JP2997638B2 - 熱供給システム - Google Patents

熱供給システム

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JP2997638B2
JP2997638B2 JP7311577A JP31157795A JP2997638B2 JP 2997638 B2 JP2997638 B2 JP 2997638B2 JP 7311577 A JP7311577 A JP 7311577A JP 31157795 A JP31157795 A JP 31157795A JP 2997638 B2 JP2997638 B2 JP 2997638B2
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

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  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、戸建住宅、マン
ション等の集合住宅、ホテル、一般ビルディング、工場
等多数の居住室を有する建築物に適用される熱供給シス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような建築物においては、近年、
熱交換器で加熱された加熱水を循環させ、給湯器、暖房
器、乾燥器等の負荷部材に熱を供給するセントラル熱供
給システムが採用されている。図は、従来の熱供給シ
ステムを示す配管系統図である。熱交換器101は熱交
換コイル105を有し、往管路102と復管路103の
各端部は熱交換コイル105を介して連結されている。
復管路103には循環ポンプ104が設けられている。
往管路102と復管路103との間には、複数の負荷管
路106が並列に接続されている。各負荷管路106に
は負荷部材L1 、L2 …Ln-1 、Ln が設けられてい
る。
【0003】このような熱供給システムにおいて、その
運転中はポンプ104は常時作動している。また、各負
荷部材Lにはその使用時にのみ開かれる弁(図示せず)
が設けられている。したがって、負荷部材Lのうち1つ
でも使用していれば、熱交換器101で加熱された加熱
水は往管路102を経てその負荷部材Lに送給され、負
荷部材で熱消費された加熱水は復管路103を経て熱交
換器101に返送される。すなわち、往管路102、負
荷管路106及び復管路103により循環管路が構成さ
れ、加熱水はこの循環管路を循環することになる。
【0004】一方、負荷部材Lのいずれもが不使用であ
ると、それらの弁が閉じているため、循環ポンプ104
は空転するだけであり、加熱水の循環は生じない。この
ため、循環管路内の加熱水は熱が放熱されて冷水(いわ
ゆる死水)となり、負荷部材Lの使用開始時に即座に所
要温度の加熱水を得ることができず、負荷部材の使用に
供することができない。このことは、例えば、熱交換器
101側の負荷部材L1 を使用中であっても、それより
も下流側の負荷部材L2 …Ln-1 、Ln の使用開始に際
して、同様に生じる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。
【0006】この発明の目的は、負荷部材の使用開始時
に、即座に加熱された熱媒体を供給することができる熱
供給システムを提供することにある。
【0007】この発明の他の目的は、負荷部材の用途等
に応じて、効率のよい熱供給ができる熱供給システムを
提供することにある。
【0008】この発明のさらに他の目的は、負荷部材の
不使用時に循環管路内の熱媒体の温度低下を抑制するこ
とができる熱供給システムを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採る。
【0010】すなわちこの発明は、熱交換器(1)と、
この熱交換器(1)により加熱された熱媒体を負荷部材
(L1 ,L2 …Ln )に送給するための往管路(2)
と、前記負荷部材(L1 ,L2 …Ln )により熱消費さ
れた熱媒体を前記熱交換器(1)に返送するための復管
(3)と、前記往管路(2)と前記復管路(3)との
間に並列に接続され、前記負荷部材(L1 ,L2 …Ln
が設けられた複数の負荷管路(6)とを備えた熱供
給システムであって、最端末の前記負荷管路(6)より
も下流側の前記往管路(2)と前記復管路(3)との間
に、流量調整部材(8)を有し、前記往管路(2)から
前記復管路(3)に熱媒体を流すための第1のバイパス
管路(7)を接続するとともに、所要の前記負荷管路
(6)間における前記往管路(2)と前記復管路(3)
との間に、流量調整部材(11,12)を有し、前記往
管路(2)から前記復管路(3)に熱媒体を流すための
第2のバイパス管路(9,10)を接続したことを特徴
とする熱供給システムにある。
【0011】さらにこの発明は、前記熱交換器(1)
は、逆U字形の燃焼ガス通路(24,25,26)が形
成されていることを特徴とする請求項1記載の熱供給シ
ステムにある。
【0012】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を用
いて以下に説明する。図1はこの発明の熱供給システム
を示す配管系統図である。熱交換器1と、往管路2及び
ポンプ4が設けられた復管路3との関係は従来と同様で
ある。すなわち、往管路2及び復管路3の各端部は、熱
交換器1において熱交換コイル5を介して接続されてい
る。また往管路2と復管路3との間には、複数の負荷管
路6が並列に接続され、各負荷管路6には使用時にのみ
開かれる弁(図示せず)を有する負荷部材L1 、L2 …
Ln-1 、Ln が設けられている。
【0013】ここで、図示の熱供給システムが、例えば
1つの居住室に適用される場合、各負荷部材Lは、給湯
器、暖房器、乾燥器等の個別の負荷器具を意味する。ま
た、図示の熱供給システムが、例えばマンション等の集
合住宅、一般ビルディング等の全体に適用される場合、
各負荷部材Lは各居住室の全体の負荷器具を意味する。
【0014】この発明によれば、往管路2と復管路3と
の間に第1のバイパス管路7が接続されている。具体的
には、第1のバイパス管路7は負荷部材Ln が設けられ
た最端末の負荷管路6の下流側に設けられている。そし
て、この第1のバイパス管路7には流量調整部材である
流量調整弁8が設けられている。流量調整部材として
は、固定形あるいは可変形の絞り弁、オリフィスを用い
ることもできる。
【0015】上記熱供給システムにおいて、その運転中
に循環ポンプ4は従来と同様、常時作動している。一
方、第1のバイパス管路7の流量調整弁8は微小流量を
確保する程度に適宜開度だけ開けられている。その結
果、熱交換器1で加熱された加熱水は、負荷部材Lの使
用如何にかかわらず、往管路2、バイパス管路7及び復
管路3を常時循環して流れる。したがって、仮に負荷部
材Lのすべてが不使用であっても、その使用開始時に即
座に所要の負荷部材Lに加熱水を供給することができ
る。
【0016】この発明によれば、さらに負荷管路6間に
第2のバイパス管路9、10が設けられ、これらの
2のバイパス管路9、10は往管路2と復管路3との間
に接続されている。第2のバイパス管路9、10には、
流量調整弁11、12がそれぞれ設けられている。
【0017】第2のバイパス管路9、10は、負荷部材
Lの用途に応じて所要の負荷管路6、6間に設置され
る。すなわち、図示の熱供給システムが、例えば1つの
居住室に適用されるものとし、第2のバイパス管路10
よりも下流側の負荷部材…Ln-1 、Ln が暖房器である
とした場合、負荷部材…Ln-1 、Ln は季節によっては
使用しない。この場合、第1のバイパス管路7のみを介
して加熱水を循環させると、循環経路が必要以上に長く
なり、それだけ放熱量が大きくなる。
【0018】それゆえ、図に示すシステムでは、例え
第2のバイパス管路10よりも下流側の負荷部材…L
n-1 、Ln を長期間使用しない場合、第1のバイパス管
路7の流量調整弁8を閉じ、第2のバイパス管路10の
流量調整弁12を開ける。これにより、加熱水は往管路
2、第2のバイパス管路10及び復管路3を循環して流
れることになり、放熱量を抑制し、効率のよい熱供給が
できる。この場合、第2のバイパス管路9の流量調整弁
11は、開閉いずれであってもよい。同様にして、負荷
部材L1 のみを使用し、それ以外の負荷部材L2 、L3
…Ln-1 、Lnを長期間使用しない場合は、第2のバイ
パス管路9の流量調整弁11のみを開き、他の弁8、1
2を閉じる。
【0019】上記の説明から理解されるように、負荷管
路6、6間の第2のバイパス管路は、負荷部材Lの用途
に応じて設置される。したがって、図1に示す形態は例
示にすぎず、第2のバイパス管路の本数、設置位置に関
しては種々の形態を採り得る。
【0020】図は熱交換器1の詳細を示す断面図であ
り、図1に示した熱供給システムにおいては、このよう
な熱交換器を使用すると好適である。熱交換器1は加熱
缶21を有し、この加熱缶21内には往管路2及び復管
路3内の水と熱交換させるための水が収容されている。
補給水タンク22は、加熱缶21に水を補給するための
ものである。
【0021】加熱缶21の内部には加熱室23が設置さ
れている。加熱室23は燃焼ガスの上昇部24、反転部
25及び下降部26を有し、全体に逆U字形の燃焼ガス
通路を形成している。上昇部24の下部には加熱器27
の給炎口28が開口し、下降部26の下部には排気管2
9が連結されている。温度センサ30は加熱器27の作
動を制御し、加熱缶21内の水の温度を所定温度に保つ
ためのものである。
【0022】加熱器27が作動すると、加熱室23内に
発生した燃焼ガスは上昇部24内を上昇し、反転部25
で反転した後、下降部26を下降し、排気管29から外
部に排出される。このような燃焼ガスの流れを呈する加
熱室23の形状は、いわゆる昇降流動法を適用したもの
である。
【0023】ここで、昇降流動法について図を参照し
て説明する。加熱器が作動して燃焼ガスが発生すると、
上昇部24と、これと同じ高さHの下降部26とを有す
る燃焼ガス通路においては、発熱点をU,中間点をM、
排気点をDとした場合、外気の状態とは無関係に次の式
(1)、(2)に示される内部通気力Pchが生ずること
が知られている。
【0024】 Pch=(γd−γu)・H ……(1) Pch=PH/R(1/Td−1/Tu) ……(2) そして、熱交換器1の作動時すなわち加熱器27の作動
時においては、常にTu>Tdとなっていることから、
(1/Td−1/Tu)>0となって、燃焼ガスは発熱点
U→中間点M→排気点Dの方向に流れる。一方、熱交換
器1の作動停止中は、Tu=Td=周囲の貯留水温度、の
関係にあり、したがって内部通気力Pch=0となって、
燃焼ガス通路内の燃焼ガスの流れが停止してここに滞留
し、外部からの冷気の侵入を防止して保温作用をするこ
とになる。
【0025】したがって、図に示す熱交換器1を図1
の熱供給システムに組み込むと、全ての負荷部材Lの不
使用時(この時、加熱器27の作動は停止している)す
なわち無負荷運転時にも循環水が熱交換器1において加
熱ないし保温され、その温度低下を抑制することができ
る。これにより、いわゆる無負荷効率が向上する。
【0026】図、図には熱交換器1の別の実施の形
態が示されている。この例は熱交換器が設置される建築
物の構造上、加熱室23の下降部26の下端を上昇部2
4のそれよりも下方に配置したものである。したがっ
て、図に示すように発熱点Uより排気点Dがhだけ下
方にあることから、各点U、M、Dの圧力をPu、Pm、
Pdとすると、 Pd=Pm+γd・H+γd・h ……(3) PU=Pm+γu・H ……(4) となる。ここで、Pdは大気に開放されていることか
ら、Pd=Po(大気圧)であり、式(3)は、 Pm=Po−γd・H−γd・h ……(5) と表わせる。これを式(4)に代入すると、 Pu=Po−γd・H−γd・h+γu・H ……(6) となる。
【0027】ここで、熱交換器の作動停止中はγd=γu
であるから、式(6)は、 Pu=Po−γd・h ……(7) となる。すなわち、Pu−Po=−γd・h<0となっ
て、常にPu<Poの関係が生じ、理論上は燃焼ガス通路
内の燃焼ガスはこの通路に滞留することなく、排気点D
→中間点M→加熱点Uの方向に流れてしまう。このた
め、外気の侵入が防止されず、加熱缶内の温水の熱を外
部に放熱するという現象が生ずる。
【0028】しかしながら、図、図に示す例では給
炎口28に加熱器27が設置され、燃焼ガスの前記のよ
うな流れを封止するので、燃焼ガスはその通路内に滞留
し、外気の侵入が防止され保温作用がなされるので、加
熱缶21内の温水の熱を放熱することがない。図に示
す例では、下降部26が加熱缶21の外部に配置されて
いるが、この下降部26は断熱材30で被覆されてい
る。
【0029】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、負荷部
材の使用開始時に、即座に加熱された熱媒体を供給する
ことができる。また、負荷部材の用途等に応じて、効率
のよい熱供給ができる。さらに、負荷部材の不使用時に
循環管路内の熱媒体の温度低下を抑制することができ、
いわゆる無負荷効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明による熱供給システムの実施の
形態を示す配管系統図である。
【図2】図2はこの発明の熱供給システムに組込まれる
熱交換器を示す断面図である。
【図3】図3は燃焼ガスの流動状態を説明するための図
である。
【図4】図4は熱交換器の別の実施の形態を示す断面図
である。
【図5】図6は熱交換器のさらに別の実施の形態を示す
断面図である。
【図6】図6は燃焼ガスの流動状態を説明するための図
である。
【図7】図7は従来の熱供給システムの一例を示す図で
ある。
【符号の説明】
1…熱交換器 2…往管路 3…復管路 4…循環ポンプ 6…負荷管路7…第1のバイパス管路 9、10…第2のバイパス管路 L…負荷部材 23…加熱室 24…上昇部 25…反転部 26…下降部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換器(1)と、この熱交換器(1)
    より加熱された熱媒体を負荷部材(L1 ,L2 …Ln )
    に送給するための往管路(2)と、前記負荷部材(L1
    ,L2 …Ln )により熱消費された熱媒体を前記熱交
    換器(1)に返送するための復管路(3)と、前記往管
    (2)と前記復管路(3)との間に並列に接続され、
    前記負荷部材(L1 ,L2 …Ln )が設けられた複数の
    負荷管路(6)とを備えた熱供給システムであって、 最端末の前記負荷管路(6)よりも下流側の前記往管路
    (2)と前記復管路(3)との間に、流量調整部材
    (8)を有し、前記往管路(2)から前記復管路(3)
    に熱媒体を流すための第1のバイパス管路(7)を接続
    するとともに、 所要の前記負荷管路(6)間における前記往管路(2)
    と前記復管路(3)との間に、流量調整部材(11,1
    2)を有し、前記往管路(2)から前記復管路(3)に
    熱媒体を流すための第2のバイパス管路(9,10)
    接続したことを特徴とする熱供給システム。
  2. 【請求項2】前記熱交換器(1)には、逆U字形の燃焼
    ガス通路(24,25,26)が形成されていることを
    特徴とする請求項1記載の熱供給システム。
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JPS5438415B2 (ja) * 1972-03-17 1979-11-21
JPH074677A (ja) * 1992-12-01 1995-01-10 Noboru Maruyama 給湯装置

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