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JP5081787B2 - Heating system - Google Patents
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Description

本発明は、熱源としてヒートポンプと燃焼機を備えるハイブリッド式の暖房装置に関する。   The present invention relates to a hybrid heating device including a heat pump and a combustor as a heat source.

熱源としてヒートポンプと燃焼機を備えたハイブリッド式の温水暖房装置や給湯装置では、熱源を適宜使い分けることによって、低コスト運転を行いつつ、温水量と温水温度とを確保する。例えば、特許文献1に記載されているハイブリッド式給湯装置では、主として低コスト運転が可能なヒートポンプを熱源に用いる。ヒートポンプ給湯器によって加熱した水を貯湯タンクに貯え、必要に応じて利用する。低コスト熱源であるヒートポンプを主に利用して貯湯を行い、貯湯タンクでの湯切れやヒートポンプの加熱能力不足が生じた場合に、補助熱源として瞬間式給湯器を用いることで給湯量と給湯温度とを確保する。   In a hybrid hot water heating apparatus or hot water supply apparatus that includes a heat pump and a combustor as a heat source, the amount of hot water and the hot water temperature are ensured while performing low-cost operation by appropriately using the heat source. For example, in the hybrid hot water supply apparatus described in Patent Document 1, a heat pump capable of low-cost operation is mainly used as a heat source. Water heated by a heat pump water heater is stored in a hot water storage tank and used as needed. Hot water is stored mainly using a heat pump, which is a low-cost heat source, and when the hot water storage tank runs out or the heat pump's heating capacity is insufficient, an instantaneous water heater is used as an auxiliary heat source to supply hot water and hot water temperature. And ensure.

貯湯タンクの蓄熱を暖房端末に利用するハイブリッド式の暖房装置においては、暖房端末を備えた暖房回路に熱媒として例えば暖房用水を循環させ、熱源によって直接的もしくは間接的に加熱する。加熱された暖房用水は、暖房回路を循環して放熱し、再び熱源によって加熱される。暖房端末として、高温暖房端末(温風暖房機など)と低温暖房端末(床暖房など)とを備えている暖房回路においては、高温暖房と低温暖房が同時に行われる場合には、高温暖房端末から戻る暖房用水と低温暖房端末から戻る暖房用水は混合された後に、再び熱源によって加熱される。
特開2004−125226号公報
In a hybrid heating apparatus that uses heat storage in a hot water storage tank as a heating terminal, for example, heating water is circulated as a heat medium in a heating circuit including the heating terminal and is heated directly or indirectly by a heat source. The heated heating water circulates through the heating circuit to dissipate heat and is heated again by the heat source. In a heating circuit provided with a high-temperature heating terminal (such as a warm air heater) and a low-temperature heating terminal (such as floor heating) as a heating terminal, when high-temperature heating and low-temperature heating are performed simultaneously, The returning heating water and the heating water returning from the low-temperature heating terminal are mixed and then heated again by the heat source.
JP 2004-125226 A

しかしながら、熱源としてヒートポンプを用いて高効率の暖房運転を行うためには、暖房回路から戻る暖房用水の温度が十分に低くなっている必要がある。暖房回路から戻る暖房用水がいわゆる中温水である場合、ヒートポンプの効率が低下して、低コスト運転ができなくなる。暖房端末として、高温暖房端末と低温暖房端末とを備えている暖房回路においては、高温暖房端末から戻る暖房用水の温度は、低温暖房端末から戻る暖房用水の温度よりも高くなる。従来のように、高温暖房端末から戻る暖房用水と低温暖房端末から戻る暖房用水とを混合した場合、高温暖房端末から戻る暖房用水の熱エネルギーが大きいために、暖房回路から戻る暖房用水の温度が高くなってしまっていた。これによって、貯湯タンク内の水の温度が高くなって中温水領域が広がり、貯湯タンクの下部の水の温度を十分に低く維持することができず、この貯湯タンク下部の水を抜き出して加熱するヒートポンプの効率が低下してしまっていた。   However, in order to perform highly efficient heating operation using a heat pump as a heat source, the temperature of the heating water returning from the heating circuit needs to be sufficiently low. When the heating water returning from the heating circuit is so-called medium-temperature water, the efficiency of the heat pump is reduced, and low-cost operation cannot be performed. In a heating circuit provided with a high temperature heating terminal and a low temperature heating terminal as heating terminals, the temperature of the heating water returning from the high temperature heating terminal is higher than the temperature of the heating water returning from the low temperature heating terminal. When the heating water returning from the high temperature heating terminal and the heating water returning from the low temperature heating terminal are mixed as in the prior art, the temperature of the heating water returning from the heating circuit is large because the thermal energy of the heating water returning from the high temperature heating terminal is large. It was getting expensive. As a result, the temperature of the water in the hot water storage tank rises and the intermediate hot water area widens, and the temperature of the water in the lower part of the hot water storage tank cannot be kept sufficiently low, and the water in the lower part of the hot water storage tank is extracted and heated. The efficiency of the heat pump has been reduced.

そこで、本発明は、高温暖房端末と低温暖房端末とを備えた暖房回路と、ヒートポンプと、ヒートポンプによって加熱された水を貯える貯湯タンクと、暖房回路を循環する熱媒を加熱する燃焼機と、貯湯タンクに貯えられた水と暖房回路を循環する熱媒とを熱交換する熱交換器とを備えた暖房装置を提供する。   Accordingly, the present invention provides a heating circuit including a high-temperature heating terminal and a low-temperature heating terminal, a heat pump, a hot water storage tank that stores water heated by the heat pump, a combustor that heats a heat medium circulating in the heating circuit, Provided is a heating device including a heat exchanger that exchanges heat between water stored in a hot water storage tank and a heat medium circulating in the heating circuit.

本発明においては、暖房回路は、その一部が前記高温暖房端末を含む経路と前記低温暖房端末を含む経路に分岐しており、高温暖房端末を含む経路は、熱媒の流れ方向の上流側から燃焼機と高温暖房端末とが直列に接続しており、低温暖房端末を含む経路は、熱媒の流れ方向の上流側から低温暖房端末と熱交換器とが直列に接続している。高温暖房端末の下流側は、熱交換器の下流側に合流している。熱交換器は、貯湯タンクの外部に設けられている。熱交換器では、低温暖房端末を流れた後の熱媒と貯湯タンクに貯えられた水が熱交換される。熱交換器で熱媒と熱交換した水は、貯湯タンクの高さ方向の中央部に導入される。 In the present invention, a part of the heating circuit branches into a path including the high temperature heating terminal and a path including the low temperature heating terminal, and the path including the high temperature heating terminal is upstream in the flow direction of the heat medium. The combustor and the high temperature heating terminal are connected in series, and in the path including the low temperature heating terminal, the low temperature heating terminal and the heat exchanger are connected in series from the upstream side in the flow direction of the heat medium. The downstream side of the high temperature heating terminal joins the downstream side of the heat exchanger. The heat exchanger is provided outside the hot water storage tank. In the heat exchanger, the heat medium after flowing through the low-temperature heating terminal and the water stored in the hot water storage tank exchange heat. The water exchanged with the heat medium by the heat exchanger is introduced into the central portion of the hot water tank in the height direction.

暖房回路を循環する熱媒の流れに沿って説明すると、熱媒は、高温暖房端末側の経路と低温暖房端末側の経路に分流される。高温暖房端末側の経路に分流された熱媒は、燃焼機を通過した後、高温暖房端末を通過する。低温暖房端末側の経路に分流された熱媒は、低温暖房端末を通過した後、熱媒と貯湯タンクに貯えられた水(温水)とを熱交換する熱交換器を通過する。高温暖房端末を通過した後の熱媒と、熱交換器を通過した後の熱媒は、合流したのち、再度、高温暖房端末側の経路と低温暖房端末側の経路に分流され、循環する。   If it demonstrates along the flow of the heat medium which circulates through a heating circuit, a heat medium will be shunted into the path | route on the high temperature heating terminal side, and the path | route on the low temperature heating terminal side. The heat medium divided into the route on the high temperature heating terminal side passes through the combustor and then passes through the high temperature heating terminal. After passing through the low-temperature heating terminal, the heat medium divided into the path on the low-temperature heating terminal side passes through a heat exchanger that exchanges heat between the heat medium and water (hot water) stored in a hot water storage tank. The heat medium after passing through the high-temperature heating terminal and the heat medium after passing through the heat exchanger merge, and then are divided again into the route on the high-temperature heating terminal side and the route on the low-temperature heating terminal side, and circulate.

本発明によれば、高温暖房端末から戻る比較的高温の熱媒は、熱媒と貯湯タンクに貯えられた水(温水)とを熱交換する熱交換器に供給される前に低温暖房端末を循環し、十分に温度が低くなった後に熱交換器に供給されるため、ヒートポンプによって加熱される貯湯タンク内の水の温度を十分に低くすることができ、ヒートポンプの効率を高く維持することができる。   According to the present invention, the relatively high temperature heating medium returning from the high temperature heating terminal is supplied to the low temperature heating terminal before being supplied to the heat exchanger that exchanges heat between the heating medium and the water stored in the hot water storage tank (hot water). Since it is circulated and supplied to the heat exchanger after the temperature is sufficiently low, the temperature of the water in the hot water storage tank heated by the heat pump can be made sufficiently low, and the efficiency of the heat pump can be kept high. it can.

本発明によれば、ヒートポンプと燃焼機とを熱源として備え、高温暖房、低温暖房が実施できる暖房装置において、ヒートポンプの効率を向上させることができる。これによって、熱源として低コスト熱源であるヒートポンプを有効利用できるため、暖房装置を低コストで運転することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the efficiency of a heat pump can be improved in the heating apparatus which equips a heat pump and a combustor as a heat source and can implement high temperature heating and low temperature heating. As a result, a heat pump, which is a low-cost heat source, can be effectively used as a heat source, so that the heating device can be operated at a low cost.

以下に説明する実施例の主要な特徴を以下に列記する。
(特徴1)暖房回路を循環する熱媒は水または不凍液である。
(特徴2)ヒートポンプユニットに用いる冷媒はR410Aである。
(特徴3)暖房回路を循環する熱媒を加熱する第1燃焼機と、貯湯タンクに貯えられる水を加熱する第2燃焼機とが設置されている。
(特徴4)第1燃焼機と第2燃焼機はガス熱源ユニット内に隣接して設置してあり、電源やガス配管などを共有できる。
The main features of the embodiments described below are listed below.
(Feature 1) The heat medium circulating in the heating circuit is water or antifreeze.
(Feature 2) The refrigerant used in the heat pump unit is R410A.
(Characteristic 3) A first combustor for heating the heat medium circulating in the heating circuit and a second combustor for heating water stored in the hot water storage tank are installed.
(Characteristic 4) The 1st combustor and the 2nd combustor are installed adjacent in the gas heat source unit, and can share a power source, gas piping, etc.

以下、本発明に係る実施例について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施例に係るハイブリッド式の給湯暖房装置1を示す。給湯暖房装置1は、タンクユニット10、ヒートポンプユニット20、ガス熱源ユニット30によって構成されている。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hybrid hot water supply / room heating device 1 according to this embodiment. The hot water supply / room heating device 1 includes a tank unit 10, a heat pump unit 20, and a gas heat source unit 30.

タンクユニット10は、貯湯タンク11、熱媒を加熱する熱交換器12、ポンプ121、122によって構成されている。貯湯タンク11には、ヒートポンプユニット20によって加熱された温水を貯える。貯湯タンク11は、密閉式であり、断熱材によって外側が覆われている。湯を貯えた状態では、貯湯タンク11の内部に温度成層が形成されており、貯湯タンク11の下部の水温は低く、上部の水温は高くなる。貯湯タンク11の頭頂部には導入口118が設けられており、上部には導出口111、112、導入口113が設けられており、底部には導入口116、導出口117が設けられている。貯湯タンク11の高さ方向の中央部には、導出口114、導入口115が設けられている。   The tank unit 10 includes a hot water storage tank 11, a heat exchanger 12 that heats the heat medium, and pumps 121 and 122. Hot water heated by the heat pump unit 20 is stored in the hot water storage tank 11. The hot water storage tank 11 is a hermetic type, and the outside is covered with a heat insulating material. In a state where hot water is stored, temperature stratification is formed inside the hot water storage tank 11, the water temperature at the lower part of the hot water storage tank 11 is low, and the water temperature at the upper part is high. An inlet 118 is provided at the top of the hot water storage tank 11, outlets 111 and 112 and an inlet 113 are provided at the top, and an inlet 116 and an outlet 117 are provided at the bottom. . At the center of the hot water storage tank 11 in the height direction, an outlet 114 and an inlet 115 are provided.

ヒートポンプユニット20は、配管で接続された圧縮機21、放熱器22、膨張機構23、蒸発器24を冷媒がこの順序で循環する冷凍サイクル装置である。貯湯タンク11からポンプ221によって放熱器22に送られる水は、放熱器22において、圧縮機21から吐出される高温高圧の冷媒によって、加熱される。膨張機構23としては、膨張弁のほか、エジェクタや膨張機などを用いてもよい。蒸発器24はフィンチューブ型の熱交換器であり、ファンを回転させて外気と熱交換する。   The heat pump unit 20 is a refrigeration cycle device in which refrigerant circulates in this order through a compressor 21, a radiator 22, an expansion mechanism 23, and an evaporator 24 connected by piping. The water sent from the hot water storage tank 11 to the radiator 22 by the pump 221 is heated by the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 21 in the radiator 22. As the expansion mechanism 23, an ejector or an expander may be used in addition to the expansion valve. The evaporator 24 is a fin tube type heat exchanger, and rotates a fan to exchange heat with the outside air.

ガス熱源ユニット30は、暖房回路を循環する熱媒を加熱する第1燃焼機32、シスターン33、高温暖房端末(図示しない)、低温暖房端末(図示しない)、ポンプ321によって構成される暖房回路と、貯湯タンク11に貯えられる水を加熱する第2燃焼機42、給湯口44、上水口46、混合器48によって構成される給湯回路、追い焚き用熱交換器45、ポンプ421によって構成される風呂追い焚き回路によって構成されている。高温暖房端末の入口は高温暖房往路341と接続され、出口は高温暖房戻り路342に接続されている。低温暖房端末の入口は低温暖房往路351と接続され、出口は低温暖房戻り路352に接続されている。   The gas heat source unit 30 includes a first combustor 32 that heats a heat medium circulating in the heating circuit, a cistern 33, a high temperature heating terminal (not shown), a low temperature heating terminal (not shown), and a pump 321. , A hot water supply circuit constituted by a second combustor 42 for heating water stored in the hot water storage tank 11, a hot water supply port 44, a water supply port 46, a mixer 48, a reheating heat exchanger 45, and a bath constituted by a pump 421. It is composed of a catch-up circuit. The inlet of the high temperature heating terminal is connected to the high temperature heating forward path 341, and the outlet is connected to the high temperature heating return path 342. The inlet of the low temperature heating terminal is connected to the low temperature heating forward path 351, and the outlet is connected to the low temperature heating return path 352.

第1燃焼機32および第2燃焼機42は、都市ガスやLPガス等の燃料を燃焼させることによって、水や熱媒を加熱する燃焼機である。第1燃焼機32と第2燃焼機42は、ガス熱源ユニット30内において隣接して設置されており、ガス配管や電源等を共有できるようになっている。   The 1st combustor 32 and the 2nd combustor 42 are combustors which heat water or a heat carrier by burning fuels, such as city gas and LP gas. The first combustor 32 and the second combustor 42 are installed adjacent to each other in the gas heat source unit 30 and can share a gas pipe, a power source, and the like.

シスターン33の底部の導出口331は、ポンプ321を経由して、分岐部304に接続し、分岐される。分岐部304において一方の管路は低温暖房往路351と接続し、他方の管路は、第1燃焼機32、分岐部305を経由して高温暖房往路341に接続している。低温暖房戻り路352は熱交換器12の熱媒入口に接続され、熱交換器12の熱媒出口は合流部303と接続している。高温暖房戻り路342は、合流部303に接続している。合流部303はシスターン33の底部の導入口332に接続している。本実施例においては、熱媒として水を用いており、シスターン33には、暖房回路で暖房用水として利用する温水が貯えられている。以下、本実施例においては、熱媒として水を用いる場合について説明するが、水の代わりに、例えば、エチレングリコール等を主成分とする不凍液を用いることもできる。シスターン33には、排水口334が設けられており、水位が排水口334を超えるとオーバーフローによって排水される。また、上水口46と接続する給水口335と水位センサ333が設けられており、水位センサ333の検知値に基づいて、暖房用水を給水することができる。   The outlet 331 at the bottom of the cistern 33 is connected to the branching portion 304 via the pump 321 and branched. In the branch part 304, one pipe line is connected to the low temperature heating forward path 351, and the other pipe line is connected to the high temperature heating forward path 341 via the first combustor 32 and the branch part 305. The low temperature heating return path 352 is connected to the heat medium inlet of the heat exchanger 12, and the heat medium outlet of the heat exchanger 12 is connected to the junction 303. The high temperature heating return path 342 is connected to the junction 303. The junction 303 is connected to the inlet 332 at the bottom of the cistern 33. In this embodiment, water is used as the heat medium, and the cistern 33 stores hot water used as heating water in the heating circuit. Hereinafter, in the present embodiment, the case where water is used as the heat medium will be described. However, for example, an antifreeze containing ethylene glycol or the like as a main component can be used instead of water. The systern 33 is provided with a drain outlet 334, and when the water level exceeds the drain outlet 334, the drain is discharged by overflow. Further, a water supply port 335 connected to the water supply port 46 and a water level sensor 333 are provided, and heating water can be supplied based on a detection value of the water level sensor 333.

貯湯タンク11中央部の導出口114は、タンクユニット10に設置されたポンプ121を経由して第2燃焼機42の入口と接続されており、第2燃焼機42の出口は、貯湯タンク11の上部の導入口113に接続されている。熱交換器12の貯湯タンク11の水側の流路は、入口側は導出口111に接続されており、出口側はポンプ122を経由して導入口115に接続されている。   The outlet 114 in the center of the hot water storage tank 11 is connected to the inlet of the second combustor 42 via a pump 121 installed in the tank unit 10, and the outlet of the second combustor 42 is connected to the hot water storage tank 11. It is connected to the upper inlet 113. The flow path on the water side of the hot water storage tank 11 of the heat exchanger 12 is connected to the outlet 111 on the inlet side and connected to the inlet 115 via the pump 122 on the outlet side.

上水口46と、貯湯タンク11上部の導出口112とは、合流部401によって接続されており、合流部401は給湯口44と接続している。上水口46と合流部401とを接続する管路には、給湯の要求温度に応じて上水と貯湯タンク11内の湯との混合比を調整する混合器48が設けられている。   The water inlet 46 and the outlet 112 at the top of the hot water storage tank 11 are connected by a junction 401, and the junction 401 is connected to the hot water inlet 44. A pipe that connects the water inlet 46 and the junction 401 is provided with a mixer 48 that adjusts the mixing ratio of the hot water and the hot water in the hot water storage tank 11 according to the required temperature of the hot water supply.

分岐部305は、追い焚き用熱交換器45の入口と接続しており、追い焚き用熱交換器45の出口は、合流部303とシスターン33の導入口332とを接続する管路に設けられた合流部306に接続されている。追い焚き用熱交換器は二重管構造となっており、熱媒流路が内側であり、浴槽に貯められた温水の流路が外側となっている。ポンプ421は、浴槽に貯められた温水を循環させる。   The branching part 305 is connected to the inlet of the reheating heat exchanger 45, and the outlet of the reheating heat exchanger 45 is provided in a pipe line connecting the junction part 303 and the introduction port 332 of the cistern 33. Connected to the junction 306. The reheating heat exchanger has a double-pipe structure, the heat medium passage is on the inside, and the passage of hot water stored in the bathtub is on the outside. The pump 421 circulates hot water stored in the bathtub.

次に、本実施例の貯湯および給湯操作について説明する。貯湯タンク11の底部には、上水道と接続する導入口116から上水が供給される。貯湯タンク11底部の導出口117は、ヒートポンプユニット20の放熱器22に接続されており、ポンプ221によって貯湯タンク11の底部の低温の水が供給され、放熱器22において冷媒と熱交換される。本実施例においては、ヒートポンプユニット20の能力は6.0kWである。冷媒としてはR410Aを用いており、放熱器22の出口における温水の温度は、50〜60℃程度となる。ヒートポンプユニット20は、一般的な冷凍サイクル装置の制御方法によって制御される。例えば圧縮機21の吐出温度や、外気温、貯湯タンク11より流入する水の放熱器22での入口温度に基づいて制御することができる。   Next, hot water storage and hot water supply operations of the present embodiment will be described. The bottom of the hot water storage tank 11 is supplied with clean water from an inlet 116 connected to the clean water supply. The outlet 117 at the bottom of the hot water storage tank 11 is connected to the radiator 22 of the heat pump unit 20, and low-temperature water at the bottom of the hot water storage tank 11 is supplied by the pump 221 to exchange heat with the refrigerant in the radiator 22. In the present embodiment, the capacity of the heat pump unit 20 is 6.0 kW. R410A is used as the refrigerant, and the temperature of the hot water at the outlet of the radiator 22 is about 50 to 60 ° C. The heat pump unit 20 is controlled by a general refrigeration cycle apparatus control method. For example, it can be controlled based on the discharge temperature of the compressor 21, the outside air temperature, and the inlet temperature of the radiator 22 of water flowing in from the hot water storage tank 11.

ヒートポンプユニット20で加熱された温水は、導入口118から貯湯タンク11の頭頂部に戻る。貯湯タンク11内に貯えられる水は、下部は低温であり、上部に向かって徐々に温度が高くなる。本実施例においては、貯湯タンク11の上部の温水温度は50〜60℃程度となる。   The hot water heated by the heat pump unit 20 returns from the inlet 118 to the top of the hot water storage tank 11. The lower part of the water stored in the hot water storage tank 11 has a low temperature, and the temperature gradually increases toward the upper part. In the present embodiment, the hot water temperature in the upper part of the hot water storage tank 11 is about 50 to 60 ° C.

給湯暖房装置1の起動時や貯湯タンク11の湯切れ時、ヒートポンプユニット20の能力が不足する場合には、第2燃焼機42を通過する給湯用燃焼回路を用いて貯湯タンク11の温水をさらに加熱する。給湯用燃焼回路では、導出口114から中温程度の温水が抜き出され、第2燃焼機42によって加熱されて導入口113から貯湯タンク11の上部に戻される。ポンプ121によって給湯用燃焼回路に貯湯タンク11内の温水を循環させて第2燃焼機42によって加熱する。   If the capacity of the heat pump unit 20 is insufficient when the hot water heater 1 is started or when the hot water storage tank 11 runs out, the hot water in the hot water storage tank 11 is further increased using a hot water combustion circuit that passes through the second combustor 42. Heat. In the hot water supply combustion circuit, hot water having an intermediate temperature is extracted from the outlet 114, heated by the second combustor 42, and returned from the inlet 113 to the upper part of the hot water storage tank 11. The hot water in the hot water storage tank 11 is circulated through the hot water supply combustion circuit by the pump 121 and heated by the second combustor 42.

給湯用水としては、導出口112から貯湯タンク11の上部の高温の温水が適宜上水口46から供給される上水と混合されて給湯口44に供給される。混合器48は、給湯の要求温度、貯湯タンク11の上部の温水の温度、上水の温度などに基づいて、貯湯タンク11上部の温水と上水との混合比を調整する。貯湯タンク11の上部の温水よりも高温の給湯用水に対する需要がある場合には、給湯用燃焼回路によって第2燃焼機42を用いて貯湯タンク11の上部の温水温度を速やかに高くして供給することができる。   As hot water supply water, hot hot water at the upper part of the hot water storage tank 11 from the outlet 112 is appropriately mixed with hot water supplied from the water supply port 46 and supplied to the hot water supply port 44. The mixer 48 adjusts the mixing ratio between the hot water and the hot water at the upper part of the hot water storage tank 11 based on the required temperature of the hot water supply, the temperature of the hot water at the upper part of the hot water storage tank 11, the temperature of the fresh water. When there is a demand for hot water for hot water higher than the hot water in the upper part of the hot water storage tank 11, the hot water temperature in the upper part of the hot water storage tank 11 is rapidly increased by the hot water supply combustion circuit using the second combustor 42. be able to.

次に本実施例の暖房操作について説明する。タンクユニット10では、導出口111から貯湯タンク11上部の高温の温水を抜き出し、熱交換器12を通過させた後、導入口115から貯湯タンク11の中央部の中温水領域に戻す熱媒加熱回路によって、熱媒として用いる暖房用水と貯湯タンク11上部の温水とを熱交換する。ポンプ121によって熱媒加熱回路に貯湯タンク11内の温水を循環させることによって貯湯タンク11内の温水によって暖房用水を加熱する。   Next, the heating operation of the present embodiment will be described. In the tank unit 10, a hot medium heating circuit for extracting hot hot water at the upper part of the hot water storage tank 11 from the outlet 111, passing the heat exchanger 12, and returning the hot water from the inlet 115 to the middle hot water region in the central part of the hot water storage tank 11. Thus, the heating water used as the heat medium and the hot water in the hot water storage tank 11 are heat-exchanged. The water for heating is heated by the hot water in the hot water storage tank 11 by circulating the hot water in the hot water storage tank 11 through the heat medium heating circuit by the pump 121.

熱交換器12によって加熱された暖房用水は、合流部303において高温暖房戻り路342を流れてくる暖房用水と合流する。合流部303において合流した暖房用水は、導入口332からシスターン33に導入される。暖房用水はシスターン33底部の導出口331からポンプ321によって汲み出され、分岐部304において分流される。分流された暖房用水のうち、一方は低温暖房往路351に流入する。他方は、第1燃焼機32を通過した後、分岐部305を経由して高温暖房往路341に流入する。低温暖房端末を通過した暖房用水は、低温暖房戻り路352を流れて熱交換器12に流入し、貯湯タンク11上部の温水によって再度加熱される。高温暖房端末を通過した暖房用水は、高温暖房戻り路342を流れて、合流部303において熱交換器12によって加熱された暖房用水と合流する。   The heating water heated by the heat exchanger 12 merges with the heating water flowing through the high-temperature heating return path 342 at the junction 303. Heating water that has joined at the junction 303 is introduced into the systern 33 from the inlet 332. Heating water is pumped out by the pump 321 from the outlet 331 at the bottom of the cistern 33 and is divided in the branching section 304. One of the diverted heating water flows into the low temperature heating forward path 351. The other passes through the first combustor 32 and then flows into the high temperature heating forward path 341 via the branching portion 305. Heating water that has passed through the low-temperature heating terminal flows through the low-temperature heating return path 352, flows into the heat exchanger 12, and is heated again by the hot water in the upper part of the hot water storage tank 11. The heating water that has passed through the high-temperature heating terminal flows through the high-temperature heating return path 342 and merges with the heating water heated by the heat exchanger 12 at the junction 303.

分岐部305から高温暖房往路341に供給する暖房用水(第1燃焼機32を通過後の暖房用水)を追い焚き用熱交換器45に導入すれば、風呂の追い焚きを行うことも可能である。風呂追い焚き回路においては、ポンプ421によって浴槽に貯められた温水を追い焚き用熱交換器45の外管に循環させ、追い焚き用熱交換器45の内管を通過する暖房用水と熱交換することで、追い焚きを行う。追い焚きに利用した暖房用水は、高温暖房戻り路342の暖房用水と同様に、合流部306からシスターン33の底部へと戻される。   If the heating water (heating water after passing through the first combustor 32) supplied from the branching section 305 to the high temperature heating forward path 341 is introduced into the reheating heat exchanger 45, it is possible to retreat the bath. . In the bath reheating circuit, the hot water stored in the bathtub by the pump 421 is circulated through the outer pipe of the reheating heat exchanger 45 to exchange heat with the heating water passing through the inner pipe of the reheating heat exchanger 45. By doing that, we will catch up. The heating water used for reheating is returned from the junction 306 to the bottom of the cistern 33 in the same manner as the heating water in the high-temperature heating return path 342.

本実施例においては、熱交換器12によって加熱された暖房用水の温度は40〜60℃、高温暖房戻り路342の暖房用水の温度は60〜70℃程度となり、合流部303において合流した後の暖房用水の温度は、成り行きで60℃程度となる。高温暖房往路341の暖房用水の温度は80℃程度にする必要があるため、第1燃焼機32によって80℃程度となるように加熱する。低温暖房往路351の暖房用水の温度が60℃程度のとき、低温暖房戻り路352の暖房用水の温度は、熱交換器12の入口において、30〜50℃となる。   In the present embodiment, the temperature of the heating water heated by the heat exchanger 12 is 40 to 60 ° C., and the temperature of the heating water in the high-temperature heating return path 342 is about 60 to 70 ° C. The temperature of the heating water is about 60 ° C. Since the temperature of the heating water in the high-temperature heating forward path 341 needs to be about 80 ° C., the first combustor 32 is heated to about 80 ° C. When the temperature of the heating water in the low-temperature heating forward path 351 is about 60 ° C., the temperature of the heating water in the low-temperature heating return path 352 is 30 to 50 ° C. at the inlet of the heat exchanger 12.

本実施例によれば、高温暖房戻り路の暖房用水は、必ず低温暖房端末を通過した後に、熱交換器に戻されるため、高温暖房戻り路の暖房用水の熱エネルギーは低温暖房端末で有効利用される。熱交換器には、低温暖房端末によって熱利用され、十分に温度が低くなった暖房用水のみが戻される。これによって、熱交換器において、暖房用水と貯湯タンクからの温水との温度差が確保され、熱交換効率が向上するため、貯湯タンクに戻る水の温度を十分に低くすることができる。十分に温度が低くなった水を貯湯タンクの中央部に戻すため、貯湯タンク底部の水温を低く維持することができる。これによって、貯湯タンク底部からヒートポンプユニットに送られる水の温度も低く維持することが可能であるから、ヒートポンプユニットを高効率で運転することができる。ヒートポンプと燃焼機とを熱源として備えたハイブリッド式の給湯暖房装置において、低コスト熱源であるヒートポンプを有効利用できるため、低コスト運転を実現することができる。   According to this embodiment, since the heating water in the high temperature heating return path always passes through the low temperature heating terminal and then returns to the heat exchanger, the thermal energy of the heating water in the high temperature heating return path is effectively used in the low temperature heating terminal. Is done. Only the water for heating, which has been sufficiently heated by the low-temperature heating terminal, is returned to the heat exchanger. Thereby, in the heat exchanger, a temperature difference between the water for heating and the hot water from the hot water storage tank is ensured, and the heat exchange efficiency is improved, so that the temperature of the water returning to the hot water storage tank can be sufficiently lowered. Since the water whose temperature has been sufficiently lowered is returned to the center of the hot water storage tank, the water temperature at the bottom of the hot water storage tank can be kept low. Thus, the temperature of the water sent from the bottom of the hot water storage tank to the heat pump unit can be kept low, so that the heat pump unit can be operated with high efficiency. In a hybrid water heater / heater equipped with a heat pump and a combustor as heat sources, a heat pump that is a low-cost heat source can be used effectively, so that low-cost operation can be realized.

また、本実施例では、高温暖房戻り路の暖房用水と、熱交換器によって加熱された暖房用水とを合流させることで、暖房用水の温度が低温暖房往路の暖房用水に必要な温度になるように調整することができる。   Further, in this embodiment, the heating water in the high temperature heating return path and the heating water heated by the heat exchanger are merged so that the temperature of the heating water becomes a temperature required for the heating water in the low temperature heating outbound path. Can be adjusted.

また、本実施例の給湯暖房装置によれば、ヒートポンプユニットで加熱する水の入口温度を低くすることが可能であるので、沸き上げ温度が50〜60℃程度までしか上げられないR410A等のフロン系冷媒を用いても、加熱用水と冷媒温度との温度差を確保することができ、ヒートポンプユニットを有効に利用して沸き上げを行うことが可能である。   Further, according to the hot water supply and heating apparatus of the present embodiment, the inlet temperature of water heated by the heat pump unit can be lowered, so that the boiling temperature can be raised only to about 50 to 60 ° C. Even if the system refrigerant is used, a temperature difference between the heating water and the refrigerant temperature can be secured, and the heat pump unit can be used effectively to perform boiling.

また、本実施例の給湯暖房装置では、暖房用水を加熱する第1燃焼機と貯湯タンクの水を加熱する第2燃焼機をそれぞれ別々に設けているため、貯湯タンクに貯える温水の最高温度が50〜60℃程度であっても、速やかにより高温(例えば80℃)の給湯や高温暖房に対応することができる。貯湯タンクに貯える温水の温度が低くてもよいので、貯湯タンクでの熱ロス(例えば外気との温度差による放熱)が低減できる。また、低温暖房を定常的に用い、高温暖房を一時的に用いるような場合において、特に効率よい運転を実現することが可能である。   Moreover, in the hot water supply and heating apparatus of the present embodiment, since the first combustor for heating the heating water and the second combustor for heating the water in the hot water storage tank are provided separately, the maximum temperature of the hot water stored in the hot water storage tank is Even if it is about 50-60 degreeC, it can respond to hot water supply and high temperature heating of high temperature (for example, 80 degreeC) rapidly. Since the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank may be low, heat loss in the hot water storage tank (for example, heat dissipation due to a temperature difference from the outside air) can be reduced. In addition, particularly efficient operation can be realized when low temperature heating is used regularly and high temperature heating is used temporarily.

尚、本実施例では、給湯暖房装置の場合について説明したが、給湯回路を備えない暖房専用装置にも本発明を適用できる。   In addition, although the present Example demonstrated the case of the hot water supply and heating apparatus, this invention is applicable also to the heating only apparatus which is not provided with a hot water supply circuit.

尚、本実施例においては、R410Aを冷媒として用いた場合について説明したが、ヒートポンプユニットで加熱する水の入口温度を低くすれば、ヒートポンプユニットの効率が向上することは、CO冷媒等の他の冷媒についても同様である。ヒートポンプユニットの効率向上に寄与し、ハイブリッド式の給湯暖房装置の低コスト運転が可能である。 In this embodiment, the case where R410A is used as the refrigerant has been described. However, if the inlet temperature of the water heated by the heat pump unit is lowered, the efficiency of the heat pump unit is improved in addition to the CO 2 refrigerant and the like. The same applies to the other refrigerant. This contributes to improving the efficiency of the heat pump unit and enables low-cost operation of the hybrid hot-water heater / heater.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

本実施例の給湯暖房装置を説明する図。The figure explaining the hot-water supply heating apparatus of a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 給湯暖房装置
10 タンクユニット
11 貯湯タンク
12 熱交換器
20 ヒートポンプユニット
21 圧縮機
22 放熱器
23 膨張機構
24 蒸発器
30 ガス熱源ユニット
32 第1燃焼機
33 シスターン
42 第2燃焼機
44 給湯口
45 追い焚き用熱交換器
46 上水口
48 混合器
111、112、114、117 貯湯タンク導出口
113、115、116、118 貯湯タンク導入口
121、122、221、321、421 ポンプ
303、306、401 合流部
304、305 分岐部
331 シスターン導出口
332 シスターン導入口
333 水位センサ
334 排出口
335 給水口
341 高温暖房往路
342 高温暖房戻り路
351 低温暖房往路
352 低温暖房戻り路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot water supply and heating apparatus 10 Tank unit 11 Hot water storage tank 12 Heat exchanger 20 Heat pump unit 21 Compressor 22 Radiator 23 Expansion mechanism 24 Evaporator 30 Gas heat source unit 32 1st combustor 33 Systurn 42 2nd combustor 44 Hot water supply port 45 Heat exchanger 46 for watering Water inlet 48 Mixer 111, 112, 114, 117 Hot water tank outlet 113, 115, 116, 118 Hot water tank inlet 121, 122, 221, 321, 421 Pump 303, 306, 401 304, 305 Branch 331 Systurn outlet 332 Systurn inlet 333 Water level sensor 334 Discharge port 335 Water supply port 341 High temperature heating return path 342 High temperature heating return path 351 Low temperature heating return path 352 Low temperature heating return path

Claims (1)

高温暖房端末と低温暖房端末とを備えた暖房回路と、
ヒートポンプと、
ヒートポンプによって加熱された水を貯える貯湯タンクと、
前記暖房回路を循環する熱媒を加熱する燃焼機と、
前記貯湯タンクの外部に設けられており、前記貯湯タンクに貯えられた水と、前記暖房回路を循環する熱媒とを熱交換する熱交換器とを備えた暖房装置であって、
前記暖房回路は、その一部が前記高温暖房端末を含む経路と前記低温暖房端末を含む経路に分岐しており、
前記高温暖房端末を含む経路は、前記熱媒の流れ方向の上流側から前記燃焼機と前記高温暖房端末とが直列に接続しており、 前記低温暖房端末を含む経路は、前記熱媒の流れ方向の上流側から前記低温暖房端末と前記熱交換器とが直列に接続しており、
前記高温暖房端末の下流側は、前記熱交換器の下流側に合流しており、
前記熱交換器では、前記低温暖房端末を流れた後の前記熱媒と前記貯湯タンクに貯えられた水が熱交換され、
前記熱交換器で前記熱媒と熱交換した水は、前記貯湯タンクの高さ方向の中央部に導入されることを特徴とする暖房装置。
A heating circuit comprising a high temperature heating terminal and a low temperature heating terminal;
A heat pump,
A hot water storage tank for storing water heated by a heat pump;
A combustor for heating a heat medium circulating in the heating circuit;
A heating device provided outside the hot water storage tank , comprising a heat exchanger for exchanging heat between water stored in the hot water storage tank and a heat medium circulating in the heating circuit;
The heating circuit is branched in part into a path including the high temperature heating terminal and a path including the low temperature heating terminal,
In the path including the high temperature heating terminal, the combustor and the high temperature heating terminal are connected in series from the upstream side in the flow direction of the heat medium, and the path including the low temperature heating terminal is the flow of the heat medium. The low temperature heating terminal and the heat exchanger are connected in series from the upstream side of the direction,
The downstream side of the high-temperature heating terminal is joined to the downstream side of the heat exchanger ,
In the heat exchanger, the heat medium after flowing through the low-temperature heating terminal and water stored in the hot water storage tank are heat-exchanged,
The heating medium and the heat exchange water in the heat exchanger, the heating device according to claim Rukoto is introduced into the central portion in the height direction of the hot water storage tank.
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