CN103175272A - 供热水空调系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及供热水空调系统及其控制方法。提供一种使得在供热水空调系统中即使在外部空气温度低的情况下也能够得到足够热量的技术。供热水空调系统（SS）具有室外单元（1）、室内单元（2）、以及供热水单元（3）。在本供热水空调系统（SS）中，室外单元（1）是热泵式。利用室外单元（1）进行向用于空气调节的室内单元（2）的供热和向用于供热水的供热水单元（3）的供热。而且，使在室外单元（1）和室内单元（2）之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过供热水单元进行加温。

Description

供热水空调系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及热泵用于供热水和空气调节双方的供热水空调系统。

背景技术

具有如下系统：将一台热泵式室外单元与用于空气调节（空调）的室内单元和供热水单元双方连接，根据需要实施空调运转和供热水运转（参照专利文献1）。这种系统中不仅仅选择性实施空调运转和供热水运转的某一种运转，而且能够同时实施空调运转和供热水运转。

这种系统大多以通过空调供暖作为主要目的来引进。因此，通过向地暖系统、对流式加热器等供给利用供热水运转烧热的温水，并且实施空调运转，从而能够得到比单独使用空调供暖更为良好的供暖效果。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-147527号公报

如上所述，供热水空调系统利用热泵式室外单元从外部空气吸收热量来用于供热水、空气调节。但是，在外部空气的温度低的情况下，存在不能从外部空气吸收足够热量的情况。如果不能吸收足够的热量，会导致供热水能力、空调能力下降。

使用由供热水运转得到的温水的地暖系统、对流式加热器等不是从刚开始就能期待快速的供暖效果，而是需要花费时间来对房间加温。因此，即使外部空气的温度低，只要吸收热量的能力至少优于负荷，就都能得到充分的室内温度的供暖效果，不怎么会成为问题。

另一方面，期望通过空调运转供暖时从刚开始运转后就吹出暖和的空气。但是，在外部空气温度低时，存在运转刚开始后所吹出的空气达不到足够温度的情况。该情况下，得不到足够的供暖能力，得不到令人满足的舒适性。

而且，在供热水空调系统中，适宜地进行除去由于供暖运转附着在室外单元上的霜的除霜运转。该情况下，即使在进行除霜运转后的通过空调运转供暖时，也优选从刚开始运转后吹出高温空气。

但是，由于除霜运转导致室内单元的温度下降，因此在外部空气的温度低、不能从外部空气吸收足够的热量的情况下，存在刚开始运转后所吹出的空气达不到足够温度的情况。该情况下，也还是得不到足够的供暖能力，得不到令人满足的舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种技术，使得在供热水空调系统中即使在外部空气温度低的情况下也能够得到足够热量。

根据本发明一个实施方式的供热水空调系统中，利用热泵式室外单元进行向用于空气调节的室内单元的供热和向用于供热水的供热水单元的供热，其特征在于，使在所述室外单元和所述室内单元之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过所述供热水单元进行加温。

而且，本供热水空调系统可以为：具有：热泵式的向制冷剂回收外部空气热量的室外单元；在进行供暖运转时利用在所述室外单元回收了热量的制冷剂对空气进行加温的室内单元；以及在进行供热水运转时利用在所述室外单元回收了热量的制冷剂对水进行加热的供热水单元，在所述室内单元与所述供热水单元之间设置有制冷剂经过的室内单元供热水单元间配管。

而且，本供热水空调系统可以为：使在供暖运转中在所述室内单元被夺去热量的、应该向所述室外单元的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量。

而且，可以在进行使制冷剂的流转循环（循環サイクル）从供暖运转开始逆转来除去所述室外单元的霜的除霜运转时，使在所述室外单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向所述室内单元的换热器循环而是向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量，用作除霜的热源。

本发明的效果如下。

根据本发明，在供热水空调系统中即使在外部空气温度低的情况下也能够得到足够热量。

附图说明

图1是表示本实施方式的供热水空调系统的概要构成的框图。

图2是本实施例提供的供热水空调系统的构成图。

图中：

1—室外单元，10—室外风扇，11—室外膨胀阀，12—电磁阀A，13—电磁阀B，14—室外吸入传感器，15—排出气体阻止阀，16—气体阻止阀，17—液体阻止阀，18—室内膨胀阀，19—室内单元换热器，2—室内单元，20—室内风扇，21—室内吸入空气温度传感器，22—室内吹出空气温度传感器，23—供热水单元膨胀阀，24—供热水单元换热器，25—供热水单元电加热器，26—水泵，27—出口水温传感器，28—入口水温传感器，29—三通阀，3—供热水单元，30—热水储存箱换热器，31—热水储存箱电加热器，32—热水储存箱水温传感器，33—地暖线圈，34—地暖温度传感器，35—排出气体配管，36—气体配管，37—液体配管，38—室温传感器，39—水配管，4—热水储存箱，5—地暖系统，6—压缩机，7—蓄热器，8—四通阀，9—室外换热器。

具体实施方式

对本发明的基本实施方式进行说明。

图1是表示本实施方式的供热水空调系统的概要构成的框图。

参照图1，本实施方式的供热水空调系统SS具有室外单元1、室内单元2、以及供热水单元3。供热水空调系统SS是利用热泵式室外单元1进行向用于空气调节的室内单元2的供热和向用于供热水的供热水单元3的供热的系统。室外单元1、室内单元2、以及供热水单元3分别具备利用制冷剂进行换热的换热器。而且，构成为能够使在室外单元1和室内单元2之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过供热水单元3进行加温。

作为具体例子，使在供暖运转中在室内单元2被夺去热量的、应该向室外单元1的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部向供热水单元3的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用温水加温后的供热水单元3的设备回收热量。

根据本实施方式的供热水空调系统SS，即使在外部空气的温度低的情况下，也能够利用供热水单元3的热量对制冷剂加温，因此能够得到较高的供暖能力。

对各部分进行说明。

室外单元1设置在室外，是热泵式的向制冷剂回收外部空气热量的单元。

室内单元2设置在室内，用于空调运转的制冷和供暖双方。室内单元2在进行供暖运转时利用在室外单元1回收了热量的制冷剂对空气进行加温。

供热水单元3在进行供热水运转时利用在室外单元1回收了热量的制冷剂对水进行加热。

在室内单元2与供热水单元3之间设置有制冷剂经过的室内单元供热水单元间配管P。如上所述，使在室外单元1和室内单元2之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过供热水单元3进行加温时，室内单元供热水单元间配管P用作制冷剂通路。

例如，在外部空气的温度为规定值以下时，可以使应该向室外单元1的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部暂时向供热水单元3的换热器循环。由此，在外部空气温度低时，通过暂时利用供热水单元3的热量，能够提高供暖效果。

而且，在正使用供热水运转中加热后的温水时、或者为了使用温水而设定的禁止使用时间带内，可以不实施使供暖运转中在室内单元2被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向供热水单元3的换热器循环。由此，在正使用温水时，由于供热水单元3的热量不会转用于空调的供暖，因此能够防止由于转用于空调导致供热水能力下降。

而且，可以仅在从供暖运转开始后规定时间内，使供暖运转中在室内单元2被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向供热水单元3的换热器循环。由此，能够从供暖运转刚开始后就得到良好的供暖效果。

而且，可以在供暖运转中测量室外单元1的换热器能够对制冷剂加热的能力，根据其能力的值，计算出不向室外单元1循环而是向供热水单元3循环的制冷剂的量（供热水单元循环量），控制供热水单元3的阀的开度和室外单元1的阀的开度，使在供热水单元3中循环的制冷剂为该供热水单元循环量。由此，作为室外单元1的辅助，只以必要的量来使用供热水单元3的热量，因此不会超出必要地从供热水单元3夺取热量。

而且，可以在结束使在室内单元2被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向室外单元1的换热器循环而是向供热水单元3的换热器循环并回收热量的动作后，通过使从室外单元1向室内单元2循环的制冷剂的一部分向供热水单元3循环，从而与供暖运转并行进行供热水运转。由此，能够在暂时利用供热水单元3的热量后，对该使用量的热量后续进行补充。

在这种供热水空调系统SS中，由于供暖运转导致室外单元1上附着霜，所以定期进行使制冷剂的循环轮转从供暖运转开始逆转来除去室外单元1的霜的除霜运转。此处，可以在进行除霜运转时使在室外单元1被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向室内单元2的换热器循环而是向供热水单元3的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用温水加温后的供热水单元3的设备回收热量，用作除霜的热源。由此，在外部空气温度低时，能够利用足够的热源高效地进行除霜。

而且，在供暖运转中使制冷剂向供热水单元3的换热器循环时，以及在除霜运转中使制冷剂向供热水单元3的换热器循环时，通过使制冷剂在室内单元供热水单元间配管P中逆向流动，从而可以共用该室内单元供热水单元间配管P。

而且，即使正使用供热水运转中加热的温水，在进行除霜运转时，可以使在室外单元1被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向供热水单元3的换热器循环。通常，除霜运转为暂时运转并且时间短，所以即使在使用温水过程中使用于除霜运转的制冷剂向供热水单元3循环，也能够维持温水供给。

接着，针对更加具体的实施例进行说明。

图2是本实施例提供的供热水空调系统的构成图。供热水空调系统SS由室外单元1、室内单元2、供热水单元3、热水储存箱4、以及地暖系统5构成。

室外单元1与室内单元2由排出气体配管35连接，室外单元1与供热水单元3由气体配管36连接。而且，室外单元1、室内单元2、供热水单元3由液体配管37连接。排出气体配管35、气体配管36、液体配管37是制冷剂经过的配管。而且，供热水单元3、热水储存箱4、以及地暖系统5由水配管39连接。

从供热水单元3流出的温水经过水配管39，利用三通阀29进行切换，被供给到热水储存箱4和地暖系统5的某一方。

室外单元1由压缩机6、蓄热器7、四通阀8、室外换热器9、室外风扇10、室外膨胀阀11、电磁阀A12、电磁阀B13、室外吸入传感器14、排出气体阻止阀15、气体阻止阀16、以及液体阻止阀17构成。室外吸入传感器14是测定外部空气温度的传感器。由外部空气温度能够判断能否从外部空气吸收足够的热量。

室内单元2由室内膨胀阀18、室内单元换热器19、室内风扇20、室内吸入空气温度传感器21、以及室内吹出空气温度传感器22构成。室内吸入空气温度传感器21是测定室内温度的传感器。根据室内温度和设定温度能够判断需要多大的空调能力。室内吹出空气温度传感器22是测定从室内单元2正在吹出的空气的温度的传感器。根据正在吹出的空气的温度，能够知道发挥了多大的空调能力。

供热水单元3由供热水单元膨胀阀23、供热水单元换热器24、供热水单元电加热器25、水泵26、出口水温传感器27、以及入口水温传感器28构成。

热水储存箱4由热水储存箱换热器30、热水储存箱电加热器31、以及热水储存箱水温传感器32构成。

地暖系统5由地暖线圈33、地暖温度传感器34、以及室温传感器38构成。

首先，对通常的供暖运转进行说明。

在进行供暖运转时，从压缩机6排出的气体制冷剂经过四通阀8，从气体阻止阀16排到室外单元1外部，经过气体配管36，向室内单元2供给。气体制冷剂进一步经过室内单元换热器19，通过由室内风扇20供给的室内空气进行换热，凝结。制冷剂进一步经过室内膨胀阀18从室外单元2排出，经过液体配管37，从液体阻止阀17返回室外单元1。

液体制冷剂在室外膨胀阀11膨胀，从由室外风扇10供给的室外空气吸收热量，蒸发。制冷剂进一步经过四通阀8后，经由蓄热器7返回压缩机6。

在外部空气温度低的情况下，由于从室外的空气能够吸收的热量少，所以供暖能力下降，不再能够确保足够的供暖能力。

接着，对使用供热水单元3的热量的供暖运转进行说明。

从压缩机6排出的气体制冷剂经过四通阀8，从气体阻止阀16排到室外单元1外部，经过气体配管36，向室内单元2供给。

气体制冷剂经过室内单元换热器19，通过由室内风扇20供给的室内空气进行换热，凝结。制冷剂进一步经过室内膨胀阀18从室外单元2排出，进入液体配管37。

在通常的供暖运转中，之后，液体制冷剂全部从液体阻止阀17返回室外单元1，但是在此处，通过打开电磁阀B13，将液体制冷剂的一部分或者全部送往供热水单元3。

向供热水单元3供给的液体制冷剂在供热水单元膨胀阀23膨胀，在供热水单元换热器24从温水吸收热量，经过排出气体配管35，从排出气体阻止阀15返回室外单元1。

此时，使水泵26进行运转，控制为总是向供热水单元换热器24供给温水。此时，通过操作三通阀29，可以将热水储存箱4中的温水向供热水单元换热器24供给，也可以从地暖系统5向供热水单元换热器24供给温水。

返回到室外单元1的气体制冷剂经过电磁阀B13并经由蓄热器7返回压缩机6。

此时，如果具有在室外膨胀阀11膨胀、在室外换热器9夺取热量、经过四通阀8返回蓄热器7的气体制冷剂，则经过电磁阀B13返回蓄热器7的气体制冷剂与其会合。

相对于通常的供暖运转从温度低的室外空气吸收热量，此处，制冷剂的一部分或者全部在供热水单元3从温水吸收热量，所以即使在外部空气温度低的情况下的供暖运转中，也能够得到与外部空气温度不低时的运转同等以上的热量。

通过该效果，能够期待供暖能力的提升带来的舒适性的提高。

〈利用热水储存箱4的热量的情况〉

供热水运转中烧热的热水储存箱4内的温水作为淋浴等生活热水进行供给，所以在供暖运转中持续使用温水会导致水温下降，热水储存箱4内的温水难以作为生活热水使用。

于是，在本实施例中，将热水储存箱4的水温设定的较高，对较高温度的温水进行加热，在通过热水储存箱水温传感器32检查水温下降并在下降至预先设定的使用下限水温的情况、正在使用生活热水的情况下，中断供暖运转中的温水的使用。

而且，通过将用于供暖运转的温水的使用限定为刚开始供暖后的启动时、不将温水用作生活热水的时间带这样地来限定时间，能够防止对热水储存箱4内温水使用造成影响。

而且，在供暖运转中使用温水时，通过应用使热水储存箱电加热器31运转的控制，也能够防止过度的水温下降。

而且，通过调整室外膨胀阀11和供热水单元膨胀阀23的开度比例来降低来自室内单元2的液体制冷剂中分配给供热水单元3的量，也能够控制水温下降的程度。

而且，通过根据由室内单元2中室内吸入空气温度传感器21检测出的室内空气的温度、由室内吹出空气温度传感器22检测出的向室内吹出的空气的温度判定空调的负荷，并基于判定结果调整分配给供热水单元3的量或者中断供暖运转中使用温水，也能够进行防止热水储存箱4内水温过度下降的控制。

而且，在水温过度下降的情况下，在之后的供暖空调运转中，通过应用将气体制冷剂的一部分经过电磁阀A12从排出气体阻止阀15向供热水单元3供给的控制，或者使用热水储存箱电加热器21，也能够进行逐渐对温水加热的控制。而且在使用生活热水之前有充足时间的情况下，也能够积极地使用温水。

〈利用地暖系统5等的热量的情况〉

在供暖的空调运转中使用地暖系统5、对流式加热器（未图示）类的热量的情况下，在供热水单元3被夺去热量的水夺取地暖系统、对流式加热器、或者地面的热量，再次向供热水单元3供给。但是，在地暖系统5的供暖中不使用送风、从地暖系统5等夺取热量不会立即对室温造成影响。

但是，为了不使地面的温度过度下降，通过地暖温度传感器34等测量地面温度，通过室温传感器38测量室温，根据测量结果，如果需要，可以应用中断供暖空调运转中温水使用这样的控制。根据地面温度、室温的测量结果，通过控制使供热水单元电加热器25运转，也能够防止水温以及地面温度的下降。

而且，即使在水温下降的情况下，在之后的供暖空调运转中，通过使制冷剂气体的一部分经过电磁阀A12从排出气体阻止阀15向供热水单元3供给，也能够对水补充热量。

接着，对利用供热水单元3的热量的除霜运转进行说明。

在一般的空调系统的除霜运转中，通过使液体制冷剂向室内单元循环并蒸发来从室内空气吸收热量、或者从室内换热器、气体配管吸收热量，来确保用于除霜的热源。

在本实施例中，将向室内单元2循环的液体制冷剂的一部分或者全部送往供热水单元3。制冷剂在供热水单元膨胀阀23膨胀，在供热水单元换热器24从温水吸收热量，经过排出气体配管35从排出气体阻止阀15返回室外单元1。制冷剂进一步经过电磁阀B13经由蓄热器7返回压缩机6。然后，在压缩机6加热压缩后的气体制冷剂经过四通阀8流向室外换热器9。通过该气体制冷剂凝结时散出的热量来融化附着在室外换热器9上的霜。

不同于上述一般的除霜运转，在本实施例的除霜运转中，由于从热容量大的温水吸收用于除霜的热量，所以与仅从室内单元的空气吸收热量的情况相比，能够缩短除霜所需时间，而且除霜后供暖运转的启动特性良好，能够实现舒适的供暖空调。

而且，在本实施例中，除霜运转时的制冷剂在与供暖空调运转中使用温水的热量时制冷剂经过的路径相同的路径中经过，所以以与使用温水的供暖运转相同的冷冻循环回路也能够实现除霜运转。

而且，在实施了本实施例的控制的情况下，会担心产生热水储存箱4内水温下降、或者供往地暖系统5、对流式加热器的温水的温度下降的情况，但是由于除霜本身是限定在短时间内的运转动作，所以水温下降不会立即产生影响。因此，即使在将由供热水运转加热后的温水用作生活热水时，本实施例的除霜运转也能够实施。

而且，在正在实施使用温水的除霜时，通过应用使供热水单元电加热器25运转的控制，也能够减小温水下降。

上述本发明的实施方式以及实施例是用于说明本发明的例子，其主旨并非将本发明的范围仅限定于这些实施方式、实施例。该领域的技术人员在不脱离本发明要点的情况下能够以其他各种方式实施本发明。

Claims (12)

1.一种供热水空调系统，利用热泵式室外单元进行向用于空气调节的室内单元的供热和向用于供热水的供热水单元的供热，其特征在于，

使在所述室外单元和所述室内单元之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过所述供热水单元进行加温。

2.根据权利要求1所述的供热水空调系统，其特征在于，

具有：热泵式的向制冷剂回收外部空气热量的室外单元；

在进行供暖运转时利用在所述室外单元回收了热量的制冷剂对空气进行加温的室内单元；以及

在进行供热水运转时利用在所述室外单元回收了热量的制冷剂对水进行加热的供热水单元，

在所述室内单元与所述供热水单元之间设置有制冷剂经过的室内单元供热水单元间配管。

3.根据权利要求2所述的供热水空调系统，其特征在于，

使供暖运转中在所述室内单元被夺去热量的、应该向所述室外单元的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量。

4.根据权利要求3所述的供热水空调系统，其特征在于，

在外部空气的温度为规定值以下时，使应该向所述室外单元的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环。

5.根据权利要求4所述的供热水空调系统，其特征在于，

在正使用供热水运转中加热后的温水时、或者为了使用所述温水而设定的禁止使用时间带内，不实施使供暖运转中在所述室内单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环。

6.根据权利要求3或4所述的供热水空调系统，其特征在于，

仅在供暖运转开始规定时间内，使供暖运转中在所述室内单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环。

7.根据权利要求3或4所述的供热水空调系统，其特征在于，

根据供暖运转中所述室外单元的换热器能够对制冷剂加热的能力，计算出不向所述室外单元的换热器循环而是向所述供热水单元的换热器循环的制冷剂的量、即供热水单元循环量，控制所述供热水单元的阀的开度和所述室外单元的阀的开度，使在所述供热水单元中循环的制冷剂为所述供热水单元循环量。

8.根据权利要求3或4所述的供热水空调系统，其特征在于，

在结束使在所述室内单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向所述室外单元的换热器循环而是向所述供热水单元的换热器循环并回收热量的动作后，通过使从所述室外单元向所述室内单元循环的制冷剂的一部分向所述供热水单元循环，从而与供暖运转并行进行供热水运转。

9.根据权利要求2所述的供热水空调系统，其特征在于，

在进行使制冷剂的流转循环从供暖运转开始逆转来除去所述室外单元的霜的除霜运转时，使在所述室外单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向所述室内单元的换热器循环而是向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量，用作除霜的热源。

10.根据权利要求2所述的供热水空调系统，其特征在于，

使供暖运转中在所述室内单元被夺去热量的、应该向所述室外单元的换热器循环的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量，

在进行使制冷剂的流转循环从供暖运转开始逆转来除去所述室外单元的霜的除霜运转时，使在所述室外单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部不向所述室内单元的换热器循环而是向所述供热水单元的换热器循环，从供热水运转中加热后的温水、或者利用所述温水加温后的所述供热水单元的设备回收热量，

在所述供暖运转中使制冷剂向所述供热水单元的换热器循环时，以及在所述除霜运转中使制冷剂向所述供热水单元的换热器循环时，通过使制冷剂在所述室内单元供热水单元间配管中逆向流动，从而共用所述室内单元供热水单元间配管。

11.根据权利要求9或10所述的供热水空调系统，其特征在于，

即使正使用供热水运转中加热后温水，在进行除霜运转时，使在所述室外单元被夺去热量的制冷剂的一部分或者全部向所述供热水单元的换热器循环。

12.一种供热水空调系统的控制方法，该供热水空调系统利用热泵式室外单元进行向用于空气调节的室内单元的供热和向用于供热水的供热水单元的供热，该控制方法的特征在于，

使在所述室外单元和所述室内单元之间经过的制冷剂的一部分或者全部暂时经过所述供热水单元进行加温。

Images