JP5227228B2 - 冷水供給システム及び冷温水供給システム - Google Patents
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Description
このガスエンジン発電システムの概要を、図3に示した。この図には、ガスエンジン発電システムを一般家庭に備えた場合の構成が示されている。システムは、都市ガス等を燃料として運転されるエンジン発電ユニット51を備え、このエンジン発電ユニット51が運転されることで、家庭内に発電される電力を供給することができるとともに、給水52を発生する排熱により加熱することで温水(以下:湯と呼ぶことがある)を得ることができる。発生された湯は、排熱利用給湯暖房ユニット53に備えられる貯湯タンク54に貯湯される。
貯湯タンク54から供給する湯の湯温は、通常、70〜75℃程度である。
この加湿または除湿を行う空調システムは、図4に示すように、例えば除湿の用に供する場合は、デシカントと呼ばれる通気性吸湿体と熱源からの熱を利用して、外気61を取り込み内気62と熱交換させながら、高湿状態にある外気を除湿して低湿の空気63として室内に供給するとともに、熱交換後の内気64を外部に放出することができる。
このシステムでは、一対のデシカントロータ間にヒータを備えて、顕熱回収後の室内気を加熱している。
空気を加湿する加湿器と、
回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される空気に放出する第1デシカントロータ及び第2デシカントロータと、
第1冷却器及び第2冷却器と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器とを備え、
外部より空気を吸引して、前記加湿器、前記第1デシカントロータの吸湿部、前記第1冷却器、前記第2デシカントロータの吸湿部、前記第2冷却器、前記第1デシカントロータの再生部、前記冷水発生熱交換器の冷熱供給側、前記第2冷却器の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器の温熱受熱側、前記第2デシカントロータの再生部を、記載順に流通させる第1空気通流手段とを備え、
前記冷水発生熱交換器の冷熱受熱側に循環される水を冷水とすることにある。
前記第2導入路、前記第1冷却器の冷熱供給側に、記載順に流通させる第2空気流通手段を備えた構成とすることが好ましい。
この構成を採用することで、外部より吸引した空気を加湿して第1冷却器での冷却の用に供することができ、余分な冷熱源を設けることなく、冷水供給システムを実現できる。
このようなシステムは、
温水を発生して供給する温水供給システムと、先に説明した冷水供給システムとを備え、
前記冷水供給システムに備えられる前記再生空気熱交換器が受入れる温水が、前記温水供給システムにより供給される構成で、
温水が供給されて温熱を消費可能、且つ冷水が供給されて冷熱を消費可能な熱消費機器に、前記温水供給システムにより供給される温水を供給可能に構成されるとともに、前記温水供給システムにより供給される温水が前記再生空気熱交換器に供給される状態で、前記冷水供給システムで発生する冷水を前記熱消費機器に供給可能に構成されていることとできる。
この冷温水供給システムS0は、先に説明したガスエンジン発電システムを代表とする、電力と熱との両方が供給可能な熱電併供給システムS1(温水供給システムの一例)と、この熱電併供給システムS1から温水の供給を受けて、冷水を発生する冷水供給システムS2とから成立している。
先に図3で説明したガスエンジン発電システムに対して、図1では、熱需要として、浴室に関する、風呂給湯、風呂追い焚き、浴室暖房乾燥(図中高温暖房端末と記載)及び、台所に関する給湯について例示的に示している。先に示したように、供給する湯を、サニタリーに関してふく射暖房、台所に関して床暖房、空調、さらには、各室に関しては床暖房、空調の用に供することもできる。
貯湯タンク4から供給する湯の湯温は、通常、70〜75℃程度である。
以上が、エンジン発電システムS3の概要であるが、以下、冷水供給システムS2について説明する。
冷水供給システムS2は、図1に示すように、加湿器20、第1デシカントロータ21、第1冷却器22、第2デシカントロータ23、第2冷却器24、冷水発生熱交換器25、再生空気熱交換器26を備えて構成されている。
さらに詳細には、空気を加湿する加湿器20と、回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部21a,23aに通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部21b,23bに通流される空気に放出する第1デシカントロータ21及び第2デシカントロータ23と、第1冷却器22及び第2冷却器24と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器26と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器25とを備え、外部より空気を吸引して、前記加湿器20、前記第1デシカントロータ21の吸湿部21a、前記第1冷却器22、前記第2デシカントロータ23の吸湿部23a、前記第2冷却器24、前記第1デシカントロータ21の再生部21b、前記冷水発生熱交換器25の冷熱供給側、前記第2冷却器24の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器26の温熱受熱側、前記第2デシカントロータ23の再生部23bを、記載順に流通させる第1空気通流手段31とを備え、冷水発生熱交換器25の冷熱受熱側に循環される水を冷水とするように構成されている。さらに、図示する例では、前記加湿器20により加湿された加湿空気の一部を前記第1デシカントロータ21の吸湿部21aに導く第1導入路21cと、前記加湿空気の残部を前記第1冷却器22の冷熱供給側に導く第2導入路22cとを備え、前記第2導入路22c、前記第1冷却器22の冷熱供給側に、記載順に流通させる第2空気流通手段32を備えている。
第1冷却器22は、熱伝導性の高い金属(アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など)や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ0.1mmの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が200mmの立方体形状の顕熱交換器としている。
第2冷却器24も、熱伝導性の高い金属(アルミニウム、銅、鉄、これらを含む合金など)や樹脂系材料にて形成した熱伝導用板状体を積層した熱交換器にて構成されている。例えば、厚さ0.1mmの樹脂製コルゲート板を積層した一辺が200mmの立方体形状の顕熱交換器としている。
再生空気熱交換器26を出た空気は、第2デシカントロータ23の再生部23bを経て外部に放出される。
図1の冷水供給システムS2において、第1デシカントロータ21及び第2デシカントロータ23を、いずれも直径200mm、厚さ60mmのハニカム状の基材を有するハニカムロータとし、当該基材の表面に通気性吸湿体としてのポリアクリル酸ナトリウムを主成分とする粉末を設置して構成した。また、第1冷却器22及び第2冷却器24は、厚さ0.1mmの樹脂製コルゲート板からなる一辺が200mmの立方体形状の顕熱交換素子を用いて構成した。第1ファン31及び第2ファン32により、温度35℃、相対湿度50%の外気を約620m3/hの流量で吸引するとともに、外気の一部を、303m3/hの流量で第1冷却器21に連続的に供給した。エンジン発電システムS3からは、70℃の温水を、再生空気熱交換器26に5リットル/minで供給した。この運転状態における温水利用量は3.0kWである。また、デシカントロータは、共に、20RPHの回転速度で回転させた。
また、外気35℃、相対湿度40%の外気に対して水散布を行わない場合は、本冷水供給システムS2により床暖房パネル50に、20℃の冷水を、2.4リットル/minで供給できた。この運転状態における冷水発生量0.85kWである。従って、この冷水供給システムのCOPは、0.29〔冷水発生量0.85/温水利用量2.9kW〕となった。このことから加湿器を設けたこのシステムの効果が確認できた。
(1)上記実施形態では、第1デシカントロータ21及び第2デシカントロータ23における通気性吸湿体が、吸湿性高分子であるポリアクリル酸ナトリウムを主成分として用いた場合について説明しているが、これに限らず、吸湿特性の高い通気性吸湿体であれば特に制限なく用いることができ、例えば、感温性高分子としてのポリアクリルアミドを用いることもできる。このような感温性高分子を用い、その転移温度を、デシカントロータの吸湿部と再生部との温度の中間温度としておくと、吸湿部に於ける水分の吸着量及び再生部に於ける水分の放出量を多くでき、デシカントロータ自体の能力をアップできる。
なお、第1デシカントロータ21、第2デシカントロータ23の通気性吸湿体に、上記の吸湿性高分子や感温性高分子を用いたが、これに限らず、例えば、イソブチレン/マレイン酸塩系、デンプン/ポリアクリル酸塩系、PVA(ポリビニルアルコール)/ポリアクリル酸塩系、デンプン/アクリルアミド/ポリアクリル酸塩系、架橋PVA系、架橋CMC(Sodium Carboxymethylcellulose)系等の高分子材料や、吸湿性を有するシリカ化合物、チタン化合物、アルミノケイ酸塩類(ゼオライト)等の無機材料、活性炭材料等、これら単独または複数組み合わせる等、適宜変更して好適に用いることができる。
(2) 上記の実施形態では、温水及び冷水の消費部が床暖房パネル50である例を示したが、温水及び冷水を流すことで、温熱及び冷熱需要に対応できる機器としては、床暖房パネルの他、温水ラジエータ等もある。本願では、これらを総称して、熱消費機器と呼んでいる。
(3) 本願における温水供給システムは、温水を供給できればよく、必ずしも電力の供給を必須とするものではない。
2 循環路
3 排熱利用給湯暖房ユニット
4 貯湯タンク
5 暖房水ポンプ
8 風呂熱交換器
9 給湯熱交換器
20 加湿器
21 第1デシカントロータ
21a 吸湿部
21b 再生部
22 第1冷却器
23 第2デシカントロータ
23a 吸湿部
23b 再生部
24 第2冷却器
25 冷水発生熱交換器
26 再生空気熱交換器
50 床暖房パネル
Claims (3)
- 空気を加湿する加湿器と、
回転駆動する通気性吸湿体からなり、吸湿部に通流される空気の水分を吸着し、その吸着した水分を再生部に通流される空気に放出する第1デシカントロータ及び第2デシカントロータと、
第1冷却器及び第2冷却器と、温水を受入れて内部を流れる空気を昇温する再生空気熱交換器と、空気との熱交換により冷水を発生する冷水発生熱交換器とを備え、
外部より空気を吸引して、前記加湿器、前記第1デシカントロータの吸湿部、前記第1冷却器、前記第2デシカントロータの吸湿部、前記第2冷却器、前記第1デシカントロータの再生部、前記冷水発生熱交換器の冷熱供給側、前記第2冷却器の冷熱供給側、前記再生空気熱交換器の温熱受熱側、前記第2デシカントロータの再生部を、記載順に流通させる第1空気通流手段とを備え、
前記冷水発生熱交換器の冷熱受熱側に循環される水を冷水とする冷水供給システム。 - 前記加湿器により加湿された加湿空気の一部を前記第1デシカントロータの吸湿部に導く第1導入路と、前記加湿空気の残部を前記第1冷却器の冷熱供給側に導く第2導入路とを備え、
前記第2導入路、前記第1冷却器の冷熱供給側に、記載順に流通させる第2空気流通手段を備えた請求項1記載の冷水供給システム。 - 温水を発生して供給する温水供給システムと、請求項1又は2記載の冷水供給システムとを備え、
前記冷水供給システムに備えられる前記再生空気熱交換器が受入れる温水が、前記温水供給システムにより供給される構成で、
温水が供給されて温熱を消費可能、且つ冷水が供給されて冷熱を消費可能な熱消費機器に、前記温水供給システムにより供給される温水を供給可能に構成されるとともに、前記温水供給システムにより供給される温水が前記再生空気熱交換器に供給される状態で、前記冷水供給システムで発生する冷水を前記熱消費機器に供給可能に構成されている冷温水供給システム。
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