CN103225937A - 热源机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供能够抑制由于使循环水的温度上升到必要以上而以热泵热源的上限热水温度进行运转的情况的热源机控制系统。回流水温传感器（S（in））检测在循环回路（600）的去路（610）中流动并返回热泵热源（100）的循环水的检测温度（Tm（in））。水箱水温传感器（S（t））检测存储在热水箱（200）中的水的水箱水温（Tt）。控制装置（500）以使回流水温传感器（S（in））检测的循环水的检测温度（Tm（in））和水箱水温传感器（S（t））检测的水箱水温（Tt）的温度差即“Tm（in）－Tt”成为设定值（△Tb）的方式控制热泵热源（100）所具有的压缩机的运转频率。

Description

热源机控制系统
技术领域
本发明涉及一种具有控制热源机即热泵热源（也称为热泵装置）的控制装置，从而使用于加热家用热水的循环水成为最佳温度的“热水供应系统或热水暖气供应系统”（热源机控制系统）。
背景技术
在热水供应系统中，有通过热泵热源等经由循环水间接地加热家用热水（用于淋浴等的热水）的类型。
该类型的热水供应运转以使家用热水达到目标温度的方式控制热泵热源等热源，但大部分情况下，循环水的温度不被控制（例如专利文献1）。
【现有技术文献】
【专利文献1】日本特开平9－68369号公报
但是，在如上所述地不控制循环水的温度的方法中，根据循环水和家用热水的温度、循环水和家用热水的热交换器的性能，热泵热源对循环水的加热量与从循环水向家用热水的散热量可能会变得不平衡。
因此，由于循环水的温度上升到必要以上，始终以热泵热源的上限热水温度进行运转，所以，作为热泵热源的效率恶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够抑制由于使循环水的温度上升到必要以上而以热泵热源的上限热水温度进行运转的情况的热源机控制系统。
本发明的热源机控制系统的特征是，具有：
热介质循环回路，通过热介质从所述热源机向所述水箱用热交换器流动的去路和热介质从所述水箱用热交换器向所述热源机流动的回路连接与存储在水箱中的水进行热交换的水箱用热交换器和向流入的热介质供给热能或冷能并流出的热源机，所述热介质在所述热介质循环回路中循环；
水箱水温传感器，检测存储在所述水箱中的所述水的水温Tt；
热介质温度传感器，检测在所述热介质循环回路的规定位置流动的所述热介质的温度Tm；
控制装置，基于所述热介质温度传感器检测到的所述热介质的所述温度Tm和所述水箱水温传感器检测到的所述水温Tt的温度差，执行所述热源机的控制。
发明的效果
根据本发明，能够提供抑制由于使循环水的温度上升到必要以上而以热泵热源的上限热水温度进行运转的情况的热源机控制系统。
附图说明
图1是实施方式1的热水供应系统1000的结构图。
图2是实施方式1的热泵热源100的结构图。
图3是实施方式1的控制装置500实施的热水供应运转的工作流程。
图4是表示没有实施方式1的控制装置500的控制的情况下的热水供应运转过程中的热水温度、回流水温、水箱水温的图。
图5是表示实施方式1的热水供应运转过程中的热水温度、回流水温、水箱水温的图。
图6是实施方式2的控制装置500实施的热水供应运转的工作流程。
图7是实施方式3的控制装置500实施的热水供应运转的工作流程。
图8是实施方式4的热水供应系统1000的结构图。
图9是实施方式5的热水供应系统1000的结构图（仅一部分）。
图10是实施方式6的热泵热源100的结构图。
附图标记的说明
S（out）热水温度传感器，S（in）回流水温传感器，S（t）水箱水温传感器，Tm（out）热水温度，Tm（in）回流水温，Tt水箱水温，100热泵热源，101压缩机，102第一热交换器，103膨胀机构，104第二热交换器，105四通阀，200热水箱，201水箱用热交换器，300辅助加热器，400循环泵，500控制装置，600循环回路，601循环水路形成机构，611去路侧分支部，610去路，620回路，621回路侧连接部，700分支路径，710热水暖气器具，720电动三通阀，810循环水路形成机构，820热交换器，830热水供应泵，1000热水供应系统。
具体实施方式
（术语的定义）
在以下的实施方式中，控制装置使用各温度传感器所检测的检测温度来控制压缩机的运转频率，预先对各传感器所检测的检测值进行定义。
（1）热水温度传感器S（out）：
热水温度传感器S（out）所检测的温度记作检测温度Tm（out）。此外，检测温度Tm（out）也有被记作热水温度Tm（out）的情况，两者是相同的。热水温度传感器S（out）是热介质温度传感器。
（2）回流水温传感器S（in）：
回流水温传感器S（in）所检测的温度记作检测温度Tm（in）。此外，检测温度Tm（in）也有被记作回流水温Tm（in）的情况，两者是相同的。回流水温传感器S（in）是热介质温度传感器。
（3）水箱水温传感器S（t）：
水箱水温传感器S（t）所检测的温度记作检测温度Tt。此外，检测温度Tt也有被记作水箱水温Tt的情况，两者是相同的。
实施方式1
参照图1～图5说明实施方式1。图1是表示实施方式1的热水供应系统1000（热源机控制系统）的水回路图。此外，后述的实施方式2、3也是图1的结构。热水供应系统1000的基本结构由热泵热源100（热源机的一例）、辅助加热器300、水箱用热交换器201、循环泵400和用于连接它们的循环水路形成机构601（例如配管）构成。水（热介质的一例）在循环水路形成机构601的内部流动。循环水路形成机构601依次连接热泵热源100、辅助加热器300、水箱用热交换器201、循环泵400，再连接到热泵热源100，从而构成热介质即水（以下称为循环水）循环的循环回路600（热介质循环回路）。此外，在循环回路600中作为热介质循环的物质不限于水，还可以是防冻液或水和防冻液以外的制冷剂。循环回路600形成了在循环水路形成机构601中流动的水从热泵热源100向水箱用热交换器201流动的去路610（图1的A～B）、和循环水从水箱用热交换器201向热泵热源100流动的回路620（（图1的C～D）。也就是说，循环回路600由去路610和回路620连接热泵热源100和水箱用热交换器201。
在该热水供应系统1000中设置有控制装置500。控制装置500进行压缩机101（图2）的运转频率的控制和实施方式4的电动三通阀720（图8）、实施方式6的四通阀105（图10）的控制。
（3个传感器）
（1）热水温度传感器S（out）：
在热水供应系统1000中，在辅助加热器300和水箱用热交换器201之间（去路610的中途）设置有热水温度传感器S（out），测量向水箱用热交换器201供给的热水温度（热水温度Tm（out））。
（2）回流水温传感器S（in）：
在循环泵400和热泵热源100之间设置有回流水温传感器S（in），测量向热泵热源100返回的热水温度（回流水温Tm（in））。
（3）水箱水温传感器S（t）：
在热水箱200中设置有水箱水温传感器S（t），测量热水箱200内的家用热水温度（水箱水温Tt）。
（4）此外，在实施方式1中，使用回流水温传感器S（in）的测量信息即检测温度（Tm（in））和水箱水温传感器S（t）的检测温度（水箱水温Tt），不使用热水温度传感器S（out）的检测温度（Tm（out））。
（1）也就是说，在实施方式1中，控制装置500基于回流水温传感器S（in）和水箱水温传感器S（t）的测量信息（回流水温Tm（in）、水箱水温Tt），控制热泵热源100的ON／OFF动作及压缩机101（图2）的运转频率。
（2）此外，在实施方式2中，控制装置500使用热水温度传感器S（out）及水箱水温传感器S（t）的检测值来控制热泵热源100。
（3）在实施方式3中，控制装置500使用热水温度传感器S（out）、回流水温传感器S（in）及水箱水温传感器S（t）这三个检测值来控制热泵热源100。
如上所述，热水供应系统1000具有循环回路600、回流水温传感器S（in）、热水温度传感器S（out）、水箱水温传感器S（t）和控制装置500等。
图2是表示热泵热源100的结构例的图。如图2所示，热泵热源100具有压缩机101、第一热交换器102、膨胀机构103和第二热交换器104，它们构成制冷循环机构。而且，压缩机101的运转频率能够通过控制装置500控制。图2的情况下，第一热交换器102是散热器，加热循环水。第二热交换器104是吸热器。
以下，对该热水供应系统1000中的水循环进行说明。热水供应系统运转时，通过循环泵400使循环水在水回路内循环。从循环泵400排出的循环水被热泵热源100加热。被加热了的循环水经由辅助加热器300被向水箱用热交换器201供给并向热水箱200内的家用热水散热。散热后的循环水被吸入循环泵400。
（控制装置500的动作）
以下，基于图3说明该热水供应系统1000中的热水供应运转。图3是表示热水供应运转时的控制装置500的动作的流程图。图3的动作的主体是控制装置500。
首先，热水供应系统1000满足热水供应运转开始条件，在＜步骤S101＞中，开始热水供应运转。
在＜步骤S102＞中，控制装置500判定水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt是否达到预先设定的目标值Ta。
也就是说，判定是否是Tt≥Ta。
若水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt为目标值Ta以上，则进入＜步骤S103＞，结束热水供应运转。若水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt未达到目标值Ta，则进入＜步骤S104＞。
在＜步骤S104＞中，控制装置500判定回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）与水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt之差是否比预先设定的目标值△Tb1大。
也就是说，判定是否是Tm（in）－Tt＞△Tb1。
在Tm（in）－Tt＞△Tb1成立的情况下，视为热泵热源100对循环水的加热量比从循环水向家用热水的最大散热量大，因此，控制装置500的处理进入＜步骤S105＞，控制装置500降低压缩机101的运转频率。否则，进入＜步骤S106＞。
在＜步骤S106＞中，控制装置500判定回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）与水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt之差是否未达到目标值△Tb1。
也就是说，判定是否是Tm（in）－Tt＜△Tb1。
若Tm（in）－Tt＜△Tb1，则视为热泵热源100对循环水的加热量比从循环水向家用热水的最大散热量小，因此进入＜步骤S107＞，控制装置500提高压缩机运转频率。
否则，Tm（in）－Tt＝△Tb1成立（步骤S108）。该情况下，视为热泵热源100对循环水的加热量与从循环水向家用热水的最大散热量相等，因此，控制装置500维持压缩机101的运转频率，再返回＜步骤S102＞。
（没有控制装置500的控制的情况下）
这里，图4表示“没有图3所示的控制装置500的控制”的情况下的热水供应运转的运转状态。另外，图5表示“进行图3所示的控制装置500的控制”的情况下的运转状态。此外，以下的图5的说明也适用于实施方式2、3。在图4的热水供应运转中，由于热泵热源100向循环水的加热量比从循环水向家用热水（水箱水）的最大散热量大，所以无论水箱水温如何，循环水的温度都上升到热泵上限热水温度。
与之相对，在图5所示的本实施方式1的控制（图3）中，由于热泵热源100向循环水的加热量与从循环水向家用热水的散热量相等，所以循环水的温度上升到必要以上的情况被抑制，因此能够以最佳温度实施热水供应运转。
如上所述，在实施方式1的热水供应系统1000中，为使水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt成为目标值Ta以上，采用使回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）和水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt的温度差与目标值△Tb1一致的控制。也就是说，控制装置500以实现“Tm（in）－Tt＝△Tb1”的方式控制压缩机101的运转频率。因此，能够以使热泵热源100向循环水的加热量与从循环水向家用热水的最大散热量相等的方式控制热泵热源100。因此，能够以最佳的循环水温度实施热水供应运转。
实施方式2
以下，参照图6说明实施方式2的热水供应系统1000。图6是表示实施方式2的热水供应运转时的控制装置500的动作的流程图。图6与实施方式1的图3对应。
在实施方式2中，控制装置500使用热水温度传感器S（out）及水箱水温传感器S（t）的检测值来控制热泵热源100的运转频率。即，实施方式2的控制装置500基于图1的热水温度传感器S（out）检测出的循环水的检测温度Tm（out）和图1的水箱水温传感器S（t）检测出的检测温度Tf的温度差，控制热泵热源100的压缩机101的频率。因此，图6是将图3中的回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）置换成热水温度传感器S（out）的检测温度Tm（out）的内容。也就是说，图6中虚线包围的步骤S204、步骤S206、步骤S208与图3中虚线包围的步骤S104、步骤S106、步骤S108不同。
此外，相对于图3，在图6的步骤S204等中，采用目标值△Tb2（图3中是△Tb1）。其理由是，即使在图3和图6的步骤S102的目标值Ta相同的情况下，图3的目标值△Tb1和图6的目标值△Tb2通常也是不同的值，因此，为了区別，采用“△Tb2”。
实施方式3
参照图7说明实施方式3的热水供应系统1000。图7是表示实施方式3的热水供应运转时的控制装置500的动作的流程图。图7与实施方式1的图3对应。
在实施方式3中，控制装置500使用回流水温传感器S（in）、热水温度传感器S（out）及水箱水温传感器S（t）的检测值来控制热泵热源100的运转频率。即，实施方式3的控制装置500基于图1的热水温度传感器S（out）检测到的循环水的检测温度Tm（out）和回流水温传感器S（in）检测到的循环水的检测温度Tm（in）的平均值、与水箱水温传感器S（t）检测到的水箱水温Tt的温度差，控制热泵热源100的压缩机101的频率。因此，图7是将图3中的回流水温传感器的检测温度Tm（in）置换成“循环水温度平均值”的内容。这里，循环水温度平均值是将热水温度传感器S（out）的检测温度Tm（out）、回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）代入以下的式子计算的。
即，循环水温度平均值＝（检测温度Tm（out）＋检测温度Tm（in））÷2。
图7中虚线包围的步骤S304、步骤S306、步骤S308与图3中虚线包围的步骤S104、步骤S106、步骤S108不同。
此外，相对于图3，在图7的步骤S304等中，采用目标值△Tb3（图3中是△Tb1）。其理由是，即使在图3和图7的步骤S102的目标值Ta相同的情况下，图3的目标值△Tb1和图7的目标值△Tb3通常也是不同的值，因此，为了区别，采用“△Tb3”。
实施方式4
图8是表示实施方式4的热水暖气的热水供应系统1000的水回路图。相对于表示实施方式1～3的水回路图的图1，在图8中，在辅助加热器300和水箱用热交换器201之间的去路610上设置有分支点（去路侧分支部611）。另外，在水箱用热交换器201和循环泵400之间的回路620上设置有合流点（回路侧连接部621）。而且，相对于水箱用热交换器201并列地配置有由循环水路形成机构601连接的热水暖气器具710（分支路径侧热交换器）。而且，在去路侧分支部611和回路侧连接部621的任意一个上（图8中是回路侧连接部621），配置有切换水箱用热交换器201侧的回路和热水暖气器具710的回路（分支路径700）的电动三通阀720（切换部）。根据图8的结构，通过控制装置500切换电动三通阀720，由此，能够进行热水供应运转和热水暖气运转的切换。
也就是说，如图8所示，热水供应系统1000从去路侧分支部611分支并与回路侧连接部621连接，在中途具有连接有热水暖气器具710的分支路径700。而且，电动三通阀720将循环水的流动在热泵热源100、去路侧分支部611、水箱用热交换器201、回路侧连接部621、热泵热源100的循环、和热泵热源100、去路侧分支部611、热水暖气器具710、回路侧连接部621、热泵热源100的循环之间切换。电动三通阀720的该切换通过控制装置500执行。
此外，本实施方式4的热水供应运转动作与实施方式1～3相同。
实施方式5
以上所述的实施方式1～4的水箱用热交换器201如图1所示，是内置于热水箱200的结构。在本实施方式5中，如图9所示，是由实施方式5的水箱用热交换器即热交换器820、热水箱200、热水供应泵830和连接它们的循环水路形成机构810（例如配管）构成的结构。在图9所示的结构中，也能够实现与实施方式1～4同样的热水供应运转及效果。
在以上的实施方式1～5中，说明了如下热水供应系统1000，即，用配管以环状连接热泵热源100、辅助加热器300、水箱用热交换器201和循环泵400，从热泵热源100经由辅助加热器300向水箱用热交换器201供给热水，并加热热水箱200内的热水。在热水供应系统1000中，在辅助加热器300的出口配置有热水温度传感器Sm（out），在热泵热源100的入口配置有回流水温传感器S（in），在热水箱200内配置有检测热水箱200内的热水的温度的水箱水温传感器S（t）。
而且，控制装置500为了使热水箱200内的热水的温度成为目标值Ta的方式，
（1）以使回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）和水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt之差成为目标值△Tb1的方式，
（2）或者，以使热水温度传感器S（out）的检测温度Tm（out）和水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt之差成为目标值△Tb2的方式，
（3）或者，以使热水温度传感器S（out）的检测温度Tm（out）和回流水温传感器S（in）的检测温度Tm（in）的平均值、与水箱水温传感器S（t）的检测温度Tt之差成为目标值△Tb3的方式，控制热泵热源100。通过控制装置500的上述（1）或（2）或（3）的控制，能够以使用于加热家用热水（水箱水）的循环水成为最佳温度的方式控制热泵热源100。
实施方式6
在以上的实施方式1～5中，说明了加热热水箱200的水的热水供应运转的情况。也就是说，在以上的实施方式1～5中，说明了向循环水供热的情况，但实施方式1～5的内容也能够适用于向循环水供供冷能的情况。也就是说，也可以适用于对存储在水箱中的水进行冷却而保持在目标温度Ta以下的运转。该情况下，使图3、图6、图7的不等号的方向相反即可。该情况下，去路610及回路620连接的是热泵热源100的吸热器。例如，如图10所示，采用在热泵热源100中使用四通阀105的结构，将第一热交换器102作为吸热器使用。根据该图10的结构，能够将热水箱200的水控制在一定温度以上或一定温度以下。
在以上的实施方式1～6中，作为热源机以热泵热源100为例进行了说明，但不限于热泵热源100，只要是能够通过控制装置500进行向循环水的热供给能力的控制的热源机，都可以使用。

Claims (8)

1.一种热源机控制系统，其特征在于，具有：
热介质循环回路，该热介质循环回路通过去路和回路连接水箱用热交换器和热源机，所述水箱用热交换器与存储在水箱中的水进行热交换，所述热源机向流入的热介质供给热能或冷能中的一种并使热介质流出，所述去路是所述热介质从所述热源机向所述水箱用热交换器流动的去路，所述回路是所述热介质从所述水箱用热交换器向所述热源机流动的回路，所述热介质在所述热介质循环回路中循环；
水箱水温传感器，该水箱水温传感器检测存储在所述水箱中的所述水的水温（Tt）；
热介质温度传感器，该热介质温度传感器检测在所述热介质循环回路的规定位置流动的所述热介质的温度（Tm）；
控制装置，该控制装置基于所述热介质温度传感器检测出的所述热介质的所述温度（Tm）和所述水箱水温传感器检测出的所述水温（Tt）的温度差，执行所述热源机的控制。
2.如权利要求1所述的热源机控制系统，其特征在于，
所述热介质温度传感器作为所述热介质的所述温度（Tm）检测在所述热介质循环回路的所述回路中流动并返回所述热源机的所述热介质的温度（Tm（in）），
所述控制装置基于所述热介质温度传感器检测出的所述热介质的温度（Tm（in））和所述水箱水温传感器检测出的所述水温（Tt）的温度差，控制所述热源机。
3.如权利要求2所述的热源机控制系统，其特征在于，
所述热源机控制系统还具有：其他的热介质温度传感器，所述其他的热介质温度传感器作为所述热介质的所述温度（Tm）检测从所述热源机流出并在所述热介质循环回路的所述去路中流动的所述热介质的温度（Tm（out）），
所述控制装置基于所述热介质温度传感器检测出的所述热介质的温度（Tm（in））和所述其他的热介质温度传感器检测出的所述热介质的温度（Tm（out））的平均值、与所述水箱水温传感器检测出的所述水温（Tt）的温度差，控制所述热源机。
4.如权利要求1所述的热源机控制系统，其特征在于，
所述热介质温度传感器作为所述热介质的所述温度（Tm）检测从所述热源机流出并在所述热介质循环回路的所述去路中流动的所述热介质的温度（Tm（out）），
所述控制装置基于所述热介质温度传感器检测出的所述热介质的温度（Tm（out））和所述水箱水温传感器检测出的所述水温（Tt）的温度差，控制所述热源机。
5.如权利要求1~4中任一项所述的热源机控制系统，其特征在于，作为所述热源机的控制，所述控制装置以使所述温度差接近预先设定的设定值的方式控制所述热源机。
6.如权利要求1~4中任一项所述的热源机控制系统，其特征在于，
所述热源机是具有能够进行运转频率的控制的压缩机的热泵装置，
作为所述热源机的控制，所述控制装置控制所述压缩机的所述运转频率。
7.如权利要求1~4中任一项所述的热源机控制系统，其特征在于，所述热源机向所述热介质供给热能。
8.如权利要求1~4中任一项所述的热源机控制系统，其特征在于，
所述热源机控制系统还具有：
分支路径，所述分支路径是从所述去路的分支位置即去路侧分支部分支并与所述回路的回路侧连接部连接的分支路径，并且在中途连接有热交换器即分支路径侧热交换器；
切换部，该切换部将所述热介质的流动在所述热源机、所述去路侧分支部、所述水箱用热交换器、所述回路侧连接部、所述热源机的循环、和所述热源机、所述去路侧分支部、所述分支路径侧热交换器、所述回路侧连接部、所述热源机的循环之间进行切换。
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