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(11) | EP 2 853 839 B1 |
| (12) | EUROPEAN PATENT SPECIFICATION |
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Hot water supply system and control method thereof Warmwasserversorgungssystem und Steuerungsverfahren dafür Système d'alimentation en eau chaude et son procédé de commande |
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| Note: Within nine months from the publication of the mention of the grant of the European patent, any person may give notice to the European Patent Office of opposition to the European patent granted. Notice of opposition shall be filed in a written reasoned statement. It shall not be deemed to have been filed until the opposition fee has been paid. (Art. 99(1) European Patent Convention). |
{Technical Field}
{Background Art}
{Citation List}
{Patent Literature}
{PTL 1} the Publication of Japanese Patent No. 5069955
{PTL 2} Japanese Unexamined Patent Application, Publication No. Hei10-148374
{PTL 3} EP 1298395
{Summary of Invention}
{Technical Problem}
{Solution to Problem}
{Advantageous Effects of Invention}
{Brief Description of Drawings}
{Fig. 1} Fig. 1 is a system configuration diagram of a hot water supply system according to one embodiment of the present invention.
{Fig. 2} Figs. 2 are explanatory views illustrating a state of startup of the hot water supply system.
{Fig. 3} Fig. 3 is an explanatory view illustrating characteristics when warm water flows into water in a hot water storage tank.
{Fig. 4} Figs. 4 are views illustrating a relationship between an inflow temperature and an R value when water spouted from a heat source machine flows into a hot water storage tank where high-temperature water is stored in an upper portion and low-temperature water is stored in a lower portion from the top, and when the water flows into the hot water storage tank from the bottom.
{Description of Embodiments}
{Reference Signs List}
a heat source machine (2) that heats low temperature water to produce high temperature water and that spouts the high temperature water,
a low temperature water pipe (13) and a high temperature water pipe (15),
at least one hot water storage tank (11) that is connected to the heat source machine
(2) through the low temperature water pipe (13) and the high temperature water pipe
(15), and sequentially stores the high temperature water produced in the heat source
machine (2) while forming temperature stratification from an upper portion side, and
configured to maintain a set temperature after completion of storage of high temperature
water having the set temperature in the hot storage tank (11),
the system further comprising
a low-temperature water system including a water supply pipe (16) leading to the hot water storage tank (11),
a switch valve (25) provided in the high temperature water pipe (15),
a bypass circuit (26) that is connected to the low-temperature water system and to the switch valve (25) so as to bypass high temperature water spouted from the heat source machine (2) to the low temperature water system by the switch valve (25) when the high temperature water has a low temperature at initiation of a heat retaining operation for maintaining the high temperature water stored in the hot water storage tank (11) at a given temperature; anda heat source machine (2) that heats low temperature water to produce high temperature water and that spouts the high temperature water, a low temperature water pipe (13) and a high temperature water pipe (15), at least one hot water storage tank (11) that is connected to the heat source machine (2) through the low temperature water pipe (13) and the high temperature water pipe (15), and sequentially stores the high temperature water produced in the heat source machine (2) while forming temperature stratification from an upper portion side, and maintains a set temperature after completion of storage of high temperature water having the set temperature in the hot water storage tank (11), a low temperature water system including a water supply pipe (16) leading to the hot water storage tank (11), a switch valve (25) provided in the high temperature water pipe (15), and a bypass circuit (26) that is connected to the low-temperature water system and to the switch valve (25) so as to bypass high temperature water spouted from the heat source machine (2) to the low temperature water system by the switch valve (25) when the high temperature water has a low temperature at initiation of a heat retaining operation for maintaining the high temperature water stored in the hot water storage tank (11) at a given temperature, and a valve control section (27) configured to switch the switch valve (25) to direct high temperature water spouted from the heat source machine (2) either to the high temperature pipe (15) or to the bypass circuit (26), the method being characterized by comprising: directing an outflow of the spouted high temperature water either to the high-temperature water pipe (15) or to the bypass circuit (26) by switching the switch valve (25) on the basis of an R-value which is a mixture characteristic value for determining the formation of the temperature stratification in the temperature stratified hot water storage tank (11) and calculated by the formula R=L/Lo, indicating the ratio of a complete mixture region depth (L) to a depth Lo of the temperature stratified hot storage tank (11), wherein L=m x Ar-0.5 x ds, where m is the parameter depending on a pipe connection structure, Ar is the Archimedes number, and ds is the pipe diameter.
eine Wärmequellenmaschine (2), die Niedrigtemperaturwasser erwärmt, um Hochtemperaturwasser zu erzeugen, und die das Hochtemperaturwasser ausgibt,
ein Niedrigtemperaturwasserrohr (13) und ein Hochtemperaturwasserrohr (15),
mindestens einen Warmwasserspeichertank (11), der über das Niedrigtemperaturwasserrohr (13) und das Hochtemperaturwasserrohr (15) mit der Wärmequellenmaschine (2) verbunden ist und sequenziell das in der Wärmequellenmaschine (2) erzeugte Hochtemperaturwasser speichert, während er eine Temperaturstratifizierung von der Seite eines höher liegenden Abschnitts her bildet, und dafür konfiguriert ist, eine Solltemperatur aufrecht zu erhalten, nachdem die Speicherung von Hochtemperaturwasser, das die Solltemperatur aufweist, in dem Warmwasserspeichertank (11) abgeschlossen ist,
wobei das System ferner umfasst:ein Niedrigtemperaturwassersystem, das ein Wasserzuleitungsrohr (16) enthält, das zu dem Warmwasserspeichertank (11) führt,
ein Umschaltventil (25), das in dem Hochtemperaturwasserrohr (15) angeordnet ist,
einen Umgehungskreis (26), der mit dem Niedrigtemperaturwassersystem und dem Umschaltventil (25) verbunden ist, um aus der Wärmequellenmaschine (2) abgegebenes Hochtemperaturwasser mittels des Umschaltventils (25) zum Niedrigtemperaturwassersystem vorbeizuführen, wenn das Hochtemperaturwasser beim Starten einer Wärmeaufrechterhaltungsoperation zum Halten des in dem Warmwasserspeichertank (11) gespeicherten Hochtemperaturwassers auf einer gegebenen Temperatur, eine niedrige Temperatur hat, und
eine Ventilsteuerungssektion (27), die dafür konfiguriert ist, das Umschaltventil (25) umzuschalten, um aus der Wärmequellenmaschine (2) abgegebenes Hochtemperaturwasser entweder zu dem Hochtemperaturrohr (15) oder zu dem Umgehungskreis (26) zu leiten,
wobei das Warmwasserversorgungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Ventilsteuerungssektion (27) dafür konfiguriert ist, das Umschaltventil (25) auf der Basis eines R-Wertes umzuschalten, wobei der R-Wert ein Gemischkennwert zum Bestimmen der Bildung der Temperaturstratifizierung in dem temperaturstratifizierten Warmwasserspeichertank (11) ist und durch die Formel R = L/Lo berechnet wird, die das Verhältnis einer vollständigen Gemischregionstiefe (L) zu einer Tiefe Lo des temperaturstratifizierten Warmwasserspeichertanks (11) angibt, wobei L = m·Ar-0,5·ds, wobei m der Parameter ist, der von einer Rohrverbindungsstruktur abhängig ist, Ar die Archimedes-Zahl ist, und ds der Rohrdurchmesser ist.
eine Wärmequellenmaschine (2), die Niedrigtemperaturwasser erwärmt, um Hochtemperaturwasser zu erzeugen, und die das Hochtemperaturwasser ausgibt, ein Niedrigtemperaturwasserrohr (13) und ein Hochtemperaturwasserrohr (15), mindestens einen Warmwasserspeichertank (11), der mit der Wärmequellenmaschine (2) über das Niedrigtemperaturwasserrohr (13) und das Hochtemperaturwasserrohr (15) verbunden ist und sequenziell das in der Wärmequellenmaschine (2) erzeugte Hochtemperaturwasser speichert, während er eine Temperaturstratifizierung von der Seite eines höher liegenden Abschnitts her bildet, und eine Solltemperatur aufrecht erhält, nachdem die Speicherung von Hochtemperaturwasser, das die Solltemperatur aufweist, in dem Warmwasserspeichertank (11) abgeschlossen ist, ein Niedrigtemperaturwassersystem, das ein Wasserzuleitungsrohr (16) enthält, das zu dem Warmwasserspeichertank (11) führt, ein Umschaltventil (25), das in dem Hochtemperaturwasserrohr (15) angeordnet ist, und einen Umgehungskreis (26), der mit dem Niedrigtemperaturwassersystem und dem Umschaltventil (25) verbunden ist, um aus der Wärmequellenmaschine (2) abgegebenes Hochtemperaturwasser mittels des Umschaltventils (25) zum Niedrigtemperaturwassersystem vorbeizuführen, wenn das Hochtemperaturwasser bei Initiierung einer Wärmeaufrechterhaltungsoperation zum Halten des in dem Warmwasserspeichertank (11) gespeicherten Hochtemperaturwassers auf einer gegebenen Temperatur, eine niedrige Temperatur hat, und eine Ventilsteuerungssektion (27), die dafür konfiguriert ist, das Umschaltventil (25) umzuschalten, um aus der Wärmequellenmaschine (2) abgegebenes Hochtemperaturwasser entweder zu dem Hochtemperaturrohr (15) oder zu dem Umgehungskreis (26) zu leiten, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es umfasst: Leiten eines Abflusses des abgegebenen Hochtemperaturwassers entweder zu dem Hochtemperaturwasserrohr (15) oder zu dem Umgehungskreis (26) durch Umschalten des Umschaltventils (25) auf der Basis eines R-Wertes, der ein Gemischkennwert zum Bestimmen der Bildung der Temperaturstratifizierung in dem temperaturstratifizierten Warmwasserspeichertank (11) ist und durch die Formel R = L/Lo berechnet wird, die das Verhältnis einer vollständigen Gemischregionstiefe (L) zu einer Tiefe Lo des temperaturstratifizierten Warmwasserspeichertank (11) angibt, wobei L = m·Ar-0,5·ds, wobei m der Parameter ist, der von einer Rohrverbindungsstruktur abhängig ist, Ar die Archimedes-Zahl ist, und ds der Rohrdurchmesser ist.
une machine de source de chaleur (2) qui chauffe de l'eau à basse température pour produire de l'eau à haute température et qui délivre de l'eau à haute température,
une conduite d'eau à basse température (13) et une conduite d'eau à haute température (15),
au moins une cuve de stockage d'eau chaude (11) qui est reliée à la machine de source de chaleur (2) par l'intermédiaire de la conduite d'eau à basse température (13) et de la conduite d'eau à haute température (15), et stocke de manière séquentielle de l'eau à haute température produite dans la machine de source de chaleur (2) tout en formant une stratification de température depuis un côté de partie supérieure, et configurée pour maintenir une température de consigne après la fin du stockage de l'eau à haute température ayant la température de consigne dans la cuve de stockage chaud (11),
le système comportant en outre :un système d'eau à basse température comprenant une conduite d'alimentation en eau (16) menant à la cuve de stockage d'eau chaude (11),
une soupape de commutation (25) prévue dans la conduite d'eau à haute température (15),
un circuit de dérivation (26) qui est relié au système d'eau à basse température et à la soupape de commutation (25) de façon à détourner de l'eau à haute température qui sort de la machine de source de chaleur (2) vers le système d'eau à basse température grâce à la soupape de commutation (25) quand l'eau à haute température a une basse température au début d'une opération de conservation de la chaleur pour maintenir l'eau à haute température stockée dans la cuve de stockage d'eau chaude (11) à une température donnée ; et
une section de commande de soupape (27) configurée pour commuter la soupape de commutation (25) pour diriger de l'eau à haute température qui sort de la machine de source de chaleur (2) vers la conduite à haute température (15) ou le circuit de dérivation (26),
le système d'alimentation en eau chaude étant caractérisé en ce que
la section de commande de soupape (27) est configurée pour commuter la soupape de commutation (25) sur la base d'une valeur R, la valeur R étant une valeur caractéristique de mélange pour déterminer la formation de la stratification de température dans la cuve de stockage d'eau chaude stratifiée en température (11) et calculée par la formule R = L/Lo, indiquant le rapport d'une profondeur de zone de mélange complet (L) sur une profondeur Lo de la cuve de stockage chaud stratifiée en température (11), dans laquelle L = m x Ar-0,5 x ds, où m est le paramètre dépendant d'une structure de connexion de tuyau, Ar est le nombre d'Archimède, et ds est le diamètre de conduite.
une machine de source de chaleur (2) qui chauffe de l'eau à basse température pour produire de l'eau à haute température et qui délivre de l'eau à haute température, une conduite d'eau à basse température (13) et une conduite d'eau à haute température (15), au moins une cuve de stockage d'eau chaude (11) qui est reliée à la machine de source de chaleur (2) par l'intermédiaire de la conduite d'eau à basse température (13) et de la conduite d'eau à haute température (15), et stocke de manière séquentielle l'eau à haute température produite dans la machine de source de chaleur (2) tout en formant une stratification de température depuis un côté de partie supérieure, et maintient une température de consigne après la fin du stockage de l'eau à haute température ayant la température de consigne dans la cuve de stockage chaud (11), un système d'eau à basse température comprenant une conduite d'alimentation en eau (16) menant à la cuve de stockage d'eau chaude (11), une soupape de commutation (25) prévue dans la conduite d'eau à haute température (15), et un circuit de dérivation (26) qui est relié au système d'eau à basse température et à la soupape de commutation (25) de façon à détourner de l'eau à haute température qui sort de la machine de source de chaleur (2) vers le système d'eau à basse température grâce à la soupape de commutation (25) quand l'eau à haute température a une basse température au début d'une opération de conservation de la chaleur pour maintenir l'eau à haute température stockée dans la cuve de stockage d'eau chaude (11) à une température donnée, et une section de commande de soupape (27) configurée pour commuter la soupape de commutation (25) pour diriger de l'eau à haute température qui sort de la machine de source de chaleur (2) vers la conduite à haute température (15) ou le circuit de dérivation (26), le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte le fait de : diriger un écoulement de sortie de l'eau à haute température qui sort vers la conduite à haute température (15) ou vers le circuit de dérivation (26) en commutant la soupape de commutation (25) sur la base d'une valeur R qui est une valeur caractéristique de mélange pour déterminer la formation de la stratification de température dans la cuve de stockage d'eau chaude stratifiée en température (11) et calculée par la formule R = L/Lo, indiquant le rapport d'une profondeur de zone de mélange complet (L) sur une profondeur Lo de la cuve de stockage chaud stratifiée en température (11), dans laquelle L = m x Ar-0,5 x ds, où m est le paramètre dépendant d'une structure de connexion de tuyau, Ar est le nombre d'Archimède, et ds est le diamètre de conduite.
REFERENCES CITED IN THE DESCRIPTION
Patent documents cited in the description