JPH04281130A - 冷暖房用熱供給プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は熱供給プラント、特に地
域冷暖房用熱供給プラントに関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、都市部における地域熱供給プラン
トでは、冷暖房用のヒートポンプおよび蓄熱槽を複数台
設置し、需要家の負荷に応じてヒートポンプの運転台数
あるいは蓄熱槽からの取水量を調節し、それぞれの冷水
（冷房用）あるいは温水（暖房用）の製造温度を送水規
定温度（例えば冷房用であれば７℃±１℃，暖房用であ
れば４５℃±２℃程度）より若干の余裕をみて設定して
いる。

【０００４】このような蓄熱槽への蓄熱は主に昼間の負
荷増大時に対応させ、その間のヒートポンプの過負荷防
止、あるいは消費電力のピークカットを目的とする運転
手法となっている。また夜間の蓄熱運転は、通常電力会
社の夜間割引料金となる深夜電力を用いるため、プラン
トの運転コスト低減にも貢献するものである。

【０００５】図２は、従来の地域熱供給プラントのシス
テム構成図である。図２に示すように、冷水または温水
を製造するヒートポンプ１は吸込みライン１３に設置さ
れた製造水供給ポンプ４により冷水または温水の供給を
受け、この水温を所定値に変化させ吐出ライン１４より
流出する。

【０００６】一方、需要家２の要求量に応じ送水ライン
１５に設置された送水ポンプ６は、送水流量を調整でき
る機能を有している。このため、需要がヒートポンプ１
からの製造水量を上回る時には蓄熱槽３からの取水がお
こり、ヒートポンプ１からの流量に加算され、需要家の
要求に対応する。またヒートポンプ１の停止時には蓄熱
槽３からの取水のみにより対応する。逆に需要家の要求
量がヒートポンプ１の製造水量より少ない場合にはヒー
トポンプ１の製造水の一部は蓄熱槽３に流入し蓄熱運転
となる。

【０００７】またヒートポンプ１の吸込みライン１３は
需要家２からの還流ライン１６に接続され還流水あるい
は蓄熱槽３からの取水を行なう。即ち、需要家の要求量
に応じ蓄熱槽３に設置される配管１１，１２は流れ方向
が変化することになる。特に、最近の都市部での空調に
対する熱供給需要は、オフィスビルのＯＡ化と重なり急
速に高まりつつある。このため、相対的に蓄熱槽の容量
が不足傾向になりつつある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、需要家の要
求に応えると共に、夜間の割安な電力を活用し、地域熱
供給プラントの相対的容量を増大させるには、蓄熱温度
を冷房用であればより低温に、暖房用であればより高温
にすることが最も容易である。このためには、ヒートポ
ンプの動作温度を変更しなければならないが、ヒートポ
ンプの熱源あるいは放熱源として、比較的変動の少ない
河川水や地下水等を使用する場合、温度設定には余裕が
あるため、特に大きな問題ではない。しかしながら従来
と同様のプラント構造では、送水規定温度の遵守ができ
ず何らかの対策が必要となる。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
、その目的は従来の地域熱供給プラントシステムの基本
構成を変えることなく、需要家への送水規定温度の遵守
と、プラントの蓄熱容量増大を可能とした冷暖房用熱供
給システムを提供することにある。 ［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は地域冷暖房用の冷水または温水を供給する
ためのヒートポンプおよび前記冷水または温水あるいは
両者を貯蔵する蓄熱水槽を備えた冷暖房用熱供給プラン
トにおいて、需要家へ送水した熱媒体となる水の当該プ
ラントへの還流水温、前記蓄熱水槽からの汲み上げ水温
およびヒートポンプの製造水温を検出し、需要家への送
水規定温度に対し、前記蓄熱水槽からの汲み上げ水温あ
るいはヒートポンプの製造水温が余裕を持つときには、
前記還流水の一部と前記蓄熱水槽からの取水あるいはヒ
ートポンプの製造水とを混合して需要家への送水規定温
度とした上で送水可能となるように還流水を混合する混
合装置を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】このような構成により、夜間蓄熱温度を送水規
定温度より、冷房用であればより低温に、暖房用であれ
ばより高温に設定することが可能となり、蓄熱容量の増
大を蓄熱槽の容量増大に頼ることなく達成可能となる。

【００１２】次に、冷房時を例にとり本発明の冷暖房用
熱供給プラントの作用について説明する。通常、冷房用
冷水の送水規定温度は７℃±１℃であるが、春，秋期の
冷房負荷がさほどではない時期には、需要家の快適性を
考慮し若干高めで送水することも稀ではない。このため
、蓄熱水温は６℃程度でヒートポンプの設定温度もその
程度となるよう調整される。

【００１３】これに対し本発明の冷暖房用熱供給プラン
トでは、蓄熱温度およびヒートポンプの設定温度を１℃
程度まで低下させ、６℃による蓄熱に比してその顕熱容
量を約８０％上昇させ得る（還水温度１２℃として算出
）。そして、蓄熱温度およびヒートポンプ製造冷水温度
が昼間それぞれ１℃あるいは６℃に対し送水規定温度が
７℃±１℃であるため、還流水（１２℃程度）を混合し
送水規定温度となるような流量混合システムを設置する
ものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例のシステム構成図であり冷
房負荷の場合である。なお、本実施例の基本的な構成は
既に説明した図２と同様であるので、同一部分には同一
符号を付して説明する。

【００１５】図１において、蓄熱槽３には主に夜間、ヒ
ートポンプ１に流入する水量を流量制御バルブ５にて調
整し製造冷水温度を１℃まで下げて冷水貯蔵が行われる
。夜間蓄熱の完了後はヒートポンプ１の冷水製造は通常
の６℃の状態に戻す。

【００１６】ところで、負荷が小さいと、ヒートポンプ
１の調整限度にて対応不可能となりヒートポンプ１を停
止させるが、このような場合には、蓄熱槽３からの取水
のみにて対応することになる。また、負荷がほどほどに
大きく、ヒートポンプ１の運転にて対応可能な時は、従
来の場合と同様に需要家２からの還流水は全量が還流水
ライン１６からヒートポンプ１の吸込みライン１３を経
てヒートポンプ１にて所定温度に設定され吐出ライン１
４、送水ポンプ６および送水ライン１５を経て再度需要
家２に送水される。

【００１７】さらに、負荷が大きくヒートポンプ１の運
転にて対応しきれない場合や、電力のピークカットの目
的でヒートポンプ１を停止する場合には蓄熱槽３からの
取水がおこる。この場合には、最初に述べた低負荷の場
合と同様な還流水の混合処理が実施される。還流水はバ
イパスライン１７および流量調節バルブ７を経由して送
水ポンプ６の吸入側に入る。ここで、ヒートポンプ１あ
るいは蓄熱槽３からの送水と合流し送水ポンプ６に流入
する。原則としてヒートポンプ１が蓄熱槽３からの取水
と併用して運転されるケースは、負荷要求が大きくて、
かつピークカットの必要がない場合である。従って、ヒ
ートポンプ１の吸込みライン１３に設置された流量制御
バルブ５は開放となる。

【００１８】しかして、蓄熱槽３からの取水量は還流水
のバイパス流量およびヒートポンプ１への吸込み量から
決定される蓄熱槽３への還流水量と原則的に同じである
。換言すれば、ヒートポンプ１の処理可能水量はほぼ一
定のため、負荷要求により蓄熱槽からの取水量およびバ
イパス流量が算出されることになる。この関係を数式で
表現すると次のようになる。ただし水温は℃，水量はｍ
３　／ｓで表わす。 （ａ）　蓄熱槽取水水温Ｔ１　，取水量Ｑ１（ｂ）　ヒ
ートポンプ製造水温Ｔ２　，製造水量Ｑ２（ｃ）　バイ
パスライン水温Ｔ３　，バイパス流量Ｑ３（ｄ）　蓄熱
槽還流水温Ｔ４　＝Ｔ３　，還流水量Ｑ４　＝Ｑ１（ｅ
）　需要家送水温度Ｔ５　，送水要求量Ｑ５Ｑ５　＝Ｑ
１　＋Ｑ２　＋Ｑ３ Ｔ５　＝７℃±１℃　　（送水規定温度）Ｔ２　＝約６
℃　　　　　　（通常設定温度）Ｑ２　：ほぼ一定 したがって、最も単純には、Ｔ２　＝Ｔ５　として設定
すれば （Ｔ５　−Ｔ１　）Ｑ１　＝（Ｔ３　−Ｔ５　）Ｑ３　
　　…（１）Ｑ１　＋Ｑ３　＝Ｑ５　−Ｑ２　　　　　
　　　　　　　　　　　　…（２）の関係からＱ１　，
Ｑ３　を設定することが可能となる。

【００１９】前述のようにヒートポンプ１の製造水量は
ほぼ一定であるから蓄熱水槽からの取水量Ｑ１　は、需
要家要求水量Ｑ５　が決まると、その時の還流水温Ｔ３
　および蓄熱水温Ｔ１　の検出結果からバイパスライン
１７からの取水量Ｑ３　との混合比が前記　（１）式よ
り決まり、絶対量は前記　（２）式より求められること
になる。実際には、送水ポンプ６が混合装置の役割を果
たすため、送水ポンプ６の後方に設置された温度検出器
Ｔ１　の読み値から流量制御バルブ８および７の開度が
流量比および流量を決定するように調整される。

【００２０】また、ヒートポンプ１が停止する際には、
Ｑ２　＝０となるため、　（２）式は Ｑ１　＋Ｑ３　＝Ｑ５　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　…（３）となるが、流量比は　（１）
式により設定される。

【００２１】何通りかの運転モードに対応してヒートポ
ンプ１および流量制御バルブ５，７，８等の制御はそれ
ぞれの水温の測定結果により、図示されない制御システ
ムによってなされる。

【００２２】このように、蓄熱水温を送水規定温度より
大幅に低く（冷房）あるいは高く（暖房）設定し、需要
家からの還流水との混合により、送水するように構成し
たので、蓄熱容量を大幅に増加させることが可能となり
、熱供給プラントの供給安定化と、夜間電力の活用によ
る運営の高効率化、ひいてはエネルギー需要の安定化が
可能となる。

【００２３】なお、上記実施例ではヒートポンプ１によ
る蓄熱運転は夜間にのみ限られ、昼間は通常運転に戻さ
れ製造水温も送水規定温度程度に変更される。このため
通常運転にて製造された水は、蓄熱槽へ流入することな
くすべて需要家へ送水される。低負荷時には蓄熱水槽か
らの取水により対応することになる。このような不便さ
を解消するために、昼間時にも製造水温を変更すること
なく一定温度で運転することにすれば、負荷に対し超過
した分は、蓄熱槽に蓄熱することが可能である。しかし
蓄熱運転終了後すぐには採用不可であり、蓄熱槽水温が
ある程度変動してからになる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蓄熱水温を送水規定温度に対し大幅に余裕を持たせるこ
とが可能となり、蓄熱槽容量が増大したと同等の効果を
有する。また、地域熱供給プラントの安定運営化および
ヒートポンプ機器の発停回数の低減等の制御も簡素化で
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成図。

【図２】従来の地域熱供給プラントのシステム構成図。

【符号の説明】

１…ヒートポンプ、２…需要家、３…蓄熱槽、４…製造
水供給ポンプ、５…流量制御バルブ、６…需要家送水ポ
ンプ、７…流量調節バルブ、８…流量制御バルブ、１１
…還流水配管、１２…取水配管、１３…吸込みライン、
１４…吐出ライン、１５…需要家送水ライン、１６…還
流水ライン、１７…バイパスライン、Ｔ１　，Ｔ２　，
Ｔ３　…温度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　地域冷暖房用の冷水または温水を供給
   するためのヒートポンプおよび前記冷水または温水ある
   いは両者を貯蔵する蓄熱水槽を備えた冷暖房用熱供給プ
   ラントにおいて、需要家へ送水した熱媒体となる水の当
   該プラントへの還流水温、前記蓄熱水槽からの汲み上げ
   水温およびヒートポンプの製造水温を検出し、需要家へ
   の送水規定温度に対し、前記蓄熱水槽からの汲み上げ水
   温あるいはヒートポンプの製造水温が余裕を持つときに
   は、前記還流水の一部と前記蓄熱水槽からの取水あるい
   はヒートポンプの製造水とを混合して需要家への送水規
   定温度とした上で送水可能となるように還流水を混合す
   る混合装置を設けたことを特徴とする冷暖房用熱供給プ
   ラント。