JP2015094545A - Heat pump hot water storage type hot water supply heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプ加熱手段によって沸き上げた湯水を貯湯して給湯及び暖房の熱源として用いるヒートポンプ貯湯式給湯暖房装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump hot water storage type hot water supply and heating device that stores hot water boiled by a heat pump heating means and uses it as a heat source for hot water supply and heating.
従来より、水を加熱して湯を生成するヒートポンプを搭載したヒートポンプ式加熱手段と、湯水を貯留する貯湯タンクを搭載した貯湯タンクユニットと、貯湯タンクに蓄えられた湯水と床暖房回路の水を熱交換する熱交換器と、熱交換されて暖められた湯水が循環されて暖房する床暖房パネルを有したヒートポンプ貯湯式給湯暖房装置において、電力料金単価の安い深夜時間帯に給湯分の熱量と暖房分の熱量をヒートポンプ式加熱手段によって沸き上げて貯湯タンク内に蓄熱し、貯湯タンク内の蓄熱量が不足すると昼間時間帯であってもヒートポンプ式加熱手段を稼働して不足分の熱量を沸き増して貯湯タンク内に蓄熱しているものであった。(特許文献1) Conventionally, heat pump heating means equipped with a heat pump that heats water to generate hot water, a hot water storage tank unit equipped with a hot water storage tank that stores hot water, and hot water stored in the hot water storage tank and water in the floor heating circuit In a heat pump hot water storage water heater with a heat exchanger that performs heat exchange and a floor heating panel that circulates and heats hot water that has been heat-exchanged and heated, The amount of heat for heating is boiled by the heat pump heating means and stored in the hot water storage tank, and if the amount of heat stored in the hot water storage tank is insufficient, the heat pump heating means is operated even during daytime hours to boil the shortage of heat. More heat was stored in the hot water storage tank. (Patent Document 1)
しかし、特許文献に開示されていないがこのような従来のものでは、給湯時に必要な熱量と暖房運転(例えば床暖房)に最低限必要な熱量とを確保するため、貯湯タンク上部にある貯湯温度センサが所定温度(例えば60℃)未満になってしまった時は暖房運転中だとしても暖房運転を中断させて、沸き増しを行っていた。 However, although not disclosed in the patent literature, in such a conventional one, in order to ensure the amount of heat required for hot water supply and the minimum amount of heat necessary for heating operation (for example, floor heating), the hot water storage temperature at the upper part of the hot water storage tank When the temperature of the sensor became lower than a predetermined temperature (for example, 60 ° C.), the heating operation was interrupted even when the heating operation was being performed, and the boiling was increased.
そのため、暖房運転後十分に時間が経ち、温水暖房端末器が十分に暖まっていて、高い暖房往き温度を必要としない状態でも貯湯タンク上部の貯湯温度センサが所定温度未満になった場合では暖房運転が中断してしまうという問題があった。 For this reason, if the hot water heating terminal is sufficiently warm after the heating operation and the hot water storage temperature sensor at the upper part of the hot water storage tank is lower than the predetermined temperature even when the hot water heating temperature is not required, the heating operation is performed. Had the problem of being interrupted.
貯湯タンクと、前記貯湯タンク下部からの水をヒートポンプ加熱手段により加熱して、前記貯湯タンク上部へ戻すヒートポンプ循環回路と、前記貯湯タンクの上部から暖房熱交換器を介して、前記貯湯タンクへ戻す1次側循環回路と、温水暖房端末器と前記暖房熱交換器を備える2次側循環回路と、前記1次循環回路に設けられた暖房熱交換器の入口、出口の温度を検出するそれぞれに設けた熱交1次入口温度センサと熱交1次出口温度センサと、前記2次側循環回路に設けられた暖房熱交換器の入口、出口の温度を検出するそれぞれに設けた熱交2次入口温度センサと熱交2次出口温度センサと、前記1次側循環回路の1次側循環ポンプと、前記2次側循環回路の2次側循環ポンプと、前記貯湯タンク内の温度を検出する為の貯湯温度センサと、前記1次側循環ポンプと前記2次側循環ポンプの駆動を制御する制御装置と、暖房設定温度を設定することができるリモコンとを備え、前記制御装置は、前記貯湯温度センサが暖房可能下限温度未満を検出すると暖房運転を中断すると共に、この暖房可能下限温度を変更可能にした。 A hot water storage tank, a heat pump circulation circuit that heats water from the lower part of the hot water storage tank by a heat pump heating means and returns it to the upper part of the hot water storage tank, and returns from the upper part of the hot water storage tank to the hot water storage tank via a heating heat exchanger A primary side circulation circuit, a hot water heating terminal and a secondary side circulation circuit including the heating heat exchanger, and detecting temperatures of an inlet and an outlet of a heating heat exchanger provided in the primary circulation circuit, respectively Heat exchange primary inlet temperature sensor and heat exchange primary outlet temperature sensor provided, and heat exchange secondary provided respectively for detecting the temperature of the inlet and outlet of the heating heat exchanger provided in the secondary side circulation circuit An inlet temperature sensor, a heat exchange secondary outlet temperature sensor, a primary circulation pump of the primary circulation circuit, a secondary circulation pump of the secondary circulation circuit, and a temperature in the hot water storage tank are detected. Hot water storage temperature sensor And a control device for controlling the driving of the primary side circulation pump and the secondary side circulation pump, and a remote controller capable of setting a heating set temperature. The control device is capable of heating the hot water storage temperature sensor. When the temperature lower than the lower limit temperature is detected, the heating operation is interrupted and the lower limit temperature for heating is made changeable.
また、前記リモコンで設定された暖房設定温度に基づいて、前記暖房可能下限温度を変更するようにした。 Further, the lower limit temperature for heating is changed based on the heating set temperature set by the remote controller.
また、前記熱交2次側出口温度センサの目標往き温度に基づいて、前記暖房可能下限温度を変更するようにした。 Further, the lower limit temperature for heating is changed based on the target going temperature of the heat exchange secondary side outlet temperature sensor.
このように本発明によれば、暖房運転後十分に時間が経ち、温水暖房端末器が十分に暖まっていて、高い暖房往き温度を必要としない状態の時に貯湯タンク上部の貯湯温度センサが所定の温度未満になった場合でも、暖房可能下限温度を下げるように変更可能にしたことで長時間の暖房運転を継続させることができると同時に、暖房可能下限温度を下げても貯湯タンク内の熱量を使い切ってしまうリスクを減少させ、十分な貯湯熱量を確保することができる使い勝手のよい暖房運転を可能にすることができる。 Thus, according to the present invention, the hot water storage temperature sensor at the upper part of the hot water storage tank has a predetermined time when a sufficient time has passed after the heating operation, the hot water heating terminal is sufficiently warm, and a high heating forward temperature is not required. Even if the temperature is lower than the temperature, it is possible to continue the heating operation for a long time by making it changeable to lower the lower limit temperature that can be heated, and at the same time, the amount of heat in the hot water storage tank can be reduced even if the lower limit temperature that can be heated is lowered. It is possible to reduce the risk of exhaustion and to enable a convenient heating operation that can secure a sufficient amount of stored hot water.
本発明のヒートポンプ貯湯式給湯暖房装置の第1実施形態を図1に基づいて説明する。
1は湯水を貯湯する貯湯タンク、2は貯湯タンク1の下部に接続された給水管、3は貯湯タンク上部に接続された給湯管、4は貯湯タンク1内の湯水を加熱するヒートポンプ式加熱手段、5は貯湯タンク1下部とヒートポンプ式加熱手段4と貯湯タンク1上部とを貯湯タンク1内の湯水が循環可能に接続するヒートポンプ循環回路、6はヒートポンプ循環回路5途中に設けられたヒートポンプ循環ポンプである。また、図示しないが給湯管3から分岐して浴槽への湯張り回路が設けられている。
1st Embodiment of the heat pump hot water storage type hot-water supply heating apparatus of this invention is described based on FIG.
1 is a hot water storage tank for storing hot water, 2 is a water supply pipe connected to the lower part of the hot
次に7は貯湯タンク1内の湯水で2次側の暖房用循環液を加熱するための暖房熱交換器、8は前記貯湯タンク1内の湯水を暖房熱交換器7へ循環させるための1次側循環回路、9は1次側循環回路8途中に設けられた1次側暖房ポンプ、10は温水式床暖房パネル等の温水暖房端末器、11は暖房熱交換器7の2次側と温水暖房端末器10とを暖房用循環液が循環可能に接続する2次側循環回路、12は2次側循環回路途中に設けられた2次側暖房ポンプで、これらで暖房回路を構成している。
Next, 7 is a heating heat exchanger for heating the circulating fluid on the secondary side with hot water in the hot
13a〜dは貯湯タンク1の側面上下に複数設けられた貯湯温度センサ、T1は暖房熱交換器に流入する湯水の暖房熱交換器往き温度を検出する熱交1次入口温度センサ、T2は暖房熱交換器から流出する暖房熱交換器戻り温度を検出する熱交1次出口温度センサ、T3は暖房戻り温度を検出する熱交2次入口温度センサ、T4は暖房往き温度を検出する熱交2次出口温度センサ、14は各温度センサの出力に基づいて所定の演算を行い機器の運転を制御する制御装置で、前記貯湯温度センサ13の検出温度と予め与えられている容量情報との組み合わせによって貯湯タンク1内の貯湯蓄熱量あるいは貯湯量を検出するようにしているものである。
13a to 13d are a plurality of hot water storage temperature sensors provided on the upper and lower sides of the hot
15は暖房設定温度を自由に変更できる(ここでは23℃から47℃を3℃刻みの9段階)リモコンであり、使用者は自由に必要な温度の暖房運転をすることができる。また、リモコン15で暖房運転設定をした情報は制御装置14に送られ、温度変化や運転切り替えといった制御がされるものである。16は暖房の運転と停止を切り替える運転スイッチ、17は現在の暖房設定温度を表す表示部、18は暖房設定温度を下げる温度下降ボタン、19は暖房設定温度を上げる温度上昇ボタンである。
深夜時間になると制御装置14は、翌朝までの間にヒートポンプ式加熱手段4とヒートポンプ循環ポンプ6を運転し、貯湯タンク1の下部から取り出した低温の湯水をヒートポンプ式加熱手段4内部の図示しない水熱交換器で所定の高温になるように加熱して貯湯タンク1の上部へ戻すようにして翌日の給湯、暖房運転の予測負荷量に応じた熱量分だけ沸き上げ運転を行う。
At midnight, the
そして、給湯管3終端に設けられている蛇口が開かれると、貯湯タンク1下部の給水管2から市水が貯湯タンク1内に給水され、貯湯タンク1上部の給湯管3から高温の湯水が給湯される。
When the faucet provided at the end of the hot
しかし、長時間の暖房運転や大量の湯水の出湯が原因で、貯湯タンク1上部にある貯湯温度センサ13aで検出する貯湯温度が沸き増し開始温度70℃を下回ったと制御装置14が判断すると、昼間の時間であってもヒートポンプ式加熱手段4とヒートポンプ循環ポンプ6を運転し、貯湯タンク1の下部から取り出した低温の湯水をヒートポンプ式加熱手段4内部の図示しない水熱交換器で所定の高温になるように加熱して貯湯タンク1の上部へ戻す沸き増し運転を開始する。
However, if the
次に、暖房運転について説明する。
暖房運転要求があると制御装置14は1次側循環ポンプ9と2次側循環ポンプ12を駆動し、1次側では貯湯タンク上部から湯水を暖房熱交換器7に流し、貯湯タンク1下部へと循環させる。また2次側では、2次側循環ポンプ12の駆動により2次側循環回路11にある暖房熱交換器7で加熱された暖房用循環液が温水暖房端末器10へと流れ、放熱した後、再び暖房熱交換器7へと戻り加熱され、暖房運転を行う。
Next, the heating operation will be described.
When there is a heating operation request, the
また、暖房運転を開始すると、暖房設定温度に関係なく立ち上がりは熱交2次出口温度センサT4で検出する温度が所定の目標往き温度(ここでは55℃)になるように制御装置14は1次側循環ポンプ9の回転数を変更して、暖房熱交器7へ循環させる湯水の流量を調整する。そして、目標往き温度の目標変更禁止時間後(ここでは30分)、制御装置14は熱交2次入口温度センサT3で検出された温度が暖房設定温度と一致するように、熱交2次出口温度センサT4の目標往き温度をここでは55℃を上限として、熱交2次入口温度センサT3で検出された温度が暖房設定温度より高い場合には目標往き温度を下げ、熱交2次入口温度センサT3で検出された温度が暖房設定温度より低い場合は目標往き温度を上げるようにしている。
When the heating operation is started, the
そして、長時間の暖房運転や大量の出湯等の原因で、貯湯タンク1上部にある貯湯温度センサ13aで検出する貯湯温度が所定の暖房可能下限温度を下回ったと制御装置14が判断すると暖房を中断するようにし、沸き増し運転によって、貯湯温度センサ13aで検出する貯湯温度が暖房可能下限温度+5℃を上回ると暖房運転を再開するようにしている。
When the
ここで、制御装置14は暖房可能下限温度を変更可能に構成されているもので、図2に示すフローチャートに基づいて第1実施形態の作動を詳しく説明する。
Here, the
暖房運転の運転スイッチ16をONにすると(S1)、制御装置14は暖房可能下限温度を立ち上げ時の目標往き温度より高い60℃に設定する(S2)。そして、制御装置14が貯湯温度センサ13aで検出する貯湯タンク1上部の温度が暖房可能下限温度(ここでは60℃)以上になっていると判断されたとき(S3)、暖房運転が開始される(S4)。
When the operation switch 16 for heating operation is turned on (S1), the
暖房運転が開始されてから目標往き温度の目標変更禁止時間である30分を経過すると(S5)、目標往き温度を変更可能とする。そして、リモコン15で設定されている暖房設定温度が所定の中温度(ここでは40℃)未満だと次の暖房可能下限温度の変更ステップに移行し(S6)、暖房可能下限温度を暖房設定温度+10℃に設定し、暖房運転を継続させる(S7)。リモコン15で設定されている暖房設定温度が所定の中温度以上であると(S6でNO)、暖房可能下限温度を60℃のままで暖房運転を続ける。
When the target change temperature target change prohibition time of 30 minutes has elapsed since the start of the heating operation (S5), the target return temperature can be changed. If the heating set temperature set by the
そして、暖房運転が継続され、図3に示すように、時間の経過と共に温水暖房端末器10の温度が上昇すると、熱交2次入口温度センサT3で検出する温度が暖房設定温度に近づき、目標往き温度が段階的に低下されていく。
Then, when the heating operation is continued and the temperature of the hot
ここで、暖房や給湯によって、貯湯タンク1内の熱量が消費されて貯湯タンク1上部の温度が暖房可能下限温度未満になると(S8)、暖房運転は中断される(S9)。
Here, when the amount of heat in the hot
このとき、すでに貯湯タンク1上部にある貯湯温度センサ13aで検出する温度が沸き増し開始温度を下回っているため、沸き増し運転が行われ、沸き増し運転によって、貯湯熱量が増加し、貯湯タンク1上部の貯湯温度センサ13aで検出する湯水が暖房可能下限温度+5℃以上になったときに(S10)、暖房運転を再開させる(S11)
At this time, since the temperature detected by the hot water storage temperature sensor 13a in the upper part of the hot
このように、暖房開始から立ち上がりの間は暖房可能下限温度を60℃とし、温水暖房端末器10を十分に暖め、暖房運転を開始して温水暖房端末10が十分に暖まったあとは、暖房可能下限温度を暖房設定温度に応じた値に下げることによって、従来のように小さな暖房負荷に対しては十分な貯湯熱量があるにもかかわらず暖房運転を中断してしまうことがなくなり、使い勝手のよい暖房運転を可能とすると同時に、十分な貯湯熱量も確保することができることを可能とした。
As described above, the heating-allowed lower limit temperature is set to 60 ° C. from the start of heating to 60 ° C., the hot
また、暖房可能下限温度は暖房設定温度に応じて定められるため、暖房設定温度によって違う効果が得られるもので、暖房設定温度が高い場合は貯湯タンク1内の貯湯熱量も多く、暖房可能下限温度を高くすることで、貯湯タンク1内の熱量を十分に確保できる段階で暖房運転を中断し、必要な給湯量を確保できないリスクを減少させることができ、暖房設定温度が低い場合は貯湯タンク1内の貯湯熱量も少なく、暖房可能下限温度を低くすることで、長時間の暖房運転をすることができる。
In addition, since the lower limit temperature that can be heated is determined according to the preset heating temperature, different effects can be obtained depending on the preset heating temperature. When the preset heating temperature is high, the amount of stored hot water in the hot
次に、図4に示すフローチャートに基づいて第2実施形態の作動を詳しく説明する。ここで、第1の実施形態と同一のものは同一の符号を付してその説明を省略する。 Next, the operation of the second embodiment will be described in detail based on the flowchart shown in FIG. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
暖房運転の運転スイッチ16をONにすると(S12)、制御装置14は暖房可能下限温度を立ち上げ時の目標往き温度より高い60℃に設定する(S13)。そして、制御装置14が貯湯温度センサ13aで検出する貯湯タンク1上部の温度が暖房可能下限温度(ここでは60℃)以上になっていると判断されたとき(S14)、暖房運転が開始される(S15)。
When the
暖房運転が開始されてから目標往き温度の変更禁止時間である30分を経過すると(S16)、目標往き温度を変更可能とする。制御装置14は暖房可能下限温度を熱交2次出口温度センサT4の目標往き温度+5℃に設定し(S17)、暖房運転を続ける。
When 30 minutes, which is the target prohibition temperature change prohibition time, have elapsed since the start of the heating operation (S16), the target outbound temperature can be changed. The
そして、暖房運転が継続され、図5に示すように、時間の経過と共に温水暖房端末器10の温度が上昇すると、熱交2次入口温度センサT3で検出する温度が暖房設定温度に近づき、目標往き温度が段階的に低下してくる。
Then, when the heating operation is continued and the temperature of the hot
ここで、暖房や給湯によって、貯湯タンク1内の熱量が消費されて貯湯タンク1上部の温度が暖房可能下限温度未満になると(S18)、暖房運転は中断される(S19)。
Here, when the amount of heat in the hot
このとき、すでに貯湯タンク1上部にある貯湯温度センサ13aで検出する温度が沸き増し開始温度を下回っているため、沸き増し運転が行われ、沸き増し運転によって、貯湯熱量が増加し、貯湯タンク1上部の貯湯温度センサ13aで検出する温度が暖房可能下限温度+10℃以上になったときに(S20)、暖房運転が再開させる(S21)。
At this time, since the temperature detected by the hot water storage temperature sensor 13a in the upper part of the hot
このように、暖房開始から立ち上がりの間は暖房可能下限温度を60℃とし、温水暖房端末器10を十分に暖め、暖房運転を開始して温水暖房端末10が十分に暖まったあとは、暖房可能下限温度を目標往き温度に応じた値に下げることによって、従来のように小さな暖房負荷に対しては十分な貯湯熱量があるにもかかわらず暖房運転を中断してしまうことがなくなり、使い勝手のよい暖房運転を可能とすると同時に、十分な貯湯熱量も確保することができることを可能とした。
As described above, the heating-allowed lower limit temperature is set to 60 ° C. from the start of heating to 60 ° C., the hot
また、暖房可能下限温度は目標往き温度に応じて定められるため、貯湯タンク1内の貯湯熱量が足りない時は暖房運転を中断できるので、貯湯タンク1内の熱量を使い切ってしまうリスクを減少させ、長時間の暖房運転をすることができる。また、第1実施形態とは違い、目標往き温度に追随して暖房可能下限温度を変更しているので、天候の急変等によって急な目標往き温度の上昇があったときにも目標往き温度と共に暖房可能下限温度が上昇され、暖房で必要とする単位時間当たりの熱量の上昇に応じて給湯のために確保する熱量を増加することになり、給湯に必要な熱量を十分に確保することができる。また、目標往き温度が低下するときには暖房で必要とする単位時間当たりの熱量が少なくするため、暖房可能下限温度を低下させても十分に給湯に必要な熱量を確保することができると共に暖房可能下限温度が低いため暖房運転を継続して行うことができる。
In addition, since the lower limit temperature that can be heated is determined according to the target temperature, the heating operation can be interrupted when the amount of stored hot water in the hot
なお、本発明は第1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することを妨げるものではなく、例えば、本発明の第1実施形態では、暖房可能下限温度の変更はリモコン15で設定した暖房設定温度+10℃となっているが、暖房設定温度+10℃に限定されるものではなく、暖房設定温度より高い温度なら変更しても良いものである。
In addition, this invention is not limited to 1st Embodiment, It does not prevent changing in the range which does not change a summary, For example, in 1st Embodiment of this invention, the change of the heating minimum temperature limit is Although it is heating setting temperature +10 degreeC set with the
また、第2実施形態でも暖房可能下限温度を目標往き温度+5℃となっているが、目標往き温度+5℃に限定されるものではなく、目標往き温度よりも高い温度に変更しても良いものである。 In the second embodiment, the lower limit temperature that can be heated is the target forward temperature + 5 ° C., but is not limited to the target forward temperature + 5 ° C., and may be changed to a temperature higher than the target forward temperature. It is.
1 貯湯タンク
4 ヒートポンプ式加熱手段
5 ヒートポンプ循環回路
7 暖房熱交換器
8 1次側循環回路
9 1次側循環ポンプ
10 温水暖房端末器
11 2次側循環回路
12 2次側循環ポンプ
13 貯湯温度センサ
14 制御装置
15 リモコン
T1 熱交1次入口温度センサ
T2 熱交1次出口温度センサ
T3 熱交2次入口温度センサ
T4 熱交2次出口温度センサ
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