JP2016003818A - Heat collecting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽熱を集熱する集熱システムに関する。 The present invention relates to a heat collection system that collects solar heat.
暖房や給湯を行うための熱源として太陽熱を利用する技術が知られている。
例えば、特許文献1には、太陽光発電パネルと、熱媒流路を有する太陽熱吸収パネルと、太陽光集光パネルと、を重ね合わせてパネル設置手段に設置する構成について記載されている。なお、前記した熱媒流路を通流する熱媒体は太陽熱によって加熱され、加熱された熱媒体は給湯機等の熱源として用いられる。
A technique using solar heat as a heat source for heating and hot water supply is known.
For example, Patent Document 1 describes a configuration in which a solar power generation panel, a solar heat absorption panel having a heat medium flow path, and a solar light collecting panel are overlapped and installed in the panel installation means. The heat medium flowing through the heat medium flow path is heated by solar heat, and the heated heat medium is used as a heat source for a water heater or the like.
また、特許文献2には、太陽熱集熱器と、この太陽光集熱器に往復各一本の循環配管で接続される貯湯槽と、前記した循環配管のいずれかに設置される循環ポンプと、循環配管の一方を高温側、他方を低温側として装着される熱発電素子と、を備える太陽熱温水器について記載されている。なお、前記した各循環配管の温度差によって熱発電素子が発電し、その発電電力によって循環ポンプが駆動される。
ところで、給湯機等の熱需要は、その使用状況によって大きく変動する。例えば、特許文献1に記載の太陽熱吸収パネルによって単位時間当たりに大きな熱量を吸収できたとしても、吸収した熱量よりも給湯機側の熱需要のほうが小さいことがある。このような状況が続くと熱媒体の温度が上昇し、熱媒体が変質(劣化)したり、パネル設置手段の各器具に不具合を生じたりする可能性がある。 By the way, the heat demand of a water heater etc. fluctuate | varies greatly with the use condition. For example, even if a large amount of heat per unit time can be absorbed by the solar heat absorption panel described in Patent Document 1, the heat demand on the water heater side may be smaller than the amount of heat absorbed. If such a situation continues, the temperature of the heat medium rises, and there is a possibility that the heat medium may be deteriorated (deteriorated) or that each instrument of the panel installation means may be defective.
また、特許文献2に記載の技術でも、貯湯槽側の熱需要が、太陽光集熱器の集熱量よりも小さくなることがあり得る。このような状況が続くと、貯湯槽に貯留された作動流体(熱媒体)の温度が上昇して各循環配管の温度差が小さくなり、熱発電素子の発電電力も小さくなって循環ポンプが停止する可能性がある。その結果、前記したように、作動流体の変質(劣化)等を招く可能性がある。
In the technique described in
そこで、本発明は、熱媒体の温度を適温に維持する集熱システムを提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the heat collection system which maintains the temperature of a heat medium at appropriate temperature.
前記課題を解決するために、本発明に係る集熱システムは、熱媒体が通流する熱媒体流路を有し、太陽熱を集熱して熱媒体に熱を与える集熱器と、前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱媒体流路に戻して循環させるための集熱用流路と、前記集熱用流路に設置され、前記集熱用流路を介して熱媒体を循環させるポンプと、前記集熱用流路に設置され、熱媒体の熱を消費する熱負荷装置と、上流端及び下流端が前記集熱用流路に接続され、前記熱媒体流路から流出する熱媒体を冷却して前記熱媒体流路に戻すための冷却用流路と、前記冷却用流路に設置され、熱媒体を冷却する冷却器と、前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱負荷装置及び前記冷却器のいずれに通流させるかを切り替える切替弁と、前記熱媒体流路から流出する熱媒体の温度を検出する第1温度検出器と、前記ポンプ及び前記切替弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第1温度検出器の検出値が所定の集熱開始温度に達した場合、前記ポンプを駆動するとともに、熱媒体が前記集熱用流路を介して循環し前記冷却器を迂回するように前記切替弁を制御して集熱運転を開始する集熱運転処理部と、前記第1温度検出器の検出値が、前記集熱開始温度よりも高い冷却開始温度に達した場合、前記ポンプを停止するとともに、熱媒体が前記冷却用流路を介して循環し前記集熱器を迂回するように前記切替弁を制御して冷却運転を開始する冷却運転処理部と、を有することを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
In order to solve the above problems, a heat collection system according to the present invention has a heat medium flow path through which a heat medium flows, a heat collector that collects solar heat and applies heat to the heat medium, and the heat medium A heat collecting flow path for circulating the heat medium flowing out from the flow path back to the heat medium flow path, and the heat collecting flow path installed in the heat collecting flow path; A circulating pump, a heat load device that is installed in the heat collecting flow path and consumes heat of the heat medium, and an upstream end and a downstream end are connected to the heat collecting flow path and flow out of the heat medium flow path. A cooling channel for cooling the heating medium to be returned to the heating medium channel, a cooler installed in the cooling channel and cooling the heating medium, and a heating medium flowing out of the heating medium channel A switching valve for switching between the heat load device and the cooler, and the heat medium flow path A first temperature detector for detecting the temperature of the heat medium; and a control device for controlling the pump and the switching valve, wherein the control device starts the heat collection with a detection value of the first temperature detector being a predetermined value. When the temperature has been reached, the pump is driven and the heat collection is started by controlling the switching valve so that the heat medium circulates through the heat collecting flow path and bypasses the cooler. When the detected values of the operation processing unit and the first temperature detector reach a cooling start temperature higher than the heat collection start temperature, the pump is stopped and the heat medium passes through the cooling channel. A cooling operation processing unit configured to start the cooling operation by controlling the switching valve so as to circulate and bypass the heat collector.
Details will be described in an embodiment for carrying out the invention.
本発明によれば、熱媒体の温度を適温に維持する集熱システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat collection system that maintains the temperature of the heat medium at an appropriate temperature.
≪第1実施形態≫
<集熱システムの構成>
図1は、第1実施形態に係る集熱システムの構成図である。
集熱システムSは、太陽光発電を行う際に得られる太陽熱を給湯の熱源として利用するシステムである。
なお、図1において紙面の上下方向は、各構成の鉛直方向における位置関係を模式的に表している。例えば、太陽光発電パネル1、集熱器2、及び冷却器6は建物の屋上に設置され、温水槽3は建物の屋内(又は地上)に設置されている。
<< First Embodiment >>
<Configuration of heat collection system>
FIG. 1 is a configuration diagram of a heat collection system according to the first embodiment.
The heat collection system S is a system that uses solar heat obtained when performing solar power generation as a heat source for hot water supply.
In FIG. 1, the vertical direction of the drawing schematically represents the positional relationship in the vertical direction of each component. For example, the solar power generation panel 1, the
集熱システムSは、太陽光発電パネル1と、集熱器2と、温水槽3と、ポンプ4と、膨張タンク5と、冷却器6と、切替弁7と、配管k1〜k6,w1,w2と、伝熱管h1,h2と、温度センサ8と、制御装置9と、を備えている。
The heat collection system S includes a solar power generation panel 1, a
太陽光発電パネル1は、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換する太陽電池(図示せず)を有し、太陽光が照射されることで発電する。図1に示す例では、太陽光が良好に照射されるように、水平面から所定角度だけ傾斜した状態で太陽光発電パネル1が設置されている。なお、太陽光発電パネル1として、太陽を追尾するように向きを調整するものを用いてもよい。 The photovoltaic power generation panel 1 has a solar cell (not shown) that converts light energy of sunlight into electric energy, and generates power by being irradiated with sunlight. In the example shown in FIG. 1, the photovoltaic power generation panel 1 is installed in a state where it is inclined by a predetermined angle from the horizontal plane so that the sunlight is well irradiated. In addition, you may use what adjusts direction as the solar power generation panel 1 so that the sun may be tracked.
太陽光発電パネル1には、直流/交流変換等を行うパワーコンディショナ(図示せず)が電気的に接続されている。このパワーコンディショナによって変換された電力は、負荷(図示せず)への電力供給や蓄電池(図示せず)の充電に用いられる。 A power conditioner (not shown) that performs DC / AC conversion or the like is electrically connected to the photovoltaic power generation panel 1. The electric power converted by the power conditioner is used for supplying electric power to a load (not shown) or charging a storage battery (not shown).
集熱器2は、太陽熱を集熱して熱媒体に熱を与えるものであり、太陽光発電パネル1の背面に設置されている。
集熱器2は、熱媒体(例えば、水)を通流させるための熱媒体流路p1を有している。なお、図1では熱媒体流路p1を簡略化して図示したが、例えば、流入口F1から流入した熱媒体が複数に分流し、さらに太陽熱によって昇温した熱媒体が合流して流出口F2から流出するように熱媒体流路p1が形成されている。また、熱媒体流路p1の流入口F1(上流端)は、流出口F2(下流端)よりも下方に配置されている。
The
The
太陽光発電パネル1と、その背面に設置される集熱器2と、は互いに重ね合わされた状態で固定されている。なお、太陽光発電パネル1と集熱器2とを固定するための器具(四角枠状の枠体、パッキン等)については、図示を省略した。
The solar power generation panel 1 and the
温水槽3は、給湯のための温水を貯留するものであり、その内部に伝熱管h1が配置されている。図1に示すように、熱媒体流路p1の流出口F2と、伝熱管h1の流入口F3と、は配管k1,k2を介して接続されている。伝熱管h1の流出口F4と、熱媒体流路p1の流入口F1と、は配管k3,k4を介して接続されている。
なお、熱媒体流路p1から流出する熱媒体を熱媒体流路p1に戻して循環させるための「集熱用流路」は、配管k1,k2、伝熱管h1、及び配管k3,k4を含んで構成される(図4の矢印を参照)。
The hot water tank 3 stores hot water for hot water supply, and a heat transfer tube h1 is disposed therein. As shown in FIG. 1, the outlet F2 of the heat medium flow path p1 and the inlet F3 of the heat transfer tube h1 are connected via pipes k1 and k2. The outlet F4 of the heat transfer tube h1 and the inlet F1 of the heat medium flow path p1 are connected via pipes k3 and k4.
The “heat collecting flow path” for circulating the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1 back to the heat medium flow path p1 includes the pipes k1, k2, the heat transfer pipe h1, and the pipes k3, k4. (See arrow in FIG. 4).
伝熱管h1は、温水槽3に貯留された湯水に浸されおり、伝熱管h1を通流する比較的高温の熱媒体から温水槽3内の湯水に放熱するようになっている。
温水槽3の下部には、給水源(図示せず)から給水を行うための給水管w1が接続され、温水槽3の上部には、給湯を行うための給湯管w2が接続されている。
なお、熱媒体の熱を消費する「熱負荷装置」は、温水槽3と、給水管w1と、給湯管w2と、を含んで構成される。
The heat transfer tube h1 is immersed in hot water stored in the hot water tank 3, and radiates heat from the relatively high-temperature heat medium flowing through the heat transfer pipe h1 to the hot water in the hot water tank 3.
A water supply pipe w1 for supplying water from a water supply source (not shown) is connected to the lower part of the hot water tank 3, and a hot water supply pipe w2 for supplying hot water is connected to the upper part of the hot water tank 3.
The “heat load device” that consumes the heat of the heat medium includes a hot water tank 3, a water supply pipe w1, and a hot water supply pipe w2.
ちなみに、給水管w1の下流端、及び給湯管w2の上流端が温水槽3内で開口している構成であってもよいし、給水管w1と給湯管w2とが伝熱管(図示せず)を介して接続された構成であってもよい。
その他、温水槽3又は給湯管w2には、温水を所定の目標温度まで加熱するためのボイラ(図示せず)が設置されている。
Incidentally, the downstream end of the water supply pipe w1 and the upstream end of the hot water supply pipe w2 may be open in the hot water tank 3, and the water supply pipe w1 and the hot water supply pipe w2 are heat transfer pipes (not shown). It may be configured to be connected via
In addition, the hot water tank 3 or the hot water supply pipe w2 is provided with a boiler (not shown) for heating the hot water to a predetermined target temperature.
ポンプ4は、集熱器2で吸熱した熱媒体を温水槽3に送り込み、温水槽3で放熱した熱媒体を集熱器2に戻して循環させるためのものであり、配管k3に設置されている。
膨張タンク5は、温度上昇に伴う熱媒体の膨張を吸収するための容器であり、配管k3においてポンプ4の吸込側に接続されている。
The pump 4 is for sending the heat medium absorbed in the
The expansion tank 5 is a container for absorbing expansion of the heat medium accompanying the temperature rise, and is connected to the suction side of the pump 4 in the pipe k3.
冷却器6は、集熱器2で昇温した熱媒体を冷却するものであり、その内部に伝熱管h2が配置されている。この伝熱管h2の流入口F5(上流端)は、流出口F6(下流端)よりも上方に配置されている。また、冷却器6は、制御装置9からの指令に応じて伝熱管h2に外気を送り込む冷却ファン6aを有している。
なお、ポンプ4、冷却ファン6aのうち一方又は両方を太陽光発電パネル1の発電電力で駆動するようにしてもよい。
The
Note that one or both of the pump 4 and the cooling
図1に示すように、熱媒体流路p1の流出口F2と、伝熱管h2の流入口F5と、は配管k1,k5を介して接続されている。伝熱管h2の流出口F6と、熱媒体流路p1の流入口F1と、は配管k6,k4を介して接続されている。
なお、熱媒体流路p1から流出する熱媒体を冷却して熱媒体流路p1に戻すための「冷却用流路」は、配管k1,k5、伝熱管h2、及び配管k6,k4を含んで構成される(図5の矢印を参照)。この冷却用流路の上流端F7及び下流端F8は、前記した集熱用流路(配管k1〜k4を含む)に接続されている。
As shown in FIG. 1, the outlet F2 of the heat medium flow path p1 and the inlet F5 of the heat transfer tube h2 are connected via pipes k1 and k5. The outlet F6 of the heat transfer tube h2 and the inlet F1 of the heat medium flow path p1 are connected via pipes k6 and k4.
The “cooling flow path” for cooling the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1 and returning it to the heat medium flow path p1 includes the pipes k1 and k5, the heat transfer pipe h2, and the pipes k6 and k4. Configured (see arrows in FIG. 5). The upstream end F7 and the downstream end F8 of the cooling channel are connected to the heat collecting channel (including the pipes k1 to k4).
切替弁7は、熱媒体流路p1から流出する熱媒体を、温水槽3及び冷却器6のいずれに通流させるかを切り替える二方弁であり、配管k6に設置されている。なお、切替弁7の開閉と、熱媒体が循環する流路との関係については後記する。
The switching
温度センサ8(第1温度検出器)は、熱媒体流路p1から流出する熱媒体の温度を検出するセンサであり、熱媒体流路p1の出口付近である配管k1に設置されている。温度センサ8の検出値は、後記する制御装置9に入力される。
The temperature sensor 8 (first temperature detector) is a sensor that detects the temperature of the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1, and is installed in the pipe k1 in the vicinity of the outlet of the heat medium flow path p1. The detection value of the
制御装置9は、温度センサ8の検出値に応じて、ポンプ4、冷却ファン6a、及び切替弁7を制御するものである。制御装置9は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、各種インタフェースなどの電子回路(図示せず)を含んで構成され、設定されたプログラムに従って各種処理を実行する。
制御装置9は、集熱運転を実行する集熱運転処理部9aと、冷却運転を実行する冷却運転処理部9bと、を有している。なお、「集熱運転」及び「冷却運転」については後記する。
The
The
<制御装置の動作>
図2は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。なお、図2に示す「START」時において切替弁7は閉弁し、ポンプ4及び冷却ファン6aは停止しているものとする。
ステップS101において制御装置9は、温度センサ8によって検出された熱媒体の温度Tmが所定の集熱開始温度T1以上であるか否かを判定する。この集熱開始温度T1は、集熱運転を開始するか否かの判定基準となる閾値(例えば、60℃)であり、予め設定されている。なお、「集熱運転」については、次のステップS102で説明する。
<Operation of control device>
FIG. 2 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device. It is assumed that the switching
図3は、熱媒体流路から流出する熱媒体の温度変化と、集熱運転及び冷却運転と、の関係を示すグラフである。なお、図3の横軸は時刻であり、縦軸は温度センサ8によって検出される熱媒体の温度Tmである。図3に示す例では、熱媒体の温度Tmが時刻t0から上昇し、時刻t1において集熱開始温度T1に達している。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature change of the heat medium flowing out from the heat medium flow path, and the heat collecting operation and the cooling operation. The horizontal axis in FIG. 3 is time, and the vertical axis is the temperature T m of the heat medium detected by the
図2のステップS101で熱媒体の温度Tmが集熱開始温度T1以上である場合(S101→Yes)、制御装置9の処理はステップS102に進む。一方、熱媒体の温度Tmが集熱開始温度T1未満である場合(S101→No)、制御装置9はステップS101の処理を繰り返す。
If the temperature T m of the heat medium is equal to or higher than the heat collection start temperature T1 in step S101 of FIG. 2 (S101 → Yes), the process of the
ステップS102において制御装置9は、集熱運転処理部9aによって、切替弁7を閉弁した状態を維持しつつ、ポンプ4を駆動することで集熱運転を行う。ここで「集熱運転」とは、熱媒体が前記した集熱用流路(配管k1〜k4、伝熱管h1)を介して循環し、冷却器6を迂回するように各機器を制御する運転である。
In step S102, the
図4は、集熱運転時における熱媒体の流れを示す説明図である。集熱器2で昇温し熱媒体流路p1から流出した熱媒体(例えば、70℃)は、ポンプ4が駆動することで、配管k1,k2を介して伝熱管h1に圧送される。伝熱管h1を通流する高温の熱媒体は、温水槽3に貯留された温水に放熱する。温水に放熱した熱媒体は、配管k3,k4を介して再び熱媒体流路p1に戻る。
一方、温水槽3に貯留された温水は、伝熱管h1を通流する熱媒体から吸熱して昇温し、さらにボイラ(図示せず)によって所定の目標温度まで温められる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of the heat medium during the heat collecting operation. The heat medium (for example, 70 ° C.) heated by the
On the other hand, the hot water stored in the hot water tank 3 absorbs heat from the heat medium flowing through the heat transfer tube h1 and rises in temperature, and is further warmed to a predetermined target temperature by a boiler (not shown).
再び、図2に戻って説明を続ける。ステップS103において制御装置9は、温度センサ8によって検出された熱媒体の温度Tmが所定の集熱停止温度T2未満であるか否かを判定する。この集熱停止温度T2は、集熱運転を停止するか否かの判定基準となる閾値(例えば、30℃)であり、予め設定されている。
Returning again to FIG. 2, the description will be continued. Controller at
熱媒体の温度Tmが集熱停止温度T2未満である場合(S103→Yes)、制御装置9の処理はステップS104に進む。
ステップS104において制御装置9は、切替弁7を閉弁した状態を維持しつつ、ポンプ4を停止する。
If the temperature T m of a heat medium is condensed heat below stop temperature T2 (S103 → Yes), the processing of the
In step S104, the
例えば、太陽光の照射量が小さく外気温度が低い場合、集熱器2から流出する熱媒体が集熱停止温度T2(例えば、30℃)を下回ることがある(S103→Yes)。この場合、温水槽3内の湯水と熱媒体とを熱交換させると、温水槽3内の湯水を冷やしてしまう可能性が高いため、制御装置9はポンプ4を停止させて熱媒体の循環を止める(S104)。
ステップS104の処理を行った後、制御装置9の処理は「START」に戻る(RETURN)。
For example, when the irradiation amount of sunlight is small and the outside air temperature is low, the heat medium flowing out from the
After performing the process of step S104, the process of the
一方、ステップS103で熱媒体の温度Tmが集熱停止温度T2以上である場合(S103→No)、制御装置9の処理はステップS105に進む。
ステップS105において制御装置9は、温度センサ8によって検出された熱媒体の温度Tmが所定の冷却開始温度T3以上であるか否かを判定する。この冷却開始温度T3は、冷却運転を開始するか否かの判定基準となる閾値(例えば、90℃)であり、予め設定されている。なお、「冷却運転」については、次のステップS106で説明する。
On the other hand, if the temperature T m of a heat medium is condensed heat stop temperature T2 or higher in step S103 (S103 → No), the processing of the
In step S105, the
例えば、昼間に集熱器2の集熱量が大きいものの、温水槽3(図示せず)側の熱需要が小さいことがある。そうすると、集熱器2側の熱供給が、温水槽3側の熱需要を上回るため、集熱運転中も熱媒体が昇温し続ける。図3に示す例では、時刻t1〜t2の集熱運転中も熱媒体の温度が上昇し、時刻t2において冷却開始温度T3に達している。
For example, although the heat collection amount of the
図2のステップS105で熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3以上である場合(S105→Yes)、制御装置9の処理はステップS106に進む。一方、熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3未満である場合(S105→No)、制御装置9は集熱運転を継続する(S102)。
If the temperature T m of the heat medium is equal to or higher than the cooling start temperature T3 in step S105 of FIG. 2 (S105 → Yes), the process of the
ステップS106において制御装置9は、冷却運転処理部9bによって、ポンプ4を停止し、切替弁7を開弁し、さらに冷却ファン6aを駆動することで冷却運転を行う。ここで「冷却運転」とは、熱媒体が前記した冷却用流路(配管k5、伝熱管h2、配管k6)を介して循環し、温水槽3を迂回するように各機器を制御する運転である。
In step S106, the
図5は、冷却運転時における熱媒体の流れを示す説明図である。冷却器6内の伝熱管h2を通流する熱媒体(例えば、92℃)は、冷却ファン6aから送り込まれる外気との熱交換によって放熱する。放熱によって冷却された熱媒体は、放熱前よりも相対的に密度が大きくなるとともに、重力によって伝熱管h2内を流れ落ちる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the flow of the heat medium during the cooling operation. The heat medium (for example, 92 ° C.) flowing through the heat transfer tube h2 in the
伝熱管h2から流出した熱媒体は、配管k6,k4を介して集熱器2の熱媒体流路p1に流入する。熱媒体流路p1を通流する熱媒体は、太陽熱を吸熱する。吸熱によって昇温した熱媒体は、吸熱前よりも相対的に密度が小さくなるとともに、配管k4,k6を介して熱媒体流路p1に向かう熱媒体によって押し上げられる。熱媒体流路p1から流出した熱媒体は、配管k1,k5を介して再び冷却器6の伝熱管h2に戻る。このようにして、熱媒体の密度差と、熱媒体に作用する重力と、によって熱媒体が自然循環する。
The heat medium flowing out from the heat transfer tube h2 flows into the heat medium flow path p1 of the
なお、熱媒体が水である場合、この水が沸騰して蒸発しないように冷却開始温度T3及び冷却ファン6aの回転速度を設定することが好ましい。熱媒体である水が過剰に昇温して沸騰した場合、集熱器2の設置器具(パッキン等)に不具合が生じるおそれがあるからである。
When the heat medium is water, it is preferable to set the cooling start temperature T3 and the rotation speed of the cooling
また、制御装置9は、自然循環が継続するように(つまり、熱媒体の密度差が維持されるように)、冷却ファン6aの回転速度を調整することが好ましい。例えば、配管k6にも温度センサ(図示せず)を設置し、熱媒体流路p1から流出する熱媒体と、伝熱管h2から流出する熱媒体と、の温度差が所定範囲内で維持されるように、制御装置9は冷却ファン6aの回転速度を調整する。
Moreover, it is preferable that the
再び、図2に戻って説明を続ける。ステップS107において制御装置9は、温度センサ8によって検出された熱媒体の温度Tmが所定の冷却停止温度T4未満であるか否かを判定する。この冷却停止温度T4は、冷却運転を停止するか否かの判定基準となる閾値(例えば、70℃)であり、予め設定されている。
Returning again to FIG. 2, the description will be continued. In step S107, the
なお、冷却運転の実行/停止が頻繁に繰り返されるハンチングを防止するために、冷却停止温度T4は、冷却開始温度T3よりも低い温度に設定されている。図3に示す例では、時刻t2〜t3の冷却運転によって熱媒体の温度上昇が抑制され、時刻t3において熱媒体の温度が冷却停止温度T4まで低下している。
また、図3に示すように、各閾値T1〜T4は、集熱停止温度T2<集熱開始温度T1<冷却停止温度T4<冷却開始温度T3となるように設定されている。
In order to prevent hunting in which the execution / stop of the cooling operation is frequently repeated, the cooling stop temperature T4 is set to a temperature lower than the cooling start temperature T3. In the example shown in FIG. 3, the temperature increase of the heat medium is suppressed by the cooling operation at times t2 to t3, and the temperature of the heat medium is decreased to the cooling stop temperature T4 at time t3.
Further, as shown in FIG. 3, the threshold values T1 to T4 are set such that the heat collection stop temperature T2 <the heat collection start temperature T1 <the cooling stop temperature T4 <the cooling start temperature T3.
図2のステップS107で熱媒体の温度Tmが冷却停止温度T4未満である場合(S107→Yes)、制御装置9の処理はステップS108に進む。ステップS108において制御装置9は、切替弁7を閉弁し、冷却ファン6aを停止した後、ステップS102において再び集熱運転を行う(図3の時刻t3以後を参照)。
一方、熱媒体の温度が冷却停止温度T4以上である場合(S107→Yes)、制御装置9は冷却運転を継続する(S106)。
なお、図2に示す一連の処理は、日の出から日没まで繰り返し実行される。
If the temperature T m of a heat medium is lower than the cooling stop temperature T4 in step S107 in FIG. 2 (S107 → Yes), the processing of the
On the other hand, when the temperature of the heat medium is equal to or higher than the cooling stop temperature T4 (S107 → Yes), the
Note that the series of processing shown in FIG. 2 is repeatedly executed from sunrise to sunset.
<効果>
本実施形態に係る集熱システムSによれば、集熱器2からの熱供給が温水槽3側の熱需要を上回る状態が継続した場合でも、冷却器6によって熱媒体を冷却することで(S106)、熱媒体の過剰な昇温を抑制できる。したがって、熱媒体が高温になり過ぎて変質(劣化)したり、集熱器2の設置器具に不具合が生じたりすることを防止できる。
また、制御装置9は、温度センサ8の検出値と、各閾値T1〜T4と、の比較に基づいてポンプ4、冷却ファン6a、及び切替弁7を制御すればよく、複雑な制御を行うことなく熱媒体を適温に維持できる。
<Effect>
According to the heat collection system S according to the present embodiment, even when the heat supply from the
Moreover, the
また、集熱器2を通流する熱媒体の温度が高くなり過ぎないようにすることで、太陽光発電パネル1の発電効率の低下を抑制できる。太陽光発電パネル1は、その温度が低いほど発電効率が高くなるという特性を有しているからである。
また、冷却運転を行う際に自然循環を利用するため、前記した冷却用流路に別のポンプ(図示せず)を設置する必要はなく、設備コスト及び電力コストを削減できる。
Moreover, the fall of the power generation efficiency of the photovoltaic power generation panel 1 can be suppressed by preventing the temperature of the heat medium flowing through the
In addition, since natural circulation is used when the cooling operation is performed, it is not necessary to install another pump (not shown) in the above-described cooling flow path, and the equipment cost and the power cost can be reduced.
≪第2実施形態≫
第2実施形態は、配管k2,k3(図6参照)が温水槽3内で開口している開放式のシステムである点と、温水槽3内に別の温度センサ11(図6参照)を設置した点と、が第1実施形態とは異なるが、その他については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
The second embodiment is an open system in which the pipes k2 and k3 (see FIG. 6) are opened in the hot water tank 3, and another temperature sensor 11 (see FIG. 6) is provided in the hot water tank 3. Although the point which installed is different from 1st Embodiment, it is the same as that of 1st Embodiment about others. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
<集熱システムの構成>
図6は、第2実施形態に係る集熱システムの構成図である。図6に示す集熱システムSは、配管k2の下流端、及び、配管k3の上流端が温水槽3内で開口している。このような開放式のシステムであるため、本実施形態では第1実施形態で説明した膨張タンク5(図1参照)が不要となる。
なお、本実施形態において、熱媒体流路p1から流出する熱媒体を熱媒体流路p1に戻して循環させるための「集熱用流路」は、配管k1,k2、温水槽3内、及び配管k3,k4を含んで構成される。
<Configuration of heat collection system>
FIG. 6 is a configuration diagram of a heat collection system according to the second embodiment. In the heat collection system S shown in FIG. 6, the downstream end of the pipe k <b> 2 and the upstream end of the pipe k <b> 3 are opened in the hot water tank 3. Since this is an open system, the expansion tank 5 (see FIG. 1) described in the first embodiment is not necessary in this embodiment.
In this embodiment, the “heat collecting flow path” for circulating the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1 back to the heat medium flow path p1 includes the pipes k1, k2, the hot water tank 3, and It includes pipes k3 and k4.
二方弁10aは、配管k2を介した熱媒体の通流を許容/遮断する弁であり、配管k2に設置されている。二方弁10bは、配管k3を介した熱媒体の通流を許容/遮断する弁であり、配管k3に設置されている。なお、二方弁10a,10bの開閉は、制御装置9からの指令に応じて実行される。
温度センサ11(第2温度検出器)は、温水槽3に貯留されている温水(消費用の熱媒体)の温度を検出するセンサであり、温水槽3内に設置されている。この温度センサ11の検出値は、制御装置9に入力される。
The two-
The temperature sensor 11 (second temperature detector) is a sensor that detects the temperature of hot water (a heat medium for consumption) stored in the hot water tank 3, and is installed in the hot water tank 3. The detection value of the
<制御装置の動作>
図7は、制御装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
なお、図7に示す「START」時において切替弁7は閉弁し、ポンプ4及び冷却ファン6aは停止し、二方弁10a,10bは開弁しているものとする。
ステップS201において制御装置9は、温度センサ8によって検出された熱媒体の温度Tmが、温度センサ11によって検出された温水の温度TKよりも高いか否かを判定する。つまり、制御装置9は、集熱器2から流出する熱媒体によって、温水槽3に貯留された温水を昇温可能か否かを判定する。
<Operation of control device>
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of processing executed by the control device.
Note that at the time of “START” shown in FIG. 7, the switching
In step S <b> 201, the
熱媒体の温度Tmが温水の温度TKよりも高い場合(S201→Yes)、制御装置9の処理はステップS102に進む。一方、熱媒体の温度Tmが温水の温度TK以下である場合(S201→No)、制御装置9はステップS201の処理を繰り返す。
When the temperature T m of the heat medium is higher than the temperature T K of the hot water (S201 → Yes), the process of the
ステップS102で集熱運転処理部9aによって集熱運転を開始した後、ステップS203において制御装置9は、熱媒体の温度Tmが温水の温度TK以下であるか否かを判定する。
熱媒体の温度Tmが温水の温度TK以下である場合(S203→Yes)、制御装置9はステップS104においてポンプ4を停止する。
After starting the heat collecting operation by the heat collecting
When the temperature T m of the heat medium is equal to or lower than the temperature T K of the hot water (S203 → Yes), the
なお、ステップS201で熱媒体の温度Tmが、温度(TK+ΔTα)よりも高いか否かを判定し、ステップS203で熱媒体の温度Tmが、温度(TK+ΔTβ)以下であるか否かを判定するようにしてもよい(ΔTα>ΔTβ>0)。これによって、ポンプ4の駆動/停止が頻繁に繰り返されるハンチングを防止できる。 The temperature T m of a heat medium in step S201, determines whether higher than the temperature (T K + ΔT α), at step S203 the temperature T m of a heat medium, the following temperature (T K + ΔT β) It may be determined whether or not there is (ΔT α > ΔT β > 0). Thus, hunting in which the driving / stopping of the pump 4 is frequently repeated can be prevented.
一方、ステップS203で熱媒体の温度Tmが温水の温度TKよりも高い場合(S203→No)、ステップS105において制御装置9は、熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3(例えば、90℃)以上であるか否かを判定する。つまり、制御装置9は、集熱運転中に熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3に達したか否かを判定する。熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3以上である場合(S105→Yes)、制御装置9の処理はステップS206に進む。
On the other hand, if the temperature T m of the heat medium is higher than the temperature T K of the hot water in step S203 (S203 → No), the
ステップS206において制御装置9は、冷却運転処理部9bによって、ポンプ4を停止し、切替弁7を開弁し、冷却ファン6aを駆動し、さらに二方弁10a,10bを閉弁することで冷却運転を行う。二方弁10a,10bを閉弁することで、冷却運転中に配管k2,k3を介して熱媒体が温水槽3に流れ落ちることを防止し、第1実施形態で説明した自然循環を継続できる。
In step S206, the
ステップS107において制御装置9は、熱媒体の温度Tmが冷却停止温度T4未満であるか否かを判定する。熱媒体の温度Tmが冷却停止温度T4未満である場合(S107→Yes)、制御装置9の処理はステップS208に進む。
ステップS208において制御装置9は、切替弁7を閉弁し、冷却ファン6aを停止し、二方弁10a,10bを開弁した後、ステップS102において再び集熱運転を行う。
一方、熱媒体の温度Tmが冷却停止温度T4以上である場合(S107→No)、制御装置9は冷却運転を継続する(S206)。
In step S208, the
On the other hand, if the temperature T m of a heat medium is cooling stop temperature T4 or more (S107 → No), the
<効果>
本実施形態によれば、熱媒体流路p1から流出する熱媒体の温度Tmが、温水槽3に貯留された温水の温度TKよりも高い場合(S201→Yes)、制御装置9は集熱運転を開始する(S102)。このように温水槽3に貯留された温水の温度に応じて、集熱運転の実行/停止を柔軟に切り替えることで、集熱器2で得た熱エネルギを有効利用できる。
<Effect>
According to the present embodiment, when the temperature T m of the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1 is higher than the temperature T K of the hot water stored in the hot water tank 3 (S201 → Yes), the
また、制御装置9は、冷却運転中に二方弁10a,10bを閉弁することで(S206)、熱媒体が配管k2,k3を介して温水槽3に流れ落ちることを防止し、第1実施形態で説明した自然循環を継続的に行うことができる。
Further, the
≪第3実施形態≫
第3実施形態は、熱媒体の自然循環をアシストするためのポンプ12(図8参照)を追加した点が第1実施形態(図1参照)とは異なるが、その他は第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
«Third embodiment»
The third embodiment is different from the first embodiment (see FIG. 1) in that a pump 12 (see FIG. 8) for assisting the natural circulation of the heat medium is added, but the others are the same as in the first embodiment. It is. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
<集熱システムの構成>
図8は、第3実施形態に係る集熱システムの構成図である。
ポンプ12は、冷却運転時に熱媒体の自然循環をアシストするためのポンプであり、配管k6に設置されている。ポンプ12は、第1実施形態で説明した冷却運転中(図5参照)、熱媒体が自然循環する向きに熱媒体を圧送できるように設置されている。
なお、ポンプ4の吐出側に、このポンプ4の駆動に伴う熱媒体の通流を許容し、逆向きの通流を禁止する逆止弁(図示せず)を設置することが好ましい。これによって、冷却運転時に集熱器2側の圧力損失が冷却器6側の圧力損失よりも小さいときに、配管k2,k3を介して熱媒体が逆流することを防止できる。
<Configuration of heat collection system>
FIG. 8 is a configuration diagram of a heat collection system according to the third embodiment.
The
In addition, it is preferable to install a check valve (not shown) on the discharge side of the pump 4 that allows the flow of the heat medium accompanying the driving of the pump 4 and prohibits the reverse flow. Thereby, when the pressure loss on the
<制御装置の動作>
制御装置9は、集熱運転中(S102:図2参照)、集熱用のポンプ4を駆動するとともに、冷却用のポンプ12を停止し、前記した集熱用流路を介して熱媒体を循環させる(図4参照)。
また、制御装置9は、冷却運転中(S106:図2参照)、集熱用のポンプ4を停止するとともに、冷却用のポンプ12を駆動し、前記した冷却用流路を介して熱媒体を循環させる(図5参照)。なお、冷却ファン6a及び切替弁7の制御については第1実施形態と同様である。
<Operation of control device>
During the heat collecting operation (S102: see FIG. 2), the
Further, during the cooling operation (S106: see FIG. 2), the
ちなみに、配管k5に流量センサ(図示せず)を設置し、この流量センサの検出値が所定範囲内で維持されるようにポンプ12の運転/停止を行ったり、ポンプ12の流量を調整したりしてもよい。
また、集熱器2及び冷却器6の鉛直方向における位置関係として、集熱器2を冷却器6の上方又は下方に設置してもよい。この場合でも、ポンプ12を駆動することで熱媒体を循環させることができる。
Incidentally, a flow sensor (not shown) is installed in the pipe k5, and the
Further, as the positional relationship in the vertical direction between the
<効果>
本実施形態によれば、冷却運転中において自然循環による熱媒体の流量が小さい場合でも、ポンプ12を駆動することで熱媒体の循環流量を確保し、集熱器2で昇温した熱媒体を冷却し続けることができる。また、熱媒体の冷却を促進することで太陽光発電パネル1の温度を低下させ、その発電効率を高めることができる。
<Effect>
According to this embodiment, even when the flow rate of the heat medium due to natural circulation is small during the cooling operation, the circulation flow rate of the heat medium is ensured by driving the
≪第4実施形態≫
第4実施形態は、集熱システムSが、ポンプ4を駆動するためのインバータ13(図9参照)を備え、ポンプ4の流量を可変にする点が第1実施形態とは異なるが、その他については第1実施形態と同様である。したがって、第1実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
<< Fourth Embodiment >>
The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the heat collection system S includes an inverter 13 (see FIG. 9) for driving the pump 4, and the flow rate of the pump 4 is variable. Is the same as in the first embodiment. Therefore, a different part from 1st Embodiment is demonstrated and description is abbreviate | omitted about the overlapping part.
<集熱システムの構成>
図9は、第4実施形態に係る集熱システムの構成図である。
インバータ13は、制御装置9から入力される指令に応じた周波数でポンプ4を駆動する。制御装置9は、例えば、PWM(Pulse Width Modulation)制御に基づいてインバータ13を制御する。
<Configuration of heat collection system>
FIG. 9 is a configuration diagram of a heat collection system according to the fourth embodiment.
The
<制御装置の動作>
図10は、熱媒体流路から流出する熱媒体の温度と、ポンプが有するモータの回転速度と、の関係を示す説明図である。なお、図10に示す温度と回転速度との対応関係は予め設定され、制御装置9の記憶部(図示せず)に格納されている。
制御装置9は、集熱運転の実行中(S102:図2参照)、前記した対応関係(図10参照)に基づいてインバータ13を制御する。すなわち、制御装置9は、熱媒体流路p1から流出する熱媒体の温度Tmが高くなるほど、ポンプ4が有するモータ(図示せず)の回転速度を大きくする。
<Operation of control device>
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the relationship between the temperature of the heat medium flowing out from the heat medium flow path and the rotational speed of the motor of the pump. The correspondence relationship between the temperature and the rotation speed shown in FIG. 10 is set in advance and stored in a storage unit (not shown) of the
The
ポンプ4が有するモータ(図示せず)の回転速度を大きくすることで、前記した集熱用流路を循環する熱媒体の流量も大きくなる。したがって、伝熱管h1を通流する熱媒体と、温水槽3内の温水と、の熱交換が促され、熱媒体の昇温が抑制される。
一方、ポンプ4が有するモータの回転速度を小さくすることで、前記した集熱用流路を循環する熱媒体の流量も小さくなる。したがって、伝熱管h1を通流する熱媒体と、温水槽3内の温水と、の熱交換が抑制され、熱媒体の昇温が促される。
このような制御を行うことで、熱媒体流路p1から流出する熱媒体の温度変化を抑制しつつ(例えば、70℃付近で維持しつつ)、集熱運転を継続できる。
By increasing the rotational speed of a motor (not shown) included in the pump 4, the flow rate of the heat medium circulating in the heat collecting flow path is also increased. Therefore, heat exchange between the heat medium flowing through the heat transfer tube h1 and the hot water in the hot water tank 3 is promoted, and the temperature rise of the heat medium is suppressed.
On the other hand, by reducing the rotational speed of the motor included in the pump 4, the flow rate of the heat medium circulating in the heat collecting flow path is also reduced. Therefore, heat exchange between the heat medium flowing through the heat transfer tube h1 and the hot water in the hot water tank 3 is suppressed, and the temperature of the heat medium is promoted.
By performing such control, the heat collection operation can be continued while suppressing the temperature change of the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1 (for example, maintaining at around 70 ° C.).
なお、ポンプ4が有するモータ(図示せず)の回転速度を上限値まで上げた場合でも、温水槽3側の熱需要が小さいときには、熱媒体の温度Tmが冷却開始温度T3に達する可能性がある(S105→Yes:図2参照)。この場合、制御装置9はポンプ4を停止し、第1実施形態で説明した冷却運転に切り替える(S106:図2参照)。
また、ポンプ4が有するモータの回転速度を下限値まで下げた場合でも、太陽光が照射量が小さいときには、熱媒体の温度Tmが集熱停止温度T2未満になる可能性もある(S103→Yes:図2参照)。この場合、制御装置9はポンプ4を停止し(S104:図2参照)、集熱用流路を介した熱媒体の循環を止める。
Even when the rotational speed of a motor (not shown) included in the pump 4 is increased to the upper limit value, when the heat demand on the hot water tank 3 side is small, the temperature T m of the heat medium may reach the cooling start temperature T3. (S105 → Yes: see FIG. 2). In this case, the
Even when the rotational speed of the motor of the pump 4 is lowered to the lower limit value, the temperature T m of the heat medium may be less than the heat collection stop temperature T2 when the amount of sunlight is small (S103 → Yes: see FIG. In this case, the
<効果>
本実施形態によれば、集熱運転の実行中、熱媒体流路p1から流出する熱媒体の温度Tmに応じてポンプ4の流量を調整することで、熱媒体の温度変化を抑制しつつ集熱運転を継続できる。
また、熱媒体の温度Tmが比較的低い場合には(例えば、40℃)、ポンプ4が有するモータの回転速度を小さくすることで、ポンプ4での無駄な電力消費を抑制できる。
<Effect>
According to the present embodiment, while the heat collection operation is being performed, the flow rate of the pump 4 is adjusted according to the temperature T m of the heat medium flowing out from the heat medium flow path p1, thereby suppressing the temperature change of the heat medium. Heat collection operation can be continued.
Further, when the temperature T m of the heat medium is relatively low (for example, 40 ° C.), wasteful power consumption in the pump 4 can be suppressed by reducing the rotation speed of the motor included in the pump 4.
≪変形例≫
以上、本発明に係る集熱システムSについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第1実施形態では、集熱器2から流出する熱媒体の温度Tmが集熱停止温度T2以下となった場合(S103→Yes:図2参照)、集熱運転を停止する例について説明したが(S104:図2参照)、これに限らない。すなわち、温水槽3において熱媒体から温水に与えられる単位時間当たりの熱エネルギが、ポンプ4の駆動に要する電力を下回った場合、集熱運転を停止するようにしてもよい。これによって、集熱システムS全体の消費電力を低減できる。
ちなみに、温水槽3において熱媒体から温水に与えられるエネルギは、集熱器2から流出する熱媒体の温度Tm及び流量と、給水管w1を介して供給される水の温度と、に基づいて求められる。
≪Modification≫
As mentioned above, although heat collection system S concerning the present invention was explained by each embodiment, the present invention is not limited to these descriptions, and various changes can be made.
For example, in the first embodiment, when the temperature T m of the heat medium flowing out from the
Incidentally, the energy given to the hot water from the heat medium in the hot water tank 3 is based on the temperature T m and the flow rate of the heat medium flowing out from the
また、各実施形態では、熱媒体の流路を切り替える切替弁7(図1参照)が配管k6に設置される構成について説明したが、これに限らない。例えば、この切替弁7に代えて配管k2に二方弁(切替弁)を設置し、集熱運転時には当該二方弁を開弁し、冷却運転時には当該二方弁を閉弁するようにしてもよい。また、切替弁7に代えて、冷却用流路の上流端F7又は下流端F8に三方弁(切替弁)を設置してもよい。
Moreover, although each embodiment demonstrated the structure in which the switching valve 7 (refer FIG. 1) which switches the flow path of a heat medium was installed in the piping k6, it is not restricted to this. For example, instead of the switching
また、各実施形態では、一台の集熱器2が温水槽3及び冷却器6に接続される構成について説明したが、これに限らない。例えば、並列接続又は直列接続された複数台の集熱器が温水槽3及び冷却器6に接続される構成でもよい。
また、各実施形態では、集熱器2に太陽光発電パネル1を設置する構成について説明したが、これに限らない。すなわち、集熱システムSから太陽光発電パネル1を省略してもよい。当該構成において制御装置9の処理内容は、前記した各実施形態と同様である。
Moreover, although each embodiment demonstrated the structure where the one
Moreover, although each embodiment demonstrated the structure which installs the solar power generation panel 1 in the
また、各実施形態では、太陽光発電パネル1、集熱器2、及び冷却器6が建物の屋上に設置され、冷却器6が建物の屋内(又は地上)に設置される場合について説明したが、各構成の位置関係(鉛直方向)を適宜変更してもよい。
また、各実施形態では、集熱器2を給湯を行うための熱源として用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、集熱器2を空調機の暖房運転を行う際の熱源として利用してもよいし、デシカント空調機が有する再生用ヒータ、吸収式冷凍機、吸着式冷凍機等の熱源として利用してもよい。
Moreover, although each embodiment demonstrated the case where the photovoltaic power generation panel 1, the
Moreover, although each embodiment demonstrated the case where the
また、前記実施形態では、冷却器6が空冷式である場合について説明したが、これに代えて水冷式の冷却器を用いてもよい。また、冷却器6に代えて、開放式又は密閉式の冷却塔を用いてもよい。
また、各実施形態では、熱媒体が水である場合について説明したが、これに限らない。例えば、熱媒体としてエチレングリコール等の不凍液を用いてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the
Moreover, although each embodiment demonstrated the case where a heat medium was water, it is not restricted to this. For example, an antifreeze such as ethylene glycol may be used as the heat medium.
また、前記各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第1実施形態と第2実施形態とを組み合わせ、配管k2,k3に二方弁10a,10b(図6参照)を設置した構成において、温度センサ8の検出値と閾値T1〜T4との比較に基づいて各機器を制御するようにしてもよい(図2参照)。
Moreover, each said embodiment can be combined suitably. For example, in the configuration in which the first embodiment and the second embodiment are combined and the two-
また、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加える事も可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Each of the above-described embodiments is described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. Further, the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them, for example, by an integrated circuit. Further, the mechanisms and configurations are those that are considered necessary for the explanation, and not all the mechanisms and configurations on the product are necessarily shown.
S 集熱システム
1 太陽光発電パネル
2 集熱器
3 温水槽(熱負荷装置)
4 ポンプ
5 膨張タンク
6 冷却器
6a 冷却ファン
7 切替弁
8 温度センサ(第1温度検出器)
9 制御装置
9a 集熱運転処理部
9b 冷却運転処理部
10a,10b 二方弁
11 温度センサ(第2温度検出器)
13 インバータ
p1 熱媒体流路
k1,k2,k3,k4 配管(集熱用流路)
h1 伝熱管(集熱用流路)
k1,k4,k5,k6 配管(冷却用流路)
h2 伝熱管(冷却用流路)
w1 給水管(熱負荷装置)
w2 給湯管(熱負荷装置)
S Heat collection system 1 Solar
4 pump 5
DESCRIPTION OF
13 Inverter p1 Heat medium flow path k1, k2, k3, k4 Piping (heat collection flow path)
h1 Heat transfer tube (heat collecting channel)
k1, k4, k5, k6 piping (cooling channel)
h2 Heat transfer tube (cooling channel)
w1 Water supply pipe (heat load device)
w2 Hot water supply pipe (heat load device)
Claims (5)
前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱媒体流路に戻して循環させるための集熱用流路と、
前記集熱用流路に設置され、前記集熱用流路を介して熱媒体を循環させるポンプと、
前記集熱用流路に設置され、熱媒体の熱を消費する熱負荷装置と、
上流端及び下流端が前記集熱用流路に接続され、前記熱媒体流路から流出する熱媒体を冷却して前記熱媒体流路に戻すための冷却用流路と、
前記冷却用流路に設置され、熱媒体を冷却する冷却器と、
前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱負荷装置及び前記冷却器のいずれに通流させるかを切り替える切替弁と、
前記熱媒体流路から流出する熱媒体の温度を検出する第1温度検出器と、
前記ポンプ及び前記切替弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第1温度検出器の検出値が所定の集熱開始温度に達した場合、前記ポンプを駆動するとともに、熱媒体が前記集熱用流路を介して循環し前記冷却器を迂回するように前記切替弁を制御して集熱運転を開始する集熱運転処理部と、
前記第1温度検出器の検出値が、前記集熱開始温度よりも高い冷却開始温度に達した場合、前記ポンプを停止するとともに、熱媒体が前記冷却用流路を介して循環し前記集熱器を迂回するように前記切替弁を制御して冷却運転を開始する冷却運転処理部と、を有すること
を特徴とする集熱システム。 A heat collector having a heat medium flow path through which the heat medium flows, collecting solar heat and applying heat to the heat medium;
A heat collecting flow path for circulating the heat medium flowing out of the heat medium flow path back to the heat medium flow path;
A pump installed in the heat collecting flow path and circulating a heat medium via the heat collecting flow path;
A heat load device installed in the heat collecting flow path and consuming heat of the heat medium;
An upstream end and a downstream end are connected to the heat collecting flow path, and a cooling flow path for cooling the heat medium flowing out from the heat medium flow path and returning it to the heat medium flow path,
A cooler installed in the cooling flow path for cooling the heat medium;
A switching valve for switching the heat medium flowing out from the heat medium flow path to either the heat load device or the cooler;
A first temperature detector for detecting the temperature of the heat medium flowing out of the heat medium flow path;
A control device for controlling the pump and the switching valve,
The controller is
When the detection value of the first temperature detector reaches a predetermined heat collection start temperature, the pump is driven, and the heat medium is circulated through the heat collection flow path so as to bypass the cooler. A heat collection operation processing unit for controlling the switching valve and starting a heat collection operation; and
When the detection value of the first temperature detector reaches a cooling start temperature higher than the heat collection start temperature, the pump is stopped and a heat medium circulates through the cooling flow path to And a cooling operation processing unit that starts the cooling operation by controlling the switching valve so as to bypass the heat exchanger.
前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱媒体流路に戻して循環させるための集熱用流路と、
前記集熱用流路に設置され、前記集熱用流路を介して熱媒体を循環させるポンプと、
前記集熱用流路に設置され、熱媒体の熱を消費する熱負荷装置と、
上流端及び下流端が前記集熱用流路に接続され、前記熱媒体流路から流出する熱媒体を冷却して前記熱媒体流路に戻すための冷却用流路と、
前記冷却用流路に設置され、熱媒体を冷却する冷却器と、
前記熱媒体流路から流出する熱媒体を、前記熱負荷装置及び前記冷却器のいずれに通流させるかを切り替える切替弁と、
前記熱媒体流路から流出する熱媒体の温度を検出する第1温度検出器と、
前記熱負荷装置に貯留される消費用の熱媒体の温度を検出する第2温度検出器と、
前記ポンプ及び前記切替弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第1温度検出器の検出値が前記第2温度検出器の検出値よりも高くなった場合、前記ポンプを駆動するとともに、熱媒体が前記集熱用流路を介して循環し前記冷却器を迂回するように前記切替弁を制御して集熱運転を開始する集熱運転処理部と、
前記集熱運転中に前記第1温度検出器の検出値が所定の冷却開始温度に達した場合、前記ポンプを停止するとともに、熱媒体が前記冷却用流路を介して循環し前記集熱器を迂回するように前記切替弁を制御して冷却運転を開始する冷却運転処理部と、を有すること
を特徴とする集熱システム。 A heat collector having a heat medium flow path through which the heat medium flows, collecting solar heat and applying heat to the heat medium;
A heat collecting flow path for circulating the heat medium flowing out of the heat medium flow path back to the heat medium flow path;
A pump installed in the heat collecting flow path and circulating a heat medium via the heat collecting flow path;
A heat load device installed in the heat collecting flow path and consuming heat of the heat medium;
An upstream end and a downstream end are connected to the heat collecting flow path, and a cooling flow path for cooling the heat medium flowing out from the heat medium flow path and returning it to the heat medium flow path,
A cooler installed in the cooling flow path for cooling the heat medium;
A switching valve for switching the heat medium flowing out from the heat medium flow path to either the heat load device or the cooler;
A first temperature detector for detecting the temperature of the heat medium flowing out of the heat medium flow path;
A second temperature detector for detecting the temperature of the heat medium for consumption stored in the heat load device;
A control device for controlling the pump and the switching valve,
The controller is
When the detection value of the first temperature detector becomes higher than the detection value of the second temperature detector, the pump is driven, and a heat medium circulates through the heat collecting channel, and the cooler A heat collection operation processing unit that starts the heat collection operation by controlling the switching valve so as to bypass
When the detection value of the first temperature detector reaches a predetermined cooling start temperature during the heat collection operation, the pump is stopped and a heat medium circulates through the cooling flow path to cause the heat collector. And a cooling operation processing unit that starts the cooling operation by controlling the switching valve so as to bypass the heat collection system.
前記冷却器は、前記冷却運転中、前記制御装置からの指令に応じて前記伝熱管に外気を送る冷却ファンを有し、
前記伝熱管の上流端は、前記伝熱管の下流端よりも上方に配置され、
前記熱媒体流路の上流端は、前記熱媒体流路の下流端よりも下方に配置されること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の集熱システム。 The cooling flow path has a heat transfer tube disposed in the cooler,
The cooler has a cooling fan that sends outside air to the heat transfer tube according to a command from the control device during the cooling operation,
The upstream end of the heat transfer tube is disposed above the downstream end of the heat transfer tube,
The heat collection system according to claim 1, wherein an upstream end of the heat medium flow path is disposed below a downstream end of the heat medium flow path.
前記制御装置は、
前記集熱運転中、前記第1温度検出器の検出値が高いほど、前記ポンプの流量が大きくなるように前記インバータを制御すること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の集熱システム。 An inverter that drives the pump in response to a command from the control device;
The controller is
3. The heat collection according to claim 1, wherein during the heat collection operation, the inverter is controlled such that the flow rate of the pump increases as the detection value of the first temperature detector increases. system.
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の集熱システム。 The heat collection system according to claim 1, further comprising a solar power generation panel that is fixed to the heat collector and generates power when irradiated with sunlight.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014124298A JP2016003818A (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Heat collecting system |
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JP2014124298A JP2016003818A (en) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Heat collecting system |
Publications (1)
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ID=55223215
Family Applications (1)
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016065683A (en) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 三菱電機株式会社 | Solar water heater and method of controlling solar water heater |
JP2018194269A (en) * | 2017-05-22 | 2018-12-06 | 株式会社工藤 | Heat extraction system and heat production method |
-
2014
- 2014-06-17 JP JP2014124298A patent/JP2016003818A/en active Pending
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JP2018194269A (en) * | 2017-05-22 | 2018-12-06 | 株式会社工藤 | Heat extraction system and heat production method |
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