JP2016023869A - 熱利用システム - Google Patents
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Abstract
Description
なお、以下の説明では、比較的温度の低い水を「水」、比較的温度の高い水を「湯」と記載するが、水と湯は温度の違い以外に実質的な差異はない。
また、制御装置70は、排熱蓄熱タンク22に設けられた前記補助熱源に接続され、当該補助熱源の動作を制御することができる。
また、制御装置70は、給湯管路60に設けられる前記制御弁に接続され、当該制御弁の動作を制御することができる。
なお、以下では、パネル温度センサ71によって検出される集熱パネル11の温度を、「集熱パネル温度Tp」と称する。
なお、以下では、第一上部温度センサ72によって検出される太陽熱蓄熱タンク12内の温度を、「第一上部温度Tu1」と称する。
なお、以下では、第一下部温度センサ73によって検出される太陽熱蓄熱タンク12内の温度を、「第一下部温度Td1」と称する。
なお、以下では、排熱温度センサ74によって検出される排熱の温度を、「排熱温度Te」と称する。
なお、以下では、第二上部温度センサ75によって検出される排熱蓄熱タンク22内の温度を、「第二上部温度Tu2」と称する。
なお、以下では、第二下部温度センサ76によって検出される排熱蓄熱タンク22内の温度を、「第二下部温度Td2」と称する。
なお、以下では、日射センサ77によって検出される日射量を、「日射量H」と称する。
制御装置70は、集熱パネル温度Tpが第一下部温度Td1より高いと判定した場合、ステップS102に移行する。
制御装置70は、集熱パネル温度Tpが第一下部温度Td1以下であると判定した場合、ステップS103に移行する。
制御装置70は、当該ステップS102の処理を行った後、ステップS104に移行する。
制御装置70は、日射量Hが0より大きいと判定した場合、ステップS104に移行する。
制御装置70は、日射量Hが0である(すなわち、集熱パネル11に太陽光が照射されていない)と判定した場合、ステップS201(図5参照)に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が第二上部温度Tu2より高いと判定した場合、ステップS105に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が第二上部温度Tu2以下であると判定した場合、ステップS106に移行する。
制御装置70は、当該ステップS105の処理を行った後、ステップS106に移行する。
制御装置70は、排熱温度Teが第二下部温度Td2より高いと判定した場合、ステップS107に移行する。
制御装置70は、排熱温度Teが第二下部温度Td2以下であると判定した場合、ステップS108に移行する。
制御装置70は、当該ステップS107の処理を行った後、ステップS108に移行する。
制御装置70は、給湯需要からの湯の要求が有ると判定した場合、ステップS109に移行する。
制御装置70は、給湯需要からの湯の要求が無いと判定した場合、再度ステップS101に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が給湯温度Tsより高いと判定した場合、ステップS110に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が給湯温度Ts以下であると判定した場合、ステップS111に移行する。
制御装置70は、当該ステップS110の処理を行った後、再度ステップS101に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が給湯温度Tsより高いと判定した場合、ステップS112に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が給湯温度Ts以下であると判定した場合、ステップS113に移行する。
制御装置70は、当該ステップS112の処理を行った後、再度ステップS101に移行する。
制御装置70は、排熱温度Teが第二下部温度Td2より高いと判定した場合、ステップS202に移行する。
制御装置70は、排熱温度Teが第二下部温度Td2以下であると判定した場合、ステップS203に移行する。
制御装置70は、当該ステップS202の処理を行った後、ステップS203に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が第一上部温度Tu1より高いと判定した場合、ステップS204に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が第一上部温度Tu1以下であると判定した場合、ステップS205に移行する。
制御装置70は、当該ステップS204の処理を行った後、ステップS205に移行する。
制御装置70は、給湯需要からの湯の要求が有ると判定した場合、ステップS206に移行する。
制御装置70は、給湯需要からの湯の要求が無いと判定した場合、再度ステップS101に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が給湯温度Tsより高いと判定した場合、ステップS207に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が給湯温度Ts以下であると判定した場合、ステップS208に移行する。
制御装置70は、当該ステップS207の処理を行った後、再度ステップS101に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が給湯温度Tsより高いと判定した場合、ステップS209に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が給湯温度Ts以下であると判定した場合、ステップS113(図4参照)に移行する。
制御装置70は、当該ステップS209の処理を行った後、再度ステップS101に移行する。
太陽光を受けて太陽熱を集める集熱パネル11(集熱器)と、
内部に貯溜された熱媒体を介して、集熱パネル11で集められた太陽熱を蓄える太陽熱蓄熱タンク12と、
集熱パネル11で集められた太陽熱を太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体へと伝達する第一循環機構13(太陽熱伝達機構)と、
燃料を用いて発電すると共に排熱を発生させる発電ユニット21(発電装置)と、
内部に貯溜された熱媒体を介して、発電ユニット21で発生した排熱を蓄える排熱蓄熱タンク22と、
発電ユニット21で発生した排熱を排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体へと伝達する第二循環機構23(排熱伝達機構)と、
太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体及び排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体のうち、温度の高い方から低い方へと熱を伝達する相互循環機構30(相互熱伝達機構)と、
第一循環機構13を作動させる場合において、太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度(第一上部温度Tu1)よりも排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体の温度(第二上部温度Tu2)が低い場合、相互循環機構30を作動させ、太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度を低下させる制御装置70と、
を具備するものである。
また、既存のシステム(太陽熱温水システム10及び燃料電池システム20)に若干の変更(相互循環機構30の追加)を行うことで(すなわち、大幅な変更なしで)、給湯システム1を構築し、蓄熱効率の向上を図ることができる。
第一循環機構13を作動させることなく、第二循環機構23を作動させる場合において、排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体の温度(第二上部温度Tu2)よりも太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度(第一上部温度Tu1)が低い場合、相互循環機構30を作動させ、排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体の温度を低下させるものである。
必要熱量QNは、「必要熱量QN=(第一下部温度Td1−集熱パネル温度Tp)×熱媒体量V×比熱C」の数式を用いて算出することができる。
また、比熱Cは、熱媒体(不凍液)の比熱である。
熱媒体量V及び比熱Cの値は給湯システム1の構成から予め分かっており、制御装置70に記憶されている。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が第一上部温度Tu1よりも高いと判定した場合、ステップS303に移行する。
制御装置70は、第二上部温度Tu2が第一上部温度Tu1以下であると判定した場合、ステップS304に移行する。
ここで、温度差Tgとは、第一上部温度Tu1及び第二上部温度Tu2のうち高い方から、集熱パネル温度Tpを減算した値である。
制御装置70は、当該ステップS303の処理を行った後、ステップS305に移行する。
制御装置70は、当該ステップS304の処理を行った後、ステップS305に移行する。
供給開始時刻HPは、「供給開始時刻HP=集熱開始時刻HC−必要時間WN」の数式を用いて算出することができる。
ここで、前記供給時間帯とは、具体的には供給開始時刻HPから集熱開始時刻HCまでの時間帯である。すなわち制御装置70は、現在時刻から集熱開始時刻HCまでの時間が必要時間WN(ステップS305参照)未満であるか否かを判定することになる。
制御装置70は、現在時刻が前記供給時間帯に含まれると判定した場合、ステップS402に移行する。
制御装置70は、現在時刻が前記供給時間帯に含まれないと判定した場合、ステップS101(図4)に移行する。
制御装置70は、第一下部温度Td1が集熱パネル温度Tpより高いと判定した場合、ステップS403に移行する。
制御装置70は、第一下部温度Td1が集熱パネル温度Tp以下であると判定した場合、ステップS101(図4)に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が第二上部温度Tu2以上であると判定した場合、ステップS404に移行する。
制御装置70は、第一上部温度Tu1が第二上部温度Tu2未満であると判定した場合、ステップS405に移行する。
制御装置70は、当該ステップS404の処理を行った後、再びステップS101(図4)に移行する。
制御装置70は、当該ステップS405の処理を行った後、再度ステップS403に移行する。
太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体から集熱パネル11へと熱を伝達することが可能であり、
制御装置70は、
集熱パネル11の温度(集熱パネル温度Tp)よりも太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度(第一下部温度Td1)が高い場合、第一循環機構13を作動させ、集熱パネル11の温度を上昇させるものである。
集熱パネル11の温度よりも太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度が高い場合において、太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度(第一上部温度Tu1)が排熱蓄熱タンク22に貯溜された熱媒体の温度(第二上部温度Tu2)未満である場合、相互循環機構30を作動させ、太陽熱蓄熱タンク12に貯溜された熱媒体の温度を上昇させるものである。
また、集熱パネル11は、本発明にかかる集熱器の実施の一形態である。
また、第一循環機構13は、本発明に係る太陽熱伝達機構の実施の一形態である。
また、発電ユニット21は、本発明に係る発電装置の実施の一形態である。
また、第二循環機構23は、本発明に係る排熱伝達機構の実施の一形態である。
また、相互循環機構30は、本発明に係る相互熱伝達機構の実施の一形態である。
10 太陽熱温水システム
11 集熱パネル(集熱器)
12 太陽熱蓄熱タンク
13 第一循環機構(太陽熱伝達機構)
20 燃料電池システム
21 発電ユニット(発電装置)
22 排熱蓄熱タンク
23 第二循環機構(排熱伝達機構)
30 相互循環機構(相互熱伝達機構)
70 制御装置
Claims (4)
- 太陽光を受けて太陽熱を集める集熱器と、
内部に貯溜された熱媒体を介して、前記集熱器で集められた太陽熱を蓄える太陽熱蓄熱タンクと、
前記集熱器で集められた太陽熱を前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体へと伝達する太陽熱伝達機構と、
燃料を用いて発電すると共に排熱を発生させる発電装置と、
内部に貯溜された熱媒体を介して、前記発電装置で発生した排熱を蓄える排熱蓄熱タンクと、
前記発電装置で発生した排熱を前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体へと伝達する排熱伝達機構と、
前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体及び前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体のうち、温度の高い方から低い方へと熱を伝達する相互熱伝達機構と、
前記太陽熱伝達機構を作動させる場合において、前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度よりも前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度が低い場合、前記相互熱伝達機構を作動させ、前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度を低下させる制御装置と、
を具備する熱利用システム。 - 前記制御装置は、
前記太陽熱伝達機構を作動させることなく、前記排熱伝達機構を作動させる場合において、前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度よりも前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度が低い場合、前記相互熱伝達機構を作動させ、前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度を低下させる、
請求項1に記載の熱利用システム。 - 前記太陽熱伝達機構は、
前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体から前記集熱器へと熱を伝達することが可能であり、
前記制御装置は、
前記集熱器の温度よりも前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度が高い場合、前記太陽熱伝達機構を作動させ、前記集熱器の温度を上昇させる、
請求項1又は請求項2に記載の熱利用システム。 - 前記制御装置は、
前記集熱器の温度よりも前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度が高い場合において、前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度が前記排熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度未満である場合、前記相互熱伝達機構を作動させ、前記太陽熱蓄熱タンクに貯溜された熱媒体の温度を上昇させる、
請求項3に記載の熱利用システム。
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