JPS6211261B2 - - Google Patents

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JPS6211261B2
JPS6211261B2 JP56097106A JP9710681A JPS6211261B2 JP S6211261 B2 JPS6211261 B2 JP S6211261B2 JP 56097106 A JP56097106 A JP 56097106A JP 9710681 A JP9710681 A JP 9710681A JP S6211261 B2 JPS6211261 B2 JP S6211261B2
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JP
Japan
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heat
heating
cooling
storage device
hot water
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JP56097106A
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English (en)
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JPS5850A (ja
Inventor
Yukio Nagaoka
Hiroaki Yonekubo
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS5850A publication Critical patent/JPS5850A/ja
Publication of JPS6211261B2 publication Critical patent/JPS6211261B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1075Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses solar energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱を熱媒体を介して集熱・蓄熱
し、冷暖房装置や給湯用に熱供給する太陽熱冷暖
房給湯装置の集熱制御装置に関するものであり、
その目的は時刻と蓄熱装置の熱媒体温度とによつ
て演算し、その演算結果によつて集熱回路を制御
することにより、効率的な集熱を行なうことにあ
る。
太陽熱で加熱された熱媒体によつて冷暖房装置
を運転させたり、給湯に利用することは既に知ら
れている。給湯用の温水は30〜40℃程度に加熱す
れば十分であり、また容易に追焚きが可能である
のに対し、冷暖房装置を熱媒体によつて直接作動
させるには50〜80℃の高温が必要である。このた
め冷暖房装置を稼動させる夏季と冬季には冷暖房
装置へ熱媒体を供給する蓄熱装置へ優先的に集熱
することが有効な熱利用となる。しかしながら太
陽熱の集熱は気象条件に大きく左右される。この
ため冷暖房用蓄熱装置への集熱が優先的に行なわ
れても、日射量が少ない場合には熱媒体が前述の
冷暖房装置を作動させるに十分な温度に加熱され
ず、結局冷暖房にも給湯にも利用されず、翌日に
熱は保存されるものの冷暖房用蓄熱装置からの放
熱損失が大きく、効率的な熱利用が行なわれない
という欠点があつた。
本発明は冷暖房用蓄熱装置の熱媒体温度を検出
し、時刻を計測するタイマとの信号によつて日没
時の冷暖房用蓄熱装置の最高到達温度を演算装置
で演算し、集熱制御装置を作動させて集熱回路を
制御させ、効率的な集熱を行なうものであり、以
下本発明に基づいた1実施例を添付図面によつて
説明する。
第1図において1は集熱器で、この集熱器は熱
媒体の循環によつて太陽熱を吸収し、加熱された
熱媒体がタンクよりなる冷暖房用蓄熱装置2の上
部に圧送される。冷暖房用蓄熱装置2には熱媒体
が充満されており、その下部より冷暖集熱三方弁
(冷暖集熱調節弁)3を介して集熱ポンプ(熱媒
体供給手段)4によつてタンクよりなる給湯用蓄
熱装置5の内部にある熱交換器6に送られ、この
熱交換器6より給湯集熱三方弁(給湯集熱調節
弁)7を介して集熱器1へ圧送される。すなわ
ち、熱媒体は集熱器1、冷暖房用蓄熱装置2、熱
交換器6の順に循環する。8は冷暖バイパス管
で、集熱器1の出口側より分岐して冷暖集熱三方
弁3に連結されて前記冷暖房用蓄熱装置2をバイ
パスして熱媒体を循環させることができる。9は
給湯バイパス管で、熱交換器6の入口側より分岐
して給湯集熱三方弁7に連結され、前記熱交換器
6をバイパスして熱媒体を循環させることができ
る。10a,10b,10c,10dはそれぞれ
温度検出器で、集熱温度検出器10aは集熱器1
の出口側に設けられ、冷暖蓄熱温度検出器10b
は冷暖房用蓄熱装置2の下部に設けられ、給湯蓄
熱温度検出器10cは給湯用蓄熱装置5の熱交換
器6の近傍に設けられ冷暖蓄熱温度検出器10d
は冷暖房用蓄熱装置2の上部に設けられている。
10a,10b,10dは熱媒体温度を検出し、
10cは給湯用水の温度を検出する。給湯用蓄熱
装置5は給水管11より市水が供給され、上部か
ら給湯管12により湯が供給される。13は冷暖
房用蓄熱装置2に接続された冷暖房装置であり、
熱供給ポンプ14によつて冷暖房用蓄熱装置2よ
り熱媒体を供給される。15,16はそれぞれ配
管で15は集熱器1の出口と冷暖房用蓄熱装置2
とを連絡し、16は給湯用蓄熱装置5と集熱器1
の入口側とを連絡している。
第2図は本発明に関係するのみの集熱制御回路
Sの一例を示すもので、SWは運転スイツチで端
子S1側は冷暖集熱回路、端子S2側は給湯集熱回路
に切換えるものである。端子S2にはリレーコイル
RL1が図のように挿入されている。Dは整流器
で、電源の交流を直流に変換し、ブリツジBに与
えている。ブリツジBは抵抗R1,R2と温度検出
器10a,10b,10cのサーミスタ抵抗
Rta,Rtb,Rtcより構成され、サーミスタ抵抗
Rtbにはリレー接点RL1(S3),RtcにはRL1
(S4)がそれぞれ直列に接続されている。ブリツジ
Bの不平衡電圧はコンパレータCで比較増幅さ
れ、抵抗R3と直列のリレーコイルRL2に通電す
る。
Pは集熱ポンプのモータ、V1,V2はそれぞれ
冷暖集熱三方弁3、給湯集熱三方弁7のモータな
どの電磁コイルであり、RL1(S1),RL1
(S2)はそれぞれリレーコイルRL1のリレー接
点、RL2(S)はリレーコイルRL2のリレー接
点である。リレー接点RL1(S3)は常時閉接点
で、RL1(S1),RL1(S2),RL1(S4),RL2
(S)は常時開接点である。なお電磁コイルV1
V2が非通電状態のときには冷暖集熱三方弁3お
よび給湯集熱三方弁7はbからcへ流れ、通電す
るとaからcへと流れが変化する。
次に作動状態について述べる。第2図において
運転スイツチSWがS1側にあり、集熱温度検出器
10aと冷暖蓄熱温度検出器10bとの温度差が
十分にあるとき、すなわち日射量が十分ある場合
にはコンパレータCが作動してリレーコイルRL
2が通電し、リレー接点RL2(S)が閉じて集
熱ポンプ4が作動する。運転スイツチSWがS1
にあるのでリレー接点RL1(S1),RL1(S2)は
それぞれ開いており、電磁コイルV1,V2に通電
されないので熱媒体は集熱器1、冷暖房用蓄熱装
置2、冷暖集熱三方弁3(bからc)、給湯バイ
パス管9、給湯集熱三方弁7(bからc)の順に
流れ、冷暖集熱回路を形成する。運転スイツチ
SWがS2側になるとリレーコイルRL1が通電し、
ブリツジBのサーミスタ抵抗はRtbからRtcへと
切り換えられる。つまり集熱温度検出器10aと
給湯蓄熱温度検出器10cとの温度差で集熱ポン
プ4は制御される。それと同時にリレー接点RL
1(S1),RL2(S2)が閉じて、熱媒体は集熱器
1、冷暖バイパス管8、冷暖集熱三方弁3(aか
らc)、熱交換器6、給湯集熱三方弁7(aから
c)へと循環し給湯集熱回路を形成する。以上の
ことから運転スイツチSWを切り換えることによ
り集熱回路が切り換えられることがわかる。夏季
および冬季において日射が十分あれば冷暖房用蓄
熱装置2の熱媒体が高温になれば、冷暖蓄熱温度
検出器10dがその温度を検出し、もし冷暖房装
置13の運転が行なわれば熱供給ポンプ14で熱
媒体を供給する。さらに日射が十分であつて、冷
暖房用蓄熱装置2内が高温の熱媒体で充満すれ
ば、給湯集熱回路に切り換えてもよい。
一方日射量が十分でなく冷暖房用蓄熱装置2内
の熱媒体温度が時刻が午後になつても上昇しない
場合には、冷暖房用蓄熱装置2へ集熱しても、日
没までに冷暖房装置13を作動させるに十分な温
度に上昇しなければ冷暖房装置13を作動できな
いばかりでなく、給湯用蓄熱装置5への集熱も行
なわれていないので結局この日には有効な熱利用
が全く行なわれないという不都合が生じる。冷暖
房用蓄熱装置2に集熱された熱量は翌日に保存さ
れるとはいうものの冷暖房装置13は作動させら
れないが比較的高温の熱媒体が充満している冷暖
房用蓄熱装置2からの放熱損失が多く極めて不経
済である。この不都合をなくすために本発明で
は、冷暖房用蓄熱装置2の熱媒体温度が低くかつ
時刻も午後を過ぎ、これ以後考えられる最大日射
があつたとしても冷暖房装置13を作動させるに
十分な温度に達しないと判断されれば運転スイツ
チSWをS1側よりS2側に切り換え、冷暖集熱回路
より給湯集熱回路に切り換えて給湯用蓄熱装置5
へ集熱を行なわせるようにする。給湯用に使用さ
れる温度は低くまたたとえ低温であつても簡単に
通常の温水器によつて追焚きが可能であるので集
熱された熱は有効に利用される。上述の集熱回路
の切り換えは次のように行なう。
第3図においてタイマTで時刻が計測されてお
り、この時刻によつて日没までに得られる最大日
射量の積算値を計算することができる。日射量は
季節、地域によつて異なるので定数設定器Jで任
意に設定できる。この最大日射量の積算値に集熱
器の面積、集熱器の傾斜角度や方向などの設置条
件あるいは集熱器の効率や配管の放熱損失などを
考慮して演算装置CAで演算すれば冷暖房用蓄熱
装置2へ集熱される熱量の最大値が求まる。この
熱量の最大値と冷暖房用蓄熱装置2の容量との関
係より冷暖房用蓄熱装置2の熱媒体の最高温度上
昇が求まり、現在の熱媒体温度が冷暖蓄熱温度検
出器TH(第1図10d)とによつて冷暖房用蓄
熱装置2の熱媒体温度の予想される最高温度が求
まり、この最高温度と冷暖房装置13を作動させ
るに必要な温度とを比較し集熱制御装置Sを作動
させる。
すなわち現在時刻をt1、日没時刻をt2、季節・
地域を考慮して得られる時間毎の日射量をI
(t)とすると現在時刻から日没までの日射量の
積算値の最大値Imaxは Inax=∫t2 t1I(t)dt となる。
集熱器面積をSc、集熱器の角度や方向などの
設置条件をK1、配管損失を含めた集熱器の効率
をηcとすれば、得られる熱量の最大値Qmaxは Qmax=Imax・ηc・K1・Sc となる。この熱量の最大値Qmaxによつて熱媒体
の温度Tmaxは、冷暖房用蓄熱装置2の熱媒体の
熱容量をCとし、現在の熱媒体温度をT1とすれ
ば Tmax=Q/C+T1 となる。この予想される熱媒体温度の最高値
Tmaxと冷暖房装置13の作動可能温度Tsとを比
較し、Tmax>Tsであれば冷暖集熱回路による集
熱を行ない、Tmax<Tsであれば集熱制御器Sに
よつて運転スイツチをS2側に切り換え給湯集熱回
路に集熱させる。なお冷暖房装置13の作動可能
温度は冷房装置と暖房装置とで異なるので設定を
変更できるようにし、季節による日射量の変化は
タイマによつて自動的に設定変更できるようにし
てもよい。
上述の如く本発明は時刻と冷暖房用蓄熱装置の
熱媒体温度とを検出し、熱媒体の予想される最高
温度を算出し、この最高温度と冷暖房装置の作動
可能な温度とを比較し、予想される最高温度が冷
暖房装置の作動温度より低い場合には、冷暖房集
熱回路から給湯集熱回路に切り換えるようにした
ので、日射量が少ない日でも給湯蓄熱装置へ集熱
し太陽熱を有効に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の太陽熱集熱制御装置の一実施
例を示す構成図、第2図は、その制御回路図、第
3図はその演算装置のブロツク線図である。 1……集熱器、2……冷暖房用蓄熱装置、3…
…冷暖集熱三方弁(冷暖集熱調節弁)、4……集
熱ポンプ(熱媒体供給手段)、5……給湯用蓄熱
装置、7……給湯集熱三方弁(給湯集熱調節
弁)、8……冷暖バイパス管、9……給湯バイパ
ス管、10d(TH)……冷暖蓄熱温度検出器、
13……冷暖房装置、CA……演算装置、S……
集熱制御装置、J……定数設定器、T……タイ
マ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 太陽熱を受ける集熱器と、この集熱器で加熱
    された熱媒体によつて蓄熱され冷暖房装置に熱供
    給する冷暖房用蓄熱装置と、前記熱媒体によつて
    蓄熱され給湯用に熱供給する給湯用蓄熱装置と、
    前記熱媒体を循環させる熱媒体供給手段と、前記
    冷暖房用蓄熱装置への集熱と前記給湯用蓄熱装置
    への集熱を切り換える切換手段を有する集熱制御
    装置と、前記冷暖房用蓄熱装置の熱媒体温度を検
    出する冷暖蓄熱温度検出器と、時刻を計測するタ
    イマと、前記冷暖蓄熱温度検出器と前記タイマの
    信号によつて日没時の冷暖用蓄熱装置の最高到達
    温度を演算する演算装置とを有し、前記集熱制御
    装置によつて、前記冷暖房装置作動温度と前記到
    達温度とを比較し、前記切替手段を制御する太陽
    熱集熱制御装置。 2 前記切換手段は冷暖房用蓄熱装置への熱媒体
    の循環をバイパスする冷暖バイパス管と、前記冷
    暖バイパス管に設けられた冷暖集熱調節弁と、給
    湯用蓄熱装置への熱媒体の循環をバイパスする給
    湯バイパス管と、前記給湯バイパス管に設けられ
    た給湯集熱調節弁とから成り、集熱制御装置によ
    つて前記冷暖集熱調節弁・前記給湯集熱調節弁が
    制御されることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の太陽熱集熱制御装置。 3 前記演算装置は集熱器の集熱面積・冷暖房蓄
    熱装置の蓄熱容量・設置地域・集熱器の設置状態
    によつて定数設定変更ができる定数設定器を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    太陽熱集熱制御装置。
JP56097106A 1981-06-22 1981-06-22 太陽熱集熱制御装置 Granted JPS5850A (ja)

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JP56097106A JPS5850A (ja) 1981-06-22 1981-06-22 太陽熱集熱制御装置

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JPS5850A JPS5850A (ja) 1983-01-05
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EP2551604A1 (de) * 2011-07-29 2013-01-30 Robert Bosch GmbH Solaranlage

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JPS5850A (ja) 1983-01-05

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