JP2010255982A - Heat utilization system and heat utilizing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽熱や地中熱を有効に利用することができる熱利用システム及び熱利用方法に関し、例えば寒冷地域の一般家屋などでも効率的に太陽熱や地中熱を利用することができる熱利用システム及び熱利用方法に関するものである。 The present invention relates to a heat utilization system and a heat utilization method that can effectively use solar heat and geothermal heat. For example, heat utilization that can efficiently use solar heat and geothermal heat even in general houses in cold regions. The present invention relates to a system and a heat utilization method.
従来の熱利用システムとしては、太陽熱温水器により給水槽に貯水している水を加熱して生活用水として使用するものが最も一般的であった。 As a conventional heat utilization system, the most common one is to use water stored in a water supply tank by a solar water heater as water for daily use.
又、これの進化型としては、太陽熱集熱パネルで加熱した熱媒体を利用して給水槽内の水を暖めると共に、ヒートポンプを備え、ヒートポンプによる給水槽内の水の更なる加熱が図られていた。 Moreover, as an evolution type, the heating medium heated by the solar heat collecting panel is used to warm water in the water tank, and a heat pump is provided to further heat the water in the water tank by the heat pump. It was.
更に、地中の温度が一定であることを利用して、熱媒体を地中とヒートポンプとに循環させて、地熱を利用してヒートポンプの効率を上げる、いわゆる地中熱源ヒートポンプを利用したジオサーマルシステムも実現してきている。 Furthermore, using the fact that the temperature in the ground is constant, the thermal medium is circulated between the ground and the heat pump, and geothermal is used to increase the efficiency of the heat pump. The system has also been realized.
例えば、特許文献1に記載の太陽エネルギー利用装置は、生活用に用いる温水を貯蔵する貯湯槽と、地中に埋設された採熱部と、太陽熱集熱パネルと、ヒートポンプと、採熱部と太陽熱集熱パネルとヒートポンプとに第1の熱媒体を循環させる循環経路と、貯湯槽に配設されたヒートポンプにより加熱される第2の熱媒体を流す第1の加熱コイルと、冷媒経路に接続される第2の加熱コイルとを備え、ヒートポンプは、冷媒経路を流れる第1の熱媒体から熱を吸収して第2の熱媒体を加熱可能に構成され、第1の熱媒体を第2の加熱コイルに循環させるとともに第2の熱媒体を第1の加熱コイルに循環させて貯湯槽内の水を加熱可能に構成されていた。 For example, the solar energy utilization apparatus described in Patent Literature 1 includes a hot water storage tank for storing hot water used for daily life, a heat collection unit buried in the ground, a solar heat collection panel, a heat pump, and a heat collection unit. A circulation path for circulating the first heat medium between the solar heat collecting panel and the heat pump, a first heating coil for flowing a second heat medium heated by the heat pump disposed in the hot water tank, and a refrigerant path The heat pump is configured to absorb heat from the first heat medium flowing through the refrigerant path to heat the second heat medium, and to transfer the first heat medium to the second heat coil. While circulating through the heating coil, the second heating medium was circulated through the first heating coil so as to heat the water in the hot water tank.
そして、循環経路は、採熱部を経由せずに集熱器と第2の加熱コイルとに第1の熱媒体を流す第1の状態と、第2の加熱コイルを経由せずに集熱器と採熱部とに熱媒体を流す第2の状態と、集熱器と第2の加熱コイルとを経由せずに採熱部に第1の熱媒体を流す第3の状態とに切換自在な流路切換手段を備えていた。 The circulation path includes a first state in which the first heat medium flows through the heat collector and the second heating coil without going through the heat collecting unit, and heat collection without going through the second heating coil. Switching between a second state in which the heat medium flows through the heat collecting unit and the heat collecting unit and a third state in which the first heat medium flows through the heat collecting unit without passing through the heat collector and the second heating coil A flexible channel switching means was provided.
そして、貯湯槽内の水温が設定温度より低く、太陽熱集熱パネルで加温された熱媒体の温度が貯湯槽内の水温より所定温度以上高い場合には、ヒートポンプを作動しない状態で、流路切換手段で採熱部を経由せずに集熱器と第2の加熱コイルとに第1の熱媒体を流す様に切り換えていた。 When the water temperature in the hot water tank is lower than the set temperature and the temperature of the heat medium heated by the solar heat collecting panel is higher than the water temperature in the hot water tank by a predetermined temperature or more, the heat pump is not operated and the flow path The switching means switches the first heat medium to flow through the heat collector and the second heating coil without passing through the heat collecting section.
そして、貯湯槽内の水温が設定温度より低く、太陽熱集熱パネルで加温された熱媒体の温度が、貯湯槽内の水温より所定温度より低く、かつ、採熱部で加温された熱媒体の温度より所定温度以上高い場合には、ヒートポンプを作動させると共に、流路切換手段で第2の加熱コイルを経由せずに集熱器と採熱部とに熱媒体を流す様に切り換えていた。 The water temperature in the hot water tank is lower than the set temperature, the temperature of the heat medium heated by the solar heat collecting panel is lower than the predetermined temperature than the water temperature in the hot water tank, and the heat heated in the heat collecting section When the temperature is higher than the temperature of the medium by a predetermined temperature or more, the heat pump is operated and the flow path switching means is switched so that the heat medium flows through the heat collector and the heat collecting unit without passing through the second heating coil. It was.
又、貯湯槽内の水温が設定温度より低く、太陽熱集熱パネルで加温された熱媒体の温度が採熱部で加温された熱媒体の温度より所定温度低い場合には、ヒートポンプを作動させると共に、流路切換手段で集熱器と第2の加熱コイルとを経由せずに採熱部に熱媒体を流す様に切り換え、貯湯槽内の水温が設定温度以上であり、太陽熱集熱パネルで加温された熱媒体の温度が採熱部で加温された熱媒体の温度より所定温度以上高い場合には、ヒートポンプを作動せずに、流路切換手段で第2の加熱コイルを経由せずに集熱器と採熱部とに熱媒体を流す様にしていた。 Also, if the water temperature in the hot water tank is lower than the set temperature and the temperature of the heat medium heated by the solar heat collecting panel is lower than the temperature of the heat medium heated by the heat collecting section, the heat pump is activated. In addition, the flow path switching means switches so that the heat medium flows through the heat collecting part without passing through the heat collector and the second heating coil, the water temperature in the hot water tank is equal to or higher than the set temperature, and the solar heat collecting When the temperature of the heating medium heated by the panel is higher than the temperature of the heating medium heated by the heat collecting unit by a predetermined temperature or more, the second heating coil is installed by the flow path switching means without operating the heat pump. The heat medium was allowed to flow between the heat collector and the heat collecting part without going through.
しかし、太陽熱集熱パネルで加熱した温水を利用したり、太陽熱集熱パネルで加熱した水を給水槽内の水の加熱に利用するのみであるため、十分に太陽光が降り注いでいる夏や、日中のごく一部の時間しか加熱した熱媒体を利用できず、加熱された熱媒体をほとんど利用できなかった。 However, since the hot water heated by the solar heat collection panel is used, or the water heated by the solar heat collection panel is only used for heating the water in the water tank, in the summer when sunlight is sufficiently poured, The heated heat medium could only be used for a very small part of the day, and the heated heat medium could hardly be used.
又、技術文献1に記載された熱利用システムでも同様であり、貯湯槽はあくまで給湯用であり、太陽熱集熱パネルで加熱された熱媒体温度が55℃以上の高い温度でなければ利用されていなかった。
又、空調は全てヒートポンプ・循環ポンプ・放熱ファン・放熱器の作動により行われており、機器の電力消費も多く、効率を上げられなかった。
The same applies to the heat utilization system described in Technical Document 1. The hot water storage tank is only for hot water supply, and is not used unless the temperature of the heat medium heated by the solar heat collection panel is higher than 55 ° C. There wasn't.
In addition, the air conditioning is all performed by the operation of heat pumps, circulation pumps, radiating fans, and radiators.
本発明は、上述した課題によりなされたもので、太陽光や地中熱を無駄なく、有効に利用できる熱利用システムを提供することを目的とする。 This invention was made | formed by the subject mentioned above, and aims at providing the heat | fever utilization system which can utilize sunlight and geothermal heat effectively without waste.
上記の目的を達成するため、例えば以下の構成を備える。
すなわち、温度の高い温水を貯蓄する高温水貯水槽と、前記高温水貯水槽よりも低い温度の温水を貯蓄する中温水貯水槽と、前記貯水槽に貯蓄される温水を加熱可能な各貯水槽ごとに備えられた熱交換ユニットと、太陽熱集熱パネルと、主要部分が地中に埋設された蓄熱部と、熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部と前記熱交換ユニットとを選択循環させるための媒体循環経路と、前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルに循環させるか否かを制御するパネル制御弁と、前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記それぞれの熱交換ユニットに循環させるか否かを制御するユニット制御弁と、前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記蓄熱部に循環させるか否かを制御する地中制御弁と、前記各制御弁を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記熱交換媒体の温度に基づいて前記各制御弁を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, for example, the following configuration is provided.
That is, a high-temperature water storage tank that stores hot water having a high temperature, a medium-temperature water storage tank that stores hot water having a temperature lower than that of the high-temperature water storage tank, and each water tank that can heat the hot water stored in the storage tank A heat exchange unit, a solar heat collection panel, a heat storage unit with a main part embedded in the ground, and a heat exchange medium selected from the solar heat collection panel, the heat storage unit, and the heat exchange unit A medium circulation path for circulation, a panel control valve for controlling whether or not to circulate the heat exchange medium circulating in the medium circulation path to the solar heat collecting panel, and the heat exchange circulating in the medium circulation path A unit control valve for controlling whether or not a medium is circulated to each of the heat exchange units, and an underground control valve for controlling whether or not the heat exchange medium circulated through the medium circulation path is circulated to the heat storage unit When And a control unit for controlling the respective control valves, the control unit and controls the control valves based on the temperature of the heat exchange medium.
そして例えば、更に、前記太陽熱集熱パネル内の前記液状熱媒体温度を検出するパネル温度センサを備え、前記制御部は、前記パネル温度センサの検出する温度から前記熱交換媒体を前記媒体循環経路が循環させるか否かを決定することを特徴とする。 And for example, it further includes a panel temperature sensor that detects the temperature of the liquid heat medium in the solar heat collecting panel, and the control unit is configured to transfer the heat exchange medium from the temperature detected by the panel temperature sensor. It is characterized by determining whether to circulate or not.
また例えば、前記熱交換ユニットは、前記熱交換媒体よりの熱で貯水槽から送られてくる温水を加熱可能であり、前記制御部は、パネル温度測定部の測定温度が所定温度以上である場合に、前記熱交換媒体が前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換媒体循環経路を循環するように制御して循環経路制御の基となる前記熱交換媒体温度を調べることを特徴とする。 Further, for example, the heat exchange unit can heat the hot water sent from the water storage tank with heat from the heat exchange medium, and the control unit has a measurement temperature of the panel temperature measurement unit equal to or higher than a predetermined temperature. In addition, the heat exchange medium is controlled to circulate through the solar heat collecting panel and the heat exchange medium circulation path, and the heat exchange medium temperature which is a basis of the circulation path control is examined.
更に例えば、前記制御部は、前記媒体循環経路の熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄された温水の温度より高い温度である場合には前記熱交換媒体を太陽熱集熱パネルと前記高温水貯水槽に対応する熱交換ユニットとを循環するように制御し、前記熱交換媒体循環経路内の熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄された温水の温度以下で前記中温水貯水槽に貯蓄された温水の温度より高い温度である場合には前記熱交換媒体を太陽熱集熱パネルと前記中温水貯水槽に対応する熱交換ユニットとを循環するように制御し、前記熱交換媒体循環経路内の熱交換媒体が前記中温水貯水槽に貯蓄された温水の温度以下で前記蓄熱部に貯蓄されている熱交換媒体の温度以上である場合には前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部を循環させる様に各制御弁を制御することを特徴とする。 Further, for example, when the heat exchange medium in the medium circulation path is higher in temperature than the temperature of the hot water stored in the high-temperature water reservoir, the control unit converts the heat exchange medium into the solar heat collection panel and the high-temperature water. The heat exchange medium corresponding to the water storage tank is controlled to circulate, and the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is stored in the intermediate temperature water storage tank at a temperature equal to or lower than the temperature of the hot water stored in the high temperature water storage tank. If the temperature is higher than the temperature of the heated water, the heat exchange medium is controlled to circulate between the solar heat collection panel and the heat exchange unit corresponding to the intermediate temperature water storage tank, When the heat exchange medium is equal to or lower than the temperature of the hot water stored in the intermediate temperature water storage tank and equal to or higher than the temperature of the heat exchange medium stored in the heat storage section, the heat exchange medium is Circulate the heat storage section And controlling the respective control valves as.
また例えば、前記制御部は、前記熱交換媒体循環経路内の熱交換媒体が前記蓄熱部に貯蓄されている熱交換媒体の温度以下である場合には前記太陽熱集熱パネルに前記熱交換媒体が供給されないようにパネル制御弁を制御することを特徴とする。 For example, when the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is equal to or lower than the temperature of the heat exchange medium stored in the heat storage part, the control unit may cause the solar heat collection panel to include the heat exchange medium. The panel control valve is controlled so as not to be supplied.
更に例えば、前記温度の高い温水を貯蓄する高温水貯水槽は給湯用の給水槽であり、前記高温水貯水槽よりも低い温度の温水を貯蓄する温水貯水槽は空調用の蓄熱槽であることを特徴とする。 Further, for example, the high-temperature water storage tank that stores hot water having a high temperature is a hot water supply tank, and the hot water storage tank that stores hot water having a temperature lower than that of the high-temperature water storage tank is a heat storage tank for air conditioning. It is characterized by.
また例えば、前記中温水貯水槽にはヒートポンプが接続され、ヒートポンプは前記中温水貯水槽に蓄熱されている中温水を加熱可能であることを特徴とする。 Further, for example, a heat pump is connected to the intermediate temperature water storage tank, and the heat pump can heat the intermediate temperature water stored in the intermediate temperature water storage tank.
そして例えば、前記ヒートポンプは、前記媒体循環経路にも接続され、熱交換媒体の熱を吸収可能であると共に、前記高温水貯水槽に貯水されている高温水を加熱可能であることを特徴とする。 For example, the heat pump is also connected to the medium circulation path, can absorb the heat of the heat exchange medium, and can heat the high-temperature water stored in the high-temperature water reservoir. .
更に例えば、前記ヒートポンプは、前記蓄熱部と接続され、前記ヒートポンプ稼働時に前記熱交換媒体を前記蓄熱部と前記ヒートポンプに循環可能であることを特徴とする。 Further, for example, the heat pump is connected to the heat storage unit, and is capable of circulating the heat exchange medium to the heat storage unit and the heat pump when the heat pump is operating.
また例えば、前記制御部は、前記ヒートポンプによる冷房運転時に、熱交換媒体を前記媒体循環経路と前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部とを循環させ、前記ヒートポンプにより加熱された熱交換媒体の熱を前記太陽熱集熱パネルを介して放熱可能であることを特徴とする。 For example, the control unit circulates a heat exchange medium through the medium circulation path, the solar heat collection panel, and the heat storage unit during cooling operation by the heat pump, and heats the heat exchange medium heated by the heat pump. It is possible to dissipate heat through the solar heat collecting panel.
更に例えば、前記蓄熱部は、主要部が地中に埋設された略U字型の可撓性を有するプラスチック管を必要数つなぎ合わせ、前記プラスチック管の地中埋設部分の周囲には硅砂を充填してなることを特徴とする。 Further, for example, the heat storage section is formed by joining together a necessary number of plastic pipes having a substantially U-shape, the main part of which is buried in the ground, and filled with sand around the underground section of the plastic pipe. It is characterized by becoming.
また例えば、前記熱交換媒体は、水に比して大きな比熱を有し、周囲環境にかかわらず液相状態を維持可能であることを特徴とする。そして例えば、前記熱交換媒体は不凍液であることを特徴とする。 For example, the heat exchange medium has a specific heat larger than that of water, and can maintain a liquid phase state regardless of the surrounding environment. For example, the heat exchange medium is an antifreeze liquid.
または、太陽熱集熱パネルと、温水を貯蓄する貯水槽と、前記貯水槽に貯蓄される温水を加熱可能な熱交換ユニットと、主要部分が地中に埋設された蓄熱部と、前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部と前記熱交換ユニットとを選択循環可能な熱交換媒体と、前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部と前記熱交換ユニットとを選択循環させるための熱交換媒体循環経路とを備え前記貯水槽に貯蓄されている温水を利用する熱利用システムにおける熱利用方法であって、前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換媒体循環経路を循環させる準備モードと、前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換ユニットとを循環させる2種の加熱モードと、前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記貯水槽に貯蓄されている温水より低い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部とを循環させる地中蓄熱モードとを有し、前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記蓄熱部内の前記熱交換媒体より低い温度の時に前記準備モードに移行する熱利用方法であることを特徴とする。 Or, a solar heat collection panel, a water storage tank for storing hot water, a heat exchange unit capable of heating the hot water stored in the water storage tank, a heat storage unit having a main part embedded in the ground, and the solar heat collection A heat exchange medium capable of selectively circulating the panel, the heat storage unit, and the heat exchange unit, and a heat exchange medium for selectively circulating the heat exchange medium between the solar heat collection panel, the heat storage unit, and the heat exchange unit. A heat utilization method in a heat utilization system that uses hot water stored in the water storage tank with a circulation path, wherein the heat exchange medium is circulated through the solar heat collection panel and the heat exchange medium circulation path. And when the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path has a temperature higher than the hot water stored in the water storage tank, the heat exchange medium is passed through the heat exchange medium circulation path to the solar heat collection panel. And two types of heating modes for circulating the heat exchange unit and the heat exchange medium when the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is at a temperature lower than the hot water stored in the water storage tank. An underground heat storage mode for circulating the solar heat collecting panel and the heat storage section through a medium circulation path, wherein the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is lower than the heat exchange medium in the heat storage section It is a heat utilization method that shifts to the preparation mode when the temperature is high.
そして例えば、前記貯水槽は、温度の高い温水を貯蓄する高温水貯水槽と、前記高温水貯水槽よりも低い温度の温水を貯蓄する温水貯水槽の2つの貯水槽を含み、前記温水加熱モードは、前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記高温水貯水槽の熱交換ユニットとを循環させる高温水加熱モードと、前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄されている温水より低く前記温水貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記温水貯水槽の熱交換ユニットとを循環させる中温水加熱モードとを有する熱利用方法であることを特徴とする。 And, for example, the water tank includes two water tanks, a high temperature water water tank that stores hot water having a high temperature and a hot water water tank that stores hot water having a temperature lower than that of the high temperature water water tank, and the hot water heating mode. When the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is at a temperature higher than the hot water stored in the high temperature water storage tank, the heat exchange medium is connected to the solar heat collection panel via the heat exchange medium circulation path. A high temperature water heating mode for circulating the heat exchange unit of the high temperature water storage tank, and the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is stored in the hot water storage tank lower than the hot water stored in the high temperature water storage tank. A medium warm water heating mode in which the heat exchange medium is circulated between the solar heat collection panel and the heat exchange unit of the warm water storage tank via the heat exchange medium circulation path when the temperature is higher than the warm water being used. It is a heat utilization method.
また例えば、前記熱利用システムは前記貯水槽に貯水される温水を加熱可能なヒートポンプを更に備え、前記貯水槽に貯蓄されている温水が前記熱交換ユニットでの加熱にもかかわらず所定の温度以下になったときに前記ヒートポンプにより前記貯水槽に貯蓄されている温水を所定温度に加熱する貯水槽加熱モードを有する熱利用方法であることを特徴とする。 Further, for example, the heat utilization system further includes a heat pump capable of heating hot water stored in the water storage tank, and the hot water stored in the water storage tank is equal to or lower than a predetermined temperature regardless of heating in the heat exchange unit. The heat utilization method has a water tank heating mode in which hot water stored in the water tank is heated to a predetermined temperature by the heat pump.
更に例えば、前記ヒートポンプには、前記蓄熱部を循環する前記熱交換媒体が供給可能であり、前記熱交換媒体で予め加熱したのちに前記温水の加熱を行う熱利用方法であることを特徴とする。 Further, for example, the heat pump can supply the heat exchange medium circulating in the heat storage unit, and is a heat utilization method in which the hot water is heated after being preheated with the heat exchange medium. .
また例えば、前記ヒートポンプによる冷房運転時に、熱交換媒体を前記媒体循環経路と前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部とを循環させ、前記ヒートポンプにより加熱された熱交換媒体の熱を前記太陽熱集熱パネルを介して放熱する熱利用方法であることを特徴とする。 Further, for example, during cooling operation by the heat pump, a heat exchange medium is circulated through the medium circulation path, the solar heat collection panel, and the heat storage unit, and heat of the heat exchange medium heated by the heat pump is transmitted to the solar heat collection panel. It is the heat utilization method which dissipates heat through, It is characterized by the above-mentioned.
以上説明したように、本発明の熱利用システムは、太陽熱集熱パネルの集熱した熱エネルギーを無駄なく、かつ効率よく利用することができると共に、空調に要する消費電力量も軽減できる熱利用システムを提供できる。 As described above, the heat utilization system of the present invention can efficiently use the heat energy collected by the solar heat collection panel without waste, and can also reduce the power consumption required for air conditioning. Can provide.
10…太陽熱集熱パネル、
15、25、35、45、65…温度センサ、
20…給湯槽、
23,48,49…逆止弁
33,44,47…二方弁、
10 ... Solar heat collecting panel,
15, 25, 35, 45, 65 ... temperature sensor,
20 ... hot water tank,
23, 48, 49 ... check valve 33, 44, 47 ... two-way valve,
26,36,46…ポンプ、
28、38…熱交換ユニット、
30…蓄熱槽、
32…暖房装置、
40…熱媒体循環路、
26, 36, 46 ... pumps,
28, 38 ... heat exchange unit,
30 ... thermal storage tank,
32 ... heating device,
40. Heat medium circuit,
42,43,…三方弁、
50…ヒートポンプ、
60…蓄熱部、
100…制御部
42, 43, ... three-way valve,
50 ... heat pump,
60 ... thermal storage part,
100: Control unit
本発明を実施するために形態例は、例えば以下の概略構成を備えている。
以下、図面を参照して本発明に係る一発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図1は本発明に係る一発明の実施の形態例の熱利用システムの概略を説明するためのブロック図である。
In order to implement the present invention, the embodiment includes, for example, the following schematic configuration.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an invention according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram for explaining an outline of a heat utilization system according to an embodiment of the present invention.
図1において、10は太陽熱集熱パネルであり、その内部には、図示されてはいない熱交換媒体が流れて太陽熱を集熱する配管が巡らされている。そして、この配管の両端には、パネル制御三方弁41を介して熱交換媒体循環路40が接続されている。
In FIG. 1,
太陽熱集熱パネル10は、例えば建物の屋根面に太陽方向に向けて載置することが望ましい。しかし、以上の例に限定されるものではなく、建物のベランダにセットされていても、壁部分に取り付けられても、地面の上に設置されてもよく、太陽光を有効に受光できる様に設置されているのであればその設置場所は何ら制限されるものではない。
The solar
更に、固定的に設置される例に限定されるものではなく、太陽熱集熱パネル10は太陽に対する向きにより集熱効果に大きな差異が生じるため、太陽が空の高い位置を通る夏期のパネル傾け角度と、太陽が空の低い位置を通る冬期とでパネル傾け角度を変えることにより、太陽光の集熱効率を上げることができる。
Further, the solar
太陽の移動に対応して常にパネルが太陽の方向を向くようにパネル角度や向きを自動制御してもよい。この制御は、システムを導入している場所から、緯度・経度を調べ、予め年間を通した太陽位置を算出してメモリに記憶しておき、月日の経過と共に順次記憶している太陽の位置を読み込んで読み込んだ太陽の位置に合わせて太陽熱集熱パネルの傾き及び向きを制御する事などが考えられる。 The panel angle and direction may be automatically controlled so that the panel always faces the sun in response to the movement of the sun. This control checks the latitude and longitude from the place where the system is installed, calculates the sun position throughout the year in advance, stores it in the memory, and stores the sun position sequentially as the date passes It may be possible to control the inclination and orientation of the solar thermal collector panel according to the position of the sun that has been read.
なお、太陽光による集熱効果がほとんど期待できない悪天候の場合等であれば、標準的な位置に固定したままとして、無用なエネルギーの消費を抑えてもよい。このように、よりきめ細かなパネル制御を行うことで、太陽光による集熱を効率的に行うことができる。 Note that, in the case of bad weather where almost no heat collection effect due to sunlight can be expected, useless energy consumption may be suppressed by keeping it fixed at a standard position. In this way, by performing finer panel control, heat collection by sunlight can be efficiently performed.
15はこの太陽熱集熱パネル10の上部に配設された、太陽熱集熱パネル10の内部温度を計測するための集熱器温度センサは、集熱内部温度が各循環経路に接続できるか温度計測し判断している。
A heat collector temperature sensor 15 for measuring the internal temperature of the solar
例えば、システムの起動時や、太陽熱集熱パネル10の温度が後述する蓄熱部温度センサ65の温度以下が予想される暖房運転モード時等に、当該パネル制御二方弁33、給湯制御三方弁42、蓄熱制御三方弁43、循環制御二方弁44、地中循環逆止弁48を制御して熱交換媒体を循環させる。
For example, the panel control two-way valve 33, the hot water supply control three-way valve 42, etc. at the time of starting the system or in the heating operation mode in which the temperature of the solar
20は比較的高温の、例えば50℃程度の高温水を貯水する高温水貯水槽である給湯槽、23は給湯槽20内の温水をヒートポンプ50に逆流しないようにする逆止弁、25は給湯槽20に貯水されている温水の温度を測定する給湯槽温度センサ、26は給湯槽20内の温水を給湯槽熱交換ユニット28に循環させる給湯槽ポンプ、28は給湯槽20の温水を加熱する給湯槽熱交換ユニットである。
20 is a hot water tank which is a high temperature water storage tank for storing high temperature water of relatively high temperature, for example, about 50 ° C., 23 is a check valve for preventing the hot water in the hot water tank 20 from flowing back to the
30は冷暖房などに利用可能な中程度温度、例えば35℃程度の中温の温水を貯水する中温水貯水槽である蓄熱槽、33は蓄熱槽の温水を蓄熱槽熱交換ユニット38に送るか否かを制御するバイパス制御二方弁、35は蓄熱槽30に貯水されている温水の温度を測定する蓄熱槽温度センサ、36は蓄熱槽30内の案水を暖房機32に送る暖房ポンプ、38は蓄熱槽30の温水を加熱する蓄熱槽熱交換ユニットである。
30 is a heat storage tank that is a medium temperature water storage tank that stores medium temperature water that can be used for cooling and heating, for example, about 35 ° C., and 33 is whether or not the warm water in the heat storage tank is sent to the heat storage tank
40は所定径の断熱処理の施された例えば銅管、アルミ管等、ある程度の耐熱性能を有する配管で形成することが可能な熱交換媒体循環経路であり、42は熱交換ユニット28に熱交換媒体を循環させるか否かを制御する給湯制御三方弁、43は熱交換ユニット38に熱交換媒体を循環させるか否かを制御する蓄熱制御三方弁、44は蓄熱部60に太陽熱集熱パネル10からの熱交換媒体を循環させるか否かを制御する循環制御二方弁、47は熱交換媒体循環経路40の熱交換媒体を主要部が地中に埋設されている蓄熱部60に循環させるか否かを制御する地中制御二方弁、48は蓄熱部60とヒートポンプ50とのみで蓄熱部60内の熱交換媒体を循環させるか、熱交換媒体循環経路40に循環させるかを制御する地中循環逆止弁、49は熱交換媒体循環経路40の熱交換媒体を蓄熱部60に循環させるか否かを制御する地中制御逆止弁である。
Reference numeral 40 denotes a heat exchange medium circulation path that can be formed by a pipe having a certain degree of heat resistance, such as a copper pipe or an aluminum pipe subjected to heat insulation treatment of a predetermined diameter, and 42 denotes heat exchange with the heat exchange unit 28. A hot water supply control three-way valve for controlling whether or not the medium is circulated, 43 is a heat storage control three-way valve for controlling whether or not the heat exchange medium is circulated in the
50A〜Cはヒートポンプ50を模式的に表しており、給湯槽20の温水、蓄熱槽30の温水、蓄熱部60よりの熱交換媒体がそれぞれ別に循環する少なくとも3つの熱交換部を備えている。
50A to C schematically represent the heat pump 50, and includes at least three heat exchange units in which hot water in the hot water tank 20, hot water in the
60は僅かに可撓性を有する例えばプラスチック製のパイプ(例えば、塩化ビニール管)を略U字型に成形し、主要部を地中にほぼ垂直方向に埋設してなる蓄熱部であり、65は蓄熱部60内の熱交換媒体温度を測定可能な蓄熱部温度センサである。 Reference numeral 60 denotes a heat storage section formed by molding a plastic pipe (for example, a vinyl chloride pipe) having a slight flexibility into a substantially U shape, and embedding a main portion in the substantially vertical direction, 65 Is a heat storage unit temperature sensor capable of measuring the heat exchange medium temperature in the heat storage unit 60.
本実施の形態例では、地中にあけた縦穴の中に略U字型パイプを配置し、この縦穴の中に硅砂を充填している。なお、主要部を垂直方向でなく、水平方向に埋設してもよい。更に、所定角度傾斜させて埋設してもよい。 In this embodiment, a substantially U-shaped pipe is disposed in a vertical hole formed in the ground, and dredged sand is filled in the vertical hole. The main part may be embedded in the horizontal direction instead of the vertical direction. Further, it may be embedded at a predetermined angle.
略U字型パイプと周辺地盤との間に硅砂を充填するのは、単に地中に略U字型パイプを埋設して周辺と同じ土で充填する場合に比し、略U字型パイプ内の熱交換媒体と周辺地盤との熱伝達効率が大きく向上することを発見したからである。 The filling of dredged sand between the substantially U-shaped pipe and the surrounding ground is almost the same as the case where the substantially U-shaped pipe is buried in the ground and filled with the same soil as the surrounding area. This is because it has been found that the heat transfer efficiency between the heat exchange medium and the surrounding ground is greatly improved.
このように略U字型パイプの周辺に硅砂を充填したことにより、パイプ周辺に空隙等が生じることなく、互いに密着した状態を容易に生成できるからである。なお、略U字型パイプの周辺に充填するのは、硅砂に限らず、粒子径の小さいものやベントナイトなどで、代用できる。 This is because, by filling the sand around the substantially U-shaped pipe in this manner, it is possible to easily generate a state in which the pipes are in close contact with each other without causing a gap or the like around the pipe. It should be noted that filling around the substantially U-shaped pipe is not limited to dredged sand, but can be substituted with a small particle diameter or bentonite.
蓄熱部60のパイプの埋設深さは、ヒートポンプの能力や埋設場所の地盤や水位の状況にあわせて調整されるが、例えば図の例では地中60m〜80m程度埋設した僅かに可撓性を有するU字型パイプを2連併設している。この埋設方法は図示の例に限定されるものではなく、例えば、30m程度の深さのU字型パイプを4本から6本ほど併設しても、又、20m程度の深さのU字型パイプを8ほど併設してもよい。
更に、地中深く埋設するのではなく、比較的地表近くに地盤面に対し水平に並べて多数埋設してもよい。
The pipe embedding depth of the heat storage section 60 is adjusted according to the capacity of the heat pump and the ground and water level of the embedding place. For example, in the example shown in the figure, the pipe is buried approximately 60 m to 80 m in depth and slightly flexible. Has two U-shaped pipes. This burying method is not limited to the example shown in the figure. For example, even if four to six U-shaped pipes with a depth of about 30 m are provided side by side, or a U-shaped with a depth of about 20 m. As many as eight pipes may be provided.
Furthermore, instead of burying deeply in the ground, a large number of them may be buried horizontally and relatively close to the ground surface.
又、100は以上の各温度センサでの温度を測定し、測定した温度、不図示の運転モード設定部で設定された後述する運転モードに従って、各構成要素の制御を行う制御部であり、ポンプやヒートポンプの制御のみならず全ての弁の開閉制御を行い、効率の良い熱利用を実現している。
制御部100において、110は各構成要素の駆動制御を司る動作制御部、120は各動作シーケンスの設定及び動作モード設定を行う動作指示パネル、130は動作指示パネルで設定された、あるいは初期設定された各動作パラメータを記憶する動作パラメータ記憶部、140は動作指示パネル120から指示された動作シーケンス、あるいは初期設定された標準の動作シーケンス等の動作シーケンスを記憶する動作シーケンス記憶部である。
In the
動作制御部110は、動作シーケンス記憶部140に記憶されている動作シーケンスと動作パラメータ記憶部130に記憶されている動作パラメータに従って、各構成要素の動作制御を行う。
The
なお、給湯槽20内の暖められた温水は、台所又は洗面所、浴室などに送られ利用されると共に、蓄熱槽30内の温水は、居室内の放熱器に送られて暖房として利用される。放熱器については、一般的な構成のものを用いることができるため、詳細説明を省略する。
The warm water in the hot water tank 20 is sent to the kitchen, washroom, bathroom, etc., and the warm water in the
以下、図2乃至図7に示すフローチャートを参照して以上の構成を備える本実施の形態例の熱利用システムの動作を説明する。図2乃至図8は、本実施の形態例の熱利用システムの動作を説明するためのフローチャートであり、図2は主に冷房モード設定時における動作の概略動作を説明するための図、図3は主に暖房モード設定時における動作の概略動作を説明するための図である。 The operation of the heat utilization system according to the present embodiment having the above configuration will be described below with reference to the flowcharts shown in FIGS. 2 to 8 are flowcharts for explaining the operation of the heat utilization system of the present embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the schematic operation of the operation mainly when the cooling mode is set. FIG. These are the figures for demonstrating the outline operation | movement of the operation | movement at the time of heating mode setting mainly.
また、図4は図2,3における準備モードの詳細を説明するためのフローチャート、図5は図2,3における給湯モードの詳細を説明するためのフローチャート、図6は図3における蓄熱モードの詳細を説明するためのフローチャート、図7は図3における地中蓄熱モードの詳細を説明するためのフローチャート、図8は図2,3における停止モードの詳細を説明するためのフローチャート、図9は図2における地中放熱モードの詳細を説明するためのフローチャートである。 4 is a flowchart for explaining details of the preparation mode in FIGS. 2 and 3, FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the hot water supply mode in FIGS. 2 and 3, and FIG. 6 is details of the heat storage mode in FIG. 7 is a flowchart for explaining details of the underground heat storage mode in FIG. 3, FIG. 8 is a flowchart for explaining details of the stop mode in FIGS. 2 and 3, and FIG. 9 is FIG. It is a flowchart for demonstrating the detail of the underground heat radiation mode in.
以下の説明は、太陽熱集熱パネル10を用いた熱利用について主に説明し、ヒートポンプ50による給湯槽20及び蓄熱槽30内の温水加熱制御の詳細説明を省略する。ヒートポンプ50の使用方法は一般的な使用方法である為、詳細説明は省略するが、給湯糟20あるいは蓄熱糟30の温度が予め設定された温度以下になったときに、設定された温度になるように加熱したり、冷房運転時に不図示の冷房装置に冷水を供給するために用いる。
In the following description, heat utilization using the solar
本実施の形態例システムの動作は、動作指示パネル120から指示することができ、以下に説明する各種のシーケンスもすべて初期設定などで動作シーケンス記憶部140に記憶させることができる。即ち、設定に従って、任意の動作を行わせることが可能に構成されている。 The operation of the system according to the present embodiment can be instructed from the operation instruction panel 120, and various sequences described below can be stored in the operation sequence storage unit 140 by initial setting or the like. That is, an arbitrary operation can be performed according to the setting.
そして、この動作シーケンス記憶部140に記憶されている動作シーケンスに従って上記フローチャートに示す動作を行う。また、動作指示パネル120は、システムを、夏期、中間期などに冷房モードで動作させるか、冬期などにおける暖房モードで動作させるかを指示させることができるとともに、各動作モードに移行する温度設定を簡単にできるようになっている。 Then, the operation shown in the flowchart is performed according to the operation sequence stored in the operation sequence storage unit 140. In addition, the operation instruction panel 120 can instruct whether to operate the system in the cooling mode in summer, intermediate period, etc. or in the heating mode in winter, etc., and set the temperature setting to shift to each operation mode. Easy to do.
まず最初に、図2及び図3を参照して本実施の形態例の熱利用システムの概略動作シーケンスを説明する。以下の制御は、動作制御部110が、動作シーケンス記憶部140に登録されている動作シーケンス及び動作指示パネル120の指示状態に従って行う。
First, a schematic operation sequence of the heat utilization system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. The following control is performed by the
ステップS10で動作指示パネル120の動作モード設定が、暖房モードに設定されているか、冷房モード(中間モードを含む。)に設定されているかを判断する。冷房モードに設定されているときにはステップS12に進み、太陽熱集熱パネル10上部の温度を温度センサ15で測定する。
In step S10, it is determined whether the operation mode setting of the operation instruction panel 120 is set to the heating mode or the cooling mode (including the intermediate mode). When the cooling mode is set, the process proceeds to step S12, and the temperature of the upper part of the solar
続くステップS14で測定温度が循環路40を循環させて良い温度になっているか否かを調べる。循環させて良い温度としては、任意の温度に設定できるが、例えば、昼間は40℃以上、夜間は12℃以下とすることが望ましい。さらには、昼間は45℃以上が時に好ましい。更に好ましくは60℃以上である。この温度でない場合にはステップS12に戻り、熱交換媒体の循環を行わない。 In a succeeding step S14, it is checked whether or not the measured temperature is a temperature at which the circulating path 40 can be circulated. The temperature that can be circulated can be set to an arbitrary temperature. For example, it is desirable that the temperature be 40 ° C. or higher during the day and 12 ° C. or lower during the night. Furthermore, 45 ° C. or higher is sometimes preferable during the daytime. More preferably, it is 60 degreeC or more. If it is not this temperature, the process returns to step S12 and the heat exchange medium is not circulated.
一方、循環させて良い温度の場合にはステップS16に進み、図4に示す準備モード運転を行う。そしてステップS18で循環路の熱交換媒体温度を循環温度センサ45で測定する。続くステップS20で給湯糟20内の温水を加熱可能な高温設定温度以上か否かを調べる。
On the other hand, if the temperature can be circulated, the process proceeds to step S16, and the preparation mode operation shown in FIG. 4 is performed. In step S18, the temperature of the heat exchange medium in the circulation path is measured by the
例えば、循環路温度センサ45が40℃以上、好ましくは60℃以上である場合にはステップS22に進み、給湯槽20の温水を加熱する。その後ステップS24に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。
For example, when the circulation
これは、一定時間給湯モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度がステップS20で判定した高温設定温度以上でなくなった場合などは、もはや給湯モードでの運転に適さなくなるため、ステップS32に進むことになる。
This is because, after continuing the operation in the hot water supply mode for a certain period of time, when the measured temperature of the circulating
ステップS40では、冷房運転を行っているか否かを調べる。冷房運転を行っていない場合にはステップS18に戻る。冷房運転を行っている場合にはステップS42に進み、パネル温度センサ15により太陽熱集熱パネル10内の熱交換媒体の温度を調べる。そして続くステップS44で、放熱温度範囲か否かを調べる。
In step S40, it is checked whether or not the cooling operation is performed. If the cooling operation is not performed, the process returns to step S18. When the cooling operation is performed, the process proceeds to step S42, and the panel temperature sensor 15 checks the temperature of the heat exchange medium in the solar
例えば、太陽熱集熱パネル10内の熱交換媒体の温度が蓄熱部温度センサ65の測定温度より低い場合等が該当する。放熱温度範囲の場合にはステップS46に進み、図9に詳細を示す放熱モード運転を行ってステップS18に戻る。
For example, the case where the temperature of the heat exchange medium in the solar
一方、ステップS20で高温設定温度以上でない場合にはステップS26に進み、低温設定温度以下か否かを調べる。低温設定温度としては、例えば12℃以下の場合などが考えられる。低温設定温度以下の場合にはステップS28に進み、図7に示す地中放熱モード運転を行う。 On the other hand, if it is not higher than the high temperature set temperature in step S20, the process proceeds to step S26, and it is checked whether it is lower than the low temperature set temperature. As a low temperature setting temperature, the case of 12 degrees C or less etc. can be considered, for example. When the temperature is lower than the low temperature set temperature, the process proceeds to step S28, and the underground heat radiation mode operation shown in FIG. 7 is performed.
その後ステップS30に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間地中蓄熱モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度がステップS26で判定した低温設定温度以下でなくなった場合などは、もはや地中放熱モードでの運転に適さなくなるため、ステップS40に進むことになる。
Thereafter, the process proceeds to step S30 to check whether or not the operation mode is changed. This is because when the measured temperature of the circulating
一方、ステップS26で低温設定温度以下でない場合にはステップS32に進み、図8に示す停止モード運転を行う。その後ステップS34に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間停止モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度が停止モードの範囲内の温度でなくなった場合などは、他の運転モードに移行する必要があり、ステップS12に進むことになる。
On the other hand, if it is not lower than the low temperature set temperature in step S26, the process proceeds to step S32 and the stop mode operation shown in FIG. 8 is performed. Thereafter, the process proceeds to step S34 to check whether or not the operation mode is changed. This is because, after the operation in the stop mode is continued for a certain period of time, when the measured temperature of the circulating
一方、ステップS10において、動作指示パネルにおける運転モード設定が暖房モードである場合には図3に示すステップS100に進み、暖房モードでの動作シーケンスに移行する。 On the other hand, in step S10, when the operation mode setting on the operation instruction panel is the heating mode, the process proceeds to step S100 shown in FIG. 3 and shifts to the operation sequence in the heating mode.
まずステップS102で図2に示す冷房モード時と同様にパネル温度センサ15による太陽熱集熱パネル10上部の温度を測定する。そして、この温度が熱交換媒体を循環路40に循環させてよい温度か否かを調べる。この温度でない場合にはステップS102に戻り、熱交換媒体の循環を行わない。
First, in step S102, the temperature of the upper part of the solar
本実施の形態例では暖房モードの場合と冷房モードの場合とでは循環路への循環温度が異なり、暖房モードではパネル温度センサが20℃以上の場合には循環動作に移行させるようにしている。これは、本実施の形態例では、暖房を蓄熱槽30に蓄熱した中温水を用いて行うからである。
In the present embodiment, the circulation temperature to the circulation path is different between the heating mode and the cooling mode. In the heating mode, when the panel temperature sensor is 20 ° C. or higher, the operation is shifted to the circulation operation. This is because in the present embodiment, heating is performed using medium-temperature water stored in the
熱交換媒体を循環路40に循環させてよい温度、例えば20℃以上である場合にはステップS106に進み、冷房モード時と基本的な動作に差異がない図4に示す準備モード運転を行う。そして循環路の熱交換媒体温度を循環温度センサ45で測定し、ステップS110で給湯糟20内の温水を加熱可能な高温設定温度以上か否かを調べる。
If the temperature at which the heat exchange medium can be circulated through the circulation path 40 is, for example, 20 ° C. or more, the process proceeds to step S106, and the preparation mode operation shown in FIG. Then, the heat exchange medium temperature in the circulation path is measured by the
例えば、循環路温度センサ45が50℃以上である場合にはステップS112に進み、冷房モード時と基本的な動作に差異がない図5に示す給湯モード運転を行う。なお、この温度は以上の例が最適であるが、以上の例に限定されるものではなく、冷房モードと同じく40℃以上としてもよい。40℃から55℃の範囲内の任意の温度設定を行えば、所望の作用効果を得ることが可能である。
For example, when the circulation
その後ステップS114に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間給湯モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度がステップS110で判定した高温設定温度以上でなくなった場合などは、もはや給湯モードでの運転に適さなくなるため、ステップS108に戻ることになる。
Thereafter, the process proceeds to step S114 to check whether or not the operation mode is changed. This is because, after the operation in the hot water supply mode for a certain period of time, when the measured temperature of the circulating
一方、ステップS110で高温設定温度以上でない場合にはステップS116に進み、中温設定温度以上か否かを調べる。中温設定温度とは、給湯槽20を加熱するほど高い温度ではないが、蓄熱温度センサ35で検出した蓄熱槽30温度暖房温度より十分高い温度、あるいは暖房設定温度より高い温度である場合等が該当する。
On the other hand, if it is not higher than the high temperature set temperature in step S110, the process proceeds to step S116 to check whether it is higher than the medium temperature set temperature. The medium temperature set temperature is not high enough to heat the hot water tank 20, but corresponds to a case where the temperature is sufficiently higher than the heating temperature of the
例えば、高温設定温度以下で後述する放熱モード設定温度以上である例えば30℃以上(あるいは25℃以上)である場合にはステップS116よりステップS118に進み、図6に示す蓄熱モード運転を行う。 For example, when the temperature is lower than the high temperature set temperature and higher than the heat release mode set temperature described later, for example, 30 ° C. or higher (or 25 ° C. or higher), the process proceeds from step S116 to step S118, and the heat storage mode operation shown in FIG.
その後ステップS120に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間蓄熱モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度がステップS116で判定した中温設定温度以上でなくなった場合などは、もはや蓄熱モードでの運転に適さなくなるため、ステップS108に戻ることになる。
Then, it progresses to step S120 and it is investigated whether an operation mode is a change state. This is because, after continuing the operation in the heat storage mode for a certain period of time, when the measured temperature of the circulating
一方、ステップS116で中温設定温度以上でない場合にはステップS122に進み、低温設定温度以上か否かを調べる。低温設定温度としては、例えば30℃以上の場合などが考えられる。この場合にはステップS124に進み、図7に示す地中蓄熱モード運転を行う。 On the other hand, if the temperature is not equal to or higher than the medium temperature set temperature in step S116, the process proceeds to step S122 to check whether the temperature is equal to or higher than the low temperature set temperature. As a low temperature setting temperature, the case of 30 degreeC or more etc. can be considered, for example. In this case, the process proceeds to step S124, and the underground heat storage mode operation shown in FIG. 7 is performed.
その後ステップS126に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間放熱モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度がステップS122で判定した低温設定温度以上でなくなった場合などは、もはや放熱モードでの運転に適さなくなるため、ステップS108に戻ることになる。
Thereafter, the process proceeds to step S126 to check whether or not the operation mode is changed. This is because, after continuing the operation in the heat dissipation mode for a certain period of time, when the measured temperature of the circulating
一方、ステップS122で低温設定温度以上でない場合にはステップS128に進み、図8に示す停止モード運転を行う。その後ステップS130に進み、運転モードが変更状態か否かを調べる。これは、一定時間停止モードでの動作を続けた後、循環温度センサ45の測定温度が停止モードの範囲内の温度でなくなった場合などは、他の運転モードに移項する必要があり、ステップS102に戻ることになる。
On the other hand, if it is not equal to or lower than the low temperature set temperature in step S122, the process proceeds to step S128, and the stop mode operation shown in FIG. 8 is performed. Then, it progresses to step S130 and it is investigated whether an operation mode is a change state. In this case, after the operation in the stop mode is continued for a certain period of time, if the measured temperature of the circulating
以上の説明において、動作モードへの移行温度設定は、冬期と夏期、昼間と夜間の区別のほか、曇天と晴天、雨、雪の場合など天候によって変えてもよい。又、給湯槽20、蓄熱槽30、蓄熱部60よりの熱交換媒体温度を測定し、循環路を循環する熱交換媒体温度とを比較し、循環路温度センサ45の測定温度が給湯槽20温度より高い場合には給湯モードに移行し、給湯槽20の温度以上でなく、蓄熱槽30の温度以上の場合に蓄熱モードに移行し、蓄熱部60の温度以上の場合に地中蓄熱モードに移行するように制御してもよい。
In the above description, the transition temperature setting to the operation mode may be changed depending on the weather, such as in the case of cloudy and fine weather, rain, and snow, in addition to the distinction between winter and summer, daytime and nighttime. Further, the temperature of the heat exchange medium from the hot water tank 20, the
以上のように制御することにより、給湯槽20を加熱するほど高くはないが、暖房設定温度以上に加熱されているような場合に、この加熱された熱交換媒体を有効に利用することが可能となった。このため、例え外気温の低い冬期であっても、太陽熱集熱パネル10で加熱された熱交換媒体を有効利用することで、電力や火力を用いて暖房した場合などに必要とするエネルギーの消費を大幅に減らすことができる。
By controlling as described above, the hot water tank 20 is not so high as to be heated, but the heated heat exchange medium can be used effectively when heated to a heating set temperature or higher. It became. For this reason, even in the winter when the outside air temperature is low, by using the heat exchange medium heated by the solar
次に以上の説明における各動作モードの詳細を説明する。まず図4を参照して準備モードの詳細制御を説明する。 Next, details of each operation mode in the above description will be described. First, detailed control in the preparation mode will be described with reference to FIG.
準備モードは、これからどのモードの動作に移行したらよいかを判断できるように、熱交換媒体を循環路40及び太陽熱集熱パネル10に温度が安定するまで一定時間循環させ、循環温度センサ45で温度を測定する。このため、ステップS202で給湯制御三方弁42、蓄熱制御三方弁43を通過モードに制御して熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10を循環し、熱交換媒体28,38、60を循環しないように制御する。
In the preparation mode, the heat exchange medium is circulated in the circulation path 40 and the solar
続いてステップS204において、循環制御二方弁44を通過モードに、地中制御二方弁47を遮断モードに制御して熱交換媒体が蓄熱部60を循環しないように制御する。 Subsequently, in step S204, the circulation control two-way valve 44 is controlled in the passing mode, and the underground control two-way valve 47 is controlled in the cutoff mode so that the heat exchange medium does not circulate through the heat storage unit 60.
そして続くステップS206で循環ポンプ46を駆動し、熱交換媒体が、太陽熱集熱パネル10、循環路40のみを循環するように制御する。次のステップS208で一定時間が経過するのを待つ。これは、熱交換媒体が循環路40を実際の循環している状態が安定するのを待つためである。一定時間は例えば30秒から数分とすることができ、好ましくは三〜五分間程度循環させれば状態が安定する。
In step S206, the circulation pump 46 is driven, and the heat exchange medium is controlled to circulate only in the solar
状態が安定したところでステップS210に進み、循環温度センサ45により循環路を循環する熱交換媒体の温度を測定する。そしてリターンする。
When the state is stabilized, the process proceeds to step S210, and the temperature of the heat exchange medium circulating in the circulation path is measured by the
次に図5を参照して給湯槽20に貯水されている温水を加熱する給湯モードの詳細制御を説明する。給湯モードでは、まずステップS302で蓄熱制御43を通過モードに制御して熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10を循環し、熱交換媒体38を循環しないように制御する。
Next, detailed control in the hot water supply mode for heating the hot water stored in the hot water tank 20 will be described with reference to FIG. In the hot water supply mode, first, in step S302, the heat storage control 43 is controlled to the passing mode so that the heat exchange medium circulates through the solar
続いてステップS304において、循環制御二方弁44を通過モードに、加熱制御逆止弁23、地中制御二方弁47,地中制御逆止弁49を遮断モードに制御して熱交換媒体が蓄熱部60を循環しないように制御すると共に、給湯槽20に貯水されている温水が、ヒートポンプ50を循環しないように制御する。 Subsequently, in step S304, the circulation control two-way valve 44 is set to the passing mode, the heating control check valve 23, the underground control two-way valve 47, and the underground control check valve 49 are set to the cutoff mode, so that the heat exchange medium is supplied. While controlling so that it may not circulate through the thermal storage part 60, it controls so that the hot water currently stored by the hot water tank 20 may not circulate through the heat pump 50.
そして続くステップS306で給湯制御三方弁42を給湯槽20側(熱交換ユニット28側)に制御して循環路40の熱交換媒体が給湯槽熱交換ユニット28を循環するように制御する。そしてステップS308で給湯槽ポンプ26と循環ポンプ46を駆動し、熱交換媒体が、太陽熱集熱パネル10、循環路40、給湯槽熱交換ユニット28を循環するように制御すると共に、給湯槽20に貯水されている温水も給湯槽熱交換ユニット28を循環するように制御する。
In subsequent step S306, the hot water control three-way valve 42 is controlled to the hot water tank 20 side (heat exchange unit 28 side) so that the heat exchange medium in the circulation path 40 circulates through the hot water tank heat exchange unit 28. In step S308, the hot water tank pump 26 and the circulation pump 46 are driven, and the heat exchange medium is controlled to circulate through the solar
これにより、給湯槽20に貯水されている温水が給湯槽熱交換ユニット28を通過する際に熱交換媒体からの熱を吸収する。そして続くステップS310で一定時間が経過するのを待つ。これは、あまりに頻繁に動作モードを変更しては、熱交換ユニットの動作を妨げることになるからである。例えば1分から10分程度までの所定時間とすることが望ましく、さらに望ましくは1分から3分程度、最適には例えば3分とすることが望ましい。 Thereby, when the hot water stored in the hot water tank 20 passes through the hot water tank heat exchange unit 28, the heat from the heat exchange medium is absorbed. In step S310, the process waits for a predetermined time to elapse. This is because changing the operating mode too frequently will interfere with the operation of the heat exchange unit. For example, it is desirable to set the predetermined time from about 1 minute to about 10 minutes, more desirably from about 1 minute to 3 minutes, and optimally, for example, 3 minutes.
その後ステップS312で循環温度センサ45で循環路を循環する熱交換媒体の温度を測定し、リターンする。
Thereafter, in step S312, the temperature of the heat exchange medium circulating in the circulation path is measured by the
次に図6を参照して蓄熱槽30に貯水されている温水を加熱する蓄熱モードの詳細制御を説明する。蓄熱モードでは、まずステップS402で給湯制御三方弁42を通過モードに制御して熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10を循環し、給湯槽を熱交換媒体28が循環しないように制御する。
Next, with reference to FIG. 6, the detailed control of the thermal storage mode which heats the warm water stored in the
続いてステップS404において、循環制御二方弁44を通過モードに、交換制御二方弁33、地中制御二方弁47、地中制御逆止弁48を遮断モードに制御して熱交換媒体が蓄熱部60を循環しないように制御すると共に、蓄熱槽30に貯水されている温水が、蓄熱槽熱交換ユニット38を循環するように制御する。
Subsequently, in step S404, the circulation control two-way valve 44 is set to the passing mode, the exchange control two-way valve 33, the underground control two-way valve 47, and the underground control check valve 48 are controlled to the cutoff mode, so that the heat exchange medium is supplied. While controlling so that it may not circulate through the thermal storage part 60, it controls so that the warm water currently stored by the
そして続くステップS406で蓄熱制御三方弁43を蓄熱槽30側(熱交換ユニット38側)に制御して循環路40の熱交換媒体が蓄熱槽熱交換ユニット38を循環するように制御する。
In the subsequent step S406, the heat storage control three-way valve 43 is controlled to the
その後ステップS408で蓄熱槽ポンプ36と循環ポンプ46を駆動し、熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10、循環路40、蓄熱槽熱交換ユニット38を循環させると共に、蓄熱槽30に貯水されている温水も蓄熱槽熱交換ユニット38を循環させる。
Then, in step S408, the heat
これにより、蓄熱槽30に貯水されている温水が蓄熱槽熱交換ユニット38を通過する際に熱交換媒体からの熱を吸収する。そして続くステップS410で一定時間が経過するのを待つ。これは、あまりに頻繁に動作モードを変更しては、畜熱槽熱交換ユニット38の動作を妨げることになるからである。例えば1分から10分程度までの所定時間とすることが望ましく、さらに望ましくは1分から3分程度、最適には3分間とすることが望ましい。
Thereby, when the warm water stored in the
その後ステップS412で循環温度センサ45で循環路を循環する熱交換媒体の温度を測定し、リターンする。
Thereafter, in step S412, the temperature of the heat exchange medium circulating in the circulation path is measured by the
次に図7を参照して蓄熱部60に熱交換媒体を循環させて地中に熱を蓄熱する地中蓄熱モードの詳細制御を説明する。地中蓄熱モードでは、まずステップS502で給湯制御三方弁42、蓄熱制御三方弁43を通過モードに制御して熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10を循環し、熱交換媒体28、38を循環しないように制御する。
Next, detailed control in the underground heat storage mode in which the heat exchange medium is circulated in the heat storage unit 60 to store heat in the ground will be described with reference to FIG. In the underground heat storage mode, first, in step S502, the hot water supply control three-way valve 42 and the heat storage control three-way valve 43 are controlled to the passing mode so that the heat exchange medium circulates through the solar
続いてステップS504において、循環制御二方弁44を遮断モードに、地中制御二方弁47、地中制御逆止弁49を通過モードに制御し、続くステップS506で地中循環逆止弁48を遮断モードに制御して、熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10と蓄熱部60を循環できる様に各弁を制御する。
Subsequently, in step S504, the circulation control two-way valve 44 is controlled in the shut-off mode, and the underground control two-way valve 47 and the underground control check valve 49 are controlled in the passing mode. In the subsequent step S506, the underground circulation check valve 48 is controlled. Is controlled in the shut-off mode, and each valve is controlled so that the heat exchange medium can circulate through the solar
そしてステップS508で循環ポンプ46を駆動し、熱交換媒体が、太陽熱集熱パネル10、循環路40、蓄熱部60を循環するように制御する。これにより、太陽熱集熱パネル10で集熱した熱交換媒体の熱エネルギーが蓄熱部60を介して地中に放熱され、地中温度を上げることになる。
In step S508, the circulation pump 46 is driven, and the heat exchange medium is controlled to circulate through the solar
これは、例えば夜間など、地中温度に比し気温が低い場合等、夜間に熱交換媒体を蓄熱部60とヒートポンプ50とに循環させると、地中温度が徐々に低下していくが、昼間に蓄熱部60から地中に放熱しておくと、地中温度の低下を有効に防ぐことができる。すなわち、発明者は、地下水が流れているような場合を除き、この蓄熱を行わないで地中採熱を続けていくと、ある時点以降急激に地中温度が低下してしまう現象が発生することを発見したためであり、これを防ぐために積極的に太陽熱集熱器10で集熱した熱エネルギーを地中に送り、蓄熱する様にしたものである。
This is because, for example, when the heat exchange medium is circulated between the heat storage unit 60 and the heat pump 50 at night, such as at night, when the temperature is lower than the underground temperature, the underground temperature gradually decreases. If heat is radiated from the heat storage unit 60 to the ground, a decrease in the underground temperature can be effectively prevented. In other words, unless the groundwater is flowing, the inventor continues to collect the ground without performing this heat storage, and a phenomenon occurs in which the underground temperature rapidly decreases after a certain point in time. In order to prevent this, the heat energy actively collected by the
そして続くステップS510で一定時間が経過するのを待つ。これは、あまりに頻繁に動作モードを変更しては、かえってシステムの効率を損なうことになるからである。その後ステップS512で循環温度センサ45で循環路を循環する熱交換媒体の温度を測定し、リターンする。
In step S510, the process waits for a predetermined time to elapse. This is because if the operation mode is changed too frequently, the efficiency of the system is deteriorated. Thereafter, in step S512, the temperature of the heat exchange medium circulating in the circulation path is measured by the
次に図8を参照して停止モードの詳細制御を説明する。停止モードでは、熱交換媒体の熱交換ユニットへの供給や蓄熱部60への供給を行わないのみならず、循環路40への循環も停止して太陽熱集熱パネル10の温度が利用可能な温度になるのを待つモードである。
Next, detailed control in the stop mode will be described with reference to FIG. In the stop mode, not only the supply of the heat exchange medium to the heat exchange unit or the heat storage unit 60 but also the circulation to the circulation path 40 is stopped and the temperature of the solar
例えば、曇天の場合や夜間等が該当し、特に太陽熱集熱パネル10に雪が積もった場合のように、太陽熱集熱パネル10内の熱交換媒体の温度が低くなった場合(氷点下の場合など)には、太陽熱集熱パネル10を循環する熱交換媒体を給湯槽20,蓄熱槽30,蓄熱部60等と完全に切り離す効果が大きい。
For example, in the case of cloudy weather or nighttime, especially when the temperature of the heat exchange medium in the solar
このため、まずステップS602で(太陽熱集熱パネル循環モード)に、給湯制御三方弁42、蓄熱制御三方弁43を通過モードに制御して太陽熱集熱パネル10と熱交換媒体が熱交換媒体28、38を循環しないように制御する。
For this reason, first, in step S602 (solar heat collection panel circulation mode), the hot water supply control three-way valve 42 and the heat storage control three-way valve 43 are controlled to pass mode so that the solar
続いてステップS604において、循環制御二方弁44を通過モードに、地中制御二方弁47、地中制御逆止弁49を遮断モードに制御し、蓄熱部60と循環路40とを切り離す。続くステップS606で地中循環逆止弁48を遮断モードに制御し、熱交換媒体が蓄熱部60を循環しないように制御する。 Subsequently, in step S604, the circulation control two-way valve 44 is controlled in the passing mode, the underground control two-way valve 47 and the underground control check valve 49 are controlled in the cutoff mode, and the heat storage section 60 and the circulation path 40 are disconnected. In subsequent step S606, the underground circulation check valve 48 is controlled to the shut-off mode, and control is performed so that the heat exchange medium does not circulate through the heat storage unit 60.
そしてステップS608で循環ポンプ46を停止し、熱交換媒体が、循環路40を循環することがないように制御する。そして続くステップS610で一定時間が経過するのを待つ。これは、あまりに頻繁に動作モードを変更しては、かえって効率を低下させることにもつながるからである。その後ステップS612でパネル温度センサ15で太陽熱集熱パネル10上部の温度を測定し、リターンする。
In step S608, the circulation pump 46 is stopped, and control is performed so that the heat exchange medium does not circulate through the circulation path 40. In step S610, the process waits for a predetermined time to elapse. This is because if the operation mode is changed too frequently, the efficiency is lowered. Thereafter, in step S612, the panel temperature sensor 15 measures the temperature of the upper part of the solar
次に図9を参照して冷房運転時のヒートポンプ50が発生する熱を放熱する放熱モードの詳細制御を説明する。放熱モードでは、まずステップS702で給湯制御三方弁42、蓄熱制御三方弁43を通過モードに制御して熱交換媒体が太陽熱集熱パネル10を循環し、熱交換媒体28、38を循環しないように制御する。
Next, with reference to FIG. 9, the detailed control of the heat radiation mode in which the heat generated by the heat pump 50 during the cooling operation is radiated will be described. In the heat dissipation mode, first, in step S702, the hot water supply control three-way valve 42 and the heat storage control three-way valve 43 are controlled to the passing mode so that the heat exchange medium circulates through the solar
続いてステップS704において、循環制御二方弁44を遮断モードに、地中制御二方弁47、地中制御逆止弁49を通過モードに制御し、続くステップS706で地中循環逆止弁48を遮断モードに制御して、熱交換媒体がヒートポンプ50と太陽熱集熱パネル10と蓄熱部60とを循環できる様に各弁を制御する。
Subsequently, in step S704, the circulation control two-way valve 44 is controlled in the shut-off mode, and the underground control two-way valve 47 and the underground control check valve 49 are controlled in the passing mode. In the subsequent step S706, the underground circulation check valve 48 is controlled. Is controlled in the shut-off mode, and each valve is controlled so that the heat exchange medium can circulate through the heat pump 50, the solar
そしてステップS708で循環ポンプ46を駆動し、熱交換媒体が、太陽熱集熱パネル10、循環路40、蓄熱部60、ヒートポンプ50を循環するように制御する。これにより、冷房運転時に、ヒートポンプ50の放熱側を循環する熱交換媒体が、ヒートポンプ50よりの熱を吸収し、熱を吸収した熱交換媒体はまず太陽熱集熱パネル10に送られ、熱エネルギーが太陽熱集熱パネル10の配管を介して例えば空気中に放熱される。続いて熱交換媒体は蓄熱部60に送られ、熱エネルギーが地中に放熱され、熱交換媒体温度を下げることになる。
In step S708, the circulation pump 46 is driven, and the heat exchange medium is controlled to circulate through the solar
本実施の形態例では、冷房運転時に、ヒートポンプ50よりの熱を全て地中に放熱したのでは、地中温度が徐々にあがってしまい、ヒートポンプ50の冷房効率も悪化してしまうことを防ぐため、この放熱モードを備えており、冷房時に、熱交換媒体を太陽熱集熱パネルにも循環させることで、地中温度の上昇を見事に防止することが可能となった。例えば夜間など、地中温度に比し気温が低い場合に有効であり、地中温度の上昇を有効に防ぐことができる。 In the present embodiment, when all the heat from the heat pump 50 is dissipated into the ground during cooling operation, the underground temperature gradually rises and the cooling efficiency of the heat pump 50 is prevented from deteriorating. This heat dissipation mode is provided, and the heat exchange medium is also circulated through the solar heat collection panel during cooling, so that it is possible to prevent a rise in underground temperature. For example, it is effective when the air temperature is lower than the underground temperature, such as at night, and an increase in the underground temperature can be effectively prevented.
そして続くステップS710で冷房運転が停止された(中止された)か否かを調べる。これは、冷房運転が停止されれば、もはやヒートポンプ50による熱交換媒体の加熱が無くなると予想されるからである。この場合にはステップS714に進み、循環ポンプ46を停止させてリターンする。 Then, in subsequent step S710, it is checked whether or not the cooling operation is stopped (stopped). This is because if the cooling operation is stopped, the heat exchange medium is no longer heated by the heat pump 50. In this case, the process proceeds to step S714 to stop the circulation pump 46 and return.
一方、ステップS710で冷房運転が続けられている場合にはステップS712に進み、日照時間か否か、すなわち、熱交換媒体温度より太陽熱集熱パネル10内の温度の方が高くなりそうな場合にはステップS714に進む。
On the other hand, if the cooling operation is continued in step S710, the process proceeds to step S712, and whether or not it is the sunshine time, that is, the temperature in the solar
以上の構成をまとめる。温度の高い高温水を貯蓄する給湯槽20と、給湯槽20よりも低い温度の中温水を貯蓄する蓄熱槽30と、給湯槽20に貯蓄される温水を加熱可能な給湯槽熱交換ユニット28と、蓄熱槽30に貯蓄される温水を加熱可能な蓄熱槽熱交換ユニット38と、太陽熱集熱パネル10と、主要部分が地中に埋設された蓄熱部60と、熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10と蓄熱部60と熱交換ユニット28、38とを選択循環させるための媒体循環経路40と、媒体循環経路40を循環する熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10に循環させるか否かを制御する循環制御二方弁44と、媒体循環経路40を循環する熱交換媒体をそれぞれの給湯槽熱交換ユニット28、蓄熱槽熱交換ユニット38に循環させるか否かを制御する給湯制御三方弁42、蓄熱制御43と、媒体循環経路40を循環する熱交換媒体を蓄熱部60に循環させるか否かを制御する循環制御二方弁44、地中制御二方弁47、地中循環逆止弁48、地中制御逆止弁49と、各制御弁その他を制御する制御部100とを備え、熱交換ユニット28、38は、熱交換媒体よりの熱で給湯槽20、蓄熱槽30から送られてくる温水を加熱可能であり、制御部100は熱交換媒体の温度に基づいて各制御弁を制御する。
The above configuration is summarized. A hot water tank 20 for storing hot water having a high temperature, a
熱交換媒体を媒体循環路40を循環させるか否かは太陽熱集熱パネル10上部の熱交換媒体温度を検出するパネル温度センサ15の測定温度が所定温度の時に循環させ、制御部100は、循環温度センサ45の検出する温度から動作モードを決定する。
Whether the heat exchange medium is circulated through the medium circulation path 40 is circulated when the measured temperature of the panel temperature sensor 15 for detecting the temperature of the heat exchange medium at the upper part of the solar
制御部100は、媒体循環経路40の熱交換媒体が給湯槽20に貯蓄された温水の温度より高い温度である場合には熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10と熱交換ユニット28とを循環するように制御し、熱交換媒体循環経路40内の熱交換媒体が給湯槽20に貯蓄された温水の温度以下で蓄熱槽30に貯蓄された温水の温度より高い温度である場合には熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10と熱交換ユニット38とを循環するように制御し、熱交換媒体循環経路内の熱交換媒体が蓄熱槽30に貯蓄された温水の温度以下で蓄熱温度センサ65で測定する蓄熱部60に貯蓄されている熱交換媒体の温度以上である場合には熱交換媒体を太陽熱集熱パネル10と蓄熱部60を循環させる様に各制御弁を制御する。
The
蓄熱槽30にはヒートポンプ50が接続され、ヒートポンプ50は蓄熱槽30に貯水されている中温水、及び給湯槽20に貯水されている高温水を加熱可能であると共に、媒体循環経路40にも接続され、熱交換媒体の熱を吸収可能に構成されている。
A heat pump 50 is connected to the
蓄熱部60は、主要部が地中に埋設された略U字型の可撓性を有するプラスチック管を必要数つなぎ合わせ、プラスチック管の地中埋設部分の周囲には硅砂を充填することで、良好な熱伝導を実現している。 The heat storage section 60 is formed by connecting a necessary number of plastic pipes having a substantially U-shaped flexibility, the main part of which is buried in the ground, and filling the sand around the underground section of the plastic pipe, Good heat conduction is achieved.
この熱交換媒体は、水に比して大きな比熱を有し、周囲環境にかかわらず液相状態を維持可能な媒体を用いることが望ましく、熱交換媒体を不凍液とすることで廉価なものと出来る。 As this heat exchange medium, it is desirable to use a medium having a large specific heat compared to water and capable of maintaining a liquid phase state regardless of the surrounding environment, and can be made inexpensive by using an antifreeze liquid as the heat exchange medium. .
以上説明したように本実施の形態例によれば、例えば建物の屋根面などに設置され、日射により太陽熱集熱パネル10で暖められ循環ポンプ46によって送られる熱交換媒体は、循環路40から給湯制御三方弁42の切り替えにより熱交換ユニット28を循環し、給湯槽20に貯水されている温水を加熱することができる。
As described above, according to the present embodiment, for example, the heat exchange medium that is installed on the roof surface of a building and heated by the solar
又、循環路40から三方弁43の切り替えにより日射により太陽熱集熱パネル10で暖められ循環ポンプ46によって送られる熱交換媒体が熱交換ユニット38を循環し、蓄熱槽30に貯水されている温水を加熱することができる。
Further, the heat exchange medium heated by the solar
又、循環制御二方弁44、地中制御二方弁47、地中制御逆止弁49を切り換えることにより、日射により太陽熱集熱パネル10で暖められ循環ポンプ46によって送られる熱交換媒体が蓄熱部60を循環し、蓄熱部60周囲の地中を加熱することができる。
Further, by switching the circulation control two-way valve 44, the underground control two-way valve 47, and the underground control check valve 49, the heat exchange medium warmed by the solar
特に、蓄熱槽30を備え、太陽熱集熱パネル10で加熱された熱交換媒体が暖房温度よりやや高い程度に暖められた状態であっても、これを有効に利用することが可能となり、無駄なく太陽熱を利用することが実現するという優れた作用効果を奏することができる。
In particular, the
更に、単に地中に埋設した配管と、例えばヒートポンプとに熱交換媒体を循環させた場合など、徐々に地中温度が低下して地中から採熱される熱交換媒体の温度が徐々に低下することも有効に防止できる。 In addition, when the heat exchange medium is simply circulated through a pipe buried in the ground and, for example, a heat pump, the temperature of the heat exchange medium collected from the ground gradually decreases due to a gradual decrease in the underground temperature. Can also be effectively prevented.
特に、太陽熱集熱パネル10を循環する熱交換媒体を通常の水に比して比熱の高い液体を用い、かつ寒冷地で使用しても固体化することが無く、かつ温暖な地域でも気化することもない媒体を用いることにより、効率の良い熱交換が実現する。
In particular, the heat exchange medium circulating in the solar
更に、太陽熱集熱パネルや地中配管部を備える蓄熱部や循環路を循環する熱交換媒体を、貯水槽に貯水されている液体と切り離して全くの別ものとしたことにより、貯水槽に貯水されている水などが不必要な経路を循環して温度低下などを起こすことが無く、又、複数種の加熱機構で加熱する場合にも、構造が簡略化できる。 In addition, the heat storage section with solar heat collecting panels and underground piping sections and the heat exchange medium circulating in the circulation path are separated from the liquid stored in the storage tank and completely separated, so that the water storage in the storage tank Water that has been used does not circulate through unnecessary paths to cause a temperature drop or the like, and the structure can be simplified when heating by a plurality of types of heating mechanisms.
更に、冷房運転時にヒートポンプにからの熱エネルギーを、熱効果媒体を介して太陽熱集熱パネルから放熱する空冷を実現すると共に、U字型パイプ、硅砂を介して地中に放熱させることができ、いずれか一方のみの冷却に比し、長期間にわたってさまざまな放熱効率を維持することができる。 In addition, air cooling that dissipates heat energy from the heat pump during the cooling operation from the solar heat collection panel via the heat effect medium can be realized, and heat can be dissipated to the ground via the U-shaped pipe and sand, Compared to the cooling of only one of them, various heat radiation efficiencies can be maintained over a long period of time.
Claims (18)
前記高温水貯水槽よりも低い温度の温水を貯蓄する中温水貯水槽と、
前記貯水槽に貯蓄される温水を加熱可能な各貯水槽ごとに備えられた熱交換ユニットと、
太陽熱集熱パネルと、
主要部分が地中に埋設された蓄熱部と、
熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部と前記熱交換ユニットとを選択循環させるための媒体循環経路と、
前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルに循環させるか否かを制御するパネル制御弁と、
前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記それぞれの熱交換ユニットに循環させるか否かを制御するユニット制御弁と、
前記媒体循環経路を循環する前記熱交換媒体を前記蓄熱部に循環させるか否かを制御する地中制御弁と、
前記各制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は前記熱交換媒体の温度に基づいて前記各制御弁を制御することを特徴とする熱利用システム。 A high-temperature water storage tank for storing hot water with high temperature;
A medium-temperature water storage tank for storing hot water having a temperature lower than that of the high-temperature water storage tank;
A heat exchange unit provided for each water tank that can heat the hot water stored in the water tank;
A solar heat collecting panel,
A heat storage part whose main part is buried underground,
A medium circulation path for selectively circulating the heat exchange medium through the solar heat collection panel, the heat storage unit, and the heat exchange unit;
A panel control valve for controlling whether or not to circulate the heat exchange medium circulating in the medium circulation path to the solar heat collecting panel;
A unit control valve for controlling whether or not to circulate the heat exchange medium circulating in the medium circulation path to the respective heat exchange units;
An underground control valve for controlling whether or not to circulate the heat exchange medium circulating in the medium circulation path to the heat storage unit;
A control unit for controlling each control valve,
The said control part controls each said control valve based on the temperature of the said heat exchange medium, The heat utilization system characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記パネル温度センサの検出する温度から前記熱交換媒体が前記媒体循環経路を循環させるか否かを決定することを特徴とする請求項1記載の熱利用システム。 Furthermore, a panel temperature sensor for detecting the temperature of the liquid heat medium in the solar heat collection panel is provided,
The heat utilization system according to claim 1, wherein the control unit determines whether or not the heat exchange medium circulates through the medium circulation path from a temperature detected by the panel temperature sensor.
前記制御部は、パネル温度測定部の測定温度が所定温度以上である場合に、前記熱交換媒体が前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換媒体循環経路を循環するように制御して循環経路制御の基となる前記熱交換媒体温度を調べることを特徴とする請求項2記載の熱利用システム。 The heat exchange unit can heat the hot water sent from the water storage tank with heat from the heat exchange medium,
The control section controls the circulation path control by controlling the heat exchange medium to circulate between the solar heat collection panel and the heat exchange medium circulation path when the measured temperature of the panel temperature measurement section is equal to or higher than a predetermined temperature. The heat utilization system according to claim 2, wherein the temperature of the heat exchange medium as a base is examined.
前記熱交換媒体を前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換媒体循環経路を循環させる準備モードと、
前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記熱交換ユニットとを循環させる2種の加熱モードと、
前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記貯水槽に貯蓄されている温水より低い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記蓄熱部とを循環させる地中蓄熱モードとを有し、
前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記蓄熱部内の前記熱交換媒体より低い温度の時に前記準備モードに移行することを特徴とする熱利用方法。 A solar heat collection panel, a water storage tank for storing hot water, a heat exchange unit capable of heating the hot water stored in the water storage tank, a heat storage section in which a main part is buried in the ground, and the solar heat collection panel A heat exchange medium capable of selectively circulating the heat storage unit and the heat exchange unit, and a heat exchange medium circulation path for selectively circulating the heat exchange medium between the solar heat collection panel, the heat storage unit, and the heat exchange unit. A heat utilization method in a heat utilization system that uses hot water stored in the water tank,
A preparation mode for circulating the heat exchange medium through the solar heat collection panel and the heat exchange medium circulation path;
When the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is at a temperature higher than the hot water stored in the water storage tank, the heat exchange medium is transferred to the solar heat collection panel and the heat exchange unit via the heat exchange medium circulation path. And two heating modes to circulate
When the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is at a temperature lower than the hot water stored in the water storage tank, the heat exchange medium is passed through the heat exchange medium circulation path and the solar heat collection panel and the heat storage section And underground heat storage mode to circulate
The heat utilization method, wherein the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path shifts to the preparation mode when the temperature is lower than the heat exchange medium in the heat storage unit.
前記温水加熱モードは、
前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記高温水貯水槽の熱交換ユニットとを循環させる高温水加熱モードと、
前記熱交換媒体循環経路の前記熱交換媒体が前記高温水貯水槽に貯蓄されている温水より低く前記温水貯水槽に貯蓄されている温水より高い温度の時に前記熱交換媒体を前記熱交換媒体循環経路を介して前記太陽熱集熱パネルと前記温水貯水槽の熱交換ユニットとを循環させる中温水加熱モードとを有することを特徴とする請求項14記載の熱利用方法。 The water tank includes two water tanks, a high-temperature water water tank that stores hot water having a high temperature, and a hot water water tank that stores hot water having a temperature lower than that of the high-temperature water water tank.
The warm water heating mode is
When the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is at a temperature higher than the hot water stored in the high-temperature water reservoir, the solar heat collection panel and the high temperature are transferred to the heat exchange medium via the heat exchange medium circulation path. A high-temperature water heating mode for circulating the heat exchange unit of the water reservoir,
When the heat exchange medium in the heat exchange medium circulation path is lower than the hot water stored in the high temperature water reservoir and higher than the hot water stored in the hot water reservoir, the heat exchange medium is circulated through the heat exchange medium. The heat utilization method according to claim 14, further comprising an intermediate warm water heating mode in which the solar heat collection panel and the heat exchange unit of the warm water storage tank are circulated through a path.
前記貯水槽に貯蓄されている温水が前記熱交換ユニットでの加熱にもかかわらず所定の温度以下になったときに前記ヒートポンプにより前記貯水槽に貯蓄されている温水を所定温度に加熱する貯水槽加熱モードを有することを特徴とする請求項14又は請求項15記載の熱利用方法。 The heat utilization system further includes a heat pump capable of heating warm water stored in the water tank,
A water storage tank that heats the hot water stored in the water storage tank to a predetermined temperature by the heat pump when the hot water stored in the water storage tank becomes a predetermined temperature or less despite heating in the heat exchange unit. The heat utilization method according to claim 14, wherein the heat utilization method has a heating mode.
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