JP4966587B2

JP4966587B2 - 蓄熱温水併用暖房システム

Info

Publication number: JP4966587B2
Application number: JP2006149864A
Authority: JP
Inventors: 大介朝桐
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2006-05-30
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-05-30
Also published as: JP2007322013A

Description

夜間電力によって蓄熱を行う住宅用の蓄熱暖房システムに関する。

従来から、ヒートポンプ装置と貯湯タンクとを有し、貯湯タンクに貯えられた水を、ヒートポンプ装置と貯湯タンクとの間で循環させて、ヒートポンプ装置によって外気の熱を取り入れて、貯湯タンク内の水を加熱すると共に、貯湯タンク内に湯を貯えておいて、建物の床下空間内に配索された循環パイプに、循環ポンプでもって湯を循環させることによって、床暖房を可能にする床下調温装置が知られている（特許文献１等参照）。

また、固体の蓄熱体と電気ヒータとを有し、電気ヒータによって発せられた熱でもって、蓄熱体を加熱して、蓄熱体に一旦蓄熱した熱を室内空間に放熱すると共に、室温に応じて電気ヒータに供給する電力を制御し、蓄熱体に蓄熱する熱量を調整して室温を制御する蓄熱暖房装置が知られている（特許文献２等参照）。
特開２００１−２５４９６５号公報特開２００３−２６２３４７号公報

しかしながら、床下調温装置では、電力料金が安い夜間電力によって水を加熱して蓄熱し、この熱によって昼間の暖房を賄おうとすると、例えば、７０ｍ²程度の床面積を有する住宅の暖房を賄う場合には、水の比熱などを考慮すると、少なくとも２０００リットル以上の容量の貯湯タンクが必要となり、この貯湯タンクのために広いスペースを確保せねばならないという問題があった。

また、もし貯湯タンクの容量が実用的な容量である５００リットル程度のものを用いたのでは、昼間の暖房を賄うには不十分であった。

そして、蓄熱暖房装置では、この蓄熱暖房装置に用いられている蓄熱体の熱容量が一般的な金属などに比べて非常に大きいので、温度が変化するのに時間が掛かかり、蓄熱体の放熱量を室温の変化に応じて微妙に制御するのは困難であった。

特に、使用料金の安い夜間電力を用いて蓄熱体に蓄熱し、この蓄熱された熱でもって昼間の暖房を賄う場合には、夜間に蓄熱された熱を昼間に一方的に放熱して用いることになり、放熱量を制御するのは、なおさら困難である。

そこで本発明では、広いスペースを必要とせず、放熱量を微妙に制御することが可能なだけでなく、省エネルギー且つ低ランニングコストな蓄熱温水併用暖房システムを提供することを目的にしている。

上記目的を達成するために請求項１に記載された発明は、電力を用いて夜間に電熱ヒーターによって蓄熱体を加熱して該蓄熱体に熱を蓄熱し、蓄熱された前記蓄熱体の熱を昼間に室内に放熱して、前記室内の暖房に用いる床下空間内の蓄熱式暖房装置を有すると共に、深夜電力を利用し、ヒートポンプを用いて得る温水を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽に貯留された前記温水を建物内に循環させる前記床下空間内に配設された温水循環手段と、該温水循環手段によって循環される前記温水が有する熱を前記建物内に放熱するための前記室内の放熱装置とが設けられた温水式暖房装置を有し、前記室内を目標とする温度になるまで暖房するために、主として前記蓄熱式暖房装置による暖房を行い、室温が前記目標とする温度より低い時には、前記温水式暖房装置を併用し、前記温水循環手段により前記温水を前記建物内に循環させることによって前記室内を昇温し、室温と前記目標とする温度との温度差分の昇温を前記温水式暖房装置によって賄う蓄熱温水併用暖房システムを特徴としている。

このように構成された本発明の請求項１のものは、室内を目標とする温度になるまで暖房するために、主として蓄熱式暖房装置による暖房を行い、室温が目標とする温度より低い時には、温水式暖房装置を併用し、温水循環手段により温水を建物内に循環させることによって室内を昇温し、室温と目標とする温度との温度差分の昇温を温水式暖房装置によって賄うので、
蓄熱式暖房装置だけを用いることによって、蓄熱体が過加熱になって暖房が強くなり過ぎたり、逆に暖房が強くなり過ぎないように蓄熱体の加熱を弱くし過ぎて、暖房が弱くなり過ぎたりしてしまうことがなく、
しかも、温水循環手段により温水を建物内に循環させ、循環させる温水の単位時間当たりの流量を変えることによって、室温の微妙な調整が可能になり安定な室温を維持できる。

また、夜間においても蓄熱式暖房装置の蓄熱体を加熱する際の熱によって、建物内の空気が暖められるので、無駄なエネルギー消費がなく、省エネルギー性が高い。

更に、昼間の暖房を温水式暖房装置だけを用いて行う場合に比べて、温水式暖房装置と蓄熱式暖房装置とを併用して用いて行うと、暖房に必要な熱量の一部を蓄熱式暖房装置が賄うので、温水式暖房装置が負担すべき放熱量が少なくて済み、結果として、温水式暖房装置の貯湯タンクの容量を小さくすることができる。

また、昼間の暖房を蓄熱式暖房装置だけを用いて行う場合に比べて、温水式暖房装置と蓄熱式暖房装置とを併用して用いて行うと、暖房に必要な熱量の一部を温水式暖房装置が賄うので、蓄熱式暖房装置が負担すべき放熱量が少なくて済み、結果として、蓄熱式暖房装置の蓄熱体を過加熱してしまうおそれがなくなり、安全に暖房を行うことができる。

そして、温水の加熱に、電熱線やセラミックヒーターなどを用いた電熱ヒーターに比べて熱効率が高いヒートポンプを用いているので、安いランニングコストでもって暖房を行うことができる。

また、深夜電力を利用して蓄熱を行うことができるので、深夜の安い電力料金でもって蓄熱を行うことができ、この熱を利用して昼間の暖房を行うので、一層安いランニングコストでもって昼間の暖房を行うことができる。

更に、放熱装置が室内に設けられているので、室内の空気を直接的に効率よく昇温できる。

以下、本発明に係る実施の形態の実施例に基づいて本発明を説明する。

〈全体の構成〉
図１は本実施例の蓄熱温水併用暖房システムが設置された建物の１階部分を上方から見た上面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であって、実施例の蓄熱温水併用暖房システムが設置された建物の１階部分を側方から見た側面図である。

図１において、１は本実施例の蓄熱温水併用暖房システムが設置された建物であり、２は玄関ホール、３はリビングダイニング、４は和室、５は洗面室である。

本実施例の建物１は、次世代省エネ基準に適合した断熱性能を有しており、基礎に断熱施工が施されており、総床面積が７０ｍ²程度の住宅であるとする。

図２に示すように、建物１の床下には床下空間１ａが設けられており、図１に示すように、玄関ホール２の床下と、リビングダイニング３の床下と、和室４の床下とには、それぞれ蓄熱式暖房装置６が設置されている。

建物１には、温水暖房システムＳが設置されており、温水暖房システムＳは、放熱部としてのヒーターパネル７を有している。

ヒーターパネル７は、それぞれリビングダイニング３と、和室４と、洗面室５とに設置されている。

〈蓄熱式暖房装置６の構成〉
蓄熱式暖房装置６は、電熱ヒーター６ａと、蓄熱体６ｂとによって構成されており、電熱ヒーター６ａによって発せられた熱でもって、煉瓦などの蓄熱体６ｂを、例えば６００℃位の高温になるまで加熱することによって、加熱を停止した後にも蓄熱体６ｂに蓄熱された熱が放出し続け、この放出された熱が床下空間１ａ内の空気を加熱し、この空気を介して１階の各部屋の床が暖められ、各部屋が床暖房によって暖房されるようになっている。

本実施例の蓄熱式暖房装置６は、出力が２ｋＷ程度のものを用いている。

蓄熱式暖房装置６では、電熱ヒーター６ａへの供給電力を制御することによって、電熱ヒーター６ａによる蓄熱体６ｂの加熱温度、及び、蓄熱量を調整することが可能であるが、電熱ヒーター６ａによる加熱温度を変化させてから蓄熱体６ｂの温度が加熱温度に達するまでには相当の時間を要する。

〈温水暖房システムＳの構成〉
温水暖房システムＳは、主にヒーターパネル７と、貯湯ユニット８と、ヒートポンプユニット９と、循環配管１０とによって構成されており、建物１の屋外には、貯湯ユニット８と、ヒートポンプユニット９とが設置されている。

貯湯ユニット８には、保温性を有する貯湯タンク８ａと、循環ポンプ８ｂとが設けられている。

温水暖房システムＳでは、稼働時には、貯湯タンク８ａに貯留された水を貯湯ユニット８とヒートポンプユニット９との間でもって循環させている。

ヒートポンプユニット９によって外気から熱を吸収し、吸収された熱でもって循環している水を加熱し、加熱して得られた温水を貯湯タンク８ａに戻し、再び、貯湯タンク８ａ内の温水をヒートポンプユニット９に循環させて加熱を繰り返す。

このように、湯を涌かすと同時に、貯湯タンク８ａ内に一定量の湯を確保するようになっている。

そして、リビングダイニング３などに設けられた操作パネル（図示省略）を操作することによって目標の室温が設定されると、室温が目標の室温に満たないときには、循環ポンプ８ｂが駆動して、貯湯タンク８ａ内に貯えられた湯を循環配管１０を介してヒーターパネル７に送り、ヒーターパネル７でもって熱が放熱されて、室内の空気が昇温されるようになっている。

また、ヒートポンプユニット９による外気からの吸熱量を制御することによって、貯湯タンク８ａ内に貯えられた湯の温度を設定することが可能になっており、更に、循環ポンプ８ｂによって送出される単位時間当たりの湯量を調節することによって、微妙な室温制御が可能になっている。

本実施例の貯湯タンク８ａは、５００リットル程度のものを用いており、ヒートポンプユニット９は、出力が６ｋＷ程度のものを用いている。

〈蓄熱温水併用暖房システムの使用方法〉
例えば、夜１１時から朝７時までの間の電力料金の安価な時間帯に蓄熱式暖房装置６を稼動すると、電熱ヒーター６ａによって生じる熱でもって蓄熱体６ｂが加熱されて、加熱された蓄熱体６ｂから熱が放出される。

夜間には、放出された熱でもって床下空間１ａの空気が暖められ、床下空間１ａの空気を介して床全体が暖められて、１階の各部屋の床暖房が行われる。

そして、例えば、朝７時に蓄熱式暖房装置６を停止して、電熱ヒーター６ａへの電力の供給を絶つと、蓄熱体６ｂへの加熱が停止されるが、蓄熱体６ｂの熱容量は、例えば、一般的な金属などに比べて極めて大きいため、しばらくの間熱を放出し続け、床下空間１ａの空気が暖められ、昼間においても１階の各部屋の床暖房が続けられる。

しかしながら、蓄熱体６ｂの放熱量には限度が有るので、蓄熱式暖房装置６だけでは、寒冷時に室温が目標とする温度より下がってしまうことがある。

そこで、朝７時に蓄熱式暖房装置６を停止すると共に、温水暖房システムＳの操作パネル（図示省略）を操作して、温水暖房システムＳの設定温度を目標とする温度に設定しておく。

このように温水暖房システムＳを設定しておくと、蓄熱式暖房装置６の放熱量だけでは不十分になって、室温が目標とする温度より下がった時に、自動的に循環ポンプ８ｂが駆動して、貯湯タンク８ａ内に貯えられた湯を循環配管１０を介してヒーターパネル７に送り、ヒーターパネル７でもって熱が放熱されて、室内の空気が昇温される。

なお、本実施例では、温水暖房システムＳを設定することにより、夜１１時から朝７時までの間の電力料金の安価な夜間時間帯にヒートポンプユニット９を稼動して、貯湯タンク８ａ内の水を涌かしておくものとする。

〈蓄熱温水併用暖房システムの作用効果〉
室内を目標とする温度になるまで暖房するために、主として蓄熱式暖房装置６による暖房を行い、室温が目標とする温度より低い時には、温水式暖房装置Ｓを併用し、循環ポンプ８ｂにより温水を建物１内に循環させることによって室内を昇温し、室温と目標とする温度との温度差分の昇温を温水式暖房装置Ｓによって賄うので、
蓄熱式暖房装置６だけを用いることによって、蓄熱体６ｂが過加熱になって暖房が強くなり過ぎたり、逆に暖房が強くなり過ぎないように蓄熱体６ｂの加熱を弱くし過ぎて、暖房が弱くなり過ぎたりしてしまうことがなく、
しかも、循環ポンプ８ｂにより温水を建物１内に循環させ、循環させる温水の単位時間当たりの流量を変えることによって、室温の微妙な調整が可能になり安定な室温を維持できる。

また、夜間においても蓄熱式暖房装置６の蓄熱体６ｂを加熱する際の熱によって、建物１内の空気が暖められるので、無駄なエネルギー消費がなく、省エネルギー性が高い。

更に、昼間の暖房を温水式暖房装置Ｓだけを用いて行う場合に比べて、温水式暖房装置Ｓと蓄熱式暖房装置６とを併用して用いて行うと、暖房に必要な熱量の一部を蓄熱式暖房装置６が賄うので、温水式暖房装置Ｓが負担すべき放熱量が少なくて済み、結果として、温水式暖房装置Ｓの貯湯タンクの容量を小さくすることができる。

また、昼間の暖房を蓄熱式暖房装置６だけを用いて行う場合に比べて、温水式暖房装置Ｓと蓄熱式暖房装置６とを併用して用いて行うと、暖房に必要な熱量の一部を温水式暖房装置Ｓが賄うので、蓄熱式暖房装置６が負担すべき放熱量が少なくて済み、結果として、蓄熱式暖房装置６の蓄熱体６ｂを過加熱してしまうおそれがなくなり、安全に暖房を行うことができる。

そして、温水の加熱に、電熱線やセラミックヒーターなどを用いた電熱ヒーターに比べて熱効率が高いヒートポンプユニット９を用いているので、安いランニングコストでもって暖房を行うことができる。

更に、ヒーターパネル７が室内に設けられているので、室内の空気を直接的に効率よく昇温できる。

以上、本発明を実施例に基づき詳述してきたが、この具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、本実施例の蓄熱温水併用暖房システムでは、温水の加熱をヒートポンプユニット９によって行っているが、必ずしもヒートポンプを利用した加熱でなくてもよい。

例えば、太陽熱を用いて加熱してもよいし、地熱などを利用するものであってもよい。

本実施例の蓄熱温水併用暖房システムが設置された建物の１階部分を上方から見た上面図である。図１のＡ−Ａ断面図であり、本実施例の蓄熱温水併用暖房システムが設置された建物の１階部分を側方から見た側面図である。

符号の説明

１建物
３リビングダイニング（室内）
４和室（室内）
５洗面室（室内）
６蓄熱式暖房装置
６ｂ蓄熱体
７ヒーターパネル（放熱装置）
８ａ貯湯タンク（貯湯槽）
８ｂ循環ポンプ（温水循環手段）
９ａヒートポンプユニット（ヒートポンプ）
１０循環配管（温水循環手段）
Ｓ温水暖房システム（温水式暖房装置）

Claims

電力を用いて夜間に電熱ヒーターによって蓄熱体を加熱して該蓄熱体に熱を蓄熱し、蓄熱された前記蓄熱体の熱を昼間に室内に放熱して、前記室内の暖房に用いる床下空間内の蓄熱式暖房装置を有すると共に、
深夜電力を利用し、ヒートポンプを用いて得る温水を貯留する貯湯槽と、該貯湯槽に貯留された前記温水を建物内に循環させる前記床下空間内に配設された温水循環手段と、該温水循環手段によって循環される前記温水が有する熱を前記建物内に放熱するための前記室内の放熱装置とが設けられた温水式暖房装置を有し、
前記室内を目標とする温度になるまで暖房するために、主として前記蓄熱式暖房装置による暖房を行い、室温が前記目標とする温度より低い時には、前記温水式暖房装置を併用し、前記温水循環手段により前記温水を前記建物内に循環させることによって前記室内を昇温し、室温と前記目標とする温度との温度差分の昇温を前記温水式暖房装置によって賄うことを特徴とする蓄熱温水併用暖房システム。