JP2002295851A - 暖房装置の凍結防止方法 - Google Patents
暖房装置の凍結防止方法Info
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Abstract
凍結防止方法を提供する。 【解決手段】 熱媒水(6)を複数系統の温水端末
(2、4等)に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防
止方法であって、凍結防止運転時間の判定処理、暖房運
転を行っているか否かの判定処理、何れの温水端末も暖
房運転を行っていない場合、各系統毎に熱媒水を循環さ
せて各系統の戻り熱媒水温度を測定し、凍結防止運転が
必要な系統の判定処理、凍結防止運転が必要な系統から
選択された系統毎に所定温度の熱媒水を所定時間、又は
戻り熱媒水が所定温度になるまで通水をする通水処理を
含み、凍結防止の省エネルギ性を向上させたものであ
る。
Description
暖房パネルやファンコンベクタ等の暖房装置の凍結防止
方法に関する。
例えば、図6に示すように、床暖房パネル等の温水端末
100と熱源機側のシスターン102とを循環路104
を以て連結し、熱媒である熱媒水106を温水端末10
0に循環させ、必要な暖房を行うものである。
102を含む熱源機は屋外等に設置されることが多く、
寒冷地や夜間の冷え込み等で循環路104内の熱媒水1
06が凍結すると、暖房運転ができなくなるおそれがあ
る。従来、このような凍結による不都合を防止するた
め、凍結のおそれがあるとき、熱媒水106を加熱して
循環路104に循環させる制御が行われている。
等、運転を停止すると、凍結防止のための制御までも停
止し、凍結を回避できないという不都合があった。ま
た、凍結防止のため、不凍液を用いることは有効である
が、不凍液濃度の調整を怠ると、熱媒水中に藻が発生し
たり、不凍液の機能が低下して凍結が発生するおそれが
ある。
4や熱源機側に温度センサを設置し、この温度センサに
よって凍結防止運転を行う場合がある。図7のフローチ
ャートはその例を示す。この凍結防止制御では、ステッ
プS41で温度センサの検知温度が3℃以下であるか否
かを判定し、3℃以下の場合には、ステップS42に移
行して暖房燃焼を行う。この暖房燃焼は、バーナを燃焼
させ、循環ポンプを運転する。この暖房燃焼の結果、ス
テップS43で温度センサの検知温度が7℃以上である
か否かを判定し、7℃に到達したとき、ステップS44
に移行して暖房ポンプを停止する。即ち、この凍結防止
制御では、温度センサの検知温度が3℃以下で凍結防止
運転に移行し、検知温度が7℃に到達するまで暖房運転
を行うものである。
報に用いる凍結防止制御では、その検知温度が制御に大
きく影響し、温度センサの感度が低い場合や、温度セン
サの設置場所によっては凍結防止に失敗するおそれがあ
り、信頼性が問題となる。
装置では、凍結が予想される温水端末はまちまちとなる
ことが予想され、凍結のおそれがないものも存在する。
このような複数系統の温水端末の全系統を一度に凍結防
止運転を行うと、相当な熱エネルギの損失が生じて不経
済である。凍結防止にはヒーターやボイラーで熱媒水を
加熱する方法やポンプ運転による方法があるが、何れの
方法でも消費エネルギは大きくなりがちである。
いて、何れかの温水端末が暖房運転中であるとき、温度
センサの検出温度で熱媒水温度を調整している場合、そ
の検出温度では凍結を判断することは不可能である。
性を高めた暖房装置の凍結防止方法を提供することを課
題とする。
防止方法は、熱媒水(6)を複数系統からなる温水端末
(2、4等)に循環させて暖房を行う暖房装置の凍結防
止方法であって、凍結防止運転を行う時間の到来を判定
する処理と、前記時間が到来したとき、前記温水端末が
暖房運転を行っているか否かを判定する処理と、何れの
温水端末も暖房運転を行っていない場合、各系統毎に前
記熱媒水を循環させるとともに、各系統の戻り熱媒水温
度を測定し、凍結防止運転が必要な系統を判定する処理
と、凍結防止運転が必要な系統から選択された系統毎に
所定温度の前記熱媒水を所定時間だけ通水する処理とを
含むことを特徴とする。即ち、凍結防止運転に必要な時
間を監視し、その時間の到来により、何れかの温水端末
で暖房運転が行われているか否かを判定する。これは、
暖房運転が行われていれば、その熱媒水を凍結防止に利
用できるからである。しかし、何れの温水端末も暖房運
転を行っていない場合には凍結が予想されるが、各系統
でその状況はまちまちであることが予想されるので、各
系統毎に熱媒水を循環させ、その戻り熱媒水温度を系統
毎に測定し、凍結防止のための暖房運転が必要な系統を
選択し、各系統毎に所定温度の熱媒水を所定時間だけ通
水し、凍結防止を図っている。このように、選択的な熱
媒水の供給により、凍結防止運転に必要な熱エネルギの
消費を削減することができ、省エネルギ性を向上させて
いる。
て、熱媒水を複数系統からなる温水端末に循環させて暖
房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、前記時間が
到来したとき、熱源機(8)から前記熱媒水の供給を受
ける複数系統からなる前記温水端末が運転されているか
否かを前記判定により、何れかの温水端末で暖房運転を
行っている場合、前記温水端末が運転されていない各系
統から選択された系統毎に前記熱媒水を所定時間だけ循
環させる処理を含むことを特徴とする。即ち、何れかの
温水端末で暖房運転が行われている場合には、暖房運転
が行われていない系統の温水端末の凍結のおそれを確認
又は予想することができない。循環路に設置された温度
センサが往き熱媒水の温度調整に使用されている場合に
は、その検出温度が高くなることから、その値から凍結
を判断することは不可能である。また、熱的には暖房に
必要な温度である熱媒水を暖房運転が行われていない系
統の凍結防止に用いれば、その熱媒水の持つ熱エネルギ
の再利用に繋がる。そこで、凍結防止運転が必要とされ
た温水端末に所定時間だけ通水すれば、凍結防止を図る
ことができる。この結果、凍結防止運転に必要な熱エネ
ルギの消費を削減することができ、省エネルギ性を向上
させることができる。
て、熱媒水を複数系統からなる温水端末に循環させて暖
房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、前記時間が
到来したとき、熱源機から前記熱媒水の供給を受ける複
数系統からなる前記温水端末が運転されているか否かを
前記判定により、何れかの温水端末で暖房運転を行って
いる場合、前記温水端末が運転されていない各系統から
選択された系統毎に前記熱媒水を循環させ、戻り熱媒水
温度を所定温度に到達させる処理を含むことを特徴とす
る。即ち、何れかの温水端末で暖房運転が行われている
場合には、暖房に必要な温度となっている熱媒水を暖房
運転が行われていない系統の温水端末に戻り熱媒水温度
が所定温度に到達するまで通水するので、凍結防止の信
頼性を高めることができる。この結果、凍結防止運転に
必要な熱エネルギの消費を削減することができ、省エネ
ルギ性を向上させることができる。
を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
の実施例を示している。本発明に係る暖房装置には、床
暖房パネル等の低温要求負荷である温水端末2、ファン
コンベクタ等の高温要求負荷である温水端末4の他、複
数系統の温水端末が設置されている。この実施例では、
説明を容易にするため、2系統の温水端末2、4が設置
されており、各系統の温水端末2、4に対して熱媒水6
を供給するガス温水器等の熱源機8が用いられている。
熱媒水6を加熱する熱源には、燃料ガスの燃焼熱の他、
灯油の燃焼熱、電熱、ヒートポンプ、太陽熱等を用いる
ことができる。
10が燃焼室12に設置され、このバーナ10にはガス
調整手段や切換手段としてのバルブ14、16、又はバ
ルブ18を介して燃料ガスGが供給される。バーナ10
の下側にはガス燃焼に必要な空気を供給する給気手段と
してのファン20が設置されている。
燃焼熱を熱媒水6に加える加熱手段としての熱交換器2
2が燃焼室12に設置されている。この熱交換器22に
は、温水端末2に熱媒水6を循環させる手段として循環
路24が設けられている。この実施例の循環路24は、
温水端末2側に低温水LWを循環させる循環路24A、
温水端末4側に高温水HWを循環させる循環路24Bで
構成されており、これら2系統の循環路24A、24B
には循環ポンプ26、熱媒水6を溜める熱媒水タンクと
してシスターン28が設置されている。循環ポンプ26
の駆動源にはACモータやDCモータを用いることがで
き、例えば、DCモータを用いて構成された場合、幅広
く回転数を制御することができる。
側往き管32及び戻り管34とともに、温水端末2側の
配管36、温水端末4側の配管38が設けられている。
高温側往き管32と戻り管34との間にはバイパス管4
0が設けられており、高温水HWがバイパス管40を介
して戻り管34側に流れる。配管36、38は、連結手
段である往き側ヘッダ42を介して低温側往き管30、
連結手段である往き側ヘッダ44を介して高温側往き管
32、連結手段である戻り側ヘッダ46を介して戻り管
34が連結されている。また、配管36にはバルブ4
8、配管38にはバルブ50が設置されている。
の往き熱媒水温度を検出する温度センサ51、高温側往
き管32には高温側系統の往き熱媒水温度を検出する温
度センサ53、配管36、38、39の戻り側ヘッダ4
6側に各系統の戻り熱媒水温度を検出する温度センサ5
5、57、59が設置されている。
水6に用いる水Wを補給する補給手段として給水管5
2、その補給を制御する開閉弁としてバルブ54が設け
られている。また、シスターン28には、熱媒水6のレ
ベルを検出する手段としてレベルセンサ56、58が設
けられ、レベルセンサ56で低レベルとして低水位
L1、レベルセンサ58で高レベルとして高水位L2 を
検知し、これら検知結果は電気信号で取り出される。ま
た、シスターン28には、熱媒水6が異常な高レベルに
なったとき、その熱媒水6を排出するオーバーフローパ
イプ60が設けられている。
制御手段として制御部62が設けられ、この制御部62
はマイクロコンピュータ等で構成され、演算手段として
CPU、記憶手段としてROM、RAMを備えていると
ともに、時間設定手段としてタイマー64が設置されて
いる。この制御部62には温度センサ51、53、5
5、57、59、レベルセンサ56、58等の検出出力
が制御情報として入力されているとともに、凍結防止運
転を指示する指示手段としてスイッチ66が接続されて
いる。また、この制御部62には各種の制御出力が得ら
れ、循環ポンプ26、バルブ48、50、54等に対す
る制御出力が得られるとともに、図示しないバルブ1
4、16、18等のアクチュエータに対する制御出力V
nが得られるものである。なお、タイマー64は、日付
を表すカレンダ機能や時刻を表す時計機能を備えてい
る。
段としてリモコン装置68を設置してもよい。即ち、リ
モコン装置68は、温水端末2、4の近傍に設置されて
制御部62との間の制御信号を有線又は無線で授受する
遠隔制御手段であって、制御部62と同様に時間制御を
行う手段としてタイマー70が設置されるとともに、凍
結防止運転を指示する指示手段としてスイッチ72が接
続されている。なお、タイマー70は、日付を表すカレ
ンダ機能や時刻を表す時計機能を備えている。このよう
なリモコン装置68を設置した場合には、制御部62の
タイマー64を省略することができる。
運転では、熱交換器22で加熱された熱媒水6は高温側
往き管32を通してバルブ50の開閉により配管38側
に高温水HWとして流れ、温水端末4側に流れるととも
に、バイパス管40を通じて戻り管34側に流れて温水
端末4側を通過した熱媒水6と合流し、シスターン28
に至る。シスターン28を出た熱媒水6は循環ポンプ2
6に流れ、矢印A、Bの方向に分岐し、バルブ48の開
閉により、低温水LWが温水端末2側の配管36に流
れ、温水端末2を循環した後、戻り管34に戻る。低温
水LWの循環により、温水端末2を通じて低温水LWの
放熱が行われる。
ン28に対して熱媒水6の補給が行われる。即ち、ポン
プ運転が行われた後、レベルセンサ56が熱媒水6の低
水位L1 を検知したとき、レベルセンサ58が高水位L
2 を検知するまで水補給が行われる。即ち、高水位L2
を検知したとき、バルブ54が閉じられて水Wの補給が
完了する。
フローチャートを参照して説明する。図2及び図3にお
いて、符号A、Bは連結子を示している。
移行し、ステップS1ではタイマー64をリセットす
る。なお、タイマー64にはカレンダ機能上の日付設定
及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間
又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を
設定する。また、リモコン装置68が設置されている場
合には、そのタイマー72にカレンダ機能上の日付設定
及び時刻設定を行うとともに、予め凍結防止運転の期間
又は日付、運転時間としてその開始時刻及び終了時刻を
設定する。
は、凍結防止運転を行うまでの時間が経過したか否かを
判定し、経過していない場合にはステップS2でその時
間経過まで待機する。即ち、このステップS2では、タ
イマー64又は70に設定されている凍結防止運転の日
付及び時刻が到来したか否かを判定し、到来していない
場合には、ステップS2に止まり、到来した場合にはス
テップS3に移行する。
は、温水端末2、4等、温水端末が運転されているか否
かを判定し、運転されている場合にはステップS1に戻
り、運転されていない場合にはステップS4に移行す
る。
系統ずつポンプ循環を行い、熱媒水温度を測定する。即
ち、温水端末2、4では、各バルブ48、50が設けら
れているので、バルブ48、50を選択的に開閉すれ
ば、その戻り熱媒水温度を温度センサ55、57、59
等で個別に測定することができる。ステップS5では、
凍結防止運転すべき系統を制御部のRAM等に記憶した
後、ステップS6に移行する。このような処理が全ての
系統について終了したか否かを判定し、終了していない
場合にはステップS4に戻り、各系統の測定処理を完了
し、ステップS7に移行する。
う。即ち、バルブ48、50を選択的に開き、循環ポン
プ26を運転すれば、この実施例では、温水端末2、4
に個別に通水を行うことができる。
行し、即ち、バーナ10を燃焼させて暖房運転を行った
後、ステップS9に移行する。ステップS9では、所定
の往き温度、例えば、40℃で所定時間、例えば、2分
間の暖房運転を行い、ステップS10では各系統での暖
房燃焼、即ち、暖房運転が終了したか否かを判定し、全
ての暖房運転が終了した後、ステップS11に移行し、
循環ポンプ26の運転を停止し、ステップS1に戻る。
即ち、各系統毎に凍結予防運転としての暖房運転を実行
するものである。
かが運転されている場合、例えば、温水端末2が運転さ
れている場合には、ステップS12に移行し、運転され
ていない系統の温水端末4に通水を開始する。この場
合、バルブ50を開いて通水を行い、その通水時間はス
テップS13に示すように、所定時間、例えば、2分間
の通水を行った後、ステップS14に移行する。
ていない系統の通水が終了したか否かを判定しており、
凍結予防が必要な未運転の全ての系統に対して通水を行
った後、ステップS1に戻る。
されている場合には、暖房運転が行われていない系統及
び温水端末に通水を行って凍結予防をするので、暖房運
転の有無に関係なく凍結防止運転を実行する場合に比較
し、熱損失が少なく、エネルギの消費効率を高めること
ができるとともに、経済的な凍結予防を行うことができ
る。
示すフローチャートを参照して説明する。図4及び図5
において、符号C、Dは連結子を示している。
移行し、ステップS21〜ステップS31で図2、図3
に示す凍結防止制御と同様の処理を実行し、ステップS
23で温水端末が運転されている場合にはステップS3
2に移行する。即ち、ステップS32では、運転されて
いない系統の温水端末4に通水を開始し、この場合、バ
ルブ50を開いて通水を行い、その通水はステップS3
3に示すように、戻り温度を所定温度、例えば、30℃
に到達させ、ステップS34に移行する。
ていない系統の通水が終了したか否かを判定しており、
凍結予防が必要な未運転の全ての系統に対して通水を行
った後、ステップS21に戻る。
されている場合には、暖房運転が行われていない系統及
び温水端末に通水を行っているが、前述の実施例では時
間制御を行うのに対し、他の実施例では戻り温度を監視
して凍結予防を行うので、暖房運転の有無に関係なく凍
結防止運転を実行する場合に比較し、熱損失が少なく、
エネルギの消費効率を高めることができるとともに、経
済的な凍結予防を行うことができる。
間及び時間はタイマー64又は70に予め設定される
が、スイッチ66又はスイッチ72によって凍結防止運
転指示が発せられたか否かを確認すれば、凍結防止運転
の選択が可能であるとともに、時刻設定に誤差が生じて
いる場合に誤動作を防止できる。そして、その期間及び
時間の到来によって暖房燃焼を行うので、凍結防止管理
が容易になる。
運転パターンを整理して説明すると、往き熱媒水温度の
検出用の温度センサ51、53を使用する場合と、戻り
熱媒水温度の検出用の温度センサ55、57、59等を
使用する場合とがあり、前者には、第1に、全系統の温
水端末が運転していない場合、第2に、全系統の中の一
部の温水端末が運転している場合、第3に、全系統の温
水端末が運転している場合の運転パターンが存在する。
経過した後、熱源機8の制御部62からの制御出力で熱
媒水6の循環路24を各系統毎に開くことが可能、即
ち、この場合、バルブ48、50によって選択的に各系
統が選択できるので、1系統ずつ熱媒水6を循環させ、
その温度を測定する。即ち、バルブ48を開くことによ
り、温度センサ55は配管36側の戻り熱媒水温度を測
定し、バルブ50を開くことにより、温度センサ57は
配管38側の戻り熱媒水温度を測定する。このような温
度検出に基づき、凍結防止が必要な検出温度が測定され
た場合、凍結防止運転を実行し、その終了後にタイマー
64をリセットする。この場合、例えば、熱源機8の熱
媒水6を別の熱交換器を通して風呂追焚きに使用するこ
とも可能であり、バーナ10の燃焼が停止状態であれ
ば、往き側の温度センサ51、53でも戻り熱媒水温度
の検出が可能であるから、戻り熱媒水温度の測定は温度
センサ55、57、59に限られるものではない。
センサ55、57、59を用いた場合にも同様の凍結防
止運転が可能である。
末4側が運転中の場合には、温度センサ53は往き熱媒
水温度の調整に使われるので、使用されていない温水端
末2が凍結のおそれがあるか否かは判断できない。そこ
で、タイマー64又はタイマー70で所定時間が経過し
た後、熱源機8の制御部62の出力信号でバルブ48を
開き、一定量又は一定時間分だけ熱媒水6を温水端末2
及び循環路24側に循環させる。
センサ55、57、59を用いた場合には、タイマー6
4又はタイマー70に設定された所定時間の経過後、熱
源機8の制御部62の出力信号でバルブ48、50を選
択的に開いて1系統ずつ熱媒水6を循環させ、その戻り
熱媒水温度が凍結防止運転の停止条件である所定温度例
えば40℃に到達したら、温水端末へと移行する。使用
されていない温水端末全てに対応したあと、タイマー6
4、70をリセットする。
る場合には、凍結のおそれがないため、熱媒水温度検出
の起動のためのタイマー動作を停止する。この場合、温
水端末2、4等の1つでも運転を停止したらタイマー6
4をリセットし、再起動させるものとする。
センサ55、57、59を用いた場合にも同様の動作が
可能である。
御のカレンダ機能又は凍結防止運転を行わせるためのス
イッチ66又はスイッチ72と、熱媒水温度検知手段で
ある温度センサ55〜59を併設し、寒冷な時期だけ熱
媒水温度検知に基づき、凍結防止運転を実行し、熱媒水
温度が低いときだけ凍結防止運転を実行することで、省
エネルギ性を高めることができる。
を別の熱交換器を通して風呂追焚きに使用することを示
していないが、本発明は、風呂追焚きを可能にした熱源
機を用いた場合にも適用できる。その場合、追焚き運転
は温水端末として想定して凍結防止運転を行うことがで
きる。
次のような効果が得られる。 a 複数系統からなる温水端末を備える暖房装置におい
て、凍結防止運転の時間管理とともに、暖房運転が行わ
れている系統があるか否かを判定した後、凍結防止が必
要な系統を選択して所定温度の熱媒水を所定時間だけ循
環させる凍結防止運転を行うので、凍結防止に必要な熱
エネルギを削減でき、省エネルギ性を高めることができ
る。 b 暖房運転が何れかの系統で行われている場合には、
暖房運転に利用されている熱媒水を凍結防止運転が必要
な系統を選択して所定時間だけ通水するので、凍結防止
に必要な熱エネルギを削減でき、省エネルギ性を高める
ことができる。 c 暖房運転が何れかの系統で行われている場合には、
暖房運転に利用されている熱媒水を凍結防止運転が必要
な系統を選択して戻り熱媒水温度が所定温度に到達する
まで通水するので、凍結防止に必要な熱エネルギの削減
で省エネルギ化を図ることができるとともに、凍結防止
の信頼性を高めることができる。
す図である。
である。
る。
ートである。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 熱媒水を複数系統からなる温水端末に循
環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、 凍結防止運転を行う時間の到来を判定する処理と、 前記時間が到来したとき、前記温水端末が暖房運転を行
っているか否かを判定する処理と、 何れの温水端末も暖房運転を行っていない場合、各系統
毎に前記熱媒水を循環させるとともに、各系統の戻り熱
媒水温度を測定し、凍結防止運転が必要な系統を判定す
る処理と、 凍結防止運転が必要な系統から選択された系統毎に所定
温度の前記熱媒水を所定時間だけ通水する処理と、 を含むことを特徴とする暖房装置の凍結防止方法。 - 【請求項2】 熱媒水を複数系統からなる温水端末に循
環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、 前記時間が到来したとき、熱源機から前記熱媒水の供給
を受ける複数系統からなる前記温水端末が運転されてい
るか否かを前記判定により、何れかの温水端末で暖房運
転を行っている場合、前記温水端末が運転されていない
各系統から選択された系統毎に前記熱媒水を所定時間だ
け循環させる処理を含むことを特徴とする請求項1記載
の暖房装置の凍結防止方法。 - 【請求項3】 熱媒水を複数系統からなる温水端末に循
環させて暖房を行う暖房装置の凍結防止方法であって、 前記時間が到来したとき、熱源機から前記熱媒水の供給
を受ける複数系統からなる前記温水端末が運転されてい
るか否かを前記判定により、何れかの温水端末で暖房運
転を行っている場合、前記温水端末が運転されていない
各系統から選択された系統毎に前記熱媒水を循環させ、
戻り熱媒水温度を所定温度に到達させる処理を含むこと
を特徴とする請求項1又は2記載の暖房装置の凍結防止
方法。
Priority Applications (1)
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