JP2003279079A - Ice thermal accumulating system and heating method of ice thermal accumulating system - Google Patents
Ice thermal accumulating system and heating method of ice thermal accumulating systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式のチラーを
備えた氷蓄熱システムおよび氷蓄熱システムによる暖房
方法の技術分野に属するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the technical field of an ice heat storage system provided with a water-cooled chiller and a heating method using the ice heat storage system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、益々冷房化やＯＡ化が進み、電力
需要の季節格差、昼間格差が増大する一方で、発電所の
建設等、電源確保のための立地条件は年々厳しくなって
きている。このような事情から、昼間の冷房用電力を夜
間にシフトすることを目的とする、蓄熱空調システムが
利用されるようになってきている。つまり、この蓄熱空
調システムは、夜間電力を活用してチラーを作動させ、
このチラーを構成する蒸発器で冷却したブラインを氷蓄
熱槽に送り、ブラインの冷熱により氷蓄熱槽内の水を凍
らせて、氷として貯蔵する。そして、昼間の冷房負荷時
に、夜間に氷蓄熱槽内に貯蔵した氷を溶解させることに
より、ブラインを介して冷水を得て冷房するものであ
る。2. Description of the Related Art In recent years, as cooling and OA have progressed more and more, and the seasonal and daytime disparities in power demand have increased, the location conditions for securing power sources such as construction of power plants have become severer year by year. . Under such circumstances, a heat storage air conditioning system has been used for the purpose of shifting electric power for cooling during the daytime to nighttime. In other words, this heat storage air conditioning system uses night power to operate the chiller,
The brine cooled by the evaporator constituting this chiller is sent to the ice heat storage tank, and the cold heat of the brine freezes the water in the ice heat storage tank and stores it as ice. Then, during the daytime cooling load, the ice stored in the ice heat storage tank is melted at night to obtain cold water through the brine for cooling.
【０００３】なお、蓄熱槽を冷房熱源のほか、暖房熱源
としても使用できるようにする場合には、熱源水が必要
となるため、設備として四方弁によりブラインと冷却水
とを切換える等の切換えシステムを別途設ける必要があ
る。そのため、高コストになるので、このような氷蓄熱
システムでは、主として冷房専用機として使用されてい
る。When the heat storage tank can be used not only as a cooling heat source but also as a heating heat source, heat source water is required. Therefore, as a facility, a switching system such as switching between brine and cooling water by a four-way valve is used. Need to be provided separately. Therefore, the cost is high, and such an ice heat storage system is mainly used as a cooling-only machine.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】空冷式のヒートポンプ
チラーでは空気を熱源としているので、冷房回路の切換
えにより冷暖房することができる。しかしながら、いわ
ゆる水冷式のヒートポンプチラーを暖房用にする場合に
は、熱源水が必要であるため、クーリングタワーを加熱
塔(ヒーティングタワー)として使用できるよう、即ちク
ーリング＆ヒーティングタワーとして扱えるようにする
ための対策が必要になる。なお、クーリング＆ヒーティ
ングタワーには開放式と、密閉式とがあるが、それぞれ
後述するような問題がある。Since the air-cooling type heat pump chiller uses air as a heat source, it can be heated and cooled by switching the cooling circuit. However, when a so-called water-cooled heat pump chiller is used for heating, heat source water is required, so the cooling tower can be used as a heating tower (heating tower), that is, it can be handled as a cooling & heating tower. Therefore, it is necessary to take measures. There are two types of cooling and heating towers, an open type and a closed type, but each has problems as described below.
【０００５】クーリング＆ヒーティングタワーが開放式
である場合には、外気と熱交換する構成になっているた
め、冬季（暖房）には０℃以下の大気温度でも凍結しな
いようにブラインを使用するが、その一方、夏季（冷
房）に葉通常の水を使用する。従って、配管内の流体の
入替え作業、つまり水とブラインとの入替え作業、およ
びブラインタンクが必要になるため、イニシャルコスト
に加えて、ランニングコストも嵩む。また、クーリング
＆ヒーティングタワーが密閉式である場合には、そのク
ーリング＆ヒーティングタワー自体が非常に高価なもの
となる。また、外気温度とブラインが顕熱で熱交換する
ために、冬季設計条件では、ブラインの温度が−１０℃
前後であり、ＣＯＰが非常に悪くなる。When the cooling and heating tower is of an open type, it has a structure for exchanging heat with the outside air. Therefore, in winter (heating), brine is used so as not to freeze even at an atmospheric temperature of 0 ° C. or lower. However, on the other hand, normal water leaves are used in the summer (cooling). Therefore, the fluid replacement work in the pipe, that is, the replacement work of water and brine, and the brine tank are required, which increases the running cost in addition to the initial cost. Further, when the cooling & heating tower is of a closed type, the cooling & heating tower itself becomes very expensive. In addition, since the outside air temperature and the brine exchange heat with sensible heat, the brine temperature is -10 ° C under the winter design conditions.
Before and after, COP becomes very bad.
【０００６】なお、ＣＯＰ(Coefficient of Performanc
e)とは、成績係数のことをいい、入出力エネルギーの比
で表されるが、電力利用の場合のＣＯＰは、消費した電
力の熱量で、その何倍の熱量が得られるかを表わすもの
である。因みに、成績係数ＣＯＰは「冷却(加熱)能力ｋ
Ｗ／消費電力ｋＷ」で表され、１時間当たり１ｋＷの電
力を消費し、１ｋＷｈ（８６０ｋｃａｌ）の発熱がある
場合には、ＣＯＰは１となるものである。COP (Coefficient of Performanc)
e) refers to the coefficient of performance, which is expressed as the ratio of input and output energy, and the COP when using electricity is the amount of heat consumed and how many times that amount of heat can be obtained. Is. Incidentally, the coefficient of performance COP is "cooling (heating) capacity k
The power consumption is represented by "W / power consumption kW", and when the power consumption is 1 kW per hour and the heat generation is 1 kWh (860 kcal), the COP becomes 1.
【０００７】つまり、水冷式のヒートポンプチラーを冷
房用にする場合には、空冷式の場合よりも冷房運転にお
いて高いＣＯＰが得られるものの、暖房用にする場合に
は上記のような制限がある。さらに、昼夜の電力負荷平
準化と夜間の低電力料金に起因するランニングコストの
低減のために、水や氷の蓄熱システムが多用されている
が、上記理由により、暖房負荷に対しては、別途の配慮
が必要になる。That is, when the water-cooled heat pump chiller is used for cooling, a higher COP can be obtained in the cooling operation than when it is air-cooled, but when it is used for heating, there are the above-mentioned restrictions. Furthermore, a heat storage system for water and ice is often used to level the power load at night and night and to reduce the running cost due to the low power rate at night. Need consideration.
【０００８】従って、本発明の目的は、上記に挙げたよ
うな水とブラインとの入替え作業、ブラインタンク等の
設置等、余分な作業や過度な設備の設置等を不要とし、
ＣＯＰの悪化を防止しつつ暖房運転を可能とした、水冷
式のチラーを備えた氷蓄熱システムおよび氷蓄熱システ
ムによる暖房方法を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the need for extra work such as replacement of water and brine, installation of a brine tank, and the like, and installation of excessive equipment as described above.
It is an object of the present invention to provide an ice heat storage system equipped with a water-cooled chiller and a heating method using the ice heat storage system, which enables heating operation while preventing deterioration of COP.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、従って上記課題を解決する
ために、本発明の請求項１に係る氷蓄熱システムが採用
した手段は、水冷式のチラーを備え、このチラーを構成
する蒸発器のブライン出口からブライン入口に連通する
ブライン循環流路を備え、このブライン循環流路に、氷
蓄熱槽、水とブラインとを熱交換させる熱交換器、ブラ
インポンプがこの順に介装され、前記チラーを構成する
凝縮器で熱交換した温水が循環される暖房負荷を備える
と共に、前記熱交換器で熱交換した冷水が循環される冷
房負荷を備えた氷蓄熱システムにおいて、前記ブライン
循環流路の前記熱交換器と蒸発器との間に、前記氷蓄熱
槽内の氷を溶解させて熱源水にするために、前記ブライ
ン循環流路を流れるブラインを加熱するヒータを介装し
たことを特徴とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and therefore, in order to solve the above problems, the means adopted by the ice heat storage system according to claim 1 of the present invention is , A water-cooled chiller, and a brine circulation channel communicating from the brine outlet of the evaporator forming the chiller to the brine inlet, and the brine circulation channel causes heat exchange between the ice storage tank, water and brine A heat exchanger and a brine pump are provided in this order, and a heating load is provided in which hot water that has undergone heat exchange in the condenser that constitutes the chiller is circulated, and a cooling load in which cold water that has undergone heat exchange in the heat exchanger is circulated. In the ice heat storage system including, between the heat exchanger and the evaporator of the brine circulation flow path, in order to melt the ice in the ice heat storage tank into heat source water, the brine circulation flow path is flow It is characterized in that interposed a heater for heating the brine.
【００１０】本発明の請求項２に係る氷蓄熱システムが
採用した手段は、請求項１に記載の氷蓄熱システムにお
いて、前記ヒータは、電気式ヒータであることを特徴と
するものである。The means adopted by the ice heat storage system according to the second aspect of the present invention is the ice heat storage system according to the first aspect, wherein the heater is an electric heater.
【００１１】本発明の請求項３に係る氷蓄熱システムに
よる暖房方法が採用した手段は、水冷式のチラーを備
え、このチラーを構成する蒸発器のブライン出口からブ
ライン入口に連通するブライン循環流路を備え、このブ
ライン循環流路に、氷蓄熱槽、水とブラインとを熱交換
させる熱交換器、ブラインポンプがこの順に介装され、
前記チラーを構成する凝縮器で熱交換した温水が循環さ
れる暖房負荷を備えると共に、前記熱交換器で熱交換し
た冷水が循環される冷房負荷を備えた氷蓄熱システムに
よる暖房方法において、前記ブライン循環流路を流れる
ブラインを、ヒ―タにより夜間に加熱して前記氷蓄熱槽
内の氷を溶解させて熱源水とし、昼間の暖房時に前記チ
ラーを運転し、前記蒸発器により冷却されタブラインと
前記氷蓄熱槽内の熱源水とを熱交換させながら、前記凝
縮機で熱交換した温水を前記暖房負荷に循環させること
を特徴とするものである。The means adopted by the heating method by the ice heat storage system according to claim 3 of the present invention comprises a water-cooling type chiller, and a brine circulation flow path communicating from the brine outlet of the evaporator constituting the chiller to the brine inlet. The brine circulation flow path is equipped with an ice heat storage tank, a heat exchanger for exchanging heat between water and brine, and a brine pump in this order,
In the heating method by the ice heat storage system, which comprises a heating load in which hot water heat-exchanged in a condenser forming the chiller is circulated, and a cooling load in which cold water heat-exchanged in the heat exchanger is circulated, the brine The brine flowing through the circulation channel is heated at night by a heater to melt the ice in the ice heat storage tank to be used as heat source water, and the chiller is operated during heating in the daytime. The hot water exchanged by the condenser is circulated to the heating load while exchanging heat with the heat source water in the ice heat storage tank.
【００１２】本発明の請求項４に係る氷蓄熱システムに
よる暖房方法が採用した手段は、請求項３に記載の氷蓄
熱システムによる暖房方法において、前記氷蓄熱槽内の
氷を夜間に溶解させるに際して、大気温度によっては、
前記熱交換器において、前記氷蓄熱槽内の氷と熱交換し
て低温になったブラインと、前記冷却塔の冷却水とを熱
交換させることを特徴とするものである。The means adopted by the heating method by the ice heat storage system according to claim 4 of the present invention is the heating method by the ice heat storage system according to claim 3, wherein the ice in the ice heat storage tank is melted at night. , Depending on the ambient temperature,
In the heat exchanger, the brine having a low temperature by exchanging heat with the ice in the ice heat storage tank and the cooling water of the cooling tower are exchanged with each other.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の暖房方法を実施す
る本実施の形態に係る氷蓄熱システムを、添付図面を参
照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係る氷蓄
熱システムの模式的系統図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An ice heat storage system according to this embodiment for carrying out a heating method of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic system diagram of an ice heat storage system according to this embodiment.
【００１４】図１に示す符号１は、本実施の形態に係る
氷蓄熱システムである。この氷蓄熱システム１は、後述
する構成になる水冷式のチラー２を備えている。この水
冷式のチラー２は、スクリュ圧縮機２ａの冷媒の吐出口
から吸込口に連通する冷媒循環流路２ｂを備えている。
この冷媒循環流路２ｂには、スクリュ圧縮機２ａの冷媒
の吐出口から吸込口に向かって順に、凝縮器２ｃ、膨張
弁２ｄ、および蒸発器２ｅが介装されている。前記凝縮
器２ｃには、冷却塔３から冷却水が供給されるようにな
っている。Reference numeral 1 shown in FIG. 1 is an ice heat storage system according to the present embodiment. The ice heat storage system 1 includes a water-cooled chiller 2 having a configuration described later. The water-cooled chiller 2 includes a refrigerant circulation flow path 2b that communicates from the refrigerant discharge port of the screw compressor 2a to the suction port.
In the refrigerant circulation flow path 2b, a condenser 2c, an expansion valve 2d, and an evaporator 2e are provided in this order from the refrigerant discharge port of the screw compressor 2a toward the suction port. Cooling water is supplied from the cooling tower 3 to the condenser 2c.
【００１５】より具体的には、前記凝縮器２ｃと前記冷
却塔３との間には、第１開閉弁Ｖ1が介装された冷却水
流入管路３ａと、熱交換によって温度が上昇した冷却水
が戻る冷却水戻り管路３ｂとが介装されている。ところ
で、本実施の形態に係る氷蓄熱システム１のチラー２の
場合には、上記のとおり、スクリュ圧縮機２ａを備えて
いるが、例えばスクロール形式、ターボ形式、レシプロ
形式の圧縮機であっても構わないものである。More specifically, between the condenser 2c and the cooling tower 3, there is a cooling water inflow conduit 3a in which a first on-off valve V 1 is interposed, and cooling whose temperature has risen due to heat exchange. A cooling water return conduit 3b for returning water is provided. By the way, in the case of the chiller 2 of the ice heat storage system 1 according to the present embodiment, as described above, the screw compressor 2a is provided. However, for example, a scroll type compressor, a turbo type compressor, or a reciprocating type compressor is also available. It doesn't matter.
【００１６】なお、前記凝縮機２ｃは、前記冷却塔３か
ら供給される冷却水と熱交換させることにより、前記ス
クリュ圧縮機２ａの吐出口から吐出されるガス状の冷媒
を凝縮させて液状の冷媒にする働きをするものである。
また、前記膨張弁２ｄは前記凝縮器２ｃで凝縮されて液
状になった高温高圧の冷媒を低温低圧の状態にするもの
であり、前記蒸発器２ｅは膨張弁２ｄで過冷却された冷
媒を蒸発させて、後述するブライン循環流路を循環する
ブラインを冷却するものである。The condenser 2c heat-exchanges with the cooling water supplied from the cooling tower 3 to condense the gaseous refrigerant discharged from the discharge port of the screw compressor 2a to form a liquid state. It functions as a refrigerant.
The expansion valve 2d puts the high-temperature high-pressure refrigerant condensed and liquefied in the condenser 2c into a low-temperature low-pressure state, and the evaporator 2e evaporates the refrigerant supercooled by the expansion valve 2d. By doing so, the brine circulating in the brine circulation channel described later is cooled.
【００１７】前記チラー２の蒸発器２ｅのブライン出口
からブライン入口に、ブラインを循環させるブライン循
環流路４が連通している。このブライン循環流路４に
は、ブライン出口からブライン入口に向かって順に、蓄
熱槽４ａ、水とブラインとを熱交換させる熱交換器４
ｂ、電気式ヒータ４ｃ、ブラインポンプ４ｄが介装され
ている。そして、前記熱交換器４ｂでブラインと熱交換
した冷水が冷房負荷５に供給されるように構成されてい
る。より具体的には、前記熱交換器４ｂと前記冷房負荷
５との間には、第２開閉弁Ｖ2が介装された冷房用水流
入管路５ａと、冷房負荷５との熱交換によって温度が上
昇した冷水が戻る冷房用水戻り管路５ｂとが介装されて
いる。A brine circulation passage 4 for circulating brine communicates from the brine outlet of the evaporator 2e of the chiller 2 to the brine inlet. In this brine circulation flow path 4, a heat storage tank 4a and a heat exchanger 4 for exchanging heat between water and brine are sequentially arranged from the brine outlet to the brine inlet.
b, an electric heater 4c, and a brine pump 4d are provided. The cold water that has exchanged heat with the brine in the heat exchanger 4b is supplied to the cooling load 5. More specifically, between the heat exchanger 4b and the cooling load 5, a cooling water inflow conduit 5a in which a second opening / closing valve V 2 is interposed and a temperature by heat exchange with the cooling load 5 are provided. The cooling water return pipe line 5b for returning the cold water whose temperature has risen is interposed.
【００１８】ところで、前記電気式ヒータ４ｃは、上記
のとおり、前記ブライン循環流路４の前記熱交換器４ｂ
とブラインポンプ４ｄとの間に介装されている。しかし
ながら、たとえ、ブライン循環流路４のブラインポンプ
４ｄとチラー２の蒸発器２ｅとの間に介装されていたと
しても同等のブライン加熱効果を得ることができる。従
って、この電気式ヒータ４ｃの介装位置は、上記介装位
置に限定されるものではない。なお、最近のビルの暖房
負荷は冷房負荷に比較して非常に小さくなっている。そ
のため、前記電気式ヒータ４ｃの容量はビルの暖房負荷
と冷房負荷との負荷バランスによって設定されることが
望ましい。By the way, the electric heater 4c is, as described above, the heat exchanger 4b of the brine circulation passage 4.
And the brine pump 4d. However, even if it is provided between the brine pump 4d of the brine circulation flow path 4 and the evaporator 2e of the chiller 2, the same brine heating effect can be obtained. Therefore, the installation position of the electric heater 4c is not limited to the above-mentioned installation position. It should be noted that the heating load on buildings in recent years is much smaller than the cooling load. Therefore, it is desirable that the capacity of the electric heater 4c be set by the load balance between the heating load and the cooling load of the building.
【００１９】さらに、この氷蓄熱システム１は暖房負荷
６を備えている。この暖房負荷６の水入口には、前記凝
縮器２ｃと冷却器３との間に介装されている冷却水戻り
管路３ｂから分岐し、第３開閉弁Ｖ3が介装された暖房
用水供給管路７ａが連通している。また、この暖房負荷
６の水出口には、前記凝縮器２ｃと冷却器３との間に介
装された冷却水流入管路３ａの前記第１開閉弁Ｖ1と凝
縮機２ｃとの間から分岐した暖房用水戻り管路７ｂが連
通している。また、前記熱交換器４ｂと前記冷房負荷５
との間に介装された冷房用水戻り管路５ｂから分岐し、
第４開閉弁Ｖ4が介装された第１水循環管路８ａが、前
記暖房用水供給管路７ａの冷却水戻り管路３ｂと第３開
閉弁Ｖ3との間に連通している。そして、前記熱交換器
４ｂと前記冷房負荷５との間に介装された冷房用水流入
管路５ａの前記熱交換器４ｂと第２開閉弁Ｖ2との間か
ら分岐し、ポンプが介装された第２水循環管路８ｂが暖
房用水戻り管路７ｂに連通している。Further, the ice heat storage system 1 is provided with a heating load 6. The water inlet of the heating load 6, the condenser 2c and branched from the cooling water return line 3b which is interposed between the condenser 3, the heating water of the third on-off valve V 3 is interposed The supply pipeline 7a communicates. The water outlet of the heating load 6 is branched from between the condenser 2c and the first on-off valve V 1 of the cooling water inflow conduit 3a interposed between the condenser 2c and the cooler 3. The heating water return pipe 7b communicates with the above. In addition, the heat exchanger 4b and the cooling load 5
Branch from the cooling water return pipe 5b interposed between
The first water circulation pipe 8a to the fourth on-off valve V 4 is interposed is communicates between the cooling water return line 3b and the third on-off valve V 3 of the heating water supply pipe 7a. The branched from between the heat exchanger 4b and the second on-off valve V 2 of the interposed the cooling for water inlet pipe passage 5a between the cooling load 5 and the heat exchanger 4b, pump interposed The established second water circulation conduit 8b communicates with the heating water return conduit 7b.
【００２０】なお、この実施の形態の場合には、前記第
１開閉弁Ｖ1、第２開閉弁Ｖ2、第３開閉弁Ｖ3、および
第４開閉弁Ｖ4の何れも電磁開閉弁である。勿論、これ
らの各開閉弁は、何れもマニュアル操作式の開閉弁であ
っても構わない。In the case of this embodiment, all of the first on-off valve V 1 , the second on-off valve V 2 , the third on-off valve V 3 and the fourth on-off valve V 4 are electromagnetic on-off valves. is there. Of course, each of these on-off valves may be a manually operated on-off valve.
【００２１】以下、上記構成になる氷蓄熱システム１の
作用態様を説明する。この氷蓄熱システム１を冷房用に
用いる場合には氷蓄熱槽４ａに氷を貯蔵するために、電
力が安価な夜間時にチラー２が運転される。即ち、スク
リュ圧縮機２ａから吐出されたガス状の冷媒は凝縮機２
ｃに流入し、流入したガス状の冷媒はここにおいて冷却
塔３で冷却されてこの凝縮機２ｃに供給される冷却水と
熱交換することにより凝縮して液状の冷媒となる。液状
の冷媒は膨張弁２ｄでの膨張により低温低圧の状態とな
り、蒸発器２ｅに流入して蒸発する。そして、ブライン
循環流路４を流れて蒸発器２ｅに流入するブラインと熱
交換して温度が上昇したガス状の冷媒は、再びスクリュ
圧縮機２ａにより圧縮されて凝縮機２ｃに流入するとい
うように、冷媒が冷媒循環流路２ｂを循環する。The operation mode of the ice heat storage system 1 having the above-mentioned structure will be described below. When the ice heat storage system 1 is used for cooling, the chiller 2 is operated at night when electric power is cheap in order to store ice in the ice heat storage tank 4a. That is, the gaseous refrigerant discharged from the screw compressor 2a is the condenser 2
The gaseous refrigerant that has flowed into c and has flowed into it is cooled in the cooling tower 3 here, and is condensed by exchanging heat with the cooling water supplied to this condenser 2c to become a liquid refrigerant. The liquid refrigerant is brought into a low temperature and low pressure state by the expansion in the expansion valve 2d, flows into the evaporator 2e, and is evaporated. Then, the gaseous refrigerant whose temperature has risen by exchanging heat with the brine flowing through the brine circulation channel 4 into the evaporator 2e is compressed again by the screw compressor 2a and flows into the condenser 2c. The coolant circulates in the coolant circulation channel 2b.
【００２２】前記蒸発器２ｅにおける冷媒との熱交換に
より熱が奪われて低温になったブラインは、氷蓄熱槽４
ａ、熱交換器４ｂ(水との熱交換は行われない)、電気式
ヒータ４ｃ、ブラインポンプ４ｄを経て、蒸発器２ｅに
戻り、再びこの蒸発器２ｅにより冷却されるというよう
に、ブライン循環流路４を循環する。このようなブライ
ンの循環中において、ブラインは氷蓄熱槽４ａ内の水と
熱交換して、この水を冷却し続ける。従って、氷蓄熱槽
４ａ内の水が次第に凍り、この氷蓄熱槽４ａ内に氷が貯
蔵されることとなる。The brine, which has been cooled to a low temperature by heat exchange with the refrigerant in the evaporator 2e, cools the ice storage tank 4
a, the heat exchanger 4b (heat is not exchanged with water), the electric heater 4c, and the brine pump 4d, and then returns to the evaporator 2e and is cooled again by the evaporator 2e. It circulates in the flow path 4. During such brine circulation, the brine exchanges heat with the water in the ice heat storage tank 4a to continue cooling the water. Therefore, the water in the ice heat storage tank 4a is gradually frozen, and the ice is stored in the ice heat storage tank 4a.
【００２３】この氷蓄熱システム１により冷房する場合
には、氷蓄熱槽４ａ内に貯蔵した氷を溶解させる。即
ち、チラー２の運転を停止すると共に、ブラインポンプ
４ｄと冷房負荷５の運転を開始する。さすれば、ブライ
ン循環流路４を循環し続けるブラインが、氷蓄熱槽４ａ
内に貯蔵されている氷と熱交換し、低温になって熱交換
器４ｂに流入する。この熱交換器４ｂに流入したブライ
ンにより水が冷却され、この冷却された水が冷房負荷５
に流入するので、この冷房負荷５により冷房が行われる
こととなる。なお、冷房負荷５での冷房負荷量が氷蓄熱
槽４ａの氷蓄熱量を上回る場合にはチラー２の運転を行
うこともできる。When the ice heat storage system 1 is used for cooling, the ice stored in the ice heat storage tank 4a is melted. That is, the operation of the chiller 2 is stopped and the operations of the brine pump 4d and the cooling load 5 are started. By the way, the brine that continues to circulate in the brine circulation channel 4 is the ice heat storage tank 4a.
It exchanges heat with the ice stored therein, becomes a low temperature, and flows into the heat exchanger 4b. Water is cooled by the brine flowing into the heat exchanger 4b, and the cooled water is cooled by the brine.
Therefore, the cooling load 5 cools the room. If the cooling load amount of the cooling load 5 exceeds the ice heat storage amount of the ice heat storage tank 4a, the chiller 2 can be operated.
【００２４】ところで、この氷蓄熱システム１の冷房運
転に際しては、前記第１開閉弁Ｖ1および第２開閉弁Ｖ2
が開弁されると共に、前記第３開閉弁Ｖ3および第４開
閉弁Ｖ4が閉弁される。これにより、この氷蓄熱システ
ム１は、暖房用水供給管路７ａ、暖房用水戻り管路７
ｂ、第１水循環管路８ａ、および第２水循環管路８ｂが
設けられていない状態になる。By the way, during the cooling operation of the ice heat storage system 1, the first on-off valve V 1 and the second on-off valve V 2
Is opened, and the third on-off valve V 3 and the fourth on-off valve V 4 are closed. As a result, the ice heat storage system 1 includes the heating water supply pipeline 7a and the heating water return pipeline 7a.
b, the first water circulation pipeline 8a, and the second water circulation pipeline 8b are not provided.
【００２５】次に、この氷蓄熱システム１を暖房用に用
いる場合には、電力が安価な夜間時に、昼間の暖房のた
めに運転されるチラー２の冷熱を吸収する熱源水を氷蓄
熱槽４ａに貯蔵するために、後述するような運転が行わ
れる。即ち、チラー２の運転が停止され、電気式ヒータ
４ｃに電力が供給されると共に、ブラインポンプ４ｄが
運転される。電気式ヒータ４ｃで加熱されたブラインが
ブライン循環流路４を循環するが、この加熱されたブラ
インは氷蓄熱槽ａ内の氷と熱交換して、蓄熱槽４ａ内の
氷を溶解させる。従って、時間の経過に連れて氷蓄熱槽
４ａ内に氷が溶解すると共に水になり、そして水の温度
が次第に上昇して、熱源水となって貯蔵される。なお、
外気温度が０℃程度の厳冬期における空冷式ヒートポン
プの加熱能力と、氷蓄熱槽にて製氷運転しながら暖房す
る水冷式ヒートポンプの加熱能力とはほぼ等しい。ま
た、昼間の蓄熱温度を２５℃程度とした場合の水冷式ヒ
ートポンプの加熱能力はそれの１．５倍程度となるた
め、朝の装置の立ち上げ時の高い暖房負荷量にも対応可
能となる。従って、効率の悪い４０℃から５０℃程度と
いった高温蓄熱まで実施する必要がない。Next, when the ice heat storage system 1 is used for heating, the ice heat storage tank 4a supplies heat source water that absorbs cold heat of the chiller 2 operated for heating during the daytime at night when electric power is inexpensive. In order to store in, the operation as described below is performed. That is, the operation of the chiller 2 is stopped, electric power is supplied to the electric heater 4c, and the brine pump 4d is operated. The brine heated by the electric heater 4c circulates in the brine circulation flow path 4, and the heated brine exchanges heat with the ice in the ice heat storage tank a to melt the ice in the heat storage tank 4a. Therefore, with the passage of time, the ice is melted in the ice heat storage tank 4a and becomes water, and the temperature of the water gradually rises to be stored as heat source water. In addition,
The heating capacity of the air-cooled heat pump in the severe winter when the outside air temperature is about 0 ° C is almost equal to the heating capacity of the water-cooled heat pump that heats the ice storage tank while making ice. Moreover, since the heating capacity of the water-cooled heat pump when the heat storage temperature in the daytime is set to about 25 ° C. is about 1.5 times that, it is possible to cope with a high heating load when the apparatus is started up in the morning. . Therefore, it is not necessary to carry out high-temperature heat storage such as inefficient 40 ° C to 50 ° C.
【００２６】氷蓄熱槽４ａ内の氷を溶解させる際に、冬
季や春先等は比較的が外気温も高く暖房負荷量も小さい
ことから、電力節減のために、冷却塔３の冷却水を熱交
換に４ｂに送り、氷蓄熱槽４ａ内の氷との熱交換により
低温になったブラインを加温する。その場合には、第２
開閉弁Ｖ2および第３開閉弁Ｖ3を閉弁し、第１開閉弁Ｖ
1および第４開閉弁Ｖ4を開弁した冷却塔３を作動させ
る。When the ice in the ice storage tank 4a is melted, since the outside air temperature is relatively high and the heating load is small in winter and early spring, the cooling water of the cooling tower 3 is heated to save electricity. It is sent to 4b for exchange, and the brine, which has become low temperature due to heat exchange with ice in the ice heat storage tank 4a, is heated. In that case, the second
The on-off valve V 2 and the third on-off valve V 3 are closed, and the first on-off valve V
The cooling tower 3 with the first and fourth on-off valves V 4 opened is operated.
【００２７】即ち、冷却塔３から流出する、大気温度に
応じた温度の冷却水は冷却水戻り管路３ｂ、暖房用水供
給管路７ａ、第１水循環管路８ａ、冷房用水戻り管路５
ｂを経て熱交換器４ｂに流入する。そして、この熱交換
器４ｂでブラインと熱交換した冷却水は冷房用水流入管
路５ａ、第２水循環管路８ｂ、暖房用水戻り管路７ｂ、
冷却水流入管路３ａを経て冷却塔３に戻るというように
循環して氷蓄熱槽４ａ内の氷の溶解に寄与する。氷蓄熱
槽４ａ内の氷が完全に溶解して水になり、そして水の温
度が大気温度に応じた温度になると、冷却塔３の作動が
停止され、冷却水の循環が停止される。その後は、電気
式ヒータ４ｃのブライン加熱により、氷蓄熱槽４ａ内の
水の温度が上昇される。That is, the cooling water flowing out from the cooling tower 3 and having a temperature corresponding to the atmospheric temperature is cooled water return pipeline 3b, heating water supply pipeline 7a, first water circulation pipeline 8a, cooling water return pipeline 5
It flows into the heat exchanger 4b through b. The cooling water that has exchanged heat with the brine in the heat exchanger 4b is used as the cooling water inflow conduit 5a, the second water circulation conduit 8b, the heating water return conduit 7b,
It circulates through the cooling water inflow conduit 3a and returns to the cooling tower 3 to contribute to melting of ice in the ice heat storage tank 4a. When the ice in the ice heat storage tank 4a is completely melted into water and the temperature of the water reaches a temperature according to the atmospheric temperature, the operation of the cooling tower 3 is stopped and the circulation of the cooling water is stopped. After that, the temperature of the water in the ice heat storage tank 4a is raised by the brine heating of the electric heater 4c.
【００２８】昼間の暖房に際しては、第３開閉弁Ｖ3が
開弁され、第１開閉弁Ｖ1、第２開閉弁Ｖ2および第４開
閉弁Ｖ4が閉弁される。このような各開閉弁の開閉操作
により、暖房負荷６が冷却塔３と同様の働きをすること
となる。つまり、チラー２の凝縮器２ｃから流出する冷
却水が冷却水戻り管路３ｂ、暖房用水供給管路７ａを経
て暖房負荷６に流入する。そして、暖房負荷６において
大気と熱交換した冷却水は、暖房用水戻り管路７ｂ、冷
却水流入管路３ａを経て凝縮器２ｃに戻るというように
循環し続けることができる状態になる。During the daytime heating, the third opening / closing valve V 3 is opened, and the first opening / closing valve V 1 , the second opening / closing valve V 2 and the fourth opening / closing valve V 4 are closed. The heating load 6 operates in the same manner as the cooling tower 3 by the opening / closing operation of each on-off valve. That is, the cooling water flowing out from the condenser 2c of the chiller 2 flows into the heating load 6 via the cooling water return pipe 3b and the heating water supply pipe 7a. Then, the cooling water that has exchanged heat with the atmosphere in the heating load 6 returns to the condenser 2c through the heating water return pipe line 7b and the cooling water inflow pipe line 3a, so that the cooling water can continue to circulate.
【００２９】従って、暖房のために、チラー２とブライ
ンポンプ４ｄと暖房負荷６との運転を開始すると、冷媒
を凝縮させて高温になった冷却水が凝縮器２ｃから暖房
負荷６に流入する。そして、この暖房負荷６において高
温の冷却水が大気と熱交換するので、この暖房負荷６が
暖房機能を発揮することとなる。一方、氷蓄熱システム
１のこのような暖房運転中において、蒸発器２ｅで冷却
され続けるブラインは氷蓄熱槽４ａ内の温水を冷却し続
ける。そして、この氷蓄熱システム１では、顕熱範囲だ
けでなく、氷の潜熱範囲を活用して蓄熱することができ
るため、長時間の暖房運転が可能である。Therefore, when the operation of the chiller 2, the brine pump 4d, and the heating load 6 is started for heating, cooling water that has become high temperature by condensing the refrigerant flows into the heating load 6 from the condenser 2c. Then, since the high-temperature cooling water exchanges heat with the atmosphere in the heating load 6, the heating load 6 exhibits the heating function. On the other hand, during such heating operation of the ice heat storage system 1, the brine which is kept cooled by the evaporator 2e keeps cooling the hot water in the ice heat storage tank 4a. Further, in the ice heat storage system 1, heat can be stored by utilizing not only the sensible heat range but also the latent heat range of ice, so that the heating operation can be performed for a long time.
【００３０】氷蓄熱システム１の上記のような暖房運転
終了後には、暖房運転のための準備運転が行われる。冷
却塔３からの入熱と、夜間電力を利用する電気式ヒータ
４ｃとにより、氷蓄熱槽４ａ内の氷が溶解させると共
に、溶解させた水を電気式ヒータ４により加温して、所
定温度の熱源水にするということである。以上の説明か
ら良く理解されるように、本実施の形態に係る氷蓄熱シ
ステム１では、このような昼夜の繰返し運転により、暖
房運転が行われるものである。After the above-described heating operation of the ice heat storage system 1 is completed, a preparatory operation for the heating operation is performed. With the heat input from the cooling tower 3 and the electric heater 4c that uses night power, the ice in the ice heat storage tank 4a is melted, and the melted water is heated by the electric heater 4 to a predetermined temperature. It means that it will be used as a heat source water. As is well understood from the above description, in the ice heat storage system 1 according to the present embodiment, the heating operation is performed by such a daytime and nighttime repeated operation.
【００３１】以上述べたように、本実施の形態に係る氷
蓄熱システム１によれば、クーリングタワーを加熱塔
(ヒーティングタワー)として使用できるようにしたり、
また別途熱源を設けるまでもなく、暖房運転を行うこと
ができる。従って、本実施の形態に係る氷蓄熱システム
１によれば、下記のとおりの効果を得ることができる。As described above, according to the ice heat storage system 1 according to the present embodiment, the cooling tower is the heating tower.
It can be used as a (heating tower),
In addition, heating operation can be performed without separately providing a heat source. Therefore, according to the ice heat storage system 1 according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
【００３２】 ヒーティングタワーやブラインタンク
が不要であるのに加えて、配管内の流体である水とブラ
インとの入替え作業が不要であるため、設備のイニシャ
ルコスト、ランニングコストは、従来例よりも有利であ
る。
電気式ヒータ４ｃによるブライン加熱時のＣＯＰは
１である。しかしながら、安価な夜間電力を利用してお
り、そして水冷式で高いＣＯＰが得られるから、使用電
力に関するランニングコストは従来例よりも有利であ
る。
氷蓄熱システムで、顕熱範囲だけでなく、氷の潜熱
範囲を活用して蓄熱することができるため、長時間の暖
房運転が可能である。
空冷式の場合、厳寒期の着霜時にはデフロスト運転
が必要であるが、外気温度に左右されることなく、一定
のＣＯＰで暖房運転することができる。
外気温度が高い場合、冷却塔からの入熱を利用する
ことができるので、より一層高いＣＯＰ運転が可能にな
る。Since the heating tower and the brine tank are not necessary and the work of exchanging the water as the fluid in the pipe and the brine is unnecessary, the initial cost and running cost of the equipment are lower than those of the conventional example. It is advantageous. The COP when the brine is heated by the electric heater 4c is 1. However, since the cheap nighttime electric power is used and a high COP is obtained by the water cooling type, the running cost regarding the electric power used is more advantageous than the conventional example. Since the ice heat storage system can store heat by utilizing not only the sensible heat range but also the latent heat range of ice, it is possible to perform heating operation for a long time. In the case of the air cooling type, the defrost operation is required at the time of frost formation in the severe cold season, but the heating operation can be performed at a constant COP regardless of the outside air temperature. When the outside air temperature is high, the heat input from the cooling tower can be used, and thus a higher COP operation becomes possible.
【００３３】ところで、以上では、氷蓄熱システム１の
チラー２がスクリュ圧縮機２ａを備えている場合を説明
した。しかしながら、特にスクリュ圧縮機２ａでなけれ
ばならない訳ではなく、他の形式の圧縮機であっても良
いので、上記実施の形態に限定されるものではない。ま
た、上記実施の形態に係る氷蓄熱システムは、本発明の
１具体例に過ぎず、従って本発明の技術的思想を逸脱し
ない範囲内における設計変更等は自由自在である。By the way, the case where the chiller 2 of the ice heat storage system 1 is equipped with the screw compressor 2a has been described above. However, the screw compressor 2a does not have to be used in particular, and a compressor of another type may be used. Therefore, the screw compressor 2a is not limited to the above embodiment. Further, the ice heat storage system according to the above embodiment is only one specific example of the present invention, and therefore, design changes and the like can be freely made within the scope not departing from the technical idea of the present invention.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項
１、または２に係る氷蓄熱システム、および本発明の請
求項３、または４に係る氷蓄熱システムによる暖房方法
では、クーリングタワーを加熱塔(ヒーティングタワー)
として使用できるようにしたり、また別途熱源を設ける
までもなく、暖房運転を行うことができる。従って、本
発明の請求項１、または２に係る氷蓄熱システム、およ
び本発明の請求項３、または４に係る氷蓄熱システムに
よる暖房方法によれば、下記のとおりの効果を得ること
ができる。As described above in detail, in the ice heat storage system according to claim 1 or 2 of the present invention and the heating method by the ice heat storage system according to claim 3 or 4 of the present invention, the cooling tower is heated. Tower (heating tower)
It is possible to perform the heating operation without making it possible to use as a heat source and without separately providing a heat source. Therefore, according to the ice heat storage system according to claim 1 or 2 of the present invention and the heating method by the ice heat storage system according to claim 3 or 4 of the present invention, the following effects can be obtained.
【００３５】 ヒーティングタワーやブラインタンク
が不要であるのに加えて、配管内の流体である水とブラ
インとの入替え作業が不要であるため、設備のイニシャ
ルコスト、ランニングコストは、従来例よりも有利であ
る。
電気式ヒータによるブライン加熱時のＣＯＰは１で
あるが、安価な夜間電力を利用しており、そして水冷式
で高いＣＯＰが得られるから、使用電力に関するランニ
ングコストは従来例よりも有利である。
氷蓄熱システムで、顕熱範囲だけでなく、氷の潜熱
範囲を活用して蓄熱することができるため、長時間の暖
房運転が可能である。
空冷式の場合、厳寒期の着霜時にはデフロスト運転
が必要であるが、外気温度に左右されることなく、一定
のＣＯＰで暖房運転することができる。
外気温度が高い場合、冷却塔からの入熱を利用する
ことができるので、より一層高いＣＯＰ運転が可能にな
る。Since the heating tower and the brine tank are not required and the work of exchanging the water in the pipe for the brine and the brine are not required, the initial cost and running cost of the equipment are lower than those of the conventional example. It is advantageous. The COP when the brine is heated by the electric heater is 1, but inexpensive nighttime electric power is used, and a high COP is obtained by the water cooling type, so the running cost related to the electric power used is more advantageous than the conventional example. Since the ice heat storage system can store heat by utilizing not only the sensible heat range but also the latent heat range of ice, it is possible to perform heating operation for a long time. In the case of the air cooling type, the defrost operation is required at the time of frost formation in the severe cold season, but the heating operation can be performed at a constant COP regardless of the outside air temperature. When the outside air temperature is high, the heat input from the cooling tower can be used, and thus a higher COP operation becomes possible.
【図１】本発明の実施の形態に係る氷蓄熱システムの模
式的系統図である。FIG. 1 is a schematic system diagram of an ice heat storage system according to an embodiment of the present invention.
１…氷蓄熱システム
２…チラー(スクリュチラー)、２ａ…スクリュ圧縮機、
２ｂ…冷媒循環流路、２ｃ…凝縮器、２ｄ…膨張弁、２
ｅ…蒸発器
３…冷却塔、３ａ…冷却水流入管路、３ｂ…冷却水戻り
管路、Ｖ1…第１開閉弁
４…ブライン循環流路、４ａ…氷蓄熱槽、４ｂ…熱交換
器、４ｃ…電気式ヒータ、４ｄ…ブラインポンプ
５…冷却負荷、５ａ…冷却用水流入管路、５ｂ…冷却用
水戻り管路、Ｖ2…第２開閉弁
６…暖房負荷
７ａ…暖房用水供給管路、７ｂ…暖房用水戻り管路、Ｖ
3…第３開閉弁
８ａ…第１水循環管路、８ｂ…第２水循環管路、Ｖ4…
第４開閉弁1 ... Ice heat storage system 2 ... Chiller (screw chiller), 2a ... Screw compressor,
2b ... Refrigerant circulation channel, 2c ... Condenser, 2d ... Expansion valve, 2
e ... evaporator 3 ... cooling tower, 3a ... cooling water inlet pipe passage, 3b ... cooling water return line, V 1 ... first on-off valve 4 ... brine circulation passage, 4a ... ice thermal storage tank, 4b ... heat exchanger, 4c ... electric heater, 4d ... brine pump 5 ... cooling load, 5a ... cooling water inlet pipe passage 5b ... cooling water return line, V 2 ... second on-off valve 6 ... heating load 7a ... heating water supply pipe, 7b ... Water return line for heating, V
3 ... third on-off valve 8a ... first water circulation pipe, 8b ... second water circulation pipe, V 4 ...
4th on-off valve
Claims (4)
成する蒸発器のブライン出口からブライン入口に連通す
るブライン循環流路を備え、このブライン循環流路に、
氷蓄熱槽、水とブラインとを熱交換させる熱交換器、ブ
ラインポンプがこの順に介装され、前記チラーを構成す
る凝縮器で熱交換した温水が循環される暖房負荷を備え
ると共に、前記熱交換器で熱交換した冷水が循環される
冷房負荷を備えた氷蓄熱システムにおいて、前記ブライ
ン循環流路の前記熱交換器と蒸発器との間に、前記氷蓄
熱槽内の氷を溶解させて熱源水にするために、前記ブラ
イン循環流路を流れるブラインを加熱するヒータを介装
したことを特徴とする氷蓄熱システム。1. A water-cooled chiller is provided, and a brine circulation flow passage is provided which communicates from a brine outlet of an evaporator forming the chiller to a brine inlet.
An ice heat storage tank, a heat exchanger for exchanging heat between water and brine, and a brine pump are provided in this order, and a heating load is circulated through which hot water exchanged by the condenser constituting the chiller is circulated, and the heat exchange is also performed. In an ice heat storage system provided with a cooling load in which cold water that has been heat-exchanged with a heat exchanger is circulated, between the heat exchanger and the evaporator of the brine circulation flow path, the ice in the ice heat storage tank is melted to generate a heat source. An ice heat storage system, characterized in that a heater for heating the brine flowing through the brine circulation channel is interposed in order to turn it into water.
を特徴とする請求項１に記載の氷蓄熱システム。2. The ice heat storage system according to claim 1, wherein the heater is an electric heater.
成する蒸発器のブライン出口からブライン入口に連通す
るブライン循環流路を備え、このブライン循環流路に、
氷蓄熱槽、水とブラインとを熱交換させる熱交換器、ブ
ラインポンプがこの順に介装され、前記チラーを構成す
る凝縮器で熱交換した温水が循環される暖房負荷を備え
ると共に、前記熱交換器で熱交換した冷水が循環される
冷房負荷を備えた氷蓄熱システムによる暖房方法におい
て、前記ブライン循環流路を流れるブラインを、ヒ―タ
により夜間に加熱して前記氷蓄熱槽内の氷を溶解させて
熱源水とし、昼間の暖房時に前記チラーを運転し、前記
蒸発器により冷却されタブラインと前記氷蓄熱槽内の熱
源水とを熱交換させながら、前記凝縮機で熱交換した温
水を前記暖房負荷に循環させることを特徴とする氷蓄熱
システムによる暖房方法。3. A water-cooling type chiller is provided, and a brine circulation channel is provided which communicates from a brine outlet of an evaporator constituting the chiller to a brine inlet.
An ice heat storage tank, a heat exchanger for exchanging heat between water and brine, and a brine pump are provided in this order, and a heating load is circulated through which hot water exchanged by the condenser constituting the chiller is circulated, and the heat exchange is also performed. In a heating method by an ice heat storage system provided with a cooling load in which cold water that has been heat-exchanged in a vessel is circulated, the brine flowing through the brine circulation passage is heated at night by a heater to remove the ice in the ice heat storage tank. Dissolve it as heat source water, operate the chiller at the time of heating in the daytime, while exchanging heat between the tab line cooled by the evaporator and the heat source water in the ice heat storage tank, the hot water heat-exchanged by the condenser is A heating method using an ice heat storage system, characterized by circulating the heating load.
に際して、大気温度によっては、前記熱交換器におい
て、前記氷蓄熱槽内の氷と熱交換して低温になったブラ
インと、前記冷却塔の冷却水とを熱交換させることを特
徴とする請求項３に記載の氷蓄熱システムによる暖房方
法。4. When melting the ice in the ice heat storage tank at night, depending on the atmospheric temperature, the heat exchanger exchanges heat with the ice in the ice heat storage tank to reduce the temperature, and the brine. The method for heating by the ice heat storage system according to claim 3, wherein heat is exchanged with cooling water of the cooling tower.
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|---|---|---|---|
| JP2002080800A JP2003279079A (en) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | Ice thermal accumulating system and heating method of ice thermal accumulating system |
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