JP7175246B2 - SOLAR POWER GENERATION HOT WATER SUPPLY SYSTEM, HOUSING COMPLETE INCLUDING THE SAME, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLAR POWER GENERATION HOT WATER SUPPLY SYSTEM - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電パネルとヒートポンプを用いたソーラー発電給湯システムとそれを備えた集合住宅、及びソーラー発電給湯システムの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a solar power generation hot water supply system using a photovoltaic panel and a heat pump, a housing complex including the same, and a method for manufacturing a solar power generation hot water supply system.
太陽光発電システムは、太陽エネルギーにより太陽光発電パネル(以下、「光発電パネル」)が高温になると、発電効率が低下することが知られている。
光発電パネルとヒートポンプを用いたシステムは、例えば特許文献1に開示されている。
It is known that the power generation efficiency of a photovoltaic power generation system decreases when the photovoltaic panel (hereinafter referred to as “photovoltaic panel”) becomes hot due to solar energy.
A system using a photovoltaic panel and a heat pump is disclosed in
特許文献1の「太陽エネルギー利用システム」は、光発電パネルを冷却する第1熱交換器と、第1熱交換器に接続されたヒートポンプと、第1熱交換器とヒートポンプとの間で熱媒を循環させる循環ポンプと、循環ポンプの流量を変更する流量制御部とを備える。これにより太陽エネルギーの利用効率の向上を図っている。
The "solar energy utilization system" of
特許文献1では、熱媒を、第1熱交換器とヒートポンプの気体熱交換器との間で循環させる必要があるため、熱媒を循環させるための配管を敷設する必要がある。
また、特許文献1のヒートポンプを利用した給湯器(ヒートポンプ型給湯器)には効率よく沸かせる熱源温度に制約がある。曇天時等のように日射が少ない日には、液体の熱媒の温度が下がりすぎ、又は凍結し、ヒートポンプの効率が低下する可能性がある。
In
In addition, the water heater using the heat pump of Patent Document 1 (heat pump type water heater) has restrictions on the heat source temperature that can be boiled efficiently. On days with little solar radiation, such as cloudy weather, the temperature of the liquid heat transfer medium may drop too low or freeze, reducing the efficiency of the heat pump.
その上、特許文献1のヒートポンプは、熱媒を循環させるので、熱媒の熱容量がヒートポンプの冷却能力を超えると熱媒を冷却しきれず、熱媒の温度が益々上昇する。一方、ヒートポンプにも、熱源側の許容温度に上限(例えば、約45℃以上)があり、熱媒がその許容温度を超えると、ヒートポンプの作動が停止する可能性がある。そのため、循環する熱媒に熱容量が蓄積しすぎて高温となり、ヒートポンプが停止すると、特許文献1の太陽エネルギー利用システムを使用できなくなる可能性があった。
また、ヒートポンプの作動が停止しなくても、循環する熱媒に熱容量が蓄積することにより、冷却できていない熱媒を第1熱交換器へ送り込むこととなるので、光発電パネルの発電効率が低下する可能性があった。
そのため、晴天時のように日射が多い日にも、特許文献1の太陽エネルギー利用システムの効率が低下する可能性があった。
Moreover, since the heat pump of
In addition, even if the heat pump does not stop operating, the heat capacity accumulates in the circulating heat medium, and the heat medium that has not been cooled is sent to the first heat exchanger, so the power generation efficiency of the photovoltaic panel increases. could have declined.
Therefore, there is a possibility that the efficiency of the solar energy utilization system of
さらに、微風や無風の日の場合、自然風の気流による光発電パネルの冷却効果が期待できず、光発電パネルの発電効率が低下する可能性もあった。 Furthermore, on a day with a slight breeze or no wind, the cooling effect of the photovoltaic panel due to the air current of the natural wind cannot be expected, and there is a possibility that the power generation efficiency of the photovoltaic panel may decrease.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、一年を通じて、太陽エネルギーの変換効率を向上させることができるソーラー発電給湯システムとそれを備えた集合住宅、及びソーラー発電給湯システムの製造方法を提供することにある。 The present invention was created to solve the above problems. In other words, an object of the present invention is to provide a solar power generation hot water supply system capable of improving the conversion efficiency of solar energy throughout the year, a housing complex equipped with the solar power generation hot water supply system, and a method for manufacturing the solar power generation hot water supply system.
本発明によれば、表面が上方に向き該表面で受けた太陽光で発電する光発電パネルと、
前記光発電パネルに隣接して設置され、周囲の空気を吸入し、該空気から吸熱し、その熱を利用して湯を沸かすヒートポンプ型給湯器と、を備え、
前記ヒートポンプ型給湯器は、前記吸熱によって前記空気が冷却された冷風を前記光発電パネルの裏面に当てる、ソーラー発電給湯システムが提供される。
According to the present invention, a photovoltaic panel whose surface faces upward and generates electricity from sunlight received on the surface;
a heat pump type water heater installed adjacent to the photovoltaic panel, sucking ambient air, absorbing heat from the air, and using the heat to boil water;
The heat pump type water heater provides a solar power generation hot water supply system in which cold air in which the air is cooled by the heat absorption is applied to the rear surface of the photovoltaic panel.
また、本発明によれば、表面が上方に向き該表面で受けた太陽光で発電する光発電パネルと、
周囲の空気を吸入し、該空気から吸熱し、その熱を利用して湯を沸かすヒートポンプ型給湯器と、を用意し、
前記ヒートポンプ型給湯器は、周囲から前記空気を吸入する吸気口と、該空気から吸熱したことによって前記空気が冷却された冷風を送気する排気口と、を異なる側面に有するヒートポンプを有するものであり、
前記ヒートポンプと前記光発電パネルとは、前記冷風が前記光発電パネルの一端部から裏面に当たるように配置される、ソーラー発電給湯システムの製造方法が提供される。
Further, according to the present invention, a photovoltaic panel whose surface faces upward and generates electricity from sunlight received on the surface;
preparing a heat pump type water heater that draws in ambient air, absorbs heat from the air, and uses the heat to boil water;
The heat pump type water heater has a heat pump having an intake port for sucking the air from the surroundings and an exhaust port for sending cold air obtained by absorbing heat from the air and supplying cold air on different sides. can be,
The heat pump and the photovoltaic panel are arranged so that the cool air hits the back surface of the photovoltaic panel from one end.
上述した本発明によれば、気温が高い日に光発電パネルが太陽光で熱せられても、ヒートポンプの冷排熱を含む冷風を光発電パネルの裏面に当てて光発電パネルを冷却するので、光発電パネルの発電効率を向上させることができる。これにより、冷風を当てない場合よりも、光発電パネルの発電効率を向上させることができる。 According to the above-described present invention, even if the photovoltaic panel is heated by the sunlight on a day when the temperature is high, the cold wind containing cold exhaust heat from the heat pump is applied to the back surface of the photovoltaic panel to cool the photovoltaic panel. The power generation efficiency of the photovoltaic panel can be improved. As a result, the power generation efficiency of the photovoltaic panel can be improved more than when cold air is not applied.
また、ヒートポンプと光発電パネルの間の熱媒が気体(空気)なので、気温が低い環境であっても凍結のおそれがない。その上、熱媒が空気なので、大気中から熱媒を取り込み、大気中へ放出できることにより、熱媒を循環させず、熱容量を熱媒に蓄積させない。そのため、本発明によれば、ヒートポンプの作動が停止する可能性が低く、光発電パネルの発電効率が低下する可能性も低い。 Also, since the heat medium between the heat pump and the photovoltaic panel is gas (air), there is no risk of freezing even in a low temperature environment. Moreover, since the heat medium is air, the heat medium can be taken in from the atmosphere and released into the atmosphere, so that the heat medium is not circulated and the heat capacity is not accumulated in the heat medium. Therefore, according to the present invention, the heat pump is less likely to stop operating, and the power generation efficiency of the photovoltaic panel is less likely to decrease.
そのため、年間を通じてヒートポンプを稼働させることができるので、一年中、光発電パネルに冷風を当てることができる。
その上、一年中ヒートポンプを稼働させることができるので、風が吹かない日であっても、冷風で気流を起させ、光発電パネルを冷却することができる。
したがって、上述した本発明によれば、光発電パネルの発電効率を一年中向上させることができる。
Therefore, since the heat pump can be operated throughout the year, cold wind can be applied to the photovoltaic panel throughout the year.
In addition, since the heat pump can be operated all year round, even on days when the wind does not blow, the cold wind can generate an air current and cool the photovoltaic panel.
Therefore, according to the present invention described above, the power generation efficiency of the photovoltaic panel can be improved all year round.
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the part which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate|omitted.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態によるソーラー発電給湯システム100の全体概念図である。この図において、空気1と冷風2の流れを太い矢印で示す。太い矢印は、色が濃い程、温度が高く、色が薄い程、温度が低いことを示している。
この図において、ソーラー発電給湯システム100は、光発電パネル10とヒートポンプ型給湯器20を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall conceptual diagram of a solar power generation hot
In this figure, a solar power generation hot
上述したように太陽光発電システムは、太陽エネルギーによって光発電パネル10が高温になると、発電効率が低下する。本発明者は、高温となった光発電パネル10が、ヒートポンプ型給湯器20の有効な熱源になり得ると考え、本発明をするに至った。
As described above, in the photovoltaic power generation system, when the temperature of the
光発電パネル10は、平板状のパネルであり、表面11で受けた太陽光が有するエネルギーで発電する。光発電パネル10は、表面11が太陽光に当たるように設置される。得られた電力は、外部へ供給しても、ソーラー発電給湯システム100を構成するポンプ等を駆動するために用いてもよい。この図では、光発電パネル10を、その表面11を上方に向けて、マンションやアパートメント等の集合住宅200の屋上に設置している。しかし、ソーラー発電給湯システム100を設置する場所は、集合住宅200に限らない。その設置場所は、ビルの屋上でもよく、一戸建ての庭や屋上に設置されていてもよい。
The
ヒートポンプ型給湯器20は、光発電パネル10に隣接して設置されており、周囲の空気1を吸入し、その空気1から吸熱し、その熱を利用して湯を沸かす装置である。この図では、ヒートポンプ型給湯器20は、ヒートポンプ30と貯湯タンク40を有する。
周囲の空気1の吸入、吸熱、及びその熱を利用したボイルは、ヒートポンプ30が行う。ヒートポンプ30は、吸気口33から吸入した空気1を吸熱によって冷却し、冷風2として排気口34から送気する。この図は、吸気口33を前方側面(正面)に、排気口34を後方側面(背面)に有するヒートポンプ30を例として記載している。しかし、ヒートポンプ30の吸気口33と排気口34の位置は、これに限らず、異なる側面に設けられていればよい。例えば、吸気口33が前方側面に設けられ、排気口34が右側面に設けられていてもよい。
The heat pump
A
以下の説明において、光発電パネル10の端部のうち、冷風2が供給される端部を一端部13とし、その反対側の端部を他端部14とする。また、一端部13の辺縁が延びる水平方向を左右方向とし、左右方向に直交する水平方向を前後方向とする。
In the following description, of the ends of the
光発電パネル10は、排気口34から排気された冷風2が光発電パネル10の一端部13から裏面12へ向けて送り込まれるように設置されている。この図の排気口34はヒートポンプ30の後方側面に設けられているので、ヒートポンプ30は、後方側面を光発電パネル10へ向けて設置される。光発電パネル10は、一端部13が排気口34の上方に近接するように設置されていてもよい。これにより、排気口34から排出された冷風2を、光発電パネル10の一端部13から裏面12へ向けて送り込み、裏面12に当てることができる。
なお、光発電パネル10の裏面12への冷風2の送り込み方は、これに限らない。例えば、光発電パネル10の一端部13の下へ延びるダクトが排気口34から延びており、そのダクトを通じて冷風2を光発電パネル10の裏面12へ送気してもよい。
The
The method of sending the
冷風2を、光発電パネル10の表面11ではなく、裏面12へ送り込むのには、以下の3つの理由がある。
第1に、光発電パネル10の上部より下部の方が、風速が小さい傾向があり、冷風2が留まりやすいからである。
第2に、光発電パネル10の表面11にはガラス面があり、裏面12にはガラス面が無い。そのため、ガラス面が無い裏面12を冷却する方が、熱伝達上、有利だからである。
第3に、光発電パネル10の表面11に向けて冷風2を排気しようとした場合、ヒートポンプ30の排気口34より下方に光発電パネル10を配置することになる。そうすると、ヒートポンプ30が光発電パネル10の南側に配置されていた場合、光発電パネル10がヒートポンプ30の影になってしまう。これに対し、本実施形態のように冷風2を光発電パネル10の裏面12に排出するように光発電パネル10とヒートポンプ30を配置すれば、光発電パネル10のどの方角にヒートポンプ30を設置しても、光発電パネル10が影になることが無いからである。
There are three reasons for blowing the
Firstly, the wind velocity tends to be lower in the lower part of the
Second, the
Third, when trying to exhaust the
光発電パネル10の裏面12に当たった冷風2は、排気された勢いのまま、この図の右側へ流れる。それにより、太陽光で熱せられた光発電パネル10を裏面12から冷風2で冷やすことができる。このように本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、本来であればヒートポンプ30から空気中に廃棄される冷熱を光発電パネル10の冷却に有効利用でき、発電効率を上げることができる。
The
一般に、光発電パネル10は、発電効率を高めるために、南に表面11を向けて傾斜していることが多い。本実施形態の光発電パネル10は、水平に設置されていてもよいが、この図のように、表面11が傾斜していてもよい。
In general, the
この図の排気口34の上方に近接する一端部13は、光発電パネル10の下側端部であるが、これに限らない。光発電パネル10が傾斜している場合、排気口34の上方に近接する一端部13は、光発電パネル10の上側端部であっても、下側端部であってもよい。
The one
図2は、第1実施形態のヒートポンプ30の構成図である。
ヒートポンプ30は、光発電パネル10で加熱された空気1を熱源として貯湯タンク40の貯湯4を加熱する。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
The
ヒートポンプ30は、異なる側面に吸気口33と排気口34を有する。ヒートポンプ30の周囲から吸入した空気1を、排気口34から排出する。この図において、ヒートポンプ30は、圧縮機35、液体熱交換器36、膨張器37、気体熱交換器38、及び風路39を有し、内部を熱媒体3が循環する。熱媒体3は、例えば加熱空気、二酸化炭素、水、水蒸気、油であってもよい。また、ヒートポンプ型給湯器20は、貯湯4を内部に保有する貯湯タンク40と、貯湯タンク40と液体熱交換器36との間で貯湯4を循環し、熱で貯湯4を加熱する循環ライン41と、を備える。
The
熱媒体3の循環経路を図中にa→b→c→d→aで示す。a→bで、熱媒体3は断熱圧縮され圧力と蒸気温度が上昇する。b→cで、熱媒体3は圧力を高く維持したまま等温冷却され、液化する。c→dで、熱媒体3は断熱膨張し、圧力と蒸気温度が下降する。d→aで、熱媒体3は圧力を低く維持したまま、等温加熱され気化する。
液体熱交換器36における凝縮温度THは、例えば90~100℃、気体熱交換器38における蒸発温度TLは、例えば30~40℃に設定されていてもよい。
The circulation path of the
The condensation temperature TH in the
吸気口33から吸入された空気1は、風路39を通って気体熱交換器38へ送気される。気体熱交換器38では、蒸発温度TLの熱媒体3が通る配管の管壁に空気1が接するように風路39が構成されている。空気1は、風路39を通過しながら熱媒体3に熱を与える。これにより空気1は、気体熱交換器38を通過している間に、冷却される。
この構成により、ヒートポンプ30は、凝縮温度THと蒸発温度TLを維持し、気体熱交換器38で空気1を冷却し、液体熱交換器36で貯湯4を加熱することができる。気体熱交換器38で吸熱され冷却された空気1は、冷風2として、排気口34から送気される。
The
With this configuration, the
なお、ヒートポンプ30は上述した例に限定されず、その他の形式のヒートポンプであってもよい。
Note that the
貯湯タンク40は、内部に貯湯4を保有する。この貯湯4は、例えば住宅内の用途(バス、キッチン、暖房など)に用いられる。
The hot
上述した第1実施形態のソーラー発電給湯システム100によれば、ヒートポンプ30の冷排熱により、光発電パネル10を裏面12から冷却することで、光発電パネル10の発電効率(出力)を向上させることができる。例えば、夏のような気温が高い季節であっても、太陽光で熱せられた光発電パネル10を裏面12から冷風2で冷やすので、冷風2を当てないよりも光発電パネル10の発電効率を向上させることができる。また、微風や無風の日であっても、冷風2が光発電パネル10の裏面12に向けて送り込まれることで光発電パネル10の下に気流が生まれるため、冷却効果を維持し続けることができる。
According to the solar power generation hot
また、ヒートポンプ30と光発電パネル10の間の熱媒が気体(空気1)なので、気温が低い環境であっても凍結のおそれがない。その上、熱媒が空気1なので、大気中から熱媒を取り込み、大気中へ放出できることにより、熱媒を循環させず、熱容量を熱媒に蓄積させない。そのため、本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、ヒートポンプ30の作動が停止する可能性を抑え、光発電パネル10の発電効率が低下する可能性も抑えることができる。そのため、年間を通じてヒートポンプ30が稼働できるので、単に光発電パネル10で太陽光発電をするだけの場合よりも一年を通じて発電効率を向上させることができる。
Moreover, since the heat medium between the
さらに、本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、光発電パネル10を冷やす熱媒が空気中に排出する冷風2(冷排熱を含んだ空気1)なので、特許文献1の太陽エネルギー利用システムのように、第1熱交換機とヒートポンプの間で熱媒を循環させるための配管を、敷設する必要が無い。そのため、特許文献1のシステムに比べて製造費用を抑えることができる。
Furthermore, in the solar power generation hot
次に、本実施形態のソーラー発電給湯システム100の製造方法について説明する。
図3は、第1実施形態のソーラー発電給湯システム100を設置した集合住宅200の平面図である。この図において、空気1と冷風2の流れを太い矢印で示す。太い矢印は、色が濃い程、温度が高く、色が薄い程、温度が低いことを示している。また、冷風2は光発電パネル10の下を流れるが、説明のため、その矢印を光発電パネル10の上に記載している。
Next, a method for manufacturing the solar power generation hot
FIG. 3 is a plan view of an
まず、太陽光が当たる場所に、上述した光発電パネル10とヒートポンプ型給湯器20を用意する。
光発電パネル10は、表面11が上方に向くように設置する。このとき、表面11を水平より南側に傾けて設置する方が好ましい。これにより、効率的に太陽光を表面11に受けることができるので、発電効率を上げることができる。
First, the
The
ヒートポンプ型給湯器20を設置する際は、ヒートポンプ30の排気口34を光発電パネル10に向けて設置する。このとき、冷風2が光発電パネル10の裏面12に当たるように、光発電パネル10の一端部13を排気口34の上方に近接させるようにして、光発電パネル10をヒートポンプ30に隣接させる。
これにより、ヒートポンプ30の排気(冷風2)で、光発電パネル10を効率的に冷却することができるので、光発電パネル10の発電効率を上げることができる。
なお、貯湯タンク40を設置する場所は、ヒートポンプ30との間で貯湯4を循環させる配管が届き、光発電パネル10に影を作らない位置であることが好ましい。
When installing the heat
As a result, the
It is preferable that the hot
また、複数のヒートポンプ型給湯器20を設置する場合には、図のように、光発電パネル10を、左右方向(図の東西に延びる方向)に隣接させて配置することが好ましい。これにより、冷風2が光発電パネル10の図の左右方向両端部を超えて流れたとしても、隣の光発電パネル10を冷却できるので、冷風2の冷熱を効率よく有効利用することができる。
When a plurality of heat
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態の光発電パネル10の説明図である。図4(A)は側面図、図4(B)は図4(A)のC-C矢視図である。
この図に示すように、本実施形態の光発電パネル10は、裏面12から下方へ延びる板状の複数のフィン15を有する。フィン15は金属製で、ヒートポンプ30に対面する一端部13から他端部14へ向けて延びていることが好ましい。他端部14とは、光発電パネル10の端部のうち、一端部13に対向する端部を指す。
(Second embodiment)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the
As shown in this figure, the
これにより、光発電パネル10の裏面12の表面積が広くなるため、冷風2と裏面12の間で効率的に熱交換させることができる。また、冷風2が流れる方向を、一端部13から他端部14へ向かう前後方向に誘導することができる。
その他の本実施形態の構成、製造方法、及び効果は、第1実施形態と同様である。
As a result, the surface area of the
Other configurations, manufacturing methods, and effects of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
(第3実施形態)
図5は、第3実施形態によるソーラー発電給湯システム100の全体概念図である。この図において、空気1と冷風2の流れを太い矢印で示す。太い矢印は、色が濃い程、温度が高く、色が薄い程、温度が低いことを示している。
本実施形態のヒートポンプ型給湯器20は、光発電パネル10とヒートポンプ型給湯器20とを複数ずつ備える。例えば図には、ヒートポンプ30の前側の側面(正面)に吸気口33を有し、後側の側面(背面)に排気口34を有するものを例として記載している。このヒートポンプ30を使用する場合、本実施形態のヒートポンプ型給湯器20は、この複数の光発電パネル10とヒートポンプ30を前後方向に交互に配置する。この点で、第1実施形態及び第2実施形態とは異なる。
(Third embodiment)
FIG. 5 is an overall conceptual diagram of a solar power generation hot
The heat
本実施形態の光発電パネル10は、図5に示すように、南に表面11を向けて傾斜していることが好ましい。これにより、光発電パネル10の表面11に太陽光を効率的に受けることができるので、発電効率が上がるだけでなく、光発電パネル10の温度を上げやすくすることができる。それにより光発電パネル10の温度が上がった分、ヒートポンプ30の給水の加熱効率を上げることができる。
As shown in FIG. 5, the
この図のヒートポンプ30は、対向する前後の側面に吸気口33と排気口34を有する。この場合、光発電パネル10は、一端部13が、一端部側(前側)に隣接するヒートポンプ30の排気口34の上方に、他端部14が、他端部側(後側)に隣接するヒートポンプ30の吸気口33の上方に、近接して位置することが好ましい。これにより光発電パネル10の裏面12が、その前方のヒートポンプ30の排気口34の上方から後方のヒートポンプ30の吸気口33にかけて延びることになる。光発電パネル10の裏面12が、前方のヒートポンプ30の排気口34の上端部から後方のヒートポンプ30の吸気口33の上端部にかけて延びるように設置されていてもよい。
The
この構成により、前側に設置されたヒートポンプ30の冷風2は、光発電パネル10と集合住宅200の床面との間の隙間を、光発電パネル10の裏面12に沿って前から後ろへ流れる。冷風2は、裏面12に沿って流れている間に光発電パネル10の熱によって温められ、後ろへ向かうにつれて熱を帯びる。光発電パネル10に温められた空気1(元冷風2)は、周囲の空気1と混ざり合いながら、後方のヒートポンプ30の吸気口33に吸引される。
このようにして空気1がヒートポンプ30の中の風路39と光発電パネル10の下を通過しながら前方から後方へ移動する。その間に、空気1の冷却と加温が繰り返され、ヒートポンプ30の冷排熱を後方の光発電パネル10に与え、光発電パネル10の熱を後方のヒートポンプ30で回収することができる。
With this configuration, the
Thus, the
ヒートポンプ30に取り付けられている吸気口33と排気口34の位置が異なる場合には、ヒートポンプ30と光発電パネル10の並べ方は上述したものに限らない。例えば吸気口33が前方側面に設けられ、排気口34が右側面に設けられているヒートポンプ30の場合には、前方の光発電パネル10の他端部14に吸気口33を向け、ダクトで冷風2を排気口34から後方の光発電パネル10の一端部13の下方へ運んでもよい。
If the positions of the
図6は、吸気口33が前方側面に設けられ、排気口34が右側面に設けられているヒートポンプ30を備えた第3実施形態のソーラー発電給湯システム100を設置した集合住宅200の平面図である。この図において、空気1と冷風2の流れを太い矢印で示す。太い矢印は、色が濃い程、温度が高く、色が薄い程、温度が低いことを示している。また、冷風2は光発電パネル10の下を流れるが、説明のため、その矢印を光発電パネル10の上に記載している。なお、この図では、ヒートポンプ30と貯湯タンク40の間で貯湯4を通す配管の記載を省略している。
この図に示すように、ヒートポンプ30の隣接する側面に吸気口33と排気口34が設けられている場合には、排気口34を後方の光発電パネル10へ向け、その一端部13の下方へ排気口34から直接冷風2を送り込んでもよい。
FIG. 6 is a plan view of an
As shown in this figure, when the
次に、第3実施形態のソーラー発電給湯システム100の製造方法について説明する。
まず、上述した光発電パネル10とヒートポンプ型給湯器20を複数用意し、ヒートポンプ30と光発電パネル10とを交互に配置する。このとき、ヒートポンプ30の排気口34をその後方に隣接する光発電パネル10の一端部13に近接させて設置するか、ヒートポンプ30の吸気口33がその前方に隣接する光発電パネル10の他端部14に近接するように設置する。後方の光発電パネル10の一端部13から離れた位置に排気口34がある場合には、排気口34と光発電パネル10の一端部13の下方をダクトで繋ぐ。
これにより、光発電パネル10とヒートポンプ30の並べ方を第3実施形態のようにするだけで、容易に、発電効率と貯湯4の加熱効率の両方を向上させることができる。
Next, a method for manufacturing the solar power generation hot
First, a plurality of
As a result, both the power generation efficiency and the heating efficiency of the
上述した第3実施形態のソーラー発電給湯システム100によれば、太陽光で熱せられた光発電パネル10によって空気1が温められ、その温まった空気1(熱気)からヒートポンプ30が吸熱するので、ヒートポンプ30の湯沸かし効率を改善することができる。つまり、本実施形態は、ヒートポンプ30の冷風2で光発電パネル10を冷却することで得られる発電効率を向上効果だけでなく、貯湯4の加熱効率の向上効果をも得ることができる。
According to the solar power generation hot
また、光発電パネル10の他端部14に近接する位置にヒートポンプ30の吸気口33が位置するので、そのヒートポンプ30の周辺の中では一番温まった空気1が集まった場所に吸気口33を設置することができる。それにより、光発電パネル10の熱を効率的にヒートポンプ30に集め、貯湯4の熱に変換することができる。
In addition, since the
さらに、本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、最前列のヒートポンプ30から最後尾の光発電パネル10にかけて空気1の冷却と加温を繰り返しながら、発電と貯湯4の加熱を行っている。集合住宅200では、1世帯毎にヒートポンプ30と光発電パネル10を所有している。
例えば、前方にヒートポンプ30をまとめて置き、後方に光発電パネル10をまとめて置くように配置すると、前に置かれた排気口34の近くに吸気口33があるヒートポンプ30や、後方や中央に位置する光発電パネル10の効率が低下する。そのため、同じ装置を使っていても、ヒートポンプ30や光発電パネル10の設置位置によって、加熱効率や発電効率のばらつきが出来てしまい、家庭によって電気料金の削減率がばらついて、不公平になる可能性がある。
Furthermore, the solar power generation hot
For example, if the
しかし、本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、どの位置に設置されたヒートポンプ30であっても、光発電パネル10や屋上の床面で温められた空気1から同じように吸熱することができる。同様に本実施形態のソーラー発電給湯システム100は、どの位置に設置された光発電パネル10であっても同じようにヒートポンプ30の冷風2で冷却されながら発電することができる。そのため、ヒートポンプ30や光発電パネル10が設置される位置に関係なく、それらの加熱効率や発電効率を揃えることができる。これにより、世帯毎の電気料金の削減率を公平にすることができる。
However, the solar power generation hot
その他の本実施形態の構成、製造方法、及び効果は、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。 Other configurations, manufacturing methods, and effects of this embodiment are the same as those of the first or second embodiment.
上述した本発明によれば、気温が高い日に光発電パネル10が太陽光で熱せられていても、ヒートポンプ30の冷排熱を含む冷風2を光発電パネル10の裏面12に当てて光発電パネル10を冷却するので、光発電パネル10の発電効率を向上させることができる。これにより、冷風2を当てない場合よりも、光発電パネル10の発電効率を向上させることができる。
According to the above-described present invention, even if the
また、ヒートポンプ30と光発電パネル10の間の熱媒が気体(空気1)なので、気温が低い環境であっても凍結のおそれがない。その上、熱媒が空気1なので、大気中から熱媒を取り込み、大気中へ放出できることにより、熱媒を循環させず、熱容量を熱媒に蓄積させない。そのため、本発明によれば、ヒートポンプ30の作動が停止する可能性が低く、光発電パネル10の発電効率が低下する可能性も低い。
Moreover, since the heat medium between the
そのため、年間を通じてヒートポンプ30を稼働させることができるので、一年中、光発電パネル10に冷風を当てることができる。その上、一年中ヒートポンプ30を稼働させることができるので、風が吹かない日であっても、冷風で気流を起させ、光発電パネル10を冷却することができる。
したがって、上述した本発明によれば、光発電パネル10の発電効率を一年中向上させることができる。
Therefore, since the
Therefore, according to the present invention described above, the power generation efficiency of the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りで種々に変更できることは勿論である。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 空気、2 冷風、3 熱媒体、4 貯湯、
10 光発電パネル、11 表面、12 裏面、
13 一端部、14 他端部、15 フィン、
20 ヒートポンプ型給湯器、30 ヒートポンプ、
33 吸気口、34 排気口、
35 圧縮機、36 液体熱交換器、37 膨張器、
38 気体熱交換器、39 風路、
40 貯湯タンク、41 循環ライン、
100 ソーラー発電給湯システム、200 集合住宅、
TH 凝縮温度、TL 蒸発温度
1 air, 2 cold air, 3 heat medium, 4 hot water storage,
10 photovoltaic panel, 11 front surface, 12 back surface,
13 one end, 14 other end, 15 fin,
20 heat pump water heater, 30 heat pump,
33 intake port, 34 exhaust port,
35 compressor, 36 liquid heat exchanger, 37 expander,
38 gas heat exchanger, 39 air passage,
40 hot water storage tank, 41 circulation line,
100 solar power generation hot water system, 200 collective housing,
TH condensation temperature, TL evaporation temperature
Claims (6)
前記光発電パネルに隣接して設置され、周囲の空気から吸熱した熱を利用して湯を沸かす複数のヒートポンプ型給湯器と、を備え、
前記ヒートポンプ型給湯器は、前方から前記空気を吸入し該空気から吸熱したことによって該空気が冷却された冷風を後方へ送気するヒートポンプを有し、
前記ヒートポンプと前記光発電パネルは、前後方向に交互に配置され、
前後を前記光発電パネルで挟まれた前記ヒートポンプは、その前方に位置する光発電パネルの熱によって温められた前記空気から吸熱し、該吸熱によって得られた冷風を該ヒートポンプの後方に位置する前記光発電パネルの裏面に当てる、ソーラー発電給湯システム。 a plurality of photovoltaic panels tilted with their surfaces facing forward and upward and generating electricity from the sunlight received by the surfaces;
a plurality of heat pump type water heaters installed adjacent to the photovoltaic panel and using heat absorbed from the surrounding air to boil water;
The heat pump type water heater has a heat pump that draws in the air from the front and feeds rearward cold air obtained by cooling the air by absorbing heat from the air,
The heat pump and the photovoltaic panel are alternately arranged in the front-rear direction,
The heat pump sandwiched between the photovoltaic panels on its front and back absorbs heat from the air warmed by the heat of the photovoltaic panels positioned in front of it, and cools the air obtained by the absorption of heat into the air positioned behind the heat pump. A solar-powered water heating system that hits the back of a photovoltaic panel.
前記冷風は、前記光発電パネルの前端部から前記裏面へ向けて送り込まれる、請求項1に記載のソーラー発電給湯システム。 The heat pump has an intake port for sucking the air and an exhaust port for sending the cold air on different sides ,
2. The solar power generation hot water supply system according to claim 1, wherein said cool air is blown from a front end portion of said photovoltaic panel toward said back surface.
さらに前記ヒートポンプ型給湯器は、貯湯を内部に保有する貯湯タンクと、
前記貯湯タンクと前記液体熱交換器との間で前記貯湯を循環し、前記熱で前記貯湯を加熱する循環ラインと、を備える、請求項2に記載のソーラー発電給湯システム。 The heat pump has a compressor, a liquid heat exchanger, an expander, a gas heat exchanger, and an air passage for sending the air sucked from the intake port to the gas heat exchanger, and has a heat medium inside. is circulated, and
Furthermore, the heat pump type water heater includes a hot water storage tank that holds hot water therein,
3. The solar power hot water supply system according to claim 2 , further comprising a circulation line that circulates the stored hot water between the hot water storage tank and the liquid heat exchanger and heats the stored hot water with the heat.
周囲の空気を吸入し、該空気から吸熱し、その熱を利用して湯を沸かす複数のヒートポンプ型給湯器と、を用意し、
前記ヒートポンプ型給湯器は、前方から前記空気を吸入する吸気口と、該空気から吸熱したことによって前記空気が冷却された冷風を後方へ送気する排気口と、を有するヒートポンプを有するものであり、
前記ヒートポンプと前記光発電パネルとを、前後方向に交互に配置し、
前後を前記光発電パネルで挟まれた前記ヒートポンプを、その前方に位置する光発電パネルの熱によって温められた前記空気から吸熱し該吸熱によって得られた冷風を該ヒートポンプの後方に位置する前記光発電パネルの裏面に当てるように配置する、ソーラー発電給湯システムの製造方法。
a plurality of photovoltaic panels tilted with their surfaces facing forward and upward and generating electricity from the sunlight received by the surfaces;
preparing a plurality of heat pump water heaters that draw in ambient air, absorb heat from the air, and use the heat to boil water;
The heat pump type water heater has a heat pump having an intake port for sucking the air from the front and an exhaust port for sending the cool air, which is cooled by absorbing heat from the air, to the rear. can be,
The heat pump and the photovoltaic panel are alternately arranged in the front-rear direction ,
The heat pump sandwiched between the photovoltaic panels on the front and back of the heat pump absorbs heat from the air warmed by the heat of the photovoltaic panel positioned in front of the heat pump, and cool air obtained by the heat absorption is supplied to the light positioned behind the heat pump. A method for manufacturing a solar power generation hot water supply system arranged so as to be in contact with the back surface of a power generation panel .
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