JP6555873B2

JP6555873B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP6555873B2
Application number: JP2014231416A
Authority: JP
Inventors: 允生杉村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2034-11-14
Also published as: US20160138811A1; US9879867B2; JP2016095081A

Description

本発明は、受水槽から供給される水を給湯する給湯システムに関するものである。

水の給水方式には水道本管によって直接水が供給される直結式と、水道本管によって供給される水を受水槽で受水する受水槽式とがある。建物の階層が多い場合、または一時に多量の水を使用する場合には、受水槽を設置して給水する受水槽式給水が行われている。受水槽式給水は、配水管から一旦受水槽に受け、この受水槽から給水する方式であり、給水配管の水圧が変動しても給水圧及び給水量を一定に保持することができるとともに、一時に多量の水使用ができ、さらには断水時や災害時にも給水が確保することができる。

ところで、給水源から供給される水を加熱して給湯する場合、受水槽に貯湯槽が接続され、貯湯槽から湯水が供給される給湯装置が用いられている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１には、配管により接続された２つの貯湯槽が設けられており、各貯湯槽に低温側ヒートポンプ給湯機及び高温側ヒートポンプ給湯機が接続されたヒートポンプ給湯装置が開示されている。そして、低温側ヒートポンプ給湯機において加熱された温水が、配管を介して一方の貯湯槽から他方の貯湯槽へ送られ、他方の貯湯槽の温水が高温側ヒートポンプ給湯機により加熱される。

特許文献２には、貯湯タンクに給水源及びクッションタンクが接続された給湯装置が開示されている。クッションタンクにはヒートポンプ給湯機が接続されており、制御部は、外気温度と入水温度とに基づいて、給水源から貯湯タンクに水を供給するかヒートポンプ給湯機により加熱されたクッションタンクの温水を貯湯タンクに供給するかを制御する。

特開昭６１−１３４５３８号公報（図１）特開２０１０−１１７０８３号公報（図６）

このように、特許文献１、２に示す給湯装置は、給水源から供給される水を複数の熱源を用いて加熱するものである。ここで、給湯システムが受水槽に接続され、受水槽から供給される水が予熱されていれば、下流側の給湯システムの省エネルギー化及び設備の簡略化を図ることができる。しかしながら、受水槽は、給湯のみならず給水も含めて１つの受水槽の容量を計画一日使用水量に応じて設定する必要があると考えられている。よって、１つの受水槽から給湯装置へ給水するような系において、省エネルギー化及び設備の低コスト化の要望に応えることが難しい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、受水槽を分割して給湯装置の省エネルギー化及び設備の低コスト化を図ることができる給湯システムを提供することを目的とする。

本発明の給湯システムは、給水源から給水配管を介して供給される水を受水する受水槽と、受水槽に接続配管を介して接続され、湯水を貯湯するとともに給湯負荷に湯水を供給する貯湯槽と、貯湯槽に貯湯された水を給湯する給湯装置とを有し、受水槽は、給水配管が分岐した２つの配管のうち、一方の配管を介して供給される水を貯水し、一般給水を行う一般給水配管が接続された非昇温受水槽と、２つの配管のうち、他方の配管を介して供給される水を貯水するとともに、貯水した水を貯湯槽に接続配管を介して供給する昇温受水槽と、昇温受水槽に貯水された水を予熱する予熱装置とを備え、予熱装置は、ヒートポンプ式給湯装置である。

本発明の給湯システムによれば、受水槽が非昇温受水槽と昇温受水槽とに分割されていることにより、昇温受水槽の容量を含めた設備全体の容量の設定を行うことができるため、非昇温受水槽をコンパクトにでき設備の低コスト化を図ることができる。さらに、昇温受水槽から貯湯槽へ予熱された水を供給することができるため、給湯装置において省エネルギー化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る給湯システムの構成を示すブロック図である。従来の給湯システムの構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の給湯システムの実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る給湯システムの構成を示すブロック図である。図１の給湯システム１は、給水源から量水器２及び給水配管（水道本管）２を介して供給される水を受水槽１０で受水する受水槽式を用いて給水及び給湯が行われるものであって、水を受水する受水槽１０と、受水槽１０から供給される湯水を貯湯する貯湯槽２０と、貯湯槽２０内の湯水を給湯する給湯装置３０とを有している。

受水槽１０は、給水源から給水配管３を介して注水される水を貯水するものであり、非昇温受水槽１１、昇温受水槽１２、予熱装置１３を備えている。非昇温受水槽１１及び昇温受水槽１２には給水配管３がそれぞれ接続されており、給水配管３を介して給水源から水がそれぞれ給水される。非昇温受水槽１１は、水質に悪影響を与えない材質（例えば強化樹脂、ステンレス、鋼板等）からなり、水密性を保つ構造を有している。また、非昇温受水槽１１には、一般給水を行う一般給水配管１４が接続されおり、一般給水配管１４には給水ポンプ１５が設けられている。そして、給水ポンプ１５の駆動により、非昇温受水槽１１の水が一般給水配管１４から一般給水される。なお、非昇温受水槽１１に貯水される水の温度は季節によって変動し、例えば冬季は平均７．０℃、夏季は平均２２．０℃、中間季は平均１５℃になる。

昇温受水槽１２は、給水源から供給される水よりも高い温度に予熱された水を貯水するものであり、昇温受水槽１２内の水を予熱する予熱装置１３が予熱循環パイプ１６を介して接続されている。非昇温受水槽１１は、水質に悪影響を与えない材質（例えば強化樹脂、ステンレス、鋼板等）からなり、水密性を保つ構造を有している。特に、昇温受水槽１２には断熱効果を有する構造が採用されるようにしてもよい。

予熱装置１３は、例えばヒートポンプ式の給湯装置からなっており、給水源から給水された水を例えば４５℃〜５５℃に予熱して昇温受水槽１２に戻すものである。特に、予熱装置１３は、給湯使用量の少ない低給湯負荷状態となる夜間電力を使用して昇温受水槽１２に予熱された水を貯めるように制御される。なお、予熱装置１３がヒートポンプ式給湯装置である場合について例示しているが、昇温受水槽１２内の水を予熱するものであればよく、例えばボイラー式給湯装置又は太陽熱温水器等の公知の技術を適用することができる。

貯湯槽２０は、受水槽１０における昇温受水槽１２に接続配管５を介して接続されており、昇温受水槽１２において予熱された水が注水されるものである。貯湯槽２０には、負荷側循環パイプ２１が接続されており、貯湯槽２０に貯湯されている湯水がプール、銭湯、シャワー等の給湯負荷に供給される。また、貯湯槽２０には、給湯循環パイプ３１に接続されており、給湯循環パイプ３１には給湯循環ポンプ３２が設置されている。そして、給湯循環ポンプ３２が作動することにより、貯湯された湯水が貯湯槽２０と給湯装置３０との間を循環する。給湯装置３０は、例えばボイラー式給湯装置からなっており、給湯循環ポンプ３２を介して流入する湯水を設定温度（例えば６０℃）に加熱し、再び貯湯槽２０に戻すものである。なお、給湯装置３０がボイラー式給湯装置である場合について例示しているが、昇温受水槽１２内の水を予熱するものであればよく、例えばヒートポンプ式給湯装置又は太陽熱温水器等の公知の技術を適用することができる。

ここで、一般的に受水槽１０の規模は、設置される施設の計画一日使用水量に応じて設定される。例えば、一人当たりの一日使用水量をＱｄ、建物の使用人員（人／日）をＮとした場合、計画一日使用水量はＮ・Ｑｄになる。そして、受水槽１０全体の受水槽容量Ｖは、計画一日使用水量Ｎ・Ｑｄを超えない容量にする必要があり、下記の式（１）を用いて算出される。なお、下記式（１）において、Ｋは貯水係数であり、大規模建物の場合にはＫ＝０．４〜０．６の範囲に設定され、小規模建物もしくは病院、ホテルの場合にはＫ＝０．８〜１．０に設定される。

Ｖ＝Ｎ・Ｑｄ×Ｋ・・・（１）

ここで、受水槽１０が非昇温受水槽１１と昇温受水槽１２とに分割されていても、昇温受水槽１２は給水配管３に接続されているため、昇温受水槽１２の容量は受水槽１０の容量として計上することができる。従って、非昇温受水槽１１の容量と昇温受水槽１２の容量との合計が式（１）の受水槽１０全体の受水槽容量Ｖになるように設定される。

この際、非昇温受水槽１１の容積は、一日計画水使用量から昇温受水槽１２の容積を差し引いて設定され、昇温受水槽１２の容積は、湯水の一日計画使用湯量及び計画使用温度と貯湯槽２０に貯湯される湯水の設定温度とに基づいて設定される。例えばシャワー、洗面器もしくは浴槽等の給湯負荷における一日計画使用湯量及び使用時の計画設定温度（例えば４２℃）が割り出される。また、使用時の計画設定温度（例えば４２℃）と貯湯槽２０における設定温度（例えば６０℃）とから、実質的に貯湯槽２０から供給される湯水の量が換算される。そして、換算された湯水の量に基づいて昇温受水槽１２の容量が設定される。一方、非昇温受水槽１１の容量は、式（１）により設定された受水槽１０全体の一日計画使用量から昇温受水槽１２の容量を減算した容量に応じて設定される。

一日計画使用湯量に基づいて昇温受水槽１２の容量が例えば３５ｍ^３に設定され、受水槽１０全体の一日計画使用量が４５ｍ^３である場合、非昇温受水槽１１の容量は１０ｍ^３に設定される。なお、非昇温受水槽１１及び昇温受水槽１２の容量は、給湯負荷もしくは設置場所等に応じて異なることになる。

このように、図１の給湯システム１においては、受水槽１０が非昇温受水槽１１と昇温受水槽１２とに分割されており、非昇温受水槽１１の容量のみならず昇温受水槽１２の容量も計上して、一日計画水使用量が満たされるように受水槽１０全体の容量を設定することができる。

ここで、図２は、従来の給湯システムの一例を示すブロック図である。図２に示す従来の給湯システム５０において、給水源からの給水配管３は非昇温受水槽１１にのみ接続されており、非昇温受水槽１１に給湯用配管４と一般給水配管１４とが分岐して接続されている。したがって、非昇温受水槽１１が受水槽１０として機能しており、一日計画水使用量を満たすように設定する必要がある。

一方、図１の給湯システム１においては、給水配管３が分岐して非昇温受水槽１１と昇温受水槽１２とに受水されており、非昇温受水槽１１と昇温受水槽１２との双方を受水槽１０とみなすことができる。結果として、受水槽１０の予熱された水が貯湯槽２０に供給することができるため、省エネルギー化及びＣＯ２の削減を図ることができる。

例えば、冬季において給水配管３から例えば９．０℃の水が供給されるとき、昇温受水槽１２において例えば４０℃まで予熱された状態で貯水される。そして、４０℃まで予熱された水が貯湯槽２０に供給され、給湯装置３０において例えば４５℃から６０℃まで加熱されることになる。したがって、給湯装置３０の負荷としては４５℃から６０℃まで昇温すればよく、９．０℃から６０℃まで昇温する場合に比べて給湯装置３０における省エネルギー化及びランニングコストの低減を実現することができる。

さらに、昇温受水槽１２の容量も受水槽１０の容量として計上することができるため、非昇温受水槽１１の容量を小さくすることができ、コストの削減を実現することができる。言い換えれば、貯湯槽２０には昇温受水槽１２側から予熱した水が供給されるため、非昇温受水槽１１の容量は貯湯槽２０に供給する水量を考慮せずに設定することができる。そして、非昇温受水槽１１の容積は、一日計画水使用量から昇温受水槽１２の容積を差し引いて設定されるため、非昇温受水槽１１の規模を小さくすることができ、コストの削減を図ることができる。

また、昇温受水槽１２の容積は、湯水の一日計画使用湯量及び計画使用温度と貯湯槽２０に貯湯される湯水の設定温度とに基づいて設定されるとき、給湯負荷において一日に消費される湯量の水が昇温受水槽１２において既に予熱された状態になっているため、給湯装置３０において確実に省エネルギー化及びＣＯ２の削減を図ることができる。

また、給湯装置３０がボイラー式給湯装置であるとき、短時間の間に大量の湯水を必要になるような場合にもこれに対応した給湯能力を発揮することができる。さらに、予熱装置１３がヒートポンプ式給湯装置であるとき、水を所定の温度まで予熱する際の消費電力を抑えることができる。また、予熱装置１３が夜間電力を用いて水の予熱を行う場合、安価な電力での昇圧を行うことができる。そして、翌日に例えば風呂やシャワー等の給湯負荷に対して昇温受水槽１２から貯湯槽２０に予熱された水が供給される。言い換えれば、図１の給湯システム１において、予熱装置１３の加熱能力は、夜間の低給湯負荷状態を想定して決定されているため、専ら貯湯目的に所定の温度に加熱するだけでよい。

なお、本発明の実施の形態は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように種々変形することができる。たとえば、図１において非昇温受水槽１１及び昇温受水槽１２が１つずつ設けられている場合について例示しているが、給水配管３に接続された非昇温受水槽１１又は昇温受水槽１２がそれぞれ２つ以上設けられていてもよい。

また、図１において、昇温受水槽に１つの貯湯槽２０が接続されている場合について例示しているが、複数の貯湯槽２０が並列的に接続されていても良いし、貯湯槽２０同士が直列的に接続されていてもよい。さらに、予熱装置１３による予熱時の水温は、季節によって自動的に設定されるものであってもよく、例えば給水配管３から給水される水の温度と貯湯槽２０における設定温度との平均値が予熱時の水温として設定されるようにしてもよい。

１、５０給湯システム、２量水器、３給水配管、４給湯用配管、５接続配管、１０受水槽、１１非昇温受水槽、１２昇温受水槽、１３予熱装置、１４一般給水配管、１５給水ポンプ、１６予熱循環パイプ、２０貯湯槽、２１負荷側循環パイプ、３０給湯装置、３１給湯循環パイプ、３２給湯循環ポンプ、Ｖ受水槽容量。

Claims

給水源から給水配管を介して供給される水を受水する受水槽と、
前記受水槽に接続配管を介して接続され、湯水を貯湯するとともに給湯負荷に湯水を供給する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された水を給湯する給湯装置と
を有し、
前記受水槽は、
前記給水配管が分岐した２つの配管のうち、一方の配管を介して供給される水を貯水し、一般給水を行う一般給水配管が接続された非昇温受水槽と、
前記２つの配管のうち、他方の配管を介して供給される水を貯水するとともに、貯水した水を前記貯湯槽に前記接続配管を介して供給する昇温受水槽と、
前記昇温受水槽に貯水された水を予熱する予熱装置と
を備え、
前記予熱装置は、ヒートポンプ式給湯装置であることを特徴とする
給湯システム。
給水源から給水配管を介して供給される水を受水する受水槽と、
前記受水槽に接続配管を介して接続され、湯水を貯湯するとともに給湯負荷に湯水を供給する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された水を給湯する給湯装置と
を有し、
前記受水槽は、
前記給水配管が分岐した２つの配管のうち、一方の配管を介して供給される水を貯水し、一般給水を行う一般給水配管が接続された非昇温受水槽と、
前記２つの配管のうち、他方の配管を介して供給される水を貯水するとともに、貯水した水を前記貯湯槽に前記接続配管を介して供給する昇温受水槽と、
前記昇温受水槽に貯水された水を予熱する予熱装置と
を備え、
前記予熱装置は、夜間電力を使用して水を予熱するものであることを特徴とする
給湯システム。
給水源から給水配管を介して供給される水を受水する受水槽と、
前記受水槽に接続配管を介して接続され、湯水を貯湯するとともに給湯負荷に湯水を供給する貯湯槽と、
前記貯湯槽に貯湯された水を給湯する給湯装置と
を有し、
前記受水槽は、
前記給水配管が分岐した２つの配管のうち、一方の配管を介して供給される水を貯水し、一般給水を行う一般給水配管が接続された非昇温受水槽と、
前記２つの配管のうち、他方の配管を介して供給される水を貯水するとともに、貯水した水を前記貯湯槽に前記接続配管を介して供給する昇温受水槽と、
前記昇温受水槽に貯水された水を予熱する予熱装置と
を備え、
前記予熱装置において予熱される水の温度は、給水源から供給される水の温度と前記貯湯槽における湯水の設定温度とに基づいて設定されるものであることを特徴とする
給湯システム。
前記非昇温受水槽の容積は、設置される施設の一日計画水使用量から前記昇温受水槽の容積を差し引いた容量に応じて設定されるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の給湯システム。
前記昇温受水槽の容積は、湯水の一日計画使用湯量及び計画使用温度と前記貯湯槽に貯湯される湯水の設定温度とに基づいて設定されるものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の給湯システム。
前記給湯装置は、ボイラー式給湯装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯システム。