JPH03211334A - 蓄熱式熱源装置 - Google Patents

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、蓄熱式熱源装置に係り、特に蓄熱槽の温度成
層を利用することにより暖房時の蓄熱分熱量を有効に取
り出して容量を増大する蓄熱式熱源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の蓄熱式熱源装置は、冷房時には製氷率の向上によ
り、その効果が十分に発揮されるのに対し、暖房時には
顕熱のみの蓄熱となるため蓄熱密度の向上が難しく、空
調可能な一日加熱能力も、冷房能力に比べ著しく劣る。

従来の蓄熱式熱源装置の運転フローは、特開昭６４−４
８５２６号に記載のように冷房時、暖房時とも同一フロ
ーを構成し、空調運転時は、ブライン水熱交→蓄熱槽（
上部から導入、下部取出し）の順に冷温水を流している
。

上記フローにおいて暖房時の場合について考案すると、
負荷側からの戻り温水は、ブライン水熱交で一旦加熱さ
れ、更に蓄熱槽で加熱され、高温水として負荷側へ供給
される。蓄熱槽に導入する時は、槽上部から入り下部よ
り出る。槽内の温水の温度分布は、明らかに上部の方が
高温であるから、上部から下部へ温水を流すことは、槽
内の温度利用幅を狭めていることになる。また、ブライ
ン水熱交である温度まで昇温された後、槽内に導入する
ため、取出最低温度も有効な関係とは言えない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、冷房時と暖房時に同一の冷温水フロー
を構成しているため、蓄熱時相変化を利用する冷房に対
し、顕熱のみの蓄熱を行なう暖房時は著しく能力が劣る
問題があった。

本発明の目的は、上記のような問題点を改善し、暖房容
量を増大させる蓄熱式熱源装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、暖房の蓄熱槽からの熱取り
出し時には、蓄熱槽の下部から温水を導入し、上部から
出すことにより、槽内の温度成層を利用するとともに、
蓄熱槽からブライン水熱交換器への順序で温水を加熱し
、蓄熱槽内の温水利用温度幅を広げることにより、蓄熱
量を増大したものである。

また、暖房蓄熱運転時に、蓄熱終了に近い時間では、熱
源機器を小容量で運転し、徐々に加熱することにより槽
内の温水温度分布を均一な状態で完了し、蓄熱量を増大
したものである。

更に、暖房空調運転時に、空調開始後一定時間は熱源機
器の併用運転をするかしないかを生新する槽内の温水温
度の設定値を高くし、それ以降は設定温度を低くする制
御を備えることにより、極力熱源機器の発停を低減した
ものである。

更に、暖房空調運転開始数分前（夜間電力時間帯）に熱
源機器を運転し、予め二次側の温水配管を加熱すること
により、朝の立上り負荷の処理を行ない、空調時の熱源
機器の運転量を減らしたものである。

〔作用〕

暖房空調運転時、温水は、冷房時とは逆に水槽の下部か
ら導入し上部より出るフローとする。蓄熱された槽内の
温水の温度分布は、上側程温度が高いので、下部→上部
のフローは、低温側→高温側への流れになるため、加熱
動作において最も好適なフローとなり、槽内の熱を右進
に取り出すことが出来る。

また、暖房空調運転時、熱源機器を併用して運転し、蓄
熱槽の出熱と合算して出力する場合に、冷房時とは逆に
、蓄熱槽→熱源機器熱交換器のフローとする。それによ
って最終的に熱源機器の熱交換器によって定格の温水温
度まで加熱動作を行なうので、蓄熱槽での必要加熱温度
が下がり、槽内の温水を極力低温まで有効に利用するこ
とが出来る。

また、一般に暖房負荷は、朝の立上がり負荷が著しく大
きく、それ以降はそれ程大きくない傾向にある。従って
空調開始後一定時間は熱源機器の併用運転をするかしな
いかを判断する槽内の温水温度の設定を高くし、それ以
降は設定温度を低くするような制御を設けることにより
、必要以上の冷凍機運転を避け、効率低下を低減するこ
とが出来る。

また、空調立上がり時負荷が大きい原因の一つは、二連
側（負荷側）の配管が冷えきっていることにある。暖房
空調運転開始数分前に冷凍機を運転し、温水配管を加熱
し暖めておく作業を行なえば、朝の立上がり負荷に対し
て、楽に対処出来る。

従って、前述の予熱運転は蓄熱動作と同じ意味を持ち、
結局蓄熱量の増大につながるものである６〔実施例〕 以下１本発明の実施例を第１図及び第２図により説明す
る。

第１図は、蓄熱式熱源装置の基本フローであり１は熱源
機器、２は空調時に併用運転する場合に熱源機器出力と
冷温水を熱交換器なうブライン／水熱交換器、３は蓄熱
槽、４は製氷熱交換器、５は負荷からの冷温水を導く配
管、６は熱源機器とブライン／水熱交換器および製氷熱
交４とを結ぶブライン配管、７が負荷側の空調機器であ
る。また８は、冷房時と暖房時の冷温水系統を切替える
ための四方弁である。９は冷温水ポンプ、１０はブライ
ンポンプ、１１は蓄熱運転と空調運転時、熱源機器から
のブラインの流れを切替えるバルブ。

１２は冷温水の負荷側へ供給する温度をコントロールす
るバルブである。

次に本発明の動作について説明する。

冷房時、四方弁８は矢印点線で示す流れをつくる。配管
５を通って空調機器７から戻ってきた冷水は装置内の四
方弁８を通り、ブライン／水熱交２で所定の温度まで冷
やされ、蓄熱槽３に入り、氷の融解熱により更に温度を
下げて蓄熱槽３を出る。蓄熱槽３を出た冷水はコントロ
ールバルブ１２により、蓄熱槽３を通らないで流れてく
る冷水と混合され、四方弁８を通り、冷温水ポンプ９に
より空調機器へ送水される。

これに対し、暖房時は四方弁８が矢印実線の流れをつく
る。空調機器７から配管５を通って戻ってきた温水は、
四方弁８を通り、蓄熱槽３の下部へ入る。加熱された温
水は蓄熱槽３の上部から出て、ブライ／水熱交で更に加
熱され、四方弁８を通り、冷温水ポンプ９により、空調
機器７へ送水される。この様に暖房時は、冷房時と全く
逆に。

蓄熱槽３からブライン／水熱交の順序で、かつ蓄熱槽３
の下部から上部というフローで構成される。

また、空調開始数分前の夜間電力割引料金時間帯を利用
し、熱源機器１を運転し、切替えバルブ１１を空調運転
の状態にし、ブライン／水熱交換器２により、予め冷温
水ポンプ９を運転して、冷えきっている冷温水配管５を
加熱する。

第２図は、負荷に応じて熱源機器の発停を判断するため
の槽内の温水温度設定値の時間経過の例を示す。負荷の
大きい朝の立上り時は槽内の温度が４５℃まで下がった
時点で、熱源機器１を強制的に起動させ、負荷が減少し
安定すると思われる時間より設定値を下げる。これによ
り、空調運転時の熱源機器１の必要以上の運転を避ける
ことが出来る。

更に詳細には、例えば、槽内の水温が、下側４０℃、上
側４５℃の範囲で成層されている場合、取出温度は出口
側に支配されるため、従来のフローで温水を流すと取出
温度は４０℃であるが、本発明のフローを用いると４５
℃取出どなる。この場合、同じ温度成層の状態で５℃高
温の温水取出が実現し、逆に言えば、槽内の温水を５℃
低温まで有効的に利用８来ることになる。すなわち蓄熱
量の増加を意味し、暖房容量増大の効果がある。

また、蓄熱槽からブライン／水熱交の順で温水を流すの
で、槽内の温水を極力低温まで利用することが可能であ
る。例えば、４０℃で戻り、４５℃まで温水を加熱して
、空調機７へ送水する場合、従来フローで温水を流すと
、ブライン／水熱交で４０℃→４２．５℃、蓄熱槽で４
２．５℃→４５℃といった加熱分配となる。この時、蓄
熱槽内の利用できる温水下限温度は４５℃である。これ
に対し、本実施例の加熱分配は、フローの逆転により、
蓄熱槽４０℃→４２．５℃、ブライン／水熱交４２．５
℃→４５℃となる。従って、蓄熱槽内の利用できる温水
下限温度は４２，５℃、従来方式に比べ、２．５℃利用
温度幅を拡大したことになり、暖房容量増大の効果があ
る。

また、空調開始直前に冷温水配管を加熱することにより
、朝の立上り時の急激なピーク負荷を押えることが出来
る。加熱作業は、夜間の割引料金時間帯を利用するため
、ランニングコストもほとんどかわらない。空調時の加
熱熱量が低減する分。

熱源装置の加熱能力が相対的に増大する効果がある。

また、第２図の如く、チラーを運転するかじないかを判
断する槽内温度を朝の立上り時は４５℃、それ以降を４
０℃とすることにより、負荷に見合った温水を提供し、
熱源機器のムダな運転を防止するとともに、部分負荷に
よる効率低下防止の効果がある。

第３図は熱源装置の他の実施例である。蓄熱槽３の流入
経路のみ、冷暖切替えるものである。その他の構成は第
１図に示す実施例と同様である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。

蓄熱槽の下部より温水を導入し、上部より抜き出すこと
により、槽内の熱を有効に取り出すことができる９

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の系統図、第２図は槽内温度設
定値の時間特性図、第３図は本発明の他の実施例の系統
図である。 １・・熱源機器、２・・・ブライン／水熱交換器、３・
・蓄熱槽、４・・・槽内熱交換器、５・・冷温水配管、
６・・・ブライン配管、 ・・空調機器、 ８・・・四方弁、 ・・冷温水ポンプ、 １０・・・ブラインポンプ、 拓 口 ノθ フ′２４ンボンフ゛ とｒ 力 目 第 目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱源機器と、この熱源機器の出力を蓄えるため蓄熱
   槽と、前記熱源機器の出力を伝えるための熱交換器を備
   え、冷房時は相変化を利用して蓄熱を行ない、暖房時は
   顕熱で蓄熱を行なう蓄熱式熱源装置において、冷房空調
   運転時は、負荷側へ供給する冷水が蓄熱槽の上部から入
   り、下部から出るフローとし、暖房空調運転時は流出入
   方向を逆転させ、蓄熱槽下部から入り、上部から取り出
   すフローとすることを特徴とする蓄熱式熱源装置。 ２、請求項１記載の蓄熱式熱源装置において、暖房空調
   運転時、熱源機器を併用して運転して、蓄熱槽内の熱と
   合算して出力する場合に、冷房時とは逆に、温水経路と
   蓄熱槽から熱源機器の熱交器の順序にすることを特徴と
   する蓄熱式熱源装置。 ３、請求項１記載の蓄熱式熱源装置において、暖房蓄熱
   運転時に、蓄熱終了に近い時間では、熱源機器を小容量
   で運転し、徐々に加熱することにより、槽内全域に渡り
   均一な温度分布の状態で規定の温水温度で蓄熱を完了す
   ることを特徴とする蓄熱式熱源装置。 ４、請求項１記載の蓄熱式熱源装置において、暖房空調
   運転時に、空調開始後一定時間は熱源機器の併用運転を
   するかしないかを判断する槽内の温水温度の設定を高く
   し、それ以降は設定温度を低くする制御を備えることを
   特徴とする蓄熱式熱源装置。