JPH0484050A

JPH0484050A - ヒートポンプを用いた加熱システム及び加熱・冷却システム

Info

Publication number: JPH0484050A
Application number: JP2198162A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ogawa; 小川　康夫; Shinji Nomichi; 伸治野路; Kazuyuki Mizuhara; 和行水原
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1990-07-26
Filing date: 1990-07-26
Publication date: 1992-03-17

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、ヒートポンプや冷凍機を用いた加熱（冷却）
システムに関し、特に地域味（冷）房・給湯などを行な
う大型加熱又は冷却システムに好適なヒートポンプを用
いた暖（冷）房・給湯システムに関するものである。

なお、本明細書における熱回収装置とは、単に廃水等の
人工的廃熱の回収装置だけではなく、井水、海水など外
気より高温のエネルギー源からの熱回収装置をも含むも
のとする。

〔従来技術〕

通常の地域暖房・給湯システムは、温水ボイラ等安価な
化石燃料を燃焼きせて、温水を得る方法か主流である。

この方式の場合は、冷房・給湯等の温水利用方法に多少
の無駄があってもボイラや燃料のコストが安いので経済
的である。

しかしながら、最近、大気中に放出される二酸化炭素等
による温室効果により、地球の温暖化が問題となってい
る。このため、化石燃料を大量に使用する地域暖（冷）
房・給湯設備においても、将来大幅に一次エネルキーを
削減しなければならないと思われる。

このため、その手段としてヒートポンプを用いた地域暖
（冷）房・給湯システムが推奨されており、その普及が
望まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般にヒートポンプを用いた地域暖（冷）房・給湯シス
テムで大幅な省エネルギーを達成するためには、特に冬
期に充分な熱源が必要となる。

このため、近くに充分な熱源がある場所ではこのシステ
ムの採用は比較的簡単である。しかし、実際はこのよう
な場所は少なく、熱源が遠くにあったり、外気温度が低
い冬期には熱源温度が低くなるので、膨大な暖房・給湯
負荷に対処するため省エネルギーが犠牲になり、ヒート
ポンプを用いた地域暖（冷）房・給湯システムの普及が
難しかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなきれたもので、上記問題
点を除去し、熱源が遠くにあっても、熱源温度が低くて
も、ヒートポンプを利用することにより、大幅に省エネ
ルギーとなると−トボンプを用いた加熱システム及び加
熱・冷却システムを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するための本出願の第１発明は、ヒート
ポンプ、該ヒートポンプにより加熱される複数の加熱負
荷、該ヒートポンプにより冷却される熱源流体を加熱す
る熱回収装置、これらヒートポンプと加熱負荷及び熱回
収装置との間を流体を輸送するためのポンプ及び連絡配
管等により構成されるヒートポンプを用いた加熱システ
ムにおいて、前記熱源流体中に相変化可能な物質が含ま
れており、熱回収装置で加熱され、相変化を起こすこと
を特徴とする。

また、前記熱源流体中に含まれている相変化可能な物質
が氷片であることを特徴とする。

本出願の第２の発明は、ヒートポンプ、冷凍機、前記ヒ
ートポンプにより加熱される複数の加熱負荷、ヒートポ
ンプにより冷却される熱回収装置、前記冷凍機により冷
却される複数の冷却負荷と、前記ヒートポンプと加熱負
荷及び熱回収装置との間を流体を輸送するためのポンプ
及び連絡配管、前記冷凍機と冷却負荷の間を流体を輸送
するためのポンプ及び連絡配管等により構成される加熱
・冷却システムにおいて、前記熱源流体中に相変化可能
な物質が含まれており、熱回収装置で加熱され、相変化
を起こすことを特徴とする。

また、前記熱源流体中に含まれる相変化可能な物質が氷
片であることを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、ヒートポンプを用いた地域暖（冷）房・給湯
システムを上記の如く構成することにより、熱源の熱エ
ネルギーを有効に熱源流体の顕然と潜熱の両方でとるの
で、熱源流体の流量を少なくすることができ、その結果
ポンプ動力が小さくなり、且つ配管を細くすることがで
きる。

従って、熱源が遠くにあっても熱源温度が低くても省エ
ネルギー性の高い地域暖（冷）房・給湯システムが実現
でき、その普及に役立つ。

〔実施例〕

第１図は本出願の第１の発明の実施例を示すヒートポン
プを用いた暖房・給湯システムの構成を示す図である。

また、熱源流体に含まれる相変化可能な物質として、氷
片を用いた場合を説明する。

本暖房・給湯システムは、外部熱回収システム１、熱供
給センター２及び地域暖房・給湯システム３及びこれら
を接続する配管により構成される。

外部熱回収システム１は各種装置の冷却水、地下鉄など
の排熱、河川水や海水などからの熱回収を行なう熱回収
装置４と配管５，６により構成される。氷片冷水槽７に
貯っている氷片を含んだ冷水である熱源流体は熱源流体
ポンプ８により、配管５を通って熱回収装置４に送られ
、ここで熱回収して暖められ、配管６を通って第１中間
槽９に送られる。

熱回収装置４では、氷片は相変化をして潜熱の形で熱回
収を行ない、冷水は温度が上昇して顕熱の形で熱回収を
行なう。従って、顕熱と潜熱の両方を利用して熱回収で
きるので、流量が少なくτすむ。また、熱源の温度が低
くても充分に熱回収できる。

地域暖房・給湯システム３には、熱供給センター２内の
温水槽１ｏから、温水ポンプ１１により配管１２と枝管
１４，１５を通って温水が供給される。

空気加熱器１６は室内空気を加熱するための熱交換器で
あり、配管１４から送られる温水により、暖房負荷に供
給される。

また、熱交換器１７は給湯製造用の熱交換器であり、配
管１８から送られる給水は、配管１５から送られてくる
温水により、加熱されて給湯となり、風呂１９等の利用
に供される。

配管２１を通って、排出される給湯排水は熱交換器２０
によって排熱回収される。

空気加熱器１６、熱交換器１７で冷却きれた温水、熱交
換器２０で暖められた温水は配管１３に合流し、熱供給
センター２内の第２中間槽２３に戻る。第２中間槽２３
は第１中間槽９よりも温度が高い。

熱供給センター２は、蓄熱槽７，９，１０，２３、ヒー
トポンプ２４、氷片冷水機２５及びポンプ・配管等によ
り構成される。

ヒートポンプ２４の蒸発器２６及び凝縮器２７には、ポ
ンプ２８により、同じ温度の第２中間水が第２中間槽２
３から供給される。

蒸発器２６において、冷却された第２中間水は配管を経
由して、第１中間槽９に戻される。

方、ヒートポンプ２４で加熱された温水は、配管３０を
経由して、温水槽１０に戻され、暖房・給湯負荷に供さ
れる。

また、氷片冷水機２５には、ポンプ３１により第１中間
水が第１中間槽９から供給される。この氷片冷水機２５
の構造は、例えば特願平２−２３４４号に開示するよう
な、冷水冷却も製氷もできる構造となっている。従って
、第１中間水の一部は加熱されて、配管３４を経由して
第２中間槽２３に戻り、残りは冷却された氷片と冷水と
なる。

このうち氷片は、配管３２から氷片冷水槽７に戻る。こ
の氷片冷水槽７中の氷片を含んだ熱源流体は熱源流体ポ
ンプ８により、前述の熱回収装置４に送られる。

第２図は本出願の第２発明の実施例を示す冷房・給湯シ
ステムの構成を示す図である。これは、第１図に示した
暖房・給湯システムに氷片を含んだ冷水の供給による冷
房を行なっている場合である。同図において、配管３４
は冷水往管、配管３５は冷水復管である。また、３６は
例えばファンコイルユニットである。暖房時は配管工４
で温水が供給され、冷房時は配管３７で冷水が供給され
る。

暖房時は、氷片冷水機２５で造られた氷片冷水は氷片冷
水槽７で混合して、熱源流体ポンプ８により配ｖ５を経
由して熱回収装置４に送られ、熱回収を潜熱と顕熱の形
で行ない、第１中間槽９に戻る。

冷房時には、外部熱回収システム１内のバルブ４１が閉
になり、氷片冷水槽７の氷片を含んだ冷水は配管３４を
経由して、冷房負荷に供される。

冷房負荷に対して、潜熱と顕熱の両方を利用でキルので
、冷水循環量は少なくてもよい。

第３図は本出願の第２発明の実施例を示す冷房・給湯シ
ステムの構成を示す図である。同図において、温水の熱
供給センター２への戻り配管１３が冷水の戻り配管と共
通になっている。

暖房時は、配管１３を流れる水は、温水の戻りが主なの
で温度は比較的高く、三方弁３８を経由して、配管３９
より第２中間槽２３に戻る。

冷房時は、配管１３を流れる水は、冷水の戻りが主にな
るのでは温度は比較的低く、三方弁３８を経由して、配
管４０より第１中間槽９に戻る。

第２図及び第３図では、暖房と給湯、冷房と給湯が同時
に行える場合について説明したが、給湯がない地域冷房
システムの場合にも同じ適用ができるのは無論であり、
その時には温水供給管（配管１２）と配管３７が共用で
きることもある。

なお、本明細書では、熱源流体に含まれる相変化可能物
質として、全て氷片について説明したが、同様な性質を
持つものであれば、同じ効果を奏することは当然である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のヒートポンプを用いた加熱
システムは、熱源流体中に相変化可能な物質が含まれて
おり、熱回収装置で加熱され相変化を起こすので、下記
のような優れた効果を有する。

（１）熱回収を潜熱と顕熱の両方で行なうことができる
ので、熱源流体の流量を少なくすることができ、ポンプ
動力を低減でき省エネルギーとなる。

〈２）また、配管を細くできるので、熱源の場所が遠く
ても省エネルギー性の高い地域暖（冷）房・給湯システ
ムが普及できる。

（３〉更に、寒冷地のような熱源温度が低い場合にも適
用可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本出願の第１の発明の実施例を示すヒートポン
プを用いた暖房・給湯システムの構成を示す図、第２図
は本出願の第２発明の実施例を示す冷房・給湯システム
の構成を示す図、第３図は本出願の第２発明の実施例を
示す冷房・給湯システムの構成を示す図である。図中、１・・・・外部熱回収システム、２・・・・熱供
給センター　３・・・・地域暖房・給湯システム、４・
・・・熱回収装置、７・・・・氷片冷水槽、９・・・・
第１中間槽、１０・・・温水槽、２４・・・・ヒートポ
ンプ、２５・・・・氷片冷水機。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヒートポンプ、該ヒートポンプにより加熱される
複数の加熱負荷、該ヒートポンプにより冷却される熱源
流体を加熱する熱回収装置、これらヒートポンプと加熱
負荷及び熱回収装置との間を流体を輸送するためのポン
プ及び連絡配管等により構成されるヒートポンプを用い
た加熱システムにおいて、前記熱源流体中に、相変化可能な物質が含まれており、
熱回収装置で加熱され、相変化を起こすことを特徴とす
るヒートポンプを用いた加熱システム。
（２）前記熱源流体中に含まれる相変化可能な物質が氷
片であることを特徴とする請求項（１）記載のヒートポ
ンプを用いた加熱システム。
（３）ヒートポンプ、冷凍機、前記ヒートポンプにより
加熱される複数の加熱負荷、該ヒートポンプにより冷却
される熱源流体を加熱する熱回収装置、前記冷凍機によ
り冷却される複数の冷却負荷、前記ヒートポンプと、加
熱負荷及び熱回収装置との間を流体を輸送するためポン
プ及び連絡配管、前記冷凍機と冷却負荷の間を流体を輸
送するためのポンプ及び連絡配管により構成されるヒー
トポンプを用いた加熱・冷却システムにおいて、前記熱
源流体中に、相変化可能な物質が含まれており、熱回収
装置で加熱され、相変化を起こすことを特徴とするヒー
トポンプを用いた加熱・冷却システム。
（４）前記熱源流体中に含まれる相変化可能な物質が氷
片であることを特徴とする請求項（３）記載のヒートポ
ンプを用いた加熱・冷却システム。