JP2561408B2

JP2561408B2 - 密閉配管式蓄熱システム

Info

Publication number: JP2561408B2
Application number: JP4216499A
Authority: JP
Inventors: 信幸谷; 昌男岡; 典泰相楽
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPH0634168A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、廉価な深夜電力により
蓄熱した熱を、空調設備の熱源として寄与させる密閉配
管式蓄熱システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の蓄熱システムには、冷熱源系のブ
ラインと蓄熱源系のブライン（水）とが蓄熱槽を介して
共用される開放系蓄熱システムや、冷熱源系のブライン
と蓄熱源系のブラインとが別個独立した系統からなり、
互いが熱交換器を介して熱交換される密閉配管式蓄熱シ
ステム（密閉系蓄熱システム）等がある。図５は開放系
蓄熱システムの系統図である。開放系蓄熱システムで
は、冷熱源系の配管１と蓄熱源系の配管３とが共に蓄熱
槽５へ配管されている。ヒートポンプ７による熱は、熱
交換器９を介して冷熱源系のブラインと熱交換され、一
旦蓄熱槽５に蓄熱される。そして、蓄熱槽５に蓄熱され
た熱は、空調熱源としての寄与時、蓄熱槽５から蓄熱源
系のブラインを介して取り出され、ファンコイルユニッ
ト１１、空調コイル１３へ供給され、空調の補助熱源と
して使用されるようになっているのである。

【０００３】図６は密閉系蓄熱システムの系統図であ
る。一方、密閉系蓄熱システムでは、冷凍機ユニット２
１の熱交換器２３が利用側熱交換器２５に配管接続さ
れ、冷凍機ユニット２１の熱は熱交換器２３、利用側熱
交換器２５を介して例えば空調熱源として使用されるよ
うになっている。また、利用側熱交換器２５にはバイパ
ス配管２７が分岐され、熱交換器２３で熱交換された冷
熱源系のブラインは、利用側熱交換器２５を通過するこ
となく再び熱交換器２３へ還流できるようになってい
る。そして、このバイパス配管２７と熱交換器２３との
間には蓄放熱用熱交換器２９が設けられ、バイパス配管
２７を通過するブラインは蓄放熱用熱交換器２９を介し
て蓄熱槽３１側のブラインと熱交換されるようになって
いる。このように構成される密閉系蓄熱システムでは、
軽負荷時での冷房運転時、バイパス配管２７の開閉弁３
３が閉じられ、冷凍機ユニット２１の駆動によりブライ
ン（冷水）が熱交換器２３から利用側熱交換器２５へ供
給され、室内冷房の吸熱源として使用される。また、夏
期冷房時においては、蓄熱槽３１側のブラインが蓄熱槽
ポンプ３５により循環され、利用側熱交換器２５通過後
のブラインと蓄放熱用熱交換器２９で熱交換され、吸熱
後の高温となった冷熱源系のブラインが蓄熱系のブライ
ンで過冷却されることで、蓄冷熱が冷房の補助吸熱源と
して使用されるようになっている。また、蓄熱運転時に
おいては、冷凍機ユニット２１を駆動させるとともに、
開閉弁３３を開き、冷熱源系のブラインを利用側熱交換
器２５に通過させることなくバイパス配管２７を通し、
蓄熱源系のブラインと熱交換させ、蓄熱槽３１に蓄冷を
行うのである。密閉系蓄熱システムによれば、冷熱源系
のブラインが蓄熱源系のブラインと独立し、蓄熱が冷暖
房運転と交互に行われるため、密閉系蓄熱システムに比
べ、蓄熱源系と冷熱源系のブライン温度差を大きくとる
ことができ、水量に対する蓄熱容量を増大させることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
密閉配管式蓄熱システムでは、冷熱源系のブラインと蓄
熱源系のブラインとの温度差を大きくとるため、蓄熱運
転と冷暖房運転とが交互に行われ、蓄熱運転時には、冷
熱源系のブラインが蓄放熱用熱交換器２９のみに通さ
れ、利用側熱交換器２５には通すことができず、夜間の
蓄熱時間帯（２２時〜８時）に空調運転を行うことがで
きなかった。また、従来の密閉配管式蓄熱システムで
は、一基の蓄放熱用熱交換器２９が蓄熱運転と放熱運転
とに共用される一方、蓄熱運転と放熱運転との所要熱交
換量には差があるため、蓄熱運転、及び放熱運転のそれ
ぞれに適合した熱交換器、及び付設機器（循環ポンプ
等）を選定することが不可能であり、効率的な蓄放熱運
転が望めなかった。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、蓄熱時間帯においても空調運転が行えるとともに、
蓄熱運転、及び放熱運転のそれぞれに適合した熱交換器
が選定できる密閉配管式蓄熱システムを提供し、機能、
及び運転効率の向上を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る密閉配管式蓄熱システムの構成は、これ
を図示の実施例により述べると、冷熱源系のブラインと
蓄熱源系のブラインとが別個独立した系統で循環される
密閉配管式蓄熱システムにおいて、冷熱源４１の出口側
と空調装置４７の入口側とを供給管４９で配管接続し、
空調装置４７へのブライン供給を制御する開閉弁５１を
空調装置４７の入口側または出口側に設け、空調装置４
７の出口側に配管接続された戻管５３を二方に分岐し、
戻管の一方５３ａに開閉弁５５を設けるとともに戻管の
一方５３ａを冷熱源４１の入口側と連通するリタンヘッ
ダ５７へ配管接続し、戻管の他方５３ｂに開閉弁５９を
設けるとともに戻管の他方５３ｂを放熱用熱交換器６１
を経由させてリタンヘッダ５７へ配管接続し、空調装置
４７をバイパスするバイパス管６３を供給管４９から分
岐し、バイパス管６３に開閉弁６５を設けるとともにバ
イパス管６３を蓄熱用熱交換器６７を経由させてリタン
ヘッダ５７へ配管接続し、蓄熱槽７１の高温部及び低温
部に両端がそれぞれ配管接続される蓄熱用配管７５を蓄
熱用熱交換器６７を経由させて配管し、蓄熱槽７１の高
温部及び低温部に両端が配管接続される放熱用配管７９
を放熱用熱交換器６１を経由させて配管したことを特徴
とするものである。

【０００７】

【作用】昼間の空調運転時、冷熱源により冷却されたブ
ラインが空調装置へ供給され、室内から奪い取った熱に
より高温となり、放熱用熱交換器を通過する。放熱用熱
交換器を通過したブラインは、放熱用配管を介して取り
出された蓄熱槽のブラインと熱交換（吸熱）されること
で低温となり、過冷却されることで、蓄冷熱が補助熱源
として寄与されることとなる。夜間の蓄熱運転時、冷熱
源により冷却されたブラインが蓄熱用熱交換器を通過
し、蓄熱源系のブラインと熱交換され、廉価な深夜電力
による冷熱源からの熱が蓄熱槽へ蓄熱される。このと
き、空調装置の運転が要求されると、空調装置の開閉弁
が開かれ、冷却された冷熱源系ブラインの一部が所望の
空調装置を通過することとなり、蓄熱運転時に同時に空
調運転が行われることとなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明に係る密閉配管式蓄熱システム
の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１
は本発明密閉配管式蓄熱システムの放熱時の系統図、図
２は本発明密閉配管式蓄熱システムの蓄熱時の系統図で
ある。並列に配管接続された冷熱源（空冷ヒートポンプ
チラー）４１の入口側、出口側には一次ポンプ４３、二
次ポンプ４５が設けられ、一次ポンプ４３、二次ポンプ
４５は冷熱源系のブラインを循環させる。二次ポンプ４
５の出口側には並列に配管接続された空調装置４７が供
給管４９により配管接続され、それぞれの空調装置４７
の入口側には開閉弁５１が設けられている。空調装置４
７の出口側には戻管５３が配管接続され、戻管５３は二
方に分岐されている。一方の戻管５３ａは開閉弁５５を
介してリタンヘッダ５７へ配管接続され、他方の戻管５
３ｂは開閉弁５９、放熱用熱交換器６１を介してリタン
ヘッダ５７へ配管接続されている。そして、リタンヘッ
ダ５７は、一次ポンプ４３を介して冷熱源４１の入口側
へ配管接続されている。また、供給管４９には空調装置
４７をバイパスするバイパス管６３が分岐され、バイパ
ス管６３は開閉弁６５、蓄熱用熱交換器６７を介してリ
タンヘッダ５７へと配管接続されている。

【０００９】一方、蓄熱槽７１は、横方向に設けられた
低温部と高温部が複数の仕切板を介して互いに連通した
もの、或いは、所謂温度成層型と呼ばれる一つの水槽内
の上部を高温域、下部を低温域としたものとなってい
る。蓄熱槽７１には蓄熱用ポンプ７３が設けられた蓄熱
用配管７５の両端が配管接続され、蓄熱用配管７５は入
口側が高温部、出口側が低温部でそれぞれ開口してい
る。そして、蓄熱用配管７５は蓄熱用熱交換器６７を経
由して配管されることで、冷熱源４１からの熱をブライ
ンを介して蓄熱槽７１へ蓄熱するようになっている。ま
た、蓄熱槽７１には放熱用ポンプ７７が設けられた放熱
用配管７９の両端が配管接続され、放熱用配管７９は入
口側が低温部、出口側が高温部でそれぞれ開口してい
る。そして、放熱用配管７９は放熱用熱交換器６１を経
由して配管されることで、蓄熱槽７１からの熱をブライ
ンを介して冷熱源系のブラインへ放熱するようになって
いる。

【００１０】このように構成される密閉配管式蓄熱シス
テムの作用を説明する。尚、蓄熱システムとしての空調
寄与作用には、冷房運転時のブライン（冷水）供給、又
は暖房運転時のブライン（温水）供給があるが、熱量の
移動という点では略同様の作用であるため、ここでは冷
房運転時の冷水供給を例に説明する。図１に示すよう
に、昼間の空調運転時には、開閉弁５１、５９が開かれ
るとともに、開閉弁５５、６５が閉じられ、冷熱源４１
により冷却されたブラインが二次ポンプ４５により空調
装置４７へ供給される。ブラインは空調装置４７を介し
て室内から奪い取った熱により高温となり、戻管５３ｂ
を通り放熱用熱交換器６１を通過する。放熱用熱交換器
６１を通過したブラインは、放熱用配管７９を介して取
り出された蓄熱槽７１のブラインと放熱用熱交換器６１
で熱交換され、吸熱されることで低温となる。従って、
冷熱源４１へ戻される冷熱源系のブラインが過冷却され
ることで、みかけ上の冷熱源４１の能力は増大されたこ
ととなり、蓄冷熱が補助熱源として寄与されたこととな
る。

【００１１】一方、図２に示すように、夜間の蓄熱運転
時には、開閉弁５１、５９が閉じられるともに、開閉弁
６５が開かれ、冷熱源４１により冷却されたブラインが
二次ポンプ４５により蓄熱用熱交換器６７を通過する。
蓄熱槽７１では、蓄熱用ポンプ７３の駆動により、蓄熱
源系のブラインが蓄熱用配管７５を介して蓄熱用熱交換
器６７を通過し、冷却された冷熱源系のブラインと蓄熱
用熱交換器６７で熱交換され、冷熱源４１からの熱を蓄
熱槽７１へ蓄熱する。このとき（夜間の蓄熱運転時）、
空調装置４７の運転が要求されると、該当する空調装置
４７の開閉弁５１が開かれるとともに、開閉弁５５が開
かれる。これにより、冷却された冷熱源系ブラインの一
部が所望の空調装置４７を通過することとなり、蓄熱運
転時に同時に空調運転が行われることとなる。

【００１２】尚、これらの運転制御は、例えばプログラ
ムタイマー、或いはシーケンサー等を用いることで、冷
熱源４１、空調装置４７、開閉弁５１、５５、５９、６
５、蓄熱用ポンプ７３、放熱用ポンプ７７等を制御して
行うものである。この場合、蓄熱、放熱運転時間の設定
はもとより、休祭日の運転状態等を予めスケジュールプ
ログラムすることにより、各運転負荷に対応したきめ細
かな運転が可能となり、システム全体の運転効率、及び
省エネ効果を高めることが可能となる。

【００１３】本実施例の密閉配管式蓄熱システムでは、
放熱用、蓄熱用としてそれぞれ専用の放熱用熱交換器６
１、蓄熱用熱交換器６７が備えられているので、これら
の熱交換器及び付随設備を所要熱交換量に適合したもの
で選定することができる。特に、蓄熱時には、蓄熱槽７
１の熱ロスに対する熱補給の点から、所定の運転時間帯
（２２時〜８時）を通して冷熱源４１が稼働しているこ
とが望ましい。このことから、蓄熱運転時の熱供給に適
する熱交換器は、蓄熱運転時間帯を通して冷熱源４１が
運転され、蓄熱槽７１への蓄冷熱を飽和状態にできる能
力のものを適切に選定することができる（図３、図４参
照）。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る密閉配管式蓄熱システムは、空調装置に配管接続され
た戻管が二方に分岐され、戻管の一方が直接リタンヘッ
ダへ配管接続されているため、蓄熱時間帯においても空
調運転を同時に行うことができ、システムの機能を向上
させることができる。また、放熱用、蓄熱用としてそれ
ぞれ専用の熱交換器が備えられているため、蓄熱運転、
及び放熱運転のそれぞれに適合した熱交換器を選定する
ことができ、システムの運転効率を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明密閉配管式蓄熱システムの放熱時の系統
図である。

【図２】本発明密閉配管式蓄熱システムの蓄熱時の系統
図である。

【図３】冷房負荷と蓄熱負荷の関係を表す説明図であ
る。

【図４】暖房負荷と蓄熱負荷の関係を表す説明図であ
る。

【図５】開放系蓄熱システムの系統図である。

【図６】密閉系蓄熱システムの系統図である。

【符号の説明】

４１冷熱源４７空調装置４９供給管５１ブライン供給を制御する開閉弁５３戻管５３ａ戻管の一方５３ｂ戻管の他方５５開閉弁５７リタンヘッダ５９開閉弁６１放熱用熱交換器６３バイパス管６５開閉弁６７蓄熱用熱交換器７１蓄熱槽７５蓄熱用配管７９放熱用配管

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−113219（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−128043（ＪＰ，Ａ) 実開平４−14932（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷熱源系のブラインと蓄熱源系のブライ
ンとが別個独立した系統で循環される密閉配管式蓄熱シ
ステムにおいて、冷熱源の出口側と空調装置の入口側とを供給管で配管接
続し、空調装置へのブライン供給を制御する開閉弁を該
空調装置の入口側または出口側に設け、空調装置の出口
側に配管接続された戻管を二方に分岐し、該戻管の一方
に開閉弁を設けるとともに該戻管の一方を冷熱源の入口
側と連通するリタンヘッダへ配管接続し、該戻管の他方
に開閉弁を設けるとともに該戻管の他方を放熱用熱交換
器を経由させて前記リタンヘッダへ配管接続し、前記空
調装置をバイパスするバイパス管を前記供給管から分岐
し、該バイパス管に開閉弁を設けるとともに該バイパス
管を蓄熱用熱交換器を経由させて前記リタンヘッダへ配
管接続し、蓄熱槽の高温部及び低温部に両端がそれぞれ
配管接続される蓄熱用配管を前記蓄熱用熱交換器を経由
させて配管し、前記蓄熱槽の高温部及び低温部に両端が
それぞれ配管接続される放熱用配管を前記放熱用熱交換
器を経由させて配管したことを特徴とする密閉配管式蓄
熱システム。