JPH07174436A - 河川水利用熱回収システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷・暖房混在時の冷房排熱の活用が可能にし
かつ河川水取水量を低減し省エネを図る。 【構成】 河川水を汲み上げる複数台の取水ポンプを有
する取水系３、２１〜２４、該取水系に共通に接続され
循環ポンプを有する複数の熱交換系２、４、５、取水系
側で取水温度と放水温度とを検出して温度差が所定の範
囲を外れた場合に河川水を取水側から放水側へバイパス
調整する第１のバルブ調整手段１３〜１６、熱交換系側
で入口温度と出口温度とを検出して温度差が所定の範囲
内になるように循環水量をバイパス調整する第２のバル
ブ手段６〜１０、及び第１のバルブ調整手段と第２のバ
ルブ調整手段との間で圧力を検出すると共に各熱交換系
の流量を検出して取水系の取水ポンプの運転台数と取水
流量を制御する制御手段１、１１を備え、冷・暖房混在
時の熱交換系で相互に冷房排熱を活用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、取水ポンプを使って河
川水を汲み上げて熱交換系に送り、ヒートポンプの熱源
として利用すると共に熱回収を行い温度差を所定内に調
整して放水する河川水利用熱回収システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は河川水利用熱回収システムの従来
例を示す図であり、３１は制御盤、３２、３２′は熱交
換器、３３、３３′は流量計、３４、３４′はバルブ、
３５はインバータ、３６は圧力計、３７は取水設備を示
す。

【０００３】河川水の持つ熱エネルギーを回収し利用す
るシステムとして、河川水熱源を併用した密閉式ヒート
ポンプシステムがある。その従来の構成例を示したのが
図２であり、制御盤３１は、各熱交換器３２、３２′に
おける流量計３３、３３′の流量計測値と圧力計３６の
圧力計測値とを取り込み、河川水ポンプを有する取水設
備３７の運転台数を制御すると共に、インバータ３５に
より各取水設備３７からの取水流量を制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来例の
河川水利用熱回収システムでは、河川水ポンプの１系統
で河川水を供給する場合、各熱交換器３２、３２′に並
列に河川水が導入される。そのため、河川水系は、各ヒ
ートポンプの運転台数により河川水ポンプ流量が段階的
な変化するだけで、定流量に近くなる。また、ヒートポ
ンプが一方は冷房、他方は暖房のような冷・暖房混在時
には、河川への放水温度が成り行きなり冷房負荷と暖房
負荷に応じて変動する。しかし、環境アセスメント等
で、河川水利用熱回収システムでは、河川からの取水温
度と放水温度との差が一定の範囲内に制限されており、
制限温度内になる最小河川水量とするのが省エネルギー
の観点からは望ましい。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するものであ
って、冷・暖房混在時の排熱の活用が可能で省エネを図
った河川水利用熱回収システムを提供することを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、取
水ポンプを使い河川水を汲み上げて熱交換系に送り、ヒ
ートポンプの熱源として利用すると共に熱回収を行い温
度差を所定内に調整して放水する河川水利用熱回収シス
テムであって、河川水を汲み上げる複数台の取水ポンプ
を有する取水系、該取水系に共通に接続され循環ポンプ
を有する複数の熱交換系、取水系側で取水温度と放水温
度とを検出して温度差が所定の範囲を外れた場合に河川
水を取水側から放水側へバイパス調整する第１のバルブ
調整手段、熱交換系側で入口温度と出口温度とを検出し
て温度差が所定の範囲内になるように循環水量をバイパ
ス調整する第２のバルブ手段、及び第１のバルブ調整手
段と第２のバルブ調整手段との間で圧力を検出すると共
に各熱交換系の流量を検出して取水系の取水ポンプの運
転台数と取水流量を制御する制御手段を備えたことを特
徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明の河川水利用熱回収システムでは、河川
水を汲み上げる複数台の取水ポンプを有する取水系、該
取水系に共通に接続され循環ポンプを有する複数の熱交
換系、取水系側で取水温度と放水温度とを検出して温度
差が所定の範囲を外れた場合に河川水を取水側から放水
側へバイパス調整する第１のバルブ調整手段、熱交換系
側で入口温度と出口温度とを検出して温度差が所定の範
囲内になるように循環水量をバイパス調整する第２のバ
ルブ手段、及び第１のバルブ調整手段と第２のバルブ調
整手段との間で圧力を検出すると共に各熱交換系の流量
を検出して取水系の取水ポンプの運転台数と取水流量を
制御する制御手段を備えたので、冷・暖房混在時の熱交
換系で相互に排熱の活用が可能になり、省エネを図るこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は本発明に係る河川水利用熱回収システム
の１実施例を示す図であり、１は制御盤、２、２′は熱
交換器、３は流量計、４、４′、２４はポンプ、５〜
７、、１４、２１、２２はバルブ、８、１３は調節器、
９、１０、１５、１６は温度計、１１はインバータ、１
２は圧力計、２３は逆止弁を示す。

【０００９】図１において、熱交換器２、２′は、図示
しないが冷・暖房のための冷水や温水、冷温水をつくる
ヒートポンプと一対のものである。熱交換器２、２′に
流れるそれぞれの河川水の流量を確保するのがポンプ
４、４′である。バルブ５、５′は、ヒートポンプと一
対の熱交換器２、２′を使用する場合に開き、使用しな
い場合には閉じるものであり、ポンプ４の起動、停止時
には全閉して起動、停止を行うことによりウォーターハ
ンマーを防ぐようにしている。これら複数の熱交換系が
取水系に共通に接続されている。

【００１０】温度計９は、熱交換器２、２′のそれぞれ
の熱交換系に分岐する前の入口温度を計測し、温度計１
０は、その出口温度を計測するものであり、バルブ６
は、出口流量を調節し、バルブ７は、それら入口、出口
間でのバイパス流量を調節するものである。調節器８
は、温度計９、１０により計測した入口と出口の温度計
測値を入力して、その温度差が所定の範囲に入るように
バルブ６、７の開度を調節するものである。バルブ６、
７は、一方が開度を大きくする場合には、他方の開度を
小さくするというように開閉を逆にする。例えば温度差
が所定の範囲を越え開閉を調整する場合には、バルブ６
の開度を大きくしてバルブ７の開度を小さくし、熱交換
器２、２′の系で循環する流量を多くすることによっ
て、河川の取水量を少なくする。これらは、熱交換器側
で入口温度と出口温度とを検出して温度差が所定の範囲
内になるように循環水量をバイパス調整するものであ
る。

【００１１】また、温度計１５は、河川水ピット側の取
水温度を計測し、温度計１６は、その放水温度を計測す
るものであり、バルブ１４は、それら取水口と放水口と
の間にバイパス流量を発生させるものであり、調節器１
３は、温度計１５、１６により計測した取水口と放水口
の温度計測値を入力して、その温度差が所定の範囲を外
れた時にバルブ１４の開度を調節するものである。これ
らは、取水系側で取水温度と放水温度とを検出して温度
差が所定の範囲外にならないように河川水を取水側から
放水側へバイパス調整するものである。

【００１２】河川水ピット側には、手動のバルブ２１と
制御バルブ２２と逆止弁２３とポンプ２４からなる取水
設備が複数台用意され、制御盤１によって計測値に応じ
て制御バルブ２２の開閉、ポンプ２４の起動、停止、取
水流量が制御される。ポンプ２４もポンプ吐出弁として
バルブ２２を使い、ポンプ４と同様に全閉起動、全閉停
止を行うことによってウォーターハンマーを防止する。
これらにより河川水を汲み上げる複数台の取水ポンプを
有する取水系を構成している。

【００１３】制御盤１は、流量計３による流量計測値と
圧力計１２による圧力計測値から河川水ピット中のポン
プ２４の台数とインバータによる流量制御を行うもので
ある。インバータ１１は、制御盤１からの信号によりポ
ンプ２４へ送る電流の周波数を変換し、ポンプによる取
水流量を制御するものである。

【００１４】次に、全体の動作を説明する。まず、ヒー
トポンプと一対の熱交換器２を冷房運転で使用する場
合、バルブ５を全閉にしてポンプ４を起動した後、バル
ブ５を徐々に開くと同時に取水設備のいつも開いてお
り、メンテナンスの時に閉める制御バルブ２２を開けて
ポンプ２４も起動する。制御盤１では、流量計３による
流量計測値と圧力計１２による圧力計測値からインバー
タ１１の周波数を制御してポンプ２４の取水流量を調整
する。この運転中において、調節器８は、冷房負荷が減
じて排熱量が少なくなり温度計９、１０により計測した
入口と出口の温度差が所定の範囲を下回ると、バルブ
６、７の開度を調整することによって熱交換器側の循環
水量を増す。この結果、圧力計１２により計測した圧力
計測値が高くなるので、制御盤１は、インバータ１１の
周波数を調整してポンプ２４による取水流量を抑えるよ
うに制御する。同様に、調節器１３は、温度計１５、１
６により計測した取水口と放水口の温度差が所定の範囲
を越えると、バルブ１４の開度を調節することによって
取水口と放水口の温度差を所定の範囲に抑える。

【００１５】さらに、熱交換器２′も冷房運転で運転す
ると、制御盤１は、取水設備側もそれに見合った取水量
を確保するように運転台数、ポンプ２４の流量を制御す
る。また、熱交換器２′を暖房運転にすると、冷房の排
熱を暖房に利用することができ、かつ河川水量を抑える
ことができる。このような運転は、特に大規模のビルや
病院等において冬期に行われる。つまり、全体として暖
房をしながら大型コンピュータを導入した部屋や電源設
備等を設置した部屋等の大きな発熱源があるフロア、手
術室等では、冷房が必要になる。

【００１６】このように熱交換器側と河川水ピット側に
それぞれバイパス流量の調整用にバルブを設けることに
よって、冷房・暖房混在時に取水温度と放水温度との差
を所定の範囲内に抑えながら、熱交換器側で冷房排熱を
回収して取水側で河川水量を減少させポンプ動力を低減
させることができる。すなわち、熱交換器側では、冷房
排熱量が多くなると、交換器側でのバイパス循環を多く
して排熱量の暖房側への活用を図り、また、河川側でも
河川水取水量の低減とポンプ動力の低減を図ることがで
きる。

【００１７】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記
の実施例では、取水口と熱交換器の入口の温度を計測す
るのにそれぞれ温度計を設けたが、これらはバルブの開
度調節によっても影響されず同じ温度が計測されるの
で、共用してもよいことはいうまでもない。また、取水
設備や熱交換器を２系統で構成する例を示したが、さら
に系統を増やしても同様に適用可能である。さらに、６
〜１０の第２のバルブ手段で河川からの取水温度と放水
温度との差が一定の範囲内に十分制御できると考えられ
る場合には、１３〜１６の第１のバルブ手段を省略する
こともできる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、熱交換器側でバイパス調整のバルブを設けて
各熱交換器に分岐配管しているので、冷・暖房混在運転
時に排熱の回収利用を図ることができ、省エネを図るこ
とができる。さらに、河川水量も複数台のポンプを設け
て台数制御とインバータ制御により調整するので、容易
に河川水取水量の低減とポンプ動力の低減を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る河川水利用熱回収システムの１
実施例を示す図である。

【図２】 河川水利用熱回収システムの従来例を示す図
である。

【符号の説明】

１…制御盤、２、２′…熱交換器、３、３′…流量計、
４、４′、２４…ポンプ、５〜７、、１４、２１、２２
…バルブ、８、１３…調節器、９、１０、１５、１６…
温度計、１１…インバータ、１２…圧力計、２３…逆止
弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取水ポンプを使い河川水を汲み上げて熱
   交換系に送り、ヒートポンプの熱源として利用すると共
   に熱回収を行い温度差を所定内に調整して放水する河川
   水利用熱回収システムであって、河川水を汲み上げる複
   数台の取水ポンプを有する取水系、該取水系に共通に接
   続され循環ポンプを有する複数の熱交換系、取水系側で
   取水温度と放水温度とを検出して温度差が所定の範囲を
   外れた場合に河川水を取水側から放水側へバイパス調整
   する第１のバルブ調整手段、熱交換系側で入口温度と出
   口温度とを検出して温度差が所定の範囲内になるように
   循環水量をバイパス調整する第２のバルブ手段、及び第
   １のバルブ調整手段と第２のバルブ調整手段との間で圧
   力を検出すると共に各熱交換系の流量を検出して取水系
   の取水ポンプの運転台数と取水流量を制御する制御手段
   を備えたことを特徴とする河川水利用熱回収システム。