JP6611656B2 - 暖房システム - Google Patents
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Description
特許文献1の暖房システムでは、エアコン及び床暖房装置を備えており、床暖房装置の運転を開始すると、これに連動してエアコンも自動的に運転を開始するように構成されており、エアコンと床暖房装置とが同時に並行して運転を行うように構成されている。
これにより、特許文献1の暖房システムのように、空調装置と暖房装置とを常に同時に並行して運転するように構成していると、省エネという面で改善の余地がある。
本発明は、空調装置及び暖房装置の有利な点及び不利な点を有効に組み合わせることにより、省エネ性の高い暖房システムを得ることを目的としている。
熱を発生させる熱源装置と、前記熱源装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置と、
前記熱源装置から供給された熱又は前記蓄熱装置から供給された熱を受け取る加熱装置と、前記加熱装置で加熱された熱媒により対象空間の暖房を行う暖房装置と、
前記対象空間に備えられた別の空調装置の運転情報を取得する運転情報取得部とを備えて、
前記蓄熱装置が熱充分条件を満たし、且つ、前記運転情報により前記空調装置が暖房運転の状態又は暖房運転開始前の状態であるという運転条件を満たすと、前記加熱装置で加熱された熱媒により前記暖房装置を運転する制御装置を備えている。
これによって、蓄熱装置の熱を暖房装置と別の使用目的(例えば給湯等)とに使用したり、暖房装置のみに使用したりというように、蓄熱装置の熱の使い分けを行うことが可能となる。蓄熱装置の熱を全て別の使用目的に使用する場合、熱源装置の熱を暖房装置に使用しても、蓄熱装置の熱は別の使用目的として不足がない。
以上のように、空調装置が備えられた対象空間に暖房システムの暖房装置を設置した場合に、蓄熱装置の熱を暖房装置及び別の使用目的に使用しながら、空調装置に加えて暖房装置を適切に運転させることができる省エネ性の高い暖房システムを得ることができる。
前記制御装置は、
前記運転情報により前記空調装置が暖房運転開始前であると認識すると、前記空調装置の暖房運転開始よりも先に前記暖房装置の運転を開始する。
暖房装置の運転を先に開始することにより、暖房装置により対象空間が暖められた状態で、空調装置が暖房運転を開始することになるので、空調装置に掛かる負荷を軽減することができて、省エネ性を高めることができる。
前記制御装置は、
前記運転情報により前記空調装置の暖房運転の目標温度を認識すると、前記暖房装置の目標温度を前記空調装置の暖房運転の目標温度よりも高い値に設定して、前記暖房装置を運転する。
暖房装置の目標温度を空調装置の暖房運転の目標温度よりも高い値に設定することにより、空調装置の暖房運転が暖房装置により補助される状態となるので、空調装置に掛かる負荷を軽減することができて、省エネ性を高めることができる。
前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する。
前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記熱源装置を、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置に構成し、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であり、且つ、前記熱源装置の電力の出力が設定値以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する。
熱源装置を、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置に構成した場合、熱源装置の電力の出力が設定値以上であるということは、熱源装置において熱が充分に発生している状態であるということである。
これにより、蓄熱装置の熱が消費されて少なくなった場合、熱源装置から蓄熱装置に熱を充分に無理なく補給することができるのであり、蓄熱装置の熱を全て別の使用目的に使用する場合でも、熱源装置の熱により暖房装置を無理なく運転することができる。
前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記熱源装置を、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置に構成し、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であり、且つ、前記熱源装置の単位時間当たりの集熱量が設定値以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する。
熱源装置を、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置に構成した場合、熱源装置の単位時間当たりの集熱量が設定値以上であるということは、熱源装置において熱が充分に発生している状態であるということである。
これにより、蓄熱装置の熱が消費されて少なくなった場合、熱源装置から蓄熱装置に熱を充分に無理なく補給することができるのであり、蓄熱装置の熱を全て別の使用目的に使用する場合でも、熱源装置の熱により暖房装置を無理なく運転することができる。
暖房システムの全体構成について説明する。
図1に示すように、暖房システムにおいて、熱源装置1(熱電併給装置に相当)、貯湯タンク2(蓄熱装置に相当)、熱交換器3(加熱装置に相当)、床暖房装置4(暖房装置に相当)、ガス加熱器5、運転情報取得部6(図4参照)及び制御装置7(図4参照)等が備えられている。
暖房システムの制御系の構成について説明する。
図1及び図3に示すように、対象空間8の壁部分に、居住者が操作する操作パネル31が取り付けられており、操作パネル31に、排熱床暖房スイッチ32、床暖房装置4の目標温度を設定する目標温度設定スイッチ33、床暖房装置4の目標温度を表示する表示部34が備えられており、操作パネル31の信号が制御装置7に入力されている。
対象空間8の温度を検出する温度センサー45が操作パネル31に備えられており、温度センサー45の検出値が制御装置7に入力されている。
制御装置7により、燃料電池10、ガス加熱器5、ポンプ12,15,21,26、切換弁16,17、開閉弁22,24,28,30が、以下の[3]〜[6]に記載のように操作される。
居住者が操作部37を操作することにより、操作部37から空調装置9に各種の操作信号が発信されると、操作部37の各種の操作信号を空調装置9の運転情報として、運転情報取得部6が受信して、空調装置9の運転情報が運転情報取得部6から制御装置7に入力される。
空調装置9が停止している状態での暖房システムの運転状態について説明する。
図1の太線及び矢印に示すように、対象空間8に設置された電力消費装置(照明装置等)に電力を供給する為に、燃料電池10は常に作動している。これにより、ポンプ12,15及び切換弁16,17が操作されて、燃料電池10で発生した熱が、流路13及び熱交換器11を循環する熱媒により回収される。
空調装置9の暖房運転を行う状態での暖房システムの運転状態について、図4及び図5に基づいて説明する(その1)。
居住者が排熱床暖房スイッチ32をON操作した場合(ステップS1,S2)、床暖房装置4は直ちに運転状態とはならず、待機状態となってステップS3に移行する。
同時に、発電量検出センサー36により、燃料電池10の発電量(電力の出力)が検出される(ステップS5)。
空調装置9の暖房運転を行う状態での暖房システムの運転状態について、図4及び図5に基づいて説明する(その2)。
空調装置9が暖房運転を開始していない場合(ステップS7)、空調装置9が冷房運転であると(ステップS11)、床暖房装置4は停止状態に維持される。
例えば秋から冬に向けて気温が次第に下がる時期では、居住者は未だ暖房が習慣付いておらず、少し涼しい状態でも快適と感じる傾向にあるため、居住者は弱い暖房でも不満に感じない傾向にある。逆に、例えば春から夏に向けて気温が次第に上がる時期では、居住者は冬から春にかけて暖房が習慣付いており、暖房による暖かさに慣れているため、居住者は弱い暖房では不満に感じる傾向にある。さらに夏から秋、秋から冬の季節の変わり目において、寒くなったり、暑くなったりという気温の変化が繰り返されるような場合、居住者は空調装置9の暖房運転を行ったり、空調装置9の冷房運転を行ったりすることがある。
これに対して、空調装置9の前回の運転状態が冷房運転であると(ステップS16)、空調装置9の暖房運転の目標温度に第2補正値A2(例えば1℃)が加えられた値が、床暖房装置4の目標温度として改めて設定される(ステップS18)。
これにより、空調装置9の前回の運転状態が暖房運転であった場合のように、居住者が暖かい状態に慣れているときには(即ち、居住者は弱い暖房では不満に感じる傾向にあるとき)、床暖房装置4の目標温度が少し高めに設定して、居住者にその時期での快適な状態を与えることができる。これに対して、空調装置9の前回の運転が冷房運転であった場合のように、居住者が涼しい状態に慣れているときには(即ち、居住者は弱い暖房でも不満に感じない傾向にあるとき)、床暖房装置4の目標温度が少し低めに設定して、居住者にその時期での快適な状態を与えることができる。
尚、ステップS19において、床暖房装置4の目標温度が温度センサー45の検出値(対象空間8の温度)以下である、即ち、対象空間8の温度が充分に高い状態であると(ステップS19で「No」)、床暖房装置4の運転が不要と判断して、床暖房装置4は停止状態に維持される。
空調装置9の暖房運転が行われている状態での暖房システムの運転状態について説明する(その3)。
空調装置9は暖房運転の開始時刻になると運転を開始する。このとき、温度センサー45の検出値(対象空間8の温度)が空調装置9の暖房運転の目標温度より高いと、空調装置9の暖房出力は小さくなり、温度センサー45の検出値(対象空間8の温度)が空調装置9の暖房運転の目標温度より低いと、空調装置9の暖房出力は大きくなる。
前述の[発明を実施するための形態]において、前項[4]及び図2に記載のような空調装置9の暖房運転を行う状態での床暖房装置4の運転に代えて、空調装置9の暖房運転を行う状態での床暖房装置4の運転を、以下のように行ってもよい。
前述の[発明を実施するための形態]において、燃料電池10に代えて太陽熱により温水を生成する太陽熱集熱装置38を、熱源装置1として使用した場合について説明する。
図7に示すように、貯湯タンク2の内部に熱交換器39が備えられて、太陽熱集熱装置38と熱交換器39とが流路40により接続されており、流路40にポンプ41及び温度センサー42が備えられている。流路18に、ポンプ43が備えられている。
太陽熱集熱装置38により生成された温水が熱交換器39に供給されて、貯湯タンク2の温水が加熱されている状態において、ポンプ21,26及び開閉弁22,24が操作される。
これにより、貯湯タンク2の温水が、流路20,23及び開閉弁22,24、熱交換器3を循環するのであり、流路25の熱媒が熱交換器3により加熱されて床暖房装置4に供給される。
前述の[発明の実施の第2別形態]において、図8に代えて図9に示すように構成してもよい。
図9に示すように、蓄熱装置(貯湯タンク2)が熱充分条件を満たした状態において、床暖房装置4を運転する場合、図9に示すように、太陽熱集熱装置38により生成された温水が熱交換器39に供給されて、貯湯タンク2の温水が加熱されている状態において、ポンプ21,26及び開閉弁22,24が操作される。
これにより、貯湯タンク2の温水が、流路20,23及び開閉弁22,24、熱交換器3を循環するのであり、流路25の熱媒が熱交換器3により加熱されて床暖房装置4に供給される。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第3別形態]において、貯湯タンク2の蓄熱量が設定蓄熱量以上であり、且つ、燃料電池10の発電量が設定値以上であると(温度センサー42の検出値が設定温度以上であると)、蓄熱装置(貯湯タンク2)が熱充分条件を満たした状態である判断するのではなく、貯湯タンク2の蓄熱量が設定蓄熱量以上であると、蓄熱装置(貯湯タンク2)が熱充分条件を満たした状態であると判断するように構成してもよい。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第4別形態]において、現時点での貯湯タンク2の蓄熱量が設定蓄熱量以上であるか否かを判断するのではなく、現時点から設定時間の経過後において予測される貯湯タンク2の蓄熱量が、設定蓄熱量以上となるか否かを判断するように構成してもよい。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第5別形態]において、第1補正値A1及び第2補正値A2は、3℃及び1℃以外に4℃及び2℃というように任意の値に設定することができ、或いは、同じ値に設定しても良い。
図6のステップS15の設定時間も、数分以外の任意の値に設定することができる。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第6別形態]において、以下に示すように構成してもよい。
対象空間8の外側の外気の温度を検出する外気温センサー(図示せず)を備えることにより、図5のステップS8において、空調装置9の前回の運転状態が暖房運転であるか冷房運転であるかではなく、空調装置9の前回の運転状態での外気温に基づいて、図4及び図5のステップS9,S17,S18に移行するように構成してもよい。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第7別形態]において、以下に示すように構成してもよい。
対象空間8の居住者の存在を検出する人感センサー(図示せず)を備えることにより、図5のステップS13〜S16において、空調装置9の運転状態(運転開始予約状態)となり、且つ、人感センサーが居住者の存在を検出すると、ステップS20に移行するように構成してもよい。
前述の[発明を実施するための形態][発明の実施の第1別形態]〜[発明の実施の第8別形態]において、以下に示すように構成してもよい。
図4のステップS11,S12,S13において、空調装置9の暖房運転の開始時刻を、居住者が操作部37を操作することによる空調装置9の暖房運転の開始時刻ではなく、過去において居住者が空調装置9の暖房運転を行う時刻を記憶しておき、最も頻度の高い時刻を、空調装置9の暖房運転の開始時刻としてもよい。
2 蓄熱装置
3 加熱装置
4 暖房装置
6 運転情報取得部
7 制御装置
8 対象空間
9 空調装置
35 蓄熱量検出部
38 太陽熱集熱装置
Claims (6)
- 熱を発生させる熱源装置と、前記熱源装置で発生した熱を蓄える蓄熱装置と、
前記熱源装置から供給された熱又は前記蓄熱装置から供給された熱を受け取る加熱装置と、前記加熱装置で加熱された熱媒により対象空間の暖房を行う暖房装置と、
前記対象空間に備えられた別の空調装置の運転情報を取得する運転情報取得部とを備えて、
前記蓄熱装置が熱充分条件を満たし、且つ、前記運転情報により前記空調装置が暖房運転の状態又は暖房運転開始前の状態であるという運転条件を満たすと、前記加熱装置で加熱された熱媒により前記暖房装置を運転する制御装置を備えている暖房システム。 - 前記制御装置は、
前記運転情報により前記空調装置が暖房運転開始前であると認識すると、前記空調装置の暖房運転開始よりも先に前記暖房装置の運転を開始する請求項1に記載の暖房システム。 - 前記制御装置は、
前記運転情報により前記空調装置の暖房運転の目標温度を認識すると、前記暖房装置の目標温度を前記空調装置の暖房運転の目標温度よりも高い値に設定して、前記暖房装置を運転する請求項1又は2に記載の暖房システム。 - 前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の暖房システム。 - 前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記熱源装置を、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置に構成し、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であり、且つ、前記熱源装置の電力の出力が設定値以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の暖房システム。 - 前記蓄熱装置の蓄熱量を検出する蓄熱量検出部を備えて、
前記熱源装置を、太陽熱を集熱する太陽熱集熱装置に構成し、
前記制御装置は、
前記蓄熱量検出部により検出された前記蓄熱装置の蓄熱量が設定蓄熱量以上であり、且つ、前記熱源装置の単位時間当たりの集熱量が設定値以上であると、前記熱充分条件を満たしていると判断する請求項1〜3のうちのいずれか一項に記載の暖房システム。
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