JP6975633B2 - Hot water heating system - Google Patents
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Description
本明細書に開示する技術は、給湯暖房システムに関する。 The techniques disclosed herein relate to hot water heating systems.
特許文献1には、給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を貯めるタンクと、タンクとヒートポンプの間で給湯用熱媒を循環させる循環ポンプと、給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、制御装置を備える給湯暖房システムが開示されている。この給湯暖房システムでは、ヒートポンプにおいて給湯用熱媒の加熱と暖房用熱媒の加熱が同時に実行される場合に、ヒートポンプにおいて給湯用熱媒の加熱のみが実行される場合に比べて、ヒートポンプの給湯用熱媒に対する加熱能力を低下させる。 Patent Document 1 describes a heat pump for heating a hot water supply heat medium and a heating heat medium, a tank for storing the hot water supply heat medium, a circulation pump for circulating the hot water supply heat medium between the tank and the heat pump, and a hot water supply heat. A hot water supply device for supplying hot water using a medium, a heating device for heating using a heat medium for heating, and a hot water supply / heating system including a control device are disclosed. In this hot water supply heating system, when the heat pump heats the hot water supply heat medium and the heating heat medium is heated at the same time, the hot water supply of the heat pump is compared with the case where only the hot water supply heat medium is heated in the heat pump. Reduces the heating capacity for the heat medium.
特許文献1の技術では、ヒートポンプにおける暖房用熱媒の加熱の有無によって、ヒートポンプにおける給湯用熱媒に対する加熱能力が変化する。このため、タンクの給湯用熱媒をヒートポンプで加熱する沸き上げ運転を実行する際に、暖房用熱媒の加熱が同時に行われる場合と行われない場合で、沸き上げ運転に要する時間が変化する。 In the technique of Patent Document 1, the heating capacity of the heat pump for the heat medium for hot water supply changes depending on whether or not the heat medium for heating in the heat pump is heated. Therefore, when the boiling operation in which the heat medium for hot water supply of the tank is heated by the heat pump is executed, the time required for the boiling operation changes depending on whether the heating heat medium is heated at the same time or not. ..
沸き上げ運転は、給湯装置において給湯用熱媒を利用した給湯が開始される直前に終了することが好ましい。沸き上げ運転の終了が遅くなると、給湯に利用する高温の給湯用熱媒が不足して、ヒートポンプ以外の熱源を利用した補助加熱が必要となるおそれがある。逆に、沸き上げ運転の終了が早くなると、タンクに貯えられた給湯用熱媒からの自然放熱による損失が増大するおそれがある。沸き上げ運転を、給湯が開始される直前に終了するためには、給湯の開始が予想される時刻から、沸き上げ運転に要する時間を遡った時刻に、沸き上げ運転を開始する必要がある。この場合、沸き上げ運転に要する時間が、暖房用熱媒の加熱の有無によって変化してしまうと、沸き上げ運転を給湯が開始される直前に終了することができなくなるおそれがある。 The boiling operation is preferably completed immediately before the start of hot water supply using the hot water supply heat medium in the hot water supply device. If the end of the boiling operation is delayed, the high-temperature hot water supply heat medium used for hot water supply may be insufficient, and auxiliary heating using a heat source other than the heat pump may be required. On the contrary, if the boiling operation is completed earlier, the loss due to natural heat dissipation from the heat medium for hot water supply stored in the tank may increase. In order to end the boiling operation immediately before the start of the hot water supply, it is necessary to start the boiling operation at a time retroactive from the time when the hot water supply is expected to start to the time required for the boiling operation. In this case, if the time required for the boiling operation changes depending on the presence or absence of heating of the heating heat medium, the boiling operation may not be completed immediately before the hot water supply is started.
本明細書では、ヒートポンプを備える給湯暖房システムにおいて、暖房用熱媒の加熱の有無に関わらず、タンクに貯えられた給湯用熱媒の沸き上げ運転に要する時間を一定とすることが可能な技術を提供する。 In the present specification, in a hot water supply heating system including a heat pump, a technique capable of keeping the time required for boiling operation of the hot water supply heat medium stored in the tank constant regardless of whether or not the heating heat medium is heated. I will provide a.
本明細書は、給湯暖房システムを開示する。給湯暖房システムは、給湯用熱媒および暖房用熱媒を加熱するヒートポンプと、給湯用熱媒を貯めるタンクと、タンクとヒートポンプの間で給湯用熱媒を循環させる循環ポンプと、給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、制御装置を備えている。制御装置は、ヒートポンプにおける給湯用熱媒に対する加熱能力を給湯加熱能力として算出し、ヒートポンプにおける暖房用熱媒に対する加熱能力を暖房加熱能力として算出し、暖房加熱能力が第1所定値以下の場合に、給湯加熱能力を第2所定値に維持するように、ヒートポンプおよび循環ポンプの動作を制御する。 This specification discloses a hot water heating system. The hot water supply heating system includes a heat pump that heats the hot water supply heat medium and the heating heat medium, a tank that stores the hot water supply heat medium, a circulation pump that circulates the hot water supply heat medium between the tank and the heat pump, and a hot water supply heat medium. It is equipped with a hot water supply device that supplies hot water using a heat medium, a heating device that heats using a heat medium for heating, and a control device. The control device calculates the heating capacity for the hot water supply heat medium in the heat pump as the hot water supply heating capacity, calculates the heating capacity for the heating heat medium in the heat pump as the heating heating capacity, and when the heating heating capacity is the first predetermined value or less. , The operation of the heat pump and the circulation pump is controlled so as to maintain the hot water supply heating capacity at the second predetermined value.
上記の構成によれば、給湯暖房システムがタンクに貯えられた給湯用熱媒の沸き上げ運転を実行する際に、ヒートポンプにおいて暖房用熱媒の加熱が行われない場合(この場合、ヒートポンプにおける暖房用熱媒に対する加熱能力はゼロとなる)と、ヒートポンプにおいて第1所定値以下の加熱能力で暖房用熱媒の加熱が行われる場合とで、沸き上げ運転に要する時間を一定とすることができる。 According to the above configuration, when the hot water supply heating system executes the boiling operation of the hot water supply heat medium stored in the tank, the heating heat medium is not heated in the heat pump (in this case, the heating in the heat pump). The heating capacity for the heat medium is zero), and the time required for the boiling operation can be fixed depending on the case where the heat medium for heating is heated with the heating capacity of the first predetermined value or less in the heat pump. ..
上記の給湯暖房システムでは、制御装置が、暖房加熱能力に関わらず、暖房加熱能力と給湯加熱能力の和である合計加熱能力がヒートポンプの最大加熱能力を超えない限りで、給湯加熱能力を第2所定値に維持するように、ヒートポンプおよび循環ポンプの動作を制御してもよい。 In the above-mentioned hot water supply heating system, the control device sets the hot water supply heating capacity second as long as the total heating capacity, which is the sum of the heating heating capacity and the hot water supply heating capacity, does not exceed the maximum heating capacity of the heat pump, regardless of the heating heating capacity. The operation of the heat pump and the circulation pump may be controlled so as to maintain a predetermined value.
上記の構成によれば、給湯暖房システムがタンクに貯えられた給湯用熱媒の沸き上げ運転を実行する際に、ヒートポンプにおいて第1所定値を超える加熱能力で暖房用熱媒の加熱が行われる場合でも、合計加熱能力がヒートポンプの最大加熱能力を超えない限り、沸き上げ運転に要する時間を一定とすることができる。 According to the above configuration, when the hot water supply heating system executes the boiling operation of the hot water supply heat medium stored in the tank, the heat supply heat medium is heated with a heating capacity exceeding the first predetermined value in the heat pump. Even in this case, the time required for the boiling operation can be fixed as long as the total heating capacity does not exceed the maximum heating capacity of the heat pump.
以下、実施例に係る給湯暖房システム2について説明する。図1に示すように、本実施例に係る給湯暖房システム2は、タンクユニット4と、ヒートポンプユニット6と、熱源機ユニット8と、制御装置100を備えている。
Hereinafter, the hot water supply /
ヒートポンプユニット6は、ヒートポンプ50と、給湯用水循環ポンプ22を備えている。ヒートポンプ50は、冷媒(例えばR410AといったHFC冷媒や、R744といったCO2冷媒)を循環させるための冷媒循環路52と、空気熱交換器54と、ファン56と、圧縮機62と、三流体熱交換器58と、膨張弁60と、冷媒バイパス路64と、開閉弁66を備えている。
The heat pump unit 6 includes a
空気熱交換器54は、ファン56によって送風された外気と冷媒循環路52内の冷媒との間で熱交換させる。後で説明するように、空気熱交換器54には、膨張弁60を通過後の低圧低温の液体状態にある冷媒が供給される。空気熱交換器54は、冷媒と外気とを熱交換させることによって、冷媒を加熱する。冷媒は、加熱されることにより気化し、比較的高温で低圧の気体状態となる。
The
圧縮機62には、空気熱交換器54を通過後の冷媒が供給される。即ち、圧縮機62には、比較的高温で低圧の気体状態の冷媒が供給される。圧縮機62によって冷媒が圧縮されることにより、冷媒は高温高圧の気体状態となる。圧縮機62は、圧縮後の高温高圧の気体状態の冷媒を、三流体熱交換器58に送り出す。冷媒循環路52の圧縮機62よりも下流側には、サーミスタ61が取り付けられている。サーミスタ61は、圧縮機62から三流体熱交換器58へ送られる冷媒の温度を検出する。
The
三流体熱交換器58の冷媒循環路52には、圧縮機62から送り出された高温高圧の気体状態の冷媒が供給される。三流体熱交換器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述のタンク水循環路20内の水(以下では給湯用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。さらに、三流体熱交換器58は、冷媒循環路52内の冷媒と、後述の第2暖房加熱路88内の水(以下では暖房用水ともいう)との間で熱交換を行うことができる。冷媒は、三流体熱交換器58での熱交換の結果、熱を奪われて凝縮する。これにより、冷媒は、比較的低温で高圧の液体状態となる。三流体熱交換器58の冷媒循環路52には、サーミスタ63が取り付けられている。サーミスタ63は、三流体熱交換器58において凝縮過程にある冷媒の温度(すなわち、冷媒の凝縮温度)を検出する。また、冷媒循環路52の三流体熱交換器58よりも下流側には、サーミスタ65が取り付けられている。サーミスタ65は、三流体熱交換器58から膨張弁60へ送られる冷媒の温度を検出する。
A high-temperature, high-pressure gaseous refrigerant sent from the
膨張弁60には、三流体熱交換器58を通過後の比較的低温で高圧の液体状態の冷媒が供給される。冷媒は、膨張弁60を通過することによって減圧され、低温低圧の液体状態となる。膨張弁60を通過した冷媒は、上記の通り、空気熱交換器54に送られる。
The
冷媒バイパス路64は、一端が膨張弁60の上流側に接続され、他端が膨張弁60の下流側に接続されている。冷媒バイパス路64内には、開閉弁66が備えられている。
One end of the
ヒートポンプ50において、開閉弁66を閉じた状態で、圧縮機62を作動させると、冷媒循環路52内の冷媒は、空気熱交換器54、圧縮機62、三流体熱交換器58、膨張弁60の順に循環する。この場合、三流体熱交換器58において、タンク水循環路20内の給湯用水、および/または、第2暖房加熱路88内の暖房用水が加熱される。なお、三流体熱交換器58においては、冷媒と給湯用水は互いに対向流として流れるとともに、冷媒と暖房用水は互いに対向流として流れる。
When the
タンクユニット4は、タンク10を備えている。タンク10は、ヒートポンプ50によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例の給湯用水は、水道水である。タンク10は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク10内には満水まで給湯用水が貯留される。タンク10には、サーミスタ12、14、16、18がタンク10の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ12、14、16、18は、その取付位置の給湯用水の温度を測定する。各サーミスタ12、14、16、18の検出温度から、タンク10の蓄熱状態を特定することができる。
The tank unit 4 includes a
タンク水循環路20は、上流端がタンク10の下部に接続されており、ヒートポンプユニット6の三流体熱交換器58を通過して、下流端がタンク10の上部に接続されている。タンク水循環路20には、ヒートポンプユニット6の給湯用水循環ポンプ22が介装されている。ヒートポンプユニット6において、ヒートポンプ50を作動させて、給湯用水循環ポンプ22を駆動すると、タンク10の下部の給湯用水が三流体熱交換器58に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。タンク10の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク水循環路20の三流体熱交換器58よりも上流側には、サーミスタ23が取り付けられている。サーミスタ23は、タンク10からヒートポンプ50へ送られる給湯用水の温度を検出する。また、タンク水循環路20の三流体熱交換器58よりも下流側には、サーミスタ21が取り付けられている。サーミスタ21は、ヒートポンプ50からタンク10へ送られる給湯用水の温度を検出する。
The upstream end of the tank
水道水導入路24は、上流端が給湯暖房システム2の外部の水道水供給源32に接続されている。水道水導入路24の下流側は、第1導入路24aと第2導入路24bに分岐している。第1導入路24aの下流端は、タンク10の下部に接続されている。第2導入路24bの下流端は、第1給湯路36の途中に接続されている。第1導入路24aには、逆止弁26が介装されている。第2導入路24bには、逆止弁28が介装されている。
The upstream end of the tap
第1給湯路36は、上流端がタンク10の上部に接続されている。上述したように、第1給湯路36の途中には、水道水導入路24の第2導入路24bが接続されている。第1給湯路36と第2導入路24bの接続部には、混合弁30が介装されている。混合弁30は、タンク10の上部から第1給湯路36へ流入する高温の給湯用水の流量と、第2導入路24bから第1給湯路36へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第2導入路24bとの接続部より下流側の第1給湯路36は、熱源機ユニット8の給湯加熱路37を通過して、第2給湯路39へ接続している。第1給湯路36と第2給湯路39の間は、熱源機バイパス路33によって接続されている。熱源機バイパス路33にはバイパス弁34が介装されている。第2給湯路39の下流端は給湯栓38に接続されている。
The upstream end of the first hot
熱源機ユニット8は、シスターン70と、暖房用バーナ82と、給湯用バーナ81を備えている。シスターン70は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン70には、暖房往路72の上流端が接続されている。暖房往路72には、暖房用水循環ポンプ74が介装されている。暖房用水循環ポンプ74を駆動すると、シスターン70内の暖房用水が暖房往路72に流れ込む。
The heat source unit 8 includes a
暖房往路72の下流端は、第1暖房加熱路73と、低温暖房循環路75に分岐している。低温暖房循環路75には、低温暖房機78が取り付けられる。本実施例の低温暖房機78は、例えば床暖房機である。低温暖房機78は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。第1暖房加熱路73には、暖房用バーナ82が介装されている。暖房用バーナ82は、第1暖房加熱路73内の暖房用水を加熱する。第1暖房加熱路73の下流端は、高温暖房循環路77と追い焚き循環路79に分岐している。高温暖房循環路77には、高温暖房機76が取り付けられる。本実施例の高温暖房機76は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房機76は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。低温暖房循環路75と高温暖房循環路77は、それぞれの下流端で合流して、第1暖房復路84の上流端へ接続している。
The downstream end of the heating
第1暖房復路84の下流端は、タンクユニット4において、第2暖房加熱路88とHPバイパス路94に分岐している。第1暖房復路84の下流端には、暖房用水調整弁90が設けられている。暖房用水調整弁90は、その開度を変化させることによって、第1暖房復路84から第2暖房加熱路88へ流れる暖房用水の流量と、第1暖房復路84からHPバイパス路94へ流れる暖房用水の流量の割合を変化させることができる。本実施例の暖房用水調整弁90には、例えば三方弁が用いられる。第2暖房加熱路88は、ヒートポンプユニット6の三流体熱交換器58を通過して、第2暖房復路96の上流端へ接続している。第2暖房加熱路88の三流体熱交換器58よりも上流側には、サーミスタ87が取り付けられている。サーミスタ87は、三流体熱交換器58を通過する前の暖房用水の温度を検出する。また、第2暖房加熱路88の三流体熱交換器58よりも下流側には、サーミスタ89が取り付けられている。サーミスタ89は、三流体熱交換器58を通過した後の暖房用水の温度を検出する。HPバイパス路94は、ヒートポンプユニット6の三流体熱交換器58を通過することなく、第2暖房復路96の上流端へ接続している。第2暖房復路96は、下流端が熱源機ユニット8のシスターン70に接続している。
The downstream end of the first
追い焚き循環路79には、追い焚き熱動弁83と、追い焚き熱交換器97が介装されている。追い焚き熱動弁83は、追い焚き循環路79を開閉する。追い焚き熱交換器97では、追い焚き循環路79を流れる暖房用水と、浴槽水循環路91を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路79の下流端は、第2暖房復路96に接続している。
A reheating
浴槽水循環路91の上流端は、浴槽98の底部に接続している。浴槽水循環路91の下流端は、浴槽98の側部に接続している。浴槽水循環路91には、浴槽水循環ポンプ99が介装されている。浴槽水循環ポンプ99が駆動すると、浴槽98の底部から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器97を通過して、浴槽98の側部へ戻される。浴槽水循環路91の追い焚き熱交換器97よりも上流側には、サーミスタ92が取り付けられている。サーミスタ92は、追い焚き熱交換器97を通過する前の浴槽水の温度を検出する。浴槽水循環路91の追い焚き熱交換器97よりも下流側には、サーミスタ93が取り付けられている。サーミスタ93は、追い焚き熱交換器97を通過した後の浴槽水の温度を検出する。
The upstream end of the bathtub
給湯加熱路37には、給湯用バーナ81が介装されている。給湯加熱路37の給湯用バーナ81よりも下流側から、浴槽注湯路40が分岐している。浴槽注湯路40には、浴槽注湯路40を開閉する注湯電磁弁42が介装されている。浴槽注湯路40の下流端は、浴槽水循環ポンプ99に接続している。
A hot
制御装置100は、タンクユニット4、ヒートポンプユニット6、熱源機ユニット8の各構成要素の動作を制御する。
The
(給湯暖房システムの動作)
次いで、本実施例の給湯暖房システム2の動作について説明する。以下では、給湯暖房システム2が実施する、沸き上げ運転、給湯運転、湯張り運転、暖房運転および追い焚き運転について順に説明する。
(Operation of hot water supply and heating system)
Next, the operation of the hot water supply /
(沸き上げ運転)
沸き上げ運転は、タンク10内の給湯用水をヒートポンプ50で加熱し、高温となった給湯用水をタンク10に戻す運転である。沸き上げ運転を実行する際には、制御装置100は、圧縮機62およびファン56を駆動してヒートポンプ50を作動させるとともに、給湯用水循環ポンプ22を駆動する。この際、ヒートポンプ50では、開閉弁66を閉じた状態で圧縮機62を駆動する。
(Boiling operation)
The boiling operation is an operation in which the hot water for hot water supply in the
圧縮機62の駆動により、冷媒循環路52内の冷媒は、空気熱交換器54、圧縮機62、三流体熱交換器58、膨張弁60の順に循環する。この場合、三流体熱交換器58を通過する冷媒循環路52内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、給湯用水循環ポンプ22の駆動により、タンク水循環路20内をタンク10内の給湯用水が循環する。即ち、タンク10の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路20内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器58を通過する際に、冷媒循環路52内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク10の上部に戻される。この際、サーミスタ21で検出される給湯用水の温度が、沸き上げ設定温度となるように、ヒートポンプ50および給湯用水循環ポンプ22の動作が制御される。これにより、タンク10に高温の給湯用水が貯められる。タンク10の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、沸き上げ運転は終了する。
By driving the
(給湯運転)
給湯運転は、タンク10内の給湯用水を給湯栓38に供給する運転である。給湯運転は、上記の沸き上げ運転と並行して行うこともできる。給湯栓38が開かれると、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36を介して給湯栓38に供給される。
(Hot water supply operation)
The hot water supply operation is an operation of supplying the hot water supply water in the
制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁30を駆動して第2導入路24bから第1給湯路36に水道水を導入する。従って、タンク10から供給された給湯用水と第2導入路24bから供給された水道水とが、第1給湯路36内で混合される。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁30の開度を調整する。一方、制御装置100は、タンク10から第1給湯路36に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、給湯用バーナ81によって給湯加熱路37を通過する給湯用水を加熱する。制御装置100は、給湯栓38に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用バーナ81の出力を制御する。給湯栓38が閉じられると、給湯運転は終了する。
When the temperature of the hot water supply water supplied from the
(湯張り運転)
湯張り運転は、タンク10内の給湯用水を浴槽98に供給する運転である。湯張り運転は、上記の沸き上げ運転と並行して行うこともできる。ユーザによって湯張り運転の実行が指示されると、制御装置100は、注湯電磁弁42を開く。注湯電磁弁42が開かれると、水道水供給源32からの水圧によって、水道水導入路24(第1導入路24a)からタンク10の下部に水道水が流入する。同時に、タンク10上部の給湯用水が、第1給湯路36、浴槽注湯路40、浴槽水循環路91を介して浴槽98に供給される。湯張り運転では、上記の給湯運転と同様にして、湯張り設定温度に調温された給湯用水が浴槽98へ供給される。浴槽98へ供給された給湯用水の積算流量が湯張り設定水量に達すると、制御装置100は注湯電磁弁42を閉じる。これによって、湯張り運転は終了する。
(Hot water filling operation)
The hot water filling operation is an operation of supplying the hot water supply water in the
(暖房運転)
暖房運転は、ヒートポンプ50によって暖房用水を加熱し、高温となった暖房用水を用いて低温暖房機78や高温暖房機76によって暖房する運転である。ユーザによって暖房運転の実行が指示されると、制御装置100は、暖房用水調整弁90の開度を低温暖房機78や高温暖房機76の負荷に応じて調整し、暖房用水循環ポンプ74を駆動する。さらに、制御装置100は、開閉弁66を閉じた状態で圧縮機62およびファン56を駆動する。これによって、三流体熱交換器58で加熱された暖房用水が、シスターン70を経て、低温暖房機78や高温暖房機76に供給される。さらに、制御装置100は、必要に応じて暖房用バーナ82を作動する。これにより、高温暖房機76には、暖房用バーナ82での加熱によってさらに高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、低温暖房機78に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房機76に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、暖房用水調整弁90の開度や、ヒートポンプ50の動作や、暖房用バーナ82の出力が調整される。ユーザによって暖房運転の終了が指示されると、暖房運転は終了する。
(Heating operation)
The heating operation is an operation in which the heating water is heated by the
(追い焚き運転)
追い焚き運転は、浴槽98に貯えられている浴槽水を、追い焚き熱交換器97によって加熱する運転である。ユーザによって追い焚き運転の実行が指示されると、制御装置100は、暖房用水調整弁90の開度を調整し、暖房用水循環ポンプ74を駆動する。さらに、制御装置100は、開閉弁66を閉じた状態で圧縮機62およびファン56を駆動するとともに、浴槽水循環ポンプ99を駆動する。これにより、ヒートポンプ50や暖房用バーナ82での加熱によって高温となった暖房用水が、追い焚き熱交換器97に供給される。浴槽98に貯えられている浴槽水は、追い焚き熱交換器97へ送られて、暖房用水との熱交換によって加熱された後、浴槽98へ戻される。追い焚き運転においては、追い焚き熱交換器97から浴槽98に戻される浴槽水の温度が追い焚き設定温度となるように、暖房用水調整弁90の開度や、ヒートポンプ50の動作や、暖房用バーナ82の出力や、浴槽水循環ポンプ99の回転数が調整される。浴槽98の内部の全ての浴槽水の温度が追い焚き設定温度となると、追い焚き運転は終了する。
(Reheating operation)
The reheating operation is an operation in which the bathtub water stored in the
(沸き上げ運転のスケジューリング)
制御装置100は、過去の所定期間(例えば7日間)について、給湯運転や湯張り運転において供給した給湯用水の温度と積算流量を、給湯実績として記憶している。そして、制御装置100は、毎日、所定時刻(例えば午前2時)が到来する度に、過去の所定期間における給湯実績に基づいて、当日の給湯開始時刻や、湯張り開始時刻を推定する。そして、制御装置100は、推定された給湯開始時刻や湯張り開始時刻から、沸き上げ運転に要する時間を遡った時刻を、沸き上げ運転の開始時刻として設定する。沸き上げ運転に要する時間は、沸き上げ運転の終了後に開始される給湯運転や湯張り運転において必要とされる給湯用水の温度および積算流量と、沸き上げ運転でのヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力に基づいて、算出することができる。そして、制御装置100は、設定された沸き上げ運転の開始時刻が到来すると、上記した沸き上げ運転を実行する。
(Scheduling of boiling operation)
The
(ヒートポンプにおける加熱能力の制御)
制御装置100は、沸き上げ運転や暖房運転、追い焚き運転でヒートポンプ50を駆動している時に、ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力およびヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力をそれぞれ算出する。
(Control of heating capacity in heat pump)
The
ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力は、種々の方法により算出することができる。例えば、制御装置100は、サーミスタ23で検出される三流体熱交換器58に流入する給湯用水の温度と、サーミスタ21で検出される三流体熱交換器58から流出する給湯用水の温度から、給湯用水の昇温幅を算出し、給湯用水循環ポンプ22の回転数から、給湯用水の流量を取得し、給湯用水の昇温幅に給湯用水の流量を乗算することで、ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力を算出してもよい。あるいは、制御装置100は、三流体熱交換器58に流入する冷媒の過熱度と、三流体熱交換器58から流出する冷媒の過冷却度と、圧縮機62の回転数と、給湯用水循環ポンプ22の回転数と、給湯用水に対する加熱能力について、予め試験等によって特定された対応関係を対応テーブルとして記憶しておき、三流体熱交換器58に流入する冷媒の過熱度と、三流体熱交換器58から流出する冷媒の過冷却度と、圧縮機62の回転数と、給湯用水循環ポンプ22の回転数から、給湯用水に対する加熱能力を特定してもよい。この場合、三流体熱交換器58に流入する冷媒の過熱度は、サーミスタ61で検出される冷媒の温度(圧縮機62から三流体熱交換器58へ送られる冷媒の温度)から、サーミスタ63で検出される冷媒の温度(三流体熱交換器58における冷媒の凝縮温度)を減算することで、算出することができる。また、三流体熱交換器58から流出する冷媒の過冷却度は、サーミスタ63で検出される冷媒の温度(三流体熱交換器58における冷媒の凝縮温度)から、サーミスタ65で検出される冷媒の温度(三流体熱交換器58から膨張弁60へ送られる冷媒の温度)を減算することで、算出することができる。
The heating capacity of the
ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力は、種々の方法により算出することができる。例えば、制御装置100は、サーミスタ87で検出される三流体熱交換器58に流入する暖房用水の温度と、サーミスタ89で検出される三流体熱交換器58から流出する暖房用水の温度から、暖房用水の昇温幅を算出し、暖房用水循環ポンプ74の回転数と、暖房用水調整弁90の開度から、暖房用水の流量を取得し、暖房用水の昇温幅に暖房用水の流量を乗算することで、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力を算出してもよい。あるいは、制御装置100は、三流体熱交換器58に流入する冷媒の過熱度と、三流体熱交換器58から流出する冷媒の過冷却度と、圧縮機62の回転数と、給湯用水循環ポンプ22の回転数から、ヒートポンプ50における合計加熱能力と、ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力をそれぞれ特定した上で、合計加熱能力から給湯用水に対する加熱能力を減算することで、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力を算出してもよい。
The heating capacity of the
ヒートポンプ50において、給湯用水の加熱と暖房用水の加熱が同時に行われる場合、ヒートポンプ50は、合計加熱能力が第3所定値(例えば2.5kW)の場合に、最も高い効率で運転することができる。そこで、制御装置100は、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)の時に、ヒートポンプ50における合計加熱能力が第3所定値(例えば2.5kW)となるような、給湯用水に対する加熱能力を、第2所定値(例えば1.5kW)として設定する。そして、図2、図3に示すように、制御装置100は、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)以下の場合には、ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力が第2所定値(例えば1.5kW)に維持されるように、ヒートポンプ50および給湯用水循環ポンプ22の動作を制御する。このような構成とすることで、給湯暖房システム2が沸き上げ運転を実行中に、暖房運転や追い焚き運転が実行されない場合(この場合、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力はゼロとなる)と、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)以下となるように暖房運転や追い焚き運転が実行される場合とで、沸き上げ運転に要する時間を一定とすることができる。
When the
なお、図2に示すように、制御装置100は、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)を超える場合についても、合計加熱能力がヒートポンプ50の最大加熱能力(例えば3.0kW)を超えない限りで、ヒートポンプ50における給湯用水に対する加熱能力が第2所定値(例えば1.5kW)に維持されるように、ヒートポンプ50および給湯用水循環ポンプ22の動作を制御してもよい。このような構成とすることで、給湯暖房システム2が沸き上げ運転を実行中に、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)を超えるように暖房運転や追い焚き運転が実行される場合でも、合計加熱能力がヒートポンプ50の最大加熱能力(例えば3.0kW)を超えない限り、沸き上げ運転に要する時間を一定とすることができる。
As shown in FIG. 2, in the
あるいは、図3に示すように、制御装置100は、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)を超える場合には、ヒートポンプ50における合計加熱能力が第3所定値(例えば2.5kW)に維持されるように、ヒートポンプ50および給湯用水循環ポンプ22の動作を制御してもよい。このような構成とすることで、ヒートポンプ50における暖房用水に対する加熱能力が第1所定値(例えば1.0kW)を超える場合に、ヒートポンプ50を高い効率で動作させることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 3, when the heating capacity of the
以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。 Although specific examples of the disclosed techniques have been described in detail in the present specification, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples exemplified above. Further, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing.
2 :給湯暖房システム
4 :タンクユニット
6 :ヒートポンプユニット
8 :熱源機ユニット
10 :タンク
12 :サーミスタ
14 :サーミスタ
16 :サーミスタ
18 :サーミスタ
20 :タンク水循環路
21 :サーミスタ
22 :給湯用水循環ポンプ
23 :サーミスタ
24 :水道水導入路
24a :第1導入路
24b :第2導入路
26 :逆止弁
28 :逆止弁
30 :混合弁
32 :水道水供給源
33 :熱源機バイパス路
34 :バイパス弁
36 :第1給湯路
37 :給湯加熱路
38 :給湯栓
39 :第2給湯路
40 :浴槽注湯路
42 :注湯電磁弁
50 :ヒートポンプ
52 :冷媒循環路
54 :空気熱交換器
56 :ファン
58 :三流体熱交換器
60 :膨張弁
61 :サーミスタ
62 :圧縮機
63 :サーミスタ
64 :冷媒バイパス路
65 :サーミスタ
66 :開閉弁
70 :シスターン
72 :暖房往路
73 :第1暖房加熱路
74 :暖房用水循環ポンプ
75 :低温暖房循環路
76 :高温暖房機
77 :高温暖房循環路
78 :低温暖房機
79 :追い焚き循環路
81 :給湯用バーナ
82 :暖房用バーナ
83 :追い焚き熱動弁
84 :第1暖房復路
87 :サーミスタ
88 :第2暖房加熱路
89 :サーミスタ
90 :暖房用水調整弁
91 :浴槽水循環路
92 :サーミスタ
93 :サーミスタ
94 :HPバイパス路
96 :第2暖房復路
97 :追い焚き熱交換器
98 :浴槽
99 :浴槽水循環ポンプ
100 :制御装置
2: Hot water supply and heating system 4: Tank unit 6: Heat pump unit 8: Heat source unit 10: Tank 12: Thermista 14: Thermista 16: Thermista 18: Thermista 20: Tank water circulation path 21: Thermista 22: Hot water circulation pump 23: Thermista 24: Tap water introduction path 24a: 1st introduction path 24b: 2nd introduction path 26: Check valve 28: Check valve 30: Mixing valve 32: Tap water supply source 33: Heat source machine bypass path 34: Bypass valve 36: 1st hot water supply passage 37: Hot water supply heating passage 38: Hot water supply tap 39: 2nd hot water supply passage 40: Bath water injection passage 42: Hot water injection electromagnetic valve 50: Heat pump 52: Refrigerator circulation passage 54: Air heat exchanger 56: Fan 58: Three-fluid heat exchanger 60: Expansion valve 61: Thermista 62: Compressor 63: Thermista 64: Refrigerant bypass path 65: Thermista 66: On-off valve 70: Systurn 72: Heating outbound path 73: First heating heating path 74: Water circulation for heating Pump 75: Low temperature heating circulation path 76: High temperature heater 77: High temperature heating circulation path 78: Low temperature heater 79: Reheating circulation path 81: Hot water supply burner 82: Heating burner 83: Reheating heat valve 84: First Heating return path 87: Thermista 88: Second heating heating path 89: Thermista 90: Heating water regulating valve 91: Bath water circulation path 92: Thermista 93: Thermista 94: HP bypass path 96: Second heating return path 97: Reheating heat exchanger 98: Water heater 99: Water heater water circulation pump 100: Control device
Claims (2)
前記給湯用熱媒を貯めるタンクと、
前記タンクと前記ヒートポンプの間で前記給湯用熱媒を循環させる循環ポンプと、
前記給湯用熱媒を利用して給湯する給湯装置と、
前記暖房用熱媒を利用して暖房する暖房装置と、
制御装置を備えており、
前記制御装置が、
前記ヒートポンプにおける前記給湯用熱媒に対する加熱能力を給湯加熱能力として算出し、
前記ヒートポンプにおける前記暖房用熱媒に対する加熱能力を暖房加熱能力として算出し、
前記暖房加熱能力が第1所定値以下の場合に、前記給湯加熱能力を第2所定値に維持するように、前記ヒートポンプおよび前記循環ポンプの動作を制御する、給湯暖房システム。 A heat pump that heats the heat medium for hot water supply and the heat medium for heating,
The tank that stores the heat medium for hot water supply and
A circulation pump that circulates the heat medium for hot water supply between the tank and the heat pump,
A hot water supply device that supplies hot water using the heat medium for hot water supply,
A heating device that heats using the heating heat medium and
Equipped with a control device
The control device
The heating capacity of the heat pump for the hot water supply heat medium is calculated as the hot water supply heating capacity.
The heating capacity of the heat pump for the heating heat medium is calculated as the heating heating capacity.
A hot water supply / heating system that controls the operation of the heat pump and the circulation pump so that the hot water supply / heating capacity is maintained at the second predetermined value when the heating / heating capacity is equal to or less than the first predetermined value.
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