JPH07269965A - 熱供給設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 より高温の温水及び、より低温の冷水を供給
するエネルギ−効率の高い熱供給設備を提供すること。 【構成】 複数のヒ−トポンプ（２）〜（５）と蓄熱槽
（１）及び暖房負荷（６）／冷房負荷（７）の増減に対
応してヒ−トポンプを切替て対応できる切替手段（９）
を具備し、下水等の廃熱を熱源としてヒ−トポンプ
（２）〜（５）で温水及び冷水をつくり蓄熱槽（１）へ
貯え、蓄熱槽（１）から需用家へ温熱及び冷熱を供給す
る熱供給設備において、冷熱負荷（７）から戻る冷水槽
（１−２）の温冷水をヒ−トポンプ（３）の熱源として
供給し、該ヒ−トポンプ（３）の放熱部から出る温水を
ヒ−トポンプ（２）の熱源として供給し、暖房負荷
（６）から戻る温水槽（１−１）の低温水の温度を上げ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水等の廃熱を利用し
て需用家に温熱及び冷熱を供給する熱供給設備に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】図７は従来のこの種の熱供給設備の構成例
を示す図である。図示するように、従来の熱供給設備３
０はヒ−トポンプ３１、ヒートポンプ３３、温水槽３２
及び冷水槽３４を具備する。該熱供給設備３０は下水設
備４０の下水（下水処理水等）が有する廃熱を利用し需
用家２０へ温熱及び冷熱を供給するもので、下水設備４
０からヒートポンプ３１に供給され下水は該ヒ−トポン
プ３１で吸熱され下水設備４０に戻る。

【０００３】温水槽３２からヒートポンプ３１に供給さ
れる水温４０℃の温水は５℃昇温し、水温４５℃の温水
として温水槽３２に戻す。温水槽３２からの水温４５℃
の温水は需用家２０の熱交換器に供給され、該熱交換器
２１で吸熱され、水温４０℃の温水となって温水槽３２
へ戻る。熱交換器２１からの水温４５℃の温水は必要な
らば加熱器（ヒータ）２２で加熱し水温６０℃の温水と
して給湯や部屋暖房等の暖房負荷に供給される。

【０００４】一方、冷水槽３４からは水温７℃の冷水が
需用家２０の熱交換器２４に供給され、該熱交換器２４
で昇温され水温１７℃の冷水になって冷水槽３４へ戻さ
れる。熱交換器２４からの水温７℃の冷水は冷房負荷２
５へ供給される。冷水槽３４の水温１７℃の冷水はヒ−
トポンプ３３で吸熱され、水温７℃の冷水となって冷水
槽３４へ戻される。ヒ−トポンプ３３はこの吸熱した熱
を下水設備４０からの下水に放熱する。

【０００５】この他に熱供給源として空気を用い、ヒ−
トポンプの吸熱及び放熱にヒ−ティングタワ−を使用し
たもの等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の熱供給
設備においては、温水槽３２から需要家の熱交換器２１
に供給された水温４５℃の温水は該熱交換器２１で水温
４０℃の温水となって温水槽３２に戻り、冷水槽３４か
ら水温７℃の冷水は熱交換器２４で水温１７℃の冷水と
なって戻される。しかしながら、ここでは単位流量当り
の熱供給量が比較的少ないので、夏期及び冬期の増大す
る負荷に対応するためには径の大きい管を配管する必要
があり、冷温水を送るための動力も大きくなるという問
題がある。更に、需用家２０に供給される温水は４５℃
と比較的低いので需用家２０で個別に加熱器（ヒータ）
２２により加熱する必要がありエネルギ−消費量も増大
すると云う問題があった。

【０００７】また、温水槽３２の温水を更にヒートポン
プで加熱してもう一つの高温水槽を設けるシステムも提
案されているが、この場合水槽数も増え、夏冬切り替え
バルブが増えるという問題点もあった。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、より高温の温水及び、より低
温の冷水を需用家に供給することによりエネルギ−効率
の高い熱供給設備を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、図１に示すように、複数のヒ−トポンプ
（２）〜（５）、温水槽（１−１）と冷水槽（１−２）
を有する蓄熱槽（１）及び暖房負荷（６）／冷房負荷
（７）の増減に対してヒ−トポンプ（２）〜（５）を切
替て対応できる切替手段（９）を具備し、下水等の廃熱
を熱源としてヒ−トポンプ（２）〜（５）で温水及び冷
水をつくり蓄熱槽（１）の温水槽（１−１）と冷水槽
（１−２）へ貯え、蓄熱槽から需用家へ温熱及び冷熱を
供給する熱供給設備において、冷房負荷（７）から戻る
蓄熱槽（１）の冷水槽（１−２）の温冷水を冷熱用のヒ
−トポンプ（３）の熱源として供給し、該冷熱用のヒ−
トポンプ（３）の放熱部から出る温水を高温用のヒ−ト
ポンプ（２）の熱源として供給し、暖房負荷（６）から
戻る蓄熱槽（１）の温水槽（１−１）の低温水の温度を
上げることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、上記のようにヒ−トポンプを複数
段に使用し暖房負荷（６）に供給する温水の温度をより
高温（６０℃）まで上げ、冷水をより低温（２℃）まで
下げて供給するので、従来のように各需用家（１５）で
行っていた加熱器による加熱の必要がなくなり総合効率
が上がり消費エネルギーも少なくなる。

【００１１】また、供給する温水の温度を高温（６０
℃）にするから単位流量当りのエネルギーが大きくなる
ので小流量でよく、配管の径も小さくて済むから、温水
供給のための動力も小さくて済み工事費及び運転費も安
くなる。また、共用水槽（１−３）を設け暖房負荷
（６）／冷房負荷（７）の増減によって温水又は冷水用
に切替るので蓄熱槽１の全体の容積が小さくて済む。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の熱供給設備の構成例を示す
図である。図示するように、本発明の熱供給設備１６は
温水槽１−１、冷水槽１−２、共用水槽１−３に区分さ
れた蓄熱槽１、ヒ−トポンプ２，３，４，５、冬期運転
時と夏期運転時で熱媒体の流れをバルブで切替る切替器
９，１０，１１，１２，１３、これら切替器を制御する
制御部１４で構成される。ここで白バルブ９−１，１０
−１，１１−１，１２−１，１３−１，１３−３は夏期
運転モードで開のバルブ、黒バルブ９−２，１０−２，
１１−２，１２−２，１３−２は冬期運転モードで開の
バルブである。

【００１２】

【００１３】一次熱源として下水設備８からの下水が有
する廃熱を利用し、需用家１５の暖房負荷（温水等を含
む）６及び冷房負荷（冷水等を含む）７へ必要な熱を供
給する。なお、図１では熱媒体（水）の供給管と排出管
を単線で示している。

【００１４】図２は冬期運転時の熱媒体の流れと各部の
温度例を示す図である。冬期では需用家１５の部屋暖房
や温水給水等の暖房負荷６が増加し、それに合わせて蓄
熱槽１の共用水槽１−３に温水又は冷水を供給する切替
器９（図１参照）は温水側のバルブ９−２が開けられ、
共用水槽１−３は温水槽として使用される。冬期では下
水設備８の水温は１５．７℃あり、ヒートポンプ５に供
給される水温１５．７℃の下水はヒ−トポンプ５の吸熱
部で吸熱され水温１０．７℃となり、下水設備８に戻さ
れる。ヒ−トポンプ５の放熱部では２３℃の熱媒体
（水）を５℃昇温させ水温２８℃にしてヒ−トポンプ２
及びヒ−トポンプ４に供給する。

【００１５】ヒ−トポンプ２及びヒ−トポンプ４の吸熱
部では水温２８℃の温水から吸熱し水温２３℃の温水に
して戻し、放熱部では水温２８℃の熱媒体（水）を水温
３２℃上昇させ水温６０℃にして蓄熱槽１の温水槽１−
１、共用水槽１−３に供給する。温水槽１−１から需用
家１５の部屋暖房や温水給水等の暖房負荷６に水温６０
℃の温水を供給し、熱交換器（省略）で熱交換された温
水は水温２８℃になって蓄熱槽１に戻される。

【００１６】一方、蓄熱槽１の冷水槽１−２の水温２℃
の冷水が需用家１５の冷房負荷７に供給され、熱交換器
（省略）で水温１７℃の冷水になって冷水槽１−２に戻
される。更に、この熱はヒ−トポンプ３の吸熱部で熱回
収され水温２℃の冷水となり、冷水槽１−２に戻され
る。ヒ−トポンプ３の放熱部では水温２３℃の水を水温
２８℃に昇温させヒ−トポンプ２及びヒ−トポンプ４に
供給する。

【００１７】図３は夏期運転時の熱媒体の流れと各部の
温度例を示す図である。夏期では需用家１５の部屋冷房
や冷水給水等の冷房負荷７が増加し、それに合わせて蓄
熱槽１の共用水槽１−３に温水又は冷水を供給する切替
器９（図１参照）は冷水側のバルブ９−１が開けられ共
用水槽１−３は冷水槽として使用される。

【００１８】夏期では下水設備８の水温は２５．７℃あ
り、該水温２５．７℃の下水はヒ−トポンプ４及びヒ−
トポンプ５の放熱部で熱を受け水温３０．７℃の水とな
り下水設備８に戻される。ヒ−トポンプ４及びヒ−トポ
ンプ５の吸熱部では冷水槽１−２からの水温１７℃の水
から吸熱し水温２℃の冷水として冷水槽１−２へ戻す。
蓄熱槽１の冷水槽１−２の水温２℃の冷水は需用家１５
の冷房負荷７に供給され、熱交換器（省略）で水温１７
℃の水になって冷水槽１−２に戻される。

【００１９】更に、冷水槽１−２の水温１７℃の水はヒ
−トポンプ３の吸熱部に供給され熱回収されて水温２℃
の水として冷水槽１−２へ戻され、放熱部では水温２３
℃の水を水温２８℃に昇温させてヒ−トポンプ２の吸熱
部に供給し、ヒ−トポンプ２の放熱部では温水槽１−１
から供給される水温２８℃の水を水温６０℃に昇温させ
て温水槽１−１に戻す。温水槽１−１から需用家１５の
部屋暖房や温水給水等の暖房負荷６に水温６０℃の温水
を供給し熱交換器（省略）で熱交換された温水は２８℃
になって温水槽１−１に戻される。

【００２０】図４は温熱ヒ−トポンプ（図２のヒートポ
ンプ２，４）の成績系数を示す図で縦軸は成績係数を示
す、横軸は熱水源入口温度を示す。図示するように、熱
源水（下水）の温度差が水温５℃あり熱源水入口温度１
５℃近辺で、需用家１５へ水温６０℃の温水を供給し２
８℃で戻す本発明の熱供給設備１６では、成績系数が４
以上で運転することが可能である。

【００２１】図５は冷熱ヒ−トポンプ（図３のヒートポ
ンプ３，４，５）の成績系数を示す図である。同様に熱
源水（下水）の温度差が５℃あり冷却水入口温度３０℃
近辺で、需用家１５へ２℃の冷水を供給し１７℃で戻す
本発明の熱供給設備１６では成績系数が４以上で運転す
ることが可能である。

【００２２】図６は本発明の熱供給設備と他の熱供給設
備の性能比較を示す図である。熱源が下水（処理水）、
ヒートポンプ形式が熱水源、給湯方式が６０℃で給湯す
る本発明の熱供給設備は、必要電力量（ＭＷｈ／年）＝
４．６６９、総合成績係数＝５．４８、エネルギー消費
率＝７５．７％、ＣＯ₂発生率＝６４％となる。これは
他の熱供給設備に比較し、必要電力量、総合成績係数、
エネルギー消費率、ＣＯ₂発生率の点で優れている。

【００２３】即ち、熱源が下水（処理水）、ヒートポン
プ形式が熱水源、給湯方式がガスで個別に加熱する従来
の熱供給設備では、必要電力量（ＭＷｈ／年）＝５．６
３５、総合成績係数＝４．５４、エネルギー消費率＝９
１％、ＣＯ₂発生率＝９２％となり、本発明の熱供給設
備のほうが優れている。また、熱源が空気、ヒートポン
プ形式がヒーティングタワー、給湯方式がガスで個別に
加熱する従来の熱供給設備では、必要電力量（ＭＷｈ／
年）＝６．１７９、総合成績係数＝４．１４、エネルギ
ー消費率＝１００％、ＣＯ₂発生率＝１００％となり、
本発明の熱供給設備のほうが優れている。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、下記のような優れた効果が期待される。 （１）本発明はヒ−トポンプを複数段に使用し暖房負荷
に供給する温水の温度を高温（６０℃）まで上げ、冷水
を低温（２℃）まで下げて供給するので、従来各需用家
で行っていた熱供給設備から供給される温水を加熱する
必要がなくなり、総合効率が上がり消費エネルギーも少
なくなる。

【００２５】（２）また、単位流量当りのエネルギーが
大きくなるので小流量でよく、配管の径も動力も小さく
てすみ、工事費及び運転費も安くなる。

【００２６】（３）また、共用水槽を設け暖房負荷／冷
房負荷の増減によって温水又は冷水用に切替るので蓄熱
槽の全体の容積が小さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱供給設備の構成例を示す図である。

【図２】冬期運転時の熱媒体の流れと各部の温度例を示
す図である。

【図３】夏期運転時の熱媒体の流れと各部の温度例を示
す図である。

【図４】温熱ヒ−トポンプの成績系数を示す図である。

【図５】冷熱ヒ−トポンプの成績系数を示す図である。

【図６】本発明の熱供給設備と他の熱供給設備の性能比
較を示す図である。

【図７】従来の熱供給設備の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱槽 １−１ 温水槽 １−２ 冷水槽 １−３ 共用水槽 ２ ヒ−トポンプ ３ ヒ−トポンプ ４ ヒ−トポンプ ５ ヒ−トポンプ ６ 暖房負荷 ７ 冷房負荷 ８ 下水設備 ９ 切替器 １０ 切替器 １１ 切替器 １２ 切替器 １３ 切替器 １４ 制御部 １５ 需用家 １６ 熱供給設備

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のヒ−トポンプ、温水槽と冷水槽を
   有する蓄熱槽及び暖房負荷／冷房負荷の増減に対して前
   記ヒ−トポンプを切替て対応できる切替手段を具備し、
   下水等の廃熱を熱源としてヒ−トポンプで温水及び冷水
   をつくり蓄熱槽の温水槽と冷水槽へ貯え、蓄熱槽から需
   用家へ温熱及び冷熱を供給する熱供給設備において、 前記冷房負荷から戻る前記蓄熱槽の冷水槽の温冷水を冷
   熱用ヒ−トポンプの熱源として供給し、該冷熱用ヒ−ト
   ポンプの放熱部から出る温水を高温用ヒ−トポンプの熱
   源として供給し、前記暖房負荷から戻る前記蓄熱槽の温
   水槽の低温水の温度を上げることを特徴とする熱供給設
   備。