによって、このような冷媒を使用しても、ヒートポンプユニットの運転時の能力及びＣＯＰを高く維持できる。しかも、炭酸ガス等の自然冷媒を使用することができ、オゾン層の破壊、環境汚染、地球温暖化等の問題の発生を防止することができる。

請求項８の住宅によれば、高気密住宅となって、常時機械換気が必要であり、上記請求項１〜請求項６に記載の暖房システムを採用することによって、冷暖房のエネルギー損失が少なく、少ないエネルギーで効率よく温度調整することができる。また、ヒートポンプユニットにて加熱された熱媒体を、高温用放熱器から換気手段に流すことができて、熱媒体の熱を有効に利用することができる。そして、低温となった熱媒体をヒートポンプユニットに戻すことができ、エネルギー効率の低下を防止できる。これによって、ヒートポンプユニットの運転時の能力及びＣＯＰを高く維持でき、ランニングコストの低減を図ることができる。

次にこの発明の暖房システム及び住宅を具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は住宅の全体簡略図を示し、この住宅は、リビング、キッチン、洋室、和室、トイレ、浴室、及び廊下等の種々の居住空間を有し、相当隙間面積（Ｃ値）が５ｃｍ^２／ｍ^２以下に設定されている。ここで、相当隙間面積とは、住宅全体に存在する隙間面積を延べ床面積で割った数値であって、住宅の気密性能を示す指数である。そして、この住宅は暖房システムを備えている。暖房システムは、ヒートポンプユニットを構成するヒートポンプ温水熱源機１と、暖房用放熱器２と、必要温度が上記暖房用放熱器２の必要温度よりも低い低温用放熱器３（暖房用放熱器２の下流側に配置される）とを備える。そして、ヒートポンプ温水熱源機１には、ヒートポンプ温水熱源機１からの温水（熱媒体）が分岐される分岐部４と、暖房用放熱器２や低温用放熱器３を流れた温水が集合する集合部５とが接続され、分岐部４から複数の分岐配管６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが分岐され、各分岐配管６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが集合部５に接続される。なお、ヒートポンプ温水熱源機１と分岐部４とは温水供給配管７を介して接続され、ヒートポンプ温水熱源機１と集合部５とは温水帰還配管８を介して接続されている。また、上記必要温度とは、例えば、暖房用放熱器２が後述するようにリビングに配置されるパネルヒータであれば、このパネルヒータに供給する温水が必要とする温度であり、低温用放熱器３が後述するようにリビングに配置される床暖房機器であれば、この床暖房機器に供給する温水が必要とする温度である。

第１分岐配管６Ａには、リビング等に配置されるパネルヒータＨ１にて構成される暖房用放熱器２と、他の部屋に配置されるユーテリティパネルヒータＨ２にて構成される低温用放熱器３とが介設されている。第２分岐配管６Ｂには、リビング等に配置されるパネルヒータＨ３にて構成される暖房用放熱器２と、リビング等に配置される床暖房機器Ｈ４にて構成される低温用放熱器３と、他の部屋や廊下に配置される他の放熱器Ｈ５にて構成される低温用放熱器３とが介設されている。第４分岐配管６Ｄには、リビング等に配置される他の床暖房機器Ｈ６にて構成される暖房用放熱器２と、廊下等に配置される床暖房機器Ｈ７にて構成される低温用放熱器３とが介設されている。なお、第３分岐配管６Ｃにも、暖房用放熱器２と低温用放熱器３とが介設されるが、この場合、その図示を省略している。また、パネルヒータＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、温水が流れる配管（図示省略）を有し、この配管内を流れる温水の輻射熱によって室内等を暖めることができる。また、床暖房機器Ｈ４、Ｈ６、Ｈ７は、温水が流れる配管９ａを有する床暖房パネル９を備え、この配管９ａが流れる温水の輻射熱によって床面を暖めることができる。さらに、上記放熱器（ファンコンベクタ）Ｈ５は、内部に温水が流れる配管（ラジエータ）（図示省略）とファン（図示省略）とを有し、この配管を温水が流れると共に、ファンの駆動によって、温風を吹出すものである。

このように、ヒートポンプ温水熱源機１から流出した温水が暖房用放熱器２と低温用放熱器３とを流れてヒートポンプ温水熱源機１に戻る循環路１０が形成される。この場合、温水供給配管７と第１分岐配管６Ａと温水帰還配管８等で、第１循環路１０Ａが構成され、温水供給配管７と第２分岐配管６Ｂと温水帰還配管８等で、第２循環路１０Ｂが構成され、温水供給配管７と第３分岐配管６Ｃと温水帰還配管８等で、第３循環路１０Ｃが構成され、温水供給配管７と第４分岐配管６Ｄと温水帰還配管８等で、第４循環路１０Ｄが構成されている。

また、この暖房システムには、例えば、リビング等の空気を換気する換気手段１１が設けられている。この換気手段１１は熱回収型熱交換器（外気熱交換器）１４を備える。すなわち、熱回収型熱交換器１４は、室内の空気を排気する排気路１２と、室外の空気を給気する給気路１３とを有し、排気路１２における室内空気と、給気路１３における外気との熱交換を行う。この場合、この換気手段１１の換気用外気（給気）と、暖房用放熱器２から流出した熱媒体である温水との熱交換を行う。このため、熱交換後（熱回収型熱交換器１４を通過した後）の外気（給気）と、上記循環路１０（具体的には、温水帰還配管８）の温水との熱交換を行う熱交換器１５が設けられている。すなわち、温水帰還配管８からの温水がこの熱交換器１５を流れ、ここで、換気手段１１の熱交換後の外気と温水との熱交換が行われ、この外気が暖められると共に、温水温度がさらに低下させることになる。このように、この外気熱交換器１４は上記床暖房機器等からなる低温用放熱器３と同様の低温用放熱器として機能を発揮する。

ところで、ヒートポンプ温水熱源機１は、図２に示すように、圧縮機１６と、水熱交換器１７と、膨張弁１８と、空気熱交換器１９とを備える。また、水熱交換器１７には、温水供給配管７と温水帰還配管８とを連結して、温水と冷媒との熱交換を行う連結路２０が設けられている。なお、温水帰還配管８には循環用ポンプ２１が配置されている。

従って、圧縮機１６が駆動すると、圧縮機１６から冷媒が吐出して、矢印Ａのように、冷媒が水熱交換器１７と膨張弁１８と空気熱交換器１９とを流れて、圧縮機１６に帰還する。この際、水熱交換器１７が凝縮器として機能すると共に、空気熱交換器１９が蒸発器として機能する。このため、循環用ポンプ２１を駆動して、温水を矢印Ｂのように、水熱交換器１７を通過させることによって、この温水を所定温度（例えば、８０℃位）に加熱して、温水供給配管７を介してこの高温の温水を集合部５へ供給することができる。

そして、この温水分岐部４からは、各分岐配管６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに温水が供給され、各暖房用放熱器２及び低温用放熱器３を流れて、集合部５に集合して、この集合部５から温水が温水帰還配管８を介してヒートポンプ温水熱源機１に戻る。この際、第１分岐路６Ａでは、温水（例えば、８０℃）がまずパネルヒータＨ１を流れ、ここで放熱してリビングを暖め、温水の温度が例えば６０℃程度に低下する。その後、この６０℃程度の温水がパネルヒータＨ２を流れ、ここで、放熱してこのパネルヒータＨ２が配置された部屋を暖め、温水の温度が例えば４０℃程度に低下する。そして、この４０℃程度の温水が集合部５に流入する。また、第２分岐路６Ｂでは、温水（例えば、８０℃）がまずパネルヒータＨ３を流れ、ここで放熱してリビングを暖め、温水の温度が例えば６０℃程度に低下する。その後、この６０℃程度の温水が床暖房機器Ｈ４を流れ、ここで、放熱してこの床暖房機器Ｈ４が配置された部屋を暖め、温水の温度が例えば４０℃程度に低下する。そして、この４０℃程度の温水が放熱器Ｈ５を流れ、ここで、放熱してこの放熱器Ｈ５が配置された廊下等を暖め、温水の温度が例えば２０℃程度に低下する。そして、この２０℃程度の温水が集合部５に流入する。また、第４分岐路６Ｄでは、温水がまず床暖房機器Ｈ６を流れ、ここで放熱してリビングを暖め、温水の温度が例えば４０℃程度に低下する。その後、この４０℃程度の温水が床暖房機器Ｈ７を流れ、ここで、放熱してこの床暖房機器Ｈ７が配置された廊下等を暖め、温水の温度が例えば３０℃程度に低下する。そして、この３０℃程度の温水が集合部５に流入する。なお、一般的には、パネルヒータとしては、入口側の温水温度が８０℃〜５０℃となり、出口側の温水温度が６０℃〜４０℃となり、床暖房機器としては、入口側の温水温度が６０℃〜４０℃となり、出口側の温水温度が５０℃〜３５℃となり、ファンコンベクタとしては、入口側の温水温度が６０℃〜４０℃となり、出口側の温水温度が４０℃〜２０℃となるように設定される。これは、リビング等のように空間が広く人が比較的常時いるような場所は高い温度を必要とし、廊下やユーテリティ等のように人が常時いない場所は低めの温度で十分であるからである。

また、集合部５にて集合した温水は、例えば３０℃程度になって、温水帰還配管８に流入する。この際、この温水帰還配管８を流れる温水と、換気手段１１において室内空気と熱交換した後の外気（給気）と、熱交換する。このため、例えば、室内の排気温度が１８℃で、給気温度が５℃である場合に、換気手段１１における熱交換にて、排気空気が８℃になって室外へ排気され、換気手段１１における熱交換後における給気が１５℃となれば、この温水との熱交換にて、２０℃となった空気が室内へ導入される。これによって、換気による室内温度の低下を防止することができる。しかも、温水は、外気との熱交換にて温度が例えば、２０℃程度に低下して、この低温の温水がヒートポンプ温水熱源機１に戻る。

このように、上記暖房システムでは、暖房用放熱器２の下流側に、必要温度が上記暖房用放熱器２の必要温度よりも低い低温用放熱器３を設けたので、暖房用放熱器２から流出した熱媒体を利用して、低温用放熱器３による暖房を行うことができる。すなわち、ヒートポンプ温水熱源機１から流出する温水を使用して、リビングや廊下等において、その必要とする温度に暖めることができて、ヒートポンプ温水熱源機１にて沸き上げた温水の熱量を無駄なく使用することができ、エネルギーの有効利用を図ることができる。

特に、換気手段１１を設け、換気手段１１からの室内への導入空気と、熱媒体との熱交換にて、さらに低温となった熱媒体を上記ヒートポンプユニットに戻すようにしたので、暖房用放熱器２から流出した熱媒体を利用して、換気手段１１にて導入される室内導入空気を暖めることができ、換気による室内の温度低下を防止できる。これにより、換気による室内の温度の低下を防止でき、室内の快適性を維持することができると共に、温度低下にともなう温度上昇運転を回避できて、経済性に優れる。また、換気手段１１を通過した熱媒体はその温度が低下して、ヒートポンプユニットに戻ることになるので、膨張弁１８前のエントロピーが高くなるのを抑えることができ、エネルギー効率の低下を防止できる。すなわち、ヒートポンプユニットの運転時の能力及びＣＯＰを高く維持でき、ランニングコストの低減を図ることができる。しかも、この暖房システムにおいては、内部熱交換器等を必要とせず、全体の構成のシンプル化を図ることができ、イニシァルコストの低減を図ることができる。また、換気によって室内を新鮮に維持でき、健康的な生活を営むことができる。特に、外気が低温である冬場等においては、その低温の外気との熱交換によって、ヒートポンプユニットに戻る熱媒体の温度を一層低くすることができ、ヒートポンプユニットの効率向上の効果が大となる利点がある。

さらに、上記熱媒体が温水であるので、暖房用放熱器２や低温用放熱器３として、温水を使用するパネルヒータや床暖房機器等の各種の暖房機器を利用することができる。このため、使用する暖房機器として既存のものを使用することができ、低コストにてこの暖房システムを構成することができる。

ところで、上記ヒートポンプ温水熱源機１の冷媒としてはクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）等を用いた場合、通常の運転（必要温度があまり高温でないときの運転）では、冷凍サイクルは図４の破線で示すものとなるが、必要温度が高温となる床暖房機器等を使用した場合、凝縮温度が臨界点に近い域で使用することになって、冷凍サイクルは図４の時実線で示すものとなり、膨張弁１８前のエンタルピーが高くなる。しかしながら、室内へ導入される導入空気と、床暖房機器から流出した温水とを熱交換した場合、冷凍サイクルとして、図４の太い実線で示すように、エンタルピーを低下させることができる。これによって、エネルギー効率の低下を防止できる。また、ヒートポンプ温水熱源機１の冷媒としては炭酸ガスを用いた場合、通常の運転（必要温度があまり高温でないときの運転）では、冷凍サイクルは図５の破線で示すものとなるが、必要温度が高温となる床暖房機器等を使用した場合、臨界点を大きく越えた超臨界域で使用することになって、冷凍サイクルは図５の実線で示すものとなり、膨張弁１８前のエンタルピーが高くなる。しかしながら、室内へ導入される導入空気と、床暖房機器から流出した温水とを熱交換した場合、冷凍サイクルとして、図５の太い実線で示すように、エンタルピーを低下させることができる。これによって、エネルギー効率の低下を防止できる。

すなわち、ヒートポンプユニットの冷媒として、凝縮温度を臨界点に近い域で使用した場合、このような冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて生じるエネルギー効率の低下を防止できる。また、ヒートポンプユニットの冷媒を、臨界点を越える域で使用した場合、このような冷媒を使用した冷凍サイクルにおいて生じる大きなエネルギー効率の低下を防止できる。

また、この発明にかかる住宅は、相当隙間面積（Ｃ値）が５ｃｍ^２／ｍ^２以下であるので、高気密性住宅となって、常時機械換気が必要であり、上記暖房システムを採用することによって、冷暖房のエネルギー損失が少なく、少ないエネルギーで効率良く温度調整することが可能である。そして、この住宅では、上記暖房システムを備えているので、ヒートポンプユニットからの熱媒体を、高温用放熱器２から低温用放熱器３や換気手段１１に流したりすることができて、熱媒体の熱を有効に利用することができる。さらに、低温となった熱媒体をヒートポンプユニットに戻すことができ、エネルギー効率の低下を防止できる。

ところで、上記図１の暖房システムでは、換気手段１１による熱交換後の外気と、上記循環路１０の温水との熱交換を行うようにしていたが、図３に示すように、換気手段１１による熱交換前（熱回収型熱交換器１４を通過する前）の給気と、上記循環路１０の温水との熱交換を行うようにしてもよい。この場合、温水帰還配管８に熱交換器２２を設ければよい。これによって、例えば、外気が−１５℃である場合に、この熱交換器２２による熱交換によって、外気が０℃に上昇して、この０℃の外気と１８℃の室内空気（排気）と熱交換し、この熱交換後の外気が１３℃となって、室内に導入され、室内空気が５℃となって、室外へ排出される。すなわち、外気温度が極めて低い場合に、低温の外気が換気手段１１に導入されて、凍結するのを防止することができる。

このため、暖房システムとして、図１に示す熱交換器（外気熱交換器）１５と図３に示す熱交換器（外気熱交換器）２２との少なくとも一方を有していればよい。この場合、熱交換器１５を有するものでは、換気手段１１の熱交換後の室外空気（給気）と温水との熱交換（下流側熱交換）を行うことができ、熱交換器２２を有するものでは、換気手段１１の熱交換前の室外空気（給気）と温水との熱交換（上流側熱交換）を行うことができる。この際、上流側熱交換が可能であれば、低温の外気を一旦暖めた後、換気手段１１による室内空気との熱交換を行うことができる。これによって、外気がきわめて低温である場合に、低温の外気がこの換気手段に直接的に導入されるのを回避して、この換気手段１１等の凍結を防止することができる。また、下流側熱交換が可能であれば、換気手段１１の熱交換にて暖められた外気をさらに暖めて室内へ導入（供給）することができる。これにより、換気による室内の温度の低下を防止でき、室内の快適性を維持することができると共に、温度低下にともなう温度上昇運転を回避できる。

また、図１に示す熱交換器（外気熱交換器）１５と図３に示す熱交換器（外気熱交換器）２２との両者を具備し、これらの熱交換の切換えを可能としたものであってもよい。すなわち、例えば、温水帰還配管８に切換弁等からなる切換手段（図示省略）を設け、この切換手段の切換えによって、熱交換器１５の温水を流すようにすれば、換気手段１１の熱交換後の室外空気（給気）と温水との熱交換（下流側熱交換）を行うことができ、熱交換器２２に温水を流すようにすれば、換気手段１１の熱交換前の室外空気（給気）と温水との熱交換（上流側熱交換）を行うことができる。

このように、上流側熱交換と下流側熱交換との切換えが可能であれば、季節やユーザの好み等によって、上流側熱交換が可能である状態としたり、下流側熱交換が可能である状態としたりすることができる。このため、室内をユーザにとって好ましい快適空間に形成することができる。ところで、上流側熱交換が可能である場合、換気の予熱（給気の予熱）を行うことになるが、この換気の予熱に必要な熱媒体の温度としては、外気温度を越えていればよく、高温である必要がない。このため、暖房用放熱器２から流出した熱媒体が比較的低温（外気温度に近い温度）になっていても、この熱媒体を換気の予熱に対して有効に利用することができる。これに対して、暖房用放熱器２から流出した熱媒体を他の暖房用に使用しようとすれば、熱媒体が暖房のための温度を必要するので、上記暖房用放熱器２から流出した熱媒体を利用できないおそれがある。

ところで、上記各実施形態では、ヒートポンプ温水熱源機１にて沸き上げた温水を直接的に循環路１０に供給して暖房用放熱器２に導入していたが、別の実施の形態として、図６に示すように、沸き上げた温水を一旦タンク（貯湯タンク）２５に貯め、この貯湯タンク２５に貯めた温水を暖房用放熱器２に導入するようにしてもよい。すなわち、温水供給配管７を貯湯タンク２５の上部に接続すると共に、温水帰還配管８を貯湯タンク２５の下部に接続する。そして、貯湯タンク２５の上部に、図１に示す分岐部４に接続される上流側接続配管２６を接続すると共に、貯湯タンク２５の下部に、図１に示す集合部５に接続される下流側接続配管２７を接続する。また、上流側接続配管２６には循環用ポンプ２８を介設する。

この場合、貯湯タンク２５に貯められる温水は、上部側が高温となり、下部側が低温となるので、上部側の高温の温水を暖房用放熱器２等で使用し、低温となった温水を貯湯タンク２５の下部に戻し、この下部側の低温の温水を水熱交換器１７に供給して沸き上げることになる。このように、貯湯タンク２５を設ければ、高温の温水をこの貯湯タンク２５
に貯めて、この貯湯タンク２５内の温水を使用できるので、夜間（深夜）時間帯の電気料金が低額に設定されている近年において、湯沸き上げ運転を夜間（深夜）時間帯に行って、貯湯タンク２５に湯を貯めるようにして、この貯湯タンク２５の湯を使用するようにすれば、ランニングコストの低減に寄与する。すなわち、電気料金が高額である昼間における沸き上げ運転を回避できる。

そして、貯湯タンク２５を設ける場合、開閉弁等を備えた切換回路を配置して、ヒートポンプ温水熱源機１にて沸き上げた温水を直接的に循環路１０に供給して暖房用放熱器２に導入する場合と、ヒートポンプ温水熱源機１にて沸き上げた温水を一旦貯湯タンク２５に貯めて、この貯湯タンク２５に湯を使用する場合との切換えを可能としてもよい。また、貯湯タンク２５の湯を、暖房用放熱器２で使用することができると共に、浴槽等への給湯用にも使用することができるようにしてもよい。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施形態においては、複数の循環路１０を設けたが、循環路１０としては少なくとも１個有していればよい。このように、循環路１０が１個であれば、分岐部４と集合部５とを省略することができる。また、集合部５を有する場合、給気と温水との熱交換を集合部５よりも上流側において行ってもよく、温水としても、ヒートポンプユニット側に戻す全てを熱交換器１５、２２に供給することなく、その一部を供給するようにしてもよい。また、供給するか否かを切換え可能とするバイパス回路を設けてもよい。さらに、この暖房システムにおいて、低温用放熱器３を設けないものであってもよい。すなわち、パネルヒータや床暖房機器等からなる暖房用放熱器２を高温用放熱器として有し、かつ低温用放熱器として機能する換気用の熱交換器１５、２２のいずれかを有し、ヒートポンプユニット側に低温（暖房用放熱器２から流出した熱媒体の温度よりも低温）の熱媒体が戻ればよい。また、上記実施形態において、第１循環路１０Ａや第２循環路１０Ｂでは、暖房用放熱器２としてパネルヒータを使用し、第４循環路１０Ｄでは、暖房用放熱器２として床暖房パネル９を備えた床暖房機器を使用したが、暖房用放熱器２として、温水等の熱媒体を使用する他の種々の放熱機器を使用することができる。また、低温用放熱器３としては、その必要温度が、この低温用放熱器３の上流側に配置される暖房用放熱器２の必要温度よりも低く、暖房用放熱器２から流出した熱媒体を使用することができるものであればよい。さらに、上記実施形態では、熱媒体として温水を使用したが、この温水以外に、例えば、不凍液、ＨＦＣ等の二次冷媒を用いてもよい。さらに、凝縮温度を臨界点に近い域で使用するヒートポンプユニットの冷媒としては、Ｒ２２に限るものではなく、Ｒ４１０Ａ、Ｒ２９０（プロパンガス）等の種々のものを使用することができる。なお、臨界点に近い域とは、（臨界温度−凝縮温度）＜約３０Ｋとなるような範囲である。また、超臨界域での使用となる冷媒としては、炭酸ガス以外に、エチレン、エタン、酸化窒素等であってもよい。さらに、換気手段１１の熱交換後の給気と熱媒体との熱交換における給気温度や排気温度が図１に例示され、換気手段１１の熱交換前の給気と熱媒体との熱交換における給気温度や排気温度が図３に例示されているが、これらに限るものではなく、これらの温度は、外気温度、室内温度，及び暖房用放熱器２から流出する熱媒体の温度等によって相違することになる。

この発明の住宅の実施形態を示す簡略図である。上記住宅の暖房システムのヒートポンプユニットを示す簡略図である。この発明の暖房システムの他の実施形態を示す要部簡略図である。冷媒を凝縮温度に近い域で使用した冷凍サイクルの簡略図である。冷媒を超臨界域で使用した冷凍サイクルの簡略図である。この発明の暖房システムの別の実施形態を示す要部簡略図である。従来の暖房システムの簡略図である。

符号の説明

２・・暖房用放熱器、３・・低温用放熱器、１０・・循環路、１１・・換気手段、２５・・タンク

Claims

ヒートポンプユニットにて加熱された熱媒体を暖房用放熱器（２）に供給して、この暖房用放熱器（２）にて低温となった熱媒体をこのヒートポンプユニット側に戻す循環路（１０）を備えた暖房システムであって、換気用外気と、上記暖房用放熱器（２）から流出した熱媒体との熱交換を行って、さらに低温となった熱媒体を上記ヒートポンプユニット側に戻すことを特徴とする暖房システム。
室外空気と室内空気との熱交換を行う換気手段（１１）を備え、この換気手段（１１）の熱交換前の室外空気と上記熱媒体との上流側熱交換と、この換気手段（１１）の熱交換後の室外空気と上記熱媒体との下流側熱交換との少なくともどちらか一方の熱交換を行うことを特徴とする請求項１の暖房システム。
室外空気と室内空気との熱交換を行う換気手段（１１）を備え、この換気手段（１１）の熱交換前の室外空気と上記熱媒体との上流側熱交換と、この換気手段（１１）の熱交換後の室外空気と上記熱媒体との下流側熱交換とを切換え可能に構成したことを特徴とする請求項１の暖房システム。
上記ヒートポンプユニットにて加熱した熱媒体を貯えるタンク（２５）を備え、このタンク（２５）に貯えられた熱媒体を上記暖房用放熱器（２）に供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの暖房システム。
上記熱媒体が温水であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの暖房システム。
上記ヒートポンプユニットの冷媒は、凝縮温度を臨界点に近い域で使用するものであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの暖房システム。
上記ヒートポンプユニットの冷媒を、臨界点を越える域で使用することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの暖房システム。
建物の相当隙間面積が５ｃｍ^２／ｍ^２以下であって、上記請求項１〜請求項７のいずれかの暖房システムを備えたことを特徴とする住宅。