JP2009103365A - Heat pump hot water supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大量の湯を使用する業務用給湯分野に用いられるヒートポンプ給湯システムに関し、加温・保温効率を向上する技術に関する。 The present invention relates to a heat pump hot water supply system used in the commercial hot water supply field that uses a large amount of hot water, and relates to a technique for improving heating and heat retention efficiency.
業務用給湯分野においては、シャワー給湯の給湯機(ボイラー)と、浴槽加温・保温のための給湯機(ボイラー)とを別途に設置することが多いことから、設置コストが高くなるとともに、設置スペースが広くなるという問題があった。このため、ファミリーレストラン、老人福祉施設あるいはビジネスホテルなど大量に湯を使用する業態に使用されるヒートポンプ給湯システムとして、ヒートポンプを用いて給湯を行う給湯システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In the field of commercial hot water supply, a hot water heater (boiler) for shower hot water and a hot water heater (boiler) for bath heating / warming are often installed separately, which increases the installation cost and installation. There was a problem of wide space. For this reason, a hot water supply system that uses a heat pump to supply hot water is known as a heat pump hot water supply system that is used in a business type that uses a large amount of hot water such as a family restaurant, an elderly welfare facility, or a business hotel (see, for example, Patent Document 1) ).
図3はこのようなヒートポンプ給湯システムの一例であるヒートポンプ給湯システム200の構成を示す説明図である。ヒートポンプ給湯システム200は、貯湯タンク210と、この貯湯タンク210内部の湯の温度を第1配管220を介して加熱・保温する空冷式のヒートポンプ装置(熱源機)230とを備えている。貯湯タンク210からは第2配管240を介して給湯・シャワー250に湯が供給され、第3配管260を介して水熱交換器270に湯が供給される。水熱交換器270では、第3配管260の湯によって浴槽280に接続された第4配管290の湯が加熱される。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a heat pump hot
なお、図3中221,241,261,291はポンプを示している。また、211は給水弁、292はヘアキャッチャー、293はろ過器を示している。
In FIG. 3,
このようなヒートポンプ給湯システム200では、給水弁211を開いて外部から貯湯タンク210内に規定量まで給水する。貯湯タンク210内の水温が設定温度以下の場合に、空冷式ヒートポンプ装置230で湯を作り、貯湯タンク210内に湯を溜める。水温が低下すると、ヒートポンプ装置230にて再加熱する。
In such a heat pump hot
貯湯タンク210内の湯は、給湯・シャワー250で用いられるとともに、浴槽280内の湯を加温・保温する場合には、水熱交換器270に湯を供給し、この水熱交換器270を介して浴槽280内の湯を加温する。
上述したヒートポンプ給湯システムでは、次のような問題があった。すなわち、貯湯タンク210の湯を水熱交換器270まで温水で搬送するため、大型のポンプ261が必要となり、設置コストがかかるとともに、消費電力が大きくなる。また、第2配管260からの熱リークが多くなる。また、圧力損失が大きくなることから配管距離が長くできず、設置条件が制約される。さらに、第2配管260が屋外を通る場合等は、冬期配管凍結防止のための対応が必要となる。
The heat pump hot water supply system described above has the following problems. That is, since the hot water in the hot
そこで本発明は、水の加温・保温効率を向上するとともに、設置コストや運転コストを低減させ、省コスト性・省エネルギ性に優れたヒートポンプ給湯システムを提供することを目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat pump hot water supply system that improves the heating / warming efficiency of water, reduces the installation cost and the operation cost, and is excellent in cost saving and energy saving.
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のヒートポンプ給湯システムは次のように構成されている。 In order to solve the problems and achieve the object, the heat pump hot water supply system of the present invention is configured as follows.
冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機と、この熱源機の熱交換器と冷媒配管を介して接続され、前記冷媒の熱で水を加熱する水熱交換器を内蔵する水熱交換器ユニットと、前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整部と、前記水交換器ユニットで加熱された水を水配管を介して貯留する貯湯タンクとを備えていることを特徴とする。 A heat pump type heat source unit that heats the refrigerant, a water heat exchanger unit that is connected to the heat exchanger of the heat source unit via a refrigerant pipe, and includes a water heat exchanger that heats water with the heat of the refrigerant; A refrigerant flow rate adjusting unit that is provided in the refrigerant pipe and adjusts the flow rate of the refrigerant, and a hot water storage tank that stores water heated by the water exchanger unit via the water pipe. .
本発明によれば、水の加温・保温効率を向上するとともに、設置コストや運転コストを低減させることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to reduce the installation cost and the operating cost while improving the heating and heat retention efficiency of water.
図1は発明の一実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム10の適用例を示す説明図、図2は同ヒートポンプ給湯システム10の構成を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an application example of a heat pump hot
図1に示すようにヒートポンプ給湯システム10は、例えば、建物Bに設置されている。ヒートポンプ給湯システム10は、冷媒を加熱するヒートポンプ式の熱源機20と、この熱源機20と後述する冷媒配管71,72を介して接続され、冷媒の熱で水を加熱する貯湯用熱交換器ユニット(水熱交換器ユニット)30と、この熱源機20と冷媒配管71,72を介して接続され、冷媒の熱で水を加熱する浴槽用熱交換器ユニット(水熱交換器ユニット)40と、貯湯用熱交換器ユニット30で加熱された水を後述する排出管33を介して貯留する開放型貯湯タンク50と、浴槽用熱交換器ユニット40で加熱された水を後述する排出管43を介して貯留する浴槽60と、熱源機20と貯湯用熱交換器ユニット30及び浴槽用熱交換器ユニット40を接続する冷媒配管71,72と、これら各部を連携制御するシステム制御ユニット100とを備えている。なお、開放型貯湯タンク50は、シャワーや蛇口等への給湯、浴槽60は入浴の用に供される。
As shown in FIG. 1, the heat pump hot
熱源機20は、圧縮機、熱交換器、減圧機構等を備え、空気から熱を奪い、冷媒を加熱する機能を有している。冷媒としては、例えば、R410A等が用いられる。
The
貯湯用熱交換器ユニット30は、冷媒と水との熱交換を行う熱交換器31と、冷媒配管71から熱交換器31へ冷媒を供給する供給管32と、熱交換器31から冷媒を冷媒配管72に排出する排出管33と、開放型貯湯タンク50から熱交換器31へ加熱前の水を供給する供給管(水配管)34と、熱交換器31から開放型貯湯タンク50へ高温の水を排出する排出管(水配管)35と、供給管34に合流し、水道管から水を補給する補給管36とを備えている。
The hot water storage
なお、供給管32には、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁32aが設けられている。また、供給管34には、ポンプ34aと、逆止弁34bが設けられている。さらに、排出管35には、水の流量を調整する流量調整弁35aが設けられている。また、補給管36には開閉弁36aが設けられている。
The
浴槽用熱交換器ユニット40は、冷媒と水との熱交換を行う熱交換器41と、冷媒配管71から熱交換器41へ冷媒を供給する供給管42と、熱交換器41から冷媒を冷媒配管72に排出する排出管43と、浴槽60から熱交換器41へ加熱前の水を供給する供給管(水配管)44と、熱交換器41から浴槽60へ高温の水を排出する排出管(水配管)45とを備えている。
The bathtub
なお、供給管42には、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁42aが設けられている。また、供給管44には、ポンプ44aが設けられている。さらに、ポンプ34a,44aはインバータ等による流量可変機能が組み込まれている。
The
開放型貯湯タンク50及び浴槽60には、それぞれ水温・水量を検知し、システム制御ユニット100に出力するセンサが設けられている。
The open-type hot
システム制御ユニット100は、例えば液晶タッチパネル式のコントロール部を有し、バス通信回路を介して各部と接続されている。接続された全ての機器の運転状況の把握と各機器への運転指示を行っている。
The
このように構成されたヒートポンプ給湯システム10は、システム制御ユニット100により制御されることで次のように作動する。すなわち、冷媒配管72を流れる冷媒は、熱源機20で加熱され高温冷媒となって冷媒配管71に供給される。高温冷媒は、冷媒配管71から分岐して供給管32,42に導入され、熱交換器31,41に供給され、排出管33,43を介して冷媒配管72に戻されるサイクルを循環する。
The heat pump hot
一方、開放型貯湯タンク50では、電磁弁36aを開放し、水道管から水を導入し、熱交換器31に供給する。熱交換器31では、高温の冷媒から低温の水への熱交換が行われることで、水が加熱され、排出管33を介して、開放型貯湯タンク50に高温の水が供給される。開放型貯湯タンク50に所定の水量が溜まるまで供給は続行される。
On the other hand, in the open type hot
なお、開放型貯湯タンク50の水量は所定量で、水温が設定値より低下した場合には、ポンプ34aを作動させ、熱交換器31に水を供給する。熱交換器31では、水が再加熱され、排出管33を介して、開放型貯湯タンク50に高温の水が戻される。
The amount of water in the open-type hot
浴槽60では、ポンプ44aを作動させ、熱交換器41に水を供給する。熱交換器41では、水が再加熱され、排出管43を介して、浴槽60に高温の水が戻される。なお、ポンプ44aは常時運転させる方式や、定期的に運転させることで浴槽60の湯温を検知する方式等がある。
In the
さらに、ポンプ34a,44aによる水の流量調整、冷媒流量調整弁32a,42aによる冷媒循環量の調整を連携して行うことで、貯湯用熱交換器ユニット30及び浴槽用熱交換器ユニット40の出口湯温を一定に保持した上で必要な加熱能力を確保することができる。このため、浴槽60の保温をする場合には、浴槽60の熱リーク量が変動しても浴槽60の水温を一定に保つことができ、快適性を向上させることができる。
Further, the outlet of the hot water storage
上述したように、本実施の形態に係るヒートポンプ給湯システム10によれば、冷媒流量を制御することにより、熱源機20で得られたエネルギを必要なところに供給でき、加温効率が向上する。また、貯湯用熱交換器ユニット30と開放型貯湯タンク50、浴槽用熱交換器ユニット40と浴槽60を近傍に配置することができるため、熱損失量を抑制することが可能となる。
As described above, according to the heat pump hot
さらに、冷媒を用いてエネルギを輸送するため、水でエネルギを輸送する場合に比べ、抵抗、熱損失を少なくすることができ、長配管、高落差設置が可能である。例えば、図1に示すように、屋上に熱源機20、地下に貯湯用熱交換器ユニット30、浴槽用熱交換器ユニット40、開放型貯湯タンク50、1階に浴槽60を配置すること等が可能となる。
Furthermore, since energy is transported using a refrigerant, resistance and heat loss can be reduced as compared with the case where energy is transported with water, and long piping and high-head installation are possible. For example, as shown in FIG. 1, a
また、水配管を屋外に設けなくて良いため、寒冷地等において水配管の凍結防止対策が不要となり、設置コストを抑制できる。 In addition, since it is not necessary to provide the water pipe outdoors, it is not necessary to take measures to prevent the water pipe from freezing in a cold region, and the installation cost can be reduced.
なお、システム制御ユニット100を用いることにより、各機器の運転状況の確認と制御指示が1ヶ所で可能である。
By using the
このように、ヒートポンプ給湯システム10によれば、省コスト性・省エネルギ性が向上させることができる。
Thus, according to the heat pump hot
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、熱源機20を3台、被加熱側の熱交換器ユニットを2台としたが、数に限定はない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the example described above, three
10…ヒートポンプ給湯システム、20…熱源機、30…貯湯用熱交換器ユニット(水熱交換器ユニット)、40…浴槽用熱交換器ユニット(水熱交換器ユニット)、31,41…熱交換器、32,42…供給管(冷媒配管)、32a,42a…冷媒流量調整弁、33,43…排出管(冷媒配管)、34,44…供給管(水配管)、35,45…排出管(水配管)、35a…流量調整弁、50…開放型貯湯タンク、60…浴槽、71,72…冷媒配管、100…システム制御ユニット。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
この熱源機の熱交換器と冷媒配管を介して接続され、前記冷媒の熱で水を加熱する水熱交換器を内蔵する水熱交換器ユニットと、
前記冷媒配管に設けられ、前記冷媒の流量を調整する冷媒流量調整部と、
前記水交換器ユニットで加熱された水を水配管を介して貯留する貯湯タンクとを備えていることを特徴とするヒートポンプ給湯システム。 A heat pump heat source for heating the refrigerant;
A water heat exchanger unit that is connected to the heat exchanger of this heat source device via a refrigerant pipe and incorporates a water heat exchanger that heats water with the heat of the refrigerant;
A refrigerant flow rate adjusting unit that is provided in the refrigerant pipe and adjusts the flow rate of the refrigerant;
A heat pump hot water supply system comprising a hot water storage tank for storing water heated by the water exchanger unit through a water pipe.
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