JP7368307B2 - heating system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の熱源を用いた暖房システムに関するものである。 The present invention relates to a heating system using multiple heat sources.
本出願人は先に下記の特許文献1にて、暖房端末と、暖房端末に熱媒を循環させる循環回路と、循環回路を循環する熱媒を加熱するヒートポンプ式熱源機と、循環回路を循環する熱媒を加熱する貯湯式燃焼熱源機と、を備え、熱媒を用いて暖房端末による暖房運転を行うものであって、貯湯式燃焼熱源機は、内部に熱媒を貯留する貯留缶体と、貯留缶体内の熱媒を加熱する気化式バーナとを備え、貯湯式燃焼熱源機を、循環回路を循環する熱媒の流れに対し、ヒートポンプ式熱源機の下流側に配設したことを特徴とする暖房システムを提供した。 The present applicant previously disclosed in the following Patent Document 1 a heating terminal, a circulation circuit that circulates a heat medium to the heating terminal, a heat pump type heat source device that heats the heat medium circulating in the circulation circuit, and a heating terminal that circulates the heat medium in the circulation circuit. The hot water storage type combustion heat source device is equipped with a hot water storage type combustion heat source device that heats a heating medium, and performs heating operation by a heating terminal using the heating medium, and the hot water storage type combustion heat source device is equipped with a storage can body that stores the heating medium inside. and a vaporizing burner that heats the heat medium in the storage can, and the hot water storage type combustion heat source device is installed downstream of the heat pump type heat source device with respect to the flow of the heat medium circulating in the circulation circuit. We provided a unique heating system.
ところで、この従来のものでは、貯湯式燃焼熱源機とヒートポンプ式熱源機のうち、一方の熱源機のみを動作させた状態での暖房運転が可能であり、この暖房運転中に所定の条件が成立した場合、熱源機の切り換えが行われ、それまで動作していた熱源機を停止させると共に、それまで停止していた熱源機を動作開始させるようにしている。 By the way, with this conventional system, heating operation is possible with only one of the hot water storage type combustion heat source equipment and the heat pump type heat source equipment operating, and predetermined conditions are met during this heating operation. In this case, the heat source device is switched, and the heat source device that was operating until then is stopped, and the heat source device that was stopped until then is started operating.
ここで、貯湯式燃焼熱源機の燃焼器として、燃料を気化する気化器を有する気化式バーナを採用し、貯湯式燃焼熱源機のみを動作させての暖房運転中に、貯湯式燃焼熱源機からヒートポンプ式熱源機に熱源機が切り換わった場合について考える。この時、貯湯式燃焼熱源機を停止すると共に、ヒートポンプ式熱源機の動作を開始し、すぐにヒートポンプ式熱源機による熱媒の加熱が開始されることで、貯湯式燃焼熱源機の貯留缶体内の熱媒温度が大きく低下する前にヒートポンプ式熱源機の立ち上がりが完了する。そのため、熱源機の切り換え後に暖房端末に供給される熱媒の温度低下は小さく済む。 Here, a vaporization burner with a vaporizer that vaporizes fuel is used as the combustor of the hot water storage type combustion heat source device, and during heating operation with only the hot water storage type combustion heat source device operating, the hot water storage type combustion heat source device Consider the case where the heat source device is switched to a heat pump type heat source device. At this time, the hot water storage type combustion heat source device is stopped, the heat pump type heat source device starts operating, and the heating of the heat medium by the heat pump type heat source device is started immediately. The start-up of the heat pump type heat source device is completed before the temperature of the heat medium drops significantly. Therefore, the temperature drop of the heat medium supplied to the heating terminal after switching the heat source device is small.
次に、ヒートポンプ式熱源機のみを動作させての暖房運転中に、ヒートポンプ式熱源機から貯湯式燃焼熱源機に熱源機が切り換わった場合について考える。貯湯式燃焼熱源機は燃焼器として、燃料を気化する気化器を有する気化式バーナを採用しているため、気化器の予熱を一定時間行った後に燃焼を開始する。そうすると、ヒートポンプ式熱源機が停止した後、貯湯式燃焼熱源機による貯留缶体内の熱媒の加熱をすぐに行うことができず、熱媒の温度が大きく低下する。そのことで、熱源機の切り換え後に暖房端末に供給される熱媒の温度低下は大きくなる。 Next, consider a case where the heat source device is switched from the heat pump type heat source device to the hot water storage type combustion heat source device during heating operation with only the heat pump type heat source device operating. Since the hot water storage type combustion heat source equipment uses a vaporization burner having a vaporizer that vaporizes fuel as a combustor, combustion starts after preheating the vaporizer for a certain period of time. In this case, after the heat pump type heat source device stops, the heating medium in the storage can cannot be heated immediately by the hot water storage type combustion heat source device, and the temperature of the heating medium decreases significantly. As a result, the temperature of the heat medium supplied to the heating terminal after switching the heat source device increases.
上記のように、熱源機の切り換え時において、熱源機切り換え後のそれまで停止していた熱源機の動作開始タイミングとそれまで動作していた熱源機の停止タイミングを、貯湯式燃焼熱源機からヒートポンプ式熱源機に切り換えるパターンと、ヒートポンプ式熱源機から貯湯式燃焼熱源機に切り換えるパターンとで同じにしてしまうと、熱源機の切り換え後に、暖房端末に供給される熱媒の温度が大きく低下する場合があり、安定した動作を行えず、使用感を損ねてしまうという問題が生じるものであった。 As mentioned above, when switching heat source equipment, the operation start timing of the heat source equipment that had been stopped until then and the stop timing of the heat source equipment that had been operating until then can be changed from the hot water storage type combustion heat source equipment to the heat pump. If the pattern for switching to a type heat source device is the same as the pattern for switching from a heat pump type heat source device to a hot water storage type combustion heat source device, the temperature of the heat medium supplied to the heating terminal may drop significantly after switching the heat source device. This has caused problems in that stable operation cannot be achieved and the usability is impaired.
本発明は上記課題を解決するために、請求項1では、暖房端末と、前期暖房端末に熱媒を循環させる循環回路と、循環回路を循環する熱媒を加熱するヒートポンプ式熱源機と、循環回路を循環する熱媒を加熱する貯湯式燃焼熱源機と、前記ヒートポンプ式熱源機および前記貯湯式燃焼熱源機とを制御する制御手段と、を備え、熱媒を用いて暖房端末による暖房運転を行うものであって、貯湯式燃焼熱源機は、内部に熱媒を貯留する貯留缶体と、貯留缶体内の熱媒を加熱する気化式バーナとを備え、貯湯式燃焼熱源機を、循環回路を循環する冷媒の流れに対し、ヒートポンプ式熱源機の下流側に配設するものにおいて、前記制御手段は、貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機を停止させヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合と、ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機を停止させ貯湯式燃焼熱源機を運転開始する場合とで、ヒートポンプ式熱源機と貯湯式燃焼熱源機の動作をオーバーラップする時間をそれぞれ別に設けて制御するものとした。 In order to solve the above problems, the present invention provides a heating terminal, a circulation circuit that circulates a heat medium to the first heating terminal, a heat pump type heat source device that heats the heat medium circulating in the circulation circuit, A hot water storage type combustion heat source device that heats a heat medium circulating in a circuit , and a control means for controlling the heat pump type heat source device and the hot water storage type combustion heat source device, the heating operation by the heating terminal using the heat medium is provided. The hot water storage type combustion heat source device is equipped with a storage can that stores a heat medium inside the storage can and a vaporization burner that heats the heat medium inside the storage can. The control means is arranged downstream of the heat pump type heat source device with respect to the flow of refrigerant circulating through the heat pump type heat source device, and the control means stops the hot water storage type combustion heat source device from a state in which only the hot water storage type combustion heat source device is operated. The heat pump type heat source device and the hot water storage type combustion heat source device differ depending on whether the heat source device is started, or when only the heat pump type heat source device is in operation, and then the heat pump type heat source device is stopped and the hot water storage type combustion heat source device is started. The overlapping time for each operation is set separately and controlled.
この発明の請求項1によれば、ヒートポンプ式熱源機と貯湯式燃焼熱源機とを備え、熱媒を用いて暖房端末による暖房運転を行うものであって、貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機を停止させヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合と、ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機を停止させ貯湯式燃焼熱源機を動作開始する場合とで、ヒートポンプ式熱源機と貯湯式燃焼熱源機の動作をオーバーラップする時間をそれぞれ別に設け、貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機を停止させヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合よりも、ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機を停止させ貯湯式燃焼熱源機を動作開始する場合のヒートポンプ式熱源機と貯湯式燃焼熱源機の動作をオーバーラップする時間を長い時間を用いて制御するようにしたことで、ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機を停止させ貯湯式燃焼熱源機を動作開始する場合に貯湯式燃焼熱源機は燃料を気化する気化器の予熱中に循環回路を循環する熱媒の温度が大きく低下することを防ぐことができ、貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機を停止させヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合、循環回路を循環する熱媒を加熱しすぎることが無いため、安定した運転が可能となり快適性を損なうことが無いものである。
According to
次に、この発明の一実施形態の暖房システム1の構成について、図面に基づき説明する。図1に示すように、暖房システム1は主として、ヒートポンプ式熱源機2と、貯湯式燃焼熱源機3と、暖房端末4とを備えている。暖房システム1は、少なくともヒートポンプ式熱源機2または貯湯式燃焼熱源機3の何れか一方で加熱された熱媒(例えば、水または不凍液等の循環液)を用いて、暖房端末4にて熱媒から放熱することで、暖房端末4が設置された被空調空間を暖める暖房運転を行う。
Next, the configuration of a
ヒートポンプ式熱源機2は熱媒を加熱するための熱源機で、その筐体内に、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機5、流路切換手段としての四方弁6、冷媒と熱媒との熱交換を行う負荷側熱交換器としての液冷媒熱交換器7、減圧器としての膨張弁8、室外ファン9の作動により送られる空気(外気)との熱交換を行う熱源側熱交換器としての空気熱交換器10とを有し、それらを冷媒配管11で環状に接続して冷媒が循環するヒートポンプ回路12を形成しているものである。なお、13は外気温度を検出する外気温度センサである。
The heat pump type
また、液冷媒熱交換器7は、例えば、プレート式熱交換器で構成され、プレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、冷媒を流通させる冷媒流路と熱媒を流通させる熱媒流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されている。上記のヒートポンプ回路12を循環する冷媒としては、HFC冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。
The liquid refrigerant heat exchanger 7 is configured, for example, by a plate heat exchanger, in which a plurality of heat transfer plates are stacked, and a refrigerant flow path through which a refrigerant flows and a heat medium through which a heat medium flows. Heat medium flow paths are formed alternately with each heat transfer plate as a boundary. As the refrigerant that circulates in the
冷媒配管11に設けられた四方弁6は、ヒートポンプ回路12における冷媒の流れ方向を切り換える機能を有し、圧縮機5から吐出された冷媒を、液冷媒熱交換器7、膨張弁8、空気熱交換器10の順に流通させ、圧縮機5に戻す流路を形成する状態(暖房運転時の状態)と、圧縮機5から吐出された冷媒を、空気熱交換器10、膨張弁8、液冷媒熱交換器7の順に流通させ、圧縮機5に戻す流路を形成する状態(除霜運転時の状態)とに切り換え可能なものである。
The four-
貯湯式燃焼熱源機3は、熱媒を加熱するための熱源機で、その筐体内には、送風ファン14からの燃焼用空気の供給を受けて燃料(ガス、灯油等)を燃焼させる燃焼器としての気化式バーナ15と、気化式バーナ15の燃焼により発生した燃焼ガスから熱回収し熱媒を加熱する貯湯式熱交換器16と、貯湯式熱交換器16上方に隣接され貯湯式熱交換器16を通過した後の燃焼ガスを集合させる排気室17と、排気室17を通過した後の燃焼ガスを機外に排出する排気筒18とを有しているものである。
The hot water storage type combustion
貯湯式熱交換器16は、内部に一定量(4L~10L)の熱媒を貯留する円筒状で小容量の貯留缶体19と、貯留缶体19下部内側に形成され気化式バーナ15の燃焼が行われる燃焼室20と、燃焼室20と排気室17とを連通し気化式バーナ15の燃焼により発生した燃焼ガスを通過させる複数本の煙管21とで構成されているものである。なお、22は貯留缶体19内の熱媒の温度を検出する第1温度検出手段としての第1熱媒温度センサである。なお、第1熱媒温度センサ22は、直接、貯留缶体19に設置されたものでなくても、貯留缶体19から流出し暖房端末4に流入する熱媒の温度を検出するものであってもよい。
The hot water
ここで、気化式バーナ15について説明すると、図2に示すように、燃料としての燃油を気化する気化器35と、気化器35に備えられ燃油を気化可能な温度まで気化器35を加熱する気化ヒータ37と、気化器35の温度を検出する気化温度センサ36と、気化器35と連通し気化器35で気化された気化ガスと一次空気とを予混合する混合室38と、混合室38底部に設けられ混合室38を加熱する混合室ヒータ39と、混合室38の温度を検出する混合室温度センサ40と、混合室38と連通し混合室38で予混合された予混合ガスを燃焼させる燃焼部41と、を備え、気化器35の背面で燃焼部41上に突出された複数個の吸熱フィン42は、燃焼熱を気化器35にフィードバックして、気化ヒータ37および混合室ヒータ39の通電量を極力抑えるものである。
Here, to explain the
また、気化式バーナ15は、気化器35に燃油を噴霧するノズル43と、ノズル43に送油管44を介して燃油を圧送する電磁ポンプ45と、を備え、送風路46を介して気化器35の入口及び燃焼部41とカバー枠47との間の空気室48とに連通し、吸込口49より送風ファン14で吸引した燃焼空気を気化器35には予混合用の一次空気として供給し、空気室48には気化器35側方を通り混合室38の下方から燃焼部41で燃焼される二次空気として供給するものである。
The vaporizing
続いて、図1に示すように、暖房端末4に熱媒を循環させる循環回路23は、暖房端末4から流出した熱媒をヒートポンプ式熱源機2の液冷媒熱交換器7の熱媒流路に導く第1熱媒配管24と、ヒートポンプ式熱源機2の液冷媒熱交換器7から流出した熱媒を貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16(貯留缶体19)に導く第2熱媒配管25と、貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16(貯留缶体19)から流出した熱媒を暖房端末4に導く第3熱媒配管26とを有し、循環回路23は、ヒートポンプ式熱源機2と貯湯式燃焼熱源機3と暖房端末4とを、第1熱媒配管24、第2熱媒配管25、第3熱媒配管26で接続し、熱媒が循環するように形成されるものである。貯湯式燃焼熱源機3は、循環回路23を循環する熱媒の流れに対して、ヒートポンプ式熱源機2の下流側に配設されている。
Subsequently, as shown in FIG. 1, the
第1熱媒配管24には、循環回路23内の熱媒を循環させる循環ポンプ27が設けられると共に、熱媒を溜め循環回路23の圧力を調整するヒーポン側シスターン28が設けられている。
The first
第2熱媒配管25には、ヒートポンプ式熱源機2の液冷媒熱交換器7から流出し貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16に流入する熱媒の温度を検出する第2温度検出手段としての第2熱媒温度センサ29が設けられている。
The second
第3熱媒配管26には、熱媒を溜め循環回路23の圧力を調整する燃焼側シスターン30が設けられている。
The third
また、暖房端末4毎に分岐した第3熱媒配管26の各々には、その開閉により暖房端末4への熱媒の供給を制御する熱動弁31がそれぞれ設けられ、熱動弁31は、暖房端末4が設置された被空調空間(室内)の温度が所定の温度になるように、あるいは暖房端末4から戻る熱媒の温度が所定の温度になるように開閉が制御されるものである。暖房端末4は、床暖房パネルやラジエータ等、任意の端末を用いることができ、図1では2つ設けられているが、1つであってもよく、3つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
Further, each of the third
32は暖房システム1の操作指示を行うリモコンで、リモコン32には、暖房端末4による暖房運転の開始または停止を指示する運転スイッチ、循環回路23を循環させる熱媒の目標温度を設定する温度設定スイッチ、表示部等が備えられているものである。
33は各種のデータやプログラムを記憶する記憶手段(ROM、不揮発性メモリ等)と、演算・制御処理を行う制御手段とを備え、ヒートポンプ式熱源機2の動作を制御するヒーポン側制御装置であり、ヒーポン側制御装置33は、リモコン32の信号や、外気温度センサ13、第2熱媒温度センサ29からの信号をうけ、圧縮機5や循環ポンプ27等のアクチュエータの動作を制御すると共に、後述する貯湯式燃焼熱源機3の燃焼側制御装置34と通信可能に接続され、燃焼側制御装置34との間で動作指示等の信号のやりとりをすることができる。
33 is a heat pump side control device that controls the operation of the heat pump type
34は各種のデータやプログラムを記憶する記憶手段(ROM、不揮発性メモリ等)と、演算・制御処理を行う制御手段とを備え、貯湯式燃焼熱源機3の動作を制御する燃焼側制御装置であり、燃焼側制御装置34は、第1熱媒温度センサ22からの信号をうけ、送風ファン14、気化式バーナ15の動作を制御すると共に、ヒーポン側制御装置33と通信可能に接続されているものである。
34 is a combustion-side control device that controls the operation of the hot water storage type combustion
次に、この一実施形態の暖房システム1における暖房運転時の動作について説明する。暖房端末4に供給される高温の熱媒を生成する暖房運転は、ヒートポンプ式熱源機2または貯湯式燃焼熱源機3の何れか一方を単独で作動させて行う場合と、ヒートポンプ式熱源機2および貯湯式燃焼熱源機3の双方を作動させて行う場合がある。
Next, the operation during heating operation in the
まず、ヒートポンプ式熱源機2のみを作動させて暖房運転を行う場合について説明すると、リモコン32から暖房端末4による被空調空間としての室内の加熱の指示がなされ、ヒートポンプ式熱源機2が作動する場合、ヒーポン側制御装置33は、四方弁6を暖房運転時の状態となるように流路を切り換え、圧縮機5、膨張弁8、室外ファン9、および循環ポンプ27を駆動させて暖房運転を開始させる。この時、暖房運転が行われる暖房端末4に対応する熱動弁31も開弁される。
First, to explain the case where heating operation is performed by operating only the heat pump type
暖房運転中、ヒートポンプ回路12では、圧縮機5で圧縮された高温・高圧のガス状の冷媒が圧縮機5から吐出され、冷媒は凝縮器として機能する液冷媒熱交換器7にて、循環回路23を流れる熱媒と熱交換を行って熱媒に熱を放出して加熱しながら気液混合状態で高圧の冷媒に変化する。そして、この状態の冷媒が膨張弁8において減圧されて低圧の冷媒となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する空気熱交換器10において、室外ファン9の作動により送られる外気と熱交換を行って外気から吸熱して低温・低圧のガス状の冷媒となって、再び圧縮機5へ戻るものである。
During heating operation, in the
循環回路23では、一定回転数で駆動される循環ポンプ27の駆動により液冷媒熱交換器7に流入した低温の熱媒は、凝縮器として機能する液冷媒熱交換器7において冷媒と熱交換されて加熱された後、貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16では加熱されることなく通過し、その後、暖房端末4に供給されて室内の暖房に用いられ、暖房端末4を流通するときに放熱されて温度低下した熱媒は再び液冷媒熱交換器7へと戻るものである。このとき、貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16(貯留缶体19)には、ヒートポンプ式熱源機2で加熱された熱媒が貯留され、貯湯式熱交換器16(貯留缶体19)内の熱媒の温度はヒートポンプ式熱源機2が作動しているかぎり、目標温度と略同温度に保たれる。
In the
なお、暖房運転中、ヒーポン側制御装置33は、第2熱媒温度センサ29の検出値に応じて、圧縮機5の回転数を制御する。ここでは、第2熱媒温度センサ29により検出される熱媒の温度が、例えばユーザによりリモコン32で設定された設定温度に基づいて決定される目標温度になるように、圧縮機5の回転数を制御する。
Note that during the heating operation, the heat pump
また、ヒーポン側制御装置33は、圧縮機5から吐出される冷媒の吐出温度に応じて、膨張弁8の弁開度を制御する。ここでは、圧縮機5から吐出される冷媒の吐出温度が、例えば、リモコン32の設定温度に対応した制御上の目標冷媒吐出温度となるように、膨張弁8の弁開度を制御する。
Further, the heat pump
さらに、ヒーポン側制御装置33は、外気温度センサ13により検出された外気温度に応じて、室外ファン9の回転数を制御する。
Furthermore, the heat pump
続いて、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させて暖房運転を行う場合について説明すると、リモコン32から暖房端末4による被空調空間としての室内の加熱の指示がなされ、ヒーポン側制御装置33を介して、燃焼側制御装置34がその指示を受け、貯湯式燃焼熱源機3が作動する場合、燃焼側制御装置34は、気化式バーナ15が、気化温度センサ36の検出する温度に基づき、気化器35が燃油を気化可能な温度、例えば気化器35の温度が220℃~250℃に維持され、混合室38の温度が125℃~130℃に維持されるスタンバイ状態となる。その後、送風ファン14および電磁ポンプ45を駆動させ、気化式バーナ15での燃焼を行わせると共に、循環ポンプ27を駆動させ、暖房運転を開始させる。この時、暖房運転が行われる暖房端末4に対応する熱動弁31も開弁される。
Next, a case will be described in which heating operation is performed by operating only the hot water storage type combustion
暖房運転中、燃焼側制御装置34は、第1熱媒温度センサ22の検出する貯留缶体19内の熱媒の温度がリモコン32で設定された設定温度に基づいて決定される目標温度になるように、気化式バーナ15の燃焼の実行または停止、燃焼量の調整により制御するものであり、暖房運転開始時は、熱媒の温度が目標温度に素早く上昇するように、気化式バーナ15の燃焼量を予め設定された上限燃焼量にし、その後、熱媒の温度が目標温度に近づいていくにつれて気化式バーナ15の燃焼量を徐々に下げていき、熱媒の温度を目標温度に維持するのが可能であれば予め設定された下限燃焼量まで燃焼量を下げて燃焼を行い、熱媒の温度が目標温度より所定温度高い燃焼オフ温度に達したら、気化式バーナ15の燃焼を停止し前記スタンバイ状態となる。その後、熱媒の温度が目標温度または目標温度より所定温度低い燃焼オン温度に達したら、気化式バーナ15の燃焼を再開させ、貯留缶体19内の熱媒の温度を目標温度に近づけるべく燃焼量を適宜制御するものである。このとき、前記スタンバイ状態はリモコン32から暖房端末4による被空調空間としての室内の加熱の指示がなされ、ヒーポン側制御装置33を介して、燃焼側制御装置34がその指示を受け取っている間継続される。また、リモコン32から加熱の指示がない場合、前記スタンバイ状態を終了し、貯湯式燃焼熱源機3の動作を停止する。
During the heating operation, the combustion
循環回路23では、一定回転数で駆動される循環ポンプ27の駆動により暖房端末4を流出した低温の熱媒は、ヒートポンプ式熱源機2の液冷媒熱交換器7では加熱されることなく通過し、貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16において燃焼ガスと熱交換されて加熱された後、暖房端末4に供給されて室内の暖房に用いられ、暖房端末4を流通するときに放熱されて温度低下した熱媒は、再び液冷媒熱交換器7では加熱されることなく通過して貯湯式熱交換器16へと戻るものである。
In the
続いて、暖房負荷が大きく、ヒートポンプ式熱源機2または貯湯式燃焼熱源機3の何れか一方の作動では出力が足りず、ヒートポンプ式熱源機2および、貯湯式燃焼熱源機3の双方を作動させて暖房運転を行う場合について説明すると、ヒートポンプ式熱源機2および、貯湯式燃焼熱源機3の双方を作動させて暖房運転を行う場合は、貯湯式燃焼熱源機3の第1熱媒温度センサ22により検出される熱媒の温度が、リモコン32で設定された設定温度に基づいて決定される目標温度になるように、ヒーポン側制御装置33と燃焼側制御装置34とが必要に応じて互いに連係しつつ、圧縮機5の回転数を制御すると共に気化式バーナ15の制御を行うものである。
Next, the heating load was large and the output was insufficient to operate either the heat pump type
循環回路23では、一定回転数で駆動される循環ポンプ27の駆動により液冷媒熱交換器7に流入した低温の熱媒は、液冷媒熱交換器7において冷媒と熱交換されて加熱された後、貯湯式燃焼熱源機3の貯湯式熱交換器16において燃焼ガスと熱交換されてさらに加熱され、加熱された熱媒は、その後、暖房端末4に供給されて室内の暖房に用いられ、暖房端末4を流通するときに放熱されて温度低下した熱媒は再び液冷媒熱交換器7へと戻るものである。
In the
ここで、ヒートポンプ式熱源機2または貯湯式燃焼熱源機3の何れか一方を作動させて行う暖房運転について、どちらの熱源機を優先して作動させるかを決定するための判定は、外気温度または、外気温度と熱源機を作動させるためのコスト(ヒートポンプ式熱源機2であれば電気代、貯湯式燃焼熱源機3であれば燃料代)とに基づいて行われる。具体的には、ヒートポンプ式熱源機2、貯湯式燃焼熱源機3それぞれの稼働コストを比較し、稼働コストが最も低いものを優先動作させる熱源機とし、他方を補助的に動作させる熱源機とするものであり、ヒートポンプ式熱源機2の稼働コストは、外気温度に応じた熱効率(成績係数)または、外気温度に応じた熱効率(成績係数)と時間帯によらず固定の電気代または、外気温度に応じた熱効率(成績係数)と時間帯に応じて変化する電気代に基づいて計算され、貯湯式燃焼熱源機3の稼働コストは、熱効率または、熱効率と燃料代に基づいて計算される。
Here, regarding the heating operation performed by operating either the heat pump type
例えば、ヒートポンプ式熱源機2のみを作動させての暖房運転中に、外気温度が変動(外気温度が低下)した場合、熱媒を加熱する熱源が、ヒートポンプ式熱源機2から貯湯式燃焼熱源機3へ切り換えられ、逆に、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転中に、外気温度が変動(外気温度が上昇)した場合は、貯湯式燃焼熱源機3からヒートポンプ式熱源機2へ切り換えられるものである。
For example, if the outside air temperature fluctuates (the outside air temperature decreases) during heating operation with only the heat pump
次に、第1実施形態において、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転中に、ヒートポンプ式熱源機2に切り換えた場面での熱媒の温度の経時推移について、図3のタイムチャートを用いて説明する。図3では、第1実施形態における暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される熱媒の温度)の経時推移を実線で示している。なお、時間t1は貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転が行われ、一定の時間が経過した後の安定状態となったときの時間を表すものとする。
Next, in the first embodiment, the time course of the heat medium temperature in the case where the heat pump type
時間t1~t2では、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転が行われており、暖房端末4に供給される熱媒の目標温度が50℃に設定された状態であり、貯湯式燃焼熱源機3の第1熱媒温度センサ22により検出される熱媒の温度が、リモコン32で設定された設定温度に基づいて決定される目標温度になるように、気化式バーナ15の燃焼量を制御している。このとき、貯湯式燃焼熱源機3の貯留缶体19のから暖房端末4の流入口までの循環回路23(貯留缶体19、第3熱媒配管26)内の熱媒の温度は目標温度(50℃)と略同じ温度となっている。
From time t1 to t2, heating operation is performed by operating only the hot water storage type combustion
そして、時間t2において、外気温度の変動等により、貯湯式燃焼熱源機3からヒートポンプ式熱源機2へ切り換えられると、時間t2以降、ヒートポンプ式熱源機2の暖房出力が安定するまでの間、暖房端末4からヒートポンプ式熱源機2に戻される熱媒の温度は徐々に低下していき、それに伴い、暖房端末4に供給される熱媒の温度も低下する(時間t2以降の実線参照)。
Then, at time t2, when the hot water storage type combustion
このとき、貯湯式燃焼熱源機3の貯留缶体19には、目標温度の50℃の熱媒が貯留されているため、ヒートポンプ式熱源機2から流出した段階で目標温度から温度低下した熱媒が、貯湯式燃焼熱源機3に流入し、貯留缶体19に流れ込んだとしても、低温の熱媒は貯留缶体19内で高温(50℃)の熱媒と撹拌され温度がならされ、暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される温度)は多少落ち込むが、貯留缶体19内の高温(50℃)の熱媒温度が完全に低下する前にヒートポンプ式熱源機2の暖房出力が安定することで、アンダーシュートの度合いも小さく、早い段階で目標温度に戻すことができる(時間t2以降の実線参照)。
At this time, since the heat medium at the target temperature of 50° C. is stored in the storage can
次に、特徴的な動作として、ヒートポンプ式熱源機2のみを作動させての暖房運転中に、熱源機を切り換えた場面での熱媒の温度の経時推移について、前述の図3のタイムチャートを用いて説明する。図3では、第1実施形態における暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される熱媒の温度)の経時推移を実線で示し、比較例における暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される熱媒の温度)の経時推移を一点鎖線で示している。なお、時間t3はヒートポンプ式熱源機2のみを作動させての暖房運転が行われ、一定の時間が経過した後の安定状態となったときの時間を表すものとする。
Next, as a characteristic operation, during heating operation with only the heat pump type
時間t3~t4では、ヒートポンプ式熱源機2のみを作動させての暖房運転が行われており、暖房端末4に供給される熱媒の目標温度が50℃に設定された状態であり、ヒートポンプ式熱源機2の第2熱媒温度センサ29で検出される熱媒の温度が目標温度になるように圧縮機5等を制御している。このとき、ヒートポンプ式熱源機2の液冷媒熱交換器7の出口から暖房端末4の流入口までの循環回路23(第2熱媒配管25、貯留缶体19、第3熱媒配管26)内の熱媒の温度は目標温度(50℃)と略同じ温度となっている。
From time t3 to t4, heating operation is performed by operating only the heat pump type
そして、比較例では、時間t4において、外気温度の変動等により、ヒートポンプ式熱源機2から貯湯式燃焼熱源機3へ動作をオーバーラップさせずに切り換えられると、時間t4以降、暖房端末4から貯湯式燃焼熱源機3に戻される熱媒の温度は徐々に低下していき、それに伴い、暖房端末4に供給される熱媒の温度も低下する(時間t4以降の一点鎖線参照)。
In the comparative example, if the operation is switched from the heat pump type
このとき、貯湯式燃焼熱源機3の貯留缶体19には、目標温度の50℃の熱媒が貯留されているため、ヒートポンプ式熱源機2から流出した段階で目標温度から温度低下した熱媒が、貯湯式燃焼熱源機3に流入し、貯留缶体19に流れ込んだとしても、低温の熱媒は貯留缶体19内で高温(50℃)の熱媒と撹拌され温度がならされるが、貯湯式燃焼熱源機3は燃料を気化する気化器35の予熱を一定時間行った後に燃焼を開始するため、貯湯式燃焼熱源機3が燃焼を開始するまでの間、熱媒を加熱する熱源機が無く、暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される温度)は、貯留缶体19内の高温(50℃)の熱媒温度が完全に低下する前に燃焼を開始することが出来ず、アンダーシュートの度合いが大きく、目標温度に戻すのに時間を要する(時間t4~t5の一点鎖線参照)。
At this time, since the heat medium at the target temperature of 50° C. is stored in the storage can
しかし、第1実施形態では、時間t4において、外気温度の変動等により、ヒートポンプ式熱源機2から貯湯式燃焼熱源機3へ切り換えられるとき、貯湯式燃焼熱源機3を動作開始すると共に、動作中のヒートポンプ式熱源機2をすぐに停止させず、貯湯式燃焼熱源機3とヒートポンプ式熱源機2の動作を一定時間オーバーラップさせた後に動作停止させることで、貯湯式燃焼熱源機3が燃料を気化する気化器35の予熱を一定時間行った後に燃焼を開始するまでの間、熱媒をヒートポンプ式熱源機2が加熱するため、暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される温度)は、貯留缶体19内の高温(50℃)の熱媒温度が完全に低下することがなく、アンダーシュートもせず、目標温度から大きく外れることが無い(時間t5以降の実線参照)。
However, in the first embodiment, when switching from the heat pump type
このとき、貯湯式燃焼熱源機3のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機3を停止させヒートポンプ式熱源機2を動作開始する場合の熱源機の動作をオーバーラップする時間をt2の(1)、ヒートポンプ式熱源機2のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機2を停止させ貯湯式燃焼熱源機3を動作開始する場合の熱源機の動作をオーバーラップする時間をt4、t5間の(2)とする。そして、熱源機の動作をオーバーラップする時間の関係は(1)、(2)の関係を0≦(1)<(2)として制御する。そのことで、暖房端末4からヒートポンプ式熱源機2に戻される熱媒を必要な時間だけ加熱することができ、また、加熱しすぎることがなく効率的な暖房運転ができる。
At this time, when the hot water storage type combustion
次に、第2実施形態において、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転中に、ヒートポンプ式熱源機2に切り換えた場面での熱媒の温度の経時推移について、図4のタイムチャートを用いて説明する。図4では、第2実施形態における暖房端末4に供給される熱媒の温度(第1熱媒温度センサ22で検出される熱媒の温度)の経時推移を実線で示している。なお、時間t6は貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転が行われ、一定の時間が経過した後の安定状態となったときの時間を表すものとする。
Next, in the second embodiment, the time course of FIG. 4 will be explained regarding the time course of the temperature of the heat medium when switching to the heat pump type
時間t6~t7では、貯湯式燃焼熱源機3のみを作動させての暖房運転が行われており、暖房端末4に供給される熱媒の目標温度が50℃に設定された状態であり、貯湯式燃焼熱源機3の第1熱媒温度センサ22により検出される熱媒の温度が、リモコン32で設定された設定温度に基づいて決定される目標温度になるように、気化式バーナ15の燃焼量を制御している。このとき、貯湯式燃焼熱源機3の貯留缶体19のから暖房端末4の流入口までの循環回路23(貯留缶体19、第3熱媒配管26)内の熱媒の温度は目標温度(50℃)と略同じ温度となっている。
From time t6 to t7, heating operation is performed by operating only the hot water storage type combustion
そして、比較例では、時間t7において、外気温度の変動等により、貯湯式燃焼熱源機3からヒートポンプ式熱源機2へ動作をオーバーラップせずに切り換えられると、時間t7以降、暖房端末4から貯湯式燃焼熱源機3に戻される熱媒の温度は徐々に低下していき、それに伴い、暖房端末4に供給される熱媒の温度も低下する(時間t7以降の一点鎖線参照)。
In the comparative example, at time t7, if the operation is switched from the hot water storage type combustion
一方、第2実施形態では、時間t7において、外気温度の変動等により、貯湯式燃焼熱源機3からヒートポンプ式熱源機2へ切り換えられるとき、ヒートポンプ式熱源機2を作動開始する。それと同時に、貯湯式燃焼熱源機3を停止せずに、動作を継続し、一定時間熱源機の動作をオーバーラップさせることで、ヒートポンプ式熱源機2の暖房出力が安定するまでの間、貯湯式燃焼熱源機3で熱媒を加熱する。そのことで、暖房端末4からヒートポンプ式熱源機2に戻される熱媒温度の低下を防ぐこともできる(時間t7以降の実線参照)。
On the other hand, in the second embodiment, at time t7, when the hot water storage type combustion
このとき、貯湯式燃焼熱源機3のみを動作させた状態から貯湯式燃焼熱源機3を停止させヒートポンプ式熱源機2を動作開始する場合はt7、t8間の(3)の時間熱源機の動作をオーバーラップさせ、ヒートポンプ式熱源機2のみを動作させた状態からヒートポンプ式熱源機2を停止させ貯湯式燃焼熱源機3を動作開始する場合はt10、t11間の(4)の時間熱源機の動作をオーバーラップさせる。そして、熱源機の動作をオーバーラップする時間(3)、(4)の関係を0≦(3)<(4)として制御する。そのことで、暖房端末4からヒートポンプ式熱源機2に戻される熱媒を必要な時間だけ加熱することができ、また、加熱しすぎることがなく効率的な暖房運転ができる。
At this time, when stopping the hot water storage type combustion
2 ヒートポンプ式熱源機
3 貯湯式燃焼熱源機
4 暖房端末
15 気化式バーナ
19 貯留缶体
23 循環回路
2 Heat pump type
Claims (1)
前記暖房端末に熱媒を循環させる循環回路と、
前記循環回路を循環する前記熱媒を加熱するヒートポンプ式熱源機と、
前記循環回路を循環する前記熱媒を加熱する貯湯式燃焼熱源機と、
前記ヒートポンプ式熱源機および前記貯湯式燃焼熱源機とを制御する制御手段と、を備え、
前記熱媒を用いて前記暖房端末による暖房運転を行うものであって、
前記貯湯式燃焼熱源機は、内部に前記熱媒を貯留する貯留缶体と、前記貯留缶体内の前記熱媒を加熱する気化式バーナとを備え、
前記貯湯式燃焼熱源機を、前記循環回路を循環する熱媒の流れに対し、前記ヒートポンプ式熱源機の下流側に配設するものにおいて、
前記制御手段は、前記貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から前記貯湯式燃焼熱源機を停止させ前記ヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合と、前記ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態から前記ヒートポンプ式熱源機を停止させ前記貯湯式燃焼熱源機を動作開始する場合とで、前記ヒートポンプ式熱源機と前記貯湯式燃焼熱源機の動作をオーバーラップする時間をそれぞれ別に設け、前記貯湯式燃焼熱源機のみを動作させた状態から前記貯湯式燃焼熱源機を停止させ前記ヒートポンプ式熱源機を動作開始する場合よりも、前記ヒートポンプ式熱源機のみを動作させた状態から前記ヒートポンプ式熱源機を停止させ前記貯湯式燃焼熱源機を動作開始する場合の前記ヒートポンプ式熱源機と前記貯湯式燃焼熱源機の動作をオーバーラップする時間を長い時間として制御するものとしたことを特徴とする暖房システム。 heating terminal,
a circulation circuit that circulates a heat medium to the heating terminal;
a heat pump type heat source device that heats the heat medium circulating in the circulation circuit;
a hot water storage type combustion heat source device that heats the heat medium circulating in the circulation circuit ;
A control means for controlling the heat pump type heat source device and the hot water storage type combustion heat source device ,
Heating operation is performed by the heating terminal using the heating medium,
The hot water storage type combustion heat source device includes a storage can that stores the heating medium therein, and a vaporization burner that heats the heating medium in the storage can,
The hot water storage type combustion heat source device is arranged downstream of the heat pump type heat source device with respect to the flow of the heat medium circulating in the circulation circuit,
The control means is configured to control a state in which only the hot water storage type combustion heat source device is operated, a case in which the hot water storage type combustion heat source device is stopped and the heat pump type heat source device starts operating, and a state in which only the heat pump type heat source device is operated. When the heat pump type heat source device is stopped and the hot water storage type combustion heat source device starts operating, separate times are provided for the operations of the heat pump type heat source device and the hot water storage type combustion heat source device to overlap, and when the hot water storage type It is better to start the heat pump type heat source device from a state where only the heat pump type heat source device is operated than to stop the hot water storage type combustion heat source device and start the operation of the heat pump type heat source device from a state where only the combustion heat source device is operated. A heating system characterized in that when the hot water storage type combustion heat source device is stopped and the hot water storage type combustion heat source device starts operating, the overlapping operation of the heat pump type heat source device and the hot water storage type combustion heat source device is controlled as a long time.
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