CN102770725B - 空气调节热水供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供在外部空气温度为室内的露点温度以上的情况下也能够进行自然循环式循环的冷却除湿的空气调节热水供给系统。本发明的空气调节热水供给系统具备空气调节用制冷剂回路(5)、进行热水供给的热水供给用制冷剂回路(6)以及在空气调节用制冷剂回路和热水供给用制冷剂回路间进行热交换器的中间热交换器(23)。空气调节用制冷剂回路用制冷剂配管依次连接空气调节用压缩机(21)、空气调节用流路切换阀(22)、中间热交换器(23)、空气调节用膨胀阀(27)和空气调节用使用侧热交换器(28)而形成为环状。热水供给用制冷剂回路用制冷剂配管依次连接热水供给用压缩机(41)、热水供给用使用侧热交换器(42)、热水供给用膨胀阀(43)和中间热交换器(23)而形成为环状。并且,在空气调节用制冷剂回路中设置绕过空气调节用压缩机的旁路配管(29)和旁路开闭单元(34a、34b)。中间热交换器被设置在比空气调节用使用侧热交换器高的位置。

Description

空气调节热水供给系统
技术领域
本发明涉及能够使切换进行制冷和采暖的空气调节用制冷剂回路和进行热水供给的热水供给用制冷剂回路经由中间热交换器相互间可热交换地连接,形成空气调节用冷冻循环和热水供给用冷冻循环的二元冷冻循环的空气调节热水供给系统,尤其涉及作为空气调节用冷冻循环,能够将空气调节用制冷剂由于密度差而进行自然循环的自然循环式循环、和空气调节用制冷剂通过空气调节用压缩机进行强制循环的压缩式循环这两个空气调节用冷冻循环分开使用的空气调节热水供给系统。
背景技术
作为分开使用自然循环式循环和压缩式循环这两个冷冻循环的现有技术,例如,在专利文献1中公开了具备室内热交换器、室外热交换器、制冷剂配管、膨胀阀、作为独立装置的相当于压缩冷冻机的制冷剂压缩强制循环装置的制冷剂自然循环冷却除湿装置。该制冷剂自然循环冷却除湿装置具有用制冷剂配管将室外热交换器、位于比该室外热交换器低的为准的室内热交换器、膨胀阀连接成环状而形成的自然循环式循环和基于制冷剂压缩强制循环装置的压缩式循环,是对于自然循环式循环的室外热交换器严密结合压缩式循环的蒸发热交换器的结构。根据该结构,蒸发热交换器能够从室外热交换器高效地夺取热能,因此,在室内与室外没有气温差,冷却除湿能力降低的情况下,也能够通过运行制冷剂压缩机强制循环装置来补偿制冷剂自然循环冷却除湿装置的冷却除湿能力的降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平10-300128号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是,在上述现有技术中,构成了自然循环式循环和压缩式循环独立的冷冻循环,因此,在制冷采暖的峰值时等无法将自然循环式循环的热交换器用作压缩式循环的热交换器。因此,存在无法有效地利用自然循环式循环的热交换器的热交换功能的课题。此外,在上述现有技术中,存在当外部空气(大气)温度为室内温度以上时,通过压缩式循环进行从室内向外部空气放热,未有效地利用该放热的课题。此外,还存在当外部空气温度为室内的露点温度以上时,仅通过自然循环式循环无法进行冷却除湿的课题。
鉴于上述实际情况而提出本发明,其第一目的在于提供能够将自然循环式循环的热交换器用作压缩式循环的热交换器的空气调节热水供给系统。此外,本发明的第二目的在于提供能够有效地利用来自压缩式循环的放热的空气调节热水供给系统。此外,本发明的第三目的在于提供在外部空气温度为室内的露点温度以上的情况下也能够进行基于自然循环式循环的冷却除湿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,本发明的空气调节热水供给系统具备:切换进行制冷运转和采暖运转的空气调节用制冷剂回路;进行热水供给的热水供给用制冷剂回路;在所述空气调节用制冷剂回路中循环的空气调节用制冷剂和在所述热水供给用制冷剂回路中循环的热水供给用制冷剂之间进行热交换的中间热交换器,该空气调节热水供给系统的特征在于,用制冷剂配管依次连接空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、所述中间热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与空气调节用使用侧的热传递介质(例如室内空气、水或者盐水)进行热交换的空气调节用使用侧热交换器,来将所述空气调节用制冷剂回路形成为环状,用制冷剂配管依次连接热水供给用压缩机、与热水供给用使用侧的热传递介质(例如水)进行热交换的热水供给用使用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、所述中间热交换器,来将所述热水供给用制冷剂回路形成为环状,在所述空气调节用制冷剂回路中,设置用于绕过所述空气调节用压缩机的旁路配管、将所述空气调节用制冷剂的流路切换为经由所述空气调节用压缩机的流路和经由所述旁路配管的流路的某一个流路的旁路开闭单元,将所述中间热交换器设置在比所述空气调节用使用侧热交换器高的位置。
根据本发明,在能够进行基于使用空气调节用压缩机使空气调节用制冷剂在空气调节用制冷剂回路内强制循环的压缩式循环的运转的基础上,在中间热交换器和空气调节用使用侧热交换器之间有压头差,因此使用绕过空气调节用压缩机的旁路配管能够进行基于利用了空气调节用制冷剂的密度差的自然循环式循环的运转。即,在一个空气调节用制冷剂回路中能够构成压缩式循环和自然循环式循环这两个循环。因此,本发明能够将自然循环式循环的热交换器有效地用作压缩式循环的热交换器。此外,本发明通过根据使用环境适当切换运转压缩式循环和自然循环式循环,能够降低消耗电力。特别是,本发明在由于制冷负荷小因此断续地运转空气调节用压缩机的情况下,通过基于自然循环式循环的运转,能够大幅地降低消耗电力。
并且,在本发明中,因为能够通过中间热交换器在空气调节用制冷剂回路中流动的空气调节用制冷剂和在热水供给用制冷剂回路中流动的热水供给用制冷剂之间进行热交换,所以在空气调节用制冷剂回路的自然循环式循环中能够将中间热交换器用作冷凝器。即,通过使在中间热交换器内的空气调节用制冷剂向流入中间热交换器的低温的热水供给用制冷剂放热,能够使该空气调节用制冷剂冷凝、液化。因此,本发明即使温度差小也能够通过自然循环式循环确保大的冷却能力。
在此,在外部空气温度与室内温度的差小的情况下,在将外部空气作为放热源的自然循环式循环中,无法提高冷却能力,但是,在本发明中因为能够通过中间热交换器进行热水供给用制冷剂和空气调节用制冷剂的热交换,所以在外部空气温度和室内温度的差小的情况下,也能够可靠地运转自然循环式循环。即,通过在热水供给用制冷剂回路中流动的热水供给用制冷剂的吸热作用,能够辅助自然循环式循环的动作。
此外,在外部空气温度为室内空气的露点温度以上的情况下,仅基于自然循环式循环的运转无法进行室内空气的冷却除湿,但是,在本发明中,通过适当调整在热水供给用制冷剂回路中安装的热水供给用膨胀阀的阀开度,能够调整热水供给用制冷剂的温度,因此能够经由中间热交换器使空气调节用制冷剂的温度下降到任意的温度。因此,本发明在外部空气温度为室内空气的露点温度以上的情况下也能够对室内进行冷却除湿。
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,在所述空气调节用制冷剂回路中,与所述中间热交换器并联地设置用于在空气调节用热源侧的热传递介质(例如大气)和所述空气调节用制冷剂之间进行热交换器的空气调节用热源侧热交换器,在所述热水供给用制冷剂回路中,与所述中间热交换器并联地设置用于在热水供给用热源侧的热传递介质(例如大气)和所述热水供给用制冷剂之间进行热交换的热水供给用热源侧热交换器,将所述空气调节用热源侧热交换器设置在比所述空气调节用使用侧热交换器高的位置。
根据本发明,也能够分别单独地运转空气调节用制冷剂回路和热水供给用制冷剂回路。此外,本发明因为在空气调节用热源侧热交换器和空气调节用使用侧热交换器之间设置了压头差,所以即使不进行基于热水供给用制冷剂回路的热水供给循环的运转,也能够使空气调节用制冷剂在空气调节用热源侧热交换器和空气调节用使用侧热交换器之间进行自然循环。因此,本发明能够提高消耗电力的降低效果。
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,所述空气调节用使用侧热交换器和在被空气调节空间(例如住宅)内设置的室内热交换器之间用配管连接,形成空气调节用热传递介质循环回路,使作为所述空气调节用使用侧的热传递介质的水或盐水在所述空气调节用热传递介质循环回路中循环。
根据本发明,除了不需要如现有那样连接室内机和室外机的制冷剂配管,制冷剂量可以较少。此外,在现有的用制冷剂配管连接室内机和室外机的结构中形成自然循环式循环的情况下,需要在比室内机高的位置设置室外机,有布置的限制。但是,根据本发明,因为是设置了空气调节用热传递介质循环回路的结构,所以有布置的自由度增加的优点。
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,在所述热水供给用使用侧热交换器的入口和出口,分别连接作为所述热水供给用使用侧的热传递介质的水流过的配管来形成热水供给回路,在所述热水供给回路中设置了能够蓄积水从所述热水供给用使用侧热交换器得到的热能的罐(例如被称为储热水罐、蓄热罐的罐)。
根据本发明,能够在罐中积蓄回收空气调节排热从热水供给用使用侧热交换器得到的热能,因此,具有实现热能量的有效利用,能量效率提高的优点。另外,本发明因为能够在罐中蓄热,所以能够消除空气调节负荷和热水供给负荷的时间段的不同。例如,在本发明中,在有制冷负荷而没有热水供给负荷的白天进行热水供给循环运转的同时进行基于自然循环式循环的被冷却空间的制冷,能够将在该热水供给循环的运转中得到的热能蓄热在罐中。简单地说,本发明能够在白天制冷的同时使热水沸腾,能够在夜间利用该热水。
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,具备用于控制所述空气调节用制冷剂回路以及所述热水供给用制冷剂回路的运转的控制装置,所述控制装置根据以下条件从多个运转模式中选择某一个运转模式:由使用者设定的设定室温(Tr_st);由使用者设定的设定湿度(Hr_st);外部空气温度(Toa);所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器入口的温度(Twbi);根据所述设定室温、所述设定湿度以及所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器入口的温度而决定的所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器出口的设定温度(Twb_st);所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器入口的温度(Twhi);根据使用者的要求以及所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器入口的温度而决定的热水供给输出(Qhw);以及所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器出口的输出热水温度(Twho)。
根据本发明,能够通过控制装置选择适当的运转模式,因此能够在维持舒适的室内空间的基础上,提高节能性。
发明的效果
根据本发明,在制冷负荷小,压缩机断续运转的情况下,在需要使热水供给机动作的情况下(中间期),不运转空气调节用循环的压缩机,而通过热水供给循环的膨胀阀开度,使蒸发温度下降,由此能够生成任意温度(可除湿的温度)水平的冷水。由此,能够不在效率低的区域运转空气调节循环地进行制冷运转,能够降低消耗电力。
附图说明
图1是本发明的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运转模式No.1的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图3是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.2-1的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图4是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.2-2的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图5是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.3的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图6是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.4-1的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图7是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.4-2的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图8是表示图1所示的空气调节热水供给系统的运转模式No.5的制冷剂和热传递介质的流动的动作图。
图9是表示图1所示的空气调节热水供给系统的各运转模式的选择条件的图。
图10是空气调节热水供给系统的制冷剂的压力-焓线图,图10(a)是本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统中的制冷剂的压力-焓线图,图10(b)是现有的空气调节热水供给系统中的制冷剂的压力-焓线图。
图11是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12是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:切换制冷运转和采暖运转进行运转的空气调节用制冷剂回路5;进行热水供给的热水供给用制冷剂回路6;与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,进行住宅60的室内的空气调节的空气调节用冷热水循环回路(空气调节用热传递介质循环回路)8;与热水供给用制冷剂回路6进行热交换,进行热水供给的热水供给回路9。此外,本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统成为具备在室外配置的热泵单元1和在室内配置的室内单元2的单元结构。
在热泵单元1中安装了空气调节用制冷剂回路5、热水供给用制冷剂回路6、空气调节用冷热水循环回路8以及热水供给回路9。并且,在空气调节用制冷剂回路5和热水供给用制冷剂回路6之间配置了中间热交换器23。该中间热交换器23为能够在空气调节用制冷剂回路5中循环的空气调节用制冷剂和在热水供给用制冷剂回路6中循环的热水供给用制冷剂之间进行热交换的构造。
空气调节用制冷剂回路5是通过空气调节用制冷剂进行循环而形成冷冻循环的回路,用制冷剂配管连接压缩空气调节用制冷剂的空气调节用压缩机21、切换空气调节用制冷剂的流路的四通阀(空气调节用流路切换阀)22、中间热交换器23、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、空气调节用制冷剂罐26、对空气调节用制冷剂进行减压的空气调节用膨胀阀27、与空气调节用冷热水循环回路8进行热交换的空气调节用使用侧热交换器28而形成环状。此外,中间热交换器23被配置在比空气调节用使用侧热交换器28高的位置,在中间热交换器23和空气调节用使用侧热交换器28之间形成压头差。根据该压头差能够使空气调节用制冷剂在空气调节用制冷剂回路5内自然循环(后面详细说明)。
接着,说明空气调节用制冷剂回路5的结构的细节。空气调节用制冷剂回路5首先具备按照空气调节用压缩机21的喷出口21b、四通阀22、中间热交换器23、空气调节用制冷剂罐26、空气调节用膨胀阀27、空气调节用使用侧热交换器28、四通阀22、空气调节用压缩机21的吸入口21a的顺序依次用制冷剂配管连接而形成环状的空气调节用制冷剂主回路5a。
空气调节用制冷剂回路5在该空气调节用制冷剂主回路5a中设置了两个空气调节用制冷剂分支路5b、5c。第一空气调节用制冷剂分支路5b是经由与中间热交换器23并联连接的空气调节用热源侧热交换器24的空气调节用制冷剂分支路,具体来说,是从位于四通阀22和中间热交换器23之间的位置的分支点I分支,经由空气调节用热源侧热交换器24,在位于中间热交换器23和空气调节用制冷剂罐26之间的位置的分支点J合流的空气调节用制冷剂分支路。
第二空气调节用制冷剂分支路5c是绕过空气调节用压缩机21的吸入口21a和喷出口21b的空气调节用制冷剂分支路,具体来说,是用空气调节用制冷剂配管(旁路配管)29连接位于空气调节用使用侧热交换器28与四通阀22之间的位置的分支点A、和位于四通阀22与分支点I之间的位置的分支点B而形成的空气调节用制冷剂分支路。此外,在分支点A、分支点B分别设置三通阀34a、三通阀34b,通过操作这些三通阀(旁路开闭单元)34a、34b,将空气调节用制冷剂的流路切换为经由空气调节用压缩机21的流路和绕过空气调节用压缩机21的流路的某一个。
另外,隔着中间热交换器23设置二通阀35a、35b,隔着空气调节用热源侧热交换器24设置二通阀35c、35d。此外,作为在空气调节用制冷剂回路5中循环的空气调节用制冷剂,例如可以使用R410a、R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2。
然后,详细说明上述的在空气调节用制冷剂回路5中安装的各设备的构造。空气调节用压缩机21是可进行容量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、回转式、涡旋式、螺旋式、离心式的压缩机。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,旋转速度可从低速到高速变化。
虽然未图示,但中间热交换器23它是被一体构成为空气调节用制冷剂流动的空气调节用制冷剂传热管和热水供给用制冷剂流动的热水供给用制冷剂传热管彼此热接触(例如将传热管彼此接合)的热交换器。此外,虽然未图示,但是空气调节用使用侧热交换器28被构成为空气调节用制冷剂流动的空气调节用制冷剂传热管和水(空气调节用使用侧的热传递介质)流动的空气调节用冷热水传热管热接触。空气调节用制冷剂罐26作为控制通过流路的切换而变化的空气调节用制冷剂的量的缓存器而发挥作用。空气调节用膨胀阀27通过调整阀的开度能够将空气调节用制冷剂的压力减压到预定的压力。
空气调节用冷热水循环回路(空气调节用热传递介质循环回路)8是作为用于与空气调节用制冷剂5进行热交换的空气调节用使用侧的热传递介质的水流动的回路,是用空气调节用冷热水配管依次连接在住宅(被空气调节空间)60中设置的室内热交换器61、空气调节用冷热水循环泵52、四通阀53、空气调节用使用侧热交换器28而形成为环状的回路。在该空气调节用冷热水循环回路8内流动的水(冷水或者热水)经由室内热交换器61与住宅60内的空气进行热交换器,对住宅60内进行制冷或者采暖。此外,作为在空气调节用冷热水循环回路8内流动的空气调节用使用侧的热传递介质,也可以代替水而使用乙二醇等盐水。更不必说如果使用盐水则在寒冷地区也能够应用。
此外,在以下的说明中,作为在空气调节用冷热水循环回路8中流动的水使用了“冷水”或者“热水”的用语,但是,在此附带说明,“冷水”是在制冷时在空气调节用冷热水循环回路8中流动的水的意义上使用的用语,“热水”是在采暖时在空气调节用冷热水循环回路8中流动的水的意义上使用的用语。
热水供给用制冷剂回路6是通过热水供给用制冷剂循环而形成冷冻循环的回路,用制冷剂配管连接使热水供给用制冷剂压缩的热水供给用压缩机41、与热水供给回路9进行热交换的热水供给用使用侧热交换器42、热水供给用制冷剂罐46、使热水供给用制冷剂减压的热水供给用膨胀阀43、中间热交换器23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而形成环状。
然后,说明热水供给用制冷剂回路6的结构的细节。热水供给用制冷剂回路6首先具备按照热水供给用压缩机41的喷出口41b、热水供给用使用侧热交换器42、热水供给用制冷剂罐46、热水供给用膨胀阀43、中间热交换器23、热水供给用压缩机41的吸入口41a的顺序用制冷剂配管连接而形成环状的热水供给用制冷剂主回路6a。
热水供给用制冷剂回路6在该热水供给用制冷剂主回路6a中设置了热水供给用制冷剂分支路6b而构成。热水供给用制冷剂分支路6b是经由与中间热交换器23并联连接的热水供给用热源侧热交换器44的热水供给用制冷剂分支路,具体来说,是从位于热水供给用膨胀阀43和中间热交换器23之间的位置的分支点K分支,经由热水供给用热源侧热交换器44,在位于中间热交换器23和热水供给用压缩机41的吸入口41a之间的位置的分支点L合流的热水供给用制冷剂分支路。
此外,分别在中间热交换器23的入口的附近位置设置了二通阀49b,在热水供给用热源侧热交换器44的入口的附近位置设置了二通阀49a。此外,作为在热水供给用制冷剂回路6中循环的热水供给用制冷剂,例如可以使用R134a、HFO1234yf、HFO1234ze、CO2。
然后,详细说明上述的在热水供给用制冷剂回路6中安装的各设备的构造。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进行容量控制,旋转速度可以从低速到高速变化。虽然未图示热水供给用使用侧热交换器42,但是它被构成为使向热水供给回路9提供的水流动的热水供给用传热管和热水供给用制冷剂流动的热水供给用制冷剂传热管进行热接触。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制冷剂的压力减压到预定的压力。
热水供给回路9是在热水供给用使用侧热交换器42的入口连接热水供给用配管72的一端,在热水供给用使用侧热交换器42的出口连接热水供给用配管73的一端而形成的回路。热水供给用配管72的另一端与水的供给源连接,热水供给用配管73的另一端与热水供给负荷侧的设备(浴盆等)连接。因此,提供给热水供给回路9内的水通过与热水供给用使用侧热交换器42进行热交换而成为热水,在热水供给用配管73中流动的同时被引向热水供给负荷侧的设备。此外,虽然未图示,但是在热水供给回路9内安装了热水供给用循环泵和用于检测水的流量的热水供给用流量传感器。此外,在热水供给用使用侧热交换器42中热水供给用制冷剂的流动和水的流动成为相对流动。
此外,在该空气调节热水供给系统中具备多个温度传感器TE1~TE8。具体来说,在空气调节用冷热水循环回路8中,分别在空气调节用使用侧热交换器28的入口(制冷运转时的入口)处设置了温度传感器T1,在出口(制冷运转时的出口)处设置了温度传感器TE2。在空气调节用制冷剂回路5中,分别在空气调节用压缩机21的吸入口21a设置了温度传感器TE3,在喷出口21b设置了温度传感器TE4。此外,在热水供给回路9中分别在热水供给用使用侧热交换器42的入口设置了温度传感器TE7,在出口处设置了温度传感器TE8。此外,虽然未图示,但是也设置了用于测定外部空气温度的外部空气温度传感器。
控制装置1a输入来自未图示的遥控器的指令信号、温度传感器TE1~TE8以及外部空气温度传感器的检测信号等,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34a、34b的切换、空气调节用冷热水循环泵52的驱动/停止、二通阀35a~35d、二通阀49a、49b的开闭以及其他的空气调节热水供给系统的运转所需的控制。
接着,参照图2~图8说明通过上述的空气调节热水供给系统进行的各种运转模式。在图2~图8中,附加在热交换器上的箭头表示热的流动,附加在各回路5、6、8、9上的箭头表示流体在各回路中流动的方向。此外,在图2~图8中,关于二通阀,被涂成黑色的表示为闭状态,关于三通阀,涂黑的端口表示关闭,关于四通阀,实线的流路表示有效。此外,在图2~图8中省略了温度传感器TE1~TE8的图示。
“运转模式No.1<制冷/热水供给运转>”(参照图2)
运转模式No.1是分别进行基于空气调节用制冷剂回路5的制冷运转和基于热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转的运转模式。
在空气调节用制冷剂回路5中,从空气调节用压缩机21的喷出口21b喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀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内流动的高温高压的气体制冷剂向大气放热而冷凝、液化。该高压的制冷剂通过被调节到预定的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二相制冷剂,流入空气调节用使用侧热交换器28。在空气调节用使用侧热交换器28内流动的气液二相制冷剂,从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的冷水吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂通过四通阀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制冷剂。
此外,在运转模式No.1中,中间热交换器23的前后的二通阀35a、35b关闭,使得空气调节用制冷剂不在中间热交换器23内流动。此外,通过空气调节用压缩机21的前后的三通阀34a、34b将绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c闭锁。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即,住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61中流动的冷水从住宅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热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,再次在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路6中,通过热水供给用压缩机41被压缩而成为高温高压的气体制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂向在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂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二相制冷剂。该气液二相制冷剂在热水供给用热源侧热交换器44中流动的期间,从大气吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂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制冷剂。
此外,在运转模式No.1中,中间热交换器23的上游侧的二通阀49b关闭,使得热水供给用制冷剂不在中间热交换器23内流动。
“运转模式No.2-1<利用了制冷排热的热水供给运转>”(参照图3)
运转模式No.2-1是利用制冷运转的排热进行热水供给运转的模式中的、在制冷运转的排热大于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式。该运转模式No.2-1是在制冷运转的排热大于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式,因此,可以不使用热水供给用热源侧热交换器44。因此,在热水供给用热源侧热交换器44的上游侧的二通阀49a关闭,使得热水供给用制冷剂不在热水供给用热源侧热交换器44内流动。
在空气调节用制冷剂回路5中,从空气调节用压缩机21的喷出口21b喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀22分别流入空气调节用热源侧热交换器24和中间热交换器23。即,气体制冷剂分支流入空气调节用制冷剂主回路5a和第一空气调节用制冷剂分支路5b。在空气调节用热源侧热交换器24内流动的高温高压的气体制冷剂向大气放热而冷凝、液化。另一方面,在中间热交换器23内流动的高温高压的气体制冷剂通过向在热水供给用回路6内流动的热水供给用制冷剂放热而冷凝、液化。即,在中间热交换器23内进行基于空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。
分别从空气调节用热源侧热交换器24以及中间热交换器23流出的高压的制冷剂通过被调节到预定的开度的空气调节用膨胀阀27进行减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂,流入空气调节用使用侧热交换器28。在空气调节用使用侧热交换器28内流动的气液二相制冷剂从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的冷水吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂通过四通阀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制冷剂。
此外,在运转模式No.2-1中,通过空气调节用压缩机21的前后的三通阀34a、34b,绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c被闭锁。
在空气调节用冷热水循环回路8中,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即,住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61中流动的冷水从住宅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热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在再次流过空气调节用使用侧热交换器28的期间与空气调节用制冷剂回路5进行热交换而被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路6中,通过热水供给用压缩机41被压缩而成为高温高压的气体制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂向在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此所供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂通过热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂在流过中间热交换器23的期间,从空气调节用制冷剂吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。即,在中间热交换器23内,进行基于空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。该低压的气体制冷剂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制冷剂。在该运转模式No.2-1中,热水供给用制冷剂回路6中的中间热交换器23作为使用了空气调节用制冷剂回路5的排热的蒸发器而发挥作用。
在该运转模式No.2-1中,能够利用通过空气调节用制冷剂回路5的制冷运转产生的排热,进行热水供给用制冷剂回路6的热水供给循环运转,因此,实现了能量的有效利用。此外,该运转模式No.2-1使用空气调节排热作为热源,因此与将外部空气用作热源的情况相比,能够提高热水供给循环的蒸发温度。因此,在运转模式No.2-1中,能够降低对热水供给用压缩机41的输入,因此能够降低热水供给用压缩机41的消耗电力。并且,在运转模式No.2-1中,由于能够停止热水供给用热源侧热交换器44的风扇,因此热水供给循环的运转所需的消耗电力也减少。
“运转模式No.2-2<利用了制冷排热的热水供给运转>”(参照图4)
运转模式No.2-2是利用制冷运转的排热进行热水供给运转的模式中的、在制冷运转的排热小于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式。该运转模式No.2-2是在制冷运转的排热小于热水供给运转的吸热的情况下进行的模式,因此可以不使用空气调节用热源侧热交换器24。因此,空气调节用热源侧热交换器24的前后的二通阀35c、35d关闭,使得空气调节用制冷剂不在空气调节用热源侧热交换器24内流动。
在空气调节用制冷剂回路5中,从空气调节用压缩机21的喷出口21b喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀22流入中间热交换器23。在中间热交换器23内流动的高温高压的气体制冷剂通过向在热水供给用回路6内流动的热水供给用制冷剂放热而冷凝、液化。即,在中间热交换器23内,进行通过空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。
然后,该高压的制冷剂通过被调节到预定的开度的空气调节用膨胀阀27减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂,流入空气调节用使用侧热交换器28。在空气调节用使用侧热交换器28内流动的气液二相制冷剂从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的冷水吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂通过四通阀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制冷剂。
此外,在运转模式No.2-2中,通过空气调节用压缩机21的前后的三通阀34a、34b,用于绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c被闭锁。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即,住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61中流动的冷水从住宅60的空气吸热而升温。该升温后的冷水通过空气调节用冷热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在流过空气调节用使用侧热交换器28期间,再次与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷回路6中,通过热水供给用压缩机41被压缩而成为高温高压的气体制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42中流动的高温高压的气体制冷剂向在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂通过热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂分别流入热水供给用热源侧热交换器44和中间热交换器23。即,气体制冷剂分别流入热水供给用制冷剂主回路6a和热水供给用制冷剂分支路6b。在热水供给用热源侧热交换器44中流动的气液二相制冷剂从大气吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。
另一方面,在中间热交换器23内流动的气液二相制冷剂从在空气调节用制冷剂回路5内流动的空气调节用制冷剂吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。即,在中间热交换器23内,进行空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。分别从热水供给用热源侧热交换器44以及中间热交换器23流出的低压的气体制冷剂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制冷剂。在该运转模式No.2-2中,在热水供给用制冷剂回路6中的中间热交换器23,作为使用了空气调节用制冷剂回路5的排热的蒸发器而发挥作用。
在该运转模式No.2-2中,能够将由空气调节用制冷剂回路5的制冷运转产生的空气调节排热放热给热水供给用制冷剂回路6,因此,与将空气调节排热放热到外部大气相比能够降低空气调节循环的冷凝压力,因此能够降低空气调节用压缩机21的输入。因此,在运转模式No.2-2中能够降低空气调节用压缩机21的消耗电力。并且,在运转模式No.2-2中,因为能够停止空气调节用热源侧热交换器24的风扇,所以空气调节循环的运转所需的消耗电力也降低。
“运转模式No.3<采暖/热水供给运转>”(参照图5)
运转模式No.3是分别进行基于空气调节用制冷剂回路5的采暖运转和基于热水供给制冷剂回路6的热水供给运转的模式。
在空气调节用制冷剂回路5中,从空气调节用压缩机21的喷出口21b喷出的高温高压的气体制冷剂通过四通阀22流入空气调节用使用侧热交换器28。在空气调节用使用侧热交换器28内流动的高温高压的气体制冷剂向在空气调节用冷热水循环回路8内流动的热水放热而冷凝、液化。该高压的制冷剂通过被调节到预定的开度的空气调节用膨胀阀27减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂,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内流动的气液二相制冷剂从大气吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂通过四通阀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制冷剂。
此外,在运转模式No.3中,中间热交换器23前后的二通阀35a、35b关闭,使得空气调节用制冷剂不在中间热交换器23内流动。此外,通过空气调节用压缩机21前后的三通阀34a、34b,用于绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c被闭锁。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,从在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂吸热后的热水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中空气调节用冷热水循环回路8内的热水和住宅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的室内被采暖。此时,在室内热交换器61中流动的热水对住宅60内的空气放热而被冷却。该冷却后的热水通过空气调节用冷热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间再次与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,升温到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路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制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂向在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂通过被调节到预定的开度热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂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,成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂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制冷剂。
此外,在运转模式No.3中,中间热交换器23上游侧的二通阀49b关闭,使得热水供给用制冷剂不在中间热交换器23内流动。
“运转模式No.4-1<利用了热水供给循环的空气调节侧自然循环运转>”(参照图6)
运转模式No.4-1是进行通过热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转的同时使空气调节用制冷剂回路5内的空气调节用制冷剂自然循环来进行制冷运转的运转模式中的、在制冷运转的排热大于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式。该运转模式No.4-1是在制冷运转的排热大于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式,所以可以不使用热水供给用热源侧热交换器44。因此,热水供给用热源侧热交换器44上游侧的二通阀49a关闭,使得热水供给用制冷剂不在热水供给用热源侧热交换器44内流动。
在该运转模式No.4-1中,空气调节用压缩机21停止,通过空气调节用压缩机21前后的三通阀34a、34b,用于绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c开放,经由空气调节用压缩机21的路径(在图6中用虚线所示的路径)闭锁。因此,空气调节用制冷剂绕过空气调节用压缩机21在空气调节用制冷剂回路5内循环。此外,在运转模式No.4-1中,中间热交换器23前后的二通阀35a、35b打开。此外,空气调节用膨胀阀27根据要通过空气调节用使用侧热交换器28得到的交换热量被调整到预定的开度。
在中间热交换器23内滞留的空气调节用制冷剂对在热水供给用制冷剂回路6内流动的热水供给用制冷剂放热而冷凝、液化。密度大的液体制冷剂受到重力的影响而下降,通过空气调节用膨胀阀27,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间,从在空气调节用冷热水循环回路8内循环的冷水吸热而蒸发、气化。此时,由于制冷剂的密度差而产生压力梯度,因此蒸发的制冷剂向中间热交换器23流动。关于在空气调节用热源侧热交换器24内滞留的空气调节用制冷剂,同样也向大气放热而冷凝、液化,由此进行基于密度差的空气调节用制冷剂回路5内的自然循环。这样,在空气调节用制冷剂回路5中形成空气调节用制冷剂自然循环的自然循环式循环。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,通过空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61内流动的冷水,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热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间再次与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路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制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂对在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂通过热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂在流过中间热交换器23的期间,从空气调节用制冷剂吸热而蒸发成为低压的气体制冷剂。即,在中间热交换器23内,进行空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。该低压的气体制冷剂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制冷剂。在该运转模式中,热水供给用制冷剂回路6中的中间热交换器23作为利用了在空气调节用制冷剂回路5中自然循环的空气调节用制冷剂的热的蒸发器而发挥作用。
在该运转模式No.4-1中,可以不运转空气调节用压缩机21而使空气调节用制冷剂自然循环来对住宅60内制冷,因此能够大幅降低消耗电力。
在此,为了高效地对住宅60内制冷,必须连续进行空气调节用制冷剂的自然循环,但是在外部空气温度与住宅60内的温度(室内温度)的差小的情况下,制冷剂的密度差变小,难以稳定地进行基于自然循环的运转。但是,运转模式No.4-1中因为进行通过热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转,所以在中间热交换器23内滞留的空气调节用制冷剂通过在中间热交换器23内流动的热水供给用制冷剂强制地夺取热,因此容易冷凝、液化。即,通过在热水供给运转中得到的热水供给用制冷剂的热(冷能)辅助空气调节用制冷剂的自然循环。因此,空气调节用制冷剂的自然循环的制冷的效率变高,住宅60内变得舒适。
“运转模式No.4-2<利用了热水供给循环的空气调节侧自然循环运转>”(参照图7)
运转模式No.4-2是进行通过热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转的同时使空气调节用制冷剂回路5内的空气调节用制冷剂自然循环来进行制冷运转的模式中的、在制冷运转的排热小于热水供给运转的吸热的情况下进行的运转模式。该运转模式No.4-2因为是在通过制冷运转产生的排热小于热水供给运转的吸热的情况下进行的模式,所以可以不使用空气调节用热源侧热交换器24。因此,关闭热水供给用热源侧热交换器44前后的二通阀35c、35d,使得空气调节用制冷剂不在空气调节用热源侧热交换器24内流动。
在该运转模式No.4-2中,空气调节用压缩机21停止,通过空气调节用压缩机21前后的三通阀34a、34b,用于绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c被开放,经由空气调节用压缩机21的路径(在图7中用虚线表示的路径)被闭锁。因此,空气调节用制冷剂绕过空气调节用压缩机21在空气调节用制冷剂回路5内循环。此外,根据要在空气调节用使用侧热交换器28得到的交换热量,空气调节用膨胀阀27被调整到预定的开度。
在中间热交换器23内滞留的空气调节用制冷剂,对在热水供给用制冷剂回路6中流动的热水供给用制冷剂放热而冷凝、液化。密度大的液体制冷剂受到重力的影响而下降,通过空气调节用膨胀阀27,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间从在空气调节用冷热水循环回路8内循环的冷水吸热而蒸发、气化。此时,产生基于制冷剂的密度差的压力梯度,因此蒸发后的制冷剂向中间热交换器23流动。这样,空气调节用制冷剂回路5形成空气调节用制冷剂自然循环的自然循环式循环。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,通过空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即,住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61中流动的冷水从住宅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热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间再次与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路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制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂对在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化后的高压的制冷剂通过热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂分别流向中间热交换器23和热水供给用热源侧热交换器44。
在中间热交换器23中流动的气液二相制冷剂从空气调节用制冷剂吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。即,在中间热交换器23内,进行空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂的热交换。此外,在热水供给用热源侧热交换器44中流动的气液二相制冷剂也从大气吸热而蒸发,成为低压的气体制冷剂。
该低压的气体制冷剂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制冷剂。在该运转模式中,热水供给用制冷剂回路6中的中间热交换器23作为利用了在空气调节用制冷剂回路5中自然循环的空气调节用制冷剂的热的蒸发器而发挥作用。
在该运转模式No.4-2中,可以不运转空气调节用压缩机21而使空气调节用制冷剂自然循环来对住宅60内制冷,因此能够大幅降低消耗电力。
在此,为了高效地对住宅60内制冷,必须连续进行空气调节用制冷剂的自然循环,但是在外部温度与住宅60内的温度(室内温度)的差小的情况下,制冷剂的密度差变小,难以稳定地进行基于自然循环的运转。但是,运转模式No.4-2中,因为进行通过热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转,所以在中间热交换器23内滞留的空气调节用制冷剂通过在中间热交换器23内流动的热水供给用制冷剂强制地夺取热,因此容易冷凝、液化。即,通过在热水供给运转中得到的热水供给用制冷剂的热(冷能)辅助空气调节用制冷剂的自然循环。因此,通过空气调节用制冷剂的自然循环的制冷的效率变好,住宅60内变得舒适。
此外,在外部空气温度为住宅60内的露点温度以上的情况下,仅使空气调节用制冷剂与大气进行热交换,在空气调节用制冷剂回路5内进行自然循环,无法对住宅60内的空气冷却除湿。但是,在运转模式No.4-2中,可以调整热水供给用膨胀阀43的阀开度来任意地调整在中间热交换器23中流动的热水供给用制冷剂的温度,因此,能够将经由中间热交换器23进行热交换的空气调节用制冷剂回路5内的空气调节用制冷剂的温度调整到期望的温度(为住宅60内的露点温度以下的温度)。因此,在外部空气温度为住宅60内的露点温度以上的环境下,也能够通过自然循环式循环对住宅60内的空气进行冷却除湿。
“运转模式No.5<利用外部空气的自然循环运转>”(参照图8)
运转模式No.5是在进行基于热水供给用制冷剂回路6的热水供给运转的同时,利用外部空气使空气调节用制冷剂回路5内的空气调节用制冷剂自然循环来进行制冷运转的运转模式。在该运转模式No.5中,因为不使用中间热交换器23,所以关闭二通阀35a、35b、49b,使空气调节用制冷剂以及热水供给用制冷剂不在中间热交换器23内流动。
在该运转模式No.5中,空气调节用压缩机21停止,通过空气调节用压缩机21前后的三通阀34a、34b,用于绕过空气调节用压缩机21的第二空气调节用制冷剂分支路5c开放,经由空气调节用压缩机21的路径(在图8中用虚线所示的路径)闭锁。因此,空气调节用制冷剂绕过空气调节用压缩机21在空气调节用制冷剂回路5内循环。此外,根据要通过空气调节用使用侧热交换器28得到的交换热量,空气调节用膨胀阀27被调整到预定的开度。
空气调节用热源侧热交换器24内滞留的空气调节用制冷剂对外部空气放热而冷凝、液化。密度大的液体制冷剂受到重力的影响而下降,通过空气调节用膨胀阀27,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间,从在空气调节用冷热水循环回路8内循环的冷水吸热而蒸发、气化。此时,由于制冷剂的密度差而产生压力梯度,因此蒸发的制冷剂向空气调节用热源侧热交换器24流动。这样,空气调节用制冷剂回路5形成了空气调节用制冷剂自然循环的自然循环式循环。
在空气调节用冷热水循环回路8中,通过驱动空气调节用冷热水循环泵52,对在空气调节用使用侧热交换器28中流动的空气调节用制冷剂放热后的冷水通过空气调节用冷热水配管流入室内热交换器61。在室内热交换器61中,通过空气调节用冷热水循环回路8内的冷水和住宅60内的高温的空气进行热交换,住宅60的空气被冷却。即住宅60的室内被制冷。此时,在室内热交换器61内流动的冷水从住宅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热水循环泵52在空气调节用冷热水循环回路8内循环,在流过空气调节用使用侧热交换器28的期间再次与空气调节用制冷剂回路5进行热交换,被冷却到预定温度。
另一方面,在热水供给用制冷剂回路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制冷剂流入热水供给用使用侧热交换器42。在热水供给用使用侧热交换器42内流动的高温高压的气体制冷剂对在热水供给回路9内流动的水放热而冷凝、液化。此时,在热水供给回路9中,通过热水供给用使用侧热交换器42从热水供给用制冷剂回路6接受热能,由此被供给的水成为预定温度的热水。然后,液化的高压的制冷剂通过热水供给用膨胀阀43减压、膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。该气液二相制冷剂向热水供给用热源侧热交换器44流动,从大气吸热而蒸发成为低压的气体制冷剂。该低压的气体制冷剂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制冷剂。
在该运转模式No.5中,可以不运转空气调节用压缩机21而使空气调节用制冷剂自然循环来对住宅60内制冷,因此能够大幅降低消耗电力。
然后,使用图9说明控制装置1a进行的空气调节热水供给系统的控制。控制装置1a进行如下控制:判定根据来自遥控器的指令信号、温度传感器TE1~TE8的检测信号、外部空气温度传感器的检测信号等输入信号计算出的结果满足上述各种运转模式No.1~No.5中分别预先设定的运转模式的选择条件的哪一个,选择与该判定结果对应的运转模式进行运转。
在该第一实施方式中,作为用于选择运转模式所需的参数,使用设定室温(Tr_st)、设定湿度(Hr_st)、外部空气温度(Toa)、冷水入口温度(Twbi)、冷水出口设定温度(Twb_st)、热水供给输出(Qhw)、供水温度(Twhi)、输出热水温度(Twho)。
设定室温(Tr_st)是使用者通过遥控器等设定的室内温度。
设定湿度(Hr_st)是使用者通过遥控器等设定的室内湿度。
外部空气温度(Toa)是通过室外机测量的外部空气的温度。
冷水入口温度(Twbi)是通过冷热水系统测定的温度,具体来说是通过空气调节用冷热水循环回路8的温度传感器TE1测定的温度。
冷水出口设定温度(Twb_st)是控制装置1a根据设定室温(Tr_st)和设定湿度(Hr_st)和冷水入口温度(Twbi)决定的温度。
热水供给输出(Qhw)是控制装置1a根据使用者要求和供水温度(Twhi)决定的值。
供水温度(Twhi)是通过热源机热水供给系统测定的温度,具体来说是通过温度传感器TE7测定的温度。
输出热水温度(Twho)是根据热水供给使用侧出口温度(通过温度传感器TE8测定的温度)的设定值和使用者的要求和空气调节热水供给系统侧的规格决定的温度。
控制装置1a在预定的定时,根据输入信号求出(a)使用侧要求、(b)热水供给机可否运转的条件、(c)设定室温Tr_st-函数f1(设定室温Tr_st,设定湿度Hr_st)与外部空气温度Toa的差、(d)设定室温Tr_st-函数f2(Tr_st,Hr_st)与外部空气温度Toa的差、(e)冷水出口设定温度Twb_st与冷水入口温度Twbi的差、(f)关于压缩机运转时间的限制、(g)吸热量-排热量即函数f3(Twb_st,Twbi,Toa)-函数f4(Qhw,Twhi,Twho,Toa)。然后,根据上述(a)~(g)的结果,控制装置1a决定运转模式No.1~No.5的某一个。
例如,如图9所示,在(a)为“制冷运转”、(b)为“使用者的要求=无”、(c)为“<0”、(d)为“<0”、(e)为“>0”的情况下,控制装置1a选择运转模式No.1。此外,在(a)为“制冷运转”、(b)为“使用者的要求=有”、(c)为“<0”、(d)为“>0”、(e)为“△T3<”且“<△T6”、(f)为“空气调节用压缩机21停止、或者从两台压缩机运转到经过预定时间Time2后”、(g)为“<0”的情况下,控制装置1a选择运转模式No.4-1。这样,控制装置1a根据条件选择适当的运转模式。此外,在(a)为“采暖运转”的情况下,与(b)~(g)无关,选择运转模式No.3。此外,在图9中,Time1、Time2、Time3、△T3、△T4、△T6是根据空气调节热水供给系统的规格等预先决定的值。
此外,在实际切换运转模式的情况下,因为制冷负荷时时刻刻变动所以不将(两台压缩机-一台压缩机)的输入差=0设为切换点,当输入差>x1(x1>0)仅热水供给侧运转,输入差<x2(x2<0)切换为两循环压缩式运转时,能够避免运转模式的频繁切换。
然后,说明将空气调节用制冷剂回路5用作压缩式循环的运转模式No.1、No.2-1、No.2-2、No.3中的空气调节用压缩机21的转速的控制、空气调节用膨胀阀27的阀开度的控制以及空气调节用热源侧热交换器24的风扇的转速的控制。通过控制装置1a进行这些控制。
空气调节用热源侧热交换器24的风扇通常被控制为恒定的转速。
空气调节用压缩机21的转速控制,根据在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度和目标温度(根据使用者设定的室内设定温度决定的值)的偏差来进行。此外,水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度,在制冷运转中是通过温度传感器TE2测定的值,在采暖运转中是通过温度传感器TE1测定的值。控制装置1a在制冷运转中如果“目标温度-出口温度>0”,则使空气调节用压缩机21的转速减速,如果“目标温度-出口温度<0”则使空气调节用压缩机21的转速增速。采暖运转中的控制也与制冷运转一样,如果“目标温度-出口温度>0”,则使空气调节用压缩机21的转速增速,如果“目标温度-出口温度<0”则使空气调节用压缩机21的转速减速。
空气调节用膨胀阀27的阀开度的控制,根据空气调节用压缩机21的吸入温度(通过温度传感器TE3测定的值)、空气调节用压缩机21的转速以及吸热源温度来进行。具体来说,控制装置1a为使空气调节用压缩机21的吸入中的低压制冷剂气体的过热度成为预定的温度,而根据空气调节用压缩机21的转速、基于吸热源温度决定的吸入温度的目标值与实测值的偏差来决定膨胀阀开度的变化量,使空气调节用膨胀阀27进行开动作(+脉冲)或闭动作(-脉冲)。在此,作为吸热源温度,在采暖运转中使用“外部空气温度”,在制冷运转中使用“在空气调节用冷热水循环回路8内流动的冷水的空气调节用使用侧热交换器28的入口温度,即通过TE1测定的温度”。吸入温度的目标值的计算可以使用预定的函数,也可以使用将空气调节用压缩机21的吸入温度、空气调节用压缩机21的转速以及吸热源温度和吸入温度的目标值预先对应的表。此外,代替空气调节用压缩机21的吸入温度可以通过喷出温度(通过温度传感器TE4测定的值)进行控制,在使用了喷出温度的情况下,有针对外部干扰稳定地测量设为控制目标的温度的优点。
然后,通过控制装置1a如下那样进行将热水供给用制冷剂回路6作为压缩式循环的运转模式No.1、No.2-1、No.2-2、No.3、No.4-1、No.4-2以及No.5中的热水供给用压缩机41的转速的控制、热水供给用膨胀阀43的阀开度的控制、热水供给用热源侧热交换器44的风扇的转速以及热水供给流量的控制。
热水供给用热源侧热交换器44的风扇通常被控制为恒定的转速。
根据在热水供给回路9内流动的水的供水温度(通过温度传感器TE7测定的值)或者来自热水供给回路9的热水供给负荷侧的设备(浴盆等)的要求来控制热水供给流量。
根据对热水供给回路9供给的水的供水温度(通过温度传感器TE8测定的值)和对浴盆供给的热水(在热水供给用使用侧热交换器42的下游流动的热水)的目标温度(考虑使用者设定的热水供给设定温度而决定的值)的偏差来进行热水供给用压缩机41的转速控制。具体来说,控制装置1a在热水供给运转中,如果“目标温度-热水供给温度>0”,则使热水供给用压缩机41的转速增速,如果“目标温度-热水供给温度<0”则使热水供给用压缩机41的转速减速。
根据对热水供给用压缩机41的吸入温度(通过温度传感器TE5测定的值)、热水供给用压缩机41的转速以及吸热源温度来进行热水供给用膨胀阀43的阀开度的控制。具体来说,控制装置1a为使热水供给用压缩机41的吸入中的低压制冷剂气体的过热度成为预定的温度,而根据热水供给用压缩机41的转速、基于吸热源温度决定的吸入温度的目标值和实测值的偏差来决定膨胀阀开度的变化量,使热水供给用膨胀阀43进行开动作(+脉冲)或闭动作(-脉冲)。在此,对于吸热源温度使用“外部空气温度”。吸入温度的目标值的计算可以使用预先决定的函数,也可以使用将热水供给用压缩机41的吸入温度、热水供给用压缩机41的转速以及吸热源温度和吸入温度的目标值预先对应的表。此外,代替热水供给用压缩机41的吸入温度也可以通过喷出温度(通过温度传感器TE6测定的值)进行控制,在使用了喷出温度的情况下,有能够针对外部干扰稳定的测量成为控制目标的温度的优点。
然后,通过控制装置1a如下那样进行将空气调节用制冷剂回路5作为自然循环式循环的运转模式No.4-1、No.4-2中的热水供给用压缩机41的转速的控制、热水供给用膨胀阀43的阀开度的控制、热水供给流量的控制以及空气调节用膨胀阀27的阀开度的控制。
(a1)主要利用热水供给的运转的情况(固定热水供给输出的情况)
接下来要说明的控制可以用于在住宅60的室内一同设有空调等辅助空气调节机的情况。
与根据在热水供给回路9中流动的水的供水温度(通过温度传感器TE7测定的值)和热水供给温度(在热水供给用使用侧热交换器42的下游侧流动的热水的温度)的目标值决定的目标流量对应地控制热水供给流量。此外,也可以比较供水温度和热水供给温度的目标值进行控制来增减热水供给流量。
根据在热水供给回路9中的热水供给用使用侧热交换器42的出口温度、即热水供给出口温度(通过温度传感器TE8测定的值)和热水供给的目标温度(根据来自使用者的要求或系统的规格决定的值)的偏差来进行热水供给用压缩机41的转速控制。具体来说,控制装置1a如果“热水供给目标温度-热水供给出口温度<0”则使热水供给用压缩机41的转速减速,如果“热水供给目标温度-热水供给出口温度>0”则使热水供给用压缩机41的转速增速。此外,也可以根据供水温度和热水供给的目标温度来进行热水供给用压缩机41的转速控制。
根据热水供给用压缩机41的吸入温度(通过温度传感器TE5测定的值)、在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度(通过温度传感器TE2测定的值)的目标值和空气调节用使用侧热交换器28的入口温度(通过温度传感器TE1测定的值)、以及根据热水供给用压缩机41的转速决定的阀开度的目标值和阀开度的实测值来控制热水供给用膨胀阀43的阀开度。具体来说,控制装置1a,如果“阀开度的目标值-阀开度的实测值>0”则使热水供给用膨胀阀43的阀开度进行开动作(+脉冲),如果“阀开度的目标值-阀开度的实测值<0”则使热水供给用膨胀阀43进行闭动作(-脉冲)。在此,阀开度的目标值的计算可以使用预定的函数,也可以使用将热水供给用压缩机41的吸入温度、在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度的目标值和空气调节用使用侧热交换器28的入口温度以及热水供给用压缩机41的转速和阀开度的目标值预先对应的表。此外,也可以代替热水供给用压缩机41的吸入温度通过喷出温度(通过温度传感器TE6测定的值)来进行控制。
根据在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的目标出口温度和实测的出口温度(通过温度传感器TE2测定的值)的偏差来控制空气调节用膨胀阀27的阀开度。具体来说,控制装置1a如果“目标出口温度-实测的出口温度<0”,则使空气调节用膨胀阀27的阀开度进行开动作(+脉冲),如果“目标出口温度-实测的出口温度>0”则使空气调节用膨胀阀27的阀开度进行闭动作(-脉冲)。
(b1)主要利用空气调节的运转的情况(使热水供给输出变化的情况)
根据在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的目标出口温度和实测的入口温度(通过温度传感器TE1测定的值)的偏差来控制从热水供给回路9供给的热水供给流量。具体了解是,控制装置1a如果“目标入口温度-实测的入口温度<0”,则使热水供给流量增加,如果“目标入口温度-实测的入口温度>0”则使热水供给流量减少。
根据热水供给回路9中的热水供给用使用侧热交换器42的出口温度、即热水供给出口温度(通过温度传感器TE8测定的值)和热水供给的目标温度(考虑使用者设定的热水供给设定温度而决定的值)的偏差进行热水供给用压缩机41的转速控制。具体来说,控制装置1a如果“热水供给目标温度-热水供给出口温度<0”则使热水供给用压缩机41的转速减速,如果“热水供给目标温度-热水供给出口温度>0”则使热水供给用压缩机41的转速增速。此外,也可以根据供水温度和热水供给的目标温度来进行热水供给用压缩机41的转速控制。
根据热水供给用压缩机41的吸入温度(通过温度传感器TE5测定的值)、在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度(通过温度传感器TE2测定的值)的目标值和空气调节用使用侧热交换器28的入口温度(通过传感器TE1测定的值)以及根据热水供给用压缩机41的转速决定的阀开度的目标值、阀开度的实测值来进行热水供给用膨胀阀43的阀开度的控制。具体来说,控制装置1a如果“阀开度的目标值-阀开度的实测值>0”,则使热水供给用膨胀阀43的阀开度进行开动作(+脉冲),如果“阀开度的目标值-阀开度的实测值<0”则使热水供给用膨胀阀43的阀开度进行闭动作(-脉冲)。在此,阀开度的目标值的计算可以使用预先决定的函数,也可以使用将热水供给用压缩机41的吸入温度、在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的出口温度的目标值和空气调节用使用侧热交换器28的入口温度以及热水供给用压缩机41的转速和阀开度的目标值预先对应的表。此外,也可以代替热水供给用压缩机41的吸入温度,通过喷出温度(通过温度传感器TE6测定的值)来进行控制。
空气调节用膨胀阀27的阀开度的控制,根据在空气调节用冷热水循环回路8内循环的水的空气调节用使用侧热交换器28的目标出口温度和实测的出口温度(通过温度传感器TE2测定的值)的偏差来进行控制。具体来说,控制装置1a,如果“目标出口温度-实测的出口温度<0”则使空气调节用膨胀阀27的阀开度进行开动作(+脉冲),如果“目标出口温度-实测的出口温度>0”则使空气调节用膨胀阀27的阀开度进行闭动作(-脉冲)。
此外,在自然循环式循环的空气调节排热相对于热水供给循环的吸热量不足的情况下,控制装置1a开启热水供给用制冷剂回路6中的热水供给用热源侧热交换器44上游的二通阀49a,使热水供给用热源侧热交换器44的风扇工作。由此,在热水供给用制冷剂回路6中流动的热水供给用制冷剂能够经由热水供给用热源侧热交换器44从外部气体吸热。因此,在热水供给循环所需的吸热量中、通过来自空气调节侧的自然循环式循环的吸热未能提供的不足的量可以用来自外部空气的吸热来补充。吸热量的不足可以通过根据热水供给回路9中的供水温度(通过温度传感器TE7测定的温度)、供水流量或者热水供给用压缩机41的转速推定的吸热量与根据空气调节用冷热水循环回路8中的空气调节用使用侧热交换器28的冷水入口温度(通过温度传感器TE1测定的温度)和冷水出口温度的目标值推定的需要放热量的差来判断。
此外,在自然循环式循环的空气调节排热相对于热水供给循环的吸热量过剩的情况下,控制装置1a开启空气调节用制冷剂回路5中的空气调节用热源侧热交换器24前后的二通阀35c、35d,使空气调节用热源侧热交换器24的风扇工作。由此,在空气调节用制冷剂回路5中自然循环的空气调节用制冷剂能够经由空气调节用热源侧热交换器24向外部空气放热。因此,能够将自然循环式循环的空气调节排热中的向热水供给循环放热后剩余的空气调节排热,即空气调节排热的过剩量向外部气体放热。排热过剩可以通过根据热水供给回路9中的供水温度(通过温度传感器TE7测定的温度)、供水流量或热水供给用压缩机41的转速推定的吸热量和根据空气调节用冷热水循环回路8中的空气调节用使用侧热交换器28的冷水入口温度(通过温度传感器TE1测定的温度)和冷水出口温度的目标值推定的需要放热量的差来判断。
然后,参照图10说明本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统的效果。图10(a)是本发明的第一实施方式的空气调节热水供给系统的制冷剂的压力-焓线图,图10(b)是现有的空气调节热水供给系统的制冷剂的压力-焓线图。
在现有的空气调节热水供给系统的制冷/热水供给运转中,在制冷时通过压缩式循环运转空气调节用制冷剂回路5,同时,通过压缩式循环运转热水供给用制冷剂回路6,因此,如图10(b)所示,空气调节侧的压缩式循环在PA1’→PA2’→PA3’→PA4’的循环路径上动作,热水供给侧的压缩式循环在PH1’→PH2’→PH3’→PH4’的循环路径上动作。在此,PA1’是空气调节用压缩机21的吸入口21a的空气调节用制冷剂的状态,PA2’是空气调节用压缩机21的喷出口21b的空气调节用制冷剂的状态,PA3’是中间热交换器23的出口的空气调节用制冷剂的状态,PA4’是空气调节用使用侧热交换器28的入口的空气调节用制冷剂的状态。此外,PH1’是热水供给用压缩机41的吸入口41a的热水供给用制冷剂的状态,PH2’是热水供给用压缩机41的喷出口41b的热水供给用制冷剂的状态,PH3’是热水供给用使用侧热交换器42的出口的热水供给用制冷剂的状态,PH4’是中间热交换器23的入口的热水供给用制冷剂的状态。
根据该图10(b)可知,在制冷时空气调节侧和热水供给侧都通过压缩式循环运转的情况下,发生将基于空气调节用压缩机21的压缩功WA’和基于热水供给用压缩机41的压缩功WH’合计而得的作功量W。即作功量W=WA’+WH’。
与此相对,在制冷时通过自然循环式循环运转空气调节用制冷剂回路5,同时通过压缩式循环运转热水供给用制冷剂回路6的情况下(例如运转模式No.4-1、No.4-2),如图10(a)所示,空气调节侧的自然循环式循环在PA1→PA2→PA3的循环路径上动作,热水供给侧的压缩式循环在PH1→PH2→PH3→PH4的循环路径上动作。在此,PA1是中间热交换器23的出口的空气调节用制冷剂的状态,PA2是空气调节用使用侧热交换器28的入口的空气调节用制冷剂的状态,PA3是中间热交换器23的入口的空气调节用制冷剂的状态。此外,PH1是热水供给用压缩机41的吸入口41a的热水供给用制冷剂的状态,PH2是热水供给用压缩机41的喷出口41b的热水供给用制冷剂的状态,PH3是热水供给用使用侧热交换器42的出口的热水供给用制冷剂的状态,PH4是中间热交换器23的入口的热水供给用制冷剂的状态。
根据该图10(a)可知,在制冷时通过自然循环式循环运转空气调节侧,通过压缩式循环运转热水供给侧的情况下,如前所述通过热水供给侧的压缩式循环的运转,辅助空气调节侧的自然循环式循环,因此,基于热水供给用压缩机41的压缩功WH比上述的压缩功WH’增加,但是因为不需要基于空气调节用压缩机21的压缩功WA’,所以通过自然循环式循环运转空气调节侧,通过压缩式循环运转热水供给侧的情况下的作功量W=WH。该压缩功WH比压缩功WA’和压缩功WH’的合计值小。即WH<WA’+WH’的关系成立。
这样,在通过自然循环式循环来运转空气调节侧的情况下,作为空气调节热水供给系统整体能够将作功量减轻用WA’+WH’-WH求出的压缩功的量。即,根据第一实施方式的空气调节热水供给系统,通过组合空气调节侧的自然循环式循环和热水供给循环的运转模式,提高了运转效率,有助于节能,并能够实现消耗电力的大幅降低。
[本发明的第二实施方式]
然后使用图11说明本发明的第二实施方式的空气调节热水供给系统,但是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同一符号,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,不同点在于在热水供给回路9中设置了蓄热/储热水单元7。关于该不同,以下进行详细说明。
蓄热/储热水单元7具备储热水罐70和蓄热罐71,储热水罐70以及蓄热罐71分别使用配管与构成热水供给用回路9的热水供给用配管72、73连接。储热水罐70可以蓄热,是用于存储与热水供给用制冷剂回路6进行热交换而生成的热水的罐。另一方面,蓄热罐71是可蓄热的罐,取得由太阳能集热器74集热的热。该蓄热罐71内的水通过太阳能集热器74被加热到介于冷水和热水之间的温度(中间温度)。通过驱动热水供给用循环泵,热水供给回路9内的水向图9的箭头的方向流动,通过热水供给用使用侧热交换器42与热水供给用制冷剂进行热交换而成为热水,流向储存罐70。
从储热水罐70向热水供给负荷侧的设备供给热水的配管和从蓄热罐50向作为热水供给负荷侧的浴盆供给中间温度的水的配管在蓄热/储热水单元7内合流,在配管和配管的合流部分设置了未图示的三通阀。此外,在与热水供给负荷侧的设备上连接的配管中设置了未图示的热水供给供给泵。根据如此构成的蓄热/储热水单元7,通过控制装置1a操作上述三通阀,能够混合储热水罐70内的热水和蓄热罐50内的中间温度的水向浴盆等供给舒适的温度的热水。
但是,在一般住宅中,从白天到傍晚产生空气调节(制冷)负荷,在夜间存在热水供给需求。即一般来讲,主要进行制冷运转的时间段和主要进行热水供给运转的时间段不同(有偏差)。在此,在不存在蓄热/储热水单元7的情况下,例如在热水供给回路9和热水供给负荷侧的设备(浴盆等)直接连接的情况下,可以仅在发生热水供给需求的夜间的时间段进行基于使用了热水供给循环和空气调节侧的自然循环式循环的运转模式(运转模式No.4-1、No.4-2)的运转。
但是,在本发明的第二实施方式的空气调节热水供给系统中,因为具备蓄热/储热水单元7,所以能够在任意的时间供给在蓄热罐50和储热水罐70中储存的热水。稍微详细地说明,在第二实施方式中,在没有热水供给负荷的情况下,也在运转热水供给循环的同时,进行基于自然循环式循环的空气调节,将通过该热水供给运转得到的热水储存在蓄热/储热水单元7中,由此能够在必要时使用热水。因此,第二实施方式的空气调节热水供给系统易于使用基于自然循环式循环的运转模式,能够降低空气调节热水供给系统的消耗电力。
此外,即使是仅设置了储热水罐70和蓄热罐71中的某一个的结构,当然也能够有效利用热。此外,还可以将太阳能集热器74装入储热水罐70中。此外,将蓄热罐71的水导入中间热交换器23,在该中间热交换器23中,也可以在空气调节用制冷剂回路5的空气调节用制冷剂和热水供给用制冷剂回路6的热水供给用制冷剂、蓄热罐71内的水(中间温度的水)这3个流体间进行热交换器。根据所示结构,能够更进一步有效地利用基于制冷剂运转的排热,节能效果也提高。
[本发明的第三实施方式]
然后,使用图12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同一符号,省略其说明。第三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,大的不同点在于,作为空气调节用使用侧热交换器被分割为第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧热交换器28b两个热交换器、形成了连接分支点D和分支点E的旁路路径、以及形成了连接分支点C和分支点F的旁路路径。以下详细说明这些不同点。
第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧分割热交换器28b都是能够通过在空气调节用制冷剂回路5中流动的空气调节用制冷剂和在空气调节用冷热水循环回路8内流动的水进行热交换的结构,第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧分割热交换器28b串联连接。此外,为了设置压头差,在低于空气调节用热源侧热交换器24的位置设置第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧分割热交换器28b。
位于中间热交换器23和二通阀35b之间的分支点D和位于第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧分割热交换器28b之间的分支点E通过第二空气调节用制冷剂旁路配管29b连接。在该第二空气调节用制冷剂旁路配管29b中装入了空气调节用辅助膨胀阀27b。
位于空气调节用热源侧热交换器24和二通阀35c之间的分支点C和位于第一空气调节用使用侧分割热交换器28a和第二空气调节用使用侧分割热交换器28b之间的分支点F通过第三空气调节用制冷剂旁路配管29c连接。在该空气调节用制冷剂旁路配管29b中装入了二通阀35f。并且在分支点E和分支点F之间设置了二通阀35g。
在第三实施方式的空气调节热水供给系统中,由于上述结构的不同,能够设定多条空气调节用制冷剂自然循环的路径。首先,第一自然循环路径是经过分支点B→分支点I→分支点D→分支点E→分支点A→分支点B的路径。在该第一自然循环路径中,通过中间热交换器23与在热水供给用制冷剂回路6内流动的热水供给用制冷剂进行热交换而液化的空气调节用制冷剂,由于密度差自然地流过空气调节用制冷剂旁路配管29b,经由空气调节用辅助膨胀阀27b流入第二空气调节用使用侧分割热交换器28b。然后,液化后的空气调节用制冷剂通过第二空气调节用使用侧分割热交换器28b从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的水吸热而蒸发,自然地通过空气调节用制冷剂旁路配管29返回到中间热交换器23。此外,在形成该第一自然循环路径时,二通阀35b、二通阀35c、二通阀35f关闭,空气调节用辅助膨胀阀27b被调整到适当的阀开度。
然后,第二自然循环路径是经过分支点B→分支点I→分支点D→分支点J→分支点F→分支点E→分支点A→分支点B的路径。在该第二自然循环路径中,通过中间热交换器23与在热水供给用制冷剂回路6内流动的热水供给用制冷剂进行热交换而液化的空气调节用制冷剂,由于密度差自然地流向空气调节用制冷剂罐26,经由空气调节用膨胀阀27按照第一空气调节用使用侧热交换器28a、第二空气调节用使用侧分割热交换器28b的顺序流动。液化后的空气调节用制冷剂在依次流过第一空气调节用使用侧热交换器28a、第二空气调节用使用侧分割热交换器28b的期间,从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的水吸热而蒸发,自然地通过空气调节用制冷剂旁路配管29返回到中间热交换器23。此外,在形成该第二自然循环路径时,二通阀35c、二通阀35d、二通阀35f以及空气调节用辅助膨胀阀27b关闭,空气调节用膨胀阀27被调整到适当的阀开度。
然后,第三自然循环路径是经过分支点B→分支点I→分支点C→分支点J→分支点F→分支点E→分支点A→分支点B的路径。在该第三自然循环路径中,通过空气调节用热源侧热交换器24与大气进行热交换而液化的空气调节用制冷剂,由于密度差自然地流向空气调节用制冷剂罐26,经由空气调节用膨胀阀27按照第一空气调节用使用侧热交换器28a、第二空气调节用使用侧分割热交换器28b的顺序流动。然后,液化后的空气调节用制冷剂通过第一空气调节用使用侧热交换器28a以及第二空气调节用使用侧分割热交换器28b从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的水吸热而蒸发,自然地通过空气调节用制冷剂旁路配管29返回到空气调节用热源侧热交换器24。此外,在形成该第三自然循环路径时,二通阀35a、二通阀35b、二通阀35f以及空气调节用辅助膨胀阀27b关闭,空气调节用膨胀阀27被调整到适当的阀开度。
然后,第四自然循环路径是经过分支点C→分支点J→分支点F→分支点C的路径。在该第四自然循环路径中,通过空气调节用热源侧热交换器24与大气进行热交换而液化的空气调节用制冷剂,由于密度差自然地流向空气调节用制冷剂罐26,经由空气调节用膨胀阀27流过第一空气调节用使用侧热交换器28a。然后,液化后的空气调节用制冷剂通过第一空气调节用使用侧热交换器28a从在空气调节用冷热水循环回路8内流动的水吸热而蒸发,自然地通过第三空气调节用制冷剂旁路配管29c返回到空气调节用热源侧热交换器24。此外,在形成该第三自然循环路径时,二通阀35a、二通阀35b、二通阀35c以及空气调节用辅助膨胀阀27b关闭,空气调节用膨胀阀27被调整到适当的阀开度。
这样,根据第三实施方式,能够形成第一自然循环路径~第四自然循环路径的四种模式的自然循环式循环,因此,控制装置1a能够在考虑了住宅60的室内温度和室外温度的关系或室内的露点温度、其它环境条件的基础上选择最佳的自然循环式循环。因此,自然循环式循环的使用的变化增加,能够进行停止空气调节用压缩机21后的运转的情况增加,因此,第三实施方式的空气调节热水供给系统能够减轻空气调节循环的运转所需的消耗电力。
此外,在第三实施方式的空气调节热水供给系统中,在控制装置1a进行的运转模式的选择处理中,在上述的(b)热水供给机可否运转的条件中,不仅使用者的要求的有无,还可以追加罐温度比预定的温度T1大或小中的某一个(参照图9)。
符号说明
1热泵单元;1a控制装置;2室内单元;5空气调节用制冷剂回路;6热水供给用制冷剂回路;7蓄热/储热水单元;8空气调节用冷热水循环回路(空气调节用热传递介质循环回路);9热水供给回路;21空气调节用压缩机;22四通阀(空气调节用流路切换阀);23中间热交换器;24空气调节用热源侧热交换器;27空气调节用膨胀阀;28空气调节用使用侧热交换器;29空气调节用制冷剂旁路配管(旁路配管);34a、34b三通阀(旁路开闭单元);41热水供给用压缩机;42热水供给用使用侧热交换器;43热水供给用膨胀阀;44热水供给用热源侧热交换器;46热水供给用制冷剂罐;60住宅(被空气调节空间);61室内热交换器;70储热水罐(罐);71蓄热罐(罐);TE1~TE8温度传感器

Claims (1)

1.一种空气调节热水供给系统,其具备:切换进行制冷运转和采暖运转的空气调节用制冷剂回路;进行热水供给的热水供给用制冷剂回路;在所述空气调节用制冷剂回路中循环的空气调节用制冷剂和在所述热水供给用制冷剂回路中循环的热水供给用制冷剂之间进行热交换的中间热交换器,该空气调节热水供给系统的特征在于,
用制冷剂配管依次连接空气调节用压缩机、空气调节用流路切换阀、所述中间热交换器、空气调节用膨胀阀、用于与空气调节用使用侧的热传递介质进行热交换的空气调节用使用侧热交换器,来将所述空气调节用制冷剂回路形成为环状,
在所述空气调节用制冷剂回路中,与所述中间热交换器并联地设置用于在空气调节用热源侧的热传递介质和所述空气调节用制冷剂之间进行热交换的空气调节用热源侧热交换器,
用制冷剂配管依次连接热水供给用压缩机、与热水供给用使用侧的热传递介质进行热交换的热水供给用使用侧热交换器、热水供给用膨胀阀、所述中间热交换器,来将所述热水供给用制冷剂回路形成为环状,
在所述热水供给用制冷剂回路中,与所述中间热交换器并联地设置用于在热水供给用热源侧的热传递介质和所述热水供给用制冷剂之间进行热交换的热水供给用热源侧热交换器,
在所述空气调节用制冷剂回路中,设置用于绕过所述空气调节用压缩机的压缩机旁路配管、将所述空气调节用制冷剂的流路切换为经由所述空气调节用压缩机的流路和经由所述压缩机旁路配管的流路的某一个流路的压缩机旁路开闭单元,
将所述中间热交换器设置在比所述空气调节用使用侧热交换器高的位置,
将所述空气调节用热源侧热交换器设置在比所述空气调节用使用侧热交换器高的位置,
所述空气调节用使用侧热交换器由两个热交换器构成,
在所述空气调节用制冷剂回路中设置有:与所述空气调节用热源侧热交换器、所述两个空气调节用使用侧热交换器内从压缩机看来较远侧的空气调节用使用侧热交换器形成所述空气调节用制冷剂的流路的空气调节用热源侧热交换器旁路配管;与所述空气调节用热源侧热交换器和所述空气调节用使用侧热交换器形成制冷剂流路的空气调节用热源侧热交换器旁路开闭单元,
在所述空气调节用制冷剂回路中设置有:与所述中间热交换器、所述两个空气调节用使用侧热交换器内从压缩机看来较近侧的空气调节用使用侧热交换器形成所述空气调节用制冷剂的流路的中间热交换器旁路配管;与所述空气调节用使用侧热交换器和中间热交换器形成制冷剂流路,并且控制制冷剂流量的中间热交换器旁路开闭单元,
在所述空气调节用制冷剂在经由所述压缩机旁路配管的流路中循环的情况下,所述空气调节用制冷剂通过所述中间热交换器向在所述热水供给用制冷剂回路中流动的所述热水供给用制冷剂放热并液化,或者,所述空气调节用制冷剂通过所述空气调节用热源侧热交换器向在所述空气调节用热源侧热交换器中流动的空气调节用热源介质放热并液化,并在所述空气调节用制冷剂回路内循环,
在所述空气调节用制冷剂在经由所述空气调节用热源侧热交换器旁路配管的流路中循环的情况下,所述空气调节用制冷剂通过所述空气调节用热源侧热交换器向在所述空气调节用热源侧热交换器中流动的空气调节用热源介质放热并液化,并在所述空气调节用制冷剂回路内循环,
所述空气调节用使用侧热交换器和在被空气调节空间内设置的室内热交换器之间用配管连接,形成空气调节用热传递介质循环回路,使作为所述空气调节用使用侧的热传递介质的水或盐水在所述空气调节用热传递介质循环回路中循环,
在所述热水供给用使用侧热交换器的入口和出口分别连接作为所述热水供给用使用侧的热传递介质的水流过的配管,形成热水供给回路,在所述热水供给回路中设置能够蓄积水从所述热水供给用使用侧热交换器得到的热的罐,
所述空气调节热水供给系统还具备用于控制所述空气调节用制冷剂回路以及所述热水供给用制冷剂回路的运转的控制装置,
所述控制装置根据以下条件从多个运转模式中选择某一个运转模式:
由使用者设定的设定室温;
由使用者设定的设定湿度;
大气温度;
所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器入口的温度;
根据所述设定室温、所述设定湿度以及所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器入口的温度而决定的所述空气调节用使用侧的热传递介质在所述空气调节用使用侧热交换器出口的设定温度;
所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器入口的温度;
根据使用者的要求以及所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器入口的温度而决定的热水供给输出;以及
所述热水供给用使用侧的热传递介质在所述热水供给用使用侧热交换器出口的出热水温度。
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