CN104344552B - 供暖供给热水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种供暖供给热水系统，能够同时实现供给热水要求和供暖要求。该供暖供给热水系统具备：对热介质进行加热的热泵单元(1)；在热介质与热水储存罐(11)内的水之间进行热交换的供给热水热交换器(19)；通过热介质对室内进行供暖的供暖热交换器(31、32)；热介质泵(18)；将泵的排出侧、热泵单元、供给热水热交换器、供暖热交换器以及泵的吸入侧依次连接的热介质配管(12～15)；从热介质配管绕过供给热水热交换器的旁路配管(22)；从热介质配管绕过供暖热交换器的旁路配管(23)；在供给热水热交换器与配管之间、及供暖热交换器与配管之间分别调整热介质的流量分配的四通阀(20)；以及控制四通阀的控制装置(29)。
Description
技术领域
本发明涉及供暖供给热水系统，特别是涉及将被热泵加热后的热水作为介质来实施供给热水和供暖的供暖供给热水系统。
背景技术
以往，例如在专利文献1中公开有一种供暖供给热水系统，其具有使被加热机构加热后的热水向供暖终端循环来实现供暖功能的供暖系统、和通过将被加热机构加热后的热水向热水储存罐内热交换器循环来对热水储存罐内的水进行加热的供给热水系统。在该供暖供给热水系统中，具体而言，具备使被热泵单元加热后的热水向供暖终端循环的回路、和将该供暖终端作为旁路使热水向热水储存罐内热交换器循环的回路，通过切换设置于上述回路的分支点的三通阀来选择任一个回路，从而分别使用供暖系统和供给热水系统。
专利文献1：日本特开2010-60270号公报
专利文献2：日本特开2010-8036号公报
然而，以往的供暖供给热水系统中，通过切换使热水向供暖终端循环的回路和使热水向热水储存罐内热交换器循环的回路来实现各功能。因此，不能同时实现供给热水功能和供暖功能，其结果，有在供给热水过程中室温降低而有损舒适性这一课题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而产生的，其目的在于提供能够同时实现供给热水要求和供暖要求的供暖供给热水系统。
第一发明的供暖供给热水系统具备：加热机构，其对热介质进行加热；供给热水热交换器，其进行热介质与水之间的热交换；热水储存罐，其存储由供给热水热交换器加热后的水；供暖热交换器，其通过热介质对室内进行供暖；热介质泵，其将热介质送出；循环配管，其将热介质泵的排出侧、加热机构、供给热水热交换器、供暖热交换器以及热介质泵的吸入侧依次连接形成环状；第一旁路配管，其从循环配管绕过供给热水热交换器；第二旁路配管，其从循环配管绕过供暖热交换器；第一流量调整机构，其设置于循环配管与第一旁路配管的合流部，调整向供给热水热交换器流动的热介质的流量与向第一旁路配管流动的热介质的流量的比率；以及第二流量调整机构，其设置于循环配管与第二旁路配管的合流部，调整向供暖热交换器流动的热介质的流量与向第二旁路配管流动的热介质的流量的比率，第一控制机构，其根据在供给热水热交换器中进行热交换的供给热水要求以及在供暖热交换器中进行热交换的供暖要求的程度，控制第一流量调整机构和第二流量调整机构。
根据本发明，能够同时实现在供给热水热交换器中进行热交换的供给热水要求和在供暖热交换器中进行热交换的供暖要求。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式1的供暖供给热水系统的回路构成图。
图2是用于对本实施方式的供暖供给热水系统所使用的四通阀的内部构造进行说明的图。
图3是用于对供给热水运转模式中的热介质的循环回路进行说明的图。
图4是用于对供暖运转模式中的热介质的循环回路进行说明的图。
图5是用于对供暖供给热水运转模式中的热介质的循环回路进行说明的图。
图6是作为本发明的实施方式2的供暖供给热水系统的回路构成图。
附图标记说明：
1…热泵单元；3…制冷剂-水热交换器(加热机构)；10…热水储存罐单元；11…热水储存罐；12…热介质配管(循环配管)；13…热介质配管(循环配管)；14…热介质配管(循环配管)；15…热介质配管(循环配管)；18…热介质泵；19…供给热水热交换器；20…四通阀(第一、第二流量调整机构)；22…旁路配管(第一旁路配管)；23…旁路配管(第二旁路配管)；24…温度传感器；25…温度传感器(流入温度检测机构)；26…温度传感器(流出温度检测机构)；27…热介质配管(第三旁路配管)；28…流量调整阀(第三流量调整机构)；29…控制装置(第一、第二控制机构)；30…供暖单元；31、32…供暖热交换器；100、200…供暖供给热水系统
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。另外，对于各附图中共通的要素赋予相同的附图标记，并省略重复的说明。
实施方式1.
[实施方式1的结构]
图1是作为本发明的实施方式1的供暖供给热水系统100的回路构成图。图1所示的供暖供给热水系统100具备：搭载有蒸气压缩式制冷循环(热泵循环)的制冷剂回路的热泵单元1；搭载有对热水储存罐11内的水进行加热的加热循环回路的热水储存罐单元10；以及由加热循环回路的一部分构成、且对室内进行供暖的供暖单元30。
热泵单元1与热水储存罐单元10经由热介质配管12、13连接。热水储存罐单元10与供暖单元30经由热介质配管14、15连接。另外，热水储存罐单元10与连接于供给热水终端(例如厨房或者厕所等的水龙头)的供给热水管17及用于从自来水管等水源供水的供水管16连接。
热泵单元1搭载有通过制冷剂配管6环状地连接了压缩机2、制冷剂-水热交换器(冷凝器)3、膨胀阀4、蒸发器5的制冷剂回路。压缩机2吸入并压缩制冷剂使之成为高温高压的状态。制冷剂-水热交换器3通过使热介质(例如水)与制冷剂进行热交换来对热介质进行加热并对制冷剂进行冷却。制冷剂-水热交换器3例如由板式热交换器构成。膨胀阀4对制冷剂进行减压使之成为低温低压的状态。蒸发器5通过使外部空气与制冷剂进行热交换来从外部空气吸收热而对制冷剂进行加热。另外，热泵单元1的制冷剂回路中所使用的制冷剂没有特别限定，例如能够使用R410A、R32、HFO-1234yf、烃或者二氧化碳之类的自然制冷剂等。另外，在本实施方式中，对作为循环回路所使用的热介质而使用了水的情况进行了说明，但是对于能够使用的热介质没有特别限定，在各国的使用本系统的限制的范围内，能够使用各种液体(例如乙二醇、丙二醇、或者是它们的混合物等)。
在热水储存罐单元10，除了上述的热水储存罐11、热介质配管12、13、14、15、供给热水管17、供水管16之外，还搭载有热介质泵18、供给热水热交换器19、四通阀20、旁路配管22、23、温度传感器24以及控制装置29等。图2是用于说明本实施方式的供暖供给热水系统100所使用的四通阀20的内部构造的图。以下，参照图1以及图2，更详细地对本实施方式的供暖供给热水系统的结构进行说明。
四通阀20是作为调整热介质的流量分配的机构而起作用的部件。具体而言，四通阀20具备两个入口a、b和两个出口c、d，具有作为调整入口a、b的流量的比率的第一流量调整机构的功能、以及调整出口c、d的流量的比率的第二流量调整机构的功能。控制装置29是作为控制四通阀20的控制机构而起作用的部件，被编程为根据后述的供暖要求以及供给热水要求而分别调整四通阀20的入口a、b以及出口c、d的流量。热介质配管12连接制冷剂-水热交换器3中的热介质的排出侧和四通阀20的入口a。在热介质配管12中途配设有供给热水热交换器19。供给热水热交换器19通过使热介质与热水储存罐11内的水进行热交换，来加热水且冷却热介质。温度传感器24检测从供给热水热交换器19排出的热介质的温度。
热介质配管13连接制冷剂-水热交换器3中的热介质的吸入侧和热介质配管15的一端。在热介质配管13的中途配设有热介质泵18。热介质泵18具有将热介质配管13内的热介质向制冷剂-水热交换器3内输送的功能。另外，热介质配管14连接四通阀20的出口d和后述的供暖热交换器31、32的入口侧。并且，供暖热交换器31、32的出口侧与热介质配管15的另一端连接。温度传感器25检测从出口d流出的热介质的温度。另外，温度传感器26检测从供暖热交换器31、32流出的热介质的温度。
旁路配管22连接热介质配管12中的制冷剂-水热交换器3与供给热水热交换器19之间和四通阀20的入口b。另外，旁路配管23连接热介质配管13与热介质配管15连接的连接部和四通阀20的出口c。
供暖单元30具备作为供给热水终端的供暖热交换器31、32。通过使热介质在供暖热交换器31、32流动来加热室内的空气。另外，在本实施方式中供给热水终端为两台，但是也可以为一台或者是三台以上。另外，作为供暖热交换器31、32，例如能够使用散热器、风机盘管单元、地板采暖加热器等供暖热交换器。
[实施方式1的动作]
供暖供给热水系统100根据供暖单元30所受到的供暖要求(即，供暖热交换器31、32中进行热交换的要求)以及热水储存罐单元10所受到的供给热水要求(即，在供给热水热交换器19中进行热交换的要求)，进行搭载于热泵单元1、热水储存罐单元10以及供暖单元30的各设备的控制，执行供暖运转模式、供给热水运转模式、或者供暖供给热水运转模式。以下，详细地对各运转模式的运转动作进行说明。
(供给热水运转模式)
首先，参照图3，对供给热水运转模式进行说明。图3是用于对供给热水运转模式的热介质的循环回路进行说明的图。另外，图3中的箭头表示制冷剂以及热介质的流动方向。若在没有提出供暖要求的状态下提出供给热水要求，则进行供给热水运转模式的运转。如该图所示，在供给热水运转模式中，四通阀20调整为入口a与出口c连通。由此，形成通过热介质配管13、热介质配管12以及旁路配管23环状地连接有热介质泵18、制冷剂-水热交换器3、供给热水热交换器19、以及四通阀20的热介质的循环回路。在该状态下实施热泵单元1以及热水储存罐单元10的运转。这样，在形成的循环回路中，被热介质泵18送出的热介质从热水储存罐单元10流出，经由热介质配管13而流入热泵单元1。热介质流入热泵单元1后，在制冷剂-水热交换器3中被制冷剂加热，成为高温状态。该高温的热介质从热泵单元1流出，经由热介质配管12而再次流入热水储存罐单元10。热介质之后流入供给热水热交换器19，并通过与水进行热交换来加热热水储存罐11内的水，从而热介质变为低温。该温度降低后的热介质之后再次流入热介质泵18。由此，热水储存罐11内的水被热介质有效地加热。
(供暖运转模式)
接下来，参照图4，对供暖运转模式进行说明。图4是用于说明供暖运转模式的热介质的循环回路的图。另外，图4中的箭头表示制冷剂以及热介质的流动方向。若在没有提出供给热水要求的状态下提出供暖要求，则进行供暖运转模式的运转。如该图所示，在供暖运转模式中，四通阀20调整为入口b与出口d连通。由此，形成通过热介质配管13、热介质配管12、旁路配管22、热介质配管14以及热介质配管15环状地连接有热介质泵18、制冷剂-水热交换器3、四通阀20、以及供暖热交换器31、32的热介质的循环回路。在该状态下实施热泵单元1以及供暖单元30的运转。这样，在形成的循环回路中，被热介质泵18送出的热介质从热水储存罐单元10流出，经由热介质配管13而流入热泵单元1。热介质流入热泵单元1之后，在制冷剂-水热交换器3中被制冷剂加热，成为高温状态。该高温的热介质从热泵单元1流出，经由热介质配管12而再次流入热水储存罐单元10。热介质之后经由四通阀20而从热水储存罐单元10流出，经由热介质配管14而流入供暖单元30。在供暖热交换器31、32中热介质与室内空气进行热交换，由此来对室内进行供暖，而热介质变为低温。变为低温后的热介质从供暖单元30流出，经由热介质配管15而流入热水储存罐单元10，并再次流入热介质泵18。由此，室内被热介质有效地加热。
(供暖供给热水运转模式)
接下来，参照图5，对供暖供给热水运转模式进行说明。图5是用于对供暖供给热水运转模式的热介质的循环回路进行说明的图。另外，图5中的箭头表示制冷剂以及热介质的流动方向。若提出供暖要求和供给热水要求这两个要求，则进行供暖供给热水运转模式的运转。如该图所示，在供暖供给热水运转模式中，四通阀20调整入口a和入口b的流量分配，并且调整出口c和出口d的流量分配。由此，形成通过热介质配管13、热介质配管12、热介质配管14以及热介质配管15环状地连接热介质泵18、制冷剂-水热交换器3、供给热水热交换器19、四通阀20以及供暖热交换器31、32的热介质的循环回路，并且形成热介质的一部分通过旁路配管22、23而分别绕过供给热水热交换器19以及供暖热交换器31、32的通路。
在供暖供给热水运转模式中，在该状态下实施热泵单元1、热水储存罐单元10以及供暖单元30的运转。其结果，在形成的循环回路中，被热介质泵18送出的热介质从热水储存罐单元10流出，经由热介质配管13而流入热泵单元1。热介质在流入热泵单元1之后，在制冷剂-水热交换器3中被制冷剂加热而成为高温状态。该高温的热介质从热泵单元1流出，经由热介质配管12而再次流入热水储存罐单元10。热介质的一部分之后流入供给热水热交换器19，通过与水进行热交换来加热热水储存罐11内的水而成为低温。由此，热水储存罐11内的水被热介质有效地加热。
从供给热水热交换器19流出的热介质之后在四通阀20中与经由旁路配管22的剩余的热介质合流，其一部分从热水储存罐单元10流出，经由热介质配管14而流入供暖单元30。在供暖热交换器31、32中热介质与室内空气进行热交换来对室内进行供暖，从而热介质进一步变得低温。变为低温后的热介质从供暖单元30流出，经由热介质配管15而流入热水储存罐单元10，与经由旁路配管23的热介质合流而再次流入热介质泵18。由此，室内被热介质有效地加热。
四通阀20的流入侧的流量分配调整根据要求供暖能力来控制。即，在供暖热交换器31、32要求大量的能力的情况下，四通阀20以使从入口b流入的热介质的流入分配变大的方式调整其开度。具体而言，由温度传感器25检测从出口d流出并向供暖热交换器31、32流入的热介质的温度(流入温度)，调整四通阀20的流入侧的流量分配，以使得该流入温度成为根据要求供暖能力而设定的目标温度(流入温度目标值)。由此，在供给热水热交换器19中未散热的高温的热介质的向供暖热交换器31、32的流入分配增大。另一方面，在供暖热交换器31、32要求微小的能力的情况下，四通阀20以使从入口a流入的热介质的流入分配变大的方式调整其开度。由此，在供给热水热交换器19中散热后的中温的热介质向供暖热交换器31、32的流入分配增大。此外，要求供暖能力的设定例如能够设定为，比较室内温度和目标室内温度，室内温度与目标室内温度相比越低，则要求供暖能力越大。
另外，四通阀20的流出侧的流量分配调整根据要求供暖能力和四通阀20的流入能力来控制。即，在从四通阀20的出口d流出的热介质的供暖能力相对于要求供暖能力过大的情况下，四通阀20以使从出口c流出的热介质的流入分配变大的方式调整其开度。具体而言，由温度传感器26检测从供暖热交换器31、32流出的热介质的温度(流出温度)，调整四通阀20的流出侧的流量分配，以使得该流出温度成为根据要求供暖能力而设定的目标温度(流出温度目标值)。由此，向供暖热交换器31、32流入的热介质的量被限制为与要求供暖能力对应的适当的量。
如上所述，通过进行四通阀20的入口侧、出口侧的流量调整，能够根据针对目标室内温度的要求供暖能力，来控制经由四通阀20从热介质配管14送入的热介质的温度和流量、即供暖能力，能够不损害室内的舒适性地同时运转供给热水供暖。
如上所述，在本实施方式的供暖供给热水系统100中，通过控制四通阀20，能够构成热介质在供给热水热交换器19和供暖热交换器31、32循环的循环回路。由此，即使是供暖要求和供给热水要求同时出现的情况下，通过一边进行供给热水运转一边实施供暖运转，能够将室温降低抑制为最低限度。另外，在本实施方式的供暖供给热水系统100中，不仅是供暖供给热水运转模式，与以往技术相同的供暖运转模式或者供给热水运转模式也能够通过控制四通阀20而没有问题地实现。
然而，在上述的实施方式中，使用四通阀20并分别调整两个入口a、b以及两个出口c、d的流量分配，但是也可以使用两个三通阀来替代四通阀20。具体而言，也可以设置调整从两个入口a、b流入的热介质的流量分配后向一个出口导出的第一三通阀、和调整从第一三通阀流入的热介质的流量分配后从两个出口c、d导出的第二三通阀来替换四通阀20。由此，能够使用两个三通阀进行与使用四通阀20的情况相同的动作。
另外，在上述的实施方式中，虽然调整四通阀20的流入侧的流量分配以使得由温度传感器25检测的流入温度成为流入温度目标值，但是调整四通阀20的流入侧的流量分配的方法并不限定于此。即，若根据要求供暖能力来调整四通阀20的流入侧的流量分配，则也可以还考虑由温度传感器24检测的从供给热水热交换器19流出的热介质的温度、或者由温度传感器26检测的流出温度等，来调整四通阀20的流入侧的流量分配。
另外，在上述实施方式中，调整四通阀20的流出侧的流量分配以使得由温度传感器26检测的流出温度成为根据要求供暖能力而设定的流出温度目标值，但是调整四通阀20的流出侧的流量分配的方法并不限定于此。即，若根据要求供暖能力来调整四通阀20的流出侧的流量分配，则在由温度传感器24检测的从供给热水热交换器19流出的热介质的温度与室温相比极高的情况下，也可以减少从四通阀20的出口c流出的热介质的流量分配。
实施方式2.
[实施方式2的结构]
图6是作为本发明的实施方式2的供暖供给热水系统200的回路构成图。图6所示的供暖供给热水系统200除了图1所示的供暖供给热水系统100的结构之外，还具备对热介质配管13的热介质泵18的排出侧和热介质配管14进行连接的热介质配管27。在热介质配管27的中途设置有作为用于调整在该热介质配管27流动的热介质的流量的第三流量调整机构而起作用的流量调整阀28。作为流量调整阀28，例如优选为球形阀或蝶阀等能够进行细微的流量调整的阀。
[实施方式2的动作]
供暖供给热水系统200根据供暖单元30所要求的供暖要求(即，供暖热交换器31、32中进行热交换的要求)以及热水储存罐单元10所要求的供给热水要求(即，供给热水热交换器19中进行热交换的要求)，来进行搭载于热泵单元1、热水储存罐单元10以及供暖单元30的各设备的控制，执行供暖运转模式、供给热水运转模式、或者供暖供给热水运转模式。以下，详细地对各运转模式的运转动作进行说明。
(供给热水运转模式)
在供给热水运转模式中，在流量调整阀28被控制为全闭的状态下，进行与实施方式1的供暖供给热水系统100相同的动作。换句话说，在供给热水运转模式中热介质不经由热介质配管27流通。
(供暖运转模式)
在供暖运转模式，在流量调整阀28被控制为全闭的状态下，进行与实施方式1的供暖供给热水系统100相同的动作。换句话说，在供暖运转模式中热介质不经由热介质配管27流通。
(供暖供给热水运转模式)
在供暖运转模式中，除了实施方式1的供暖供给热水系统100的动作之外，通过流量调整阀28调整在热介质配管27流动的热介质的流量。更详细而言，在由四通阀20将出口c的流量分配调整得较小的情况下，有因向供暖热交换器31、32流动的流量降低而产生热交换效率的降低或者供暖温度不均的可能性。因此，在本实施方式的供暖供给热水系统200中，为了减少这样的不良情况的产生，调整流量调整阀28，将在供暖热交换器31、32中进行热交换之后的低温的热介质的一部分经由热介质配管27再次导入供暖热交换器31、32的上游侧。由此，即使通过四通阀20的流出侧的流量分配调整来限制向供暖热交换器31、32流入的热介质的量的情况下，也能够确保一定的流量，从而能够消除上述的担忧点。
此外，在四通阀20的流出侧的流量分配成为产生上述不良的流量分配的情况下，流量调整阀28的开度也可以开阀为预先设定的开度，另外也可以根据流量分配来线性地进行调整。
Claims (4)
1.一种供暖供给热水系统，其特征在于，具备：
加热机构，其对热介质进行加热；
供给热水热交换器，其进行所述热介质与水之间的热交换；
热水储存罐，其存储由所述供给热水热交换器加热后的水；
供暖热交换器，其通过所述热介质对室内进行供暖；
热介质泵，其将所述热介质送出；
循环配管，其将所述热介质泵的排出侧、所述加热机构、所述供给热水热交换器、所述供暖热交换器以及所述热介质泵的吸入侧依次连接而形成环状；
第一旁路配管，其从所述循环配管绕过所述供给热水热交换器；
第二旁路配管，其从所述循环配管绕过所述供暖热交换器；
第一流量调整机构，其设置于所述循环配管与所述第一旁路配管的合流部，调整向所述供给热水热交换器流动的热介质的流量与向所述第一旁路配管流动的热介质的流量的比率；以及
第二流量调整机构，其设置于所述循环配管与所述第二旁路配管的合流部，调整向所述供暖热交换器流动的热介质的流量与向所述第二旁路配管流动的热介质的流量的比率，
第一控制机构，其根据在所述供给热水热交换器中进行热交换的供给热水要求以及在所述供暖热交换器中进行热交换的供暖要求的程度，控制所述第一流量调整机构和所述第二流量调整机构。
2.根据权利要求1所述的供暖供给热水系统，其特征在于，
还具备对向所述供暖热交换器流入的热介质的流入温度进行检测的流入温度检测机构，
所述第一控制机构控制所述第一流量调整机构，以使得所述流入温度成为根据所述供暖要求所确定的流入温度目标值。
3.根据权利要求1所述的供暖供给热水系统，其特征在于，
还具备对从所述供暖热交换器流出的热介质的流出温度进行检测的流出温度检测机构，
所述第一控制机构控制所述第二流量调整机构，以使得所述流出温度成为根据所述供暖要求所确定的流出温度目标值。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的供暖供给热水系统，其特征在于，还具备：
第三旁路配管，其将所述循环配管中的所述热介质泵的排出侧和所述循环配管中的所述第二流量调整机构与所述供暖热交换器之间连接；以及
第三流量调整机构，其设置于所述第三旁路配管的中途，
第二控制机构，其根据由所述第二流量调整机构调整的比率调整所述第三流量调整机构的开度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |