CN102753917B - 空气调节热水供给系统 - Google Patents

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Abstract

提高空气调节热水供给系统整体的效率。本发明具备用于在热水供给运行中利用在采暖运行中产生的温热的热水供给辅助单元(80)。控制装置(1a)具备:推定当前的空气调节负荷的单元(S10);推定当前的空气调节消耗电力的单元(S11);推定当前的热水供给负荷的单元(S12);推定当前的热水供给消耗电力的单元(S13);临时决定所推定的空气调节负荷的单元(S16);对临时决定的空气调节负荷加上预先决定的值来计算新的空气调节负荷的单元(S18);根据新的空气调节负荷来计算空气调节消耗电力的单元(S18);根据新的空气调节负荷来计算热水供给负荷的单元(S19);根据新的热水供给负荷来计算热水供给消耗电力的单元(S20);比较消耗电力合计值的单元(S22);以及在消耗电力合计值变小的情况下(在S22为是),控制热水供给辅助单元的动作以便接近新的空气调节负荷。

Description

空气调节热水供给系统
技术领域
本发明涉及进行空气调节与热水供给的空气调节热水供给系统,尤其涉及进行与空气调节负荷和热水供给负荷对应的运行的控制的空气调节热水供给系统。
背景技术
作为进行空气调节和热水供给的空气调节热水供给系统,例如公开了专利文1或专利文献2所示的技术。在专利文献1中,公开了如下结构的空气调节热水供给系统:在热泵循环的压缩机出口可串联/并联切换地连接采暖用热交换器和热水供给用热交换器,构成能够进行空气调节和热水供给的循环。根据该系统,在采暖负荷小的情况下,能够增加向热水供给侧的发热量,实现热能的有效利用。
此外,在专利文献2中公开了如下结构:在装配了至少利用2个温度的二元冷冻循环的冰箱中,能够在更低温侧循环的凝缩器和高温侧循环的蒸发器之间进行热交换,并且形成风路以使冷气能够在高温侧循环的蒸发器和低温侧循环的蒸发器通风。根据该结构,能够改善将冰箱内的设定温度切换到更低温时的冷却速度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2004-218921号公报
专利文献2:日本特开2008-116100号公报
发明内容
发明要解决的课题
一般在采暖中使用的温水温度是30~50℃,热水供给温度是65~90℃。因此,为了进行采暖和热水供给需要生成温度水平不同的温水。在此,在专利文献1中记载的现有技术中必须通过单一的压缩机生成不同的温度水平的温水,因此整个系统的效率未必好。
此外,在专利文献2中记载的现有技术中,低温循环的发热部仅与高温循环的吸热部热连接,因此从低温循环进行放热的目标被限定为高温循环。因此,无法进行与低温循环和高温循环的负荷的平衡相对应的热的授受,实际上整个系统的效率有留有很大的改善余地。
本发明是鉴于上述的实际情况而提出的,其目的在于提供能够提高进行采暖与热水供给时的整个系统的效率的空气调节热水供给系统。并且,本发明的目的还在于提供考虑空气调节系统和热水供给系统的特性,能够在空气调节循环中负担热水供给循环的一部分负荷的空气调节热水供给系统。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,本发明提供一种空气调节热水供给系统,其具备驱动空气调节用压缩机进行制冷运行和采暖运行的空气调节用冷媒回路、驱动热水供给用压缩机进行热水供给运行的热水供给用冷媒回路和进行运行的控制的控制装置,该空气调节热水供给系统具备:能够对所述热水供给用冷媒释放在所述空气调节用冷媒回路中进行采暖运行时所产生的温热的热水供给辅助单元,所述控制装置具备:推定当前的空气调节负荷的值的空气调节负荷推定单元(例如进行步骤S10的单元);推定当前的空气调节消耗电力的值的空气调节消耗电力推定单元(例如进行步骤S11的单元);推定当前的热水供给负荷的值的热水供给负荷推定单元(例如进行步骤S12的单元);推定当前的热水供给消耗电力的值的热水供给消耗电力推定单元(例如进行步骤S13的单元);临时决定所述推定的空气调节负荷的值的空气调节负荷临时决定单元(例如进行步骤S16的单元);在所述临时决定的空气调节负荷的值上加上预先决定的值来计算新的空气调节负荷的值的空气调节负荷计算单元(例如进行步骤S18的单元);根据所述新的空气调节负荷来计算新的空气调节消耗电力的空气调节消耗电力计算单元(例如进行步骤S18的单元);根据所述推定的空气调节负荷的值、所述推定的热水供给负荷的值以及所述新的空气调节负荷的值来计算新的热水供给负荷的值的热水供给负荷计算单元(例如进行步骤S19的单元);根据新的热水供给负荷的值来计算新的热水供给消耗电力的热水供给消耗电力计算单元(例如进行步骤S20的单元);把将所述推定的空气调节消耗电力的值和所述推定的热水供给消耗电力的值合计后的推定消耗电力合计值与将所述新的空气调节消耗电力的值和所述新的热水供给消耗电力的值合计后的新的消耗电力合计值进行比较的消耗电力比较单元(例如进行步骤S22的单元);以及在判断为所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,控制所述热水供给辅助单元的动作以便接近所述新的空气调节负荷的值的辅助控制单元(例如进行步骤S28的单元)。
根据本发明,执行控制装置的处理,根据其结果控制热水供给辅助单元的动作,因此,空气调节负荷上升但热水供给负荷下降,由此,能够进行整个系统的消耗电力降低的运行。即,本发明通过由空气调节循环来负担热水供给负荷的一部分,整个系统的效率提高,消耗电力降低。此外,在本发明中,“负荷”不仅包含实际的负荷(例如压缩机的现状转速),还包含实际的负荷除以额定值(例如压缩机的额定转速)求出的负荷率。
此外,本发明的空气调节热水供给系统的特征在于,在上述结构中具备判断所述新的空气调节负荷的值是否大于预先决定的第一阈值的第一阈值判断单元(例如进行步骤S24的单元),将成为所述空气调节用压缩机的采暖额定输出或最大输出的空气调节负荷的值设定为所述预先决定的第一阈值,在所述第一阈值判断单元判断出所述新的空气调节负荷的值大于所述预先决定的第一阈值的情况下,所述辅助控制单元控制所述热水供给辅助单元的动作。根据本发明,能够防止在超过了空气调节用压缩机的能力的范围内计算新的消耗电力。即,本发明能够实现在与性能对应的范围内的消耗电力的最小化。
此外,本发明的空气调节热水供给系统的特征在于,在上述结构中具备判断所述新的空气调节负荷的值是否大于预先决定的第二阈值的第二阈值判断单元(例如进行步骤S21的单元),将成为所述空气调节用压缩机的连续运行和间歇运行的界限的空气调节负荷的值设定为所述预先决定的第二阈值,在所述第二阈值判断单元判断出所述新的空气调节负荷的值小于所述预先决定的第二阈值的情况下,所述空气调节负荷计算单元在计算出的所述新的空气调节负荷上加上所述预先决定的值来再次计算新的空气调节负荷。根据本发明能够避免空气调节用压缩机成为间歇运行,因此在能够提高空气调节循环的系统效率基础上,能够降低热水供给循环的负荷。因此,本发明能够提高系统整体的效率,并且降低消耗电力。
此外,本发明的空气调节热水供给系统的特征在于,在上述结构中具备:在判断出所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,根据所述新的空气调节负荷的值来决定所述空气调节用压缩机的目标转速的空气调节用目标转速决定单元(例如进行步骤S26的单元);以及在判断出所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,根据所述新的热水供给负荷的值来决定所述热水供给用压缩机的目标转速的热水供给用目标转速决定单元(例如进行步骤S27的单元)。根据本发明,因为能够控制压缩机的转速,所以系统的效率提高。
此外,本发明的空气调节热水供给系统的特征在于,在上述结构中,所述空气调节负荷临时决定单元具备:在所述辅助控制单元正在控制所述热水供给辅助单元的动作的情况下,对所述推定的空气调节负荷的值进行修正的修正单元(例如进行步骤S 17的单元)。根据本发明,能够进行更准确的处理,因此能够预见系统效率的进一步提高以及消耗电力的进一步降低。
此外,优选本发明的空气调节热水供给系统为以下的方式。即本发明的空气调节热水供给系统,在上述结构中具有:空气调节用热传导介质循环回路,其与所述空气调节用冷媒回路可热交换地连接,空气调节用利用侧的热传导介质在该空气调节用热传导介质循环回路中循环;以及热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路可热交换地连接,热水供给用利用侧的热传导介质在该热水供给流路中流动,所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传导介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与所述空气调节用利用侧的热传导介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传导介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传导介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述空气调节用热传导介质循环回路在所述空气调节用利用侧热交换器和设置在空气调节空间中的室内热交换器之间用配管连接而形成环状,所述热水供给辅助单元具备:在所述空气调节用利用侧的热传导介质和所述热水供给用利用侧的热传导介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及控制所述空气调节用利用侧的热传导介质流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,所述热水供给余热热交换器与所述热水供给用利用侧热交换器上流侧的所述热水供给流路连接,并且以与所述室内热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用热传导介质循环回路连接,所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
此外,本发明的空气调节热水供给系统优选在上述结构中,具有热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路可热交换地连接,热水供给用利用侧的热传导介质在该热水供给流路中流动,所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传导介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与空气调节用利用侧的热传导介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传导介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传导介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述热水供给辅助单元具备:在流过所述空气调节用冷媒回路的空气调节用冷媒和所述热水供给用利用侧的热传导介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及控制所述空气调节用冷媒流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,所述热水供给余热热交换器与所述热水供给用利用侧热交换器上流侧的所述热水供给流路连接,并且以与所述空气调节用利用侧热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用冷媒回路连接,所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
此外,本发明的空气调节热水供给系统在上述结构中,具有:空气调节用热传导介质循环回路,其与所述空气调节用冷媒回路可热交换地连接,空气调节用利用侧的热传导介质在该空气调节用热传导介质循环回路中循环;热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路可热交换地连接,热水供给用利用侧的热传导介质在该热水供给流路中流动;中间热介质回路,在能够储热的储热罐中贮存的中间热介质在该中间热介质回路中循环;以及中间热交换器,其能够在所述空气调节用冷媒回路、所述热水供给用冷媒回路以及所述中间热介质回路这三个回路间进行热交换,所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传导介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与所述空气调节用利用侧的热传导介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传导介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传导介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接而形成环状,所述空气调节用热传导介质循环回路在所述空气调节用利用侧热交换器和设置在空气调节空间的室内热交换器之间用配管连接而形成环状,所述热水供给辅助单元具备:在所述空气调节用利用侧的热传导介质和所述中间热介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及控制所述空气调节用利用侧的热传导介质流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,所述热水供给余热热交换器与所述中间热交换器上流侧的所述中间热介质回路连接,并且以与所述室内热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用热传导介质循环回路连接,所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
发明的效果
根据本发明,能够在空气调节循环中负责热水供给负荷的一部分,因此空气调节循环运行的负担增加,但是,热水供给循环运行的负担减轻,因此,作为整个空气调节热水供给系统效率提高,消耗电力降低。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的空气调节热水供给系统的系统图。
图2是表示图1所示的空气调节热水供给系统的控制模式的决定处理的步骤的流程图。
图3是表示图1所示的空气调节热水供给系统的辅助控制模式的处理的步骤的流程图,是继图2之后的流程图。
图4是表示图1所示的空气调节热水供给系统的辅助控制模式的处理的步骤的流程图,是继图3之后的流程图。
图5是表示图1所示的空气调节热水供给系统的辅助控制模式的处理的流程图,是继图4之后的流程图。
图6是详细表示图3所示的表1的数据结构的图。
图7是详细表示图3所示的表2的数据结构的图。
图8是详细表示图3所示的表3的数据结构的图。
图9是详细表示图3所示的表4的数据结构的图。
图10是详细表示图3所示的表5的数据结构的图。
图11是详细表示图3所示的表6的数据结构的图。
图12是详细表示图3所示的表7的数据结构的图。
图13是详细表示图3所示的表8的数据结构的图。
图14是表示空气调节侧的负荷率-消耗电力曲线以及热水供给侧的负荷率-消耗电力曲线的图。
图15是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运行模式No.1的冷媒和热传导介质的流动的动作图。
图16是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运行模式No.2的冷媒和热传导介质的流动的动作图。
图17是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运行模式No.3的冷媒和热传导介质的流动的动作图。
图18是表示本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例的系统图。
图19是表示本发明的第二实施方式的空气调节热水供给系统的系统图。
图20是表示本发明的第三实施方式的空气调节热水供给系统的系统图。
具体实施方式
[本发明的第一实施方式]
本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统如图1所示具备:驱动空气调节用压缩机21,切换制冷运行和采暖运行来进行运行的空气调节用冷媒回路5;驱动热水供给用压缩机41来进行热水供给运行的热水供给用冷媒回路6;与空气调节用冷媒回路5进行热交换,来进行住宅(空气调节空间)60的室内的空气调节的空气调节用温水循环回路(空气调节用热传导介质循环回路)8;与热水供给用冷媒回路6进行热交换来进行热水供给的热水供给流路9;以及控制运行的控制装置1a。此外,本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统为具备配置在室外的热泵单元1和配置在室内的室内单元2的单元结构。
在热泵单元1中装入了空气调节用冷媒回路5、热水供给用冷媒回路6、空气调节用冷温水循环回路8、热水供给流路9以及控制装置1a。并且,在空气调节用冷温水循环回路8和热水供给流路9之间配置了热水供给余热热交换器(热水供给辅助单元)80。该热水供给余热热交换器80是在流过空气调节用冷温水循环回路8的水和流过热水供给流路9的水之间能够进行热交换的构造。
空气调节用冷媒回路5是通过空气调节用冷媒进行循环而形成冷冻循环(空气调节循环)的回路,将压缩空气调节用冷媒的空气调节用压缩机21、切换空气调节用冷媒的流路的四通阀(空气调节用流路切换阀)22、与通过风扇(未图示)送来的空气进行热交换的空气调节用热源侧热交换器24、空气调节用冷媒罐26、对空气调节用冷媒进行减压的空气调节用膨胀阀27以及与空气调节用冷温水循环回路8进行热交换的空气调节用利用侧热交换器28用冷媒配管连接而形成环状。此外,作为在空气调节用冷媒回路5中循环的空气调节用冷媒,使用R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2中适合于使用条件的冷媒。
然后,详细说明在上述的空气调节用冷媒回路5中装入的各设备的构造。空气调节用压缩机21是容量可控制的可变容量型的压缩机。作为这样的压缩机,可以采用活塞式、旋转式、涡旋式、螺旋式、离心式。具体来说,空气调节用压缩机21是涡旋式压缩机,能够通过逆变器控制容量,旋转速度从低速到高速可变。
空气调节用利用侧热交换器28虽然未图示,但是使流过空气调节用冷媒的空气调节用冷媒传热管和流过水(空气调节用利用侧的热传导介质)的空气调节用冷温水传热管热接触。空气调节用冷媒罐26具备控制通过切换空气调节用冷媒回路5的流路而变化的空气调节用冷媒的量的缓冲器的功能。空气调节用膨胀阀27通过调整阀的开度,能够使空气调节用冷媒的压力降低到预定的压力。
空气调节用冷温水循环回路(空气调节用热传导介质循环回路)8是将水作为用于与空气调节用冷媒回路5进行热交换的空气调节用利用侧的热传导介质而使其流过的回路,是将四通阀53、空气调节用冷温水循环泵52和设置在住宅(空气调节空间)60中的室内热交换器61用空气调节用冷温水配管55a连接,将室内热交换器61和四通阀22用空气调节用冷温水配管55b连接,将四通阀53和空气调节用利用侧热交换器28用空气调节用冷温水配管55c连接而形成为环状的回路。在该空气调节用冷温水循环回路8内流过的水(冷水或温水)经由室内热交换器61与住宅60内的空气进行热交换,对住宅60内进行制冷或采暖。在此,作为在空气调节用冷温水循环回路8内流过的空气调节用利用侧的热传导介质,也可以使用乙二醇等的卤水来代替水。当然如果使用卤水则在寒冷地区也能够使用。
此外,在以下的说明中,作为流过空气调节用冷温水循环回路8的水使用了“冷水”或“温水”这样的用语,但是,在此附带说一下,所谓的“冷水”是在制冷时流过空气调节用冷温水循环回路8的水的意思,所谓“温水”是采暖时流过空气调节用冷温水循环回路8的水的意思。
并且,在空气调节用冷温水循环回路8上与室内热交换器61并联地连接热水供给余热热交换器80。具体来说,把在空气调节用冷温水配管55a的室内热交换器61的入口附近的位置设置的三通阀(流量控制单元、热水供给辅助单元)54a和热水供给用热交换器80的入口用空气调节用冷温水配管56a连接,把在空气调节用冷温水配管55b的室内热交换器61出口附近的位置设置的三通阀(流量控制单元、热水供给辅助单元)54b和热水供给用热交换器80的出口用空气调节用冷温水配管56b连接,由此,室内热交换器61和热水供给余热热交换器80相对于空气调节用冷温水循环回路8成为并列的关系。通过该结构,在空气调节用冷温水循环回路8中形成水流过室内热交换器61的流路和流过热水供给余热热交换器80的流路这两个流路。此外,热水供给余热热交换器80和三通阀54a、54b相当于本发明的热水供给辅助单元。
热水供给用冷媒回路6是通过使热水供给用冷媒循环形成冷冻循环(热水供给循环)的回路,把对热水供给用冷媒进行压缩的热水供给用压缩机41、与热水供给流路9进行热交换的热水供给用利用侧热交换器42、具备控制热水供给用冷媒的量的缓冲器的功能的热水供给用冷媒罐46、对热水供给用冷媒进行减压的热水供给用膨胀阀43以及与通过风扇(未图示)送来的大气进行热交换的热水供给用热源侧热交换器44用冷媒配管连接而形成环状。此外,在热水供给用冷媒回路6中循环的热水供给用冷媒中使用R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2中适合于使用条件的冷媒。
然后,详细说明在上述热水供给用冷媒回路6中装入的各设备的构造。热水供给用压缩机41与空气调节用压缩机21一样可以通过逆变器控制来控制容量,旋转速度可以从低速到高速变化。热水供给用利用侧热交换器42虽然未图示,但是使被提供给热水供给流路9的水流过的热水供给用水传热管与热水供给用冷媒流过的热水供给用冷媒传输管热接触。热水供给用膨胀阀43通过调整阀的开度,能够使热水供给用冷媒的压力减压到预定的压力。
热水供给流路9是将热水供给用利用侧热交换器42的入口和水供给口78用热水供给用配管72连接,将热水供给用利用侧热交换器42的出口和热水供给口79用热水供给用配管73连接,并且,在热水供给用配管72中的热水供给用利用侧热交换器42的上流侧的位置装入了热水供给余热热交换器80而形成的流路。此外,在热水供给用配管72的热水供给余热热交换器80的出口附近的位置安装了二通阀74a。并且在热水供给用配管72中设置了对热水供给余热热交换器80进行旁路的热水供给用旁路配管75。此外,在该热水供给用旁路配管75中设置了二通阀74b。通过该结构,在热水供给流路9中形成流入到水供给口78的水通过热水供给余热热交换器80,然后通过热水供给用利用侧热交换器42从热水供给口79流出的流路和流入到水供给口78的水流过热水供给用旁路配管75,通过热水供给用利用侧热交换器42从热水供给口79流出的流路这两个流路。此外,从热水供给口79流出的水(热水)被提供给热水供给负荷侧(浴盆、先脸盆、厨房等)。此外,虽然未图示,但是在热水供给流路9中装入了检测水的流量的流量传感器。
在该空气调节热水供给系统中具备多个温度传感器TH1~TH5。具体来说,在空气调节用冷温水循环回路8中分别在空气调节用利用侧热交换器28的采暖运行时的入口设置了温度传感器TH4,在空气调节用利用侧热交换器28的采暖运行时的出口设置了温度传感器TH3,在室内热交换器61的出口设置了温度传感器TH5。此外,在热水供给流路9中分别在热水供给用利用侧热交换器42的入口设置了温度传感器TH2,在给水口78设置了温度传感器TH1。此外,还设置了用于测量外部空气温度的温度传感器(未图示)。并且,在空气调节用压缩机21中设置了用于检测转速的转速检测传感器RA。在热水供给用压缩机41中同样地设置了转速检测传感器RH。此外,在空气调节用膨胀阀27中设置了用于检测阀的开度的阀开度检测传感器PA,在热水供给用膨胀阀43中设置了用于检测阀的开度的阀开度检测传感器PH。此外,在三通阀54a、54b中还分别设置了阀开度检测传感器VO1、VO2。
控制装置1a输入来自未图示的遥控器的指令信号、来自温度传感器TH1~TH5、转速检测传感器RA、RH、阀开度检测传感器PA、PH、VO1、VO2的检测信号等,并根据这些输入信号进行空气调节用压缩机21以及热水供给用压缩机41的驱动/停止、四通阀22、53的切换、空气调节用膨胀阀27以及热水供给用膨胀阀43的阀的开度的调整、三通阀54a、54b的切换、空气调节用冷温水循环泵52的驱动/停止、二通阀74a、74b的开闭、其它空气调节热水供给系统的运行所需要的控制。
然后,使用图2~图13详细说明控制装置1a进行的空气调节热水供给系统的运行的控制。首先,控制装置1a判断是否存在基于空气调节循环的采暖的请求(步骤S1)。控制装置1a在判断为有采暖请求的情况下(步骤S 1中为“是”的情况),判断热水供给循环是否正在运行(步骤S2)。控制装置1a在判断出热水供给循环正在运行的情况下(在步骤S2中为“是”的情况下),前进到步骤S3,执行是否进行辅助控制的判断处理。即,控制装置1a在步骤S3中决定是转移到用于通过辅助控制单元进行热水辅助运行的辅助运行模式还是转移到用于进行通常的运行的通常运行模式。然后,控制装置1a以决定的运行模式开始空气调节循环以及热水供给循环的运行控制。
然后,控制装置1a前进到步骤S7进行一定时间待机。然后,再次返回步骤S1,进行步骤S1以后的处理。此外,当在步骤S2中判断为热水供给循环没有运行的情况下(在步骤S2中为“否”的情况下),控制装置1a前进到步骤S4,进行空气调节循环的单独控制。
另一方面,当在步骤S1判断为没有采暖请求的情况下(在步骤S1中为“否”的情况下),前进到步骤S5,判断是否具有热水供给循环运行的请求。在判断为具有热水供给循环运行的请求的情况下(在步骤S5中为“是”的情况下),控制装置1a前进到步骤S6,进行热水供给循环的单独控制。然后,控制装置1a在步骤S7进行一定时间待机后,返回步骤S1进行步骤S1以后的处理。此外,在判断为没有热水供给循环运行的请求的情况下(在步骤S5为“否”的情况下),控制装置1a前进到步骤S8执行结束处理。
然后,说明控制装置1a在步骤S3中进行的是否进行辅助控制的判断处理的具体例。首先,在如图3所示的步骤S10中,控制装置1a参照表1推定当前的空气调节负荷Qa的值。如图6所示,表1是针对每个利用侧目标温度(温水出口温度目标值、温度传感器TH3测定的温度的目标值)和每个热源温度(外部空气温度)预先对应了空气调节用压缩机21的转速(转速检测传感器RA的值)、空气调节用膨胀阀27的脉冲(阀开度检测传感器PA的值)以及空气调节负荷Qa的数据表。
然后,在步骤S11中,控制装置1a参照表3推定当前的空气调节消耗电力Wa的值。如图8所示,表3是针对每个利用侧目标温度(温水出口温度目标值)和每个热源温度(外部空气温度)预先对应了空气调节用压缩机21的转速(转速检测传感器RA的值)、空气调节用膨胀阀27的脉冲(阀开度检测传感器PA的值)和空气调节消耗电力Wa的数据表。此外,在表3中存储的空气调节消耗电力可以用控制盘内的电流值来代替。
然后,在步骤S12中,控制装置1a参照表2推定当前的热水供给负荷Qh的值。如图7所示,表2是针对每个利用侧目标温度(热水供给温度目标值)和每个热源温度(外部空气温度)预先对应了热水供给用压缩机41的转速(转速检测传感器RH的值)和热水供给用膨胀阀43的脉冲(阀开度检测传感器PH的值)和热水供给负荷Qh的数据表。
然后,在步骤S13中,控制装置1a参照表4推定当前的热水供给消耗电力Wh的值。如图9所示,表4是针对每个利用侧目标温度(热水供给温度目标值)和每个热源温度(外部空气温度)预先对应了热水供给用压缩机41的转速(转速检测传感器RH的值)和热水供给用膨胀阀43的脉冲(阀开度检测传感器PH的值)和热水供给消耗电力Wh的数据表。此外,在表4中存储的热水供给消耗电力可以用控制盘内的电流值来代替。
然后,在步骤S14中,控制装置1a将所推定的空气调节消耗电力的值(Wa)和所推定的热水供给消耗电力(Wh)的合计值作为推定消耗电力合计值(W’)来存储。
然后,在步骤S14a中,控制装置1a假设目标负荷。具体来说,设定为Qb=Qa,Qi=Qh。
然后,在步骤S15中,控制装置1a判断当前是否正在实施后述的热水供给辅助运行。在判断为未实施热水供给辅助运行的情况下(在步骤S15中为“否”的情况下),前进到步骤S16,控制装置1a把在步骤S10中推定的空气调节负荷(Qa)的值临时决定为(Q’a)。另一方面,在判断为正在实施热水供给辅助运行的情况下(在步骤S15中为“是”的情况下),控制装置1a把对在步骤S10中推定的空气调节负荷(Qa)的值进行修正后的值临时决定为(Q’a)。具体来说,如步骤S17所示,求出Qa’=(温度传感器TH3测定的温度的目标值-温度传感器TH5的测定值)/(温度传感器TH3测定的温度的目标值-温度传感器TH4的测定值)/根据阀开度(VO1、VO2)决定的修正系数ε×推定的空气调节负荷(Qa),将该求出的值临时决定为修正后的空气调节负荷(Qa’)。在此,ε=f(VO1、VO2)。此外,设置测量流过室内热交换器61的流量的流量计,可以作为根据流量和TH3、TH5来求出的方法。
然后,在步骤S18中,控制装置1a对临时决定的空气调节负荷的值(Qa’)加上预先决定的值(△Q)来计算新的空气调节负荷的值(Qb)。然后,控制装置1a参照表5根据新的空气调节负荷的值(Qb)计算空气调节消耗电力(Wb)。在此,如图10所示,表5是针对每个利用侧目标温度(温水出口温度目标值)预先对应了热源温度(外部气体温度)、空气调节输出(Qb)和空气调节消耗电力(Wb)的数据表。
然后,控制装置1a在步骤S19中,从推定出的空气调节负荷的值(Qa)加上推定的热水供给负荷的值(Qh)而得的值中减去新的空气调节负荷的值(Qb)来计算新的热水供给负荷的值(Qi)。
然后,控制装置1a在步骤S20中参照表6,根据新的热水供给负荷的值(Qi)来计算新的热水供给消耗电力(Wi)。在此,如图11所示,表6是针对每个利用侧目标温度(热水供给温度目标值),预先对应了热源温度(外部气体温度)、热水供给输出(Qi)和热水供给消耗电力(Wi)的数据表。
然后,前进到步骤S21,控制装置1a判断Qb是否大于Qb_low_limit(预先决定的第二阈值)。当Qb大于Qb_low_limit时(在步骤S21中为“是”时),前进到步骤S22。另一方面,当Qb小于Qb_low_limit时(在步骤S21中为“否”时),跳到步骤S29进行设定为Qa’=Qb的处理,再次进行步骤S18以后的处理。在此,Qb_low_limit是成为空气调节用压缩机21的连续运行与间歇运行的界限的空气调节负荷的值,即被设定为负荷率L2(参照图14(a)。因此,通过进行该步骤S21的处理,能够避免空气调节用压缩机21在间歇运行区域运行。
然后,控制装置1a在步骤S22,将推定的空气调节消耗电力的值(Wa)和推定的热水供给消耗电力的值(Wh)合计后的推定消耗电力合计值(W’)与新的空气调节消耗电力的值(Wb)和新的热水供给消耗电力(Wi)的值合计后的新的消耗电力合计值(W)进行比较。在判断为新的消耗电力合计值(W)小于推定的消耗电力合计值(W’)的情况下(在步骤S22中为“是”的情况下),控制装置1a存储新的空气调节负荷的值(Qb)以及新的热水供给负荷(Qi),设定为推定消耗电力合计值(W’)=W(Wb+Wi)(步骤S23),前进到步骤S24。另一方面,在判断为新的消耗电力合计值(W)大于推定消耗电力合计值(W’)的情况下(在步骤S22中为“否”的情况下),控制装置1a直接前进到步骤S24。
然后,控制装置1a在步骤S24中,判断新的空气调节负荷的值(Qb=Qa’+△Qa)是否大于预先决定的第一阈值(Qb_Limit)。在判断为新的空气调节负荷的值大于阈值的情况下(在步骤S24中为“是”的情况下),控制装置1a在步骤S25中将新的空气调节负荷的值(Qb)和新的热水供给负荷的值(Qi)决定为目标负荷。在此,在本实施方式中,将预先决定的阈值(Qb_Limit)设定为成为空气调节用压缩机21的采暖额定输出或者最大输出的空气调节负荷的值,因此,能够防止超过空气调节循环的最大输出地进行新的消耗电力Qb的推算。
然后,在步骤S26中,控制装置1a参照表7,根据新的空气调节负荷(Qb)决定空气调节用压缩机21的目标转速(Ra)。在此,如图12所示,表7是针对每个利用侧目标温度(温水出口温度目标值)预先对应了与热源温度(外部气体温度)和空气调节输出(Qb)对应的空气调节用压缩机21的目标转速的数据表。
然后,在步骤S27中,控制装置1a参照表8,根据新的热水供给负荷(Qi)决定热水供给用压缩机41的目标转速(Rh)。在此,如图13所示,表8是针对每个利用侧目标温度(热水供给温度目标值),预先对应了与热源温度(外部气体温度)和热水供给输出(Qi)对应的热水供给用压缩机41的目标转速的数据表。
然后,在步骤S28中,控制装置1a为了接近作为目标负荷设定的新的空气调节负荷的值(Qb),执行以下的运转,即热水供给辅助运行:打开二通阀74a使水从水供给口78流到热水供给余热热交换器80,并且调整三通阀54a以及三通阀54b的端口的开度控制流量同时使流过空气调节用冷温水循环回路8的温水流向热水供给余热热交换器80的运行。
并且,控制装置1a在进行该热水供给辅助运行期间,(i)控制空气调节用压缩机21的转速以目标转速(Ra)来进行运行,(ii)为了成为空气调节利用侧出口温度(温度传感器TH3的温度)的目标值,例如对三通阀54a、54b的各端口的开度进行PI控制,(iii)为了成为空气调节用压缩机21的吸入温度(也可为排出温度)的目标值,控制空气调节用膨胀阀27的阀开度,(iv)经过一定时间后,固定为该时刻的三通阀54a、54b的开度,控制空气调节用压缩机21的转速以便成为空气调节利用侧出口温度的目标值。
此外,在步骤S24中为否的情况下,控制装置1a跳到步骤S29,在设定为Qa’=Qb后,返回步骤S18,再次执行步骤S18以后的处理。
此外,为了避免在间歇运行的区域中进行空气调节用压缩机21的运行,只要作为通过空气调节用压缩机21的特性决定的最低转速以上来生成上述的表即可。
在此,控制装置1a具备的控制单元中的进行步骤S10的处理的单元相当于本发明的空气调节负荷推定单元,进行步骤S11的处理的单元相当于本发明的空气调节消耗电力推定单元,进行步骤S12的处理的单元相当于本发明的热水供给负荷推定单元,进行步骤S13的处理的单元相当于本发明的热水供给消耗电力推定单元,进行步骤S16的处理的单元相当于本发明的空气调节负荷临时决定单元,进行步骤S17的处理的单元相当于本发明的修正单元,进行步骤S18的处理的单元相当于本发明的空气调节负荷计算单元以及空气调节消耗电力计算单元,进行步骤S19的处理的单元相当于本发明的热水供给负荷计算单元,进行步骤S20的处理的单元相当于本发明的热水供给消耗电力计算单元,进行步骤S21的处理的单元相当于本发明的第二阈值判断单元,进行步骤S22的处理的单元相当于本发明的消耗电力比较单元,进行步骤S24的处理的单元相当于本发明的第一阈值判定单元,进行步骤S26的处理的单元相当于本发明的空气调节用目标转速决定单元,进行步骤S27的处理的单元相当于本发明的热水供给用目标转速决定单元,进行步骤S28的处理的单元相当于本发明的辅助控制单元。
然后,使用图14详细说明控制装置1a在进行上述的热水供给辅助运行的情况下,如何降低消耗电力。图14表示空气调节用压缩机21的负荷率-消耗电力曲线和热水供给用压缩机41的负荷率-消耗电力曲线。首先,图14(a)表示空气调节用压缩机21在间歇运行区域中运行的情况下当进行热水供给辅助运行时,消耗电力如何变化。如图14(a)所示,当假设进行热水辅助运行前的空气调节侧的状态为P1时,在该P1状态下,空气调节用压缩机21在间歇运行区域中运行,因此消耗电力为E2。但是,当由于热水供给辅助运行空气调节负荷从L1上升到L2时,状态P1在曲线上移动,成为状态P2。在该状态P2下,空气调节用压缩机21在连续运行区域中运行,因此消耗电力为E1。因此,虽然在空气调节侧由于热水供给辅助运行负荷率从L1上升到L2,但是消耗电力从E2下降到E1。
并且,因为通过热水供给辅助运行,在热水供给余热热交换器80中流过热水供给流路9的水被升温,因此热水供给循环的负荷降低。因此,当假设进行热水供给辅助运行前的热水供给侧的状态为P4时,通过进行热水供给辅助运行,状态从P4在曲线上移动成为P3,负荷率从L4下降到L3,消耗电力从E4降低到E3。因此,通过进行热水供给辅助运行,消耗电力减少E2-E的减少量和E4-E3的减少量。
另一方面,图14(b)表示在空气调节用压缩机21在连续运行区域进行运行的情况下进行热水供给辅助运行时,消耗电力怎样变化。如图14(b)所示,当假设进行热水供给辅助运行前的空气调节侧的状态为P11时,在该P11,消耗电力为E11。在此,当进行热水供给辅助运行时,空气调节侧的状态从P11向P21变化,空气调节侧的负荷率从L11上升到L21。因此,空气调节侧的消耗电力从E11上升到E21。但是,通过热水供给辅助运行,在热水供给余热热交换器80中流过热水供给流路9的水升温,因此热水供给循环的负荷降低。因此,当假设进行热水供给辅助运行前的热水供给侧的状态为P41,则通过进行热水供给辅助运行,在状态从P41在曲线上移动成为P31,负荷率从L41下降到L31,消耗电力从E41消减到E31。在此,当把E21-E11的消耗电力的增加量与E41-E31的消耗电力的减少量进行比较,因为减少量大,所以空气调节热水供给系统整体的消耗电力降低。
这样,在第一实施方式例的空气调节热水供给系统中,控制装置1a能够进行控制,以便进行上述的热水供给辅助运行,因此,如图14所示,能够实现消耗电力的大幅降低。
接着,参照图15~图17说明第一实施方式的空气调节热水供给系统中进行的各种运行模式。在图15~图17中,热交换器被赋予的箭头表示热的流动,各回路5、6、8、9被赋予的箭头表示流体流过各回路的方向。此外,白色的二通阀表示为开状态,黑色的二通阀表示为闭状态。此外,白色的三通阀表示三个端口全部为开状态,三个端口中的两个为白色剩余一个为黑色的三通阀表示为白色的端口为开状态,黑色的端口为闭状态。此外,四通阀中描绘的圆弧状的实线表示流过四通阀的流体的流路。此外,在图15~图17中用虚线表示的路径表示在该图示的运行模式中未使用的路径,即被闭锁的路径。
“运行模式No.1<制冷/热水供给运行>”(参照图15)
运行模式No.1是分别进行基于空气调节用冷媒回路5的制冷运行和基于热水供给用冷媒回路6的热水供给运行的运行模式。
在空气调节用冷媒回路5中,从空气调节用压缩机21的排出口21b排出的高温高压的气体冷媒通过四通阀22流入空气调节用热源侧热交换器24。在空气调节用热源侧热交换器24内流过的高温高压的气体冷媒向大气放热进行凝缩液化。该高压的液体冷媒在流过空气调节用冷媒罐26后通过被调节到预定开度的空气调节用膨胀阀27减压,膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒,流入空气调节用利用侧热交换器28。在空气调节用利用侧热交换器28内流过的气液两相冷媒从在空气调节用冷温水循环回路8内流过的高温的冷水吸热蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒通过四通阀22,流入空气调节用压缩机21的吸入口21a,通过空气调节用压缩机21再次被压缩成为高温高压的气体冷媒。
在空气调节用冷温水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷温水循环泵52,对流过空气调节用利用侧热交换器28的空气调节用冷媒放热后的冷水,通过空气调节用冷温水配管55a,流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷温水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60内的空气被冷却。即,住宅60的室内被制冷。此时,流过室内热交换器61的冷水从住宅60内的空气吸热而升温。该升温后的冷水通过空气调节用冷温水循环泵52流入空气调节用冷温水配管55b、55c,在再次流过空气调节用利用侧热交换器28的期间,与流过空气调节用冷媒回路5的空气调节用冷媒进行热交换而被冷却。
另一方面,在热水供给用冷媒回路6中,通过热水供给用压缩机41压缩成为高温高压的气体冷媒流入热水供给用利用侧热交换器42。在热水供给用利用侧热交换器42内流过的高温高压的气体冷媒向在热水供给流路9内流过的水放热而凝缩,液化。然后,液化后的高压的冷媒在流过热水供给用冷媒罐46后通过被调节到预定的开度的热水供给用膨胀阀43减压,膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒。该气液两相冷媒在流过热水供给用热源侧热交换器44的期间从大气吸热而蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒流入热水供给用压缩机41的吸入口41a,通过热水供给用压缩机41再次被压缩而成为高温高压的气体冷媒。
在热水供给流路9中,流入水供给口78的水经由热水供给用旁路配管75流向热水供给用利用侧热交换器42。流入到热水供给用利用侧热交换器42的水通过热水供给用利用侧热交换器42,从流过热水供给用冷媒回路6的热水供给用冷媒吸热而变化为高温的热水。该热水从热水供给口78流出,被引导到热水供给负荷侧。
此外,在运行模式No.1中,在空气调节用冷温水循环回路8中,流向热水供给余热热交换器80的流路通过三通阀54a、54b被闭锁。并且,即使在热水供给流路9中,流向热水供给余热热交换器80的流路通过二通阀74a被闭锁。因此,不会通过热水供给余热热交换器80进行流过空气调节用冷温水循环回路8的水和流过热水供给流路9的水之间的热交换。
“运行模式No.2<采暖/热水供给运行>(参照图16)
运行模式No.2是分别进行基于空气调节用冷媒回路5的采暖运行和基于热水供给用冷媒回路6的热水供给运行的模式。
在空气调节用冷媒回路5中,从空气调节用压缩机21的排出口21排出的高温高压的气体冷媒通过四通阀22流入空气调节用利用侧热交换器28。流过空气调节用利用侧热交换器28内的高温高压的气体冷媒向在空气调节用冷温水回路8内流过的温水放热而凝缩、液化。该高压的液体冷媒通过被调节到预定的开度的空气调节用膨胀阀27减压而膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒,通过空气调节用冷媒罐26流入空气调节用热源侧热交换器24。在空气调节用热源侧热交换器24内流过的气液两相冷媒从大气吸热而蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒通过四通阀22流入空气调节用压缩机21的吸入口21a,通过空气调节用压缩机21再次被压缩而成为高温高压的气体冷媒。
在空气调节用冷温水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷温水循环泵52,从流过空气调节用利用侧热交换器28的空气调节用冷媒吸热而升温的温水通过空气调节用冷温水配管55a,流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷温水循环回路8内的温水和住宅60内的低温的空气进行热交换,住宅60的空气被加热。即,住宅60的室内采暖。此时,流过室内热交换器61的温水向住宅60内的空气放热而被冷却。该被冷却的温水通过空气调节用冷温水循环泵52流过空气调节用冷温水配管55b、55c,在再次流过空气调节用利用侧热交换器28的期间与流过空气调节用冷媒回路5的空气调节用冷媒进行热交换而升温。
另一方面,在热水供给用冷媒回路6中,通过热水供给用压缩机41压缩成为高温高压的气体冷媒流入热水供给用利用侧热交换器42。在热水供给用利用侧热交换器42内流过的高温高压的气体冷媒向在热水供给流路9内流过的水放热而凝缩、液化。然后,液化后的高压的冷媒在流过热水供给用冷媒罐46后,通过被调节到预定的开度的热水供给用膨胀阀43减压而膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒。该气液两相冷媒在流过热水供给用热源侧热交换器44的期间,从大气吸热而蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒流入热水供给用压缩机41的吸入口41a,通过热水供给用压缩机41再次被压缩成为高温高压的气体冷媒。
在热水供给流路9中,流入水供给口78的水经由热水供给用旁路配管75流向热水供给用利用侧热交换器42。流入到热水供给用利用侧热交换器42的水通过热水供给用利用侧热交换器42,从流过热水供给用冷媒回路6的热水供给用冷媒吸热而变化为高温的热水。该热水从热水供给口78流出,被引导至热水供给负荷侧。
此外,在运行模式No.2中,在空气调节用冷温水循环回路8中,流向热水供给余热热交换器80的流路通过三通阀54a、54b被闭锁。并且,即使在热水供给流路9中,流向热水供给余热热交换器80的流路也通过二通阀74a被闭锁。从而不会通过热水供给余热热交换器80进行流过空气调节用冷温水循环回路8的水和流过热水供给流路9的水之间的热交换。
“运行模式No.3<采暖/热水供给辅助运行>(参照图17)
运行模式No.3是基于空气调节用冷媒回路5的采暖运行承担基于热水供给用冷媒回路6的热水供给运行的一部分负荷,同时进行热水供给辅助运行的模式。
在空气调节用冷媒回路5中,从空气调节用压缩机21的排出口21b排出的高温高压的气体冷媒通过四通阀22流入空气调节用利用侧热交换器28。在空气调节用利用侧热交换器28内流过的高温高压的气体冷媒向在空气调节用冷温水循环回路8内流过的温水放热而凝缩、液化。该高压的液体冷媒通过被调节到预定的开度的空气调节用膨胀阀27减压而膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒,通过空气调节用冷媒罐26流入空气调节用热源侧热交换器24。在空气调节用热源侧热交换器24内流过的气液两相冷媒从大气吸热而蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒通过四通阀22流入空气调节用压缩机21的吸入口21a,通过空气调节用压缩机21再次被压缩而成为高温高压的气体冷媒。
在空气调节用冷温水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷温水循环泵52,从流过空气调节用利用侧热交换器28的空气调节用冷媒吸热而升温的温水,通过空气调节用冷温水配管55a,流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷温水循环回路8内的温水和住宅60内的低温的空气进行热交换,住宅60的空气被加热。即,住宅60的室内采暖。此时,流过室内热交换器61的温水向住宅60内的空气放热而被冷却。
另一方面,从三通阀54a向空气调节用冷温水配管56a分支的温水流向热水供给余热热交换器80,通过该热水供给余热热交换器80向流过热水供给流路9的水放热。然后,放热而冷却的温水通过空气调节用冷温水配管56b进入三通阀54b,与从室内热交换器61流出的温水合流,通过空气调节用冷温水循环泵52流过空气调节用冷温水配管55b、55c,在再次流过空气调节用利用侧热交换器28的期间,与流过空气调节用冷媒回路5的空气调节用冷媒进行热交换而升温。
在热水供给用冷媒回路6中,通过热水供给用压缩机41压缩而成为高温高压的气体冷媒流入热水供给用利用侧热交换器42。在热水供给用利用侧热交换器42内流过的高温高压的气体冷媒向在热水供给流路9内流过的水放热而凝缩、液化。然后,液化后的高压的冷媒在流过热水供给用冷媒罐46后,通过被调节到预定的开度的热水供给用膨胀阀43减压而膨胀,成为低温低压的气液两相冷媒。该气液两相冷媒在流过热水供给用热源侧热交换器44的期间,从大气吸热而蒸发,成为低压的气体冷媒。该低压的气体冷媒流入热水供给用压缩机41的吸入口41a,通过热水供给用压缩机41再次被压缩而成为高温高压的气体冷媒。
在热水供给流路9中,流入水供给口78的水分流到热水供给用旁路配管75和热水供给余热热交换器80。流过热水供给用旁路配管75的水直接流向热水供给用利用侧热交换器42,流向热水供给余热热交换器80的水通过该热水供给余热热交换器80从流过空气调节用冷温水循环回路8的温水吸热而升温。升温后的水和从水供给口78直接流过热水供给用旁路配管75的水在热水供给余热热交换器80的出口下流的分支点合流后,流向热水供给用利用侧热交换器42。在此,在分支点合流后的水通过在热水供给余热热交换器80升温后的水的影响,温度上升。即,流向热水供给用利用侧热交换器42的水通过热水供给余热热交换器80被升温,温度高于流过水供给口78的水的温度。流向热水供给用利用侧热交换器42的水通过热水供给用利用侧热交换器42从流过热水供给用冷媒回路6的热水供给用冷媒吸热,变化为高温的热水。该热水从热水供给口78流出,被引导至热水供给负荷侧的设备(例如浴盆或洗脸盆等)。
在该运行模式No.3中,通过热水供给余热热交换器80,流过热水供给流路9的水在进入到热水供给用利用侧热交换器42之前事先被升温,因此,在热水供给用利用侧热交换器42将水加热到预定的热水供给温度而需要的交换热量少。即,可以降低通过热水供给用冷媒回路6进行的热水供给运行的负荷。
另一方面,在空气调节循环一侧,必须进行热水供给辅助运行这样的额外的工作。但是,该运行模式No.3如之前使用图4说明的那样,空气调节热水供给系统整体能够降低消耗电力。
“第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例1”
然后,说明第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例。在上述的第一实施方式的空气调节热水供给系统中,并联连接热水供给余热热交换器80和室内热交换器61,但是在该变形例中将热水供给余热热交换器80和室内热交换器61串联连接。以下使用图18具体说明。
在该变形例1的空气调节热水供给系统中,在空气调节用冷温水循环回路8的空气调节用冷温水55a中设置的两个三通阀54a、54b中的位于空气调节用冷温水循环泵52侧的三通阀54a和热水供给用热交换器80的入口用空气调节用冷温水配管56a连接,位于室内热交换器61的入口侧的三通阀54b和热水供给用热交换器80的出口用空气调节用冷温水配管56b连接,由此,在室内热交换器61的水循环方向的上流侧串联连接热水供给余热热交换器80。通过该结构,在空气调节用冷温水循环回路8中形成水按照热水供给余热热交换器80、室内热交换器61的顺序流动的流路。此外,在该变形例1中,通过对三通阀54a、54b进行开关操作,能够把从空气调节用冷温水循环泵52送出的水不流入热水供给余热热交换器80地直接流入室内热交换器61。
在该变形例1中,能够在将高温的温水提供给室内热交换器61之前先提供给热水供给余热热交换器80,因此能够更进一步降低热水供给循环的负荷。
[第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例2]
然后,说明第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例2。在该变形例2中,在串联连接热水供给余热热交换器80和室内热交换器61这一点上与变形例1相同,但是在热水供给余热热交换器80和室内热交换器61的连接顺序与变形例1相反这一点上不同。即,在该变形例2的空气调节热水供给系统中,在室内热交换器61的水循环方向的下流侧串联连接热水供给余热热交换器80。通过该结构,在空气调节用冷温水循环回路8中,形成水按照在室内热交换器61、热水供给余热热交换器80的顺序流过的流路。此外,该变形例2除了图18所示的三通阀54a、54b的安装位置为与室内热交换器61的出口连接的空气调节用冷温水配管55b这一点以外,与变形例1相同,因此省略图示。在该变形例2中,能够在将高温的温水提供给热水供给余热热交换器80之前,先供提供给室内热交换器61,因此能够将住宅60的室内采暖的温度维持在高温。
[本发明的第二实施方式]
然后,使用图19说明本发明的第二实施方式的空气调节热水供给系统,对于与第一实施方式的空气调节热水供给系统相同的结构赋予相同的符号,并省略其说明。第二实施方式的空气调节热水供给系统与第一实施方式的空气调节热水供给系统相比,在连接热水供给余热热交换器80的回路上存在不同。关于该不同,以下进行详细说明。
空气调节用冷媒回路105是通过空气调节用冷媒进行循环而形成冷冻循环(空气调节循环)的回路,把对空气调节用冷媒进行压缩的空气调节用压缩机21、切换空气调节用冷媒的流路的四通阀(空气调整用流路切换阀)22、与通过风扇(未图示)送来的大气进行热交换的空气调节用热源侧热交换器24、空气调节用冷媒罐26、对空气调节用冷媒进行减压的空气调节用膨胀阀27、设置在住宅60中与室内空气(空气调节用利用侧的热传导介质)进行热交换的空气调节用利用侧热交换器28通过冷媒配管连接而形成环状。此外,在连接四通阀22和空气调节用利用侧热交换器28的冷媒配管29a中设置三通阀(流量控制单元、热水供给辅助单元)34a,在连接空气调节用膨胀阀27和空气调节用利用侧热交换器28的冷媒配管29b中设置三通阀(流量控制单元、热水供给辅助单元)34b。
并且,在空气调节用冷媒回路105上以与空气调节用利用侧热交换器28并联的方式连接热水供给余热热交换器80。具体来说,用冷媒配管30a连接在冷媒配管29a的空气调节用利用侧热交换器28入口附近的位置设置的三通阀34a和热水供给用热交换器80的入口,用冷媒配管30b连接在冷媒配管29b的空气调节用利用侧热交换器28出口附近的位置设置的三通阀34b和热水供给用热交换器80的出口,由此,在空气调节用冷媒回路105中空气调节用利用侧热交换器28和热水供给余热热交换器80成为并联的关系。通过该结构,在空气调节用冷媒回路105中形成空气调节用冷媒流过空气调节用利用侧热交换器28的流路和流过热水供给余热热交换器80的流路这两个流路。热水供给余热热交换器80和三通阀34a、34b相当于本发明的热水供给辅助单元。此外,热水供给余热热交换器80与热水供给流路9连接,与第一实施方式相同。
根据这样构成的空气调节热水供给系统,热水供给余热热交换器80能够在空气调节用冷媒与流过热水供给流路9的水之间进行热交换,因此能够利用在采暖运行中得到的温热,负责热水供给运行的负荷的一部分。因此,通过控制装置1a执行在第一实施方式的空气调节热水供给系统中说明的控制处理,能够与第一实施方式的空气调节热水供给系统同样地降低整个系统的消耗电力。此外,在第二实施方式的空气调节热水供给系统中,能够在第二实施方式的热水供给余热热交换器80和空气调节用利用侧热交换器28的连接的结构中采用与第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例1以及变形例2相同的结构。
[本发明的第三实施方式]
然后,使用图20说明本发明的第三实施方式的空气调节热水供给系统,对于与第一实施方式的空气调节热水供给系统相同的结构赋予相同的符号,省略其说明。
第三实施方式的空气调节热水供给系统在具备中间温水循环回路(中间热介质回路)7,在可储热的储热罐50中贮存的水(中间热介质)在该中间温水循环回路中循环这一点、在热水供给流路9中设置了储存罐70这一点、具备中间热交换器23这一点、以及把热水供给余热热交换器80连接在中间冷温水循环回路7上这一点上,与第一实施方式的空气调节热水供给系统不同。以下对于这些不同点进行详细说明。
如图20所示,中间温水循环回路(中间热介质回路)7是用中间温水用配管81a连接储热罐50的下部和热水供给余热热交换器80的一端,用中间温水用配管81b连接热水供给余热热交换器80的另一端和中间热交换器23的一端,用中间温水用配管81c连接中间热交换器23的另一端和储热罐50而形成环状的回路。此外,在中间温水用配管81b中装入了未图示的中间温水用循环泵。
通过驱动中间温水用循环泵,中间温水循环回路7内的水流向中间热交换器23,在该中间热交换器23中分别与流过空气调节用冷媒回路5的空气调节用冷媒以及流过热水供给用冷媒回路6的热水供给用冷媒进行热交换,返回储热罐50。然后,在储热罐50中充填了储热材料,因此,从中间热交换器23得到的温热或者冷热通过该储热罐50中进行储热。并且,在储热罐50中嵌入了对太阳热进行集热的太阳热集热器3,由此成为可对太阳热进行储热的结构。
此外,在储热罐50中贮存的水(热水)通过中间温水用配管76,从热水供给口79提供给热水供给负荷侧(浴盆或洗脸盆等)。此外,从水供给口78供给的水通过水供给配管77被引导至储热罐50。
中间热交换器23为能够在在空气调节用冷媒回路5中循环的空气调节用冷媒、在热水供给用冷媒回路6中循环的热水供给用冷媒、在中间温水循环回路7中循环的水这三个流体之间相互进行热交换的构造。具体来说,中间热交换器23成为在中间温水循环回路7的水流动的外管(未图示)中,把空气调节用冷媒流过的空气调节用冷媒传热管(未图示)和热水供给用冷媒流过的热水供给用冷媒传热管(未图示)在接合的状态下被插入的构造。根据该结构,相互间能够有效利用空气调节用回路5的排热和热水供给用回路6的排热以及在中间温水循环回路7中储存的热。此外,在本实施方式中,在空气调节用冷媒传热管和热水供给用冷媒传热管的接合处使用钎焊,如果为传热管之间能够热接触的结构,则可以采用熔接或用扎带缠绕传热管彼此来固定的方法等。
根据这样构成的空气调节热水供给系统,热水供给余热热交换器80在流过空气调节用冷温水循环回路8的水和流过热水供给流路9的水之间进行热交换,因此,能够利用在采暖运行中得到的温热负责热水供给运行的负荷的一部分。因此,通过控制装置1a执行在第一实施方式的空气调节热水供给系统中所说明的控制处理,能够与第一实施方式的空气调节热水供给系统同样地降低整个系统的消耗电力。此外,在第三实施方式的空气调节热水供给系统中,在第三实施方式的热水供给余热热交换器80和室内热交换器61的连接的结构中可以采用与第一实施方式的空气调节热水供给系统的变形例1以及变形例2相同的结构。
此外,在第三实施方式的空气调节热水供给系统中,因为具备储热罐50以及储热水罐70,所以能够在任意的时间供给在储热罐50和储热水罐70中贮存的温水。在该第三实施方式中实现了热能的有效利用。
符号说明
1a控制装置;5、105空气调节用冷媒回路;6热水供给用冷媒回路;7中间温水循环回路(中间热介质回路);8空气调节用冷温水循环回路(空气调节用热传导介质循环回路);9热水供给流路;21空气调节用压缩机;22四通阀(空气调节用流路切换阀);24空气调节用热源侧热交换器;27空气调节用膨胀阀;28空气调节用利用侧热交换器;34a、34b、54a、54b三通阀(流量控制单元、热水供给辅助单元);41热水供给用压缩机;42热水供给用利用侧热交换器;43热水供给用膨胀阀;44热水供给用热源侧热交换器;50储热罐;60住宅(空气调节空间);61室内热交换器;80热水供给余热热交换器(热水供给辅助单元);TH1~TH5温度传感器;RA、RH转速检测传感器;PA、PH、VO1、VO2阀开度检测传感器。

Claims (8)

1.一种空气调节热水供给系统,其具备驱动空气调节用压缩机进行制冷运行和采暖运行的空气调节用冷媒回路、驱动热水供给用压缩机进行热水供给运行的热水供给用冷媒回路和进行运行控制的控制装置,所述空气调节热水供给系统的特征在于,
具备热水供给辅助单元,其用于在所述热水供给运行中利用在所述采暖运行中产生的温热,
所述控制装置具备:
推定当前的空气调节负荷的值的空气调节负荷推定单元;
推定当前的空气调节消耗电力的值的空气调节消耗电力推定单元;
推定当前的热水供给负荷的值的热水供给负荷推定单元;
推定当前的热水供给消耗电力的值的热水供给消耗电力推定单元;
临时决定所述推定的空气调节负荷的值的空气调节负荷临时决定单元;
在所述临时决定的空气调节负荷的值上加上预先决定的值来计算新的空气调节负荷的值的空气调节负荷计算单元;
根据所述新的空气调节负荷来计算新的空气调节消耗电力的空气调节消耗电力计算单元;
根据所述推定的空气调节负荷的值、所述推定的热水供给负荷的值以及所述新的空气调节负荷的值来计算新的热水供给负荷的值的热水供给负荷计算单元;
根据新的热水供给负荷的值来计算新的热水供给消耗电力的热水供给消耗电力计算单元;
把所述推定的空气调节消耗电力的值和所述推定的热水供给消耗电力的值合计后的推定消耗电力合计值、与所述新的空气调节消耗电力的值和所述新的热水供给消耗电力的值合计后的新的消耗电力合计值进行比较的消耗电力比较单元;以及
在判断出所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,控制所述热水供给辅助单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值的辅助控制单元。
2.根据权利要求1所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具备判断所述新的空气调节负荷的值是否大于预先决定的第一阈值的第一阈值判断单元,
将成为所述空气调节用压缩机的采暖额定输出或最大输出的空气调节负荷的值设定为所述预先决定的第一阈值,
在所述第一阈值判断单元判断出所述新的空气调节负荷的值大于所述预先决定的第一阈值的情况下,所述辅助控制单元控制所述热水供给辅助单元的动作。
3.根据权利要求2所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具备判断所述新的空气调节负荷的值是否大于预先决定的第二阈值的第二阈值判断单元,
将成为所述空气调节用压缩机的连续运行和间歇运行的界限的空气调节负荷的值设定为所述预先决定的第二阈值,
在所述第二阈值判断单元判断出所述新的空气调节负荷的值小于所述预先决定的第二阈值的情况下,所述空气调节负荷计算单元在计算出的所述新的空气调节负荷上加上所述预先决定的值来再次计算新的空气调节负荷。
4.根据权利要求3所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具备:
在判断出所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,根据所述新的空气调节负荷的值来决定所述空气调节用压缩机的目标转速的空气调节用目标转速决定单元;以及
在判断出所述新的消耗电力合计值小于所述推定消耗电力合计值的情况下,根据所述新的热水供给负荷的值来决定所述热水供给用压缩机的目标转速的热水供给用目标转速决定单元。
5.根据权利要求4所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
所述空气调节负荷临时决定单元具备在所述辅助控制单元正在控制所述热水供给辅助单元的动作的情况下,对所述推定的空气调节负荷的值进行修正的修正单元。
6.根据权利要求5所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具有:
空气调节用热传递介质循环回路,其与所述空气调节用冷媒回路以能够热交换的方式连接,空气调节用利用侧的热传递介质在该空气调节用热传递介质循环回路中循环;以及
热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路以能够热交换的方式连接,热水供给用利用侧的热传递介质在该热水供给流路中流动,
所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传递介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与所述空气调节用利用侧的热传递介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传递介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传递介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述空气调节用热传递介质循环回路在所述空气调节用利用侧热交换器和设置在空气调节空间中的室内热交换器之间用配管连接来形成环状,
所述热水供给辅助单元具备:
在所述空气调节用利用侧的热传递介质和所述热水供给用利用侧的热传递介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及
控制所述空气调节用利用侧的热传递介质流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,
所述热水供给余热热交换器与所述热水供给用利用侧热交换器上流侧的所述热水供给流路连接,并且以与所述室内热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用热传递介质循环回路连接,
所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
7.根据权利要求5所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具有热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路以能够热交换的方式连接,热水供给用利用侧的热传递介质在该热水供给流路中流动,
所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传递介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与空气调节用利用侧的热传递介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传递介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传递介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述热水供给辅助单元具备:
在流过所述空气调节用冷媒回路的空气调节用冷媒和所述热水供给用利用侧的热传递介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及
控制所述空气调节用冷媒流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,
所述热水供给余热热交换器与所述热水供给用利用侧热交换器上流侧的所述热水供给流路连接,并且以与所述空气调节用利用侧热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用冷媒回路连接,
所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
8.根据权利要求5所述的空气调节热水供给系统,其特征在于,
具有:
空气调节用热传递介质循环回路,其与所述空气调节用冷媒回路以能够热交换的方式连接,空气调节用利用侧的热传递介质在该空气调节用热传递介质循环回路中循环;
热水供给流路,其与所述热水供给用冷媒回路以能够热交换的方式连接,热水供给用利用侧的热传递介质在该热水供给流路中流动,
中间热介质回路,在能够储热的储热罐中贮存的中间热介质在该中间热介质回路中循环;以及
中间热交换器,其能够在所述空气调节用冷媒回路、所述热水供给用冷媒回路以及所述中间热介质回路这三个回路间进行热交换,
所述空气调节用冷媒回路将所述空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、用于与空气调节用热源侧的热传递介质进行热交换的空气调节用热源侧热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与空气调节用利用侧的热传递介质进行热交换的空气调节用利用侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述热水供给用冷媒回路将所述热水供给用压缩机、与所述热水供给用利用侧的热传递介质进行热交换的热水供给用利用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、用于与热水供给用热源侧的热传递介质进行热交换的热水供给用热源侧热交换器依次用冷媒配管连接来形成环状,
所述空气调节用热传递介质循环回路在所述空气调节用利用侧热交换器和设置在空气调节空间中的室内热交换器之间用配管连接来形成环状,
所述热水供给辅助单元具备:
在所述空气调节用利用侧的热传递介质和所述中间热介质之间进行热交换的热水供给余热热交换器;以及
控制所述空气调节用利用侧的热传递介质流向所述热水供给余热热交换器的流量的流量控制单元,
所述热水供给余热热交换器与所述中间热交换器上流侧的所述中间热介质回路连接,并且以与所述室内热交换器串联或者并联的方式与所述空气调节用热传递介质循环回路连接,
所述辅助控制单元控制所述流量控制单元的动作,以便接近所述新的空气调节负荷的值。
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