JP6663740B2 - 熱利用システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の熱利用部を備えた熱利用システムに関する。

上記熱利用システムは、熱源部からの熱源水を複数の熱利用部の夫々に供給して、複数の熱利用部の夫々にて、熱源水が有する熱を利用して暖房運転や冷房運転等の空調運転を行っている（特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のシステムでは、複数の熱利用部の夫々に高温の熱源水を供給自在な高温系統と、複数の熱利用部の夫々に低温の熱源水を供給自在な低温系統とが備えられている。熱利用部が暖房運転する場合に、高温系統の熱源水を取り込んでその熱源水を温熱源として利用して暖房し、利用後の熱源水を低温系統に供給している。また、熱利用部が冷房運転する場合に、低温系統の熱源水を取り込んでその熱源水を冷熱源として利用して冷房し、利用後の熱源水を高温系統に供給している。

これにより、例えば、暖房運転する熱利用部と冷房運転する熱利用部とが混在する場合には、暖房運転する熱利用部にて利用後の熱源水が、冷房運転する熱利用部にて利用され、冷房運転する熱利用部にて利用後の熱源水が、暖房運転する熱利用部にて利用される。よって、一度、熱利用部にて利用された熱源水を、別の熱利用部にて利用しながら、複数の熱利用部での空調運転を行うことができ、省エネルギー化を図ることができる。

特開２００７−３１５６２１号公報

上記特許文献１に記載のシステムでは、高温系統と低温系統とを繋ぐバイパス配管を備え、高温系統と低温系統との間でバイパス配管を通して熱源水が流通可能となっている。

複数の熱利用部において冷房負荷よりも暖房負荷が大きい場合には、高温系統の熱源水が多く利用されるので、低温系統からバイパス配管を通して高温系統に熱源水が流通する。そして、バイパス配管における熱源水の温度が低下して低下側所定温度に達すると、暖房負荷を賄うために、熱源部にて低温系統側の熱源水を加熱して高温系統側に供給する加熱作動を行う。

逆に、複数の熱利用部において暖房負荷よりも冷房負荷が大きい場合には、低温系統の熱源水が多く利用されるので、高温系統からバイパス配管を通して低温系統に熱源水が流通する。そして、バイパス配管における熱源水の温度が上昇して上昇側所定温度に達すると、冷房負荷を賄うために、熱源部にて高温系統側の熱源水を冷却して低温系統側に供給する冷却作動を行う。

しかしながら、上記特許文献１に記載のシステムでは、バイパス配管における熱源水の温度を検出するために、最低流量の熱源水をバイパス配管を通して流通させており、この熱源水の流通によって、常時、高温系統の熱源水と低温系統の熱源水とが混合する。この混合によって、高温系統の熱源水は温度低下してしまい、逆に、低温系統の熱源水は温度上昇してしまい、エネルギーロスを生じる。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、高温系統と低温系統との間での熱源水の混合を抑制して、エネルギーロスを低減し、更なる省エネルギー化を図ることができる熱利用システムを提供する点にある。

本発明は、複数の熱利用部を備えた熱利用システムにおいて、
前記複数の熱利用部の夫々に高温の熱源水を供給自在な高温系統と、
前記複数の熱利用部の夫々に低温の熱源水を供給自在な低温系統とが備えられ、
前記複数の熱利用部の夫々は、前記高温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記低温系統に供給する高温利用状態と、前記低温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記高温系統に供給する低温利用状態とに切換自在に構成され、
前記高温系統側から流入する熱源水を前記低温系統側に還水し、前記低温系統側から流入する熱源水を前記高温系統側に還水する還水系統と、
前記還水系統にて前記低温系統側に還水される熱源水を冷却する冷却作動、及び、前記還水系統にて前記高温系統側に還水される熱源水を加熱する加熱作動を実行可能な熱源部とが備えられていると好適である。

本構成によれば、高温利用状態の熱利用部と低温利用状態の熱利用部とが混在する場合には、高温利用状態の熱利用部にて利用された利用後の熱源水を、低温利用状態の熱利用部にて利用することができるとともに、低温利用状態の熱利用部にて利用された利用後の熱源水を、高温利用状態の熱利用部にて利用することができる。

そして、例えば、高温利用状態の熱利用部が低温利用状態の熱利用部よりも多くなり、暖房負荷が冷房負荷よりも大きくなると、低温系統の熱源水の量が増加して、高温系統の熱源水の量が減少する。このときには、低温系統から還水系統に熱源水が流入し、その流入した熱源水は熱源部にて加熱される状態で還水系統にて高温系統に還水される。逆に、低温利用状態の熱利用部が高温利用状態の熱利用部よりも多くなり、冷房負荷が暖房負荷よりも大きくなると、高温系統の熱源水の量が増加して、低温系統の熱源水の量が減少し、高温系統から還水系統に熱源水が流入し、その流入した熱源水は熱源部にて冷却される状態で還水系統にて低温系統に還水される。また、高温利用状態の熱利用部と低温利用状態の熱利用部とが同数であり、暖房負荷と冷房負荷とが同じ又は略同じであると、高温系統及び低温系統の両系統から還水系統に熱源水が流入しない状態となる。このように、複数の熱利用部における熱の利用状況によって、還水系統への熱源水の流入状態が変化するが、いずれの場合でも、高温系統の熱源水と低温系統の熱源水とが混合することはない。

以上のことから、高温系統の熱源水と低温系統の熱源水とが混合することなく、エネルギーロスを抑制しながら、高温利用状態の熱利用部と低温利用状態の熱利用部との両方で熱源水を利用することができ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明は、前記高温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態、及び、前記低温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する熱源水流入状態検出部と、その熱源水流入状態検出部の検出情報に基づいて、前記熱源部の作動状態を制御する制御部とが備えられていると好適である。

上述の如く、複数の熱利用部における熱の利用状況によって、高温系統又は低温系統から還水系統への熱源水の流入状態が変化する。そこで、本構成によれば、熱源水流入状態検出部にて高温系統又は低温系統から還水系統への熱源水の流入状態を検出することで、複数の熱利用部における熱の利用状況を把握することができ、その熱の利用状況に応じて、熱源部を適切に作動させることができる。例えば、暖房負荷と冷房負荷とが同じ又は略同じであると、熱源部を作動停止させることができ、無駄に熱源部を作動させることなく、省エネルギー化を図ることができる。

本発明は、前記熱源部における熱源として、未利用エネルギーを用いる未利用エネルギー熱源と補助熱源とが備えられ、前記還水系統にて還水される熱源水の温度を検出する熱源水温度検出部が備えられ、前記制御部は、前記熱源水温度検出部の検出情報に基づいて、前記未利用エネルギー熱源を前記補助熱源よりも優先して利用する形態で、前記熱源部の作動状態を制御すると好適である。

本構成によれば、未利用エネルギー熱源と補助熱源とを備えて、未利用エネルギー熱源を補助熱源よりも優先して利用するので、できるだけ未利用エネルギー熱源を利用して、省エネルギー化を図りながら、例えば、熱負荷が大きな場合であっても、補助熱源を利用してその熱負荷を十分に賄うことができる。

本発明は、前記熱利用部での熱負荷の大きさに応じて、前記熱利用部に供給する熱源水の流量を調整する流量調整部が備えられていると好適である。

本構成によれば、熱負荷の大きな熱利用部には多量の熱源水が供給され、熱負荷の小さな熱利用部には少量の熱源水が供給される。これにより、複数の熱利用部における暖房負荷と冷房負荷との間に大小の差が生じると、その熱負荷の差が高温系統と低温系統との間での熱源水の量の差として生じ、高温系統又は低温系統から還水系統への熱源水の流入として現出される。よって、高温系統又は低温系統から還水系統への熱源水の流入状態を検出するようにするだけで、複数の熱利用部における熱の利用状況を適切に把握できる。

本発明は、前記熱源部は、熱源から循環供給される熱搬送体と熱源水とを熱交換させる熱源用熱交換部を備えていると好適である。

本構成によれば、高温系統及び低温系統の熱源水が流通する系統側と、熱搬送体が流通する熱源部側とに分離することができる。これにより、熱搬送体の流量の変化等、熱搬送体の流通状態の変化に伴って、熱源部側にて圧力変化が生じても、その影響が系統側に及ぶことが無い。よって、系統側では、熱源部側の熱搬送体の流通状態とは無関係に、熱源水が流通されるので、複数の熱利用部における熱の利用状況に応じて還水系統への熱源水の流入状態が適切に変化することになり、複数の熱利用部における熱の利用状況をより一層適切に把握できる。

本発明は、前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には、冷却用設定温度に熱源水を冷却するように前記熱源部を冷却作動させ、前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合には、加熱用設定温度に熱源水を加熱するように前記熱源部を加熱作動させる温度制御部が備えられていると好適である。

本構成によれば、複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には、冷却用設定温度に熱源水を冷却することで、低温利用状態の熱利用部には冷却用設定温度の熱源水を安定して供給できる。そして、冷房負荷が暖房負荷よりも大きいので、例えば、複数の熱利用部のうちの多くが低温利用状態であるので、多くの熱利用部にて効率の向上を図りながら熱利用を行うことができ、システム全体として効率の向上を効果的に図ることができる。

また、複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合にも、加熱用設定温度に熱源水を加熱することで、高温利用状態の熱利用部には冷却用設定温度の熱源水を安定して供給できる。そして、暖房負荷が冷房負荷よりも大きいので、例えば、複数の熱利用部のうちの多くが高温利用状態であるので、多くの熱利用部にて効率の向上を図りながら熱利用を行うことができ、システム全体として効率の向上を効果的に図ることができる。

本発明は、前記還水系統から前記高温系統への熱源水の逆流を防止する高温側逆流防止部と、前記還水系統から前記低温系統への熱源水の逆流を防止する低温側逆流防止部とが備えられていると好適である。

本構成によれば、高温側逆流防止部と低温側逆流防止部とによって、還水系統から高温系統又は低温系統への熱源水の逆流を適切に防止できる。よって、複数の熱利用部における熱の利用状況に応じて、高温系統又は低温系統から還水系統への熱源水の流入が適切に現出される。
本発明の第１特徴構成は、複数の熱利用部を備えた熱利用システムにおいて、
前記複数の熱利用部の夫々に高温の熱源水を供給自在な高温系統と、
前記複数の熱利用部の夫々に低温の熱源水を供給自在な低温系統とが備えられ、
前記複数の熱利用部の夫々は、前記高温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記低温系統に供給する高温利用状態と、前記低温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記高温系統に供給する低温利用状態とに切換自在に構成され、
前記高温系統側から流入する熱源水を前記低温系統側に還水し、前記低温系統側から流入する熱源水を前記高温系統側に還水する還水系統と、
前記還水系統にて前記低温系統側に還水される熱源水を冷却する冷却作動、及び、前記還水系統にて前記高温系統側に還水される熱源水を加熱する加熱作動を実行可能な熱源部とが備えられ、
前記還水系統の熱源水の流通方向の上流側部位には、前記高温系統の一端側部位と前記低温系統の一端側部位とが合流する状態で接続され、前記高温系統又は前記低温系統から熱源水が還水系統に流入するように構成され、
前記還水系統の熱源水の流通方向の下流側部位は、前記高温系統の他端側部位と前記低温系統の他端側部位とに分岐する状態で接続され、前記還水系統から熱源水が前記低温系統又は前記高温系統に流入するように構成され、
前記高温系統の一端側部位には、前記還水系統から前記高温系統への熱源水の逆流を防止する高温側第１逆止弁が備えられ、前記高温系統の他端側部位には、前記高温系統から前記還水系統及び前記低温系統への熱源水の逆流を防止する高温側第２逆止弁が備えられ、
前記低温系統の一端側部位には、前記還水系統から前記低温系統への熱源水の逆流を防止する低温側第１逆止弁が備えられ、前記低温系統の他端側部位には、前記低温系統から前記還水系統及び前記高温系統への熱源水の逆流を防止する低温側第２逆止弁が備えられている点にある。
本発明の第２特徴構成は、前記複数の熱利用部の夫々には、前記高温系統又は前記低温系統から熱利用部に供給する熱源水の流量を調整する流量調整ポンプが備えられ、
前記還水系統の下流側部位には、前記還水系統にて熱源水を流通させるとともに、前記還水系統を流通した熱源水を前記高温系統又は前記低温系統に供給する熱源水ポンプが備えられている点にある。
本発明の第３特徴構成は、前記高温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態、及び、前記低温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する熱源水流入状態検出部と、その熱源水流入状態検出部の検出情報に基づいて、前記熱源部の作動状態を制御する制御部とが備えられ、
前記熱源水流入状態検出部として、前記高温系統の一端側部位において前記高温側第１逆止弁の下流側に配設されて、前記高温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する高温側流入状態検出部と、前記低温系統の一端側部位において前記低温側第１逆止弁の下流側に配設されて、前記低温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する低温側流入状態検出部とが備えられている点にある。
本発明の第４特徴構成は、前記熱源部における熱源として、未利用エネルギーを用いる未利用エネルギー熱源と補助熱源とが備えられ、前記還水系統にて還水される熱源水の温度を検出する熱源水温度検出部が備えられ、前記制御部は、前記熱源水温度検出部の検出情報に基づいて、前記未利用エネルギー熱源を前記補助熱源よりも優先して利用する形態で、前記熱源部の作動状態を制御する点にある。
本発明の第５特徴構成は、前記熱源部は、熱源から循環供給される熱搬送体と熱源水とを熱交換させる熱源用熱交換部を備え、前記還水系統を流通した熱源水を前記高温系統又は前記低温系統に供給する熱源水ポンプが備えられ、前記還水系統の下流側部位には、熱源水の流通方向で、前記熱源用熱交換部、前記熱源水ポンプの順に備えられている点にある。
本発明の第６特徴構成は、前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には、冷却用設定温度に熱源水を冷却するように前記熱源部を冷却作動させ、前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合には、加熱用設定温度に熱源水を加熱するように前記熱源部を加熱作動させる温度制御部が備えられている点にある。

熱利用システムの全体概略構成図 熱利用システムの全体概略構成図 熱利用システムの全体概略構成図 熱利用システムの全体概略構成図 熱利用システムの全体概略構成図

本発明に係る熱利用システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図５は、熱利用システムの全体概略構成を示しており、熱源水や熱搬送体が流通する部位が異なるだけである。

まずは、図１に基づいて熱利用システムの全体構成を説明する。
この熱利用システムは、複数の熱利用部３と、複数の熱利用部３の夫々に高温の熱源水（加熱用設定温度の熱源水）を供給自在な高温系統１と、複数の熱利用部３の夫々に低温の熱源水（冷却用設定温度の熱源水）を供給自在な低温系統２と、高温系統１及び低温系統２の一方側から流入する熱源水を他方側に還水する還水系統４と、高温系統１及び低温系統２の熱源水を温調自在な熱源部５とを備えている。

熱利用部３は、例えば、建物に設置される空調装置にて構成されており、１つの空調装置を熱利用部３として構成したり、建物全体又はある領域における複数の空調装置を熱利用部３として構成することができる。高温系統１には、複数の熱利用部３が並列的に接続され、高温系統１の熱源水を全ての熱利用部３に対して供給自在に構成されている。同様に、低温系統２には、複数の熱利用部３が並列的に接続され、低温系統２の熱源水を全ての熱利用部３に対して供給自在に構成されている。

複数の熱利用部３の夫々は、高温系統１の熱源水を高温系統１から取り込んで熱利用し、利用後の熱源水を低温系統２に供給する高温利用状態と、低温系統２の熱源水を低温系統２から取り込んで熱利用し、利用後の熱源水を高温系統１に供給する低温利用状態とに切換自在に構成されている。例えば、熱利用部３は、高温利用状態において、高温系統１の熱源水を温熱源として利用する暖房運転を行い、低温利用状態において、低温系統２の熱源水を冷熱源として利用する冷房運転を行う。

複数の熱利用部３の夫々において、高温系統１及び低温系統２の系統からの熱源水を熱利用部３に供給する往路３１と、熱利用部３にて熱利用後の熱源水を高温系統１及び低温系統２の系統に戻す復路３２と、高温系統１及び低温系統２の系統に対する往路３１及び復路３２の接続状態を切り換える熱利用側切換弁３３と、熱利用部３に供給する熱源水の流量を調整する流量調整ポンプ３４（流量調整部に相当する）とが備えられている。

熱利用側切換弁３３は、往路３１を高温系統１に接続し且つ復路３２を低温系統２に接続する高温供給状態と、往路３１を低温系統２に接続し且つ復路３２を高温系統１に接続する低温供給状態とに切換自在に構成されている。そして、熱利用部３を高温利用状態に切り換える場合には、熱利用側切換弁３３を高温供給状態に切り換え、熱利用部３を低温利用状態に切り換える場合には、熱利用側切換弁３３を低温供給状態に切り換えている。

流量調整ポンプ３４は、その出力を調整することで、熱利用部３に供給する熱源水の流量を調整自在に構成されている。そして、流量調整ポンプ３４は、熱利用部３での熱負荷の大きさに応じて、熱利用部３に供給する熱源水の流量を調整するように構成されている。流量調整ポンプ３４は、熱利用部３の熱負荷が大きい程、熱利用部３に供給する熱源水の流量を増大させている。

還水系統４は、高温系統１側から流入する熱源水を低温系統２側に還水し、低温系統２側から流入する熱源水を高温系統１側に還水するように構成されている。還水系統４の熱源水の流通方向の上流側部位４ａには、高温系統１の一端側部位１ａと低温系統２の一端側部位２ａとが合流する状態で接続され、高温系統１又は低温系統２から熱源水が還水系統４に流入するように構成されている。還水系統４の熱源水の流通方向の下流側部位４ｂは、高温系統１の他端側部位１ｂと低温系統２の他端側部位２ｂとに分岐する状態で接続され、還水系統４から熱源水が低温系統２又は高温系統１に流入するように構成されている。

熱源部５は、還水系統４にて低温系統２側に還水される熱源水を冷却する冷却作動、及び、還水系統４にて高温系統１側に還水される熱源水を加熱する加熱作動を実行可能に構成されている。

熱源部５は、熱源として、未利用エネルギーを用いる未利用エネルギー熱源５１と補助熱源５２とが備えられている。未利用エネルギーは、例えば、地中熱、河川水熱、下水熱、温度の低い外気から冷却塔等により生成される冷熱等、これまで使用されていなかった各種の熱を適用することができる。ちなみに、未利用エネルギー熱源５１として、複数の熱源が存在する場合には、複数の熱源のうち、どの熱源を利用するかを選択自在に構成されており、例えば、熱搬送体をどのような温度に加熱又は冷却させるかによって、どの熱源を利用するかを選択できる。

熱源部５は、熱源５１、５２から循環供給される熱搬送体と熱源水とを熱交換させる熱源用熱交換部５３と、未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させる未利用側循環供給路５４と、補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させる補助側循環供給路５５とを備えている。

未利用エネルギー熱源５１及び補助熱源５２は、冷却作動において、低温の熱搬送体にて冷熱を熱源用熱交換部５３に供給する冷熱供給状態に切り換えられ、加熱作動において、高温の熱搬送体にて温熱を熱源用熱交換部５３に供給する温熱供給状態に切り換えられる。

熱源用熱交換部５３は、還水系統４における下流側部位４ｂに備えられ、熱源５１、５２から循環供給される熱搬送体と還水系統４を流通する熱源水とを熱交換させるように構成されている。

未利用側循環供給路５４には、未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を調整する未利用側流量調整ポンプ５８（熱搬送体流量調整部に相当する）が備えられている。補助側循環供給路５５には、補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を調整する補助側流量調整ポンプ５９（熱搬送体流量調整部に相当する）が備えられている。

未利用側循環供給路５４と補助側循環供給路５５とは、熱源用熱交換部５３に接続される流路部位が兼用の接続流路部位５４ａ、５５ａにて構成されている。そして、兼用の接続流路部位５４ａ、５５ａの端部には、第１三方弁５６、第２三方弁５７が備えられている。この第１三方弁５６及び第２三方弁５７によって、未利用側循環供給路５４にて未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させる未利用側供給状態と、補助側循環供給路５５にて補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させる補助側供給状態と、未利用側循環供給路５４にて未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させるとともに、補助側循環供給路５５にて補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させる併用利用状態とに切換自在に構成されている。

高温系統１の一端側部位１ａ（熱源水が流通するときの下流側部位）には、熱源水の流通方向の順に、高温側第１逆止弁９（高温側逆流防止部に相当する）、高温側フロースイッチ７（熱源水流入状態検出部に相当する）が備えられている。高温側第１逆止弁９は、高温系統１の一端側部位１ａにおいて、還水系統４から高温系統１への熱源水の逆流を防止するように構成されている。高温側フロースイッチ７は、高温系統１の一端側部位１ａにおいて還水系統４への熱源水の流通があるか否かを検出することで、高温系統１から還水系統４への熱源水の流入状態を検出するように構成されている。

低温系統２の一端側部位２ａ（熱源水が流通するときの下流側部位）にも、熱源水の流通方向の順に、低温側第１逆止弁１０（低温側逆流防止部に相当する）、低温側フロースイッチ８（熱源水流入状態検出部に相当する）が備えられている。低温側第１逆止弁１０は、低温系統２の一端側部位２ａにおいて、還水系統４から低温系統２への熱源水の逆流を防止するように構成されている。低温側フロースイッチ８は、低温系統２の一端側部位２ａにおいて還水系統４への熱源水の流通があるか否かを検出することで、低温系統２から還水系統４への熱源水の流入状態を検出するように構成されている。

高温系統１の他端側部位１ｂ（熱源水が流通するときの上流側部位）には、高温側第２逆止弁１１が備えられ、低温系統２の他端側部位２ｂ（熱源水が流通するときの上流側部位）には、低温側第２逆止弁１２が備えられている。高温側第２逆止弁１１は、高温系統１の他端側部位１ｂにおいて、高温系統１から還水系統４や低温系統２への熱源水の逆流を防止するように構成されている。低温側第２逆止弁１２は、低温系統２の他端側部位２ｂにおいて、低温系統２から還水系統４や高温系統１への熱源水の逆流を防止するように構成されている。

還水系統４の下流側部位４ｂには、熱源水の流通方向の順に、熱源水温度検出部１３、熱源用熱交換部５３、熱源水ポンプ６が備えられている。熱源水温度検出部１３は、還水系統４にて熱源部５の熱源用熱交換部５３に供給する熱源水の温度を検出するように構成されている。熱源水ポンプ６は、その作動により、還水系統４にて熱源水を流通させるとともに、還水系統４を流通した熱源水を高温系統１又は低温系統２に供給するように構成されている。これにより、還水系統４における熱源水の流通、及び、還水系統４から高温系統１又は低温系統２への熱源水の供給について、その圧力損失（搬送能力）を熱源水ポンプ６が負担することができる。よって、流量調整ポンプ３４は、高温系統１又は低温系統２から熱利用部３まで熱源水を取り込み、熱利用部３から低温系統２又は高温系統１に戻すだけの圧力損失（搬送能力）を負担すればよく、比較的小型のポンプを用いることができる。

以下、熱利用システムの運転形態について説明する。
熱利用システムには、熱源部５等の作動状態を制御する制御部１４が備えられているとともに、熱源部５を加熱作動及び冷却作動させる際の熱源水の温調温度を調整自在な温度制御部１５が備えられている。

複数の熱利用部３の夫々は、暖房要求があると高温利用状態に切り換えて暖房負荷を賄うように運転し、冷房要求があると低温利用状態に切り換えて冷房負荷を賄うように運転している。制御部１４は、複数の熱利用部３において暖房負荷と冷房負荷のどちらが大きいかやその熱負荷の大きさ等、複数の熱利用部３の全体での熱の利用状況がどのような状況となっているかを把握して、熱源部５の作動状態を制御している。熱の利用状況が異なる図１〜図５に基づいて説明する。

夏期及び冬期を除く、中間期等では、ある箇所では暖房要求があり、別の箇所では冷房要求があるように、暖房要求と冷房要求とが混在している場合がある。まずは、暖房要求と冷房要求とが混在している場合について、図１〜図３に基づいて説明する。

高温利用状態の熱利用部３では、流量調整ポンプ３４を作動させて、熱利用側切換弁３３を高温供給状態に切り換え、高温系統１の熱源水を取り込んで熱利用し、利用後の熱源水を低温系統２に供給する。このとき、流量調整ポンプ３４は、その熱利用部３の熱負荷が大きい程、その熱利用部３に供給する熱源水の流量を増大させる形態で、熱利用部３での熱負荷の大きさに応じて、熱利用部３に供給する熱源水の流量を調整している。

逆に、低温利用状態の熱利用部３では、流量調整ポンプ３４を作動させて、熱利用側切換弁３３を低温供給状態に切り換え、低温系統２の熱源水を取り込んで熱利用し、利用後の熱源水を高温系統１に供給する。このとき、流量調整ポンプ３４は、その熱利用部３の熱負荷が大きい程、その熱利用部３に供給する熱源水の流量を増大させる形態で、熱利用部３での熱負荷の大きさに応じて、熱利用部３に供給する熱源水の流量を調整している。

図１では、低温利用状態の熱利用部３（図中一番上方側に位置する熱利用部３と下方側に位置する２つの熱利用部３との合計３つの熱利用部３）と高温利用状態の熱利用部３（図中上方側から２番目に位置する１つの熱利用部３）とが混在して、冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合を示している。

この場合には、冷房負荷が暖房負荷よりも大きいので、低温系統２から低温利用状態の熱利用部３に取り込まれて高温系統１に供給される熱源水の量が、高温系統１から高温利用状態の熱利用部３に取り込まれて低温系統２に供給される熱源水の量よりも多くなる。これにより、高温系統１の熱源水の量が増加し、低温系統２の熱源水の量が減少するので、高温系統１から還水系統４に熱源水が流入し、その流入した熱源水が還水系統４を流通した後、低温系統２に流入する。そこで、高温側フロースイッチ７が、高温系統１から還水系統４への熱源水の流入を検出すると、制御部１４は、熱源５１、５２を冷熱供給状態に切り換えて、熱源部５を冷却作動させる。

制御部１４は、熱源部５を冷却作動させるに当たり、熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度に基づいて、未利用エネルギー熱源５１を補助熱源５２よりも優先して利用する形態で、熱源部５の作動状態を制御する。図１では、未利用エネルギー熱源５１を利用して、熱源部５を冷却作動させた場合を示している。

未利用エネルギー熱源５１では、各種の条件によって、その熱源の温度がどのような温度となっているかが変化する場合があることから、温度検出部等を用いて、熱源の温度等の熱情報が管理されている。そこで、制御部１４は、未利用エネルギー熱源５１の熱情報を取得し、その熱情報と熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度とを比較して、未利用エネルギー熱源５１を利用できるか否かを判別している。

制御部１４は、例えば、未利用エネルギー熱源５１の温度が熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度未満であれば、未利用エネルギー熱源５１を利用できると判別して、第１三方弁５６及び第２三方弁５７により未利用側供給状態に切り換える。この未利用側供給状態では、未利用側流量調整ポンプ５８を作動させ、未利用側循環供給路５４にて未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させて、熱源用熱交換部５３において未利用エネルギー熱源５１の冷熱を有する熱搬送体にて熱源水を冷却する。

また、制御部１４は、例えば、未利用エネルギー熱源５１の温度が熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度以上であれば、未利用エネルギー熱源５１を利用できないと判別して、第１三方弁５６及び第２三方弁５７により補助側供給状態に切り換える。この補助側供給状態では、補助側流量調整ポンプ５９を作動させ、補助側循環供給路５５にて補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に熱搬送体を循環供給させて、熱源用熱交換部５３において補助熱源５２の冷熱を有する熱搬送体にて熱源水を冷却する。

制御部１４は、高温側フロースイッチ７にて高温系統１から還水系統４への熱源水の流入を検出した当初だけでなく、その後、設定周期が経過するごとに、未利用エネルギー熱源５１の熱情報と熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度とを比較して、未利用エネルギー熱源５１を利用できるか否かを判別する処理を繰り返し行うこともできる。この繰り返しによって、補助熱源５２を利用している状態のときに、未利用エネルギー熱源５１を利用できる状態に変化すると、その状態変化に応じて、未利用エネルギー熱源５１を利用する状態に切り換えることができる。

上述の如く、未利用エネルギー熱源５１のみを利用する単独利用状態と補助熱源５２のみを利用する単独利用状態とに切り換えるものに限らず、例えば、未利用エネルギー熱源５１を利用できる場合に、未利用エネルギー熱源５１と補助熱源５２との両者を利用する併用利用状態とすることもできる。この場合には、制御部１４が、未利用側流量調整ポンプ５８及び補助側流量調整ポンプ５９を制御して、未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を、補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量よりも多くすることで、未利用エネルギー熱源５１を補助熱源５２よりも優先して利用できる。

ここで、図示は省略するが、還水系統４における熱源水の流量を検出する熱源水流量検出部を備えることで、制御部１４は、熱源部５を冷却作動させるに当たり、熱源水流量検出部にて検出する熱源水の流量に基づいて、熱源５１、５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を調整するように未利用側流量調整ポンプ４９及び補助側流量調整ポンプ５０を制御することができる。

熱源水流量検出部にて検出する熱源水の流量が多くなる程、熱源用熱交換部５３に流通する熱源水も多くなるので、未利用エネルギー熱源５１を利用している場合には、制御部１４が、未利用側流量調整ポンプ５８の出力を増大させて、未利用エネルギー熱源５１から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を増加させる。補助熱源５２を利用している場合には、制御部１４が、補助側流量調整ポンプ５９の出力を増大させて、補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を増加させる。このように、熱源用熱交換部５３には、流通する熱源水の流量に対して、熱交換するのに十分な流量の熱搬送体を過不足なく供給でき、熱源水と熱搬送体との熱交換を適切に行える。

また、温度制御部１５が、冷却用設定温度に熱源水を冷却するように熱源部５を冷却作動させる。このとき、冷却用設定温度は、熱利用部３にて冷熱を熱利用するに当たり、効率の向上を図れる温度に設定することができる。温度制御部１５は、例えば、未利用エネルギー熱源５１及び補助熱源５２において熱搬送体に与える冷熱量等を調整して、未利用エネルギー熱源５１及び補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の温度を冷却用設定温度以下とすることで、熱源用熱交換部５３において熱源水を冷却用設定温度に冷却している。

図２では、高温利用状態の熱利用部３（図中一番上方側に位置する熱利用部３と下方側に位置する２つの熱利用部３との合計３つの熱利用部３）と低温利用状態の熱利用部３（図中上から２番目に位置する１つの熱利用部３）とが混在して、暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合を示している。このときの熱利用部３の動作については上述の動作と同様である。

この場合には、暖房負荷が冷房負荷よりも大きいので、高温系統１から高温利用状態の熱利用部３に取り込まれて低温系統２に供給される熱源水の量が、低温系統２から低温利用状態の熱利用部３に取り込まれて高温系統１に供給される熱源水の量よりも多くなる。これにより、低温系統２の熱源水の量が増加し、高温系統１の熱源水の量が減少するので、低温系統２から還水系統４に熱源水が流入し、その流入した熱源水が還水系統４を流通した後、高温系統１に流入する。そこで、低温側フロースイッチ８が、低温系統２から還水系統４への熱源水の流入を検出すると、制御部１４は、熱源５１、５２を温熱供給状態に切り換えて、熱源部５を加熱作動させる。

制御部１４は、冷却作動と同様に、熱源部５を加熱作動させるに当たり、熱源水温度検出部１３にて検出する熱源水の温度に基づいて、未利用エネルギー熱源５１を補助熱源５２よりも優先して利用する形態で、熱源部５の作動状態を制御するとともに、熱源水流量検出部にて検出する熱源水の流量に基づいて、熱源５１、５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の流量を調整するように未利用側流量調整ポンプ５８及び補助側流量調整ポンプ５９を制御している。図２では、未利用エネルギー熱源５１を利用して、熱源部５を加熱作動させた場合を示している。

また、温度制御部１５は、加熱用設定温度に熱源水を加熱するように熱源部５を加熱作動させる。このとき、加熱用設定温度は、熱利用部３にて温熱を熱利用するに当たり、効率の向上を図れる温度に設定することができる。温度制御部１５は、例えば、未利用エネルギー熱源５１及び補助熱源５２において熱搬送体に与える温熱量等を調整して、未利用エネルギー熱源５１及び補助熱源５２から熱源用熱交換部５３に循環供給する熱搬送体の温度を加熱用設定温度以上とすることで、熱源用熱交換部５３において熱源水を加熱用設定温度に加熱している。

図３では、高温利用状態の熱利用部３（図中上方側から２番目と一番下方側に位置する２つの熱利用部３）と低温利用状態の熱利用部３（図中一番上方側と上方側から３番目に位置する２つの熱利用部３）とが混在して、冷房負荷と暖房負荷とが同じ又は略同じ場合を示している。このときの熱利用部３の動作については上述の動作と同様である。

この場合には、冷房負荷と暖房負荷とが同じ又は略同じであるので、低温系統２から低温利用状態の熱利用部３に取り込まれて高温系統１に供給される熱源水の量と、高温系統１から高温利用状態の熱利用部３に取り込まれて低温系統２に供給される熱源水の量とが同じ又は略同じになる。これにより、高温系統１及び低温系統２の両系統とも熱源水の量が変化しないので、高温系統１及び低温系統２のどちらの系統からも還水系統４に熱源水が流入することが無い状態となる。そこで、高温側フロースイッチ７及び低温側フロースイッチ８の両方により、高温系統１及び低温系統２のどちらの系統からも還水系統４への熱源水の流入が無い状態を検出すると、制御部１４は、熱源部５を作動停止させたままとする。よって、熱源部５を作動させないことから、消費エネルギーの低減を図ることができ、省エネルギー化を図ることができる。

この場合には、熱源水の流れとして、高温系統１から高温利用状態の熱利用部３に熱源水が取り込まれ、利用後の熱源水が低温系統２に供給され、その利用後の熱源水が低温系統２から低温利用状態の熱利用部３に取り込まれるだけの流れとなる。つまり、熱源水は、還水系統４に流入することなく、高温系統１、高温利用状態の熱利用部３、低温系統２、低温利用状態の熱利用部３、高温系統１の順に循環される。

例えば、夏期には、空調要求としては冷房要求だけとなる。図４では、高温利用状態の熱利用部３が無く、低温利用状態の熱利用部３のみが存在する場合を示している。このときの低温利用状態の熱利用部３の動作については上述の動作と同様である。

この場合には、低温利用状態の熱利用部３と高温利用状態の熱利用部３とが混在して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合を示す図１と同様に、高温系統１から還水系統４に熱源水が流入し、その流入した熱源水が還水系統４を流通した後、低温系統２に流入する。そこで、高温側フロースイッチ７が、高温系統１から還水系統４への熱源水の流入を検出すると、制御部１４は、熱源５１、５２を冷熱供給状態に切り換えて、熱源部５を冷却作動させる。熱源部５の冷却作動については、図１における動作と同様である。

例えば、冬期には、空調要求としては暖房要求だけとなる場合がある。図５では、低温利用状態の熱利用部３が無く、高温利用状態の熱利用部３のみが存在する場合を示している。このときの高温利用状態の熱利用部３の動作については上述の動作と同様である。

この場合には、低温利用状態の熱利用部３と高温利用状態の熱利用部３とが混在して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合を示す図２と同様に、低温系統２から還水系統４に熱源水が流入し、その流入した熱源水が還水系統４を流通した後、高温系統１に流入する。そこで、低温側フロースイッチ８が、低温系統２から還水系統４への熱源水の流入を検出すると、制御部１４は、熱源５１、５２を温熱供給状態に切り換えて、熱源部５を加熱作動させる。熱源部５の加熱作動については、図２における動作と同様である。

図１〜図５に示すように、複数の熱利用部３の全体において、暖房負荷と冷房負荷とのどちらかが大きい場合には、高温系統１及び低温系統２の一方側のみから還水系統４への熱源水の流入が生じ、暖房負荷と冷房負荷とが同じ又は略同じ場合には、高温系統１及び低温系統２のいずれからも還水系統４へ熱源水が流入しない。よって、高温系統１の熱源水と低温系統２の熱源水が混合することなく、高温系統１の熱源水と低温系統２の熱源水とが混合して温度が変化するミキシングロスを抑制でき、省エネルギー化を図ることができる。しかも、高温側フロースイッチ７及び低温側フロースイッチ８を備えるという簡易な構成により、複数の熱利用部３における暖房負荷と冷房負荷との負荷状況を把握でき、無駄に熱源部５を作動させることもなく、省エネルギー化を図りながら、熱源部５の作動状態を適切に制御できる。

また、熱源部５を冷却作動させる場合に、温度制御部１５が、熱源水が冷却用設定温度になるように熱源部５の作動状態を制御する。熱源部５を加熱作動させる場合に、温度制御部１５が、熱源水が加熱用設定温度になるように熱源部５の作動状態を制御する。これにより、熱源部５の冷却作動によって、熱源水を冷却用設定温度に冷却させると、低温系統２の熱源水の温度を冷却用設定温度に調整することができ、熱源部５の加熱作動によって、熱源水を加熱用設定温度に加熱させると、高温系統１の熱源水の温度を加熱用設定温度に調整することができる。

図１に示すように、暖房負荷と冷房負荷とが混合して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には、多数の低温利用状態の熱利用部３に対して冷却用設定温度の熱源水を供給することができる。よって、多数の低温利用状態の熱利用部３において効率が向上するので、システムの全体としても、効率の向上を図ることができる。また、図４に示すように、全ての熱利用部３が低温利用状態となる場合は、全ての熱利用部３において効率が向上するので、システムの全体として、効率の向上を図ることができる。

図２に示すように、暖房負荷と冷房負荷とが混合して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合には、多数の高温利用状態の熱利用部３に対して加熱用設定温度の熱源水を供給することができる。よって、多数の高温利用状態の熱利用部３において効率が向上するので、システムの全体としても、効率の向上を図ることができる。また、図５に示すように、全ての熱利用部３が高温利用状態となる場合は、全ての熱利用部３において効率が向上するので、システムの全体として、効率の向上を図ることができる。

そして、加熱用設定温度及び冷却用設定温度をどのような温度に設定するかは適宜変更が可能である。そして、加熱用設定温度及び冷却用設定温度は、常時、一定の温度に設定しておく必要はない。例えば、中間期には、加熱用設定温度を第１温度、冷却用設定温度を第２温度に設定し、冬期には、加熱用設定温度を第１温度よりも高温の温度に設定し、夏期には、冷却用設定温度を第２温度よりも低温の温度に設定することができる。このように、季節や複数の熱利用部３の全体における熱の利用状況等に応じて、変更設定することもできる。

また、例えば、未利用エネルギー熱源５１を利用するときの加熱用設定温度を第３温度とし、補助熱源５２を利用するときの加熱用設定温度を第３温度よりも高温の温度に設定することもできる。このように、未利用エネルギー熱源５１を利用するときの加熱用設定温度と、補助熱源５２を利用するときの加熱用設定温度とを異なる温度に設定することもできる。そして、未利用エネルギー熱源５１を利用するときの冷却用設定温度と補助熱源５２を利用するときの冷却用設定温度とについても、加熱用設定温度と同様に、必ずしも同じ温度に設定する必要はなく、未利用エネルギー熱源５１を利用するときよりも補助熱源５２を利用するときの方が低温の温度になるように設定する等、異なる温度を設定することもできる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、熱源部５を冷却作動及び加熱作動させる場合に、常時、未利用エネルギー熱源５１を利用する状態と補助熱源５２を利用する状態とに切り換えているが、例えば、夏季や冬季には、補助熱源５２のみを利用する状態とする等、季節や複数の熱利用部３における熱の利用状況等によって、未利用エネルギー熱源５１を利用する状態と補助熱源５２を利用する状態とに切り換えるときと、補助熱源５２のみを利用するときとに場合分けすることもできる。

（２）上記実施形態において、熱利用部３の数については、４つに限るものではなく、適宜変更が可能である。

（３）上記実施形態では、熱源用熱交換部５３を備えた例を示したが、この熱源用熱交換部５３を備えずに、例えば、未利用エネルギー熱源５１や補助熱源５２にて熱源水を直接加熱又は冷却することもできる。

（４）上記実施形態では、熱源水ポンプ６を備えた例を示したが、熱源水ポンプ６を備えずに実施することもできる。この場合には、流量調整ポンプ３４にて、還水系統４における熱源水の流通、及び、還水系統４から高温系統１又は低温系統２への熱源水の供給における圧力損失（搬送能力）を負担することができる。

１ 高温系統
２ 低温系統
３ 熱利用部
４ 還水系統
５ 熱源部
７ 高温側フロースイッチ（熱源水流入状態検出部）
８ 低温側フロースイッチ（熱源水流入状態検出部）
９ 高温側第１逆止弁（高温側逆流防止部）
１０ 低温側第１逆止弁（低温側逆流防止部）
１３ 熱源水温度検出部
１４ 制御部
１５ 温度制御部
３４ 流量調整ポンプ（流量調整部）
５１ 未利用エネルギー熱源
５２ 補助熱源
５３ 熱源用熱交換部

Claims (6)

1. 複数の熱利用部を備えた熱利用システムであって、
   前記複数の熱利用部の夫々に高温の熱源水を供給自在な高温系統と、
   前記複数の熱利用部の夫々に低温の熱源水を供給自在な低温系統とが備えられ、
   前記複数の熱利用部の夫々は、前記高温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記低温系統に供給する高温利用状態と、前記低温系統の熱源水を利用して、利用後の熱源水を前記高温系統に供給する低温利用状態とに切換自在に構成され、
   前記高温系統側から流入する熱源水を前記低温系統側に還水し、前記低温系統側から流入する熱源水を前記高温系統側に還水する還水系統と、
   前記還水系統にて前記低温系統側に還水される熱源水を冷却する冷却作動、及び、前記還水系統にて前記高温系統側に還水される熱源水を加熱する加熱作動を実行可能な熱源部とが備えられ、
   前記還水系統の熱源水の流通方向の上流側部位には、前記高温系統の一端側部位と前記低温系統の一端側部位とが合流する状態で接続され、前記高温系統又は前記低温系統から熱源水が還水系統に流入するように構成され、
   前記還水系統の熱源水の流通方向の下流側部位は、前記高温系統の他端側部位と前記低温系統の他端側部位とに分岐する状態で接続され、前記還水系統から熱源水が前記低温系統又は前記高温系統に流入するように構成され、
   前記高温系統の一端側部位には、前記還水系統から前記高温系統への熱源水の逆流を防止する高温側第１逆止弁が備えられ、前記高温系統の他端側部位には、前記高温系統から前記還水系統及び前記低温系統への熱源水の逆流を防止する高温側第２逆止弁が備えられ、
   前記低温系統の一端側部位には、前記還水系統から前記低温系統への熱源水の逆流を防止する低温側第１逆止弁が備えられ、前記低温系統の他端側部位には、前記低温系統から前記還水系統及び前記高温系統への熱源水の逆流を防止する低温側第２逆止弁が備えられている熱利用システム。
2. 前記複数の熱利用部の夫々には、前記高温系統又は前記低温系統から熱利用部に供給する熱源水の流量を調整する流量調整ポンプが備えられ、
   前記還水系統の下流側部位には、前記還水系統にて熱源水を流通させるとともに、前記還水系統を流通した熱源水を前記高温系統又は前記低温系統に供給する熱源水ポンプが備えられている請求項１に記載の熱利用システム。
3. 前記高温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態、及び、前記低温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する熱源水流入状態検出部と、その熱源水流入状態検出部の検出情報に基づいて、前記熱源部の作動状態を制御する制御部とが備えられ、
   前記熱源水流入状態検出部として、前記高温系統の一端側部位において前記高温側第１逆止弁の下流側に配設されて、前記高温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する高温側流入状態検出部と、前記低温系統の一端側部位において前記低温側第１逆止弁の下流側に配設されて、前記低温系統から前記還水系統への熱源水の流入状態を検出する低温側流入状態検出部とが備えられている請求項１又は２に記載の熱利用システム。
4. 前記熱源部における熱源として、未利用エネルギーを用いる未利用エネルギー熱源と補助熱源とが備えられ、前記還水系統にて還水される熱源水の温度を検出する熱源水温度検出部が備えられ、前記制御部は、前記熱源水温度検出部の検出情報に基づいて、前記未利用エネルギー熱源を前記補助熱源よりも優先して利用する形態で、前記熱源部の作動状態を制御する請求項３に記載の熱利用システム。
5. 前記熱源部は、熱源から循環供給される熱搬送体と熱源水とを熱交換させる熱源用熱交換部を備え、前記還水系統を流通した熱源水を前記高温系統又は前記低温系統に供給する熱源水ポンプが備えられ、前記還水系統の下流側部位には、熱源水の流通方向で、前記熱源用熱交換部、前記熱源水ポンプの順に備えられている請求項１〜４の何れか１項に記載の熱利用システム。
6. 前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して冷房負荷が暖房負荷よりも大きい場合には、冷却用設定温度に熱源水を冷却するように前記熱源部を冷却作動させ、前記複数の熱利用部において冷房負荷と暖房負荷とが混在して暖房負荷が冷房負荷よりも大きい場合には、加熱用設定温度に熱源水を加熱するように前記熱源部を加熱作動させる温度制御部が備えられている請求項１〜５の何れか１項に記載の熱利用システム。

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