CN104006441B - 流体回路系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于实现可使流体回路系统节能化的流量控制的流量控制装置和流体回路系统。流体利用系统(100)包括对流体加热或冷却的室外机(10)、以及利用在室外机(10)被加热或冷却的流体的储热水箱(40)、制冷制热装置(50a~50c),其中,控制装置(35)检测流体利用系统(100)所需的热量即负荷,根据检测到的负荷而控制泵(23),控制在水回路(24)循环的水的流量。

Description

流体回路系统
技术领域
本发明涉及将水等流体用作热介质的、进行制冷制热或供热水的流体回路系统中的流体的流量控制技术。
背景技术
在专利文献1中记载了在流体回路系统中,按照在试运行中获得的压力损失的特性而进行流量控制。在专利文献2、3中记载了在流体回路系统中,以使流量为额定流量的方式进行流量控制。
在专利文献1~3中记载了从泵的反馈信号检测流量来控制流量。
专利文献1:日本特开2001-317748号公报
专利文献2:日本特开2001-342989号公报
专利文献3:日本特开2001-342966号公报
发明内容
在专利文献1~3记载的流量控制中,未考虑运行中的制冷制热负荷的影响,可能消耗掉不需要的电能。
本发明的目的在于实现可使流体回路系统节能化的流量控制。
本发明的流量控制装置,控制流体回路系统中的流体的流量,所述流体回路系统包括对流体加热或冷却的加热冷却装置和利用在所述加热冷却装置被加热或冷却的流体的流体利用装置,其特征在于,所述流量控制装置包括:检测所述流体利用装置所需的热量即负荷的负荷检测部;根据所述负荷检测部检测到的负荷而控制所述流量的流量控制部。
本发明的流体回路系统,包括对流体加热或冷却的加热冷却装置;借助配管与所述加热冷却装置连接、利用在所述加热冷却装置被加热或冷却的流体的流体利用装置;以及根据所述流体利用装置所需的热量即负荷来控制所述流体的流量的流量控制装置。
本发明的流量控制装置根据流体利用装置的负荷来进行流量控制。由此,可以使流体回路系统节能化。
附图说明
图1是实施方式1的流体回路系统100的构成图。
图2是表示实施方式1的流体回路系统100的供热水制热运行时的制冷剂及水的流动的图。
图3是表示实施方式1的流体回路系统100的制冷运行时的制冷剂及水的流动的图。
图4是实施方式1的控制装置35的构成图。
图5是表示实施方式1的控制装置35的动作的流程图。
图6是实施方式2的控制装置35的构成图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是实施方式1的流体回路系统100的构成图。
流体回路系统100包括:室外机10(加热冷却装置的一例)、室内机20、储热水箱40(流体利用装置的一例)、制冷制热装置50a~50c(流体利用装置的一例)。
室外机10具有压缩机11、膨胀阀12、换热器13、四通阀14。
室内机20具有换热器21、辅助加热器22、泵23等。
压缩机11、换热器21、膨胀阀12和换热器13由配管依次连接,构成供制冷剂循环的制冷剂回路15。在制冷剂回路15设有四通阀14,可切换制冷剂的循环方向。
换热器21、辅助加热器22、泵23和储热水箱40由配管依次连接,构成供水(流体的一例)循环的水回路24。在水回路24,由配管从设于泵与储热水箱40之间的三通阀25经由制冷制热装置50a~50c而连接到储热水箱40与换热器21之间的汇流点26。在制冷制热装置50a~50c分别设有用于调整流向该制冷制热装置50a~50c的水的流量的阀51a~51c。此外,在水回路24,在汇流点26与换热器21之间连接有过滤器27、排水栓28。
而且,在水回路24设有:检测从换热器21流出而供向储热水箱40、制冷制热装置50a~50c的水的温度(后温度)的温度传感器29;和检测从储热水箱40、制冷制热装置50a~50c返回而流入换热器21的水的温度(前温度)的温度传感器30。
另外,在室内机20还设有用于放出水回路24内的压力的压力释放阀31、用于检测水回路24内的压力的压力计32、用于放出水回路24内的空气的空气释放阀33、用于积蓄膨胀的水的膨胀箱34。
而且,在室内机20还设有基于由温度传感器29检测到的后温度和由温度传感器30检测到的前温度而控制泵23的控制装置35(流量控制装置)。
在储热水箱40的下部连接有供给水的供给配管41,在储热水箱40的上部连接有向外部的清洁设备供给热水的出热水配管42。
此外,在储热水箱40设有使积蓄于内部的水和在水回路24循环的水进行热交换的盘管43、对积蓄于内部的水进行加热的电加热器44、以及对积蓄于内部的水的温度进行检测的温度传感器45。
而且,在储热水箱40还设有用于将积蓄于内部的水排出的排水栓46。
图2是表示实施方式1的流体回路系统100的供热水制热运行时的制冷剂及水的流动的图。在图2中,实线箭头表示制冷剂的流动,虚线箭头表示水的流动。
在供热水制热运行的情况下,四通阀14设定于图1的实线的流路。此外,三通阀25的所有端口打开。
在制冷剂回路15,借助压缩机11成为高温高压的气体制冷剂流入换热器21。流入换热器21的气体制冷剂与在水回路24进行循环的水热交换而冷凝成为液体制冷剂。此时,在水回路24循环的水被加热。液体制冷剂通过膨胀阀12而膨胀成为低温低压的气液二相制冷剂。气液二相制冷剂流入换热器13,与外部气体进行热交换并蒸发而成为气体制冷剂。气体制冷剂流入压缩机11被压缩而再次成为高温高压。
另一方面,在水回路24,在换热器21被加热的水通过辅助加热器22和泵23而流入三通阀25。另外,辅助加热器22根据需要而对在换热器21被加热的水进一步加热。流入三通阀25的水的一部分流入储热水箱40,其余部分流入制冷制热装置50a~50c。
流入储热水箱40的水在盘管43与积蓄于储热水箱40内的进行水热交换而被冷却。此时,积蓄于储热水箱40内的水被加热。
流入制冷制热装置50a~50c的水与设置有制冷制热装置50a~50c的房间里的空气进行热交换而被冷却。此时,房间里的空气被加热。另外,流入制冷制热装置50a~50c的水的流量通过阀51a~51c来调整。
在储热水箱40被冷却的水与在制冷制热装置50a~50c被冷却的水在汇流点26汇流,流入换热器21,再次被加热。
另外,在图2中,说明进行供热水运行和制热运行这二者的供热水制热运行的情况。但是,通过控制三通阀25,可以仅进行供热水运行,也可以仅进行制热运行。
图3是表示实施方式1的流体回路系统100的制冷运行时的制冷剂及水的流动的图。在图3中,实线箭头表示制冷剂的流动,虚线箭头表示水的流动。
在制冷运行的情况下,四通阀14设定于图1的虚线的流路。此外,三通阀25的储热水箱40侧的端口关闭,其余的端口打开。
在制冷剂回路15,借助压缩机11成为高温高压的气体制冷剂流入换热器13。流入换热器13的气体制冷剂与外部气体进行热交换而冷凝成为液体制冷剂。液体制冷剂通过膨胀阀12膨胀而成为低温低压的气液二相制冷剂。气液二相制冷剂流入换热器21,与在水回路24循环的水进行热交换并蒸发而成为气体制冷剂。此时,在水回路24循环的水被冷却。气体制冷剂流入压缩机11而被压缩,再次成为高温高压。
另一方面,在水回路24,在换热器21被冷却的水通过辅助加热器22和泵23而流入三通阀25。流入三通阀25的水流入制冷制热装置50a~50c。
流入制冷制热装置50a~50c的水与设置有制冷制热装置50a~50c的房间里的空气进行热交换而被加热。此时,房间里的空气被冷却。另外,流入制冷制热装置50a~50c的水的流量通过阀51a~51c来调节。
在制冷制热装置50a~50c被冷却的水流入换热器21而再次被加热。
在供热水运行的情况下,使用积蓄于储热水箱40的水,在冷水被供给到储热水箱40的情况下,储热水箱40的负荷(用于使积蓄于储热水箱40的水为设定温度所需的热量)增加。另一方面,在积蓄于储热水箱40的水升温到设定温度的情况下,只要使积蓄于储热水箱40的水不冷却即可,因此储热水箱40的负荷减少。也就是说,根据积蓄于储热水箱40的水的温度,储热水箱40的负荷发生变化。
在制热运行及制冷运行的情况下,在阀51a~51c被使用者操作了时,制冷制热装置50a~50c的负荷(制冷制热装置50a~50c所需的热量)发生变化。
此外,根据是仅进行供热水运行、或仅进行制热运行、或进行供热水运行和制热运行这二者,流体回路系统100的负荷(储热水箱40的负荷与制冷制热装置50a~50c的负荷的合计)发生变化。
除此之外,由于外部气体温度等的影响,流体回路系统100的负荷也会发生变化。
在流体回路系统100的负荷发生了变化的情况下,温度传感器29检测的后温度与温度传感器30检测的前温度的温度差发生变化。具体而言,在流体回路系统100的负荷变大的情况下,温度差变大,在流体回路系统100的负荷变小的情况下,温度差变小。
若是虽然流体回路系统100的负荷发生变化、但在水回路24循环的水的流量恒定,则在负荷大时,送往储热水箱40、制冷制热装置50a~50c的热量的绝对值就会不足。另一方面,在负荷小时,送往储热水箱40、制冷制热装置50a~50c的热量的绝对值就会超出。结果,消耗了不需要的电力。
因此,控制装置35根据流体回路系统100的负荷来控制泵23的转速,由此控制在水回路24循环的水的流量。
图4是实施方式1的控制装置35的构成图。
控制装置35具有负荷检测部351、流量控制部352。
负荷检测部351检测流体回路系统100的负荷。负荷检测部351包括后温度检测部353、前温度检测部354、温度差计算部355。
后温度检测部353通过温度传感器29检测后温度。
前温度检测部354通过温度传感器30检测前温度。
温度差计算部355检测后温度与前温度的温度差作为流体回路系统100的负荷。
流量控制部352根据负荷检测部351检测到的负荷来控制泵23的转速,由此控制在水回路24循环的水的流量。
具体而言,负荷越大,流量控制部352就越增加在水回路24循环的水的流量,负荷越小,流量控制部352就越减少在水回路24循环的水的流量。
图5是表示实施方式1的控制装置35的动作的流程图。
首先,后温度检测部353检测后温度,前温度检测部354检测前温度(S1)。于是,温度差计算部355计算在S1检测到的后温度与前温度的温度差(S2)。
流量控制部352判定在S2计算出的温度差是否在作为目标的范围内,还是比作为目标的范围小、或比作为目标的范围大(S3)。
在温度差处于作为目标的范围内时,维持泵23的转速,维持水的流量(S4)。在温度差小于作为目标的范围时,流量控制部352将泵23的转速减小一级,减少水的流量(S5)。在温度差大于作为目标的范围时,流量控制部352将泵23的转速增加一级,增加水的流量(S6)。
然后,在经过了规定时间之后,控制装置35再次执行从S1起的处理。
在实施方式1的流体回路系统100中,在流体回路系统100的负荷大时,增加流体的流量,由此可增加送往储热水箱40、制冷制热装置50a~50c的热量的绝对值。结果,可以在短时间内加热积蓄于储热水箱40内的水、或在短时间内对设有制冷制热装置50a~50c的房间进行加热或制冷。此外,由于在短时间内加热水、在短时间内对房间进行加热或制冷,因此可以减少电力消耗。
此外,在实施方式1的流体回路系统100中,在流体回路系统100的负荷小时,减小流体的流量,由此可减小送往储热水箱40、制冷制热装置50a~50c的热量的绝对值。结果,可以防止不需要的电力消耗,可以减少电力消耗。
另外,流量控制部352在由室外机10等的性能带来的流量的限制(上限值及下限值)、由流体回路系统100所使用的配管带来的流量的限制(上限值)的范围内控制流量。
由性能带来的流量的限制是指设定可发挥一定性能的流量范围。由配管带来的流量的限制是指设定不会对配管带来恶劣影响的流量范围。
尤其是,在配管内堵塞了垃圾等的情况下,流量控制部352也在流量的限制的范围内控制流量。
此外,也可以是流体回路系统100具有检测水的流量的流量传感器,流量控制部352根据流量传感器检测到的流量来掌握该时刻的流量。
但是,还可以是流体回路系统100不具有检测水的流量的流量传感器,流量控制部352根据从泵23得到的PWM反馈信号等信息来掌握该时刻的流量。在该情况下,可以抑制与不设置流量传感器相应的成本。
实施方式2.
在实施方式2,说明对使用者、工程人员等通知流量、COP(Coefficient Of Performance,性能系数)。
在实施方式2中,说明与实施方式1不同的部分。
图6是实施方式2的控制装置35的构成图。
图6所示的控制装置35除了具有图4所示的控制装置35所具有的功能,还包括COP计算部356、显示部357。
COP计算部356计算规定定时的COP。
规定定时是指例如从使用者、工程人员收到指示的时刻、改变水的流量的时刻、定期的时刻等。
在此,COP可基于“COP=QΔT/W”而由水的流量Q、后温度与前温度的温度差ΔT、流体回路系统100的电力消耗W计算。
显示部357将水的流量、COP计算部356计算出的COP、电力消耗向用于控制流体回路系统100的远程控制器、其他显示装置输出并予以显示。
其他显示装置例如是指使用者、工程人员的PC或移动终端。显示部357例如经由由Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真)等构成的无线网络而将水的流量、COP向其他显示装置输出。
在实施方式2的流体回路系统100中,使用者、工程人员可以得知水的流量、COP、电力消耗。因此,使用者、工程人员可以察觉到流体回路系统100的异常状态。此外,使用者考虑到节能方面,通过改变设定能够推进节能化。
附图标记的说明
10室外机,11压缩机,12膨胀阀,13换热器,20室内机,21换热器,22辅助加热器,23泵,24水回路,25三通阀,26汇流点,27过滤器,28排水栓,29温度传感器,30温度传感器,31压力释放阀,32压力计,33空气释放阀,34膨胀箱,35控制装置,351负荷检测部,352流量控制部,353后温度检测部,354前温度检测部,355温度差计算部,356COP计算部,357显示部,40储热水箱,41供给配管,42出热水配管,43盘管,44电加热器,45温度传感器,46排水栓,50制冷制热装置,51阀,100流体回路系统。

Claims (5)

1.一种流体回路系统,包括对流体加热或冷却的加热冷却装置;借助配管与所述加热冷却装置连接、利用在所述加热冷却装置被加热或冷却的流体的流体利用装置;以及根据所述流体利用装置所需的热量即负荷来控制所述流体的流量的流量控制装置,其特征在于,
所述流量控制装置包括:
检测所述负荷的负荷检测部;以及根据所述负荷检测部检测到的负荷来控制所述流量的流量控制部,
所述负荷检测部包括:
检测向所述流体利用装置供给的流体的温度即后温度的后温度检测部;
检测从所述流体利用装置返回的流体的温度即前温度的前温度检测部;以及
计算所述后温度检测部检测到的所述后温度与所述前温度检测部检测到的所述前温度的温度差的温度差计算部,
所述流量控制装置还包括:
由所述流量、所述温度差和所述加热冷却装置的电力消耗计算COP的COP计算部,
COP=QΔT/W,
其中,Q为流体的流量,ΔT为所述后温度与所述前温度的温度差,W为所述流体回路系统的电力消耗。
2.根据权利要求1所述的流体回路系统,其特征在于,
所述流量控制部构成为,所述温度差越大则增加所述流量,所述温度差越小则减少所述流量。
3.根据权利要求1所述的流体回路系统,其特征在于,
所述流量控制装置还包括:
将所述流量和所述COP计算部计算出的COP显示于远程控制器或其他显示装置的显示部。
4.根据权利要求1所述的流体回路系统,其特征在于,
所述流量控制部通过控制泵的转速来控制所述流量,
所述COP计算部根据从所述泵获得的信息来计算所述流量。
5.根据权利要求1所述的流体回路系统,其特征在于,
所述流量控制部在预先设定的流量的上限及下限的范围内控制所述流量。
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