JPH09287752A - 蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法 - Google Patents

蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法

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JPH09287752A
JPH09287752A JP9980096A JP9980096A JPH09287752A JP H09287752 A JPH09287752 A JP H09287752A JP 9980096 A JP9980096 A JP 9980096A JP 9980096 A JP9980096 A JP 9980096A JP H09287752 A JPH09287752 A JP H09287752A
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JP
Japan
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temperature
hot water
heat storage
floor heating
unit
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JP9980096A
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Inventor
Mikio Sei
三喜男 清
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄熱式の温水床暖房システムにおいて最適な
温度制御を可能とする。 【解決手段】 温水ユニット(1)、床暖房パネル
(4)、及び蓄熱ユニット(5)を備え、温水ユニット
内の送水温、帰水温の少なくともいずれか一方を計測し
て床温を推定し、推定温度(TPRE )と設定温度(T
SET )との比較に基づいて、温水ユニットに設けた温水
循環手段(P)を稼働又は停止させる蓄熱式温水床暖房
システムにおいて、 TPRE > TSET のときに、温水循環手段を断続運転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、蓄熱式温水床暖
房システムの温度制御方法に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、蓄熱式の温水床暖房システムに
おいて最適な温度制御を可能とする、新しい温度制御方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、住宅等の室内暖房の一方策と
して、床暖房システムが知られており、熱媒体として温
水を利用した温水床暖房システムが提供されてもいる。
この温水床暖房システムは、たとえば、図5に概略的に
示すことができる。温水床暖房システムは、この図5に
示したように、一般に、水を加熱し、温水とするボイラ
ー(B)及び温水を循環させるポンプ(P)を備えた温
水ユニット(1)と、室内(2)の床面を形成する床材
(3)をその底面より加熱する床暖房パネル(4)から
構成される。
【0003】このような温水床暖房システムにおいて
は、暖房温度の制御のために、たとえば、温度センサー
(TC)を床暖房パネル(4)に設置し、温度センサー
(TC)が計測した計測温度がユーザーの設定温度より
も大きい場合に、温水ユニット(1)に設けたポンプ
(P)による温水循環を停止させる方法が採用されてい
る。
【0004】しかしながら、この制御方法の場合には、
床暖房パネル(4)に温度センサー(TC)を設置する
ことに伴い、温度センサー(TC)を室内(2)の床下
に設置する必要があり、同時に、温度センサー(TC)
からシステムに備えた制御部にまで配線工事を行わなけ
ればならないという不便さがあった。このような問題を
解消するものとして、図6に示したような方法が提案さ
れてもいる。
【0005】この図6に示した温水床暖房システムにお
いては、温水ユニット(1)に設けたボイラー(B)の
温水出口付近に温度センサー(TC)を設置し、ボイラ
ー(B)の出口温度を検知し、これを変化させるように
温水ユニット(1)の運転を制御する方法が採用されて
いる。この制御方法は、ボイラー(B)の出口温度が床
暖房パネル(4)の温度(床温)と一定の相関関係を有
するという事実に基づいており、床温を温度センサー
(TC)で計測したボイラー(B)の出口温度から推定
するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ば図1に示される蓄熱式の温水床暖房システムの場合に
は、この図6に示した床暖房システムに用いられる温度
制御方法を採用することができないという問題があっ
た。図1に示した蓄熱式温水床暖房システムは、図6に
示した温水床暖房システムの温水流路に、温水タンク、
潜熱蓄熱材等からなる蓄熱ユニット(5)を介在させた
構成を有するものであり、深夜電力や太陽熱などの間欠
的な熱源を用いて温水を加熱し、その熱を蓄熱ユニット
(5)に蓄えることができるようにしている。この蓄熱
式温水床暖房システムでは、図6に示した温水床暖房シ
ステムに備えた温水ユニット(1)に、温水加熱器
(H)をボイラー(B)に代えて設けることもできる。
【0007】そして、床暖房に際しては、必要に応じて
床暖房パネル(4)に送水して、蓄熱ユニット(5)に
蓄えた熱により床暖房を行う。蓄熱ユニット(5)の熱
が使い尽くされた後には、温水加熱器(H)で水を加熱
し、再び、蓄熱ユニット(5)に蓄熱する。このような
蓄熱式温水床暖房システムでは、温水温度は、蓄熱ユニ
ット(5)の蓄熱温度に依存するため、図6に示した制
御方法のように、温水温度を自由に変化させることはで
きない。従って、温度制御は、ポンプ(P)のON/O
FFで床暖房パネル(4)への通水を制御することによ
り行わざるを得ない。
【0008】しかしながら、この場合、図6の温水床暖
房システムに採用された制御方法のように、床温を温度
センサー(TC)で計測した温水加熱器(H)の出口温
度で推定すると、温度センサー(TC)の計測温度か
ら、一度、床温が設定温度よりも高いと推定されると、
ポンプ(P)がOFFにされ、温度センサー(TC)及
び床暖房パネル(4)への温水循環が完全に停止される
ため、これ以降は、温度センサー(TC)は、実際の室
内(2)の床温に全く対応していない高温を計測し続け
ることとなり、床温推定に誤りが発生し、温水温度が低
下するまでは全く動作しなくなる。
【0009】このような問題は、図2に示した蓄熱式温
水床暖房システムのように、温水ユニット(1)におい
て、温水加熱器(H)の出入口付近にそれぞれ温度セン
サー(TC1)(TC2)を設置し、温水加熱器(H)
の入口温度及び出口温度を計測して、これらの計測温度
から床温を推定する場合にも同様であった。この発明
は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従
来の温水床暖房システムにおける温度制御の欠点を解消
し、蓄熱式の温水床暖房システムにおいて最適な温度制
御を可能とする温度制御方法を提供することを目的とし
ている。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、温水ユニット、床暖房パネル、
及び蓄熱ユニットを備え、温水ユニット内の送水温、帰
水温の少なくともいずれか一方を計測して床温を推定
し、推定温度(TPRE )と設定温度(TSET )との比較
に基づいて、温水ユニットに設けた温水循環手段を稼働
又は停止させる蓄熱式温水床暖房システムにおいて、 TPRE > TSET のときに、温水循環手段を断続運転させることを特徴と
する蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法を提供す
る(請求項1)。
【0011】また、この発明は、温水ユニット、床暖房
パネル、及び蓄熱ユニットを備え、蓄熱時と放熱時とで
温水循環路を切り替え、蓄熱時には温水ユニット内の帰
水温を計測し、放熱時には温水ユニット内の送水温を計
測して床温を推定し、推定温度(TPRE )と設定温度
(TSET )との比較に基づいて、温水ユニットに設けた
温水循環手段を稼働又は停止させる蓄熱式温水床暖房シ
ステムにおいて、放熱時には、計測した送水温から一定
温度を差し引き、これをTPRE とすることを特徴とする
蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法をも提供する
(請求項3)。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って実施例をも示
しつつ、この発明の蓄熱式温水床暖房システムの温度制
御方法についてさらに詳しく説明する。
【0013】
【実施例】たとえば、図1に示した蓄熱式温水床暖房シ
ステムにおいては、温水加熱器(H)と床暖房パネル
(4)との間に、温度センサー(TC)を温水ユニット
(1)内に設けている。温水加熱器(H)には、ヒータ
ー、ヒートポンプ(P)等の電熱式の加熱手段を熱源と
して設けることができ、この場合、たとえば深夜電力用
熱源と昼間電力用熱源の両方を採用したり、又は時間帯
別電灯料金を昼間も利用可能とした熱源などを採用する
ことができる。こうすることで、深夜電力時間帯以外の
時間帯に、蓄熱ユニット(5)に蓄えた熱を使い尽くし
たときに、昼間電力用電源、又は時間帯別電灯料金に対
応した熱源で加熱することが可能となる。
【0014】また、このシステムでは、温度センサー
(TC)によって、システムを循環する温水の送水温又
は帰水温を計測し、床温との一定の相関関係に基づいて
そのときの床温を推定する。温水循環手段として設けた
ポンプ(P)に作動により、温水加熱器(H)→蓄熱ユ
ニット(5)→床暖房パネル(4)の順(図中の実線矢
印方向)に温水を流すときに、温水ユニット(1)の帰
水温が計測され、逆に、床暖房パネル(4)→蓄熱ユニ
ット(5)→温水加熱器(H)の順(図中の破線矢印方
向)に温水を流すときには、温水ユニット(1)の送水
温が計測される。
【0015】そして、このシステムでは、温度センサー
(TC)で計測した計測温度に基づき、床温の推定温度
(TPRE )を推定し、これをユーザーの設定温度(T
SET )と比較する。このとき、 TPRE > TSET の関係が得られた場合に、ポンプ(P)を断続運転させ
る。
【0016】このようなポンプ(P)の断続運転によ
り、上式で示される状態にあっても、従来のように、ポ
ンプ(P)が停止され、これ以降の床温推定に誤りが生
ずることはない。床温推定は、通常運転時と同様に可能
となる。また、この断続運転により、システム内の温水
循環が完全に停止されることがなく、ポンプ(P)の停
止が継続される、図6のシステムに用いられる従来の制
御方法に比べ、床の表面温度の過度の上昇が抑えられす
る。
【0017】ポンプ(P)の断続運転の稼働及び停止時
間は、これが長すぎる場合には、床表面温度の制御を良
好に行うことができない。従って、稼働及び停止時間
は、好ましくは各々30分以内とし、より好ましくは、
各々15分以内とする。一方、ポンプ(P)の断続運転
の稼働及び停止時間は短すぎると、リレー、ポンプ
(P)等の寿命を低減させるおそれがあるため、好まし
くは各々1分以上、より好ましくは各5分以上とする。
実際、稼働及び停止時間を15分間隔及び30分間隔で
行ったところ、床表面温度の変動は、15分間隔で5
℃、30分間隔で10℃であった。
【0018】たとえば以上に示される制御方法は、図2
に示したような2つの温度センサー(TC1)(TC
2)を温水ユニット(1)内に設ける場合にも適用する
ことができる。この図2に示した蓄熱式温水床暖房シス
テムにおいては、図1に示した温度センサー(TC)と
同じ位置に温度センサー(TC1)を設置し、一方、も
う一つの温度センサー(TC2)については、ポンプ
(P)と蓄熱ユニット(5)との間に配置し、これら2
つの温度センサー(TC1)(TC2)が計測する計測
温度から床温を推定し、推定温度(TPRE )を得るよう
にしている。得られた推定温度(TPRE )が設定温度
(TSET )よりも高い場合には、前述した通りのポンプ
(P)の断続運転が行われる。
【0019】また、これら図1及び図2に示した蓄熱式
温水床暖房システムでは、温水循環手段として設けられ
たポンプ(P)の断続運転において、稼働時間と停止時
間との比率を推定温度(TPRE )と設定温度(TSET
との差(ΔT1 )に応じて可変とし、ΔT1 が大きい
程、断続運転における稼働時間の占める比率を減ずるこ
とができる。断続運転における稼働時間と停止時間の比
率を、推定温度(TPRE)と設定温度(TSET )との差
(ΔT1 )に基づいて変化させることにより、床表面温
度の制御精度が向上し、また、ユーザーの設定温度(T
SET )と推定温度(TPRE )との乖離をいち早く解消す
ることが可能となる。
【0020】図3は、蓄熱式温水床暖房システムの別の
例を示した構成図である。この図3に示した蓄熱式温水
床暖房システムにおいては、温水ユニット(1)内に流
路切替手段として電磁弁(6)が設けられ、蓄熱時と放
熱時とで温水循環路を切り替えるようにしている。すな
わち、この蓄熱式温水床暖房システムでは、電磁弁
(6)による温水循環流路の切替えにより、蓄熱時に
は、温水加熱器(H)→蓄熱ユニット(5)→床暖房パ
ネル(4)の順(図中の実線矢印方向)に温水が流れ
る。一方、放熱時には、温水加熱器(H)→床暖房パネ
ル(4)→蓄熱ユニット(5)の順(図中の破線矢印方
向)に温水が流れる。このように、電磁弁(6)によっ
て蓄熱時と放熱時とで温水循環流路を切り替えることに
より、蓄熱ユニット(5)における蓄熱及び放熱をその
能力の最大限で実行させることができる。
【0021】また、このシステムでは、温度センサー
(TC)が温水ユニット(1)内に設置され、温水加熱
器(H)と床暖房パネル(4)との間に配置されてい
る。このため、温度センサー(TC)は、蓄熱時には温
水ユニット(1)内の帰水温を計測し、放熱時には送水
温を計測することとなる。送水温は、帰水温よりも一般
に温度が高く、従って、床温推定を同一の基準に基づい
て行うと、放熱時には床温は高いと検知することとな
り、推定に誤りが生ずる。
【0022】そこで、この図3に示した蓄熱温水床暖房
システムにおいては、放熱時には、計測した送水温から
一定温度を差し引き、これを推定温度(TPRE )とする
ようにしている。こうして、蓄熱時、放熱時のいずれの
場合にも、正確な床温推定を行うことができ、推定温度
(TPRE )と設定温度(TSET )との比較に基づいて、
温水ユニット(1)に温水循環手段として設けたポンプ
(P)を稼働又は停止させる。温度センサー(TC)で
計測した送水温から差し引く一定温度は、床暖房パネル
(3)の出口側の温水温度に一致させることが好まし
く、この温度は、システムの暖房負荷量と温水流量とか
ら決定することができる。たとえば、平均暖房負荷量が
2000kcal/hで温水流量が 300リットル/hの場合に
は、およそ7℃とすることができる。
【0023】図4は、また別の蓄熱式温水床暖房システ
ムを示した構成図である。この図4に示した蓄熱式温水
床暖房システムにおいては、図3に示した温度センサー
(TC)と同じ位置に配置された温度センサー(TC
1)に加え、温度センサー(TC2)が、温水ユニット
(1)内に、温水加熱器(H)と蓄熱ユニット(5)と
の間に配置されるように設けられ、蓄熱時には温水ユニ
ット(1)内の送水温を、放熱時には帰水温をもこの温
度センサー(TC2)で計測するようにしている。そし
て、このシステムでは、放熱時に温度センサー(TC
1)が計測した送水温から差し引く温度を、蓄熱完了時
に温度センサー(TC1)(TC2)がそれぞれ計測し
た送水温と帰水温との温度差(ΔT2 )を採用してい
る。それと言うのも、蓄熱完了時には、蓄熱ユニット
(5)における蓄熱がなくなり、温度センサー(TC
1)(TC2)が計測した温水温度の差(ΔT2 )が、
床暖房パネル(4)の温度低下にほぼ一致するからであ
る。こうすることにより、ポンプ(P)の能力及び圧
損、室内(2)の断熱条件等の建物の構造、さらには、
気象条件、温水流量などの変化に対して、安定した床温
推定が可能となり、システムの温度制御をより適切なも
のとすることができる。
【0024】たとえば以上に例示される制御方法は、た
とえば、蓄熱式温水床暖房システムに設けられる制御部
に設定することにより実行することができ、制御部にマ
イクロコンピューターが備えられる場合にはこれにプロ
グラムすることができる。もちろんこの発明は、以上の
例によって限定されるものではない。温水ユニット、床
暖房パネル、及び蓄熱ユニットの構成及び構造等の細部
については様々な態様が可能であることは言うまでもな
い。
【0025】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、蓄熱式の温水床暖房システムにおいても最適な温
度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蓄熱式温水床暖房システムの一例を模式的に示
した構成図である。
【図2】蓄熱式温水床暖房システムの一例を模式的に示
した構成図である。
【図3】蓄熱式温水床暖房システムの一例を示した構成
図である。
【図4】蓄熱式温水床暖房システムの一例を示した構成
図である。
【図5】温水床暖房システムを模式的に示した構成図で
ある。
【図6】温水床暖房システムを模式的に示した構成図で
ある。
【符号の説明】 B ボイラー P ポンプ H 温水加熱器 TC,TC1,TC2 温度センサー 1 温水ユニット 2 室内 3 床材 4 床暖房パネル 5 蓄熱ユニット 6 電磁弁

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 温水ユニット、床暖房パネル、及び蓄熱
    ユニットを備え、温水ユニット内の送水温、帰水温の少
    なくともいずれか一方を計測して床温を推定し、推定温
    度(TPRE )と設定温度(TSET )との比較に基づい
    て、温水ユニットに設けた温水循環手段を稼働又は停止
    させる蓄熱式温水床暖房システムにおいて、 TPRE > TSET のときに、温水循環手段を断続運転させることを特徴と
    する蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法。
  2. 【請求項2】 温水循環手段の断続運転の際に、稼働時
    間と停止時間との比率を推定温度(TPRE )と設定温度
    (TSET )との差(ΔT1 )に応じて可変とし、ΔT1
    が大きい程、断続運転における稼働時間の占める比率を
    減ずる請求項1記載の蓄熱式温水床暖房システムの温度
    制御方法。
  3. 【請求項3】 温水ユニット、床暖房パネル、及び蓄熱
    ユニットを備え、蓄熱時と放熱時とで温水循環路を切り
    替え、蓄熱時には温水ユニット内の帰水温を計測し、放
    熱時には温水ユニット内の送水温を計測して床温を推定
    し、推定温度(TPRE )と設定温度(TSET )との比較
    に基づいて、温水ユニットに設けた温水循環手段を稼働
    又は停止させる蓄熱式温水床暖房システムにおいて、放
    熱時には、計測した送水温から一定温度を差し引き、こ
    れをTPRE とすることを特徴とする蓄熱式温水床暖房シ
    ステムの温度制御方法。
  4. 【請求項4】 蓄熱時には温水ユニット内の送水温を、
    放熱時には温水ユニット内の帰水温をも計測し、放熱時
    に計測した送水温から差し引く一定温度を、蓄熱時に計
    測した送水温と帰水温との温度差(ΔT2 )とする請求
    項3記載の蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法。
JP9980096A 1996-04-22 1996-04-22 蓄熱式温水床暖房システムの温度制御方法 Pending JPH09287752A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6752870B1 (en) 1999-08-06 2004-06-22 Jfe Steel Corporation Gas wiping apparatus and method
WO2007090405A3 (en) * 2006-02-10 2007-10-18 Danfoss As Control of a system with a large thermal capacity

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