JP2021127872A - Hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば屋根や屋上等の屋外に設けられた熱交換パネルを融雪設備や給湯設備等として用いることのできる給湯システムに関する。 The present invention relates to a hot water supply system in which, for example, a heat exchange panel provided outdoors such as a roof or a roof can be used as a snow melting facility, a hot water supply facility, or the like.
従来、豪雪地帯では屋根の雪下ろし作業が地域住民の大きな負担になっていた。地域住民の雪下ろし作業の負担を軽減するための提案が多くなされている。例えば、特許文献1に記載された消雪装置では、屋根に消雪パイプを配設し、消雪パイプに地下水や太陽熱温水器等を通して温水を供給して消雪している。
また、特許文献2に記載の屋根の除雪システムでは、ガス給湯器の熱水をポンプによってホースを通して屋根に圧送してホースの複数の穴から散水することで融雪するとしている。
Traditionally, in heavy snowfall areas, the work of removing snow from the roof has been a heavy burden on local residents. Many proposals have been made to reduce the burden of snow removal work for local residents. For example, in the snow-melting device described in Patent Document 1, a snow-melting pipe is arranged on the roof, and hot water is supplied to the snow-melting pipe through groundwater, a solar water heater, or the like to erase the snow.
Further, in the roof snow removal system described in
特許文献3に記載された融雪用パネルでは、屋根に熱交換パイプを配設した融雪用パネルを設置し、熱交換パイプを地上の給湯装置に循環させることで、熱交換パイプを通して湯を融雪用パネルに供給して融雪している。また、給湯装置による融雪を行わないときには循環路に水道管路を接続し、太陽熱で蓄熱された熱交換パイプの温水を開閉バルブを介して浴槽等に給湯できるようにしている。 In the snow melting panel described in Patent Document 3, a snow melting panel in which a heat exchange pipe is arranged is installed on the roof, and the heat exchange pipe is circulated to a hot water supply device on the ground to melt hot water through the heat exchange pipe. It is supplied to the panel and the snow is melting. In addition, when snow is not melted by the hot water supply device, a water pipe is connected to the circulation path so that hot water from the heat exchange pipe stored by solar heat can be supplied to the bathtub or the like via an on-off valve.
しかしながら、特許文献1から特許文献3に記載された設備は、冬季の不使用時ではパイプ中の地下水や温水等が冷却されて凍ってしまい、パイプを破損することがあるため、地下水や水等を抜かなければならなかった。しかも、冬季以外は使用できなかった。
また、特許文献3に記載された太陽熱給湯設備では、冬場は風呂等への給湯のために40度を超える温度の水を循環させる必要があり、融雪に必要以上の熱が与えられるためパネル等の劣化が早いという問題もある。
However, in the equipment described in Patent Documents 1 to 3, when not in use in winter, the groundwater, hot water, etc. in the pipe are cooled and frozen, which may damage the pipe. Therefore, the groundwater, water, etc. I had to pull out. Moreover, it could not be used except in winter.
Further, in the solar hot water supply facility described in Patent Document 3, it is necessary to circulate water having a temperature exceeding 40 degrees in order to supply hot water to a bath or the like in winter, and more heat than necessary is given to snowmelt, so that a panel or the like is used. There is also a problem that the deterioration of the water heater is fast.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、融雪と給湯の両方に利用できる上に、冬季に凍結等でパイプを損傷するおそれのない給湯システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a hot water supply system that can be used for both snow melting and hot water supply and that does not damage the pipe due to freezing or the like in winter. do.
本発明による給湯システムは、内部に不凍液が流通する熱交換パイプと、屋外に設置されていて熱交換パイプが配設された熱交換パネルと、内部に水が貯留され且つ熱交換パイプが配設されていて熱交換パイプ内の不凍液と前記水とで熱交換可能な蓄熱槽と、蓄熱槽内の水を循環させる循環パイプと、循環パイプの水を加熱する補助ボイラと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、冬等の降雪時には補助パイプで水を加温し、循環パイプを介して蓄熱槽内で熱交換パイプの不凍液と熱交換して不凍液を昇温させて屋外の熱交換パネルで融雪に使用できる。しかも、熱交換パイプ内に不凍液を流通させているため冬季でも凍ることを防止できる。また、太陽熱を受けて高温となった熱交換パネルの熱交換パイプ内の不凍液は蓄熱槽で水と熱交換させられ、高温となった水は循環パイプを通して給湯や暖房等に利用可能である。
In the hot water supply system according to the present invention, a heat exchange pipe through which an antifreeze liquid flows, a heat exchange panel installed outdoors and a heat exchange pipe is arranged, and a heat exchange pipe in which water is stored and the heat exchange pipe is arranged are arranged. It is equipped with a heat storage tank that can exchange heat between the antifreeze liquid in the heat exchange pipe and the water, a circulation pipe that circulates the water in the heat storage tank, and an auxiliary boiler that heats the water in the circulation pipe. It is a feature.
According to the present invention, when it snows in winter or the like, water is heated by an auxiliary pipe, and heat is exchanged with the antifreeze liquid of the heat exchange pipe in the heat storage tank via the circulation pipe to raise the temperature of the antifreeze liquid to raise the temperature of the outdoor heat exchange panel. Can be used for snow melting. Moreover, since the antifreeze liquid is circulated in the heat exchange pipe, it is possible to prevent freezing even in winter. Further, the antifreeze liquid in the heat exchange pipe of the heat exchange panel that has become hot due to the heat of the sun is heat-exchanged with water in the heat storage tank, and the hot water can be used for hot water supply, heating, etc. through the circulation pipe.
また、循環パイプに設けられていて補助ボイラで加熱した水を蓄熱槽及び給湯設備に接続された給湯パイプの一方に選択的に給湯する切り換えバルブを備えていてもよい。
補助ボイラで加熱された水は切り換えバルブにより給湯パイプに送られて給湯や暖房等に利用できる。また、太陽熱で加熱された熱交換パネルの熱交換パイプ内の不凍液は蓄熱槽内で水と熱交換されて高温の湯となって切り換えバルブから給湯パイプを通して給湯や暖房等に利用できる。
Further, a switching valve provided in the circulation pipe and selectively supplying hot water to one of the hot water supply pipes connected to the heat storage tank and the hot water supply facility may be provided.
The water heated by the auxiliary boiler is sent to the hot water supply pipe by the switching valve and can be used for hot water supply and heating. Further, the antifreeze liquid in the heat exchange pipe of the heat exchange panel heated by solar heat is exchanged with water in the heat storage tank to become hot water, which can be used for hot water supply, heating, etc. through the hot water supply pipe from the switching valve.
また、熱交換パネルは融雪器及び集熱器のいずれかに選択的に用いられる。
本発明では、冬季は熱交換パネルを融雪器として融雪に利用でき、降雪時以外では太陽光を利用して不凍液を高温にする集熱器として利用できる。
Further, the heat exchange panel is selectively used for either a snowmelter or a heat collector.
In the present invention, the heat exchange panel can be used as a snowmelter for snowmelt in winter, and can be used as a heat collector for heating the antifreeze liquid to a high temperature by using sunlight except when it snows.
また、熱交換パネルは内部に熱交換パイプが蛇行して配列されていて熱交換パイプの端部が段付き部に配設され、熱交換パネルの段付き部同士で熱交換パイプを連結可能としてもよい。
屋外に設置される熱交換パネルは複数枚連結することで太陽熱を受けて不凍液をより高温に昇温させることができる。また、不凍液を蓄熱槽によって補助ボイラで加熱した水と熱交換することで、より広範囲に屋根等の融雪に利用できる。
In addition, the heat exchange panel has heat exchange pipes arranged in a serpentine manner, and the ends of the heat exchange pipes are arranged in the stepped portion so that the heat exchange pipes can be connected to each other in the stepped portion of the heat exchange panel. May be good.
By connecting a plurality of heat exchange panels installed outdoors, it is possible to receive the heat of the sun and raise the temperature of the antifreeze to a higher temperature. Further, by exchanging heat with the water heated by the auxiliary boiler in the heat storage tank, the antifreeze liquid can be widely used for melting snow on roofs and the like.
本発明による給湯システムは、熱交換パイプ内に不凍液を循環させて、補助ボイラによって蓄熱槽との間で循環させる循環パイプで蓄熱槽を介して加熱でき、冬場でも不凍液が凍結することがなく融雪に利用できる。また、降雪時以外では熱交換パイプの不凍液を太陽熱によって加熱できるため、蓄熱槽で水と熱交換することで給湯や暖房等に利用できる。そのため、熱交換パイプが配設された熱交換パネルを、融雪器と太陽熱による集熱器のいずれにも利用することができる。 In the hot water supply system according to the present invention, the antifreeze liquid can be circulated in the heat exchange pipe and heated through the heat storage tank by the circulation pipe circulated to and from the heat storage tank by the auxiliary boiler, and the antifreeze liquid does not freeze even in winter and the snow melts. Can be used for. In addition, since the antifreeze liquid in the heat exchange pipe can be heated by solar heat except when it snows, it can be used for hot water supply, heating, etc. by exchanging heat with water in the heat storage tank. Therefore, the heat exchange panel provided with the heat exchange pipe can be used for both the snowmelter and the solar heat collector.
以下、本発明の実施形態による給湯システム1について添付図面により説明する。
図1において、本発明の実施形態による給湯システム1は、家屋の屋根やビルの屋上等の屋外に設置される集熱器2と例えば地上や床面等に設置される蓄熱槽3との間を循環して熱伝達する第一の循環回路Aとして熱交換パイプ4を有している。また、蓄熱槽3と補助ボイラ6との間を循環して熱伝達する第二の循環回路Bとして循環パイプ7を有している。
更に、補助ボイラ6から住宅内の台所の給湯用の蛇口8や風呂場の浴槽用の吐出口9等や、床暖房等に湯を供給する給湯回路Cとして給湯パイプ10を有している。本実施形態による給湯システム1は、これら3つの回路の組み合わせで構成されている。
Hereinafter, the hot water supply system 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In FIG. 1, the hot water supply system 1 according to the embodiment of the present invention is between a
Further, the
集熱器2は例えば家屋の屋根12に設置された熱交換パネル13であり、この熱交換パネル13は融雪器としても利用できる。熱交換パネル13内には例えば伝熱性の高い銅管からなる熱交換パイプ4が蛇腹折り状に蛇行して配列されており、この部分の熱交換パイプ4を符号4aで示す。図2に示すように、熱交換パネル13は例えば略四角形板状で対向する両側部に段付き部14が回転対称に形成されており、各段付き部14に蛇腹折り状に形成された熱交換パイプ4の両端部がそれぞれ突出して形成されている。
The
そして、単一ユニットをなす熱交換パネル13の段付き部14に他の熱交換パネル13の段付き部14を突き合わせて熱交換パイプ4同士を連結することで、熱交換パイプ4が直列に長く連結された構成になる。そして、集熱器2(融雪器)は1または複数の熱交換パネル13を組み合わせることで構成されている。熱交換パイプ4は例えば伝熱性の高い銅管からなっている。
太陽光の熱によって高温になった熱交換パイプ4a内の不凍液はポンプPによって蓄熱槽3に搬送される。蓄熱槽3内で熱を奪われた熱交換パイプ4b内の不凍液は集熱器2内に戻されて再度高温に変換される作用を繰り返す。
Then, by abutting the
The antifreeze liquid in the
熱交換パネル13は平面視略四角形平板状であり、黒く塗装したステンレス板を強化ガラスで覆う構成を有しており、人力で運搬及び設置ができる程度のサイズであることが好ましい。熱交換パネル13の内部には熱交換パイプ4aが蛇腹折り状に配列されていて、その中を不凍液が流れる。また、蓄熱槽3内にも上下方向にコイル状または螺旋状に配列された熱交換パイプ4を備えており、この部分の熱交換パイプ4を符号4bで示す。
The
熱交換パイプ4は、熱交換パネル13内の熱交換パイプ4aの両方の段付き部14から露出する各端部と蓄熱槽3内の熱交換パイプ4bの各端部とを連結した構成を有している。蓄熱槽3の内部は循環パイプ7内を流通する例えば水道水(以下、水という)が貯留されている。水を貯留した蓄熱槽3内における銅管のコイル状に巻回された熱交換パイプ4bの内部を高温の不凍液が通ることで電熱ヒータのような働きをし、その熱で蓄熱槽3内の水を沸かして高温の湯にすることができる。
また、蓄熱槽3内には水道管が接続されていて水道水を随時供給可能とされている。
The
Further, a water pipe is connected in the heat storage tank 3 so that tap water can be supplied at any time.
同様に、蓄熱槽3と補助ボイラ6とは水が流通する循環パイプ7によって連結されており、補助ボイラ6で加熱された水は循環パイプ7を流通して蓄熱槽3内に供給され、熱交換パイプ4bの不凍液と熱交換される。不凍液と熱交換されて温度が低下した水は循環パイプ7を流通して補助ボイラ6に戻される。曇天や雨、雪等で水の温度が低い場合には補助ボイラ6で加熱され、蓄熱槽3または後述する台所の蛇口8や浴槽の吐出口9や床暖房等の給湯設備に給湯される。
補助ボイラ6で加熱された水を流出させる循環パイプ7の途中には三方バルブ16が設置されている。三方バルブ16の一方の出口は蓄熱槽3に接続される循環パイプ7が連結され、他方の出口には給湯パイプ10が接続されている。給湯パイプ10には台所の給湯用の蛇口8や風呂場の浴槽用の吐出口9が接続され、更に洗面所等の他の蛇口や床暖房の設備等に接続されていてもよい。
Similarly, the heat storage tank 3 and the
A three-
本実施形態による給湯システム1は上述した構成を有しており、次に使用方法について説明する。
家屋の屋根12または建物の屋上等の屋外に設置された集熱器2内には熱交換パネル13が設置されており、熱交換パネル13内に配設された熱交換パイプ4aは太陽光の熱で温められる。高温になった熱交換パイプ4内の不凍液は、ポンプPによって熱交換パイプ4を流れて蓄熱槽3内に戻される。蓄熱槽3内では熱交換パイプ4bがコイル状に配設されているため、内部を高温の不凍液が流通することで電熱ヒータのような働きをして、その熱で蓄熱槽3内の水が高温に加熱される。
The hot water supply system 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the usage method will be described next.
A
蓄熱槽3で熱を奪われた不凍液は熱交換パイプ4を通って集熱器2に戻され、再度太陽光によって加熱されて蓄熱槽3に循環される。蓄熱槽3で不凍液と熱交換された高温の水は循環パイプ7を流れる。三方バルブ16の切り換えで循環パイプ7を給湯パイプ10に連通させることで、蓄熱槽3内の水は高温の湯として台所の給湯用の蛇口8や風呂場の浴槽用の吐出口9や床暖房等に供給される。給湯用の蛇口8や浴槽用の吐出口9等で循環パイプ7内の水が消費されると、その分の水道水が蓄熱槽3に補給される。
The antifreeze liquid that has been deprived of heat in the heat storage tank 3 is returned to the
また、曇天時や冬季時等の際に風呂やキッチン等で42℃程度のお湯が必要な場合には、集熱器2内の熱交換パイプ4の不凍液は高温に温められず、蓄熱槽3内の水も高温にならない。この場合には、補助ボイラ6によって循環パイプ7内の水が温められ、三方バルブ16を介して給湯パイプ10に送られる。この場合も、給湯用の蛇口8や浴槽用の吐出口9等で循環パイプ7内の水が消費されると、水道水が蓄熱槽3に補給されて循環パイプ7を通って補助ボイラ6で加熱される。
Further, when hot water of about 42 ° C. is required in a bath or kitchen in cloudy weather or in winter, the antifreeze liquid in the
冬等の降雪時等には、熱交換パネル13と蓄熱槽3を循環する熱交換パイプ4内の不凍液は低温で冷え切っている。この場合には、補助ボイラ6で加温された水が循環パイプ7を経由して蓄熱槽3内に供給して循環させる。蓄熱槽3内では水道水が加温されているため、熱交換パイプ4b内の不凍液を熱交換して例えば20℃〜30℃に加温することができる。加温された不凍液は熱交換パイプ4を経由して集熱器2内の熱交換パネル13に供給され、降雪により積もった雪を解かすことができる。雪を解かすことで温度低下した熱交換パイプ4内の不凍液は蓄熱槽3内に戻され、補助ボイラ6で加温された水道水と再度熱交換されて、集熱器2内の熱交換パネル13に戻されて融雪に供される。
When it snows in winter or the like, the antifreeze liquid in the
上述したように本実施形態による給湯システム1によれば、不凍液を蓄熱槽3との間で循環させる熱交換パイプ4を屋根12に蛇腹折り状に配列させた熱交換パネル13として設置することで、降雪時には蓄熱槽3で不凍液を加熱して熱交換パネル13で融雪することができる。また、太陽熱の集熱器2として用いた場合には不凍液を加熱して、蓄熱槽3で水を熱交換して台所や風呂場等への給湯に用いることができる。
補助ボイラ6は、循環パイプ7内の加熱した水を、融雪のために蓄熱槽3内で熱交換パイプ4の不凍液との熱交換に用いることができる。また、給湯が必要な場合には、三方バルブ16の切り換えによって、補助ボイラ6で加熱した水を給湯パイプ10に直接供給できる。
しかも、熱交換パイプ4内に不凍液を流通させるため、冬の降雪時等でも凍結することがなく、太陽熱による温水供給用の集熱器2及び融雪器のいずれかに選択的に用いることができて便利である。また、冬季に凍結等で熱交換パイプ4を損傷するおそれがない。
As described above, according to the hot water supply system 1 according to the present embodiment, the
The
Moreover, since the antifreeze liquid is circulated in the
以上、本発明の実施形態による給湯システム1について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。 Although the hot water supply system 1 according to the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate changes and replacements can be made without departing from the spirit of the present invention. All of these are included in the present invention. Hereinafter, modifications of the present invention and the like will be described, but the description will be omitted by using the same reference numerals for the same or similar parts and members as those in the above-described embodiment.
上述した実施形態では、循環パイプ7に三方バルブ16を設けて台所や風呂場等へ給湯可能な給湯パイプ10に切り換え接続可能としたが、台所や風呂場等へ給湯可能な給湯パイプ10は設置しなくてもよい。この場合、集熱器2の熱交換パネル13及び熱交換パイプ4は融雪用に使用することができ、熱交換パイプ4内の不凍液は冬場でも凍結することを防止できる。
また、三方バルブ16は切り換えバルブに含まれる。
In the above-described embodiment, the
Further, the three-
1 給湯システム
2 集熱器
3 蓄熱槽
4、4a、4b 熱交換パイプ
6 補助ボイラ
7 循環パイプ
8 蛇口
9 吐出口
10 給湯パイプ
12 屋根
13 熱交換パネル
16 三方バルブ
1 Hot
Claims (4)
屋外に設置されていて前記熱交換パイプが配設された熱交換パネルと、
内部に水が貯留され且つ前記熱交換パイプが配設されていて前記熱交換パイプ内の不凍液と前記水とで熱交換可能な蓄熱槽と、
前記蓄熱槽内の前記水を循環させる循環パイプと、
前記循環パイプの水を加熱する補助ボイラと、
を備えたことを特徴とする給湯システム。 A heat exchange pipe through which antifreeze flows inside,
A heat exchange panel installed outdoors and on which the heat exchange pipe is arranged,
A heat storage tank in which water is stored and the heat exchange pipe is arranged so that heat can be exchanged between the antifreeze liquid in the heat exchange pipe and the water.
A circulation pipe that circulates the water in the heat storage tank,
An auxiliary boiler that heats the water in the circulation pipe,
A hot water supply system characterized by being equipped with.
In the heat exchange panel, the heat exchange pipes are arranged in a serpentine manner, and the end portions of the heat exchange pipes are arranged in stepped portions. The hot water supply system according to any one of claims 1 to 3, which can be connected.
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