JP6769805B2 - 暖房システム - Google Patents

Description

本発明は、室内空間の暖房を行う暖房システムの技術に関する。

従来、室内空間の暖房を行う暖房システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、太陽熱収集パネルと、床下空間に設けられた蓄熱体と、室内に設けられたヒートポンプ室内機に接続されたヒートポンプ室外機と、を備えた暖房システムが記載されている。当該暖房システムにおいて、蓄熱体は、太陽熱収集パネル及びヒートポンプ室外機と配管で接続されている。熱媒体は、当該配管を介して、太陽熱集熱パネル、蓄熱体及びヒートポンプ室外機を循環することができる。

このように構成された暖房システムにおいて、太陽熱収集パネルによって収集された熱が、熱媒体を介して蓄熱体に蓄熱される。蓄熱体は、当該熱を床下空間に放熱し、室内空間（床上空間）を暖めることができる。さらに、当該蓄熱体に残った熱を熱源としてヒートポンプ室外機を稼働させることで、ヒートポンプ室内機を用いて室内空間を暖めることができる。このように、特許文献１に記載の技術では、太陽熱収集パネルで収集された熱を、蓄熱体だけでなくヒートポンプ室外機（ヒートポンプ室内機）でも利用することで、熱の有効利用を図ることができる。

特開２０１５−６４１６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、太陽熱の有効利用を図ることはできるものの、太陽熱集熱パネルによって収集された熱を用いることが前提となっているため、当該太陽熱集熱パネルで熱を収集することができない場合（例えば、曇天時や夜間等）には、床下空間を介した室内空間の暖房を十分に行うことが困難である点で不利であった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、太陽熱の有効利用を図りながら、床下空間を介した室内空間の暖房を十分に行うことが可能な暖房システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、太陽熱を集める集熱部と、熱を発生可能な熱源部と、放熱可能な放熱部と、前記集熱部、前記熱源部及び前記放熱部の順に熱媒体を循環させることが可能な循環流路と、前記熱源部へと流入する熱媒体の温度である熱源供給温度を検出可能な熱源供給温度検出部と、複数の運転モードを有し、前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに応じて前記熱源部を制御可能な制御部と、を具備する暖房システムであって、前記複数の運転モードには、前記熱源供給温度が第一の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる通常運転モードと、前記熱源供給温度が前記第一の設定温度よりも低い値に設定された第二の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる集熱優先運転モードと、が含まれ、前記制御部は、前記集熱部において太陽熱を集めることが可能と判定した場合には、前記集熱優先運転モードを選択し、前記集熱部において太陽熱を集めることが不能と判定した場合には、前記通常運転モードを選択するものである。

請求項２においては、前記複数の運転モードには、前記熱源供給温度が前記第二の設定温度よりも低い値に設定された第三の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる維持運転モードがさらに含まれ、前記制御部は、前記集熱部において太陽熱を集めることが不能と判定した場合であっても、現在時刻が前記放熱部による放熱の必要性が低い時間帯である非活動時間帯に含まれていると判定した場合には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択するものである。

請求項３においては、前記制御部は、現在時刻が前記非活動時間帯に含まれていないと判定した場合であっても、現在から所定時間以内に前記集熱部において太陽熱を集めることが可能となることが予測された場合には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択するものである。

請求項４においては、前記循環流路のうち、前記放熱部の下流側と前記熱源部の上流側とを連通するバイパス流路と、前記バイパス流路を介することなく前記循環流路内に熱媒体を循環させることで、前記集熱部、前記熱源部及び前記放熱部に熱媒体を循環させる第一の状態、又は前記バイパス流路を介して前記循環流路内に熱媒体を循環させることで、前記熱源部及び前記放熱部に熱媒体を循環させる第二の状態に切り替え可能な切替部と、をさらに具備し、前記制御部は、前記集熱優先運転モードを選択した場合、前記切替部を前記第一の状態に切り替え、前記通常運転モード又は前記維持運転モードを選択した場合、前記切替部を前記第二の状態に切り替えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、太陽熱の有効利用を図りながら、床下空間を介した室内空間の暖房を十分に行うことができる。

請求項２においては、熱源部の作動を抑え、省エネを図ることができる。

請求項３においては、太陽熱の有効利用を図ることができる。

請求項４においては、熱媒体を効率よく循環させることができる。

本発明の一実施形態に係る床下暖房システムの構成を示した模式図。 床下暖房システムの動作を示したフローチャート。 熱媒体が太陽熱パネルを循環する様子を示した図。 熱媒体が太陽熱パネルを循環しない様子を示した図。 晴天日における室温等の一例を示した図。 曇天日における室温等の一例を示した図。

以下では、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る床下暖房システム１の構成について説明する。

床下暖房システム１は、住宅Ｈの床下空間Ｓ１を暖めることで、間接的に室内空間（床上空間）Ｓ２の暖房を行うものである。床下暖房システム１は、主として太陽熱パネル２、ヒートポンプ４、放熱器６、循環配管８、バイパス配管１０、第一バルブ１２、第二バルブ１４、ポンプ１６、第一温度センサ１８、第二温度センサ２０、第三温度センサ２２及び制御装置２４を具備する。

太陽熱パネル２は、太陽光を受けて太陽熱を集める（集熱する）ものである。太陽熱パネル２は、広い面で太陽光を受けることができるように、平板状に形成される。太陽熱パネル２は、住宅Ｈの屋根の上に設置される。

ヒートポンプ４は、電力を消費して熱を発生させる（製造する）ものである。ヒートポンプ４は、図示せぬ圧縮機、熱交換器、膨張弁等を具備する。ヒートポンプ４は、住宅Ｈの外部に設置される。ヒートポンプ４は、後述する循環配管８を介して流入してくる熱媒体の温度が、所定の設定温度Ｔｓ以下となった場合に作動し、当該熱媒体の温度を上昇させる。当該設定温度Ｔｓは、後述する制御装置２４によって設定される。

放熱器６は、熱を外部に放出する（放熱する）ものである。放熱器６は、熱を放出し易い適宜の形状（表面積の大きい形状）に形成される。放熱器６は、住宅Ｈの床下空間Ｓ１に設置される。

循環配管８は、太陽熱パネル２、ヒートポンプ４及び放熱器６の間で熱媒体を循環させるためのものである。循環配管８は、太陽熱パネル２とヒートポンプ４、ヒートポンプ４と放熱器６、放熱器６と太陽熱パネル２を、それぞれ接続する。当該循環配管８によって、太陽熱パネル２、ヒートポンプ４、放熱器６を順に循環可能な熱媒体の流路が形成される。

バイパス配管１０は、熱媒体に循環配管８の一部を迂回させるためのものである。バイパス配管１０の一端（図１における紙面右側の端部）は、放熱器６と太陽熱パネル２との間において、循環配管８に接続される。バイパス配管１０の他端（図１における紙面左側の端部）は、太陽熱パネル２とヒートポンプ４との間において、循環配管８に接続される。

第一バルブ１２は、循環配管８における熱媒体の流通の可否を切り替えるものである。第一バルブ１２は、循環配管８のうち、放熱器６と太陽熱パネル２との間（より詳細には、バイパス配管１０の一端が接続された部分と太陽熱パネル２との間）に設けられる。第一バルブ１２が閉じられると、熱媒体は循環配管８の当該部分（第一バルブ１２）を流通不能となる。

第二バルブ１４は、バイパス配管１０における熱媒体の流通の可否を切り替えるものである。第二バルブ１４は、バイパス配管１０の中途部に設けられる。第二バルブ１４が閉じられると、熱媒体はバイパス配管１０を流通不能となる。

本実施形態においては、第一バルブ１２と第二バルブ１４は、後述する制御装置２４によって相反するように作動される。具体的には、第一バルブ１２が開かれた場合には、第二バルブ１４は閉じられる。また、第一バルブ１２が閉じられた場合には、第二バルブ１４は開かれる。

ポンプ１６は、熱媒体を、循環配管８及びバイパス配管１０内で流通させるためのものである。ポンプ１６は、循環配管８のうち、ヒートポンプ４と放熱器６との間に設けられる。ポンプ１６が作動すると、循環配管８内の熱媒体がヒートポンプ４から放熱器６へと向かう方向へと圧送される。

第一バルブ１２が開かれた状態（第二バルブ１４が閉じられた状態）でポンプ１６が作動すると、熱媒体は、循環配管８を介して、放熱器６、太陽熱パネル２、ヒートポンプ４の順に循環する。

また、第一バルブ１２が閉じられた状態（第二バルブ１４が開かれた状態）でポンプ１６が作動すると、熱媒体は、循環配管８及びバイパス配管１０を介して、放熱器６、ヒートポンプ４の順に循環する。この際、熱媒体は太陽熱パネル２を循環することはない。

第一温度センサ１８は、循環配管８を流通する熱媒体の温度を検出するものである。第一温度センサ１８は、循環配管８のうち、太陽熱パネル２とヒートポンプ４との間（より詳細には、バイパス配管１０の他端が接続された部分とヒートポンプ４との間）に設けられる。これによって、第一温度センサ１８は、ヒートポンプ４へと流入する熱媒体の温度を検出することができる。以下では、第一温度センサ１８によって検出される温度を第一温度Ｔ１と称する。

第二温度センサ２０は、循環配管８を流通する熱媒体の温度を検出するものである。第二温度センサ２０は、循環配管８のうち、ヒートポンプ４と放熱器６との間に設けられる。これによって、第二温度センサ２０は、ヒートポンプ４から流出する（放熱器６へと流入する）熱媒体の温度を検出することができる。以下では、第二温度センサ２０によって検出される温度を第二温度Ｔ２と称する。

第三温度センサ２２は、循環配管８を流通する熱媒体の温度を検出するものである。第三温度センサ２２は、循環配管８のうち、放熱器６と太陽熱パネル２との間（より詳細には、放熱器６とバイパス配管１０の一端が接続された部分との間）に設けられる。これによって、第三温度センサ２２は、放熱器６から流出する熱媒体の温度を検出することができる。以下では、第三温度センサ２２によって検出される温度を第三温度Ｔ３と称する。

制御装置２４は、床下暖房システム１の動作を制御するものである。制御装置２４は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置、Ｉ／Ｏ等の入出力装置、並びにモニター等の表示装置等により構成される。制御装置２４には、床下暖房システム１の動作を制御するための種々の情報やプログラム等が予め記憶される。

制御装置２４は、第一温度センサ１８、第二温度センサ２０及び第三温度センサ２２に接続され、当該第一温度センサ１８等により検出された温度に関する情報を受信することができる。

制御装置２４は、ヒートポンプ４、第一バルブ１２、第二バルブ１４及びポンプ１６に接続され、当該ヒートポンプ４等の動作を制御することができる。

制御装置２４は、ヒートポンプ４等の制御態様として、複数の運転モードを有している。具体的には、制御装置２４は、運転モードとして「集熱優先運転モード」、「通常運転モード」及び「維持運転モード」を有している。制御装置２４は、複数の運転モードから一の運転モードを選択し、選択された運転モードに応じてヒートポンプ４等の制御を行う。なお、各運転モードの具体的な内容については後述する。

以下では、図２から図４までを用いて、床下暖房システム１の動作（制御装置２４による制御）について説明する。

図２のステップＳ１０１において、制御装置２４は、太陽熱パネル２が集熱可能であるか否かを判定する。制御装置２４は、以下で説明するようなポンプ１６等の制御（いわゆる、さぐり運転）を行うことで、当該判定を行うことができる。

具体的には、制御装置２４は、第一バルブ１２を開くと共に第二バルブ１４を閉じ、この状態でポンプ１６を作動させる。これによって、図３に示すように、熱媒体は、循環配管８を介して放熱器６、太陽熱パネル２及びヒートポンプ４を順に循環する。この際制御装置２４は、第一温度Ｔ１及び第三温度Ｔ３を検出する。すなわち、制御装置２４は、太陽熱パネル２へと流入する熱媒体の温度（第三温度Ｔ３）と、太陽熱パネル２から流出する熱媒体の温度（第一温度Ｔ１）とを検出する。

次に、制御装置２４は、以下の数式（１）が満たされているか否かを判定する。
Ｔ１−Ｔ３＞α ・・・ （１）

ここで、αは任意に設定される定数（例えば０）である。例えば、α＝０とした場合、上記数式（１）が満たされているということは、太陽熱パネル２へと流入する熱媒体の温度（第三温度Ｔ３）よりも、太陽熱パネル２から流出する熱媒体の温度（第一温度Ｔ１）の方が大きいことを意味する。この場合、太陽熱パネル２によって集熱が行われている（集熱が可能である）と判定することができる。なお、太陽熱パネル２による集熱が不能となる場合としては、曇天時や夜間など、太陽光が太陽熱パネル２に十分に照射されない場合が想定される。

このような制御装置２４による判定は、一定間隔ごと（例えば、１分ごと、５分ごと等）に行われる。すなわち、図２に示す制御装置２４による処理（ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理）は、一定間隔ごとに行われることになる。

ステップＳ１０１において、制御装置２４は、太陽熱パネル２が集熱可能であると判定した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。
一方、制御装置２４は、太陽熱パネル２が集熱不能であると判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）、ステップＳ１０３に移行する。

ステップＳ１０２において、制御装置２４は、集熱優先運転モードを選択し、当該集熱優先運転モードに応じたヒートポンプ４等の制御を行う。

具体的には、制御装置２４は、集熱優先運転モードを選択した場合、ヒートポンプ４の設定温度Ｔｓを４０℃に設定する。また制御装置２４は、第一バルブ１２を開くと共に第二バルブ１４を閉じ、この状態でポンプ１６を作動させる。これによって、図３に示すように、熱媒体は、循環配管８を介して放熱器６、太陽熱パネル２及びヒートポンプ４を順に循環する。

この場合、熱媒体は太陽熱パネル２で集熱された熱によって昇温され、当該熱を放熱器６へと供給することができる。放熱器６は、熱媒体によって供給された熱を放熱することで、床下空間Ｓ１を暖め、ひいては室内空間Ｓ２の暖房を行うことができる。

また、太陽熱パネル２からヒートポンプ４へと供給された熱媒体の温度（第一温度Ｔ１）が４０℃以下（設定温度Ｔｓ以下）である場合には、ヒートポンプ４が作動し、当該熱媒体を加熱して昇温させる（いわゆる、バックアップを行う）。この際、ヒートポンプ４により加熱された熱媒体の温度（第二温度Ｔ２）が、設定温度Ｔｓ（４０℃）よりも高い温度（例えば、５０℃）となるように、当該ヒートポンプ４を作動させる。

なお、制御装置２４が集熱優先運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（４０℃）は、後述する通常運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（５０℃）よりも低い値に設定されている。このように、集熱優先運転モードでは、ヒートポンプ４がバックアップを開始する設定温度Ｔｓが、通常運転モードよりも低い値に設定されているため、通常運転モードに比べて当該ヒートポンプ４によるバックアップの頻度が抑えられる（ヒートポンプ４が作動し難い）。これによって、ヒートポンプ４によって製造された熱ではなく、太陽熱パネル２において集熱された熱を優先的に放熱器６へと供給することができ、太陽熱の有効利用を図ることができる。

また、ヒートポンプ４によるバックアップの頻度を抑えることで、放熱器６から太陽熱パネル２へと戻される熱媒体の温度（第三温度Ｔ３）が低く抑えられる。これによって、太陽熱パネル２における集熱効率を向上させることができる。

また、第一温度Ｔ１が設定温度Ｔｓ以下である場合にはヒートポンプ４が作動するため、太陽熱パネル２による集熱が十分でない場合であっても、室内空間Ｓ２の暖房を十分に行うことができる。

制御装置２４は、当該ステップＳ１０２の処理を行った後、再度ステップＳ１０１に移行する。

一方、図２のステップＳ１０１から移行したステップＳ１０３において、制御装置２４は、現在時刻が活動時間帯に含まれているか否かを判定する。

ここで、活動時間帯とは、放熱器６による放熱（暖房）の必要性が高いと考えられる時間帯である。例えば、活動時間帯として、住宅Ｈの住人が在宅しており、かつ起床していると考えられる時間帯が設定される。具体的には、活動時間帯として、７時から２３時までのような時間帯を設定することができる。

なお、活動時間帯は、予め任意に設定することも可能であるし、過去の住宅Ｈの住人の行動パターン等から制御装置２４が自動的に決定することも可能である。

また、以下では、活動時間帯以外の時間帯、すなわち、放熱器６による放熱（暖房）の必要性が低いと考えられる時間帯を、非活動時間帯と称する。例えば、非活動時間帯として、住宅Ｈの住人が外出している、又は就寝していると考えられる時間帯が設定される。具体的には、非活動時間帯として、２３時から７時までのような時間帯を設定することができる。

ステップＳ１０３において、制御装置２４は、現在時刻が活動時間帯に含まれていると判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ステップＳ１０４に移行する。
一方、制御装置２４は、現在時刻が活動時間帯に含まれていない（非活動時間帯に含まれている）と判定した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、ステップＳ１０６に移行する。

ステップＳ１０４において、制御装置２４は、現在から所定時間以内に太陽熱パネル２における集熱が可能になるか否かを判定する。

具体的には、制御装置２４は、天気予報や日の出入りの時刻に関する情報を外部から取得し、当該情報に基づいて、現在から所定時間以内に太陽熱パネル２における集熱が可能になる（すなわち、太陽熱パネル２に十分な太陽光が照射される）か否かを予想（判定）する。なお、前記所定時間としては、１時間など、比較的短い時間が設定される。当該所定時間は、任意に設定することができる。

ステップＳ１０４において、制御装置２４は、現在から所定時間以内に太陽熱パネル２における集熱が可能になると判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、ステップＳ１０６に移行する。
一方、制御装置２４は、現在から所定時間以内に太陽熱パネル２における集熱が可能にならないと判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、ステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５において、制御装置２４は、通常運転モードを選択し、当該通常運転モードに応じたヒートポンプ４等の制御を行う。

具体的には、制御装置２４は、通常運転モードを選択した場合、ヒートポンプ４の設定温度Ｔｓを５０℃に設定する。また制御装置２４は、第一バルブ１２を閉じると共に第二バルブ１４を開き、この状態でポンプ１６を作動させる。これによって、図４に示すように、熱媒体は、循環配管８及びバイパス配管１０を介して放熱器６及びヒートポンプ４を順に循環する。この際、熱媒体は、太陽熱パネル２を循環することはない。

この場合、放熱器６からヒートポンプ４へと供給された熱媒体の温度（第一温度Ｔ１）が５０℃以下（設定温度Ｔｓ以下）である場合には、ヒートポンプ４が作動し、当該熱媒体を加熱して昇温させる（いわゆる、バックアップを行う）。

なお、制御装置２４が通常運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（５０℃）は、集熱優先運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（４０℃）よりも高い値に設定されている。このように、通常運転モードでは、ヒートポンプ４がバックアップを開始する設定温度Ｔｓが、集熱優先運転モードよりも高い値に設定されているため、集熱優先運転モードに比べて当該ヒートポンプ４によるバックアップの頻度が高められる（ヒートポンプ４が作動し易い）。これによって、太陽熱パネル２で集熱できない場合であっても、ヒートポンプ４を積極的に作動させることで、室内空間Ｓ２の暖房を十分に行うことができる。

制御装置２４は、当該ステップＳ１０５の処理を行った後、再度ステップＳ１０１に移行する。

一方、図２のステップＳ１０３又はステップＳ１０４から移行したステップＳ１０６において、制御装置２４は、維持運転モードを選択し、当該維持運転モードに応じたヒートポンプ４等の制御を行う。

具体的には、制御装置２４は、維持運転モードを選択した場合、ヒートポンプ４の設定温度Ｔｓを３５℃に設定する。また制御装置２４は、第一バルブ１２を閉じると共に第二バルブ１４を開き、この状態でポンプ１６を作動させる。これによって、図４に示すように、熱媒体は、循環配管８及びバイパス配管１０を介して放熱器６及びヒートポンプ４を順に循環する。この際、熱媒体は、太陽熱パネル２を循環することはない。

この場合、放熱器６からヒートポンプ４へと供給された熱媒体の温度（第一温度Ｔ１）が３５℃以下（設定温度Ｔｓ以下）である場合には、ヒートポンプ４が作動し、当該熱媒体を加熱して昇温させる（いわゆる、バックアップを行う）。この際、ヒートポンプ４により加熱された熱媒体の温度（第二温度Ｔ２）が、設定温度Ｔｓ（３５℃）よりも高い温度（例えば、５０℃）となるように、当該ヒートポンプ４を作動させる。

なお、制御装置２４が維持運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（３０℃）は、集熱優先運転モードや通常運転モードを選択した場合の設定温度Ｔｓ（４０℃や５０℃）よりも低い値に設定されている。このように、維持運転モードでは、ヒートポンプ４がバックアップを開始する設定温度Ｔｓが、集熱優先運転モードや通常運転モードよりも低い値に設定されているため、集熱優先運転モードや通常運転モードに比べて当該ヒートポンプ４によるバックアップの頻度が抑えられる（ヒートポンプ４が作動し難い）。

これによって、暖房の必要性が低い非活動時間帯（ステップＳ１０３でＮｏ）には、ヒートポンプ４の作動を最低限に抑えて、消費電力の低減を図る（省エネ性を向上させる）ことができる。また、もうじき集熱可能となる場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、ヒートポンプ４の作動を最低限に抑えて太陽熱の有効利用を図ることができる。

制御装置２４は、当該ステップＳ１０６の処理を行った後、再度ステップＳ１０１に移行する。

なお、上記床下暖房システム１の動作説明では、便宜上、制御装置２４が集熱優先運転モード、通常運転モード及び維持運転モードを選択した場合における設定温度Ｔｓの値を、それぞれ４０℃、５０℃、３５℃であるものとしたが、これは一例であり、任意の値に設定することができる。但し、維持運転モードにおける設定温度Ｔｓが最も低い値に設定され、通常運転モードにおける設定温度Ｔｓが最も高い温度に設定される。

以下では、図５及び図６を用いて、上述の如く床下暖房システム１が動作した結果について、具体例を用いて説明する。

図５及び図６は、それぞれある１日において、床下暖房システム１が動作した場合における、室温（室内空間Ｓ２の温度）、第一温度Ｔ１、第二温度Ｔ２、第三温度Ｔ３の変化の具体例を示している。当該図５及び図６には、太陽熱パネル２において集熱された熱量（集熱量）も併せて示している。

なお、図５及び図６に示す例では、７時から０時までが活動時間帯、０時から７時までが非活動時間帯として、それぞれ設定されているものとする。また、当該例では、各運転モードにおける設定温度Ｔｓは適宜の値に設定されている。また、図５は晴天日における例、図６は曇天日における例をそれぞれ示している。

図５及び図６に示す例では、７時から１７時までの時間帯において集熱量が発生している。当該例では、制御装置２４は、ある程度集熱量が高い７時から１５時までの時間帯において集熱可能であると判定し、集熱優先運転モードを選択している（ステップＳ１０１及びステップＳ１０２）。また当該例では、制御装置２４は、１５時から０時までは活動時間帯であり、かつ所定時間以内に集熱可能とならないと判定し、通常運転モードを選択している。また当該例では、制御装置２４は、０時から７時までは非活動時間帯であるため、維持運転モードを選択している。

図５及び図６に示すように、集熱優先運転モードが選択されている場合、太陽熱パネル２で集熱された熱を優先的に利用しているため、第一温度Ｔ１が高くなっていることが分かる。また、この際、ヒートポンプ４の作動は極力抑えられているため、第一温度Ｔ１と第二温度Ｔ２の温度差（ヒートポンプ４の上流側と下流側の温度差）はほとんど無い。また、第一温度Ｔ１及び第二温度Ｔ２に対して、放熱器６で放熱された後の熱媒体の温度（第三温度Ｔ３）は大幅に低い温度となっている。このため、太陽熱パネル２での集熱効率を向上させることができる。

通常運転モードが選択されている場合、太陽熱パネル２での集熱が不能であるため、ヒートポンプ４が作動する。このため、第一温度Ｔ１に対して第二温度Ｔ２（ヒートポンプ４の下流側の温度）が高くなっていることが分かる。

維持運転モードが選択されている場合、ヒートポンプ４の作動が極力抑えられている。このため、第一温度Ｔ１、第二温度Ｔ２及び第三温度Ｔ３に大きな差が無くなっていることが分かる。

このような床下暖房システム１の動作によって、室内空間Ｓ２の温度（室温）は略一定に保たれていることが分かる。また、維持運転モードが選択されている場合には、ヒートポンプ４の作動が極力抑えられているため、若干室温が低くなっていることが分かる。

以上の如く、本実施形態に係る床下暖房システム１（暖房システム）は、
太陽熱を集める太陽熱パネル２（集熱部）と、
熱を発生可能なヒートポンプ４（熱源部）と、
放熱可能な放熱器６（放熱部）と、
太陽熱パネル２、ヒートポンプ４及び放熱器６の順に熱媒体を循環させることが可能な循環配管８（循環流路）と、
ヒートポンプ４へと流入する熱媒体の温度である第一温度Ｔ１（熱源供給温度）を検出可能な第一温度センサ１８（熱源供給温度検出部）と、
複数の運転モードを有し、前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに応じてヒートポンプ４を制御可能な制御装置２４（制御部）と、
を具備する床下暖房システム１であって、
前記複数の運転モードには、
第一温度Ｔ１が第一の設定温度（例えば、５０℃）以下である場合に、ヒートポンプ４を作動させる通常運転モードと、
第一温度Ｔ１が前記第一の設定温度よりも低い値に設定された第二の設定温度（例えば、４０℃）以下である場合に、ヒートポンプ４を作動させる集熱優先運転モードと、
が含まれ、
制御装置２４は、
太陽熱パネル２において太陽熱を集めることが可能と判定した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）には、前記集熱優先運転モードを選択し（ステップＳ１０２）、
太陽熱パネル２において太陽熱を集めることが不能と判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、前記通常運転モードを選択する（ステップＳ１０５）ものである。
このように構成することにより、太陽熱の有効利用を図りながら、床下空間Ｓ１を介した室内空間Ｓ２の暖房を十分に行うことができる。すなわち、集熱可能な場合にはヒートポンプ４の作動を抑えることで太陽熱パネル２で集熱された熱の有効利用を図ることができる。一方、集熱不能な場合にはヒートポンプ４を作動させ易くすることで、室内空間Ｓ２の暖房を十分に行うことができる。

また、前記複数の運転モードには、
第一温度Ｔ１が前記第二の設定温度（例えば、４０℃）よりも低い値に設定された第三の設定温度（例えば、３５℃）以下である場合に、ヒートポンプ４を作動させる維持運転モードがさらに含まれ、
制御装置２４は、
太陽熱パネル２において太陽熱を集めることが不能と判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）であっても、現在時刻が放熱器６による放熱の必要性が低い時間帯である非活動時間帯に含まれていると判定した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択する（ステップＳ１０６）ものである。
このように構成することにより、ヒートポンプ４の作動を抑え、省エネを図ることができる。すなわち、暖房の必要性が低い非活動時間帯においては、ヒートポンプ４の作動を抑えることで当該ヒートポンプ４による消費電力の低減を図ることができる。

また、制御装置２４は、
現在時刻が前記非活動時間帯に含まれていないと判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）であっても、現在から所定時間以内に太陽熱パネル２において太陽熱を集めることが可能となることが予測された場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択するものである。
このように構成することにより、太陽熱の有効利用を図ることができる。すなわち、所定時間以内に太陽熱パネル２で集熱できるようになることが分かっている（予測される）場合には、当該熱を利用することを期待して、ヒートポンプ４の作動を抑えることで、太陽熱の有効利用を図ることができる。また、ヒートポンプ４の作動を抑えるため、省エネを図ることもできる。

循環配管８のうち、放熱器６の下流側とヒートポンプ４の上流側とを連通するバイパス配管１０（バイパス流路）と、
バイパス配管１０を介することなく循環配管８内に熱媒体を循環させることで、太陽熱パネル２、ヒートポンプ４及び放熱器６に熱媒体を循環させる第一の状態、又はバイパス配管１０を介して循環配管８内に熱媒体を循環させることで、ヒートポンプ４及び放熱器６に熱媒体を循環させる第二の状態に切り替え可能な第一バルブ１２及び第二バルブ１４（切替部）と、
をさらに具備し、
制御装置２４は、
前記集熱優先運転モードを選択した場合、第一バルブ１２及び第二バルブ１４を前記第一の状態に切り替え、
前記通常運転モード又は前記維持運転モードを選択した場合、第一バルブ１２及び第二バルブ１４を前記第二の状態に切り替えるものである。
このように構成することにより、熱媒体を効率よく循環させることができる。すなわち、太陽熱パネル２に熱媒体を循環させる必要が無い場合（前記通常運転モード又は前記維持運転モードを選択した場合）には、当該太陽熱パネル２への熱媒体の供給（循環）を行わないため、熱媒体の循環経路を短くすることができ、当該熱媒体を効率よく循環させることができる。

なお、本実施形態に係る床下暖房システム１は、本発明に係る暖房システムの実施の一形態である。
また、本実施形態に係る太陽熱パネル２は、本発明に係る集熱部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るヒートポンプ４は、本発明に係る熱源部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る放熱器６は、本発明に係る放熱部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る循環配管８は、本発明に係る循環流路の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一温度Ｔ１は、本発明に係る熱源供給温度の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一温度センサ１８は、本発明に係る熱源供給温度検出部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る制御装置２４は、本発明に係る制御部の実施の一形態である。
また、本実施形態に係るバイパス配管１０は、本発明に係るバイパス流路の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る第一バルブ１２及び第二バルブ１４は、本発明に係る切替部の実施の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、熱源部としてヒートポンプ４を例示したが、その他、熱を発生させることが可能な種々の機器を用いることが可能である。

また、本実施形態においては、制御装置２４はさぐり運転を行うことで太陽熱パネル２が集熱可能か否かを判定するものとしたが、当該判定の方法はこれに限るものではない。例えば、日射量を検出する日射センサ等を用いて判定することも可能である。また、天気予報等の情報に基づいて集熱可能か否かを判定してもよい。

また、本実施形態においては、一定間隔ごとにさぐり運転を行うものとしたが、集熱優先運転モードが選択されている場合（太陽熱パネル２へと熱媒体が循環されている場合）には、さぐり運転を行うまでもなく、太陽熱パネル２が集熱可能か否かを判定することができる。

また、本実施形態のステップＳ１０１においては、太陽熱パネル２が集熱可能であるか否かを判定したが、この判定は集熱の可否を厳密に判定するものでなくてもよい。例えば、太陽熱パネル２で集熱できる状態だとしても、集熱可能な熱量が比較的少ない（所定値（任意の値）未満である）場合には、太陽熱パネル２での集熱が不能とみなすことも可能である。

また、床下暖房システム１に用いられる熱媒体の種類は特に限定するものではない。

また、本実施形態においては、各運転モードごとに設定された設定温度Ｔｓに基づいて、ヒートポンプ４を作動させるものとしたが、ヒートポンプ４の作動方法はこれに限るものではない。例えば、維持運転モードを例に挙げて説明すると、本実施形態では、設定温度Ｔｓが３５℃である場合、制御装置２４は、第一温度Ｔ１が３５℃以下となった場合にヒートポンプ４を作動させる。また、ヒートポンプ４を作動させることで第一温度Ｔ１が３５℃を超えた場合には、当該ヒートポンプ４を停止させるものである。

しかし、ヒートポンプ４の作動方法はこれに限らず、例えば、制御装置２４は、第一温度Ｔ１が３５℃以下となった場合にヒートポンプ４を作動させ、この状態で第一温度Ｔ１が３５℃よりも高い所定の温度（例えば、４０℃）を超えた時点で、当該ヒートポンプ４を停止させる構成とすることも可能である。このように、ヒートポンプ４が作動開始する温度（３５℃）と、作動停止する温度（４０℃）を個別に設定することも可能である。この際、ヒートポンプ４が作動開始する温度よりも作動停止する温度を高く設定することで、ヒートポンプ４が作動と停止を頻繁に繰り返してしまうのを抑制することができる。

また、本実施形態においては、床下暖房システム１を住宅Ｈに設けた例を示したが、その他種々の建物に適用することが可能である。また、本実施形態においては、暖房システムの一例として床下空間Ｓ１を暖めることで間接的に室内空間Ｓ２の暖房を行う床下暖房システム１を例示したが、本発明はその他種々の暖房システムに適用することが可能である。

また、本実施形態においては、制御装置２４は、図２のステップＳ１０１において太陽熱パネル２が集熱不能であると判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、さらにステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理を行うことによって、通常運転モード又は維持運転モードのいずれか一方を選択するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の処理のいずれかを省くことも可能である。また、維持運転モードを用いず、ステップＳ１０１において太陽熱パネル２が集熱不能であると判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には通常運転モードを選択する（ステップＳ１０３及びステップＳ１０４の処理を行わない）ように構成することも可能である。

１ 床下暖房システム
２ 太陽熱パネル
４ ヒートポンプ
６ 放熱器
８ 循環配管
１０ バイパス配管
１２ 第一バルブ
１４ 第二バルブ
１６ ポンプ
１８ 第一温度センサ
２０ 第二温度センサ
２２ 第三温度センサ
２４ 制御装置

Claims (4)

1. 太陽熱を集める集熱部と、
   熱を発生可能な熱源部と、
   放熱可能な放熱部と、
   前記集熱部、前記熱源部及び前記放熱部の順に熱媒体を循環させることが可能な循環流路と、
   前記熱源部へと流入する熱媒体の温度である熱源供給温度を検出可能な熱源供給温度検出部と、
   複数の運転モードを有し、前記複数の運転モードから選択された一の運転モードに応じて前記熱源部を制御可能な制御部と、
   を具備する暖房システムであって、
   前記複数の運転モードには、
   前記熱源供給温度が第一の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる通常運転モードと、
   前記熱源供給温度が前記第一の設定温度よりも低い値に設定された第二の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる集熱優先運転モードと、
   が含まれ、
   前記制御部は、
   前記集熱部において太陽熱を集めることが可能と判定した場合には、前記集熱優先運転モードを選択し、
   前記集熱部において太陽熱を集めることが不能と判定した場合には、前記通常運転モードを選択する、
   暖房システム。
2. 前記複数の運転モードには、
   前記熱源供給温度が前記第二の設定温度よりも低い値に設定された第三の設定温度以下である場合に、前記熱源部を作動させる維持運転モードがさらに含まれ、
   前記制御部は、
   前記集熱部において太陽熱を集めることが不能と判定した場合であっても、現在時刻が前記放熱部による放熱の必要性が低い時間帯である非活動時間帯に含まれていると判定した場合には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択する、
   請求項１に記載の暖房システム。
3. 前記制御部は、
   現在時刻が前記非活動時間帯に含まれていないと判定した場合であっても、現在から所定時間以内に前記集熱部において太陽熱を集めることが可能となることが予測された場合には、前記通常運転モードではなく前記維持運転モードを選択する、
   請求項２に記載の暖房システム。
4. 前記循環流路のうち、前記放熱部の下流側と前記熱源部の上流側とを連通するバイパス流路と、
   前記バイパス流路を介することなく前記循環流路内に熱媒体を循環させることで、前記集熱部、前記熱源部及び前記放熱部に熱媒体を循環させる第一の状態、又は前記バイパス流路を介して前記循環流路内に熱媒体を循環させることで、前記熱源部及び前記放熱部に熱媒体を循環させる第二の状態に切り替え可能な切替部と、
   をさらに具備し、
   前記制御部は、
   前記集熱優先運転モードを選択した場合、前記切替部を前記第一の状態に切り替え、
   前記通常運転モード又は前記維持運転モードを選択した場合、前記切替部を前記第二の状態に切り替える、
   請求項２又は請求項３に記載の暖房システム。

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