JPS61276639A - 冷暖房・給湯設備 - Google Patents

冷暖房・給湯設備

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JPS61276639A
JPS61276639A JP60118342A JP11834285A JPS61276639A JP S61276639 A JPS61276639 A JP S61276639A JP 60118342 A JP60118342 A JP 60118342A JP 11834285 A JP11834285 A JP 11834285A JP S61276639 A JPS61276639 A JP S61276639A
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heating
cooling
medium
heat medium
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JPH079305B2 (ja
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Tadao Nakamura
忠雄 中村
Tsunehiko Tatsuta
立田 恒彦
Hitoshi Sakurai
桜井 仁
Masahito Tezuka
手塚 政仁
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Shimizu Construction Co Ltd
Panasonic Holdings Corp
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/17District heating

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】 産業上の利用分野 本発明は、集合住宅あるいは複数の冷暖房・給湯ゾーン
を有する建物もしくは建物群の冷暖房・給湯設備に関す
る。
従来の技術 わが国の集合住宅における冷暖房、給湯は、大別して集
中式と住戸個別式に分類される。集中式は、住棟もしく
は、住棟群を一単位として、それらに含まれる各住戸の
熱需要量をまかなう熱源および冷熱源設備を有し、エネ
ルギーを冷暖水などの熱媒により各住戸に分配する構成
を有し、各住戸はその冷温水を放熱器を介して冷暖房の
用に供したり、温水を直接または熱交換し給湯の用に供
するものである。一方、住戸個別方式は、各住戸にそれ
ぞれボイラ、暖房装置、冷房装置などを設置し、住戸そ
れぞれの管理範囲内で、冷暖房・給湯を行なうものであ
る。これら二つの方式の普及面をみると、わが国におい
ては、集中式は極めて少なく、住戸個別式が一般的とな
っている。
発明が解決しようとする問題点 前述した集合住宅における集中冷暖房・給湯設備は、現
状では以下の問題を有している。その第1は、これら従
来方式では、熱媒の蓄熱状態および搬送状態における熱
損失が極めて大きな点である。これは、主として、熱媒
温度と外気または住棟内環境温度との差が大きいことに
よる結果である。すなわち、冬期において温水と外気温
との差は50°C以上、また夏期において冷水と外気温
度との差は2℃以上に達する。このような大きな温度差
は、蓄熱設備や配管に断熱を施こしたとしても、系全体
に対して相当量の熱損失を生ぜしめる原因となっている
。その第2は、配管系統の問題である。すなわち、冷暖
房用配管は、その利用季節が重複しないため併用できる
が、給湯は年間にわたって需要が発生するため冷暖房配
管と区別して設置する必要があり、このような二基列の
配管は必然的に設備コスト増大の原因となっている。
このような集中型設備の問題が、前述の如く、わが国に
おいて住戸個別型設備の普及している背景となっている
一方、住戸個別型設備は、各住戸の任意の運転操作が可
能であり、各戸で管理できるため住戸にとっては利便な
方式であるが、住宅の冷暖房・給湯は一般の事務所ビル
等と異なシ、個人の生活様式が多様であり、かつ、エネ
ルギー消費の日間の変動が大きい。また、本来集合住宅
において住戸が集積したにもかかわらず、エネルギー面
でのスケールメリットを発揮することができない。これ
らの事実は結果として、集合住宅全体における冷暖房・
給湯の省エネルギー化が困難であり、かつ、需要変動が
大きいため、都市のエネルギー供給基盤施設に負荷を与
える問題を生ぜしめている。
本発明は以上のような問題点を解決するもので集合住宅
あるいは一般建物における複数の冷暖房・給湯ゾーンに
対する冷暖房・給湯の省エネルギー化を図ることを目的
とするものである。
問題点を解決するための手段 本発明の冷暖房・給湯設備は、住棟あるいは住棟群に設
置される集中熱源部と各住戸に設置される住戸熱変換部
およびそれらを結ぶ熱媒搬送路を主たる構成要素とし、
熱媒の温度を冷房用冷水温度より高く、暖房用温水温度
より低い範囲にしたものである。
集中熱源部は、通常冷暖房・給湯に用いられる温水や冷
水に対して中間程度の温度を有する熱媒を貯蔵する集中
蓄熱槽とその熱媒を中温度に維持するための熱取得およ
び熱放出を行なう冷暖熱源より成っている。
作用 上記構成において、集中熱源部では冷暖熱源が蓄熱槽に
対して熱を取得又は放出を行なって蓄熱槽内の熱媒体を
冷房用冷水温度より高く暖房用温水温度より低い中温度
に保ち、この中温度の熱媒を直接または、熱交換の上、
前記熱媒搬送路を介して各住戸に搬送し、各住戸のヒー
トポンプより成る住戸熱変換部は、中温度の熱媒より熱
取得あるいは熱放出をし、所定の冷暖房・給湯を行なう
実施例 以下、図面に沿って本発明の構成とその動作を具体的に
説明する。第1図は、本発明の冷暖房・給湯設備の構成
を示すシステλう°ロブ2図である。
図中、1は住棟もしくは、住棟群の各戸に熱媒を配送す
るための集中熱源装置で、蓄熱槽11と蓄熱槽11内の
熱媒を所期の中温度に保つための冬期における熱取得装
置、夏期における熱放出装置より成る冷暖熱源12と熱
媒配送路31に接続された熱媒搬送装置13よシ構成さ
れる。4は蓄熱槽11の熱媒と各住戸に搬送される熱媒
が異なる場合に用いる熱交換部と熱媒駆動部で熱交換さ
れた熱媒は、熱媒配送路32に沿って各住戸に搬送され
る。2は各住戸に個別に設置された熱交換装置で、図に
は1戸分の設備例を示している。熱交換装置2中21.
22はいずれも前記熱媒から吸熱もしくは放熱し、各住
戸の冷暖房・給湯に必要な冷、温熱量を供給するヒート
ポンプで、21は冷暖房用ヒートポンプ、22は給湯用
ヒートポンプである。また、23は風呂の温排水を回収
し、熱媒に供給するための風呂排熱回収装置で熱交換器
またはヒートポンプで構成される。24は各住戸内にお
ける熱媒流路である。
本発明の設備の動作は以下の如くである。例えば夏期に
おいては、冷暖熱源12として、ヒートポンプ、地下水
、河川水、排水浄化水を使用したり、あるいは地中埋設
管に熱媒を循環させたりクーリングタワーなどを利用す
ることにより、熱媒を2o″C〜26°Cに容易にする
ことができ、そのような中温度の熱媒を蓄熱槽11に蓄
積し、各住戸の必要熱量を充足する熱媒をポンプなどの
熱媒搬送装置13により直接もしくは熱交換部4で熱交
換し熱媒を他の媒体に変換して、熱媒配送路1    
   32により各住戸の熱媒流路24に搬送し、熱媒
流路24t−出た熱媒は熱媒配送路32,31i通って
蓄熱槽11に循環させる。各住戸は冷房の場合は冷暖房
用ヒートポンプ21により中温度の熱媒中に放熱すると
共に、給湯用ヒートポンプ22は熱媒より吸熱する。こ
の場合冷房と給湯の時間帯は必ずしも同時ではないが、
これら吸熱と放熱は蓄熱槽11を介して、相互に回収さ
れ利用されることになるため省エネルギー運転が可能と
なる。
また、熱媒温度は中温度であるため、集中熱源の一つで
あるヒートポンプの底積係数は顕著に向上する。また各
住戸においても冷暖房用ヒートポンプ21は従来夏期の
30°C附近の外気へ放熱する場合に比べ、底積係数が
顕著に向上する。
また、蓄熱槽11に蓄積される熱媒、あるいは熱媒搬送
路31で搬送される熱媒は、前述の如く中温度であって
、それら設備の設置される地下室あるいは建物内の環境
温度との差が、冷温水直接搬送に比べ小さいため熱損失
が小さいという特徴をもっている。風呂排熱回収装置2
3は風呂排熱を熱媒流路24ft流れる熱媒に与え風呂
排熱を回収する。
一方、冬期においては集中熱源設備として、夏期と同様
の設備に加え、太陽集熱装置を用いることができる。こ
の場合も本発明の設備構成と熱媒温度の設定により夏期
の場合と同様、ヒートポンプの底積係数や太陽熱集熱装
置の集熱効率を顕著に向上させることができ、さらに住
戸における暖房・給湯ヒートポンプ21.22の底積係
数が、中温度熱媒からの吸熱により、外気からの吸熱に
比べ顕著に向上する。熱媒温度の設定は、通常冷房に用
いる冷水温度より冬期は高く、かつ、通常暖房に用いる
温水より夏期は低い温度範囲で比較的任意的に選定でき
る。実際の運転上は、夏期においては昼間外気温より低
く、例えば30’C以下、冬期においても10″C以上
であることが設備全体の効率の面からは望ましく、それ
らの温度範囲が推奨される。
第2図に本発明の他の実施例を示す。本実施例では、熱
媒として水を用い、蓄熱槽11から熱媒搬送装置13に
よシ熱媒搬送路311Fr:介して、各住戸に直接搬送
される方式である。集中冷暖熱源12としては、冬期用
として太陽熱集熱装置121を、また冬期、夏期用とし
て空気熱源ヒートポンプ122を用いた。本実施例では
対象住宅は、100戸の集合住宅とし、蓄熱槽11は住
棟地下階に設置し、容積500y/とじた。太陽熱集熱
装置121の集熱面積は6oorIiとし、ヒートポン
プ122の能力14oRTとした。各住戸で用いる冷暖
房用ヒートポンプ21は2室冷暖、4室暖房の通常能力
のものとし、給耐用ヒートポンプ22については、わが
国住戸の平均的給湯負荷量をまかなうための貯湯槽と組
み合わせたヒートポンプとした。風呂排熱回収装置23
では、風呂使用温水の約60%を回収対象と想定し、熱
交換により熱回収した。
このような実施例の構成において、本発明の設備による
効果を計算機シミュレーションにより解析した結果、本
発明の作用である中温度熱媒を用いることによる住戸で
のヒートポンプ底積係数の向上、熱媒搬送路31と蓄熱
槽11での熱損失の減少、集中熱源効率の向上、熱回収
などを通じて、従来設備に対する一次エネルギー換算省
エネルギー率として27%が得られることが判明した。
第3図は更に他の実施例を示す。本実施例の第2図との
相違は熱媒として水と空気を併用するところにある。集
中熱源設備1では熱媒は水を用い、中温度の水は熱交換
・熱媒駆動部4により、空気熱媒に熱交換して熱媒搬送
路32よシ各住戸に搬送される。各住戸の冷暖房用ヒー
トポンプ21および給湯用ヒートポンプ22は、本実施
例では空気熱源ヒートポンプにより構成されている。本
実施例においても前例と同様な省エネルギー効果を得る
ことができる。
以上の構成は複数の住戸が1つの建物内に集合している
集合住宅はもちろん、複数の冷暖房・給湯ゾーンを有す
る一般建物あるいは建物群に対しても適用できる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、冷暖房・給湯に用いる集
中熱源部の蓄熱と各住戸への熱搬送が中温度の熱媒を介
して行なわれ、かつ、各住戸での冷暖房・給湯に関連す
る熱取得や放熱がその熱源を介してヒートポンプで行わ
れるため以下の顕著な効果をもっている。
(1)蓄熱槽における熱損失が年間を通じて極めて少な
い。
(2)熱媒搬送時の熱損失が年間を通じて極めて少ない
(3)給湯は熱媒よシ吸熱し、冷房は熱媒に放熱するな
ど住戸熱源の回収と相互利用が可能であり省エネルギー
′性が高い。
←) 熱源温度が中温度であるためヒートポンプや太陽
エネルギー利用システム等を集中熱源として利用するに
際して成績係数や集熱効率が高い運転が可能である。
(に)熱源として、地下水、地中熱、河川水など年間に
わたって中温度である熱源を効率よく利用できる。
(@ 各住戸での冷暖房・給湯は個別ヒートポンプを熱
媒を介して用いるため、成績係数が従来例に比べ高くか
つ各住戸のニーズに対応した自由な運転操作は、従来の
個別方式と同様に可能である。
【図面の簡単な説明】
第1・図は本発明の冷暖房・給湯装置の構成をあられす
システムブロック図、第2図は本発明の他の実施例にお
けるシステムブロック図、第3図は本発明の更に他の実
施例におけるシステムブロック図である。 1・・・・・・集中熱源設備、2・・・・・・熱交換装
置、4・・・・・・熱交換・熱媒駆動部、11・・・・
・・蓄熱槽、12・・・・・・冷暖熱源、13・・・・
・・熱媒搬送装置、21・・・・・・冷暖房用ヒートポ
ンプ、22・・・・・・給湯用ヒートポンプ、23・・
・・・・風呂排熱回収装置、24・・・・・・熱媒流路
、31,32・・・・・・熱媒配送路、121・・・・
・・太陽集熱装置、122・・・・・・ヒートポンプ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数の冷暖房・給湯ゾーンの各々に配された熱変
    換装置と、各熱変換装置に対して共通に設けられ、冷暖
    熱源および蓄熱槽とを有する熱源装置と、前記熱変換装
    置の各々と熱源装置とを結合する熱媒搬送路とを備え、
    熱媒の温度を冷房用冷水温度より高く、暖房用温水温度
    より低い範囲としたことを特徴とする冷暖房・給湯設備
  2. (2)熱媒が水熱媒である特許請求の範囲第1項記載の
    冷暖房・給湯設備。
  3. (3)熱媒が冷暖熱源および蓄熱槽においては水熱源で
    あり、熱変換装置へ供給される熱媒が前記水熱源と熱交
    換された空気熱媒である特許請求の範囲第1項記載の冷
    暖房・給湯設備。
  4. (4)熱媒の温度範囲が1℃から30℃である特許請求
    の範囲第1項乃至第3項のいずれかに記載した冷暖房・
    給湯設備。
  5. (5)冷暖熱源が太陽熱集熱装置、ヒートポンプ、地下
    水、河川水、浄化排水、またはクーリングタワーのいず
    れか又はその組合せより成る特許請求の範囲第1項に記
    載した冷暖房・給湯設備。
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