JP2005147597A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給湯システムに関し、特に、配管経路中の熱損失を低減可能な給湯システムに関するものである。 The present invention relates to a hot water supply system, and more particularly to a hot water supply system capable of reducing heat loss in a piping path.
近年、例えば、環境にやさしい冷媒(CO2)を使用し、高温出湯が可能で省エネルギー性に優れたヒートポンプが開発され、そのヒートポンプを加熱源に用いた業務用の各種の給湯システムが提供されている(例えば、非特許文献1参照。)。
In recent years, for example, heat pumps that use environmentally friendly refrigerant (CO2), can discharge hot water and are excellent in energy saving have been developed, and various hot water supply systems for business use using the heat pump as a heating source have been provided. (For example, refer
このようなヒートポンプ方式の給湯システムは、オフィスビル、集合住宅等の屋上等にヒートポンプ、貯湯槽等を設置し、ヒートポンプにおいて水道からの冷水と冷媒との間で熱交換を行なうことにより高温の温水を作り出し、この高温の温水を貯湯槽に一旦貯留した後に、貯湯槽から給湯用の配管を介して各室、各住戸に給湯している。 Such a heat pump type hot water supply system has a high temperature hot water by installing a heat pump, a hot water storage tank, etc. on the rooftop of an office building, an apartment house, etc., and exchanging heat between cold water from the water supply and refrigerant in the heat pump. This hot water is temporarily stored in a hot water storage tank, and then hot water is supplied from the hot water storage tank to each room and each dwelling unit through a hot water supply pipe.
ところで、一般に、日中と深夜など時間帯によって温水の使用量は大きな差が生じることが多い。そのため、従来の給湯システムにより、例えば温水使用量の少ない深夜等の給湯対象施設において、配管中に高温(例:85度C程度)の温水を循環させているうちに温水の温度が大きく低下することとなっていた。つまり、高温の貯湯槽から高温の温水をそのまま配管中に循環させるために、配管中の熱損失が大きくなってしまうという問題が生じていたのである。 By the way, in general, the amount of hot water used varies greatly depending on the time zone such as daytime and midnight. Therefore, with a conventional hot water supply system, for example, at a hot water supply facility such as midnight where the amount of hot water used is small, the temperature of the hot water is greatly reduced while hot water (eg, about 85 ° C.) is circulated in the piping. It was supposed to be. In other words, since hot hot water is circulated in the pipe as it is from the hot water storage tank, there has been a problem that heat loss in the pipe becomes large.
また、配管中で温度低下した温水のために、循環ラインに電気ヒータを設けて加熱を行い、温水の温度を一定に保つといった措置がとられるが、電気ヒータを使用する分だけCOP(Coefficient of Performance)、すなわち、消費電力あたりの加熱能力が悪くなってしまう。さらに、配管系統が複雑であり、また必要とするバルブ数が多いため、コストが高く付き、壊れ易い。さらに、非常時に備えて貯湯槽に電気ヒータを設置しているが、ほとんど使用されていないのが実情である。
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、配管中での熱損失を低減可能で良好な効率のもと使用することができ、さらに、循環ラインを循環する温水を一定の温度に保つために循環ラインに電気ヒータ等を設ける必要がなく、COPを高めることができ、さらに、複雑な配管系統を必要とすることがなく、また必要とするバルブ数も少なくて済み、さらに、非常用としての電気ヒータを設置する必要がなく、コストを安く抑えることができるとともに、耐久性を高めることができる給湯システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, can reduce heat loss in piping, can be used with good efficiency, and is further heated water circulating in a circulation line. In order to maintain a constant temperature, it is not necessary to provide an electric heater or the like in the circulation line, the COP can be increased, a complicated piping system is not required, and the number of valves required is small. Further, it is an object of the present invention to provide a hot water supply system that does not require installation of an electric heater for emergency use, can reduce costs, and can increase durability.
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
請求項1に係る発明は、冷水を加熱手段によって加熱することにより温水とし、この温水を貯湯槽に貯留する加熱系統と、前記貯湯槽内に貯留されている温水を貯湯槽外に圧送し、この温水を水栓を介して給湯する給湯系統と、該給湯系統の温水を循環槽を介して循環させる循環系統と、該循環系統の温水を加熱系統に導いて加熱手段によって加熱し循環系統に戻すことにより、当該循環系統内の温水を所定の温度に保つ循環槽追い焚き系統とを備えてなることを特徴とする。
The invention according to
本発明による給湯システムによれば、給湯系統で作り出された温水を、循環槽を介して循環系統を循環させることになるので、温水の使用量が少ない夜間等の時間帯に必要以上にエネルギーを消費することがなくなり、熱効率を良好なものとできる。
また、循環系統の温水の温度が所定以下に下がった場合には、加熱系統に戻して加熱手段により加熱した後に循環系統に戻すことにより、循環系統を循環する温水の温度を一定に保つことができるので、温水の温度を一定に保つために電気ヒータ等を循環ラインに設ける必要がなくなる。
According to the hot water supply system of the present invention, the hot water produced by the hot water supply system is circulated through the circulation system through the circulation tank, so that energy is more than necessary during a time zone such as nighttime when the amount of hot water used is small. It is not consumed and the thermal efficiency can be improved.
In addition, when the temperature of the hot water in the circulation system falls below a predetermined value, the temperature of the hot water circulating in the circulation system can be kept constant by returning to the heating system and heating the heating system and then returning to the circulation system. Therefore, it is not necessary to provide an electric heater or the like in the circulation line in order to keep the temperature of the hot water constant.
請求項2に係る発明は、冷水を加熱手段によって加熱することにより高温の温水とし、この高温の温水を貯湯槽に貯留する加熱系統と、前記貯湯槽内に冷水を供給することにより、該貯湯槽内に貯留されている高温の温水を貯湯槽外に圧送し、この高温の温水を冷水と混合させて低温の温水とし、この低温の温水を水栓を介して給湯する給湯系統と、該給湯系統の低温の温水を循環槽を介して循環させる循環系統と、該循環系統の低温の温水を加熱系統に導いて加熱手段によって加熱することにより高温の温水とし、この高温の温水を循環系統に戻して低温の温水と混合させることにより、当該循環系統内の低温の温水を所定の温度に保つ循環槽追い焚き系統とを備えてなることを特徴とする。
本発明による給湯システムによれば、給湯系統で作り出された低温の温水を、循環槽を介して循環系統を循環させることになるので、温水の使用量が少ない夜間等の時間帯に必要以上にエネルギーを消費することがなくなり、熱効率を良好なものとできる。
According to a second aspect of the present invention, hot water is heated to high temperature by heating the cold water by a heating means, and the hot water storage tank is configured to supply the cold water into the hot water storage tank, a heating system for storing the high temperature hot water in the hot water tank. Hot water stored in the tank is pumped out of the hot water tank, the hot water is mixed with cold water to form low-temperature hot water, and a hot water supply system for supplying the low-temperature hot water through a faucet, A circulation system that circulates the low-temperature hot water of the hot water supply system through a circulation tank, and heats the low-temperature hot water of the circulation system to the heating system and heats it with heating means. And a circulation tank reheating system for maintaining the low temperature hot water in the circulation system at a predetermined temperature by mixing with the low temperature warm water.
According to the hot water supply system of the present invention, the low temperature hot water produced in the hot water supply system is circulated through the circulation system through the circulation tank, so that the amount of hot water used is less than necessary at night and other times. Energy is not consumed and thermal efficiency can be improved.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の給湯システムにおいて、前記加熱手段は、ヒートポンプからなることを特徴とする。本発明による給湯システムによれば、給水源からの冷水、又は循環系統からの温水は、ヒートポンプにおいて冷媒との間で熱交換が行なわれることにより、所定の温度に温水となる。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項1または2に記載の給湯システムにおいて、前記加熱手段は、電力、液体燃料又は気体燃料を熱源とするものであることを特徴とする。本発明による給湯システムによれば、給水源からの冷水、又は循環系統からの温水は、電力、液体燃料又は気体燃料を熱源とする加熱手段により加熱されることにより、所定の温度の高温の温水となる。
The invention according to
以上、説明したように、本発明による給湯システムによれば、給湯系統で作り出した温水を、循環槽を介して循環系統を循環させることになるので、温水の使用量の少ない夜間等の時間帯における熱損失を低減し、効率良く温水を供給することができる。 As described above, according to the hot water supply system according to the present invention, the hot water produced by the hot water supply system is circulated through the circulation system via the circulation tank, so that the time zone such as nighttime when the amount of hot water used is small. Heat loss can be reduced and hot water can be supplied efficiently.
また、循環系統を循環する温水の温度が所定以下に下がった場合には、その温水を加熱系統に導いて加熱手段により加熱し、その後に循環系統に戻すことにより、循環系統を循環する温水を一定の温度に保つことができるので、循環系統を循環する温水の温度を一定に保つために電気ヒータ等を設置する必要はなく、COP、すなわち消費電力あたりの加熱能力を大幅に高めることができる。 In addition, when the temperature of the hot water circulating through the circulation system falls below a predetermined level, the hot water is led to the heating system, heated by the heating means, and then returned to the circulation system, so that the hot water circulating through the circulation system is reduced. Since it can be maintained at a constant temperature, it is not necessary to install an electric heater or the like in order to keep the temperature of the hot water circulating in the circulation system constant, and the COP, that is, the heating capacity per power consumption can be greatly increased. .
さらに、加熱系統の加熱手段として、ヒートポンプ、液体燃料、気体燃料又は電力を使用し、給水源からの冷水又は循環系統からの温水を加熱しているので、効率良く冷水又は温水を加熱することができ、COPを大幅に高めることができる。 Further, since heat pump, liquid fuel, gaseous fuel or electric power is used as heating means of the heating system, the cold water from the water supply source or the hot water from the circulation system is heated, so that the cold water or the hot water can be efficiently heated. And COP can be greatly increased.
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図4には、本発明による給湯システムの一実施の形態が示されていて、この給湯システム1は、加熱系統2と、給湯系統25と、循環系統35と、循環槽追い焚き系統50とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described.
1 to 4 show an embodiment of a hot water supply system according to the present invention. This hot
加熱系統2は、図1に示すように、閉路内に第1、第2の二つの貯湯槽3、7と加熱手段32とを直列に設けたものであって、二つの貯湯槽3、7と加熱手段32との間で水(冷水又は温水)を循環させることにより、水(冷水又は温水)を所定の温度に加熱するとともに、貯湯槽3、7内に所定の温度の温水を貯留することができるものである。
As shown in FIG. 1, the heating system 2 includes first and second hot
第1の貯湯槽3及び第2の貯湯槽7は、縦長に形成されるものであって、第1の貯湯槽3の上部には流入口4が設けられ、底部には流入口5と流出口6とが設けられ、第2の貯湯槽7の上部には流入口8と流出口9が設けられ、底部には流出口10が設けられている。
The first
第1の貯湯槽3の上部の流入口4と第2の貯湯槽7の底部の流出口10との間は配管34を介して接続され、第1の貯湯槽3の底部の流出口6と第2の貯湯槽7の上部の流入口8との間は配管34を介して接続され、この配管34の途中に加熱手段32が設けられ、これにより、第1の貯湯槽3、第2の貯湯槽7、加熱手段32を配管34を介して直列に接続した閉路が構成される。
The
第1の貯湯槽3の底部の流出口6には電動式の開閉弁11が設けられ、この開閉弁11の作動により第1の貯湯槽3の底部の流出口6が開閉される。第2の貯湯槽7の上部の流入口8には電動式の開閉弁12が設けられ、この開閉弁12の作動により第2の貯湯槽7の上部の流入口8が開閉される。なお、両開閉弁11、12の代わりに逆止弁を用いて、閉路内の水の流通方向を規制しても良い。
An electric on-off
第1の貯湯槽3の底部の流入口5には給水系統13が接続されている。給水系統13は、水道等の給水源14と、給水源14と第1の貯湯槽3の底部の流入口5との間を接続する給水用の配管34と、給水用の配管34の給水源14に隣接する部分に設けられる減圧弁15と逆止弁16とから構成されている。給水系統13の作動により、減圧弁15、逆止弁16、給水用の配管34、流入口5を介して第1の貯湯槽3内に6〜25度Cの冷水が供給され、第1の貯湯槽3内に供給された冷水は、第1の貯湯槽3を充満した後に配管34を介して第2の貯湯槽7内に充満される。なお、図中、17、18はバッフルである。
A
第2の貯湯槽7には、上から下に向かって第1のセンサ19、第2のセンサ20、第3のセンサ21及び第4のセンサ22がそれらの順に設けられ、第1の貯湯槽3には、上から下に向かって第5のセンサ23及び第6のセンサ24がそれらの順に設けられ、これらの第1〜第6のセンサ19〜24により、第1の貯湯槽3の上部及び底部、第2の貯湯槽7の上部、中部、底部の温度が検出され、加熱系統2の作動が制御される。第1〜第6のセンサ19〜24としては、例えば、挿入型又は表面貼付型のサーモスタットが挙げられる。
The second hot water tank 7 is provided with a
加熱手段32としては、例えば、冷媒にCO2ガスを用いたヒートポンプ(エコキュート(登録商標))が有効である。このヒートポンプは、水加熱用の熱交換器、膨張弁、空気用の熱交換器、コンプレッサー、循環ポンプ33等からなり、水加熱用の熱交換器の上流側に第1の貯湯槽3の底部の流出口6が開閉弁11及び配管34を介して接続され、下流側に第2の貯湯槽7の上部の流入口8が開閉弁12及び配管34を介して接続される。
As the heating means 32, for example, a heat pump (EcoCute (registered trademark)) using CO2 gas as a refrigerant is effective. This heat pump is composed of a heat exchanger for water heating, an expansion valve, a heat exchanger for air, a compressor, a
両開閉弁11、12を開いた状態で加熱手段32の循環ポンプ33を作動させることにより、第1、第2の貯湯槽3、7と水加熱用の熱交換器との間で水(冷水又は温水)が循環され、水加熱用の熱交換器において水と(冷水又は温水)と冷媒との間で熱交換が行なわれ、空気用の熱交換器において冷媒と空気との間で熱交換が行なわれ、水(冷水又は温水)が所定の温度(85度C)の高温の温水となる。高温の温水は、第1の貯湯槽3及び第2の貯湯槽7内に貯留される。両貯湯槽3、7内に高温の温水が充満されたのを第1〜第6のセンサ19〜24で検出することにより、加熱手段32の作動が停止される。両貯湯槽3、7内の温水の温度が所定の値以下になった場合には、それを第1〜第6のセンサ19〜24で検出し、加熱手段32が作動されて温水が所定の温度に加熱される。
By operating the
加熱手段32としては、ヒートポンプに限らず、電力、液体燃料(灯油等)、気体燃料(都市ガス、天然ガス、LPGガス等)を熱源とする熱源機であっても良い。要は、第1、第2の貯湯槽3、7からの水(冷水又は温水)を加熱して所定の温度の高温の温水にすることができるものであれば良い。なお、本実施形態の例とは別に、加熱手段32を、貯湯槽3、7、循環槽36のそれぞれ、またはそれらいずれかの組み合わせに対し、個別に設けるとしてもよい。
The heating means 32 is not limited to a heat pump, and may be a heat source machine that uses electric power, liquid fuel (kerosene, etc.), or gaseous fuel (city gas, natural gas, LPG gas, etc.) as a heat source. The point is that the water (cold water or hot water) from the first and second hot
給湯系統25は、図2に示すように、配管34を介して直列に接続される第1の貯湯槽3と第2の貯湯槽7と、第1の貯湯槽3の底部の流入口5に接続される前述した給水系統13と、第2の貯湯槽7の上部の流出口9に接続される給湯用の配管34と、給湯用の配管34の先端部に設けられる各種の水栓26と、給水系統13の給水用の配管34と給湯用の配管34との間を接続するバイパス用の配管34とを備えている。
As shown in FIG. 2, the hot
この場合、給湯用の配管34とバイパス用の配管34との接続部には比例3方向弁27が設けられ、給湯用の配管34の途中には真空破壊弁28が設けられ、給湯用の配管34の水栓26に隣接する部分には量水器30が設けられている。
In this case, a proportional three-
このような構成の給湯系統25は、水栓26を開くことにより、給水系統13の給水源14から6〜25度Cの冷水が減圧弁15、逆止弁16、給水用の配管34及び流入口5を介して第1の貯湯槽3の底部に供給され、この冷水の圧力によって第1の貯湯槽3内の高温の温水が押し上げられ、押し上げられた分量に相当する高温の温水が第2の貯湯槽7の上部の流出口9から給湯用の配管34内に押し出され、バイパス用の配管34を介して給湯用の配管34内に供給される冷水と混合され、60±5度Cの低温の温水となって水栓26に導かれ、水栓26から給湯されることになる。
In the hot
なお、図中31は、比例3方向弁27の下流側の温水の温度を検出するセンサであり、このセンサ31からの検出信号によりバイパス用の配管34を介して給湯用の配管34内に供給される冷水の水量が制御され、給湯用の配管34内を流通する温水の温度が制御される。
In the figure,
循環系統35は、図3に示すように、給湯用の配管34の比例3方向弁27の下流側の部分に循環用の配管34を接続して閉路を形成し、この閉路内に循環槽36を設けたものであって、循環槽36の流入口側には、循環ポンプ41、定流量弁42、逆止弁43が設けられ、循環槽36の流出口側には逆止弁39が設けられている。
As shown in FIG. 3, the
循環系統35は、例えば、水栓26からの給湯量が少ない夜間等に作動するものである。ここでは、循環ポンプ41を作動させて給湯用の配管34内における65度Cの低温の温水を循環させる。ここで循環する低温の温水は、配管34からの放熱により温度が低下(55±5度C)し、循環槽36の流入口側に戻ることとなる。循環系統35により、温水の使用量が少ない夜間等に必要以上にエネルギーを消費するのを防止でき、省エネルギー化を図ることができる。循環系統35は、単独で作動させても良いし、給湯系統25と一緒に作動させても良い。
The
循環槽36には、上から下に向かって第1のセンサ44、第2のセンサ45、第3のセンサ46がそれらの順に設けられ、これらのセンサ44〜46からの信号により、後述する循環槽追い焚き系統50が作動するように構成されている。
The
循環槽追い焚き系統50は、図4に示すように、循環槽36と加熱手段32との間を配管34を介して接続して閉路を形成したものであって、循環系統35で循環槽36を循環する低温の温水が所定の温度以下に下がった場合に、それを第1〜第3のセンサ44〜46で検出し、第1〜第3のセンサ44〜46からの信号により加熱手段32の循環ポンプ33を作動させ、循環槽36と加熱手段32との間で循環槽36内の低温の温水を循環させ、加熱手段32の水加熱用の熱交換器において低温の温水と冷媒との間で熱交換を行わせて低温の温水を所定の温度(85度C)の高温の温水とし、この高温の温水を循環槽36内に導き、循環槽36内において低温の温水とを混合させることにより、循環槽36内の温水を所定の温度に保つように構成したものである。
As shown in FIG. 4, the circulation
この場合、循環槽36の上流側及び下流側にはそれぞれ電動式の開閉弁51、52が設けられ、この開閉弁51、52を開いた状態で加熱手段32を作動させることにより、循環槽36内の温水が所定の温度に保たれる。
In this case, electric on-off
上記のように構成したこの実施の形態による給湯システムにあっては、給湯系統25で作り出した低温の温水を循環槽36を介して循環系統35に循環させるので、温水の使用量の少ない夜間等の時間帯においても、大きな熱損失を生じることなく効率良く使用することができる。
In the hot water supply system according to this embodiment configured as described above, the low temperature hot water produced by the hot
また、循環系統35を循環する温水の温度が所定以下に下がった場合に、加熱系統2の加熱手段32に導いて加熱し、その後に循環系統35に戻すことにより、循環系統35を循環する温水を一定の温度に保つ循環槽追い焚き系統50を備えているので、循環系統35を循環する温水の温度を一定に保つために、電気ヒータ等を用いて加熱する必要はなく、COPを大幅に高めることができる。
Further, when the temperature of the hot water circulating through the
さらに、第1の貯湯槽3及び第2の貯湯槽7に非常用の電気ヒータを設ける必要はなく、これにより、コストを安く抑えることができる。
Furthermore, it is not necessary to provide an emergency electric heater in the first
さらに、給湯系統25で作り出した低温の温水を循環させる循環系統35と、循環系統35を循環する温水を加熱系統2に導いて再び循環系統35に戻す循環槽追い焚き系統50とを、加熱系統2及び給湯系統25に接続するだけで良いので、配管系統を簡素化することができるとともに、必要とするバルブの数を少なくすることができる。従って、コストを低減させることができ、また壊れにくくすることができ、耐久性を大幅に高めることができる。
Furthermore, a
さらに、第1の貯湯槽3と第2の貯湯槽7の2つの貯湯槽を使用しているので、温水の使用量が少ない夏季時等には、1つの貯湯槽のみを使用するような使い方ができる。さらに、一方の貯湯槽をバックアップ用とする使い方もできる。なお、貯湯槽は、2つに限らず、3つ以上としても良い。
In addition, since two hot water tanks, the first
1 給湯システム
2 加熱系統
3 第1の貯湯槽
7 第2の貯湯槽
25 給湯系統
35 循環系統
36 循環槽
50 循環槽追い焚き系統
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記貯湯槽内に貯留されている温水を貯湯槽外に圧送し、この温水を水栓を介して給湯する給湯系統と、
該給湯系統の温水を循環槽を介して循環させる循環系統と、該循環系統の温水を加熱系統に導いて加熱手段によって加熱し循環系統に戻すことにより、当該循環系統内の温水を所定の温度に保つ循環槽追い焚き系統と
を備えてなることを特徴とする給湯システム。 Heating the cold water with heating means to make warm water, and storing this hot water in a hot water tank,
A hot water supply system for pumping hot water stored in the hot water storage tank to the outside of the hot water storage tank, and supplying hot water through a water tap;
A circulation system for circulating the hot water of the hot water supply system through a circulation tank, and the warm water in the circulation system is returned to the circulation system by introducing the warm water of the circulation system to the heating system and heating it back to the circulation system. A hot water supply system comprising a circulation tank replenishment system that keeps in a continuous state.
前記貯湯槽内に冷水を供給することにより、該貯湯槽内に貯留されている高温の温水を貯湯槽外に圧送し、この高温の温水を冷水と混合させて低温の温水とし、この低温の温水を水栓を介して給湯する給湯系統と、
該給湯系統の低温の温水を循環槽を介して循環させる循環系統と、該循環系統の低温の温水を加熱系統に導いて加熱手段によって加熱することにより高温の温水とし、この高温の温水を循環系統に戻して低温の温水と混合させることにより、当該循環系統内の低温の温水を所定の温度に保つ循環槽追い焚き系統と
を備えてなることを特徴とする給湯システム。 A heating system that heats cold water by heating means to form hot water, and stores the hot water in a hot water storage tank,
By supplying cold water into the hot water tank, hot hot water stored in the hot water tank is pumped out of the hot water tank, and the hot water is mixed with cold water to form low temperature hot water. A hot water supply system for supplying hot water via a faucet;
A circulation system that circulates the low temperature hot water of the hot water supply system through a circulation tank, and the low temperature hot water of the circulation system is led to a heating system to be heated by heating means, and the hot water is circulated. A hot water supply system comprising a circulation tank reheating system that keeps the low temperature warm water in the circulation system at a predetermined temperature by returning to the system and mixing with the low temperature warm water.
The hot water supply system according to claim 1 or 2, wherein the heating means uses electric power, liquid fuel, or gaseous fuel as a heat source.
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