JP2008275265A - Heating and cooling system and unit building - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプを使用した暖冷房システム、及びそれを備えたユニット建物に関するものである。 The present invention relates to a heating / cooling system using a heat pump and a unit building including the same.
従来、ヒートポンプを使用して建物の暖冷房をおこなう空調システムが知られている(特許文献1など参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an air conditioning system that heats and cools a building using a heat pump is known (see Patent Document 1).
この特許文献1には、深夜電力を使ってヒートポンプによって温められた湯を貯湯タンクに貯留し、その湯を媒体に使って床暖房をおこなうシステムが開示されている。 Patent Document 1 discloses a system in which hot water heated by a heat pump using midnight power is stored in a hot water storage tank, and floor heating is performed using the hot water as a medium.
一方、ヒートポンプによって水を温める場合、供給される水の水温が低いほどヒートポンプの成績係数(COP)が高くなり、エネルギー効率が良くなることが知られている。 On the other hand, when water is heated by a heat pump, it is known that the coefficient of performance (COP) of the heat pump increases and the energy efficiency improves as the temperature of the supplied water decreases.
そこで、特許文献1では、貯湯タンクに複数の湯取り出し口を設け、複雑な給湯制御をおこなうことにより、エネルギー効率を向上させている。
しかしながら、特許文献1の構成では、配管が複雑になるとともに、貯湯タンクの全体構成が大型化するため、設置できる場所が限られてくる。また、複雑な制御をおこなう装置が必要となるため、コストも高くなる傾向にある。 However, in the configuration of Patent Document 1, piping is complicated, and the entire configuration of the hot water storage tank is enlarged, so that the place where it can be installed is limited. In addition, since a device that performs complex control is required, the cost tends to increase.
そこで、本発明は、簡単な構成で有効な熱利用が可能な暖冷房システム、及びそれを備えたユニット建物を提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heating / cooling system capable of effectively using heat with a simple configuration, and a unit building including the heating / cooling system.
前記目的を達成するために、本発明の暖冷房システムは、ヒートポンプの熱媒を介して蓄熱される循環流体を貯留する蓄熱部と、建物の内部に設置されて、前記蓄熱部から前記循環流体が供給される屋内熱交換器と、建物の床下空間に設置されて、前記屋内熱交換器から排出された前記循環流体を経由させる床下熱交換器とを備え、前記循環流体は、前記蓄熱部と前記屋内熱交換器と前記床下熱交換器とを循環することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a heating / cooling system according to the present invention includes a heat storage unit that stores a circulating fluid that is stored via a heat medium of a heat pump, and a heat storage unit that is installed in a building, and is connected to the circulating fluid from the heat storage unit. And an underfloor heat exchanger that is installed in an underfloor space of a building and passes through the circulating fluid discharged from the indoor heat exchanger, and the circulating fluid is the heat storage section. And the indoor heat exchanger and the underfloor heat exchanger are circulated.
ここで、前記蓄熱部は、前記床下空間に設置されるとともに、その外周は断熱部で被覆されている構成とすることができる。 Here, while the said thermal storage part is installed in the said underfloor space, the outer periphery can be set as the structure coat | covered with the heat insulation part.
また、前記床下空間は、床と底盤コンクリートと側壁コンクリートとに囲まれた建物の最下階の床下空間であって、前記側壁コンクリートには断熱材が取り付けられているのが好ましい。 In addition, the underfloor space is an underfloor space on the lowest floor of a building surrounded by a floor, bottom concrete, and side wall concrete, and a heat insulating material is preferably attached to the side wall concrete.
さらに、本発明のユニット建物は、上記いずれかの暖冷房システムを備えたことを特徴とする。 Furthermore, the unit building of the present invention includes any one of the above heating and cooling systems.
このように構成された本発明の暖冷房システムは、ヒートポンプによって蓄熱される蓄熱部と、その蓄熱部から循環流体が供給されて屋内の空調をおこなう屋内熱交換器と、床下熱交換器とを循環流体が循環している。 The heating / cooling system of the present invention configured as described above includes a heat storage unit that stores heat by a heat pump, an indoor heat exchanger that supplies a circulating fluid from the heat storage unit and performs indoor air conditioning, and an underfloor heat exchanger. Circulating fluid is circulating.
このため、屋内熱交換器で、循環流体が屋内の空気と充分に熱交換できなかったときでも、床下空間で熱交換がおこなわれるので、床下空間を通じて屋内を暖房したり、冷房したりすることができる。 For this reason, even if the circulating fluid is not able to sufficiently exchange heat with the indoor air in the indoor heat exchanger, heat is exchanged in the underfloor space, so the indoor space can be heated or cooled through the underfloor space. Can do.
また、床下熱交換器で充分に放熱又は吸熱した後に循環流体を蓄熱部に戻せば、ヒートポンプによって効率良く蓄熱をおこなうことができる。 Further, if the circulating fluid is returned to the heat storage section after sufficiently radiating or absorbing heat with the underfloor heat exchanger, heat can be efficiently stored by the heat pump.
さらに、蓄熱部を床下空間に設置して、その外周に断熱部を設けることで、蓄熱部を屋内熱交換器に近接して設置できるとともに、断熱部を通して熱が移動しても、床下空間を暖めたり、冷やしたりするために使用されることになるので、エネルギー効率に優れている。 Furthermore, by installing the heat storage part in the underfloor space and providing a heat insulating part on the outer periphery thereof, the heat storage part can be installed close to the indoor heat exchanger, and even if heat moves through the heat insulating part, It is used for warming and cooling, so it is energy efficient.
また、床下空間を断熱構造にすることで、床下熱交換器によって暖めたり、冷やしたりした空気を床に効率良く伝達することができる。 Moreover, by making the underfloor space into a heat insulating structure, the air heated or cooled by the underfloor heat exchanger can be efficiently transmitted to the floor.
さらに、このような暖冷房システムを備えたユニット建物は、建物全体を効率よく暖冷房することができる。 Furthermore, the unit building provided with such a heating / cooling system can efficiently heat / cool the entire building.
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の暖冷房システムSを備えたユニット建物Uの全体構成を説明する説明図である。 FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the overall configuration of a unit building U including the heating / cooling system S of the present embodiment.
まず、構成から説明すると、このようなユニット建物Uは、基礎断熱として構築される底盤コンクリート11と、その側縁に立設される側壁コンクリート12と、さらにその上に立設される壁部17と、その壁部17の上端開口を塞ぐ天井部16とから主に構成される。
First, in terms of configuration, such a unit building U includes a
そして、この天井部16と壁部17とに囲まれる空間は、床10によって床下空間14と屋内としての室内15とが区切られている。この床10は、床下空間14からの熱又は冷気が伝達され易いように、断熱材が貼り付けられていない構成となっている。また、この室内15には、例えばリビングルーム、寝室、ダイニングルームなどの居室が該当する。
In the space surrounded by the
また、側壁コンクリート12の床下空間14側には、グラスウールなどの断熱材13が貼り付けられており、床下空間14の熱や冷気が屋外18に移動し難い構造となっている。
In addition, a
そして、本実施の形態の暖冷房システムSは、屋外18に設置されるヒートポンプ5と、床下空間14に設置される蓄熱部2及び床下熱交換器としての放熱器3と、室内15の床10上に設置される屋内熱交換器としての室内放熱器4と、蓄熱部2と室内放熱器4と放熱器3とを繋ぐ循環管路6とから主に構成される。
And the heating / cooling system S of this Embodiment is the
ヒートポンプ5は、熱を低温物体と高温物体との間で移動させることで加熱又は冷却をおこなう装置で、二酸化炭素などの熱媒54を循環させながら圧縮・膨張をおこなうことで、熱を吸収したり、熱を放出したりして、その熱媒54に接する物体を加熱したり、冷却したりする。
The
このヒートポンプ5は、図1に模式的に示すように往路管51と熱交換部52と復路管53とによって、熱媒54を内外に循環させる経路が形成されている。
In the
例えば、ヒートポンプ5で加熱された熱媒54は、往路管51から流れ出し、蓄熱部2の内部に配置された熱交換部52で熱交換をおこない、放熱して温度が下がった熱媒54は復路管53を通ってヒートポンプ5に戻ることになる。そして、ヒートポンプ5の内部では、熱媒54は大気と熱交換をおこなって、再び加熱された熱媒54が往路管51から流れ出す。
For example, the
一方、この熱交換部52が配設される蓄熱部2は、プラスチックなどの合成樹脂材料によって外殻が形成された蓄熱タンク21と、その外周を被覆するグラスウールなどの断熱部22とから主に構成される。
On the other hand, the
この蓄熱タンク21の内部には、水などの循環流体23が充填されており、ヒートポンプ5の熱交換部52との熱交換によって温められたり、冷やされたりする。
The
また、この蓄熱部2の内部の循環流体23は、循環管路6を通って室内放熱器4に供給される。この循環管路6は、蓄熱部2と室内放熱器4とを繋ぐ供給管61と、その供給管61の途中に設けられる循環ポンプ63と、室内放熱器4の内部で熱交換をおこなう熱交換部65と、室内放熱器4と床下空間14の放熱器3とを繋ぐ排出管62と、放熱器3と蓄熱部2とを繋ぐ戻り管64とから主に構成される。
In addition, the circulating
この室内放熱器4は、蓄熱部2に蓄えられた循環流体23の熱と室内15の空気との熱交換をおこなう装置であり、送風ファンなどが備えられて、室内15全体を暖房したり、冷房したりして室温を調整する。
This
また、放熱器3は、室内放熱器4によって室内15の空気と熱交換して温度が低下又は温度が上昇した循環流体23の温度を、更に低下させたり上昇させたりするために床下空間14に設置される装置である。すなわち、この放熱器3では、排出管62から流れ込んだ循環流体23と床下空間14の空気との間で熱交換をおこなう。
In addition, the
一方、蓄熱部2に接続される循環管路6の供給管61と戻り管64は、温度の高い循環流体23を取り出す供給管61を蓄熱タンク21の上部に接続し、温度の低い循環流体23を送り込む戻り管64を蓄熱タンク21の下部に接続することで、蓄熱タンク21内で循環流体23が混ざり合って温度が低下することがないようにする。
On the other hand, the
次に、本実施の形態の暖冷房システムSを、熱媒54及び循環流体23の流れに着目して、図2を参照しながら説明する。なお、ここでは、暖房をおこなう場合について説明するが、冷房の場合も同様の流れになる。
Next, the heating / cooling system S of the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 while focusing on the flow of the
まず、ヒートポンプ5で加熱された熱媒54は、往路管51から流れ出し、熱交換部52に送られる。この熱交換部52は、蓄熱部2の蓄熱タンク21の内部で蛇行しており、その内部に充填された循環流体23と管材を介して長く接触することになる。
First, the
そして、この熱交換部52で熱媒54と循環流体23とが間接的に接触すると、熱交換がおこなわれ、熱媒54の熱が循環流体23に伝達されて加熱されるとともに、熱を奪われた熱媒54は温度が低下して復路管53に排出される。
Then, when the
このようにして復路管53を通ってヒートポンプ5に戻った熱媒54は、膨張されて大気より低い温度になり、大気と熱交換することで再び温度が上昇し、圧縮してさらに加熱された熱媒54は、再び蓄熱部2に向けて送り出される。
The
このような熱媒54のヒートポンプ5と蓄熱部2との間の循環が繰り返されると、蓄熱部2は断熱部22で被覆されておりほとんど放熱しないため、循環流体23に熱が蓄熱されることになる。また、このような蓄熱は、電気料金の安い深夜電力を使っておこなうと経済的である。
When the circulation between the
一方、室内15の温度を上昇させるために室内放熱器4のスイッチを入れると、循環ポンプ63が作動して供給管61を介して蓄熱部2の循環流体23が吸い込まれて、室内放熱器4に送られることになる。
On the other hand, when the
この室内放熱器4の内部では、熱交換部65が蛇行しており、室内15の空気と接触することによって熱交換がおこなわれる。また、送風ファンが設けられている場合は、その風量によって放熱が促進されて、暖かい空気が室内15に放出される。
Inside the
そして、室内15の空気と熱交換をおこなった循環流体23は、放熱した分だけ温度が低下して排出管62に流れ出す。この排出管62から流れ出した循環流体23は、供給されたときよりも温度が低下しているが、冬期の外気温などに比べると充分に高い温度を保っている。
Then, the circulating
そこで、排出管62を通って床下空間14に導かれた循環流体23を、放熱器3によって再度、床下空間14の空気と熱交換させる。この放熱器23は、例えば蛇行して床下空間14の空気との接触距離が長くなるように形成されている。
Therefore, the circulating
そして、放熱器3における熱交換によって2度目の放熱がおこなわれた循環流体23は、戻り管64を通って蓄熱部2に戻される。この蓄熱部2に戻った循環流体23は、室内放熱器4と放熱器3による2度の放熱によって、充分に温度が低下している。
Then, the circulating
次に、本実施の形態の暖冷房システムSの作用について説明する。 Next, the effect | action of the heating / cooling system S of this Embodiment is demonstrated.
このように構成された本実施の形態の暖冷房システムSは、ヒートポンプ5によって蓄熱される蓄熱部2と、その蓄熱部2から循環流体23が供給されて室内の空調をおこなう室内放熱器4と、放熱器3とを循環流体23が循環している。
The heating / cooling system S of the present embodiment configured as described above includes a
このため、室内放熱器4で、循環流体23が室内15の空気と充分に熱交換できなかったときでも、床下空間14で熱交換がおこなわれるので、例えば暖房時に床下空間14を通じて室内15の温度を上昇させることができる。
For this reason, even when the circulating
すなわち、室内放熱器4での熱交換は、空気との接触による熱交換であるため、循環流体23の通過速度が速かったり、室内放熱器4周辺の空気の温度が高かったりすると、充分に熱交換がおこなわれないまま排出管62に流れ出すことになる。
That is, since heat exchange in the
しかしながら、一旦、蓄熱部2から流れ出した循環流体23の熱エネルギーは、輸送による損失もあるため、充分に有効利用することが資源の節約にもつながることになる。
However, since the heat energy of the circulating
そこで、床下空間14において、放熱器3を経由させることで、循環流体23の持つ熱エネルギーを床下空間14に充分に放出させる。このようにして床下空間14の空気を放熱器3によって暖めれば、床10を暖めることができ、この温度が上昇した床10からの輻射熱によって室内15を暖房することができるので無駄になることがない。さらに、床下空間14を暖めることによって、ユニット建物Uの躯体を保温することができ、建物全体の平均温度を上昇させて部屋間の温度差によって発生するヒートショックを抑えることができる。
Therefore, the heat energy of the circulating
また、このようにして床下空間14の放熱器3で充分に放熱した後に循環流体23を蓄熱部2に戻せば、ヒートポンプ5によって効率良く蓄熱をおこなうことができる。
In addition, heat can be efficiently stored by the
すなわち、ヒートポンプの成績係数(COP)は、圧縮式ヒートポンプの暖房の場合、「暖房出力(すなわち、放出する熱量)」を「熱媒になされる必要動力(すなわち、熱媒を圧縮する圧縮機を作動させる電力)」で除した値であり、放出する熱量が多いほど、成績係数(COP)は大きくなってエネルギー効率は良くなる。 In other words, the coefficient of performance (COP) of the heat pump indicates that, in the case of heating of a compression heat pump, “heating output (ie, amount of heat released)” is “required power to be used as a heat medium (ie, a compressor that compresses the heat medium). The greater the amount of heat released, the greater the coefficient of performance (COP) and the better the energy efficiency.
さらに、蓄熱部2を床下空間14に設置して、その外周に断熱部22を設けることで、蓄熱部2を室内放熱器4に近接して設置できるので、その間のエネルギー損失を減らして室内放熱器4の出力性能を高くすることができる。
Furthermore, since the
また、この蓄熱部2は、配管も少なく、簡単な構成にできるので、床下空間14であっても充分に設置することができる。
Moreover, since this
さらに、断熱部22を通して熱が漏出したとしても、床下空間14を暖めるために使用されることになるので、間接的に室内15の暖房に寄与することになって無駄が無く、エネルギー効率に優れている。
Furthermore, even if heat leaks through the
また、床下空間14をコンクリートで囲んで断熱材13を配置して断熱構造にすることで、放熱器3によって効率よく床下空間14の空気を暖めることができ、その暖かい空気を床10に伝達して室内15の床暖房をおこなうことができる。
Moreover, by enclosing the
以上の暖冷房システムSの作用は、暖房時を中心に記載したが、冷房時に蓄熱部2に冷水を蓄えた場合においても、本実施の形態の暖冷房システムSであれば、同様の効果を得ることができる。
Although the above-described operation of the heating / cooling system S has been described mainly in the case of heating, the same effect can be obtained with the heating / cooling system S of the present embodiment even when cold water is stored in the
さらに、このような暖冷房システムSを備えたユニット建物Uは、建物全体の暖冷房をエネルギー効率の良いものにすることができる。 Furthermore, the unit building U equipped with such a heating / cooling system S can make the entire building warm / cool with good energy efficiency.
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the best embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are possible. Are included in the present invention.
例えば、前記実施の形態では、床下熱交換器として管を蛇行させた放熱器3について説明したが、これに限定されるものではなく、ラジエータ、ヒートパイプ、断熱性能の低いタンク、底盤コンクリート11などに埋め込まれる埋設パイプなどいずれの形態の熱交換器であってもよい。
For example, in the said embodiment, although the
また、前記実施の形態では、建物の最下層の床下空間に蓄熱部2と放熱器3とを設置したが、これに限定されるものではなく、例えば、屋内熱交換器を2階の居室に設置した場合に、その2階の床下空間に床下熱交換器を設置するような形態であってもよい。さらに、蓄熱部2は、床下空間14でなくても、屋外18に設置するものであってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
さらに、前記実施の形態では循環流体を水として説明したが、これに限定されるものではなく、蓄熱部2と室内放熱器4と放熱器3との間を循環させることができる熱輸送媒体であれば、いずれの流体を使用してもよい。
Furthermore, although the circulating fluid has been described as water in the above embodiment, the present invention is not limited to this, and a heat transport medium that can circulate between the
また、蓄熱部2の断熱部22は、蓄熱タンク21の外殻を断熱性の材料で形成したものであってもよい。
Moreover, the
さらに、前記実施の形態では、居室などの室内15に室内放熱器4を設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、廊下や洗面所やキッチンなどの非居室に屋内熱交換器を設置してもよい。また、屋内熱交換器で暖められる屋内空間と、床下熱交換器によって温められる床のある屋内空間とは同じ空間でなくてもよい。
Furthermore, although the said embodiment demonstrated the case where the
S 暖冷房システム
U ユニット建物
2 蓄熱部
23 循環流体
3 放熱器(床下熱交換器)
4 室内放熱器(屋内熱交換器)
5 ヒートポンプ
6 循環管路
10 床
11 底盤コンクリート
12 側壁コンクリート
13 断熱材
14 床下空間
15 室内(建物の内部)
S Heating / cooling system
4 Indoor radiator (indoor heat exchanger)
5
Claims (4)
前記循環流体は、前記蓄熱部と前記屋内熱交換器と前記床下熱交換器とを循環することを特徴とする暖冷房システム。 A heat storage unit that stores a circulating fluid that is stored through a heat medium of a heat pump, an indoor heat exchanger that is installed inside the building and that is supplied with the circulating fluid from the heat storage unit, and is installed in an underfloor space of the building And an underfloor heat exchanger that passes through the circulating fluid discharged from the indoor heat exchanger,
The said circulating fluid circulates through the said thermal storage part, the said indoor heat exchanger, and the said underfloor heat exchanger, The heating / cooling system characterized by the above-mentioned.
A unit building comprising the heating and cooling system according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007120528A JP2008275265A (en) | 2007-05-01 | 2007-05-01 | Heating and cooling system and unit building |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007120528A JP2008275265A (en) | 2007-05-01 | 2007-05-01 | Heating and cooling system and unit building |
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JP (1) | JP2008275265A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016008764A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 積水化学工業株式会社 | Floor heating system, building, and unit building |
-
2007
- 2007-05-01 JP JP2007120528A patent/JP2008275265A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016008764A (en) * | 2014-06-24 | 2016-01-18 | 積水化学工業株式会社 | Floor heating system, building, and unit building |
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