JP2006250400A

JP2006250400A - 熱供給システム

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Publication number: JP2006250400A
Application number: JP2005065510A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Kiuchi; 義通木内; Yoshinori Hisakado; 喜徳久角; Hajime Fujii; 元藤井
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-09
Also published as: JP4576264B2

Abstract

【課題】各熱需要家の需要量を客観的に導出できる熱供給システムを提供する。
【解決手段】共用の熱源装置７によって加熱された熱源温水を複数の熱需要家２に供給するとともに、熱源温水が保有する熱が熱需要家２の熱消費装置により消費される熱供給システムであって、順序付けられた複数の熱需要家２に対して、熱源温水が順に通流して熱源装置７に戻るように構成された熱源温水循環ライン４と、熱源温水循環ライン４より熱源温水を取り込み、熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に熱源温水を戻す戸別温水循環手段Ｌ１とを備えるとともに、熱消費装置における熱消費量を熱消費装置の運転状態から導出する熱消費量導出手段４１を備え、熱消費量導出手段４１により導出される熱消費量より、熱源装置に対する熱需要家の熱需要量を導出する熱需要量導出手段４２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、共用の熱源装置によって加熱された熱源温水を複数の熱需要家に供給するとともに、前記熱源温水が保有する熱が前記熱需要家の熱消費装置により消費される熱供給システムに関する。

この種の熱供給システムは、例えば、熱需要家である各家庭に給湯を行うのに、所定の地域内にある複数の家庭に対して、その地域を対象とする共通のコジェネレーション設備を利用し、トータルとしてエネルギ効率の高い給湯を行うことができるシステムを確立しようとするものである。

上記目的から、この種の熱供給システムにあっては、共用の熱源装置で発生される熱源温水（温水温度５０〜９０℃）が循環する熱源温水循環ラインを備えるとともに、各熱需要家に引き込まれている上水といった前記熱源温水より低温の低温水を各家庭に供給する低温水供給ラインが利用又は備えられる。この低温水供給ラインを介して供給される低温水としては、例えば共用のコジェネレーション設備から廃棄される排ガスが有する排熱により予熱された予熱水も利用可能とされる。この種の低温水の温度は、ほぼ５〜２５℃程度となる。

このように、熱源装置では、ガス、電力、上水を使用して熱源温水を製造し、単一の熱源温水循環ラインを用いて各熱需要家に順に熱源温水を供給している。つまり、熱源温水は熱源温水循環ラインを常に循環しており、各熱需要家は、熱源温水循環ラインを循環する熱源温水から、必要な分の熱量を受け取るように構成されている。また、各熱需要家は蓄熱材を有する温水熱源供給装置を備え、熱源温水循環ラインから取り込んだ熱源温水の熱量を蓄熱することができると共に、熱源温水に対して放熱することもできる。従って、各熱需要家において、熱需要量の少ない時間帯（例えば、深夜など）は蓄熱材に蓄熱しておき、熱需要量の多い時間帯に熱を使用するといった使い方が可能となる。また、単純に考えると熱源温水循環ラインを通流する熱源温水の温度は下流になるほど低くなるものの、上流側の熱需要家の熱需要量が少ない時間帯であれば、その熱需要家からの放熱、つまり、上流側の熱需要家の蓄熱材によって熱源温水が加熱されることで、下流側の熱源温水の温度が維持されることになる。このように、熱源装置のみが熱源温水循環ラインを通流する熱源温水の熱源となるのではなく、熱需要家を含めた全体が熱源として作用している（例えば、特許文献１を参照）。

共用の熱源装置によって加熱された熱源温水を複数の熱需要家に供給するような熱供給システムとしては他にもあり、例えば、集合住宅などに設けられた共用の熱源装置から複数の熱需要家に対して往復配管を設けて熱源温水を供給するシステムがある。この場合は熱源装置から各熱需要家に熱源温水が供給される往き管と、各熱需要家から熱源温水が熱源装置に戻ってくる戻り管とが別々になっているため、各熱需要家に対して同じ温度の熱源温水が供給される。つまり、システム構成上、各熱需要家に対して同じ温度の熱源温水が供給されるようになっているため、特許文献１のように、各熱需要家が熱源温水へ放熱するような構成とはなっていない。
また、各熱需要家に対して熱源温水が往復配管を用いて供給され、熱需要家が熱源温水に対して放熱することがないので、その往復配管における往きの熱源温水の温度と、戻りの熱源温水の温度と、その流量とを測定することで、各熱需要家における熱需要量を導出できる。

特開２００３-２８４４９号公報

上記特許文献１に記載のような熱供給システムでは、熱需要家は、熱源温水循環ラインから取り込んだ熱源温水の熱量を消費又は蓄熱するだけでなく、熱源温水への放熱（熱供給）も行っている。そのため、この熱供給システムにおける熱需要家の熱需要量を導出することは困難である。例えば、単純に上記特許文献２に記載のように、熱需要家が、熱源温水循環ラインから熱源温水を取り込むときの温度と、熱源温水循環ラインへ熱源温水を戻すときの温度との差に、熱源温水の流量を乗じたものを熱需要量とする導出方法を用いたとしても、熱需要家から熱源温水への放熱が考慮されないため、導出された熱需要量は全ての熱需要家が納得できるものではない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、各熱需要家の需要量を正確に導出できる熱供給システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る熱供給システムの特徴構成は、共用の熱源装置によって加熱された熱源温水を複数の熱需要家に供給するとともに、前記熱源温水が保有する熱が前記熱需要家の熱消費装置により消費される熱供給システムであって、
順序付けられた前記複数の熱需要家に対して、
前記熱源温水が順に通流して前記熱源装置に戻るように構成された熱源温水循環ラインと、前記熱源温水循環ラインより熱源温水を取り込み、熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に熱源温水を戻す戸別温水循環手段とを備えるとともに、
前記戸別温水循環手段内を流れる前記熱源温水より熱の供給を受けて前記熱消費装置において消費される熱消費量を、前記熱消費装置の運転状態から導出する熱消費量導出手段を備え、前記熱消費量導出手段により導出される熱消費量より、前記熱源装置に対する前記熱需要家の熱需要量を導出する熱需要量導出手段を備える点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要量導出手段が、各熱需要家の熱消費機器における熱消費量をその熱消費装置の運転状態から導出し、熱需要量導出手段が、熱消費量導出手段により導出される熱消費量より、実際に装置側で消費された熱量である熱源装置に対する熱需要家の熱需要量を装置側で導出する。つまり、本特徴構成の熱供給システムでは、熱需要家が温水熱源循環ラインから取り込んだ熱源温水からの蓄熱、及び、熱需要家から温水熱源循環ラインへ戻す熱源温水への放熱が存在し得るため、単純に熱源温水循環ラインから熱需要家に取り込まれる熱源温水の温度、熱需要家から熱源温水循環ラインへ戻される熱源温水の温度、及び、熱源温水の流量に基づいて導出できないが、取り込んだ熱源温水から蓄熱を行ったのか又は熱源温水に放熱を行ったのかは無視して、取り込んだ熱源温水を熱消費装置においてどのように使用したのか、即ち、熱消費機器の運転状態を測定する。その結果、熱需要家において消費された熱量を忠実に反映した熱需要量を正確に導出できる熱供給システムが提供できる。

本発明に係る熱供給システムの別の特徴構成は、前記熱需要量導出手段が導出した前記熱需要家毎の熱需要量に基づいて、前記熱需要家毎の熱需要コストを導出する熱需要コスト導出手段を備える点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要コスト導出手段が上記熱需要家毎の熱需要量に基づいて熱需要コストを導出するので、導出された熱需要コストが、熱需要家において消費された熱量を反映した客観的なものとなる。

本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記熱需要コスト導出手段が、前記熱源温水を前記熱源温水循環ラインに循環させるために要するコストを前記熱需要家毎の熱需要量で按分して、前記熱需要コストを導出する点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要コスト導出手段が、熱供給システムを運用するために必要な経費として、熱源温水を熱源温水循環ラインに循環させるために要するコストを考慮し、そのコストを各熱需要家の熱需要量で按分させるようにして、熱需要コストを導出する。つまり、共用の熱源装置及び熱源温水循環ラインなどの設備を運用して、熱源温水を全ての熱需要家に対して平等に循環させるために要するコストを、各熱需要家の熱需要量で按分している。各熱需要家の熱需要量は、共用の設備に対して与えた負荷量に相当するので、その熱需要量で按分して導出された熱需要コストは客観的なものであると言える。従って、各熱需要家に不公平感の無い客観的な熱需要コストの導出が行われることとなる。

本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクと、前記熱源温水より低温の低温水を前記熱需要家に供給する低温水供給ラインを備え、
前記取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間に、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を前記熱源温水に混合可能な混合部を設けるとともに、前記蓄熱貯湯タンクと前記戻り部との間に給湯水払い出し用の払い出し部を設け、
前記蓄熱貯湯タンクが備える蓄熱部が、前記取り込み部から取り込んだ、若しくは、前記低温水が混合された前記熱源温水と熱交換可能に構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水の温度と、前記払い出し部から払い出される前記給湯水の温度と、前記給湯水の払い出し量とに基づいて、前記熱消費装置としての給湯装置における熱消費量を導出する点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要家の熱消費装置としての給湯装置での熱消費量が、低温水供給ラインから供給される低温水の温度と、払い出し部から払い出される給湯水の温度と、給湯水の払い出し量とに基づいて導出される。従って、熱源装置に対する熱需要家の熱需要量が、熱需要家で消費された熱量に基づく客観的な値であることが確保される。

本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクと、前記熱消費装置としての給湯装置が、前記熱源温水より低温の低温水を前記熱需要家に供給する低温水供給ラインを備え、前記低温水を前記蓄熱貯湯タンクによって加熱して得られる給湯水を前記蓄熱貯湯タンクから払い出すように構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水の温度と、前記蓄熱貯湯タンクから払い出される前記給湯水の温度と、前記給湯水の払い出し量とに基づいて、前記熱消費装置としての給湯装置における熱消費量を導出する点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要家の熱消費装置としての給湯装置での熱消費量が、低温水供給ラインから供給される低温水の温度と、蓄熱貯湯タンクから払い出される給湯水の温度と、給湯水の払い出し量とに基づいて導出される。従って、熱源装置に対する熱需要家の熱需要量が、熱需要家で消費された熱量に基づく客観的な値であることが確保される。

本発明に係る熱供給システムの更に別の特徴構成は、前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクを備え、
前記蓄熱給湯タンクと前記熱消費装置としての暖房又は風呂追い焚き装置とを循環する熱消費装置用温水が、前記蓄熱貯湯タンク内において前記熱源温水及び前記蓄熱貯湯タンクが有する蓄熱部の少なくとも一方により加熱可能に構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記暖房又は風呂追い焚き装置に流入する前記熱消費装置用温水の温度と、前記暖房又は風呂追い焚き装置から流出する前記熱消費装置用温水の温度と、前記熱消費装置用温水の流量とに基づいて、前記熱消費装置としての暖房又は風呂追い焚き装置における熱消費量を導出する点にある。

上記特徴構成によれば、熱需要家の熱消費装置としての暖房又は風呂追い焚き装置での熱消費量が、暖房又は風呂追い焚き装置に流入する熱消費装置用温水の温度と、暖房又は風呂追い焚き装置から流出する熱消費装置用温水の温度と、熱消費装置用温水の流量とに基づいて導出される。従って、熱源装置に対する熱需要家の熱需要量が、熱需要家で消費された熱量に基づく客観的な値であることが確保される。

以下、図面を参照して本発明に係る熱供給システムに関して説明する。
図１は、システム全体の概略構成を示す図面であり、図２は、各熱需要家２に備えられる温水熱源供給装置３の構成及び熱源温水循環ライン４及び低温水供給ライン５との接続構成を示したものである。

図１に示すように、この熱供給システムは複数の給湯対象である各熱需要家２を対象とする設備であり、図１は２０戸の熱需要家２を対象とする例を示している。後に詳細に図２に基づいて説明するように、各熱需要家２においては、熱消費装置としての給湯装置５０、風呂追い焚き装置５１、温水式の床暖房装置や空調装置などの暖房装置５２が設けられている。そして、給湯装置５０から例えば４０℃〜６０℃といった温度の給湯が可能とされるとともに、各熱需要家２に備えられる風呂追い焚き回路６ａ及び暖房温水回路６ｂ等の循環型の熱循環回路６内を流れる熱消費装置用温水を加温可能に構成されている。
この熱供給システムにあっては、その熱源は、上記複数の熱需要家２を対象として設けられる共用の熱源装置７としてのコジェネレーション設備である。この種の設備７は、分散型エネルギ供給機器としての、ガスエンジン、燃料電池、マイクロガスタービンを挙げることができる。

図１に示す例は、２０戸の熱需要家２に対して共用の熱源装置７を設備したものであり、この熱源装置７が発生する熱により発生される熱源温水を貯湯する熱源温水貯湯タンク８を備えている。この熱源温水貯湯タンク８は、熱源装置７と一体と見なしてもよく、１０戸の熱需要家毎に２群に分割された戸群に対して夫々設けられる熱源温水循環ライン４と接続されている。

それぞれの熱源温水循環ライン４には、熱源温水循環ポンプ９がその循環基端部４ａに備えられ、熱源温水が、順序付けられた各熱需要家２側を一巡した後、戻り部４ｂを介して熱源温水貯湯タンク８に戻るように構成されている。ここで、熱源温水貯湯タンク８からの熱源温水の送り出し温度は７５〜８５℃程度であり、熱源温水貯湯タンク８への戻り温度は６０℃程度である。

また、図１に示すように、前記熱源装置７に対して、補助機１４として、その排ガス及び外気から熱回収を行う再生式炭酸ガスヒートポンプが備えられている。このヒートポンプ１４によって回収される熱により、前記熱源温水に加温することが可能になっているとともに、熱源温水貯湯タンク８に対して備えられる予熱水タンク１５内の予熱水を予熱可能に構成されている。
この予熱水タンク１５には、５〜２５℃の上水が補給されるように構成されており、予熱水タンク１５の下手側に設けられる低温水供給ライン５より各熱需要家２に２０〜２５℃の予熱水を供給可能に構成されている。この予熱水の供給は予熱水供給ポンプ１６の作動によるものとされ、同図に示されるように、この予熱水の供給圧は熱源温水の圧力より低い、１５０〜２００ｋPaの範囲に選択されている。図１に示されるように、この低圧水供給ライン５は下流側で各熱需要家２に分岐されており、給湯等の用に供される構成が採用されている。

＜第１実施形態＞
以下に、図１〜図３を参照して、第１実施形態の熱供給システムについて説明する。
この熱供給システムでは、各熱需要家２には温水熱源供給装置３が設けられ、この温水熱源供給装置３から給湯水が給湯装置５０に供給され、熱媒として利用可能な熱消費装置用温水が風呂追い焚き装置５１及び暖房装置５２に供給される。そして、熱源温水循環ライン４より熱源温水を取り込み、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に熱源温水を戻す戸別温水循環手段Ｌ１とを備える。

熱供給システムには、各熱需要家２での熱需要量、熱需要コスト（熱供給料金）を導出するための熱供給システム用情報処理装置４０が設けられる。熱供給システム用情報処理装置４０は、例えば、熱源装置７の設置者側又は熱源装置７の運用管理者側に設けられる。
また、各熱需要家２には、給湯装置５０、風呂追い焚き装置５１及び暖房装置５２といった熱消費装置の運転状態に関する情報を収集するための熱需要家用情報処理装置６０が設けられる。そして、熱供給システム用情報処理装置４０には、各熱需要家２に設けられた複数の熱需要家用情報処理装置６０から、各熱需要家２における熱消費装置の運転状態に関する情報が通信回線を介して転送される。これら熱供給システム用情報処理装置４０及び熱需要家用情報処理装置６０は他の装置との通信機能を有する一般的なコンピュータを用いて実現可能である。

図１に示すように、熱供給システム用情報処理装置４０は、熱需要家用情報処理装置６０から受け取った熱消費装置の運転状態に関する情報に基づいて、給湯装置５０、風呂追い焚き装置５１及び暖房装置５２といった熱消費装置における熱消費量を導出する熱消費量導出手段４１を備え、熱消費量導出手段４１により導出される熱消費量より、熱源装置７に対する熱需要家２の熱需要量を導出する熱需要量導出手段４２を備える。更に、熱供給システム用情報処理装置４０は、熱需要量導出手段４２が導出した熱需要家２毎の熱需要量に基づいて、熱需要家２毎の熱需要コストを導出する熱需要コスト導出手段４３を備える。その結果、共用の熱源装置７を運転したときの各熱需要家２の熱需要量に応じた課金を行うことが可能となる。

図２に示すように、熱源温水循環ライン４と各熱需要家２（具体的には、本実施形態にいう温水熱源供給装置３）では、熱源温水若しくは、これに低温水が混合された混合水が、温水熱源供給装置３に備えられる蓄熱貯湯タンク１０を介して、逆流することなく流れる往路１１ａ及び復路１１ｂで接続されている。

上記熱源温水循環ポンプ９の運転制御に関して述べると、図１に示すように、熱源温水循環ライン４を経て熱源温水貯湯タンク８に戻ってくる戻り温水の温水温度及び量に応じて、熱源温水貯湯タンク８から熱源温水循環ライン４へ送り出す送出量を、熱源温水循環ポンプ９の回転数で制御するように構成されている。図１に各熱源温水循環ライン４の戻り側から熱源温水循環ポンプ９への温水温度及び量の取り込みラインを一点鎖線で示した。熱源温水循環ライン４を流れる熱源温水の圧力は、２００〜８００ｋPaに設定されている。

さて、本実施形態にあっては、後述するように、各熱需要家２に備えられる熱源温水給湯装置３の構成上、熱源温水の一部が給湯用に使用されるため、熱源温水循環ライン４内に水を補給する必要が生じる。そこで、図１に示すように、熱源温水循環ライン４内に低温水を低温水供給ライン５と熱源温水循環ライン４とを接続する接続路１２を設け、低温水を補給可能な補給部１３が備えられている。

この補給は、昇圧機構１３ａを介した後の低温水が流れる接続路１２に設けられる流量制御弁１３ｂの開閉調整によるものとされており、補給量を制御するために、熱源温水貯湯タンク８に戻ってくる戻り温水の量に応じて、補給部１３から補給する低温水の量を制御する。図１に示す例では、熱源温水貯湯タンク８内における貯湯水の液面高さに応じて、その戻り量を推定し、ポンプ駆動が標準状態とされる状況における液面高さを一定水準に保つべく構成されている。

図２に示すように、左側から低温水供給ライン５、熱源温水循環ライン４を示しており、各熱需要家２内の温水熱源供給装置３を示している。同図右側には給湯装置５０に供給される給湯水の給湯路１７、熱媒として利用される熱消費装置用温水の循環回路（風呂追い焚き装置５１に供給するための風呂温水追い焚き温水回路６ａ及び暖房装置５２に供給するための暖房温水回路６ｂ）を示している。

前記温水熱源供給装置３は、その主要機器として蓄熱貯湯タンク１０を備えて構成されている。この蓄熱貯湯タンク１０は、図２に示すように２重筒構成のものであり、外郭に蓄熱材が収納された円筒状の蓄熱部１０ａを備えている。
さらに、外筒内に形成される外筒流路１０ｂは、鉛直方向上から下に向かって筒内水が流れるように構成されており、内筒内に形成される貯湯路１０ｃは、鉛直方向下から上に向かって貯湯水が貯湯されるように構成されている。従って、この蓄熱貯湯タンク１０は成層型のものであり、貯湯路１０ｃの上部から高温水を得ることができる。

図示するように、前記外筒流路１０ｂはタンク底部１０ｄにおいて貯湯路１０ｃに接続されており、蓄熱部１０aの蓄熱をも利用することで外筒流路１０ｂにおいて生成される所定温度の温水を貯湯路１０ｃに溜め込む構成を有している。

上記構成を採用することで、蓄熱部１０ａ内に収納されている蓄熱材と外筒流路１０ｂを流れる温水（熱源温水あるいは混合水）が熱交換可能になっている。この蓄熱材は、熱源温水の温度と低温水の温度との中間にある温度で固相と液相との間で相変化を起こす潜熱蓄熱材であり、例えば、熱源温水がそのまま外筒流路１０ｂに導入された場合は蓄熱可能であり、蓄熱状態で外筒流路１０ｂに蓄熱材の温度より低温の温水が流れた場合は放熱可能である。

図２に示すように、外筒流路１０ｂの上部位置に上段側から順に、暖房温水回路６ｂを構成する螺旋管であるコイル熱交換器１８と、風呂追い焚き温水回路６ａを構成する螺旋管であるコイル熱交換器１８が備えられている。この構成から、コイル熱交換器１８の外側に熱源温水を流すことで、熱源温水及び蓄熱部１０ａの少なくとも一方から、これら回路６ａ，６ｂ内を流れる熱消費装置用温水を加温可能である。

前記外筒流路１０ｂの上端であるタンク入口１０ｅは、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明した往路１１ａであり、本願にあっては往路１１ａの基端部を取り込み部１９と呼ぶ。
前記貯湯路１０ｃの上端であるタンク出口１０ｆも、熱源温水循環ライン４に接続されている。この接続路が先に説明して復路１１ｂであり、本願にあっては復路１１ｂの先端部を戻り部２０と呼ぶ。
前記取り込み部１９と戻り部２０との位置関係は、前者１９が後者２０に対して熱源温水の流れ方向で上流側とされている。上記の各熱需要家２内を介する流通路に対して、図２に示すように、両部間を所定の流路抵抗を有するバイパス路２１で接続する構成が採用されている。

取り込み部１９から戻り部２０までの温水の移流に関しては、先に説明した熱源温水循環ポンプ９と、温水熱源供給装置３個々に備えられる温水ポンプ１０ｇがこれを受持つ構成が採用されている。
即ち、本願にあっては、熱源温水循環ライン４より熱源温水を蓄熱貯湯タンク１０に取り込み、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に、蓄熱貯湯タンク１０から貯湯水の一部又は全部を戻す戸別温水循環手段Ｌ１が備えられているのである。

以下、熱供給システムにおける、戸別温水循環手段Ｌ１に対して設けられている第１実施形態の温水熱源供給装置３の構成に関して詳細に説明する。
図２に示すように、往路１１ａに、低温水供給ライン５から供給される低温水を混合可能な混合部２２を設けるとともに、復路１１ｂのタンク出口１０ｆと戻り部２０との間に給湯水を払い出すための払い出し部２３を設けている。

図２に示すように、前記往路１１ａには、取り込み部１９側から順に、開閉弁２４、流量調整弁２５を備えるとともに、この流量調整弁２５とタンク入口１０ｅとの間に前記混合部２２が設けられている。この混合部２２には、前記低温水供給ライン５から開閉弁２４、逆止弁２６を介して低温水が流入する構成が採用されている。

先に述べたように、この熱供給システムにあっては、熱源温水循環ライン４を流れる熱源温水の圧力が低温水供給ライン５を流れる低温水の圧力より高く設定されていることにより、流量調整弁２５の調整で、蓄熱貯湯タンク１０側へ送り込む熱源温水と低温水の量比を調整することが可能となり、蓄熱貯湯タンク１０からタンク出口１０ｆより貯湯水を取り出すことで、結果的に払い出し部２３より取り出される温水の温度を調整可能となっている。

上記構成から外筒流路１０ｂに流入する温水の温度が制御されるが、この温水の温度と蓄熱部１０ａ内に存する蓄熱材の温度との関係から、流入温水を加温すること、蓄熱材に蓄熱させることも可能となる。

図２に示すように、前記流量調整弁２５は、タンク入口１０ｅにおける温水の温度とタンク底部１０ｄの温水の温度に従って、その開度を調整され、貯湯水の温度が所望の温度となるように構成されている。

前記復路１１ｂには、タンク出口１０ｆ側から温水ポンプ１０ｇ、逆止弁２６、開閉弁２４が備えられる戻り部２０に接続される構成が採用されている。前記払い出し部２３は温水ポンプ１０ｇと逆止弁２６との間に設けられている。

この払い出し部２３の給湯水出口１７に至る下流側には、給湯温検知器２９、さらに止水栓２７が介装されている。
給湯温検知器２９は、別途、低温水供給ライン５に接続されており、検知される給湯温度に従って、払い出された温水に低温水を混合することで、所望の温度の給湯水を出口側で得ることができる。

前記温水ポンプ１０ｇは、風呂追い焚き温水回路６ａ、暖房温水回路６ｂさらには蓄熱・放熱信号に従って生成される温水ポンプ制御信号Ｓに従って、起動・停止される。さらに、運転はフィードバック構成が採用されており、復路を流れる温水の温度及び流量を見て、両者を適切なものとすべく運転される。

以下に上記温水熱源供給装置３の作動状態を、蓄熱運転状態、放熱運転状態、給湯運転状態、熱負荷運転状態の順に説明する。
１蓄熱運転状態
この状態は、例えば深夜時間帯等の、給湯、熱負荷需要が無い時間帯に、蓄熱部１０ａに備えられる蓄熱材への蓄熱を目的として行う運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁２５を全開又は全開に近い状態とし、温水ポンプ１０ｇを可動状態とする。
この動作状態では、蓄熱貯湯タンク１０の外筒流路１０ｂを熱源温水が流れ、蓄熱部１０ａでの蓄熱を完了することができる。

２放熱運転状態
この状態は、基本的に所望の温度の給湯水を得るために実行される運転状態であり、蓄熱状態にある蓄熱部１０ａから熱を外筒流路１０ｂ内に流れる水に与えて、蓄熱を有効利用する運転状態である。
この運転状態にあっては、往路１１ａに設けられる流量調整弁２５は、得たい給湯水の温度等に従って開度調整された状態とされ、温水ポンプ１０ｇは停止する。但し、この状態で、蓄熱された熱を回収利用する目的から、蓄熱材の温度に対して外筒流路１０ｂ内を流れる混合水の温度が低くなるように流量調整され、貯湯水となる状態で、所望の温度となるように運転制御される。結果、この動作状態で、所望の温度の貯湯水を得ることができる。

２−１給湯運転状態
給湯に際しては、給湯温は別途指定により特定されている。そして、止水栓２７を開栓することで、給湯水の払い出しが可能となる。
この時、基本的には先に説明した放熱運転状態に装置３を維持し、蓄熱部１０ａから熱を回収しながら、払い出し部２３から所定の温水を払い出す。細かな温度調整は、給湯温度検出器２９で検出された温度に基づいて給湯温度調整弁２８により低温水の供給量を調整して行う。又、蓄熱部１０ａの放熱を終えた後には、貯湯路１０ｃの下部に設けられるタンク底部１０ｄに於ける下部温水温度が給湯指定温度以下にならないように熱源温水を取り込み、良好な給湯状態を保つ。
結果、所望の温度の給湯水を出口で得ることができる。

２−２熱負荷運転状態
熱負荷運転とは、風呂追い焚き、暖房温水の再加熱を行う運転状態であるが、この状態にあっては、再加熱を迅速に行う要請から、流量調整弁２５を全開又は前開に近い状態として、温水ポンプ１０ｇを作動する。
この運転動作では、タンク入口１０eの近傍に配設されるコイル熱交換器１８の外側を熱源温水が流れる運転状態が実現し、追い焚き、再加熱を良好に行うことができる。

次に、この熱供給システムの熱需要家２における熱需要コストを導出する手法について図３を参照して説明する。図３は、図２を簡略化したものであり、温水熱源循環ライン４から熱源温水を取り込み、低温水供給ライン５から低温水を取り込んでいる温水熱源供給装置３が、熱消費装置としての給湯装置５０に給湯水を供給し、風呂追い焚き装置５１及び暖房装置５２に対して熱消費装置用温水を供給するときの概略的な構成図である。

このとき、低温水供給ライン５を通流する低温水の温度を測定する温度検出部７０、給湯装置５０へ払い出される給湯水の温度を測定する温度検出部７１、給湯装置５０への給湯水の払い出し量を測定する流量検出部７２が設けられている。
また、蓄熱貯湯タンク１０から風呂追い焚き装置５１へ供給される熱消費装置用温水の温度を測定する温度検出部７３、風呂追い焚き装置５１から蓄熱貯湯タンク１０へ戻される熱消費装置用温水の温度を測定する温度検出部７４、蓄熱貯湯タンク１０から風呂追い焚き装置５１へ供給される熱消費装置用温水の流量を測定する流量検出部７５が設けられている。
更に、蓄熱貯湯タンク１０から暖房装置５２へ供給される熱消費装置用温水の温度を測定する温度検出部７６、暖房装置５２から蓄熱貯湯タンク１０へ戻される熱消費装置用温水の温度を測定する温度検出部７７、蓄熱貯湯タンク１０から暖房装置５２へ供給される熱消費装置用温水の流量を測定する流量検出部７８が設けられている。
上述の各温度検出部は低温水や熱消費装置用温水が通流する流路内に設けられた熱電対などを用いて実現できる。また、上述の各流量検出部は低温水や熱消費装置用温水を通流させるポンプ（図示せず）の回転数を検出して流量を導出する。
但し、上述の温度検出部及び流量検出部は既存の温度計や流量計で代用してもよい。

熱需要家用情報処理装置６０は、各温度検出部及び各流量検出部が得た上記熱消費装置の運転状態に関する情報を、ＬＡＮなどの通信回線を介して収集する。そして、熱需要家用情報処理装置６０は、収集した熱消費装置の運転状態に関する情報を、電話回線、光ファイバなどの通信回線を介して熱供給システム用情報処理装置４０に送信する。

各熱需要家２における熱消費装置の運転状態に関する情報を収集した熱供給システム用情報処理装置４０において、各熱需要家２の熱需要量は上記熱需要量導出手段４２によって導出される。具体的には、熱消費量導出手段４１が、熱需要家における給湯装置５０、風呂追い焚き装置５１、暖房装置５２などの各熱消費装置での熱消費量を導出し、上記熱需要量導出手段４２が、各熱消費装置での熱消費量を合計して、熱源装置７に対する各熱需要家２の熱需要量を導出する。

例えば、熱消費量導出手段４１は、温水熱源供給装置３に対して低温水が給水温度：Ｔ５０：ｉｎで供給され、給湯装置５０には給湯温度：Ｔ５０：ｏｕｔで払い出され、給湯装置５０において給湯流量：ｆ５０で熱消費が行われたとき、給湯装置５０における熱消費量：Ｑ５０を、Ｑ５０＝（Ｔ５０：ｏｕｔ−Ｔ５０：ｉｎ）×ｆ５０と導出する。
また、熱消費量導出手段４１は、蓄熱貯湯タンク１０から暖房装置に対して熱源温水が流入温度：Ｔ５２：ｉｎで流入し、暖房装置５２から蓄熱貯湯タンク側へ流出温度：Ｔ５２：ｏｕｔで流出し、暖房装置５２において暖房流量：ｆ５２で熱消費が行われたとき、暖房装置５２における熱消費量：Ｑ５２を、Ｑ５２＝（Ｔ５２：ｉｎ−Ｔ５２：ｏｕｔ）×ｆ５２と導出する。
同様に、熱消費量導出手段４１は、蓄熱貯湯タンク１０から風呂追い焚き装置に対して熱源温水が流入温度：Ｔ５１：ｉｎで流入し、風呂追い焚き装置５１から蓄熱貯湯タンク側へ流出温度：Ｔ５１：ｏｕｔで流出し、風呂追い焚き装置５１において風呂追い焚き流量：ｆ５１で熱消費が行われたとき、風呂追い焚き装置５１における熱消費量：Ｑ５１を、Ｑ５１＝（Ｔ５１：ｉｎ−Ｔ５１：ｏｕｔ）×ｆ５１と導出する。
そして、熱需要量導出手段４２は、以上のように導出された各熱消費装置における熱消費量を合計して、熱需要家２における熱需要量を導出する。

更に、熱需要コスト導出手段４３は、熱需要量導出手段４２によって導出された熱需要家における熱需要量に基づいて、熱需要家毎の熱需要コストを導出する。この熱供給システムを全体として運転するために全熱需要家に共同で発生する共同コストには、熱源装置を運転して熱源温水を発生させるために要するコスト、熱源温水を熱源温水循環ラインに循環させるために要するコストなどの維持管理コストを含む。例えば、熱需要コスト導出手段４３は、熱供給システムにおけるガス使用量、電力使用量、上水使用量から計算される原料・燃料コスト、各種設備の減価償却費用、保守管理費用、運用費用などを月ごとに導出できる。
その結果、熱需要コスト導出手段４３は、上記共同コストを各熱需要家の熱需要量で按分することで、各熱需要家の熱需要コスト（熱供給料金）を導出できる。例えば、特定熱需要家２の熱需要量がａであり、全熱需要家２の熱需要量合計がＡであり、上記共同コストがＣであるとき、上記特定熱需要家２の熱需要コスト：ｃは、下記式で導出できる。

ｃ＝Ｃ×ａ／Ａ

＜第２実施形態＞
図４に示すのは、第２実施形態の熱供給システムにおける温水熱源供給装置３０である。第２実施形態の熱供給システムは、第１実施形態で説明した熱供給システムの温水熱源供給装置３を、図４に示す温水熱源供給装置３０で置き換えたものである。以下に第２実施形態の熱供給システムの熱源温水供給装置３０について説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第２実施形態の熱供給システムも、第１実施形態の熱供給システムと同様に、各熱需要家２には温水熱源供給装置３０が設けられ、この温水熱源供給装置３０から給湯水が給湯ライン３６を介して給湯装置５０に払い出され、熱消費装置用温水が風呂追い焚き５１及び暖房装置５２に供給される。そして、熱源温水貯湯タンク８から供給される熱源温水が順に通流して熱源温水貯湯タンク８に戻るように構成された熱源温水循環ライン４と、熱源温水循環ライン４より熱源温水を取り込み、熱源温水の取り込み部１９より循環ライン下流側の戻り部２０に熱源温水を戻す戸別温水循環手段Ｌ２とを備える。戸別温水循環手段Ｌ２は、三方弁３３、ヘッダ３４及びバイパス路２１を備える。そして、各三方弁３３の開度を調節することで、取り込み部１９から取り込まれる熱源温水の流量を調節することができる。但し、本実施形態の熱供給システムでは熱源温水循環ライン４内に水を補給する必要がないため、図１に示した接続路１２、補給部１３、昇圧機構１３ａ及び流量制御弁１３ｂは省略可能である。

図４に示す第２実施形態の蓄熱貯湯タンク３２は、第１実施形態で説明した蓄熱貯湯タンク１０と同様の構成である。この蓄熱貯湯タンク３２は、図４に示すように２重筒構成のものであり、外郭に蓄熱材が収納された円筒状の蓄熱部１０ａを備えている。
さらに、外筒内に形成される外筒流路１０ｂは、鉛直方向上から下に向かって筒内水が流れるように構成されており、内筒内に形成される貯湯路１０ｃは、鉛直方向下から上に向かって貯湯水が貯湯されるように構成されている。従って、この蓄熱貯湯タンク１０は成層型のものであり、貯湯路１０ｃの上部から高温水を得ることができる。

図４に示すように、外筒流路１０ｂの上段側から順に、熱源温水が通流する螺旋状の熱源温水路３７と、風呂追い焚き温水回路６ａを構成する螺旋管である循環水伝熱管３８と、暖房温水回路６ｂを構成する螺旋管である循環水伝熱管３８とが備えられている。この構成において、循環水伝熱管３８の外側の外筒流路１０ｂに熱源温水を流すことで、これら回路６ａ，６ｂ内を流れる熱消費装置用温水を加温可能である。
以上のように、本実施形態の温水熱源供給装置３０は、熱源温水との熱交換のみで温水を得る構成のものである。

また、上記構成を採用することで、蓄熱部１０ａ内に収納されている蓄熱材及び熱源温水が通流する熱源温水路３７と、低温水供給ライン５から取り込まれて外筒流路１０ｂを流れる低温水とが熱交換可能になっている。この蓄熱材は、熱源温水の温度と低温水の温度との中間にある温度で固相と液相との間で相変化を起こす潜熱蓄熱材であり、例えば、熱源温水の温度が蓄熱部１０ａの温度よりも高いときには蓄熱可能であり、蓄熱状態で熱源温水路３７に蓄熱材の温度より低温の熱源温水が流れた場合は放熱可能である。また、循環用ポンプ３９を用いて、蓄熱貯湯タンク３２から給湯ライン３６に払い出された給湯水を、蓄熱貯湯タンク３２に流入する前の低温水供給ライン５に戻して、更に熱源温水及び蓄熱部１０ｂとの間で熱交換させることも可能である。

更に、本実施形態においても同様に、熱供給システム用情報処理装置４０が各熱需要家２の熱需要コストを導出可能である。即ち、図３を参照して上述したのと同様に第２実施形態の熱供給システムにおいても、熱需要家用情報処理装置６０は、各熱需要家２における熱消費機器の運転状態に関する情報は収集し、熱供給システム用情報処理装置４０に送信する。そして、熱供給システム用情報処理装置４０において、各熱需要家２の熱需要量が上記熱需要量導出手段４２によって導出される。具体的には、熱消費量導出手段４１が、熱需要家における給湯装置５０、風呂追い焚き装置５１、暖房装置５２などの各熱消費装置での熱消費量を導出し、上記熱需要量導出手段４２が、各熱消費装置での熱消費量を合計して、各熱需要家の熱需要量を導出する。
例えば、熱消費量導出手段４１は、温水熱源供給装置３０に対して低温水が給水温度：Ｔ５０：ｉｎで供給され、給湯装置５０には給湯温度：Ｔ５０：ｏｕｔで払い出され、給湯装置５０において給湯流量：ｆ５０で熱消費が行われたとき、給湯装置５０における熱消費量：Ｑ５０を、Ｑ５０＝（Ｔ５０：ｉｎ−Ｔ５０：ｏｕｔ）×ｆ５０と導出する。
また、熱消費量導出手段４１は、蓄熱貯湯タンク３２から風呂追い焚き装置５１に対して熱源温水が流入温度：Ｔ５１：ｉｎで流入し、風呂追い焚き装置５１から蓄熱貯湯タンク側へ流出温度：Ｔ５１：ｏｕｔで流出し、風呂追い焚き装置５１において風呂追い焚き流量：ｆ５１で熱消費が行われたとき、風呂追い焚き装置５１における熱消費量：Ｑ５１を、Ｑ５１＝（Ｔ５１：ｏｕｔ−Ｔ５１：ｉｎ）×ｆ５１と導出する。
同様に、熱消費量導出手段４１は、蓄熱貯湯タンク３２から暖房装置５２に対して熱源温水が流入温度：Ｔ５２：ｉｎで流入し、暖房装置５２から蓄熱貯湯タンク３２側へ流出温度：Ｔ５２：ｏｕｔで流出し、暖房装置５２において暖房流量：ｆ５２で熱消費が行われたとき、暖房装置５２における熱消費量：Ｑ５２を、Ｑ５２＝（Ｔ５２：ｉｎ−Ｔ５２：ｏｕｔ）×ｆ５２と導出する。
そして、熱需要量導出手段４２は、以上のように導出された各熱消費装置における熱消費量を合計して、熱需要家２における熱需要量を導出する。

ｃ＝Ｃ×ａ／Ａ

＜別実施の形態＞
＜１＞
上記実施形態では、各熱需要家２に設けられた熱消費機器の運転状態を熱消費量として収集し、それに基づいて各熱需要家２の熱需要量及び熱需要コストを導出する例について説明したが、収集された熱消費機器の運転状態に関する情報を別の用途に用いてもよい。例えば、熱供給システム用情報処理装置４０は、測定された各熱消費機器の熱消費量に関する情報を、各熱消費機器毎の時系列的な実績熱消費量として記憶しておけば、各熱消費機器の将来の時系列的な予測熱消費量を導出することも可能である。そして、その予測熱消費量を賄えるように予め蓄熱貯湯タンクに十分な蓄熱を行わせておけば、熱源温水循環ラインを通流する熱源温水から大量の熱を奪うことなく、熱消費機器へ熱量を提供できる。つまり、熱供給システム用情報処理装置４０は、予め熱源装置７の出力を上昇させて、熱源温水循環ライン４へ供給される熱源温水の温度を前もって高くしておくことで、熱消費機器で熱量が消費される前に、熱需要家２において十分な蓄熱が行われた状態にしておくことができる。
また、熱供給システム用情報処理装置４０は、各熱消費機器が、風呂湯張りなどの運転予約を行える機能を搭載しているときには、その運転予約情報を熱需要家用情報処理装置６０から収集する。そして、熱供給システム用情報処理装置４０は、運転予約情報から予測可能な熱消費機器の予測熱消費量を、上述のように測定された各熱消費機器の時系列的な実績熱消費量に加味して、将来の予測熱消費量を導出することもできる。

更に、熱需要家２での時系列的な予測熱消費量を合計した予測熱需要量を全ての熱需要家２について導出したとき、例えば、夕方の入浴時間帯などにおいて、各熱需要家２の予測熱需要量のピーク時間帯が重なることがある。このとき、熱源装置７から各熱需要家２への熱源温水循環ライン４を介した熱供給量は、各熱需要家２の予測熱需要量の合計よりも大幅に小さくなるため、熱源温水循環ライン４を通流する熱源温水の温度が大幅に低下してしまう虞がある。そこで、熱供給システム用情報処理装置４０は、予測熱需要量のピーク時間帯を熱需要家２に対して通知することで、各熱需要家２の実際の熱需要量のピーク時間帯を分散させることができる。その後、熱供給システム用情報処理装置４０は、各熱需要家２の実際の熱需要量を導出した後で、実際の熱需要量のピーク時間帯が先に通知した予測熱需要量のピーク時間帯と異なっていた熱需要家２を抽出する。そして、熱供給システム用情報処理装置４０は、抽出した熱需要家２に対して、熱需要の平準化に貢献したとして熱供給料金を割引するなどの特典を与えることもできる。
また、熱供給システム用情報処理装置４０は、上述した運転予約が数多く行われるほど、予測熱需要量の精度を高めることができる。従って、熱供給システム用情報処理装置４０は、熱消費装置の運転予約を行った熱需要家２に対して熱需要の予測制度の向上に貢献したとして熱供給料金を割引するなどの特典を与えることもできる。更に、運転予約を行った時刻が実際に熱消費を行った時刻よりも前であるほど、熱源装置７の運転計画を作成するために役立つと言える。そこで、熱供給システム用情報処理装置４０は、運転予約を行った時刻が実際に熱消費を行った時刻よりも前であるほど、熱供給料金を割引するなどの特典を与えることもできる。

＜２＞
上記実施形態では、低温水供給ラインを介して各熱需要家に供給される低温水を予熱水としたが、予熱を行うことなく５〜２５℃程度の温度域にある上水をそのまま低温水として供給するものとしてもよい。
補助機として再生式炭酸ガスヒートポンプを使用する例を示したが、この補助機は熱源機から発生する排ガス等が有する排ガスが有する熱を回収できる機器であれば如何なる機器であってもよい。
熱源温水ラインに補給する水に関しては、本願のように予熱水とするほか、低温水供給ラインとは別系統で得られる水としてもよい。

本発明に係る熱供給システムにおいては、共用の熱源装置から熱供給を受ける複数の熱需要家に対する課金を、正確に導出した熱需要量に基づいて公平に行うことができる。

熱供給システム全体の概略構成を示す図各熱需要家に備えられる温水熱源供給装置の構成を示す図給湯装置、風呂追い焚き装置及び暖房装置に対する熱供給を示す概略図各熱需要家に備えられる別の温水熱源供給装置の構成を示す図

符号の説明

２熱需要家
７熱源装置
４熱源温水循環ライン
Ｌ１戸別温水循環手段
４１熱消費量導出手段
４２熱需要量導出手段

Claims

共用の熱源装置によって加熱された熱源温水を複数の熱需要家に供給するとともに、前記熱源温水が保有する熱が前記熱需要家の熱消費装置により消費される熱供給システムであって、
順序付けられた前記複数の熱需要家に対して、
前記熱源温水が順に通流して前記熱源装置に戻るように構成された熱源温水循環ラインと、前記熱源温水循環ラインより熱源温水を取り込み、熱源温水の取り込み部より循環ライン下流側の戻り部に熱源温水を戻す戸別温水循環手段とを備えるとともに、
前記戸別温水循環手段内を流れる前記熱源温水より熱の供給を受けて前記熱消費装置において消費される熱消費量を、前記熱消費装置の運転状態から導出する熱消費量導出手段を備え、前記熱消費量導出手段により導出される熱消費量より、前記熱源装置に対する前記熱需要家の熱需要量を導出する熱需要量導出手段を備える熱供給システム。
前記熱需要量導出手段が導出した前記熱需要家毎の熱需要量に基づいて、前記熱需要家毎の熱需要コストを導出する熱需要コスト導出手段を備える請求項１記載の熱供給システム。
前記熱需要コスト導出手段が、前記熱源温水を前記熱源温水循環ラインに循環させるために要するコストを前記熱需要家毎の熱需要量で按分して、前記熱需要コストを導出する請求項２に記載の熱供給システム。
前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクと、前記熱源温水より低温の低温水を前記熱需要家に供給する低温水供給ラインを備え、
前記取り込み部と前記蓄熱貯湯タンクとの間に、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水を前記熱源温水に混合可能な混合部を設けるとともに、前記蓄熱貯湯タンクと前記戻り部との間に給湯水払い出し用の払い出し部を設け、
前記蓄熱貯湯タンクが備える蓄熱部が、前記取り込み部から取り込んだ、若しくは、前記低温水が混合された前記熱源温水と熱交換可能に構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水の温度と、前記払い出し部から払い出される前記給湯水の温度と、前記給湯水の払い出し量とに基づいて、前記熱消費装置としての給湯装置における熱消費量を導出する請求項１〜３の何れか一項に記載の熱供給システム。
前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクと、前記熱消費装置としての給湯装置が、前記熱源温水より低温の低温水を前記熱需要家に供給する低温水供給ラインを備え、前記低温水を前記蓄熱貯湯タンクによって加熱して得られる給湯水を前記蓄熱貯湯タンクから払い出すように構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記低温水供給ラインから供給される前記低温水の温度と、前記蓄熱貯湯タンクから払い出される前記給湯水の温度と、前記給湯水の払い出し量とに基づいて、前記熱消費装置としての給湯装置における熱消費量を導出する請求項１〜３の何れか一項に記載の熱供給システム。
前記戸別温水循環手段が取り込んだ熱源温水から蓄熱可能及び温水へ放熱可能な蓄熱貯湯タンクを備え、
前記蓄熱給湯タンクと前記熱消費装置としての暖房又は風呂追い焚き装置とを循環する熱消費装置用温水が、前記蓄熱貯湯タンク内において前記熱源温水及び前記蓄熱貯湯タンクが有する蓄熱部の少なくとも一方により加熱可能に構成され、
前記熱消費量導出手段が、前記暖房又は風呂追い焚き装置に流入する前記熱消費装置用温水の温度と、前記暖房又は風呂追い焚き装置から流出する前記熱消費装置用温水の温度と、前記熱消費装置用温水の流量とに基づいて、前記熱消費装置としての暖房又は風呂追い焚き装置における熱消費量を導出する請求項１〜５の何れか一項に記載の熱供給システム。