JP2009014218A

JP2009014218A - 温水暖房装置

Info

Publication number: JP2009014218A
Application number: JP2007173751A
Authority: JP
Inventors: Makoto Morita; 誠森田; Katsumi Moroga; 勝巳諸我; Akira Igarashi; 彰五十嵐; Kazuma Takeuchi; 一真竹内
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】暖房端末器に対し必要な熱量を最適な温度で連続的に供給することが可能な温水暖房装置を提供する。
【解決手段】熱源機１で加熱した温水を家屋２内の暖房端末器３へ循環させて暖房を行うようにした温水暖房装置において、熱源機１から循環温水への熱交換量ｑｒが、予め設定された家屋２の熱損失係数Ｑと、予め設定された家屋２の延床面積Ａと、外気温度Ｔａと、予め設定された設定室温Ｔｓとから算定した理論暖房負荷ｑｔになるように熱源機１の加熱量および／または暖房端末器３へ循環温水の流量を制御するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、家屋を温水が循環する暖房端末器で暖房する温水暖房装置に関するものである。

従来よりこの種の温水暖房装置では、図２に示すように、熱源機１０１で加熱した温水を温水ラジエーターや床暖房パネル等の暖房端末器１０２に循環させて暖房を行うようにしているもので、暖房端末器１０２への温水経路途中に熱動弁１０３を設け、熱源機１０１からは一定温度の温水を暖房端末器に対して送出し、熱動弁１０３において過暖房時に温水の供給を絞るか停止することで室温を制御しているものである。（例えば特許文献１参照）
特開平１０−２５６５号公報

ところが、このような従来の温水暖房装置においては、熱動弁の開閉によって室温を調節しようとしているものであるため、間欠的に熱を供給することとなり、暖房端末器の温度が安定しないと共に、過大な熱供給となり易く、放熱ロスが大きく暖房効率が良くないものであった。

本発明は、上記課題を解決するため、熱源機で加熱した温水を家屋内の暖房端末器へ循環させて暖房を行うようにした温水暖房装置において、前記熱源機から循環温水への熱交換量が所定値になるように前記熱源機の加熱量および／または前記暖房端末器へ循環温水の流量を制御するようにした。

また、前記所定値を、予め設定された家屋の熱損失係数と、予め設定された家屋の床面積と、外気温度と、予め設定された設定室温とから算定した理論暖房負荷とした。

また、暖房運転開始後室温が安定してからの外気温度と、検出室温と、設定室温と、前記熱損失係数とから該熱損失係数を補正し、前記熱源機から循環温水への熱交換量が補正後の熱損失係数を用いた理論暖房負荷になるように前記熱源機の加熱量を制御するようにした。

本発明によれば、暖房端末器に対し必要な熱量を最適な温度で連続的に供給することが可能となり、室温および暖房端末器の温度が安定すると共に、暖房効率が向上して省エネルギーとなるものである。

次に本発明の一実施形態の温水暖房装置を図１に基づいて説明する。
１はこの温水を加熱して供給する熱源機、２は被暖房空間である家屋、３は家屋２内に設置された暖房端末器としての床暖房パネル、４は往き管５と戻り管６で構成され熱源機１で加熱された温水を床暖房パネル３へ循環供給させるための暖房循環回路である。

次に前記熱源機１について詳細に説明すると、７は暖房循環回路４途中に設けられ、温水を加熱するための熱交換器、８はこの熱交換器７を加熱する加熱源で、バーナ装置、ヒートポンプ装置、ヒートポンプ装置により加熱貯湯された温水等により熱交換器７を適宜加熱できるものであればよいものである。暖房循環回路４の往き管５には、温水の膨張を吸収する開放式あるいは密閉式の温水膨張タンク９、床暖房パネル３への温水の往き温度Ｔｏを検出する往き温水温度センサ１０が設けられ、また、暖房循環回路４の戻り管６には、温水を循環させる暖房循環ポンプ１１、温水の循環流量Ｆを検出する流量センサ１２、床暖房パネル３からの温水の戻り温度Ｔｉを検出する戻り温水温度センサ１３が設けられている。１４は外気温度Ｔａを検出するための外気温度センサ、１５はこれら熱源機１の各部の作動を制御する制御装置である。

１６は家屋２内の床暖房パネル３の近傍に設けられ、暖房運転の開始、停止および家屋２内の所望の暖房温度（設定室温Ｔｓ）を設定する各種操作部を有したリモコン、１７はリモコン１６に設けられ、家屋２内の室温Ｔｒを検出する室温センサであり、これらリモコン１６、室温センサ１７は前記熱源機１の制御装置１５に有線あるいは無線にて信号接続されているものである。

ここで、前記家屋２は建物全体の断熱性能を示す熱損失係数Ｑ値（ｗ／ｍ^２ｋ）が予め算出されており、所定の延床面積Ａ（ｍ^２）を有しているもので、前記リモコン１６の操作によって熱損失係数Ｑと延床面積Ａが入力可能としている。

前記制御装置１５は、予め設定された家屋の熱損失係数Ｑと、予め設定された家屋の床面積Ａと、外気温度Ｔａと、予め設定された設定室温Ｔｓとから理論暖房負荷ｑｔを下の数式１に基づいて算出する。

（数１）
理論暖房負荷ｑｔ＝Ｑ・Ａ・（Ｔｓ−Ｔａ）

また、前記制御装置１５は、往き温度Ｔｏと、戻り温度Ｔｉと、循環流量Ｆと、予め設定された温水の比重ρ、比熱ｃとから熱源機１から温水へ熱交換された熱量ｑｒを下の数式２に基づいて算出する。

（数２）
熱交換量ｑｒ＝ρ・ｃ・Ｆ・（Ｔｏ−Ｔｉ）

そして、前記制御装置１５は、熱源機１から循環温水への熱交換量ｑｒが理論暖房負荷ｑｔになるように熱源機１の加熱量および／または暖房循環ポンプ１１による循環温水の流量Ｆを制御するようにした。

具体的には、暖房循環ポンプ１１の能力を固定したまま往き温度Ｔｏと戻り温度Ｔｉの差が変化するように加熱量を増減したり、あるいは、往き温度Ｔｏと戻り温度Ｔｉの差を固定するように加熱量を増減しつつ暖房循環ポンプ１１の能力を増減したりすることによって熱交換量ｑｒが理論暖房負荷ｑｔに一致するように熱源機１を制御するようにしているものである。

このように家屋２内に供給する熱量を家屋２の性能に基づいた理論暖房負荷ｑｒにすることで、家屋２から外気へ放熱する分の熱量と等しい熱量を熱源機１が供給し、余分な熱量が供給されないため、必要な熱量を連続的に供給することが可能となり、室温および暖房端末器の温度が安定すると共に、家屋２側で求められる熱量が供給されるため、結果的に最適な温度の温水が床暖房パネル３に供給されることとなり、余分な放熱がなくなって暖房効率が向上して省エネルギーとなるものである。

ここで、家屋２内の居住者の活動によって内部発熱量や計画外換気が発生し、実際の暖房負荷は理論暖房負荷ｑｒに必ずしも一致しないことがある。さらには家屋２自体の経年変化や荒天時の自然換気量の増大によって家屋２自体の熱損失係数Ｑが変化し、実際の暖房負荷と理論暖房負荷ｑｒが乖離してしまうことがある。そのため、実際の暖房負荷と理論暖房負荷ｑｒの過不足によって安定暖房時の検出室温Ｔｒが設定室温Ｔｓと乖離してしまうことがあった。

しかし、前記制御装置１５は、熱源機１の加熱量および暖房循環ポンプ１１の循環量が大きく変化しない状態で検出室温Ｔｒが一定時間以上安定している状態になったことを確認したら、その時点での理論暖房負荷ｑｔと、同じ時点の検出室温Ｔｒとから下の数式３を用いて家屋２の熱損失係数Ｑを補正するようにしている。

（数３）
補正後の熱損失係数Ｑ’＝Ｑ（Ｔｓ−Ｔａ）／（Ｔｒ−Ｔａ）

そして、前記制御装置１５は、補正後の熱損失係数Ｑ’を用いて理論暖房負荷ｑｔを算出し、熱源機１から循環温水への熱交換量ｑｒがこの理論暖房負荷ｑｔになるように熱源機１を制御するようにしているものである。なお、再度安定暖房時の検出室温Ｔｒが設定室温Ｔｓと乖離した場合は、再度熱損失係数Ｑを補正するようにするようにしている。

このように、実際の暖房負荷と理論暖房負荷ｑｔが乖離した場合は、それを補正して理論暖房負荷ｑｔを算出し直し、実際の暖房負荷と一致するように熱源機１を制御するようにしたため、居住者の活動や家屋２自体の経時変化を含めた暖房環境の変化があっても、家屋２から外気へ放熱する分の熱量と等しい熱量を熱源機１が供給し、余分な熱量が供給されないため、必要な熱量を連続的に供給することが可能となり、室温および暖房端末器の温度が安定すると共に、家屋２側で求められる熱量が供給されるため、結果的に最適な温度の温水が床暖房パネル３に供給されることとなり、余分な放熱がなくなって暖房効率が向上して省エネルギーとなるものである。

なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変可能なもので、例えば熱源機１から温水へ熱交換された熱量ｑｒを熱源機１の加熱量と予め定められた熱交換器７の熱交換率によって算出するようにしてもよいものである。

また、本発明は熱源機１の加熱方式の種別によらず適用可能で、さらに温水暖房端末器の種類としては床暖房パネルおよび温水ラジエーターや温水コンベクターが望ましいものの、他の種類の温水暖房端末器でも適用可能なものである。

また、本発明は寒冷地区における次世代省エネルギー基準を満たす程度以上の高気密高断熱住宅で２４時間連続暖房運転する場合において有効に作用するものであるが、高気密住宅においては自然換気による把握不能な放熱量が少ないため特に有効である。

本発明の一実施形態の温水暖房装置の概略構成図。従来の温水暖房装置の概略構成図。

符号の説明

１熱源機
２家屋
３床暖房パネル（暖房端末器）
ＱＱ値（家屋の熱損失係数）
Ａ家屋の延床面積
Ｔｓ設定室温
Ｔａ外気温度
Ｔｒ検出室温
ｑｔ理論暖房負荷
ｑｒ熱交換量

Claims

熱源機で加熱した温水を家屋内の暖房端末器へ循環させて暖房を行うようにした温水暖房装置において、前記熱源機から循環温水への熱交換量が所定値になるように前記熱源機の加熱量および／または前記暖房端末器へ循環温水の流量を制御するようにしたことを特徴とする温水暖房装置。
前記所定値を、予め設定された家屋の熱損失係数と、予め設定された家屋の延床面積と、外気温度と、予め設定された設定室温とから算定した理論暖房負荷としたことを特徴とする請求項１記載の温水暖房装置。
暖房運転開始後室温が安定してからの外気温度と、検出室温と、設定室温と、前記熱損失係数とから該熱損失係数を補正し、前記熱源機から循環温水への熱交換量が補正後の熱損失係数を用いた理論暖房負荷になるように前記熱源機の加熱量を制御するようにしたことを特徴とする請求項２記載の温水暖房装置