JP6595899B2 - Power storage system for buildings - Google Patents
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Description
本発明は、ビルで使用される電力用の蓄電装置をビルの床下空間に配置するようにしたビル用蓄電システムに関する。 The present invention relates to a building power storage system in which a power storage device for electric power used in a building is arranged in a space under the floor of the building.
ビル内の企業活動を行う場所では、蓄電装置を設置して電力のピークカットや夜間電力の蓄電や再生エネルギーの蓄電などを行って、電力費の削減を図っている。しかしながら、蓄電装置は、大きなスペースを占有してしまうため、企業活動を行う場所を圧迫しない設置場所の確保が課題であった。 In places where business activities are carried out in buildings, power storage devices are installed to reduce power costs by cutting power peaks, storing nighttime power, or storing regenerative energy. However, since the power storage device occupies a large space, it has been a challenge to secure an installation location that does not impose a place where business activities are performed.
この課題に対して、特許文献1には、蓄電装置を床下空間、配線・配管スペース、階段下空間、地下ピット、屋上や屋外の空地、駐車場の地下等に設置することが記載されている。この設置方法によって、前述の課題は解消されたが、以下のような新たな課題が生じた。
In response to this problem,
第1に、特許文献1の構成では、蓄電装置の排熱が不十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱できないという問題があった。第2に、特許文献1の構成では、設置場所によっては、蓄電装置の排熱によって冬季の室温だけでなく夏季の室温も上昇するという問題があった。第3に、特許文献1の構成では、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合には、使用温度などの安全性が考慮されていないという課題があった。
1stly, in the structure of
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱できるビル用蓄電システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないビル用蓄電システムを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記目的に加え、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮されたビル用蓄電システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to sufficiently exhaust heat from a power storage device, and particularly to sufficiently provide a power storage device including a high-performance hybrid storage battery. The object is to provide a power storage system for buildings that can exhaust heat.
In addition to the above object, another object of the present invention is to provide a power storage system for buildings that sufficiently exhausts heat from the power storage device and uses the exhaust heat only in winter, and does not affect room temperature in summer. is there.
Furthermore, in addition to the above object, another object of the present invention is to provide a building power storage system in which safety such as operating temperature is taken into account when the power storage device includes a lithium ion secondary battery.
本発明者は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、まず、蓄電装置を床下空間に配置し、蓄電装置で発生した熱を伝熱装置で伝導し、その熱を配管空間、床上空間、ビルの外部空間の少なくとも1つの空間に配置された排熱装置で排出すれば、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置であっても十分に排熱できることを見出した。 As a result of intensive research in order to achieve the above object, the present inventor first arranges the power storage device in the underfloor space, conducts heat generated in the power storage device with the heat transfer device, and transfers the heat to the piping space. The present inventors have found that even if a power storage device including a high-performance hybrid storage battery can be exhausted by exhausting with a heat exhaust device disposed in at least one of the space above the floor and the external space of the building.
また、本発明者は、互いに異なる2つの空間に熱交換装置をそれぞれ配置し、温度が低い方の空間に選択的に液体を循環させることによって、蓄電装置をより短時間に排熱できること、さらにこの延長線上で、居室空間の給気口に近接した位置と還気口に近接した位置に熱交換装置をそれぞれ配置し、夏季と冬季で液体を循環させる熱交換装置を切り換えることによって、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにできることを見出し、本発明に至ったものである。 In addition, the inventor can dissipate heat in the power storage device in a shorter time by disposing the heat exchange devices in two different spaces and selectively circulating the liquid in the lower temperature space, On the extension line, the heat exchange device is arranged at a position close to the air supply port and a position near the return air port of the living room space, and the heat exchange device that circulates the liquid in summer and winter is switched. As a result, the present inventors have found that the exhaust heat can be sufficiently exhausted and the exhaust heat can be used only in the winter so as not to affect the room temperature in the summer.
即ち、本発明は、ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池、および二次電池に接続され、二次電池への充電電力と二次電池からの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部から成る蓄電装置と、蓄電装置で発生した熱を伝導する伝熱装置と、伝熱装置によって伝導された熱を排出する排熱装置と、を有し、ビルの各階は、床スラブと床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、床スラブに垂直に設置された内壁および床スラブに平行に設置された床を備え、ビルの各階のフロア空間は、ビルの外壁と内壁との間または複数の内壁の間の配管空間と、配管空間を除く床スラブと床との間の床下空間と、配管空間を除く床と上階床スラブとの間の床上空間と、から成り、蓄電装置は、床下空間に配置され、排熱装置は、配管空間、床上空間およびビルの外部空間の少なくとも1つの空間に配置され、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、伝熱装置は、蓄電装置と熱交換装置との間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置であり、ビルの各階は、さらに、床と上階床スラブとの間に、床に平行に設置された天井を備え、ビルの各階の床上空間は、配管空間を除く床と天井との間の居室空間と、配管空間を除く天井と上階床スラブとの間の天井空間と、から成り、排熱装置は、居室空間および天井空間の少なくとも1つの空間に配置され、ビルは、温度調節された空気を居室空間に給送する給気ダクトと、居室空間を通過した空気を居室空間から返送する還気ダクトと、を有する空調機を備え、居室空間の天井および内壁の少なくとも一方は、給気ダクトに接続された給気口を備えると共に還気ダクトに接続された還気口を備え、熱交換装置は、給気口に近接した位置に配置された第1熱交換装置と、還気口に近接した位置に配置された第2熱交換装置と、から成り、液冷装置は、蓄電装置と第1熱交換装置との間に設置された第1液冷装置と、蓄電装置と第2熱交換装置との間に設置された第2液冷装置と、液体を循環させる配管を第1熱交換装置の配管および第2熱交換装置の配管のいずれか一方または両方に切り換えるバルブと、空調機に供給される外気の温度に基づいてバルブを動作させるバルブ制御部と、を有するビル用蓄電システムを提供するものである。 That is, the present invention relates to a secondary battery capable of charging and discharging electric power used in a building, and an electric power connected to the secondary battery and converting charging power to the secondary battery and discharging power from the secondary battery, respectively. A power storage device comprising a conversion unit; a heat transfer device that conducts heat generated by the power storage device; and a heat exhaust device that discharges heat conducted by the heat transfer device. Between the upper floor slab directly above the floor slab, there is an inner wall installed perpendicular to the floor slab and a floor installed parallel to the floor slab, and the floor space on each floor of the building is the outer wall and inner wall of the building A piping space between the two or more inner walls, a floor space between the floor slab excluding the piping space and the floor, and a floor space between the floor excluding the piping space and the upper floor slab. The power storage device is disposed in the underfloor space, and the heat exhaust device is disposed in the piping space and the above floor space. And disposed on at least one spatial building in outer space, a heat exchanger for discharging the ambient air heat liquid flowing in the pipe, the heat transfer device is provided between the power storage device and the heat exchanger device It is a liquid cooling device that circulates liquid in the installed piping and conducts heat, and each floor of the building further includes a ceiling installed parallel to the floor between the floor and the upper floor slab, The floor space on each floor of the building consists of a living room space between the floor and the ceiling excluding the piping space, and a ceiling space between the ceiling and the upper floor slab excluding the piping space. The building is disposed in at least one of a space and a ceiling space, and the building includes an air supply duct that supplies temperature-controlled air to the living room space, and a return air duct that returns the air that has passed through the living room space from the living room space; Air conditioner with low ceiling and inner wall of living room Both of them include an air supply port connected to the air supply duct and a return air port connected to the return air duct, and the heat exchange device is a first heat exchange disposed at a position close to the air supply port. And a second heat exchange device disposed at a position close to the return air port, and the liquid cooling device includes a first liquid cooling device installed between the power storage device and the first heat exchange device. The second liquid cooling device installed between the power storage device and the second heat exchange device, and the pipe for circulating the liquid is either one or both of the first heat exchange device and the second heat exchange device. a valve for switching the, there is provided a valve control unit for operating the valve based on the temperature of the outside air supplied to the air conditioner, the ascorbyl power storage system having a.
ここで、上記においては、二次電池の単セルのエネルギー密度は、50Wh/kg以上であり、パワー密度は、50W/kgであるのが好ましい。
また、二次電池は、非水溶液を電解液として用いる非水溶液系二次電池と、水系電解液を用いる水溶液系二次電池と、を並列接続してなる仮想電池を複数個直列接続してなるハイブリッド蓄電池であるのが好ましい。
また、非水溶液系二次電池は、リチウムイオン二次電池であり、水溶液系二次電池は、鉛蓄電池であるのが好ましい。
また、リチウムイオン二次電池のそれぞれは、過温度、過電流、過充電および過放電の各保護回路を備えた電池管理システムを有するのが好ましい。
Here, in the above, the energy density of the single cell of the secondary battery is preferably 50 Wh / kg or more, and the power density is preferably 50 W / kg.
The secondary battery is formed by connecting in series a plurality of virtual batteries in which a non-aqueous secondary battery using a non-aqueous solution as an electrolyte and an aqueous secondary battery using an aqueous electrolyte are connected in parallel. A hybrid storage battery is preferred.
Moreover, it is preferable that a non-aqueous solution type secondary battery is a lithium ion secondary battery, and an aqueous solution type secondary battery is a lead acid battery.
Each of the lithium ion secondary batteries preferably has a battery management system including protection circuits for overtemperature, overcurrent, overcharge, and overdischarge.
本発明によれば、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱することができる。
また、本発明によれば、上記効果に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができる。
さらに、本発明によれば、上記効果に加え、蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができる。
According to the present invention, the exhaust heat of the power storage device is sufficient, and in particular, the power storage device including a high-performance hybrid storage battery can be sufficiently exhausted.
Further, according to the present invention, in addition to the above-described effects, the power storage device can be sufficiently exhausted and the exhausted heat can be used only in the winter so as not to affect the room temperature in the summer.
Furthermore, according to the present invention, in addition to the above-described effects, when the power storage device includes a lithium ion secondary battery, it is possible to achieve a state in which safety such as operating temperature is taken into consideration.
以下に、本発明のビル用蓄電システムを添付の図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明のビル用蓄電システムの一実施形態のビル内配置を模式的に示す正面図である。 The building power storage system of the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view schematically showing an in-building arrangement of an embodiment of a building power storage system according to the present invention.
本発明のビル用蓄電システム10は、蓄電装置12と伝熱装置14と排熱装置16とを有する。蓄電装置12は、ビルで使用される電力を充放電可能な二次電池12a、および二次電池12aに接続され、二次電池12aへの充電電力と二次電池12aからの放電電力とをそれぞれ変換する電力変換部12bから成る。伝熱装置14は、蓄電装置12で発生した熱を伝導する。排熱装置16は、伝熱装置14によって伝導された熱を排出する。
The building
ビル50の各階は、床スラブと床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、床スラブに垂直に設置された内壁54および床スラブに平行に設置された床56を備える。ここで、ビル50の1階の床スラブは、52aに対応し、上階床スラブは、52bに対応する。ビル50の2階の床スラブは、52bに対応し、上階床スラブは、52cに対応する。ビル50の3階の床スラブは、52cに対応し、上階床スラブは、52dに対応する。52dは、天井スラブともいう。
Each floor of the
ビル50の各階のフロア空間60は、配管空間62と床下空間64と床上空間66とから成り、配管空間62は、ビル50の外壁と内壁54との間または複数の内壁54の間にあり、床下空間64は、配管空間62を除く床スラブと床56との間にあり、床上空間66は、配管空間62を除く床56と上階床スラブとの間にある。ここで、ビル50の各階の床スラブおよび上階床スラブは、上述と同様に対応する。
The
図1には、3階建てのビル50が記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、ビル50は、1階以上であれば、何階建てでも良い。また、図1には、ビル50の外壁の近くに設置された2つの内壁54a、54bが記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、内壁54は、ビル50内であれば、どこに何枚設置されても良い。さらに、図1には、ビル50の外壁と内壁54aとの間の配管空間62aおよびビル50の外壁と内壁54bとの間の配管空間62bが記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、配管空間62は、ビル50の外壁と内壁54との間または複数の内壁54の間であれば、どこにいくつあっても良い。
Although FIG. 1 shows a three-
蓄電装置12は、床下空間64に配置されるのに対して、排熱装置16は、配管空間62、床上空間66およびビル50の外部空間の少なくとも1つの空間に配置される。図1には、1階と2階の床上空間66に排熱装置16a、16b、16cが配置され、3階の配管空間62bに排熱装置16dが配置され、ビル50の外部空間に排熱装置16eが配置され、蓄電装置12の下から排熱装置16a〜16eまでの間に伝熱装置14a〜14eがそれぞれ設置された状態が記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、各階の排熱装置16は、その階のフロア空間60を構成する各空間およびビル50の外部空間の少なくとも1つの空間であれば、どの空間に配置されても良い。また、その階の空間ではなく、別の階の空間に配置されても良いが、伝熱装置14が長くなると内部の配管の管路抵抗が増大するので、隣接する階の空間に配置するのが望ましい。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム10は、蓄電装置12を十分に排熱することができる。
The
ビル50の各階は、さらに、床56と上階床スラブとの間に、床56に平行に設置された天井58を備えても良い。その場合には、ビル50の各階の床上空間66は、居室空間66aと天井空間66bとから成り、居室空間66aは、配管空間62を除く床56と天井58との間にあり、天井空間66bは、配管空間62を除く天井58と上階床スラブとの間にあり、排熱装置16は、居室空間66aおよび天井空間66bの少なくとも1つの空間に配置されても良い。
Each floor of the
次に、本発明のビル用蓄電システムの電気系統について説明する。図2は、図1に示すビル用蓄電システムの電気系統の一例を示すブロック図である。
ビルで使用される電力を供給する従来の商用電力供給ライン20は、商用電源22に接続された電力計24と、電力計24に接続された分電盤26と、分電盤26に接続されたコンセント28と、で構成される。商用電力供給ライン20は、切換装置30を介して本発明のビル用蓄電システム10に接続される。
Next, the electrical system of the building power storage system of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an electrical system of the building power storage system illustrated in FIG. 1.
A conventional commercial
切換装置30は、電力変換部12bと電力計24との間に接続された充電スイッチ32と、電力変換部12bに接続された放電スイッチ34と、放電スイッチ34と分電盤26との間に接続された逆流防止用のダイオード36と、充電スイッチ32および放電スイッチ34を開閉する充放電制御部38と、で構成される。
The switching
従来の商用電源22からの交流電流は、電力計24および分電盤26を介してビル50内のコンセント28に常時供給されている。充放電制御部38は、割安な夜間電力時間帯には、充電スイッチ32をONすることによって、商用電源22からの交流電流が電力変換部12bによって直流電流に変換され、その直流電流の二次電池12aへの充電が開始される。二次電池12aが十分に充電された場合には、充放電制御部38は、充電スイッチ32をOFFすることによって、二次電池12aへの充電を停止する。また、二次電池12aの残容量が低下した場合には、充放電制御部38は、再度充電スイッチ32をONすることによって、二次電池12aへの充電を再開する。
The alternating current from the conventional
次に、夜間電力時間帯以外の割高な時間帯には、充放電制御部38は、充電スイッチ32をOFFすることによって、二次電池12aへの充電を停止する。コンセント28には、従来の商用電源22からの交流電流が常時供給されているが、各電気器具の同時使用や大量使用でビル50内の電力需要が増加した場合には、充放電制御部38は、自動または手動で放電スイッチ34をONすることによって、夜間電力時間帯に充電されている二次電池12aからの直流電流が電力変換部12bによって交流電流に変換され、ダイオード36および分電盤26を介してのその交流電流のコンセント28への電力供給が開始される。
Next, in an expensive time zone other than the nighttime power time zone, the charge /
そして、二次電池12aの残容量が下限値まで低下した場合、または、ビル50内の電力需要が減少した場合には、充放電制御部38は、放電スイッチ34をOFFすることによって、二次電池12aからコンセント28への電力供給を停止する。この場合、二次電池12aからの電力供給が停止しても、コンセント28には、従来の商用電源22からの交流電流が常時供給されているので、その交流電流を使用することができる。
When the remaining capacity of the
次に、第1の実施形態の排熱装置および伝熱装置、ならびにそれらの配置について説明する。図3は、図1に示すビル用蓄電システムの配管系統の一例を示すブロック図である。
第1の実施形態では、排熱装置16は、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置116であり、ラジエータでも良い。また、伝熱装置14は、蓄電装置12の下から熱交換装置116までの間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置114である。なお、配管内を流動する液体の種類(例えば、水)や配管の材質(例えば、アルミニウム)は、蓄電装置12から排熱装置16に熱を伝導できさえすれば特に限定的ではない。
Next, the heat exhaust apparatus and the heat transfer apparatus according to the first embodiment and their arrangement will be described. FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a piping system of the building power storage system illustrated in FIG. 1.
In the first embodiment, the exhaust heat device 16 is a heat exchange device 116 that discharges the heat of the liquid flowing in the piping to the surrounding air, and may be a radiator. The heat transfer device 14 is a liquid cooling device 114 that circulates liquid in a pipe installed between the
排熱装置16としての熱交換装置116は、第1熱交換装置116aと第2熱交換装置116bとから成り、第1熱交換装置116aは、配管空間62(例えば、排熱装置16d)、床上空間66(例えば、排熱装置16a、16b、16c)およびビル50の外部空間(例えば、排熱装置16e)の内の1つの空間に配置され、第2熱交換装置116bは、第1熱交換装置116aが配置された空間以外の空間に配置されても良い。さらに、伝熱装置14としての液冷装置114は、第1液冷装置114aと第2液冷装置114bとを有し、第1液冷装置114aは、蓄電装置12の下から第1熱交換装置116aまでの間に設置され、第2液冷装置114bは、蓄電装置12の下から第2熱交換装置116bまでの間に設置されても良い。
The heat exchanging device 116 as the heat exhausting device 16 includes a first
伝熱装置14としての液冷装置114は、さらに、バルブ118とバルブ制御部120とを有し、そのバルブ118は、液体を循環させる配管を第1熱交換装置116aの配管および第2熱交換装置116bの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。
The liquid cooling device 114 as the heat transfer device 14 further includes a valve 118 and a valve control unit 120, and the valve 118 is a pipe for circulating the liquid, the pipe of the first
具体的には、第1形態の配管構成として、図3(a)のように、蓄電装置12の下に設けた分岐管の一方から、第1液冷装置114aの往路側、第1熱交換装置116a、第1液冷装置114aの復路側、蓄電装置12の下の順に液体を循環させるように第1液冷装置114aを構成し、分岐管の他方から、第2液冷装置114bの往路側、第2熱交換装置116b、第2液冷装置114bの復路側、蓄電装置12の下の順に液体を循環させるように第2液冷装置114bを構成し、第1液冷装置114aの往路側と復路側にそれぞれ第1開閉バルブ118a、118bを設け、第2液冷装置114bの往路側と復路側にそれぞれ第2開閉バルブ118c、118dを設ける。
Specifically, as shown in FIG. 3A, the first configuration of the first form of the pipe configuration of the first
そして、第1バルブ制御部120aは、第1開閉バルブ118a、118bおよび第2開閉バルブ118c、118dをそれぞれ同時に開閉させることによって、液体を循環させる配管を第1熱交換装置116aの配管および第2熱交換装置116bの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。なお、第1開閉バルブ118a、118bおよび第2開閉バルブ118c、118dを共に開放位置にすれば、液体を両方の配管に循環させることができる。また、蓄電装置12は、第1液冷装置114aおよび第2液冷装置114bが重なり合う領域に配置され、蓄電装置12で発生した熱は、第1液冷装置114aおよび第2液冷装置114bのこの領域に伝導される。
Then, the first
また、第2形態の配管構成として、図3(b)のように、蓄電装置12の下、第3液冷装置114cの往路側、第1熱交換装置116a、第3液冷装置114cの復路側、蓄電装置12の下、第4液冷装置114dの往路側、第2熱交換装置116b、第4液冷装置114dの復路側、蓄電装置12の下の順に液体を循環させるように液冷装置全体を構成し、第3液冷装置114cの往路側および復路側にそれぞれ設けた第1分岐バルブ118e、118fの間に第1バイパス管を接続し、第4液冷装置114dの往路側および復路側にそれぞれ設けた第2分岐バルブ118g、118hの間に第2バイパス管を接続する。
Further, as shown in FIG. 3 (b), the piping configuration of the second form is below the
そして、第2バルブ制御部120bは、第1分岐バルブ118e、118fおよび第2分岐バルブ118g、118hをそれぞれ同時に切り換えることによって、液体を循環させる配管を第1熱交換装置116aの配管および第2熱交換装置116bの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。なお、第1分岐バルブ118e、118fおよび第2分岐バルブ118g、118hを共にバイパスさせない位置にすれば、液体を両方の配管に循環させることができる。また、蓄電装置12は、第3液冷装置114cおよび第4液冷装置114dが重なり合う領域に配置され、蓄電装置12で発生した熱は、第3液冷装置114cおよび第4液冷装置114dのこの領域に伝導される。
Then, the second
バルブ制御部120は、第1熱交換装置116aおよび第2熱交換装置116bが配置された各空間の温度に基づいてバルブ118を動作させても良い。具体的には、そのバルブ制御部120は、第1熱交換装置116aが配置された空間の温度と第2熱交換装置116bが配置された空間の温度とを比較し、温度が低い方の空間に配置された熱交換装置116で排熱するように制御する。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム10は、蓄電装置12をより短時間に排熱することができる。
The valve control unit 120 may operate the valve 118 based on the temperature of each space where the first
ビル50は、居室空間66aの空気の温度を調節する空調システム70を備えても良い。空調システム70は、空調機72と冷凍機74と冷却塔76とボイラ78とを有し、空調機72は、供給された外気および居室空間66aから返送された空気を冷却する冷却器80とそれらを加熱する加熱器82と外気を供給する外気ダクト84とを備えても良い。冷却器80は、冷水配管を介して冷凍機74に接続され、冷凍機74は、冷却水配管を介して冷却塔76に接続され、冷却塔76には、補給水を供給する配管が接続される。加熱器82は、温水配管を介してボイラ78に接続され、ボイラ78には、燃料を供給する配管が接続される。
The
冷水配管は、密閉式であり、冷熱源機器である冷凍機74の蒸発器(エバポレータ)で発生した冷水(通常5℃〜7℃)を空調機72の冷却器80まで送り、約10℃〜12℃に昇温した冷水還水を、再び冷凍機74の蒸発器まで戻す配管である。また、冷却水配管は、開放式であり、冷熱源機器である冷凍機74の凝縮器(コンデンサ)から送り出される37℃程度の冷却水を冷却塔76まで送り、冷却塔76で約32℃まで冷却し、冷凍機74の凝縮器まで送り返す配管である。さらに、温水配管は、密閉式であり、温熱源機器であるボイラ78で発生した温水(40℃〜60℃程度)を空調機72の加熱器82まで送水し、ボイラ78まで還水して循環させる配管である。
The chilled water piping is hermetically sealed, and chilled water (usually 5 ° C. to 7 ° C.) generated in the evaporator (evaporator) of the
空調機72は、さらに、給気ダクト86と還気ダクト88とを備えても良い。その場合には、給気ダクト86は、冷却器80および加熱器82を使用して温度調節された空気を居室空間66aに給送し、還気ダクト88は、居室空間66aを通過した空気を居室空間66aから返送する。また、居室空間66aの天井58および内壁54の少なくとも一方は、給気ダクト86に接続された給気口を備えると共に還気ダクト88に接続された還気口を備える。即ち、給気口と還気口は、居室空間66aの天井58および内壁54の少なくとも一方であれば、どこにいくつあっても良い。
The
また、その場合には、排熱装置16としての熱交換装置116は、第1熱交換装置116aと第2熱交換装置116bとから成り、第1熱交換装置116aは、給気口に近接した位置(例えば、排熱装置16a)に配置され、第2熱交換装置116bは、還気口に近接した位置(例えば、排熱装置16b)に配置されても良い。さらに、伝熱装置14としての液冷装置114は、第1液冷装置114aまたは第3液冷装置114cと第2液冷装置114bまたは第4液冷装置114dとを有し、第1液冷装置114aまたは第3液冷装置114cは、蓄電装置12の下から第1熱交換装置116aまでの間(例えば、伝熱装置14a)に設置され、第2液冷装置114bまたは第4液冷装置114dは、蓄電装置12の下から第2熱交換装置116bまでの間(例えば、伝熱装置14b)に設置されても良い。
In this case, the heat exchange device 116 as the exhaust heat device 16 includes a first
伝熱装置14としての液冷装置114は、さらに、バルブ118とバルブ制御部120とを有し、そのバルブ118は、液体を循環させる配管を第1熱交換装置116aの配管および第2熱交換装置116bの配管のいずれか一方または両方に切り換えても良い。具体的には、上述の第1形態の配管構成または上述の第2形態の配管構成と同様である。
The liquid cooling device 114 as the heat transfer device 14 further includes a valve 118 and a valve control unit 120, and the valve 118 is a pipe for circulating the liquid, the pipe of the first
バルブ制御部120は、空調機72に供給される外気の温度に基づいてバルブ118を動作させても良い。具体的には、そのバルブ制御部120は、空調機72に供給される外気の温度が夏季のように高い場合には、還気口に近接した位置に配置された第2熱交換装置116bで排熱するように制御する。また、空調機72に供給される外気の温度が冬季のように低い場合には、給気口に近接した位置に配置された第1熱交換装置116aで排熱するように制御する。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム10は、蓄電装置12を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができる。なお、春季と秋季には、第1熱交換装置116aおよび第2熱交換装置116bの両方で排熱するように制御しても良い。
The valve control unit 120 may operate the valve 118 based on the temperature of the outside air supplied to the
次に、第2の実施形態の排熱装置および伝熱装置について説明する。
第2の実施形態では、排熱装置16は、配管内を流動する作動液蒸気の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置である。また、伝熱装置14は、蓄電装置12で作動液が加熱されて蒸発し、熱交換装置で作動液蒸気が冷却されて凝縮することによって熱を伝導するヒートパイプである。なお、配管内を流動する作動液の種類(例えば、水)や配管の材質(例えば、銅)は、蓄電装置12から排熱装置16に熱を伝導できさえすれば特に限定的ではない。
Next, a heat exhaust apparatus and a heat transfer apparatus according to the second embodiment will be described.
In the second embodiment, the exhaust heat device 16 is a heat exchange device that discharges the heat of the working fluid vapor flowing in the piping to the surrounding air. The heat transfer device 14 is a heat pipe that conducts heat by heating and evaporating the working fluid in the
次に、蓄電装置12を構成する二次電池12aについて説明する。図4は、図1に示すビル用蓄電システムに使用される二次電池の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
二次電池12aの性能、構成は、ビルで使用される電力を充放電できさえすれば特に限定的ではないが、二次電池の単セルのエネルギー密度は、50Wh/kg以上であり、パワー密度は、50W/kgであるのが望ましい。本発明のビル用蓄電システム10は、このように高性能な二次電池を含む蓄電装置12でも十分に排熱することができる。
Next, the
The performance and configuration of the
二次電池12aは、仮想電池42を複数個(図示例では4個)直列接続してなるハイブリッド蓄電池であり、仮想電池42は、非水溶液を電解液として用いる非水溶液系二次電池と、水系電解液を用いる水溶液系二次電池と、を並列接続してなるのが望ましい。また、非水溶液系二次電池は、リチウムイオン二次電池42a(LiB)であり、水溶液系二次電池は、鉛蓄電池42b(PbB)であるのが望ましい。
The
各仮想電池42は、さらに、各仮想電池間の充電レベルを揃えたり、そのバランスを所定の範囲に保ったりする仮想電池バランス回路44を有するのが望ましい。また、ハイブリッド蓄電池では、各リチウムイオン二次電池42aと各鉛蓄電池42bとは並列接続されて各仮想電池42を構成している必要があるが、複数(図示例では4個)の仮想電池42は、直列接続されているので、複数(図示例では4個)の直列接続されたリチウムイオン二次電池42aから成るリチウムイオン二次電池群42a−gと、複数(図示例では4個)の直列接続された鉛蓄電池42bから成る鉛蓄電池群42b−gと、をユニットとして構成し、各リチウムイオン二次電池42aと各鉛蓄電池42bとが並列接続されるように構成しても良い。このようにユニット化することで、同種の二次電池を一体として取り扱うことができ、特に、リチウムイオン二次電池群42a−gのカセットモジュール化を容易にすることができる。同様に、複数(図示例では4個)の直列接続された仮想電池バランス回路44から成る仮想電池バランス回路群44−gをユニットとして構成しても良い。
Each
各リチウムイオン二次電池42aは、過温度、過電流、過充電および過放電の各保護回路を備えた電池管理システム46を有するのが望ましい。電池管理システム46は、バッテリマネジメントシステム(BMS)ともいい、過温度の保護回路は、例えば、61℃以上または0℃以下で作動するように設定され、過電流の保護回路は、例えば、81〜117A以上で作動するように設定され、過充電の保護回路は、例えば、4.2V以上で作動するように設定され、過放電の保護回路は、例えば、2.4V以下で作動するように設定される。このような構成とすることで、本発明のビル用蓄電システム10は、蓄電装置12にリチウムイオン二次電池42aが含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができる。
本発明のビル用蓄電システムは、基本的に以上のように構成される。
Each lithium ion
The building power storage system of the present invention is basically configured as described above.
以上、本発明のビル用蓄電システムについて詳細に説明したが、本発明は上記記載に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしても良いのはもちろんである。 The building power storage system of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above description, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. is there.
本発明のビル用蓄電システムは、蓄電装置の排熱が十分であり、特に、高性能なハイブリッド蓄電池を含む蓄電装置を十分に排熱することができるという効果に加え、蓄電装置を十分に排熱すると共にその排熱を冬季のみ利用し、夏季の室温に影響を与えないようにすることができるという効果および蓄電装置にリチウムイオン二次電池が含まれる場合に、使用温度などの安全性が考慮された状態にすることができるという効果もあるので、産業上有用である。 The building power storage system of the present invention has sufficient heat exhaust from the power storage device. In particular, in addition to the effect that the power storage device including the high-performance hybrid storage battery can be sufficiently exhausted, the power storage device is sufficiently exhausted. The effect of being able to heat and use the exhaust heat only in winter, so that it does not affect the room temperature in summer, and when the power storage device includes a lithium ion secondary battery, safety such as operating temperature is improved. Since there is an effect that it can be considered, it is industrially useful.
10 ビル用蓄電システム
12 蓄電装置
12a 二次電池
12b 電力変換部
14a、14b、14c、14d、14e 伝熱装置
16a、16b、16c、16d、16e 排熱装置
20 商用電力供給ライン
22 商用電源
24 電力計
26 分電盤
28 コンセント
30 切換装置
32 充電スイッチ
34 放電スイッチ
36 ダイオード
38 充放電制御部
42 仮想電池
42a リチウムイオン二次電池
42a−g リチウムイオン二次電池群
42b 鉛蓄電池
42b−g 鉛蓄電池群
44 仮想電池バランス回路
44−g 仮想電池バランス回路群
46 電池管理システム
50 ビル
52a、52b、52c 床スラブ
52d 天井スラブ
54、54a、54b 内壁
56 床
58 天井
60 フロア空間
62、62a、62b 配管空間
64 床下空間
66 床上空間
66a 居室空間
66b 天井空間
70 空調システム
72 空調機
74 冷凍機
76 冷却塔
78 ボイラ
80 冷却器
82 加熱器
84 外気ダクト
86 給気ダクト
88 還気ダクト
114、114a、114b、114c、114d 液冷装置
116、116a、116b 熱交換装置
118、118a、118b、118c、118d、118e、118f、118g、118h バルブ
120、120a、120b バルブ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蓄電装置で発生した熱を伝導する伝熱装置と、
前記伝熱装置によって伝導された熱を排出する排熱装置と、を有し、
前記ビルの各階は、床スラブと前記床スラブの直上階の上階床スラブとの間に、前記床スラブに垂直に設置された内壁および前記床スラブに平行に設置された床を備え、
前記ビルの各階のフロア空間は、前記ビルの外壁と前記内壁との間または複数の前記内壁の間の配管空間と、前記配管空間を除く前記床スラブと前記床との間の床下空間と、前記配管空間を除く前記床と前記上階床スラブとの間の床上空間と、から成り、
前記蓄電装置は、前記床下空間に配置され、
前記排熱装置は、前記配管空間、前記床上空間および前記ビルの外部空間の少なくとも1つの空間に配置され、配管内を流動する液体の熱を周囲の空気に排出する熱交換装置であり、
前記伝熱装置は、前記蓄電装置と前記熱交換装置との間に設置された配管内に液体を循環させて熱を伝導する液冷装置であり、
前記ビルの各階は、さらに、前記床と前記上階床スラブとの間に、前記床に平行に設置された天井を備え、
前記ビルの各階の床上空間は、前記配管空間を除く前記床と前記天井との間の居室空間と、前記配管空間を除く前記天井と前記上階床スラブとの間の天井空間と、から成り、
前記排熱装置は、前記居室空間および前記天井空間の少なくとも1つの空間に配置され、
前記ビルは、温度調節された空気を前記居室空間に給送する給気ダクトと、前記居室空間を通過した空気を前記居室空間から返送する還気ダクトと、を有する空調機を備え、
前記居室空間の天井および内壁の少なくとも一方は、前記給気ダクトに接続された給気口を備えると共に前記還気ダクトに接続された還気口を備え、
前記熱交換装置は、前記給気口に近接した位置に配置された第1熱交換装置と、前記還気口に近接した位置に配置された第2熱交換装置と、から成り、
前記液冷装置は、前記蓄電装置と前記第1熱交換装置との間に設置された第1液冷装置と、前記蓄電装置と前記第2熱交換装置との間に設置された第2液冷装置と、液体を循環させる配管を前記第1熱交換装置の配管および前記第2熱交換装置の配管のいずれか一方または両方に切り換えるバルブと、前記空調機に供給される外気の温度に基づいて前記バルブを動作させるバルブ制御部と、を有するビル用蓄電システム。 A secondary battery capable of charging and discharging power used in a building, and a power conversion unit connected to the secondary battery and converting charging power to the secondary battery and discharging power from the secondary battery, respectively A power storage device comprising:
A heat transfer device for conducting heat generated in the power storage device;
A heat exhaust device that exhausts heat conducted by the heat transfer device, and
Each floor of the building includes an inner wall installed perpendicular to the floor slab and a floor installed in parallel to the floor slab, between the floor slab and the upper floor slab directly above the floor slab,
The floor space of each floor of the building includes a piping space between the outer wall and the inner wall of the building or a plurality of the inner walls, an underfloor space between the floor slab and the floor excluding the piping space, The floor space between the floor excluding the piping space and the upper floor slab, and
The power storage device is disposed in the underfloor space,
The exhaust heat device is a heat exchange device that is disposed in at least one of the piping space, the floor space, and the external space of the building, and discharges the heat of the liquid flowing in the piping to the surrounding air,
The heat transfer device is a liquid cooling device that conducts heat by circulating a liquid in a pipe installed between the power storage device and the heat exchange device,
Each floor of the building further includes a ceiling installed in parallel with the floor between the floor and the upper floor slab,
The floor space on each floor of the building is composed of a living room space between the floor excluding the piping space and the ceiling, and a ceiling space between the ceiling excluding the piping space and the upper floor slab. ,
The exhaust heat device is disposed in at least one of the living room space and the ceiling space,
The building comprises an air conditioner having an air supply duct for supplying temperature-controlled air to the living room space, and a return air duct for returning air that has passed through the living room space from the living room space,
At least one of the ceiling and the inner wall of the living room space includes an air supply port connected to the air supply duct and a return air port connected to the return air duct,
The heat exchange device comprises a first heat exchange device disposed at a position close to the air supply port, and a second heat exchange device disposed at a position close to the return air port,
The liquid cooling device includes a first liquid cooling device installed between the power storage device and the first heat exchange device, and a second liquid installed between the power storage device and the second heat exchange device. Based on the temperature of the outside air supplied to the cooling device, the valve for switching the piping for circulating the liquid to one or both of the piping of the first heat exchange device and the piping of the second heat exchange device, and the air conditioner ascorbyl power storage system Yusuke a valve control unit, the operating the valve Te.
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