JPH05196267A - 蓄熱空調装置 - Google Patents

蓄熱空調装置

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JPH05196267A
JPH05196267A JP538392A JP538392A JPH05196267A JP H05196267 A JPH05196267 A JP H05196267A JP 538392 A JP538392 A JP 538392A JP 538392 A JP538392 A JP 538392A JP H05196267 A JPH05196267 A JP H05196267A
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JP
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heat
heat storage
storage tank
cooling
heat accumulating
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JP538392A
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English (en)
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Yukio Innami
幸夫 印南
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Hitachi Appliances Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、冷房,暖房共用の潜熱蓄熱材を使
用し、蓄熱槽の蓄熱量が増し、その分、蓄熱槽をコンパ
クトにし、年間を通して蓄熱槽を有効に利用しうる蓄熱
空調装置を提供することにある。 【構成】 熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄熱槽
と、これらに冷媒を循環させる配管系と、前記熱源機器
および蓄熱槽と負荷側とを結ぶ冷温水配管系とからなる
蓄熱空調装置において、蓄熱槽10内に、潜熱蓄熱材1
3を充填した蓄熱材容器12を配設したことを特徴とす
る。特に、潜熱蓄熱材13の蓄熱温度は、過冷却熱源と
熱回収熱源とに共用できる温度(15℃前後)としたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄熱空調装置に係り、
特に、冷房時期に氷蓄熱、暖房時期に温水蓄熱を行う蓄
熱空調システムであって、冷房時の過冷却運転,暖房時
の熱回収運転を行い、その熱源を夜間電力で蓄熱するこ
とにより、熱源機容量および蓄熱槽を小形化するのに好
適な蓄熱空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力需要は、昼夜間で格差が大きいた
め、昼間の電力需要を夜間に移行して平準化すると発電
効率が向上する。電力需要の夜間移行を拡大する手段と
して、夜間電力を利用する蓄熱空調システムがある。従
来、一般に使用されている空冷ヒートポンプ式チラーユ
ニットと氷蓄熱槽とを用い、冷温水を供給しファンコイ
ルユニット等を用いて空調を行う氷蓄熱空調システムを
例に説明する。
【0003】冷房時期には、夜間電力を利用してチラー
ユニットを運転し、蓄熱槽に製氷する。そして昼間、蓄
熱槽の氷を融解しながら、蓄熱槽から直接冷水を供給す
る。必要に応じチラーユニットを運転し、水側熱交換器
を使用して冷却する。暖房時期には、夜間電力を利用し
てチラーユニットを運転し、蓄熱槽に温水を蓄える。そ
して昼間、蓄熱槽の温水を使い、蓄熱槽から直接温水を
供給する。必要に応じチラーユニットを運転し、水側熱
交換器を使用して加温する。
【0004】ところで一般に蓄熱空調システムでは、冷
房時には、蓄熱槽またはチラーユニットを熱源として、
冷水を7℃に冷却し、空気負荷を冷水で冷却し、冷水は
12℃に昇温して熱源に戻る。一方、暖房時には、熱源
で温水を45℃に加温し、空調負荷で40℃に冷却され
て熱源に戻るものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、蓄熱方式として
水顕熱(冷水,温水)蓄熱、氷蓄熱、潜熱蓄熱等が実用
化されている。これらは、蓄熱した熱量を直接冷水,温
水として利用するため、冷房時は7℃以下、暖房時は4
5℃以上で蓄熱する。しかし、水顕熱蓄熱方式では大き
な蓄熱槽がいる。また、氷蓄熱方式では、冷房時は氷の
潜熱を利用するため蓄熱量が大きいが、暖房時は水の顕
熱を利用するため蓄熱量が少ない。潜熱蓄熱方式では、
冷房用と暖房用の別々に潜熱材が必要であり、その分蓄
熱槽も大きくなるという問題があった。特に、寒冷地に
おける空調負荷は、暖房負荷が冷房負荷を上回る場合が
多くなり、氷蓄熱では冬期の暖房負荷に対応できない。
そこで、冷房用の潜熱蓄熱材を用いた蓄熱槽と、暖房用
の潜熱蓄熱材を用いた蓄熱槽との2個の蓄熱槽を備えた
システムが採用されていた。
【0006】また、従来、氷蓄熱を行い、これを冷却熱
源として過冷却運転を行い、熱源機の冷却能力を増す方
法がある。しかし、本来冷水として直接利用できる0℃
の氷から、熱源機を運転して冷水を冷却するため、ラン
ニングコストの点でメリットがないという問題があっ
た。
【0007】さらに、従来の氷蓄熱方式で暖房運転する
場合、蓄熱槽の顕熱を直接使用した後の温度が下がった
温水を利用して熱源機を運転して熱回収をする方法もあ
るが、熱源として蓄熱槽内の水顕熱を利用しているた
め、熱源機の蓄熱能力に余力があるという問題があっ
た。
【0008】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、冷房,暖房共用の潜熱蓄熱材
を使用し、蓄熱槽の蓄熱量が増し、その分、蓄熱槽をコ
ンパクトにしうる蓄熱空調装置を提供することを、その
目的とするものである。本発明の他の目的は、冷房,暖
房共用の潜熱蓄熱材を使用し、年間を通して蓄熱槽を有
効に利用しうる蓄熱空調装置を提供することにある。ま
た、本発明のさらに他の目的は、従来の外気を熱源とし
た運転に較べ、蓄熱槽を利用した冷房時の過冷却運転、
暖房時の熱回収運転とも、熱源機の性能を向上しうる蓄
熱空調装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る蓄熱空調装置の構成は、熱源機器と、
この熱源機器に接続する蓄熱槽と、これらに冷媒を循環
させる配管系と、前記熱源機器および蓄熱槽と負荷側と
を結ぶ冷温水配管系とからなる蓄熱空調装置において、
蓄熱槽内に、潜熱蓄熱材を充填した蓄熱材容器を配設し
たのものである。
【0010】より詳しくは、潜熱蓄熱材の蓄熱温度は、
過冷却熱源と熱回収熱源とに共用できる温度としたもの
である。すなわち、冷房時の過冷却運転と暖房時の熱回
収運転との熱源として、蓄熱槽の水顕熱に加え、蓄熱量
の大きい潜熱蓄熱材を使用し、蓄熱槽をコンパクトにす
るものである。
【0011】
【作用】上記技術的手段による働きは次のとおりであ
る。潜熱蓄熱材を使用した蓄熱空調装置は、冷房時には
氷蓄熱を行い、蓄熱槽内温度が7℃になるまで、冷水の
冷却熱源として蓄熱槽を直接利用する。7℃を越えると
直接利用できないが、外気温に較べて低温であるから、
チラーユニット(熱源機)を運転し、蓄熱槽を冷却熱源
として過冷却運転を行いチラーユニットの冷却能力を増
すことができる。
【0012】また、前記蓄熱空調装置は、暖房時には温
水蓄熱を行い、蓄熱槽内温度が45℃になるまで、温水
の加熱熱源として蓄熱槽を直接利用する。45℃より下
がると直接利用できないが、外気温に較べて高温である
から、蓄熱槽を加熱熱源として熱回収運転を行い、チラ
ーの加熱能力を増すことができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図5を
参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係る蓄
熱空調システムの構成を示す系統図、図2は、図1の装
置における冷房蓄熱,暖房蓄熱運転時を示す系統図、図
3は、図1の装置における冷房冷水取り出し時,暖房温
水取り出し時を示す系統図、図4は、図1の装置におけ
る冷房過冷却運転を示す系統図、図5は、図1の装置に
おける暖房熱回収運転を示す系統図である。図では、図
を見やすくするため、配管系における流路切り換え用の
各電磁弁の図示を省略している。
【0014】図1の蓄熱空調システムは、熱源機に空冷
ヒートポンプ式チラーユニットを備え、冷暖房共用の潜
熱蓄熱材を用いた蓄熱槽を有する空調装置である。図1
において、1は圧縮機、2は四方弁、3は空気側熱交換
器、4は第一の減圧弁、5は第二の減圧弁、6は水側熱
交換器で、これら機器を接続する冷媒配管を有し、熱源
機器に係る空冷ヒートポンプ式チラーユニットを構成し
ている。7は、負荷側に係る室内熱交換器、8は、冷温
水循環ポンプである。
【0015】10は、熱源機器に接続する蓄熱槽、11
は、前記空冷ヒートポンプ式チラーユニットの冷媒配管
を蓄熱槽10内に導いて伝熱管部を構成した蓄熱槽熱交
換器、12は、潜熱蓄熱材13を充填した蓄熱材容器で
ある。蓄熱材容器12は、図に示すように、蓄熱槽10
内の蓄熱槽熱交換器11を囲むように近接して配設され
ている。
【0016】本実施例の潜熱蓄熱材13は、塩化カルシ
ウム6水和物に硝酸塩を混合させた塩類で、蓄熱温度が
15℃前後のものを採用する。また、蓄熱材容器12
は、ポリエチレン,ポリプロピレン等の熱可塑性物質を
材料とした厚さ30mm程度の平板方形の容器を用い、
これに前記潜熱蓄熱材13を充填したものである。この
ような熱可塑性物質の容器を用いることにより、蓄熱槽
10内で耐水がよく、しかも蓄熱槽10内の冷温水に対
する蓄熱材の熱伝達をよくするものである。
【0017】一般に、潜熱蓄熱材の蓄熱温度は過冷却熱
源と熱回収熱源との両方の温度範囲内(15〜30℃)
であれば共用できる。しかし、過冷却の場合、熱源温度
が外気温に近づくにつれ効果が減少する。また、熱回収
は冷媒の蒸発温度が下がるほどチラーユニットの性能が
低下する。したがって、冷房期と暖房期の外気温と蓄熱
材の蓄熱温度との関係は、チラーユニットのランニング
コストの点から適切な温度があり、15℃前後が望まし
い。なお、従来、15℃前後の潜熱蓄熱材は存在してい
たが、冷房用蓄熱材としてのみ使用され、暖房,冷房兼
用で使用するものはなかった。
【0018】次に、本実施例の蓄熱空調システムの各種
運転動作について図2ないし図5を参照して説明する。
図2ないし図5において同一符号のものは同一部分を示
す。冷房シーズンにおける、夜間の冷房蓄熱運転時の冷
凍サイクルの冷媒の流れを図2に実線矢印で示す。圧縮
機1から吐出された高温高圧の冷媒ガスは四方弁2を経
て空気側熱交換器3に至り、外気と熱交換して凝縮液化
し、第一の減圧弁4で減圧され蓄熱槽10の蓄熱槽熱交
換器11に至る。冷媒は蓄熱槽10内の冷水と熱交換し
て低温低圧の冷媒ガスとなり、このとき蓄熱槽熱交換器
11周りに蓄氷する。低温低圧の冷媒ガスは四方弁2を
経て圧縮機1に戻り圧縮され、以下同じサイクルを繰り
返す。
【0019】昼間の冷房運転時(冷房冷水取り出し時)
は、前記の氷蓄熱した氷を融解し、蓄熱槽10内の冷水
温度が7℃になるまで冷水の冷却熱源として直接利用す
る。冷房冷水取り出し時の冷水の流れを図3に実線矢印
で示す。冷温水循環ポンプ8を駆動し、蓄熱槽10内の
冷水を室内熱交換器7に流通させ実線矢印のように循環
させる。この運転により、蓄熱槽10内の冷水温度が7
℃を越えると直接利用できないが、冷水は外気温度に較
べ低温であるから、空冷ヒートポンプ式チラーユニット
を運転し、蓄熱槽10を冷却熱源として過冷却運転を行
い前記チラーユニットの冷却能力を増す。
【0020】冷房過冷却運転時の冷媒および冷水の流れ
を図4に実線矢印で示す。空冷ヒートポンプ式チラーユ
ニットにおける冷凍サイクルの冷媒の循環経路は、圧縮
機1−四方弁2−空気側熱交換器3−蓄熱槽熱交換器1
1−第一の減圧弁4−水側熱交換器6−四方弁2−圧縮
機1となる。一方、冷水は、冷温水循環ポンプ8を駆動
することにより、前記水側熱交換器6と室内熱交換器7
との間を実線矢印のように循環する。
【0021】次に、暖房シーズンにおける、夜間の暖房
蓄熱運転時の冷凍サイクルの冷媒の流れを図2に破線矢
印で示す。圧縮機1から吐出される高温高圧の冷媒ガス
は四方弁2を経て蓄熱槽10の蓄熱槽熱交換器11に至
る。冷媒は蓄熱槽10内の温水と熱交換して凝縮液化
し、このとき温水を加熱して蓄熱する。凝縮冷媒は、第
二の減圧弁5で減圧され空気側熱交換器3に至り、外気
と熱交換して蒸発し低温低圧の冷媒ガスとなる。低温低
圧の冷媒ガスは四方弁2を経て圧縮機1に戻り圧縮さ
れ、以下同じサイクルを繰り返す。
【0022】昼間の暖房運転時(暖房温水取り出し時)
は、前記の蓄熱した温水を用い、蓄熱槽10内の温水温
度が45℃になるまで温水の加温熱源として直接利用す
る。暖房温水取り出し時の温水の流れを図3に破線矢印
で示す。冷温水循環ポンプ8を駆動し、蓄熱槽10内の
温水を室内熱交換器7に流通させ破線矢印のように循環
させる。蓄熱槽10内の温水温度が45℃より下がると
直接利用できないが、温水は外気温に較べ高温であるか
ら、空冷ヒートポンプ式チラーユニットを運転し、蓄熱
槽10を加熱熱源として熱回収運転を行い前記チラーユ
ニットの加熱能力を増す。
【0023】暖房熱回収運転時の冷媒および温水の流れ
を図5に破線矢印で示す。空冷ヒートポンプ式チラーユ
ニットにおける冷凍サイクルの冷媒の循環経路は、圧縮
機1−四方弁2−水側熱交換器6−第二の減圧弁5−蓄
熱槽熱交換器11−四方弁2−圧縮機1となる。一方、
温水は、冷温水循環ポンプ8を駆動することにより、前
記水側熱交換器6と室内熱交換器7との間を破線矢印の
ように循環する。
【0024】本実施例の蓄熱空調システムによれば、上
述のように、冷房時の過冷却運転と暖房時の熱回収運転
との熱源として、蓄熱槽10の水顕熱に加え、蓄熱量の
大きい冷暖房共用の潜熱蓄熱材13を使用し、蓄熱槽1
0をコンパクトにすることができる。また、本蓄熱空調
システムによれば、1個の蓄熱槽10で暖房,冷房時の
熱源を兼用することができ、従来のように2個の蓄熱槽
を備える必要はない。
【0025】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、冷房,暖房共用の潜熱蓄熱材を使用し、蓄熱槽の
蓄熱量が増し、その分、蓄熱槽をコンパクトにしうる蓄
熱空調装置を提供することができる。また、本発明によ
れば、冷房,暖房共用の潜熱蓄熱材を使用し、年間を通
して蓄熱槽を有効に利用しうる蓄熱空調装置を提供する
ことができる。さらに、本発明によれぱ、従来の外気を
熱源とした運転に較べ、蓄熱槽を利用した冷房時の過冷
却運転、暖房時の熱回収運転とも、熱源機の性能を向上
しうる蓄熱空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る蓄熱空調システムの構
成を示す系統図である。
【図2】図1の装置における冷房蓄熱,暖房蓄熱運転時
を示す系統図である。
【図3】図1の装置における冷房冷水取り出し時,暖房
温水取り出し時を示す系統図である。
【図4】図1の装置における冷房過冷却運転を示す系統
図である。
【図5】図1の装置における暖房熱回収運転を示す系統
図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 空気側熱交換器 6 水側熱交換器 7 室内熱交換器 10 蓄熱槽 11 蓄熱槽熱交換器 12 蓄熱材容器 13 潜熱蓄熱材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄
    熱槽と、これらに冷媒を循環させる配管系と、前記熱源
    機器および蓄熱槽と負荷側とを結ぶ冷温水配管系とから
    なる蓄熱空調装置において、蓄熱槽内に、潜熱蓄熱材を
    充填した蓄熱材容器を配設したことを特徴とする蓄熱空
    調装置。
  2. 【請求項2】 潜熱蓄熱材の蓄熱温度は、過冷却熱源と
    熱回収熱源とに共用できる温度としたことを特徴とする
    請求項1記載の蓄熱空調装置。
  3. 【請求項3】 蓄熱材容器は、熱可塑性物質からなるも
    のとし、該容器を蓄熱槽内の熱交換器に近接して配設し
    たことを特徴とする請求項1記載の蓄熱空調装置。
JP538392A 1992-01-16 1992-01-16 蓄熱空調装置 Pending JPH05196267A (ja)

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