JP6153328B2 - コージェネレーションシステム及び暖房設備 - Google Patents
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Description
前記熱電併給部で発生した熱で加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、湯水を、前記熱電併給部で発生した熱を回収する排熱回収熱交換器へ循環させると共に、前記貯湯タンクへ貯留可能に循環させる湯水循環路と、前記暖房用循環路で、前記暖房放熱器を通過した後の熱媒を受け入れる本体側熱媒受入部から、前記熱源側熱媒受入部に接続される本体側熱媒吐出部までの間で、熱媒を通流させる熱媒流路と、前記湯水循環路を通流する湯水と前記熱媒流路を通流する熱媒とを熱交換させる暖房用熱交換器と、運転を制御する本体側制御部とを備えたコージェネレーションシステム、及び暖房設備に関する。
このようなコージェネレーションシステムの一つの形態として、暖房放熱器へ熱媒循環路を介して循環する熱媒を加熱する熱源機を併設したものが知られている(特許文献1を参照)。
当該特許文献1に記載の技術では、コ−ジェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置にて発生する熱にて加熱可能で、且つ貯湯タンクに貯留可能な湯水を循環する湯水循環路が設けられるとともに、当該湯水循環路を循環する湯水の熱にて熱媒循環路を循環する熱媒を加熱する排熱暖房熱交換器(特許文献1では、「加熱用熱交換器11」)が設けられている。
これにより、コージェネレーションシステムにて発生した熱を、当該コージェネレーションシステムに併設される熱源機側の暖房放熱器へ供給できるようになっている。
しかしながら、上記引用文献1に開示の技術の如く、コージェネレーションシステムの本体に、熱源機が併設されるタイプのものにおいては、本体と熱源機とが別体に設けられている等の理由により、特に、コージェネレーションシステムの本体側の運転状態が、暖房運転の暖房負荷(暖房目標温度等)の情報に基づいて、積極的に制御されるような構成とはなっていなかった。これにより、例えば、本体側にて熱媒に排熱を与えすぎ、熱源機からの熱媒の吐出温度が目標温度を超えてしまう場合があり、このような場合には、使用者の意図した温度調整ができなくなり、室温や床温度を下げたいにもかかわらず、下げることができない虞があり、快適性の観点で問題があった。また、これにより、熱効率が低下してしまうという問題もあった。
熱源機側熱媒受入部から受け入れた熱媒を予め設定された設定暖房熱媒温度に加熱し、加熱された熱媒を熱源機側熱媒吐出部から吐出して暖房用循環路にて暖房放熱器へ導く暖房運転を実行可能な熱源機に併設され、
電力と熱とを発生する熱電併給部と、
前記熱電併給部で発生した熱で加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、
湯水を、前記熱電併給部で発生した熱を回収する排熱回収熱交換器へ循環させると共に、前記貯湯タンクへ貯留可能に循環させる湯水循環路と、
前記暖房用循環路で、前記暖房放熱器を通過した後の熱媒を受け入れる本体側熱媒受入部から、前記熱源機側熱媒受入部に接続される本体側熱媒吐出部までの間で、熱媒を通流させる熱媒流路と、
前記湯水循環路を通流する湯水と前記熱媒流路を通流する熱媒とを熱交換させる暖房用熱交換器と、
運転を制御する本体側制御部とを備えたコージェネレーションシステムであって、その特徴構成は
前記熱源機と通信する通信部を備え、
前記暖房運転は、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が目標温度より所定温度低い温度で加熱を開始し、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度高い温度で加熱を停止するON−OFF制御運転であり、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記暖房運転において前記熱源機側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度の前記目標温度に関する目標温度関連情報を受信し、当該目標温度関連情報に基づいて、湯水を前記湯水循環路の前記暖房用熱交換器を介して循環させる湯水循環状態を制御する湯水循環状態制御を実行し、且つ、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れかであるという情報を受信し、且つ
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を受信した場合、前記目標温度関連情報として、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記熱源機における加熱開始時期及び加熱停止時期を加えて受信し、前記目標温度が、前記加熱開始時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記加熱停止時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度との間の温度であると推定する点にある。
例えば、暖房運転の目標温度関連情報にて、比較的多くの熱が必要(暖房負荷が高い)と判定できるときには、暖房用熱交換器を通流する湯水循環流量を増加させ、暖房用熱交換器にて熱媒へ多くの熱を供給することで、熱源機での熱媒の加熱を低減でき、当該加熱の低減分だけ、燃料の消費を低減できる。
一方、暖房運転の目標温度関連情報にて、比較的少ない熱が必要(暖房負荷が低い)と判定できるときには、暖房熱交換器を通流する湯水循環流量を低減させて、熱媒の温度を低下させ、暖房放熱器へ目標温度を超える温度の熱媒が導かれることを防止して、室温や床温度が、必要以上に上昇することを防止でき、快適性を向上させることができる。
また、暖房用熱交換器を通流する湯水循環流量を低減させた分は、貯湯タンクに貯留し、後の熱需要にその熱を供給することで、省エネルギー性を向上できる。
以上の如く、本願発明によれば、コージェネレーションシステムの本体に、暖房放熱器へ循環される熱媒を加熱する熱源機が併設されるものにおいて、システム全体としての熱効率を向上させることができる。
尚、本願にあっては、特に説明しない限り、熱電併給部は運転状態にあり、排熱回収熱交換器において湯水による熱回収が行われており、且つ、当該排熱回収熱交換器を通過後の湯水の温度は、貯湯目標温度に維持されているものとする。
更に、上記特徴構成によれば、本体側制御部は、通信部を介して、暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れであるかの情報を受信できるから、当該情報に基づいて、本体側における湯水循環状態を制御できる。
更に、熱源機の構成上の理由により、暖房運転にて暖房放熱器へ導かれる熱媒の目標温度は、コージェネレーションシステムの本体側にて、受信することができない場合がある。この場合、コージェネレーションシステムの本体側からは、暖房運転における目標温度を知ることはできない。
一方、熱源機において、暖房運転時における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度、及び、熱媒の加熱と非加熱がON−OFF制御される暖房運転の実行における熱媒の加熱開始時期、及び熱媒の加熱停止時期については、コージェネレーションシステムの本体側から知ることができる。
そこで、本発明にあっては、加熱開始時期における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度と、及び加熱停止時期における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度との間の温度を、暖房運転の目標温度と推定する。これにより、暖房運転にて暖房放熱器へ導かれる熱媒の目標温度が、コージェネレーションシステムの本体側にて知ることができない場合であっても、その目標温度を適切に推定し、当該目標温度に基づいて、湯水循環状態制御を実行できるのである。
更に、上記目的を達成するための本発明のコージェネレーションシステムは、
熱源機側熱媒受入部から受け入れた熱媒を予め設定された設定暖房熱媒温度に加熱し、加熱された熱媒を熱源機側熱媒吐出部から吐出して暖房用循環路にて暖房放熱器へ導く暖房運転を実行可能な熱源機に併設され、
電力と熱とを発生する熱電併給部と、
前記熱電併給部で発生した熱で加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、
湯水を、前記熱電併給部で発生した熱を回収する排熱回収熱交換器へ循環させると共に、前記貯湯タンクへ貯留可能に循環させる湯水循環路と、
前記暖房用循環路で、前記暖房放熱器を通過した後の熱媒を受け入れる本体側熱媒受入部から、前記熱源機側熱媒受入部に接続される本体側熱媒吐出部までの間で、熱媒を通流させる熱媒流路と、
前記湯水循環路を通流する湯水と前記熱媒流路を通流する熱媒とを熱交換させる暖房用熱交換器と、
運転を制御する本体側制御部とを備えたコージェネレーションシステムであって、その特徴構成は、
前記熱源機と通信する通信部を備え、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記暖房運転において前記熱源機側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度の目標温度に関する目標温度関連情報を受信し、当該目標温度関連情報に基づいて、湯水を前記湯水循環路の前記暖房用熱交換器を介して循環させる湯水循環状態を制御する湯水循環状態制御を実行し、且つ
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れかであるという情報を受信し、且つ、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として、前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を取得した場合、
前記本体側制御部が、前記目標温度関連情報として低温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている複数の低温側目標温度のうち何れかであると判定し、且つ、
前記本体側制御部が、前記熱源機により熱媒が加熱されない時間である非加熱時間が、非加熱判定経過時間を越えている場合、前記目標温度が低い側に変更されたと判定する点にある。
前記暖房用循環路は、循環する熱媒の全量を、前記本体側の前記暖房用熱交換器へ導く本体側熱媒流路が設けられている点にある。
尚、以下、当該構成を採用する場合の本願に係る運転制御について説明するが、当該構成における運転制御においては、暖房用熱交換器に導かれる熱媒は、暖房用循環路を通流する湯水の全量である。そして、その流量は、暖房負荷(暖房放熱器の稼働台数、種類等)によって決定されるため、本体側制御部にて制御できない。このため、以下の運転制御においては、本体側の暖房用熱交換器へ導かれる熱媒の流量を制御する熱媒通流状態制御は実行されず、湯水循環状態制御のみが実行されることになる。
前記湯水循環路は、前記排熱回収熱交換器にて排熱を回収した湯水のうち、一部を前記貯湯タンクに貯留し、他部を前記暖房用熱交換器へ通流可能に配設され、
前記湯水循環状態制御として、前記貯湯タンクに貯留される湯水流量と、前記暖房用熱交換器を通過する湯水流量との流量比を調整可能な湯水流量比制御手段が設けられ、
前記本体側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度未満の場合、前記湯水流量比制御手段は、前記貯湯タンクへ貯留する湯水の流量を減少させると共に、前記暖房用熱交換器を通過する湯水の流量を増加させ、
前記本体側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度が前記目標温度を超える場合、前記湯水流量比制御手段は、前記貯湯タンクへ貯留する湯水の流量を増加させると共に、前記暖房用熱交換器を通過する湯水の流量を減少させる点にある。
一方、本体側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が目標温度を超える場合、暖房負荷がその時点で熱媒が回収している熱量より小さいということなので、貯湯タンクへ貯留される湯水の流量を増加させると共に、暖房用熱交換器を通過する湯水の流量を減少させる。これにより、暖房用熱交換器を通過する熱媒が回収する熱量を減少させることができる。
前記本体側制御部は、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れかであるという情報を受信する点にある。
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が高温暖房運転であるという情報を受信した場合、
前記本体側制御部は、前記目標温度関連情報として高温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている高温側目標温度であると判定する点にある。
また、本体側制御部は、目標温度関連情報として暖房運転が高温暖房運転であるという情報を受信した場合、目標温度が予め記憶されている高温側目標温度であると判定できるから、当該高温側目標温度に基づいて、高温暖房運転を実行できる。
前記暖房運転は、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度低い温度で加熱を開始し、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度高い温度で加熱を停止するON−OFF制御運転であり、
前記本体側制御部は、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を受信した場合、前記目標温度関連情報として、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記熱源機における加熱開始時期及び加熱停止時期を加えて受信し、前記目標温度が、前記加熱開始時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記加熱停止時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度との間の温度であると推定する点にある。
一方、熱源機において、暖房運転時における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度、及び、熱媒の加熱と非加熱がON−OFF制御される暖房運転の実行における熱媒の加熱開始時期、及び熱媒の加熱停止時期については、コージェネレーションシステムの本体側から知ることができる。
そこで、本発明にあっては、加熱開始時期における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度と、及び加熱停止時期における熱源機側熱媒吐出部からの熱媒の吐出温度との間の温度を、暖房運転の目標温度と推定する。これにより、暖房運転にて暖房放熱器へ導かれる熱媒の目標温度が、コージェネレーションシステムの本体側にて知ることができない場合であっても、その目標温度を適切に推定し、当該目標温度に基づいて、湯水循環状態制御を実行できるのである。
前記本体側制御部は、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として、前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を取得した場合、
前記本体側制御部は、前記目標温度関連情報として低温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている複数の低温側目標温度のうち何れかであると判定する点にある。
また、本体側制御部は、目標温度関連情報として暖房運転が低温暖房運転であるという情報を受信した場合、目標温度が予め記憶されている複数の低温側目標温度のうち何れかであると推定することで、判定が容易になる。
前記本体側制御部は、前記熱源機により熱媒が加熱されない時間である非加熱時間が、非加熱判定経過時間を越えている場合、前記目標温度が低い側に変更されたと判定する点にある。
そこで、上記特徴構成にあっては、このような状況を想定し、熱源機における非加熱時間が、非加熱判定経過時間を越えている場合、熱源機における目標温度が低い側に変更されたと判定するのである。
本体側制御部は、当該判定に基づいて、湯水循環状態制御を実行することになる。
前記熱電併給部が停止している場合、
前記湯水循環状態制御により、前記貯湯タンクに貯留されている湯水を、前記暖房用熱交換器へ通流させる点にある。
前記熱源機に併設される一の筐体内に各種部位を配置した一体型に構成されている点にある。
上述のコージェネレーションシステムを備えた暖房設備であり、その特徴構成は、
前記コージェネレーションシステムと前記熱源機とを、互いの間を熱媒を循環させる前記暖房用循環路を介して接続している点にある。
本発明に係るコージェネレーションシステムの第1実施形態について、図面に基づいて説明する。
尚、本実施形態に係るコージェネレーションシステム40は、図1に示すように、熱源機10に並設されるように構成されており、具体的には、熱源機10に並設される一の筐体内に各種部位を配置した一体型に構成されている。
先ず、本実施形態のコージェネレーションシステム40に並設される熱源機10の構成について、図1に基づいて説明する。
熱源機10は、詳細については後述するが、一般的な給湯暖房器として構成され、上水道から熱源機側入水部20aを介して供給された湯水Wを、予め設定された設定給湯温度に加熱して給湯栓30に供給する、所謂給湯運転を行うと共に、暖房放熱器33へ加熱した熱媒を循環させる暖房用循環路34を通流する熱媒を加熱する暖房運転を行うものであり、後述するコージェネレーションシステム40に並設されるように構成されている。
外部インターフェースとしては、上水管路20の一端側に設けられ外部から湯水Wを当該上水管路20に取り込む熱源機側入水部20a、同上水管路20の他端側に設けられ当該上水管路20の湯水Wを外部に吐出する熱源機側出水部20b、熱媒管路16の一端側に設けられ外部から熱媒Hを当該熱媒管路16に取り込む熱源機側熱媒受入部16a、同熱媒管路16の他端側に設けられ当該熱媒管路16の熱媒Hを外部に吐出する熱源機側熱媒吐出部16b、及び、天然ガス系都市ガスである燃料ガスGを取り込む燃料ガス供給部14、などが設けられている。
熱源機側出水部20bは、給湯栓30に接続されることで、当該熱源機側出水部20bから吐出された湯水Wが給湯栓30に供給される。
また、熱源機側熱媒受入部16a及び熱源機側熱媒吐出部16bは、浴室暖房機、温水床暖房パネルなどの異なる種類で複数の暖房放熱器33との間に設けられた暖房用循環路34を循環する熱媒Hを取り込み又は吐出する形態で、当該暖房用循環路34に接続される。具体的には、熱源機側熱媒吐出部16bから吐出された熱媒Hが、往きヘッダ31を介して暖房用循環路34に設けられた暖房放熱器33に供給され、一方、暖房放熱器33を通過した熱媒Hが、戻りヘッダ32を介し、熱媒Hのうちコージェネレーションシステム40に導かれる熱媒Hの流量を調整可能な状態で、熱源機側熱媒受入部16aに戻される。
熱源機側制御部25は、住居内に設置されたリモコン27との間で通信部26を介して通信可能に構成されており、この構成により、リモコン27から給湯時の設定給湯温度、暖房運転の運転及び停止、暖房運転の種類を操作することができる。また、この通信部26は、後述するコージェネレーションシステム40側の通信部96との間でも、無線又は有線での双方向の通信が可能に構成されている。
給湯用加熱部11は、調整弁11cを介して供給される燃料ガスGをファン13により供給される燃焼用空気により燃焼させるバーナ11aと、当該バーナ11aから排出される高温の燃焼ガスとの熱交換により上水管路20を通流する湯水Wを加熱する給湯熱交換器11bとを有して構成されている。
一方、暖房用加熱部12は、調整弁12cを介して供給される燃料ガスGをファン13により供給される燃焼用空気により燃焼させるバーナ12aと、当該バーナ12aから排出される高温の燃焼ガスとの熱交換により熱媒管路16を通流する熱媒Hを加熱する暖房熱交換器12bとを有して構成されている。
一方、熱媒管路16には、熱源機側熱媒受入部16aから取り込んだ熱媒Hの温度(以下「熱源機側入熱媒温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する入熱媒温度センサ17と、熱源機側熱媒吐出部16bから吐出する熱媒Hの温度(以下「熱源機側出熱媒温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する出熱媒温度センサ18と、熱媒Hを送出する熱媒循環ポンプ19とが配置されている。
給湯運転は、上水管路20に配置された水スイッチ23により給湯栓30の開栓による湯水Wの流通を検知している状態において、入水温度センサ21で検出される熱源機側入水温度が設定給湯温度未満である場合に、バーナ11aで燃料ガスGを燃焼させる燃焼運転を行う形態で実行される。また、この給湯運転では、出水温度センサ22で検出される熱源機側出水温度が設定給湯温度になるように、バーナ11aでの燃焼量が、燃料ガスGの供給量を調整する調整弁11cの開度制御により調整される。
従って、給湯栓30を開栓した場合には、適宜給湯運転が実行されて、その給湯栓30には設定給湯温度の湯水Wが供給されることになる。
給湯運転では、上述のように調整弁11cの開度制御により、ガスの流量を制御しバーナ11aでの燃焼量を調整することに加えて、バイパス調整弁24の開度制御により、バイパス流量を細かく調整して、給湯の出湯温度をより正確に設定温度に制御する。
暖房運転は、リモコン27において暖房運転の開始ボタンが押操作されて熱媒管路16に配置された熱媒循環ポンプ19の作動が開始され、熱媒管路16に熱媒Hが通流している状態で、入熱媒温度センサ17で検出される熱源機側入熱媒温度が目標温度未満である場合に、バーナ12aで燃料ガスGを燃焼させる燃焼運転を行う形態で実行される。
尚、当該暖房運転では、出熱媒温度センサ18で検出される熱源機側出熱媒温度が目標温度になるように、バーナ12aの燃焼状態が、燃料ガスGの流量制御を実行可能であると共に、燃料ガスGの供給・供給停止状態を切り替え可能な調整弁12cの開度制御により、調整される。
また、詳細については、後述するが、暖房運転には、高温暖房運転と、低温暖房運転とがあり、低温暖房運転には、ホットダッシュ運転、通常低温暖房運転、床暖房低負荷運転等があり、夫々の運転における目標温度は、異なる温度となっている。
次に、本発明に係るコージェネレーションシステム40の実施形態において、図2〜10に基づいて説明する。
尚、図2〜6は、コージェネレーションシステム40の各種運転状態を示すものであるが、湯水W、冷却水C、又は熱媒Hの流体が通流している配管を太実線で表示し、当該流体が通流してない配管を細実線で表示している。
図2に示すように、コージェネレーションシステム40は、上述した熱源機10に並設される一の筐体内に各種部位を配置した一体型に構成されている。
尚、このコージェネレーションシステム40は、外部インターフェースとして、上水道から湯水W(上水)を取り込む本体側入水部80a、湯水Wを熱源機10側へ吐出する本体側出水部78a、貯湯タンク90の排水を行う排水弁75、熱源機10側から暖房用の熱媒Hを取り込む本体側熱媒受入部102a、熱源機10側へ同熱媒Hを吐出する本体側熱媒吐出部102bなどが設けられている。
更に、当該コージェネレーションシステム40側に設けられた熱電併給部41並びに弁やポンプなどの各種補機の運転を制御するコンピュータからなる本体側制御部95が設けられている。この本体側制御部95は、通信部96を介して、熱源機10側の通信部26との間で無線又は有線での双方向通信を行ったり、外部に設けた表示部(図示省略)に運転状態などの所定の表示を行ったりするための通信を行うように構成されている。
具体的には、詳細については後述するが、熱源機10の通信部26からコージェネレーションシステム40の通信部96に対しては、熱源機10側で設定された設定給湯温度や暖房運転の目標温度に関連する目標温度関連情報が出力され、逆に、コージェネレーションシステム40の通信部96から熱源機10の通信部26に対しては、熱源機10による給湯運転を制限するための指令情報が出力される。
尚、上記指令情報の入力を受け付けた熱源機10では、当該指令情報が給湯運転の実行を禁止するものである場合には、給湯栓30へ湯水Wを供給する給湯時においても、給湯運転を実行することがないように構成されている。
冷却水循環路42には、冷却水Cの循環方向に沿って、冷却水Cを送り出す冷却水ポンプ46、熱電併給部41における冷却水ジャケット(図示省略)、当該冷却水ジャケットから吐出された冷却水Cの温度(以下「高温側冷却水温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する高温側冷却水温度センサ50、排熱回収熱交換器55、及び、冷却水Cを一時的に貯えるバッファタンク51が、記載の順で配置されている。
バッファタンク51には、一時的に貯留される冷却水Cの温度(以下「低温側冷却水温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する低温側冷却水温度センサ49が設けられている。また、本体側入水部80aに供給された湯水Wが、電磁弁52を介して適宜冷却水Cとしてバッファタンク51に補充される。
即ち、熱電併給部41において熱を発生している状態で、冷却水ポンプ46を作動させて、冷却水循環路42に冷却水Cを循環させると、熱電併給部41を通過して加熱された冷却水Cが、排熱回収熱交換器55を通過することで湯水Wとの間で熱交換を行い、再び熱電併給部41に供給されることになる。
この加熱貯湯循環路60は、貯湯タンク90の下部90bに対しては、当該下部90bに接続された底部管路72に対して三方弁73を介して接続されており、一方、貯湯タンク90の上部90aに対しては、当該上部90aに接続された上部管路66に対して比例弁65を介して接続されている。
また、上部管路66には、湯水バイパス路67が接続されており、また、この湯水バイパス路67の他方側端部は、逆止弁69を介して加熱貯湯循環路60に配置された三方調整弁68に接続されている。
尚、加熱貯湯循環路60には、当該加熱貯湯循環路60を循環する湯水のうち、一部を、湯水Wを熱媒Hと熱交換させる暖房用熱交換器100の側に導く、暖房用湯水通流路70が設けられており、当該暖房用湯水通流路70には、湯水の流量を調整可能な比例弁71が設けられている。
即ち、暖房用循環路34において、暖房放熱器33を通過して放熱した熱媒Hは、戻りヘッダ32及び本体側熱媒受入部102aを介して、熱媒流路101に配設された暖房用熱交換器100を通過して湯水から熱を回収する。暖房用熱交換器100を通過した後の熱媒Hは、本体側熱媒吐出部102bを介して、戻りヘッダ32に戻り、当該戻りヘッダ32にて、暖房用循環路34から戻りヘッダ32に流入した熱媒Hと混合可能な状態となる。戻りヘッダ32から流出した熱媒Hは、熱源機側熱媒受入部16aを介して、熱源機10の熱媒管路16に配置された暖房熱交換器12bに供給され、更に、当該暖房熱交換器12bを通過した後の熱媒Hは、熱源機側熱媒吐出部16b及び往きヘッダ31を介して、暖房用循環路34に配置された暖房放熱器33に供給されることになる。
また、この三方調整弁77には、本体側入水部80aに通じる給水管路82が接続されている。更に、出湯管路78と給水管路82とは、バイパス管路86により接続されており、このバイパス管路86には、湯水Wの通流を断続可能な電磁弁87が配置されている。
即ち、上記三方調整弁77は、貯湯タンク90の上部90aから本体側出水部78aに供給される湯水Wに対し、混合比調整を伴って、給水管路82から供給される湯水Wを混合可能な混合部として機能する。
尚、出湯管路78のバイパス管路86との接続部の下流側には、湯水Wの通流方向に沿って、湯水Wの流量を検出する流量センサ79、本体側出水部78aから吐出される湯水Wの温度(以下「本体側出水温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する出水温度センサ81が、記載の順に配置されている。
一方、給水管路82のバイパス管路86との接続部の上流側には、湯水Wの通流方向に沿って、湯水Wの圧力を調整する減圧弁84、本体側入水部80aに供給された湯水Wの温度(以下「本体側入水温度」と呼ぶ場合がある。)を検出する温度センサ85、湯水Wの逆流を阻止する逆止弁83が、記載の順に配置されている。
これまで説明したように、加熱貯湯循環路60、湯水バイパス路67、暖房用湯水通流路70が、湯水循環路として働く。
この運転指令制御では、貯湯タンク90の上部90aから上部管路66に取り出された湯水Wの温度、即ち取出水温度センサ76で検出されるタンク取出湯水温度に基づいて、本体側出水温度が目標出水温度よりも低いものとなるかの判断を行い、その判断結果に基づいて、熱源機10の給湯運転の可否を決定し、当該決定した給湯運転の可否に従って熱源機10による給湯運転を制限するための指令情報を、通信部96を介して熱源機10に出力する。
一方、混合制御では、通信部96を介して熱源機10又はリモコン27から入力を受け付けた設定給湯温度に基づいて、本体側出水温度の目標値である目標出水温度を決定し、当該決定した目標出水温度に基づいて混合部としての三方調整弁77を制御する。
尚、上記熱源機10又はリモコン27から入力を受け付けた設定給湯温度は、以下では、熱源機10側から入力を受け付けた設定給湯温度とする。
以上のような構成により、コージェネレーションシステム40は、以下に示す、給湯運転、貯湯運転、暖房運転を実行することができる。ここで、暖房運転には、熱源機側出熱媒温度の目標温度が高温である高温暖房運転と、当該目標温度が低温である低温暖房運転とがある。
そして、高温暖房運転と低温暖房運転は、排熱回収熱交換器55から回収した熱のすべてを暖房用熱交換器100にて放熱する排熱を蓄熱しない暖房運転(図4に示す状態の運転)と、排熱回収熱交換器55から回収した熱の一部を貯湯タンク90に蓄熱すると共に、他部を暖房用熱交換器100にて放熱する運転である排熱の一部を蓄熱する暖房運転(図5に示す状態の運転)とを切り替えて実行されることになる。
更に、本願のコージェネレーションシステム40にあっては、図6に示すように、貯湯タンク90に蓄熱された熱のみにより暖房運転(高温及び低温)を行う、蓄熱による暖房運転を実行可能に構成されている。
そこで、以下では、給湯運転及び貯湯運転につき説明した後、排熱を蓄熱しない暖房運転、排熱の一部を蓄熱する暖房運転について説明し、その後、高温暖房運転、低温暖房運転、蓄熱による暖房運転について説明する。
図2に示すように、給湯運転は、給湯栓30が開栓されることで熱源機10の熱源機側出水部20bから給湯栓30へ湯水Wが供給され、それに伴って本体側出水部78aから熱源機側入水部20aへ湯水Wが供給され、それに伴って出湯管路78に配置された流量センサ79で湯水Wの通流が検知された状態で実行される。
かかる給湯運転では、貯湯タンク90の上層の比較的高温の湯水Wが、上部90aから上部管路66に取り出されて、三方調整弁77を介して出湯管路78に供給される。
更に、この給湯運転では、一旦、目標出水温度を、熱源機10側から入力を受け付けた設定給湯温度と等しい温度又は同設定給湯温度よりも放熱分を考慮した若干高めの温度に決定した状態で、混合制御が実行されて、三方調整弁77の開度が制御される。
すなわち、この混合制御では、取出水温度センサ76で検出されるタンク取出湯水温度が目標出水温度以上である場合には、三方調整弁77において適当な湯水Wが混合されることで、目標出水温度の湯水Wが得られ、その湯水Wが熱源機10の熱源機側入水部20aに供給されることになる。
また、本体側制御部95による運転指令制御では、熱源機10における給湯運転の実行の禁止を決定し、当該給湯運転の実行を禁止するための指令情報を、通信部96、26を介して熱源機側制御部25に出力する。
すると、熱源機10においては、熱源機側入水温度が設定給湯温度以上であれば、その湯水Wを再加熱する必要がないために、給湯運転が行われることなく、この設定給湯温度の湯水Wがそのまま給湯栓30に供給されることになる。また、熱源機側入水温度が設定給湯温度を若干下回っていたとしても、入力された指令情報により無用な給湯運転の実行が禁止されることになる。よって、熱源機10の熱効率が向上されながら、貯湯タンク90に貯留されている湯水Wが有効利用されてシステム全体のエネルギー効率が向上されることになる。
図3に示すように、熱電併給部41が発生した熱で加熱された湯水Wを貯留する所謂貯湯運転は、熱電併給部41が作動して熱を発生しながら、冷却水ポンプ46及び循環ポンプ61が作動することにより、排熱回収熱交換器55において、比較的高温(例えば75℃〜80℃程度)に維持された冷却水Cと貯湯タンク90の下部90bから取り出した比較的低温の湯水Wとの熱交換が行われて、当該湯水Wが加熱され、一方、当該冷却水Cが冷却される形態で実行される。
そして、このように加熱された湯水Wが、比例弁65及び上部管路66を介して貯湯タンク90の上部90aに流入することになり、結果、貯湯タンク90には、上部に高温の湯水Wが存在し下部に低温の湯水Wが存在する状態の温度成層を形成する状態で湯水Wが貯留されることになる。
また、貯湯タンク90において温度成層を形成する形態で湯水Wを貯留するので、貯湯タンク90の上下方向に分散配置した複数の温度センサ91の検出結果により、貯湯タンク90の上層に貯留されている高温の湯水Wの量、即ち貯湯量を判定することができる。
具体的には、三方調整弁68の湯水バイパス路67側の開度を増加させることで、排熱回収熱交換器55で加熱された湯水Wのうち、貯湯タンク90に供給されるのではなく湯水バイパス路67を介して排熱回収熱交換器55の上流側に再循環される湯水Wの割合が増加すると、高温側湯水温度が上昇する。そして、この原理を利用して、高温側湯水温度が所定の温度に調整される。
排熱を蓄熱しない暖房運転は、図4に示すように、熱電併給部41にて発生した熱を、貯湯タンク90に蓄熱することなく、暖房用湯水通流路70に配置された暖房用熱交換器100にて熱媒に供給するものである。
排熱を蓄熱しない暖房運転は、熱電併給部41を作動させて熱を発生しながら、本体側制御部95が、熱源機側制御部25から暖房運転開始の情報を受け付けて、冷却水ポンプ46、循環ポンプ61、熱媒循環ポンプ103(熱媒通流状態制御手段の一例)を作動させることにより、排熱回収熱交換器55にて、比較的高温(例えば75℃〜80℃程度)に維持された冷却水Cと循環する湯水Wとの熱交換が行われると共に、暖房用熱交換器100にて湯水Wと熱媒Hとの熱交換が行われ、熱媒Hが加熱される形態で実行される。
この排熱を蓄熱しない暖房運転では、暖房用循環路34にて暖房放熱器33を通過した後の熱媒Hが、先ず、戻りヘッダ32及び本体側熱媒受入部102aを介して、熱媒流路101に配置された暖房用熱交換器100に供給され、当該暖房用熱交換器100において湯水Wとの熱交換により加熱される。
更に、図1、図4に示すように、当該暖房用熱交換器100を通過して加熱された熱媒Hは、本体側熱媒吐出部102bを介して、戻りヘッダ32に導かれ、暖房用循環路34に配置された暖房放熱器33を通過した後の熱媒と混合可能状態とされる。戻りヘッダ32を通過した熱媒Hは、熱源機10の熱媒管路16に配置された暖房熱交換器12bに供給される。ここで、熱源機10においては、暖房運転が適宜実行され、熱媒Hが設定された目標温度に加熱される。そして、設定された目標温度となった熱媒Hが、熱源機側熱媒吐出部16b及び往きヘッダ31を介して、暖房用循環路34に配置された暖房放熱器33に再度供給されることとなる。
排熱の一部を蓄熱する暖房運転は、図5に示すように、熱電併給部41にて発生した熱の一部を、貯湯タンク90に蓄熱すると共に、他部を暖房用湯水通流路70に配置された暖房用熱交換器100にて熱媒Hに供給するものである。
排熱の一部を蓄熱する暖房運転は、熱電併給部41を作動させて熱を発生しながら、本体側制御部95が、熱源機側制御部25から暖房運転開始の情報を受け付けて、冷却水ポンプ46、循環ポンプ61、熱媒循環ポンプ103を作動させると共に、加熱貯湯循環路60で貯湯タンク90の上部90aの上流に設けられる比例弁65の開度を調整することにより、排熱回収熱交換器55にて、比較的高温(例えば75℃〜80℃程度)に維持された冷却水Cと循環する湯水Wとの熱交換が行われ、当該熱交換により加熱された湯水Wの一部を、貯湯タンク90に貯湯すると共に、他部を、暖房用湯水通流路70に配置される暖房用熱交換器100に通流させ、当該暖房用熱交換器100にて湯水Wと熱媒Hとの熱交換が行われ、熱媒Hが加熱される形態で実行される。
この排熱の一部を蓄熱する暖房運転では、暖房用循環路34にて暖房放熱器33を通過した後の熱媒Hの循環状態は、上述した排熱を蓄熱しない暖房運転と同様であるので、ここではその詳細な説明を割愛する。
排熱の一部を蓄熱する暖房運転を実行することにより、熱電併給部41にて発生した熱のうち、暖房に必要な分を、暖房用熱交換器100から熱媒Hに供給すると共に、余った分は、貯湯タンク90に蓄熱することにより、省エネルギー性を向上できる。
以下、高温暖房運転及び低温暖房運転につき、詳細に説明する。
高温暖房運転は、浴室暖房乾燥機等の比較的高温を必要とする暖房放熱器33を働かせる場合に実行される暖房運転である。
当該高温暖房運転は、本体側制御部95が、通信部96を介して、熱源機10から高温暖房運転の実行に係る情報を受信し、それに基づいて、湯水Wの循環状態、及び熱媒Hの循環状態を制御する。以下、当該高温暖房運転に関する制御の流れを、図4、図5のコージェネションシステムの概略構成図を参照しつつ、図7の制御フローに基づいて説明する。
本体側制御部95は、高温暖房運転の実行に係る情報を受信すると、高温暖房運転における熱媒Hの目標温度を、予め、記憶部(図示せず)に記憶されている高温側目標温度(75℃程度)に設定する(♯02)。
本体側制御部95は、当該冷却水Cの循環流量を一定に維持すべく、冷却水ポンプ46の回転速度を一定に維持し、冷却水循環路42に配置される排熱回収熱交換器55への冷却水Cの入り温度を、75℃〜80℃に維持する。
一方、本体側制御部95は、貯湯タンク90へ貯湯される湯水Wの温度を目標貯湯温度(75〜77℃)に維持すべく、三方調整弁68(湯水流量比制御手段の一例)の開度を制御して、貯湯タンク90の側に導かれる湯水Wの流量と、貯湯タンク90をバイパスする湯水バイパス路67の側に導かれる湯水Wの流量との流量比を制御する(♯04)。
さらに、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量を、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量が最小になるまで減少させる(♯08、09、10)。これにより、熱媒Hの温度が上昇し、目標温度に近づくことになる。
ここで、熱媒Hの流量を最小にしたときに、その到達温度が、高温側目標温度に到達していなくても構わない。この場合、熱媒Hは、熱源機10にて高温側目標温度にまで加熱され、暖房放熱器33へ導かれることとなる。
さらに、それでも熱媒出温度が目標温度まで下がらなければ、回収熱量が多過ぎると判定し、暖房用熱交換器100と貯湯タンク90とに導かれる湯水の流量のうち、暖房用熱交換器100への湯水Wの分配量を、暖房用熱交換器100への湯水の分配量が最小になるまで減少させる(♯13、14)。これにより、熱媒Hが回収する熱量が減少する。
低温暖房運転が実行される場合にも、本体側制御部95は、通信部96を介して、熱源機10側から、暖房運転が低温暖房運転であるという情報を受信する。
当該低温暖房運転には、ホットダッシュ運転、通常低温暖房運転、低温床暖房運転の複数の種類があり、夫々に対応する低温側目標温度は、72℃、60℃、40℃程度となっている。そして、熱源機10においては、熱源機側制御部25が、当該低温側目標温度を記憶しており、熱媒Hの熱源機側出熱媒温度が、当該記憶された目標温度となるように、そのバーナ12aでの加熱状態を制御している。
コージェネレーションシステム40の本体側では、当該低温目標温度を受信し、当該低温目標温度に基づいて、暖房運転の際の湯水Wの循環状態や、熱媒Hの循環状態を制御することが好ましい。しかしながら、熱源機側制御部25が記憶する上記低温目標温度は、設計上の理由により、外部に出力することができない構成となっている。
一方、熱源機10には、熱媒Hの熱源機側出熱媒温度を測定する出熱媒温度センサ18が設けられているため、当該出熱媒温度センサ18に測定された熱媒Hの温度は、外部に出力することができる。
また、熱源機10において、暖房熱交換器12bを通過する熱媒を加熱するバーナ12aは、熱媒Hの温度を目標温度に維持すべく、熱媒Hの温度が低温側目標温度よりも所定温度だけ低い場合に燃焼し、熱媒Hの温度が低温側目標温度よりも所定温度だけ高い場合に燃焼を停止するように構成されており、熱源機10は、当該バーナ12aにて燃焼が開始される時期である加熱開始時期、及び燃焼が停止される時期である加熱停止時期についても、外部へ出力することができる。
そこで、本願にあっては、本体側制御部95は、通信部96を介して、出熱媒温度センサ18の出力である熱源機側出熱媒温度(熱媒Hの吐出温度の一例)と、加熱開始時期、加熱停止時期を受信すると共に、加熱開始時期の熱源機側出熱媒温度と、加熱停止時期の熱源機側出熱媒温度との中間値を、低温側目標温度と推定する。
本体側制御部95は、低温暖房運転の実行に係る情報を受信すると、低温側暖房運転の目標温度である低温側暖房目標温度を推定すべく、通信部96を介して、熱源機10側から、バーナ12aの加熱開始時期の熱源機側出熱媒温度と、加熱停止時期の熱源機側出熱媒温度とを受信する(♯02)。
蓄熱による暖房運転は、図6に示すように、熱電併給部41が停止している場合に、貯湯タンク90に蓄熱された熱を、熱媒Hへ供給し、暖房運転の熱を補う運転である。
この蓄熱による暖房運転では、湯水Wの側に関しては、貯湯タンク90の成層貯湯を維持すべく、湯水Wの暖房用熱交換器100の出温度を一定以下に抑制しつつ、暖房用熱交換器100を通過する湯水Wの流量を一定以下に維持することを目標とする。
一方、熱媒Hの側に関しては、暖房用熱交換器100の出口の熱媒Hの温度を、目標温度に維持することを目標とする。
尚、当該蓄熱による暖房運転では、目標温度に関しては、上記低温暖房運転の場合と同様の制御により推定されることとし、以下の図9に係る制御フローでは、予め目標温度が推定された状態からの制御を示すものとする。
また、本体側制御部95は、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量を最低流量に調整すべく、熱媒循環ポンプ103の回転速度を制御する(♯01)。
このため、♯06の処理において、ΔTがその最適値α以上である場合には、暖房用熱交換器100を通過した後の湯水Wの流量が必要以上に大きくなり、それにより暖房用熱交交換器100から出る湯水の温度が必要以上に高くなっている虞があると判定できるから、暖房用熱交換器100を通過する湯水Wの流量を減少させる(♯09)。これにより、湯水Wを必要以上の流量で取り出してしまい、貯湯タンク90の成層が早期に崩れることを抑制する。
つまり、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量は、熱媒Hの最大流量であると規定することが好ましい。
ここで、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量は、稼働状態にある暖房放熱器33の種類や台数により変化するため、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量(熱媒Hの最大流量)を知ることは難しい。このため、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量が、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量(熱媒Hの最大流量)よりも多くなっているか、否かを判定することも難しい。
上記♯04の処理において、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量が、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量(熱媒Hの最大流量)よりも多くなっているかの判断を、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの温度が、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量を増加させても変化しなくなるときの流量が、熱媒Hの最大流量であると判定する。
つまり、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量を増加させても変化しなくなるときは、暖房用熱交換器100を通過して加熱された熱媒Hのうち、戻りヘッダ32に戻ったものが、熱源機10側へ導かれることなく、再び、暖房用熱交換器100の側へ導かれていると考えられる。従って、この場合には、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hが、暖房用循環路34から戻りヘッダ32へ戻される熱媒Hの全流量(熱媒Hの最大流量)以上となっていると考えられるのである。
そこで、暖房負荷が大きい場合には、暖房用熱交換器100を通過する湯水の流量を、最大流量まで増加させた場合(♯07)であっても、暖房用熱交換器100での熱媒Hの出温度である本体側出熱媒温度が、目標温度未満となる(♯03)から、この場合には、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの流量を減少させる(♯11)。これにより、暖房用熱交換器100を通過する熱媒Hの温度(本体側出熱媒温度)を昇温させ、目標温度に近づけることができる。
本発明に係るコージェネレーションシステム40の第2実施形態について、図面に基づいて説明する。
当該第2実施形態では、第1実施形態に対し、熱媒Hを通流する流路の配置形態、即ち、熱媒Hの循環状態が異なる。以下では、第1実施形態からの変更点につき説明し、第1実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を割愛する。
第2実施形態では、当該構成により、暖房放熱器33を通過し暖房用循環路34を通流して、戻りヘッダ32に戻る熱媒Hの全流量が、暖房用熱交換器100へ通過することになる。
このため、当該第2実施形態においては、高温暖房運転、低温暖房運転、蓄熱による暖房運転の夫々の制御が、第1実施形態のものとは異なる。そこで、以下では、これらの運転の制御を、図12〜14に示すコージェネレーションシステムの概略構成図を参照しながら、図15〜17の制御フロー図に基づいて、説明する。
高温暖房運転は、図12、13の概略構成図に示すように、浴室暖房乾燥機等の比較的高温を必要とする暖房放熱器33を働かせる場合に実行される暖房運転である。
当該高温暖房運転は、本体側制御部95が、図15の制御フローに示すように、通信部96を介して、熱源機10から高温暖房運転の実行に係る情報を受信し、それに基づいて、湯水Wの循環状態、及び熱媒Hの循環状態(流量固定)を制御する。
本体側制御部95は、高温暖房運転の実行に係る情報を受信すると、高温暖房運転における熱媒Hの目標温度を、予め、記憶部(図示せず)に記憶されている高温側目標温度(75℃程度)に設定する(♯02)。
本体側制御部95は、当該冷却水Cの循環流量を一定に維持すべく、冷却水ポンプ46の回転速度を一定に維持し、冷却水循環路42に配置される排熱回収熱交換器55への冷却水Cの入り温度を、75℃〜80℃に維持する。
一方、本体側制御部95は、貯湯タンク90へ貯湯される湯水Wの温度を目標貯湯温度(75〜77℃)に維持すべく、三方調整弁68の開度を制御して、貯湯タンク90の側に導かれる湯水Wの流量と、貯湯タンク90をバイパスする湯水バイパス路67の側に導かれる湯水Wの流量との流量比を制御する(♯03)。
第2実施形態における低温暖房運転においても、図12、13の概略構成に示すように、本体側制御部95は、通信部96を介して、熱源機10側から、暖房運転の目標温度に係る目標温度関連情報として、出熱媒温度センサ18の出力である熱源機側出熱媒温度(熱媒Hの吐出温度の一例)と、加熱開始時期、加熱停止時期を受信すると共に、加熱開始時期の熱源機側出熱媒温度と、加熱停止時期の熱源機側出熱媒温度との中間値を、低温側目標温度と推定し、当該低温側目標温度に基づいて、運転状態を制御する。
本体側制御部95は、低温暖房運転の実行に係る情報を受信すると、低温側暖房運転の目標温度である低温側暖房目標温度を推定すべく、通信部96を介して、熱源機10側から、バーナ12aの加熱開始時期の熱源機側出熱媒温度と、加熱停止時期の熱源機側出熱媒温度とを受信する(♯02)。
蓄熱による暖房運転は、図14に示すように、熱電併給部41が停止している場合に、貯湯タンク90に蓄熱された熱を、熱媒Hへ供給し、暖房運転の熱を補う運転である。
尚、当該蓄熱による暖房運転では、目標温度に関しては、上記低温暖房運転の場合と同様の制御により推定されることとし、以下の制御フローは、目標温度が推定された後の制御を示すものとする。
最後に、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態では、熱源機10を給湯運転と暖房運転との両方を実行可能なように、暖房機と給湯器とを組み合わせたものとして構成したが、別に当該熱源機10を暖房専用機として構成しても構わない。
そして、このとき、本体側制御部95は、通信部96を介して、加熱開始時期及び停止時期の情報は受信できなくなり、目標温度の推定ができなくなる。
そこで、上記第1実施形態及び第2実施形態の低温暖房運転においては、以下のように構成することが好ましい。
即ち、本体側制御部95は、熱源機10のバーナ12aにて熱媒Hが加熱されない時間である非加熱時間が、非加熱判定経過時間(例えば、20分程度)を越えている場合、目標温度が低い側に変更されたと判定するように構成することが好ましい。
本体側制御部95は、目標温度が低い側に変更されたと判定した場合には、所定の時間だけ、暖房用熱交換器100を通過する湯水Wの流量を、最低流量(流量ゼロを含む)に設定する等の制御を実行する。
しかしながら、本体側制御部95は、高温側暖房運転と低温側暖房運転とを判定する情報を受信できない場合であっても、第1実施形態及び第2実施形態の低温暖房運転にて、示した目標温度を推定する制御を実行することにより、エネルギー効率の高いコージェネレーションシステムが実現できる。
16a :熱源機側熱媒受入部
16b :熱源機側熱媒吐出部
33 :暖房放熱器
34 :暖房用循環路
40 :コージェネレーションシステム
41 :熱電併給部
55 :排熱回収熱交換器
56 :排熱暖房熱交換器
60 :加熱貯湯循環路
90 :貯湯タンク
95 :本体側制御部
96 :通信部
100 :暖房用熱交換器
101 :熱媒流路
102a :本体側熱媒受入部
102b :本体側熱媒吐出部
H :熱媒
W :湯水
Claims (10)
- 熱源機側熱媒受入部から受け入れた熱媒を予め設定された設定暖房熱媒温度に加熱し、加熱された熱媒を熱源機側熱媒吐出部から吐出して暖房用循環路にて暖房放熱器へ導く暖房運転を実行可能な熱源機に併設され、
電力と熱とを発生する熱電併給部と、
前記熱電併給部で発生した熱で加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、
湯水を、前記熱電併給部で発生した熱を回収する排熱回収熱交換器へ循環させると共に、前記貯湯タンクへ貯留可能に循環させる湯水循環路と、
前記暖房用循環路で、前記暖房放熱器を通過した後の熱媒を受け入れる本体側熱媒受入部から、前記熱源機側熱媒受入部に接続される本体側熱媒吐出部までの間で、熱媒を通流させる熱媒流路と、
前記湯水循環路を通流する湯水と前記熱媒流路を通流する熱媒とを熱交換させる暖房用熱交換器と、
運転を制御する本体側制御部とを備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱源機と通信する通信部を備え、
前記暖房運転は、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が目標温度より所定温度低い温度で加熱を開始し、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度高い温度で加熱を停止するON−OFF制御運転であり、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記暖房運転において前記熱源機側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度の前記目標温度に関する目標温度関連情報を受信し、当該目標温度関連情報に基づいて、湯水を前記湯水循環路の前記暖房用熱交換器を介して循環させる湯水循環状態を制御する湯水循環状態制御を実行し、且つ、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れかであるという情報を受信し、且つ
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を受信した場合、前記目標温度関連情報として、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記熱源機における加熱開始時期及び加熱停止時期を加えて受信し、前記目標温度が、前記加熱開始時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記加熱停止時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度との間の温度であると推定するコージェネレーションシステム。 - 熱源機側熱媒受入部から受け入れた熱媒を予め設定された設定暖房熱媒温度に加熱し、加熱された熱媒を熱源機側熱媒吐出部から吐出して暖房用循環路にて暖房放熱器へ導く暖房運転を実行可能な熱源機に併設され、
電力と熱とを発生する熱電併給部と、
前記熱電併給部で発生した熱で加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、
湯水を、前記熱電併給部で発生した熱を回収する排熱回収熱交換器へ循環させると共に、前記貯湯タンクへ貯留可能に循環させる湯水循環路と、
前記暖房用循環路で、前記暖房放熱器を通過した後の熱媒を受け入れる本体側熱媒受入部から、前記熱源機側熱媒受入部に接続される本体側熱媒吐出部までの間で、熱媒を通流させる熱媒流路と、
前記湯水循環路を通流する湯水と前記熱媒流路を通流する熱媒とを熱交換させる暖房用熱交換器と、
運転を制御する本体側制御部とを備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱源機と通信する通信部を備え、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記暖房運転において前記熱源機側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度の目標温度に関する目標温度関連情報を受信し、当該目標温度関連情報に基づいて、湯水を前記湯水循環路の前記暖房用熱交換器を介して循環させる湯水循環状態を制御する湯水循環状態制御を実行し、且つ
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が低温暖房運転と高温暖房運転との何れかであるという情報を受信し、且つ、
前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として、前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を取得した場合、
前記本体側制御部が、前記目標温度関連情報として低温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている複数の低温側目標温度のうち何れかであると判定し、且つ、
前記本体側制御部が、前記熱源機により熱媒が加熱されない時間である非加熱時間が、非加熱判定経過時間を越えている場合、前記目標温度が低い側に変更されたと判定するコージェネレーションシステム。 - 前記湯水循環路は、前記排熱回収熱交換器にて排熱を回収した湯水のうち、一部を前記貯湯タンクに貯留し、他部を前記暖房用熱交換器へ通流可能に配設され、
前記湯水循環状態制御として、前記貯湯タンクに貯留される湯水流量と、前記暖房用熱交換器を通過する湯水流量との流量比を調整可能な湯水流量比制御手段が設けられ、
前記本体側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度未満の場合、前記湯水流量比制御手段は、前記貯湯タンクへ貯留する湯水の流量を減少させると共に、前記暖房用熱交換器を通過する湯水の流量を増加させ、
前記本体側熱媒吐出部から吐出される熱媒の吐出温度が前記目標温度を超える場合、前記湯水流量比制御手段は、前記貯湯タンクへ貯留する湯水の流量を増加させると共に、前記暖房用熱交換器を通過する湯水の流量を減少させる請求項1又は2に記載のコージェネレーションシステム。 - 前記本体側制御部が、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が高温暖房運転であるという情報を受信した場合、
前記本体側制御部は、前記目標温度関連情報として高温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている高温側目標温度であると判定する請求項1〜3の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。 - 前記暖房運転は、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度低い温度で加熱を開始し、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度が前記目標温度より所定温度高い温度で加熱を停止するON−OFF制御運転であり、
前記本体側制御部は、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を受信した場合、前記目標温度関連情報として、前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記熱源機における加熱開始時期及び加熱停止時期を加えて受信し、前記目標温度が、前記加熱開始時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度と、前記加熱停止時期に前記熱源機側熱媒吐出部から吐出された熱媒の吐出温度との間の温度であると推定する請求項2に記載のコージェネレーションシステム。 - 前記本体側制御部は、前記通信部を介して、前記目標温度関連情報として、前記暖房運転が前記低温暖房運転であるという情報を取得した場合、
前記本体側制御部は、前記目標温度関連情報として低温側目標温度を直接受信する、又は、前記目標温度が、予め記憶されている複数の低温側目標温度のうち何れかであると判定する請求項1に記載のコージェネレーションシステム。 - 前記本体側制御部は、前記熱源機により熱媒が加熱されない時間である非加熱時間が、非加熱判定経過時間を越えている場合、前記目標温度が低い側に変更されたと判定する請求項6に記載のコージェネレーションシステム。
- 前記熱電併給部が停止している場合、
前記湯水循環状態制御により、前記貯湯タンクに貯留されている湯水を、前記暖房用熱交換器へ通流させる請求項1〜7の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。 - 前記熱源機に併設される一の筐体内に各種部位を配置した一体型に構成されている請求項1〜8の何れか一項に記載のコージェネレーションシステム。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載のコージェネレーションシステムを備えた暖房設備であり、
前記コージェネレーションシステムと前記熱源機とを、互いの間を熱媒を循環させる前記暖房用循環路を介して接続している暖房設備。
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