JP2017096535A - 暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】浴室暖房機等の高温温水端末使用時の快適性を損なうことなくランニングコストを低減させることができる暖房システムを提供する。
【解決手段】予め設定された優先順位に従って複数の温度の温水を選択的に生成する熱源機１と、熱源機１から供給される温水により暖房を行う複数の暖房端末２，３と、各暖房端末２，３に設けられ、所望する温度の温水を熱源機１に要求する温水要求部２５，３４と、夫々の温水要求部２５，３４から同時に要求された温水の温度が互いに異なるとき、最も優先度の高い温度の温水を生成するように熱源機１を制御する熱源制御部６とを備える。熱源機１から供給された温水の温度が要求した温度よりも低いとき、熱源機１に対する要求を、熱源機１が供給している温水の温度よりも優先順位が高く且つ供給されている温水の温度よりも高い温度の温水に変更する要求温度変更部２７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱源機に複数の暖房端末を接続してなる暖房システムに関する。

従来より、単一の熱源機に複数の暖房端末を接続して熱源機から供給される温水によって暖房を行う暖房システムが知られている（例えば下記特許文献１参照）。暖房端末としては、浴室暖房機等の高温温水端末や、床暖房等の低温温水端末が挙げられる。

熱源機は、比較的高い温度の温水を供給する高温温水供給管と、比較的低い温度の温水を供給する低温温水供給管とを備えている。そして、高温温水供給管には高温温水端末が接続され、低温温水供給管には低温温水端末が接続される。

熱源機は、高温温水端末である浴室暖房機からの要求に応じて、高温の温水（例えば高温８０℃）を生成して高温温水供給管から供給する。また、低温温水端末である床暖房から要求があると、熱源機は、低温の温水（例えば低温４０℃）を生成して低温温水供給管から供給する。更に、熱源機では配管の凍結防止を行うために各暖房端末が停止しているときに温水を生成して、各暖房端末を介して循環させることが行われる。このときには、通常の運転より少し低い温水（例えば高温６０℃）を生成して高温温水供給管から供給するが、凍結防止運転は使用者の操作によらず自動で行われる。

また、このように構成された暖房システムにおいては、複数の温水端末が同時に動作することがある。そこで、熱源機に対して要求される温水の温度が温水端末毎に異なっていても、円滑に温水が供給できるように、温水の各温度毎に優先順位が設定されている。なお、熱源機において温水の各温度毎に設定されている優先順位は、温度の高低だけでなく使用頻度も考慮される。このため、凍結防止運転が使用頻度の低い運転であるため、凍結防止運転で用いる湯水の温度（高温６０℃）は、床暖房に供給する湯水の温度（低温４０℃）よりも低い優先順位に設定されている。

特開２００２−３１０４４１号公報

ところで、近年、熱源機で消費されるエネルギーを抑えてランニングコストを低減させることが望まれている。そこで、通常の高温温水端末の作動の際に通常の高温温水（高温８０℃）だけでなく、凍結防止運転のために用意されていた通常高温よりも少し低い温水（高温６０℃）も選択できるようにすることが考えられる。

これによれば、使用者の所望により浴室暖房機等の高温温水端末で凍結防止運転用の温水（高温６０℃）用いることができるようになり、熱源機で消費されるエネルギーを抑えてランニングコストを低減させることができる。

しかし、例えば、凍結防止運転のために用意されていた優先順位の低い温水（高温６０℃）を高温温水端末である浴室暖房機から熱源機に要求したとき、同時に、低温温水端末である床暖房から低温の温水（低温４０℃）が熱源機に要求されると、熱源機は、予め設定された優先順位に従い、低温温水供給管から低温の温水（低温４０℃）を供給するように作動する。この場合、熱源機は、浴室暖房機が接続された高温温水供給管からは、暖房に必要な温度（６０℃）の温水を供給することができない。このため、浴室暖房機から十分に暖められていない風が出てしまい、浴室暖房機においては、使用者に対する暖房の快適性が損なわれる。

上記の点に鑑み、本発明は、浴室暖房機等の高温温水端末使用時の快適性を損なうことなくランニングコストを低減させることができる暖房システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、予め設定された優先順位に従って複数の温度の温水を選択的に生成する熱源機と、該熱源機から供給される温水により暖房を行う複数の暖房端末と、各暖房端末に設けられ、所望する温度の温水を前記熱源機に要求する温水要求部と、夫々の前記温水要求部から同時に要求された温水の温度が互いに異なるとき、最も優先度の高い温度の温水を生成するように前記熱源機を制御する熱源制御部とを備える暖房システムにおいて、前記温水要求部は、前記熱源機から供給された温水の温度が要求した温度よりも低いとき、前記熱源機に対する要求を、前記熱源機が供給している温水の温度よりも優先順位が高く且つ供給されている温水の温度よりも高い温度の温水に変更する要求温度変更部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、使用者が優先させたい暖房端末から熱源機への要求が、同時に作動する他の暖房端末からの要求より優先順位が低いとき、前記要求温度変更部により、他の暖房端末より優先順位が高い温水の温度に変更される。これにより、使用者が所望する暖房に支障が出るような温度の温水が暖房端末に供給されることがなく、暖房の快適性が損なわれることを防止することができる。そして、このことから、優先順位を気にせずに、暖房の快適性が損なわれることもなく、暖房端末に供給される温水の温度を比較的低くして熱源機で消費されるエネルギーを抑えることができ、ランニングコストを低減させることができる。

また、本発明においては、前記暖房端末のうちの少なくとも一つは、熱源機から当該暖房端末に供給された温水の温度を検出する湯温センサと、当該暖房端末が設置された室内の温度を検出する室温センサと、該室温センサの検出温度が予め設定された室温設定温度となるように、前記熱源機からの温水の供給を制御する温調制御部とを備え、前記温調制御部は、設定温度変更部を備えることが好ましい。

設定温度変更部は、前記湯温センサの検出温度が上昇したとき、前記室温設定温度を、予め設定されていた温度よりも低い所定の変更温度に変更する。或いは、設定温度変更部は、前記室温センサの検出温度が上昇したとき、前記室温設定温度を、予め設定されていた温度よりも低い所定の変更温度に変更する。

設定温度変更部を備える温調制御部により、不必要に高い温度の温水が熱源機から供給されたときに、熱源機からの温水の供給を制限して暖房に用いられるエネルギーを抑えることができ、ランニングコストを確実に低減させることができる。

本発明の実施形態の暖房システムの構成図。 本実施形態の暖房システムにおける浴室暖房コントローラの作動を示すフローチャート。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の暖房システムは、図１に示すように、熱源機１と、熱源機１から供給された温水により浴室の暖房を行う浴室暖房機２（暖房端末）と、熱源機１から供給された温水により居間等の床暖房を行う床暖房パネル３（暖房端末）とを備えることにより構成されている。

熱源機１は、熱交換器４と、熱交換器４を加熱するバーナ５と、バーナ５の燃焼量（熱交換器４の加熱量）を制御する熱源機コントローラ６（熱源制御部）とを備えている。熱交換器４の上流側にはポンプ７が接続されており、ポンプ７の上流側には管内を流れる温水の膨張と収縮を吸収するタンク８（大気開放型のシスターン、又は、密閉式の膨張タンク等）が接続されている。熱交換器４の下流側には、高温往き管接続部９が設けられている。ポンプ７と熱交換器４の入り口側との間から分岐部１０を介して分岐された下流側には、低温往き管接続部１１が設けられている。タンク８の上流側には戻り管接続部１２が設けられている。熱交換器４の下流側とタンク８の上流側とは、バイパス通路１３により連通している。

熱交換器４の出口側（下流側）には、高温往き管接続部９に向かう温水の温度を検出する熱源高温サーミスタ１４が設けられている。ポンプ７と熱交換器４との間から分岐する分岐部１０の下流側には、低温往き管接続部１１に向かう温水の温度を検出する熱源低温サーミスタ１５が設けられている。熱源低温サーミスタ１５で検出される温度は、タンク８から導出した温水の温度であり、タンク８から導出される温水は、戻り管接続部１２からタンク８に向かう途中の温水に熱交換器４で加熱された温水がバイパス通路１３を介して混合されたものである。従って、熱源低温サーミスタ１５の検出温度は、熱源高温サーミスタ１４の検出温度よりも常に低い。

熱源機１の高温往き管接続部９と戻り管接続部１２とには、夫々、浴室暖房機２の高温往き管１６と戻り管１７とが接続されている。これにより、高温往き管接続部９と戻り管接続部１２との間には浴室暖房機２を介して高温温水循環路１８が形成される。この構成によって、高温温水循環路１８の浴室暖房機２には、熱交換器４から出湯される高温の温水がそのまま供給される。

浴室暖房機２は、暖房熱交換器１９、温風ファン２０、暖房熱交換器１９に供給される温水の温度を検出する浴室湯温サーミスタ２１（湯温センサ）、室温（温風ファン２０の作動により浴室暖房機２内部に吸入された室内の空気の温度）を検出する浴室暖房サーミスタ２２（室温センサ）、暖房熱交換器１９への温水の供給／停止を切替える端末熱動弁２３、及び浴室暖房機２の全体的な作動を制御する浴室暖房コントローラ２４を備えている。浴室暖房コントローラ２４は、熱源機コントローラ６と通信可能に接続されており、熱源機コントローラ６に対して所望の温度の温水を要求する温水要求部２５と、使用者が設定した浴室温度（室温設定温度）になるように温風ファン２０の回転数や端末熱動弁２３の開閉を制御する温調制御部２６とを機能として備えている。更に、浴室暖房コントローラ２４の温水要求部２５は、後述する要求温度変更部２７を機能として備えており、温調制御部２６は、後述する所定の条件に従い、使用者が設定した浴室温度（室温設定温度）よりも低い所定の変更温度に変更する設定温度変更部２８を機能として備えている。浴室暖房コントローラ２４は、浴室暖房の開始が使用者から指示されたときに、端末熱動弁２３を開弁して、熱源機コントローラ６に対して温水要求部２５から所望の温度の温水を要求する信号を送信する。

浴室暖房機２の暖房運転が開始されると、熱源機１から浴室暖房機２への温水供給が開始される。熱源機コントローラ６は、浴室暖房コントローラ２４の温水要求部２５から要求された温度の温水を浴室暖房機２へ供給する。そして、浴室暖房コントローラ２４は、温調制御部２６浴室暖房サーミスタ２２の検出温度が使用者によって設定された浴室設定温度を目標温度として、温風ファン２０の回転数の調節や端末熱動弁２３の開閉を行って、温風により放出される熱量を制御する。

また、熱源機１の低温往き管接続部１１と戻り管接続部１２とには、夫々、床暖房パネル３の低温往き管２９と戻り管３０とが接続されている。これにより、低温往き管接続部１１と戻り管接続部１２との間には床暖房パネル３を介して低温温水循環路３１が形成される。この構成によって、低温温水循環路３１の床暖房パネル３には、タンク８内から導出される低温の温水が供給される。

床暖房パネル３は、その近傍に設置された床暖房リモコン３２が備える床暖房コントローラ３３により暖房運転が制御される。床暖房コントローラ３３は、熱源機コントローラ６と通信可能に接続されており、熱源機コントローラ６に対して所望の温度の温水を要求する温水要求部３４を機能として備えている。床暖房コントローラ３３は、床暖房の開始が使用者から指示されたときに、熱源機コントローラ６に対して温水要求部３４から所望の温度の温水を要求する信号を送信する。

熱源機コントローラ６は、浴室暖房機２のみに温水を供給するとき（浴室暖房機２の単独暖房運転時）、熱源高温サーミスタ１４の検出温度が浴室暖房機２から要求された温度となるようにバーナ５の燃焼量を制御する。

また、熱源機コントローラ６は、床暖房パネル３のみに温水を供給するとき（床暖房パネル３の単独運転時）、熱源低温サーミスタ１５の検出温度が床暖房パネル３から要求された温度となるようにバーナ５の燃焼量を制御する。

熱源機１は、熱源機コントローラ６の制御により、複数の温度の温水を選択的に生成する。本実施形態の熱源機１においては、高温往き管接続部９から出湯する温水の温度は、８０℃と６０℃とから選択可能となっている。低温往き管接続部１１から出湯する温水の温度は、６０℃と４０℃とから選択可能となっている。

なお、以下の説明においては、熱源機コントローラ６において、高温往き管接続部９からの温水温度（熱源高温サーミスタ１４の検出温度）が８０℃になるように制御するとき「高温８０℃」、高温往き管接続部９からの温水温度（熱源高温サーミスタ１４の検出温度）が６０℃になるように制御するとき「高温６０℃」、低温往き管接続部１１からの温水温度（熱源低温サーミスタ１５の検出温度）が６０℃になるように制御するとき「低温６０℃」、低温往き管接続部１１からの温水温度（熱源低温サーミスタ１５の検出温度）が４０℃になるように制御するとき「低温４０℃」と記載する。

また、熱源機コントローラ６は、各温度の温水について、予め優先順位が設定されている。本実施形態の熱源機コントローラ６における優先順位は、高い順に、「高温８０℃」、「低温６０℃」、「低温４０℃」、「高温６０℃」とされている。

そして、熱源機コントローラ６は、浴室暖房機２と床暖房パネル３との双方に温水を供給するとき（並列暖房運転時）には、上記の優先順位に従って、浴室暖房機２と床暖房パネル３との何れか一方から要求された温度を選択する。

最も優先度の高い「高温８０℃」は、通常は、浴室暖房機２による暖房時に要求される。次いで、優先度が中間部の「低温６０℃」や「低温４０℃」は、床暖房パネル３による暖房時に要求される。それよりも優先度の低い「高温６０℃」は、熱源機コントローラ６が凍結防止運転の必要性を認めた場合に行う制御であり、「高温６０℃」による制御が行われるのは極めて稀である。

一方、熱源機１においては、「高温８０℃」よりも「高温６０℃」を採用した方がエネルギーの消費が抑えられて好ましい。そこで、本実施形態の暖房システムにおいては、使用者が、「高温８０℃」を用いる通常運転モードと、「高温６０℃」を用いる省エネ運転モードとの何れかを適宜選択できるようになっている浴室暖房機２を熱源機１の高温往き管接続部９に接続した。

しかし、熱源機コントローラ６においては「高温６０℃」の制御は、「低温６０℃」や「低温４０℃」の制御よりも優先度が低い。このため、並列暖房運転時には、浴室暖房機２からの要求が「高温６０℃」となる省エネ運転モードであるとき、床暖房パネル３からの要求が「低温４０℃」であった場合には、熱源機コントローラ６は床暖房パネル３からの要求を優先させる。このため、十分な温度の温水が浴室暖房機２に供給されず、浴室の室温が低下して快適な暖房が得られなくなる。

本実施形態においては、これを考慮して、浴室暖房コントローラ２４の温水要求部２５が要求温度変更部２７を備えている。要求温度変更部２７は、熱源機１から供給された温水の温度が要求した温度よりも低いとき、熱源機コントローラ６に対する要求を、熱源機１が供給している温水の温度よりも優先順位が高く且つ供給されている温水の温度よりも高い温度の温水に変更する。

具体的には、浴室暖房機２が省エネ運転モードで並列暖房運転を行ったとき、床暖房パネル３からの要求が「低温４０℃」であった場合には、それよりも優先度の低い「高温６０℃」の温水が熱源機１から供給されないから、浴室暖房機２の暖房熱交換器１９に供給される温水の温度が６０℃よりも低くなる。この温度を浴室湯温サーミスタ２１が検出すると、要求温度変更部２７は、温水要求部２５が要求している省エネ運転モードの「高温６０℃」をキャンセルし、熱源機コントローラ６に対して、「低温４０℃」よりも優先度も温度も高い「高温８０℃」を要求する。これにより、浴室の暖房が不十分になることを防止できる。

浴室暖房コントローラ２４の作動を更に詳細に説明すれば、図２に示すように、浴室暖房機２が運転を開始すると、浴室暖房コントローラ２４は、ＳＴＥＰ１で省エネ運転モードが選択されているか否かを判断する。ここで、省エネ運転モードが選択されていない場合には、ＳＴＥＰ２へ進んで通常運転モードによる運転（通常運転）を行う。

一方、ＳＴＥＰ１で省エネ運転モードが選択されているとき、浴室暖房コントローラ２４はＳＴＥＰ３へ進み、温水要求部２５が熱源機コントローラ６に対して「高温６０℃」を要求する。

次いで、浴室暖房コントローラ２４は、ＳＴＥＰ４へ進み、熱源機コントローラ６との通信により熱源機１が６０℃の温水を供給する運転をしているか否かを判断する。ここで熱源機１が６０℃の温水を供給する運転をしていれば、浴室暖房コントローラ２４の要求通りなので、ＳＴＥＰ７へ進んで省エネ運転モードによる運転（省エネ運転）を行う。

ＳＴＥＰ４で、熱源機１が６０℃の温水を供給する運転をしていないときには、浴室暖房コントローラ２４は、ＳＴＥＰ５へ進み、熱源機コントローラ６との通信により熱源機１が４０℃の温水を供給する運転をしているか否かを判断する。ＳＴＥＰ５で、熱源機１が４０℃の温水を供給する運転をしていなければ、浴室暖房コントローラ２４は、ＳＴＥＰ７へ進んで省エネ運転モードによる運転（省エネ運転）を行う。

熱源機１が４０℃の温水を供給する運転をしている場合には、浴室の暖房が不十分になるおそれがある。そこで、浴室暖房コントローラ２４は、ＳＴＥＰ６へ進んで、熱源機コントローラ６に対して、「低温４０℃」よりも優先度も温度も高い「高温８０℃」を要求し、その後ＳＴＥＰ７へ進む。

これにより、熱源機１は８０℃の温水を供給する運転を行うので、熱源機１から浴室暖房機２の暖房熱交換器１９に十分に高い温度の温水が供給され、浴室温度の不用意な低下を防止して快適な浴室暖房を得ることができる。

また、図１に示すように、浴室暖房機２の温調制御部２６が設定温度変更部２８を備えていることにより、確実に省エネ運転モードによる暖房運転が行えるようになっている。

設定温度変更部２８は、浴室湯温サーミスタ２１（湯温センサ）の検出温度（検出湯温）が上昇したとき、又は、浴室暖房サーミスタ２２（室温センサ）の検出温度（検出室温）が上昇したとき、室温設定温度を所定の変更温度まで低下させる。当該変更温度は、検出湯温の上昇度合に対応して予め記憶された複数の温度、及び検出室温の上昇度合に対応して予め記憶された複数の温度が適用される。

そして、室温設定温度が低い温度に変更されたことにより、浴室暖房機２の温調制御部２６は、端末熱動弁２３を頻繁に閉じて暖房熱交換器１９における放熱量を制限し、確実に省エネ運転を実行することができる。

なお、本実施形態では、熱源機１として熱交換器４とバーナ５とを備えたものを示したが、バーナ５に替えて、電気ヒータ等の他の加熱手段を備えるものを用いてもよい。

また、本実施形態で用いた温度の数値は説明の便宜上示したものであって、これに限らない。

１…熱源機、２，３…暖房端末、６…熱源機コントローラ（熱源制御部）、２１…浴室湯温サーミスタ（湯温センサ）、２２…浴室暖房サーミスタ（室温センサ）、２５，３４…温水要求部、２６…温調制御部、２７…要求温度変更部、２８…設定温度変更部。

Claims (3)

1. 予め設定された優先順位に従って複数の温度の温水を選択的に生成する熱源機と、該熱源機から供給される温水により暖房を行う複数の暖房端末と、各暖房端末に設けられ、所望する温度の温水を前記熱源機に要求する温水要求部と、夫々の前記温水要求部から同時に要求された温水の温度が互いに異なるとき、最も優先度の高い温度の温水を生成するように前記熱源機を制御する熱源制御部とを備える暖房システムにおいて、
   前記温水要求部は、前記熱源機から供給された温水の温度が要求した温度よりも低いとき、前記熱源機に対する要求を、前記熱源機が供給している温水の温度よりも優先順位が高く且つ供給されている温水の温度よりも高い温度の温水に変更する要求温度変更部を備えることを特徴とする暖房システム。
2. 請求項１記載の暖房システムにおいて、
   前記暖房端末のうちの少なくとも一つは、熱源機から当該暖房端末に供給された温水の温度を検出する湯温センサと、当該暖房端末が設置された室内の温度を検出する室温センサと、該室温センサの検出温度が予め設定された室温設定温度となるように、前記熱源機からの温水の供給を制御する温調制御部とを備え、
   前記温調制御部は、前記湯温センサの検出温度が上昇したとき、前記室温設定温度を、予め設定されていた温度よりも低い所定の変更温度に変更する設定温度変更部を備えることを特徴とする暖房システム。
3. 請求項１記載の暖房システムにおいて、
   前記暖房端末のうちの少なくとも一つは、熱源機から当該暖房端末に供給された温水の温度を検出する湯温センサと、当該暖房端末が設置された室内の温度を検出する室温センサと、該室温センサの検出温度が予め設定された室温設定温度となるように、前記熱源機からの温水の供給を制御する温調制御部とを備え、
   前記温調制御部は、前記室温センサの検出温度が上昇したとき、前記室温設定温度を、予め設定されていた温度よりも低い所定の変更温度に変更する設定温度変更部を備えることを特徴とする暖房システム。