CN108779938B - 空调热水供应系统 - Google Patents
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Abstract
为了在制冷运转时和供暖运转时中的任意的情况下均能够对热水供应储罐(60)内的水进行加热,使从压缩机(10)的排出侧至制冷剂切换阀(20)的端口(a)的制冷剂流路分支成经由制冷剂调整阀(71)和热水供应热交换器(61)至端口(a)的第1流路以及经由制冷剂调整阀72至端口(a)的第2流路。
Description
技术领域
本发明涉及空调热水供应系统。
背景技术
空调系统具备在进行空气调节的室内设置的室内机和在室外设置的室外机。在这样的空调系统中,通常,室外机的放置场所处于变小的趋向。因此,已知对于1台室外机连接2台以上的室内机的方式的空调系统。
另外,已知一种为了应对地球变暖,采用了制冷循环的热水供应系统(或者,热水系统)。这样的热水供应系统对水进行加热使其成为热水,因此不论冬季、夏季,全年均需要构成为供暖系统。
通常,将这样的空调系统与热水供应系统进行组合而得到的空调热水供应系统在进行制冷与供暖时,通过四通阀等变更制冷剂的流动来实现转换。该方式记载在专利文献1(日本特开2015-203550号公报)中。根据该方式,通过四通阀使制冷剂的流动倒流,由此进行制冷与供暖。因此,在连接了2台以上的室内机的情况下,所有的室内机成为制冷运转或者供暖运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-203550号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的空调热水供应系统中,通过四通阀使制冷剂的流动倒流,由此进行制冷或者供暖,因此2台以上的室内机全部成为制冷运转或供暖运转。因此,特别是在夏季,作为室内机,在连接了热水供应系统的情况下,难以对储液罐内的液体进行加热。
因此,本发明的课题在于提供一种空调热水供应系统,在制冷运转时和供暖运转时也能够对储罐内的液体进行加热。
用于解决课题的手段
为了解决这样的课题,本发明的空调热水供应系统的特征在于,具备:压缩机、制冷剂切换部、室外热交换器、室内制冷剂调整阀以及室内热交换器,将上述压缩机的排出侧与上述制冷剂切换部的第1端口进行连接的制冷剂流路形成了分支,该空调热水供应系统具有:第1流路,其经由第1制冷剂调整阀以及储罐热交换器与上述第1端口连接,该储罐热交换器用于与储罐内存留的储罐水进行热交换;以及第2流路,其经由第2制冷剂调整阀与上述第1端口连接。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种空调热水供应系统,在制冷运转时和供暖运转时也能够对储罐内的液体进行加热。
附图说明
图1是第1实施方式的空调热水供应系统的制冷循环图。
图2是对第1实施方式的空调热水供应系统的制冷沸腾运转时的热水供应储罐内的储罐水温度、制冷剂调整阀、压缩机的排出目标温度以及室外送风机的控制进行说明的时序图。
图3是对第1实施方式的空调热水供应系统的供暖沸腾运转时的热水供应储罐内的储罐水温度、制冷剂调整阀、压缩机的排出目标温度以及室外送风机的控制进行说明的时序图。
图4是第2实施方式的空调热水供应系统的制冷循环图。
图5是第3实施方式的空调热水供应系统的制冷循环图。
具体实施方式
以下,适当地参照附图对用于实施本发明的方式(以下,称为“实施方式”)进行详细说明。此外,在各图中,对共用的部分标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
《第1实施方式》
使用图1对第1实施方式的空调热水供应系统S的结构进行说明。图1是第1实施方式的空调热水供应系统S的制冷循环图。
如图1所示,第1实施方式的空调热水供应系统S具备:压缩机10、制冷剂切换阀20、室外热交换器30、室外送风机31、制冷剂调整阀41~43、室内热交换器51~53、热水供应储罐60、热水供应热交换器61、制冷剂调整阀70~72、连接阀81~88、控制部90以及各温度检测器91~94。
压缩机10从吸入侧吸入制冷剂,从排出侧排出高温高压的制冷剂。压缩机10的吸入侧通过制冷剂配管与制冷剂切换阀20(后述的端口d)连接。压缩机10的排出侧经由后述的制冷剂调整阀72等,通过制冷剂配管与制冷剂切换阀20(后述的端口a)连接。另外,设置有用于检测从压缩机10排出的制冷剂的温度(排出温度)的排出温度检测器91。将排出温度检测器91检测出的检测信号输入给后述的控制部90。此外,通过后述的控制部90来控制压缩机10,使得排出温度(排出温度检测器91的检测温度)成为预定的排出目标温度。
制冷剂切换阀20是具备切换主阀21以及四个端口a~d的四通阀。关于制冷剂切换阀20,例如能够使用通过通电等控制使切换主阀21滑动从而能够切换各端口的连接关系的电磁阀(所谓的锁止电磁阀)。具体而言,在切换主阀21位于图1的实线表示的位置的情况下,端口a与端口b连通,并且端口c与端口d连通。在切换主阀21位于图1的虚线表示的位置的情况下,端口a与端口c连通,并且端口b与端口d连通。此外,通过后述的控制部90来控制制冷剂切换阀20的各端口的连接关系(切换主阀21的位置)。
将室外热交换器30配置在空调热水供应系统S的室外机中,能够在流入的制冷剂与室外空气之间进行热交换。室外热交换器30的一侧通过制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口b连接。室外热交换器30的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂调整阀41~43连接。
另外,为了促进室外热交换器30的制冷剂与室外空气的热交换,在空调热水供应系统S的室外机中具备室外送风机31。此外,通过后述的控制部90控制室外送风机31的送风量(转速)。另外,在室外送风机31的吸入口附近(在室外空气的流动的方向31a上观察,为室外热交换器30的上游侧)设置有用于检测室外空气的温度的室外空气温度检测器92。另外,设置有用于检测室外热交换器30的温度的室外热交换器温度检测器93。将室外空气温度检测器92检测出的检测信号以及室外热交换器温度检测器93检测出的检测信号输入给后述的控制部90。
这里,图1所示的第1实施方式的空调热水供应系统S是针对1台室外机(室外热交换器30)具备3台室内机(室内热交换器51~53)的所谓的多类型空调热水供应系统。
制冷剂调整阀41~43是能够调整开闭和开度的阀。制冷剂调整阀41~43的一侧通过分支的制冷剂配管与室外热交换器30连接。制冷剂调整阀41的另一侧通过制冷剂配管与室内热交换器51连接。制冷剂调整阀42的另一侧通过制冷剂配管与室内热交换器52连接。制冷剂调整阀43的另一侧通过制冷剂配管与室内热交换器53连接。此外,制冷剂调整阀41~43的开闭和开度由后述的控制部90控制。
室内热交换器51~53被配置在空调热水供应系统S的室内机中,能够在流入的制冷剂与室内空气之间进行热交换。室内热交换器51的一侧通过制冷剂配管与制冷剂调整阀41连接。室内热交换器52的一侧通过制冷剂配管与制冷剂调整阀42连接。室内热交换器53的一侧通过制冷剂配管与制冷剂调整阀43连接。室内热交换器51~53的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口c连接。此外,虽省略了图示,但在各室内机中具备用于向壳体内获取室内空气,并将通过室内热交换器51~53进行了热交换(进行了空气调节)的空气再次向室内排出的风扇。
此外,在将制冷剂调整阀41与室内热交换器51进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀81,在将室内热交换器51与制冷剂切换阀20的端口c进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀82。相同地,在将制冷剂调整阀42与室内热交换器52进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀83,在将室内热交换器52与制冷剂切换阀20的端口c进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀84。另外,在将制冷剂调整阀43与室内热交换器53进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀85,在将室内热交换器53与制冷剂切换阀20的端口c进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀86。通过这样的结构,能够经由连接阀81~86安装、取下各室内机(室内热交换器51~53)。
另外,第1实施方式的空调热水供应系统S具备热水供应储罐60,该热水供应储罐60具有热水供应热交换器61。
在热水供应储罐60的内部存留了储罐水(热水)。此外,热水供应储罐60可以构成为使自来水从热水供应储罐60的下侧流入来推压内部的储罐水,从热水供应储罐60的上侧向热水供应终端(例如水龙头等)直接供给热水,还可以构成为还具备在热水供应储罐60内的储罐水与自来水之间进行热交换的热交换器(未图示),将通过热交换而加热后的自来水向热水供应终端进行供给,但是并不限定于此。另外,在热水供应储罐60内存留的储罐水不限于热水。
热水供应热交换器61能够在流入的制冷剂与热水供应储罐60内存留的储罐水之间进行热交换。热水供应热交换器61的一侧通过制冷剂配管与后述的制冷剂调整阀71连接。热水供应热交换器61的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口a连接。另外,设置有用于检测在热水供应储罐60内存留的储罐水的温度的储罐温度检测器94。将储罐温度检测器94检测出的检测信号输入给后述的控制部90。
此外,在图1所示的例子中,热水供应热交换器61构成为制冷剂配管与热水供应储罐60的金属容器的外周接触且卷绕于该热水供应储罐60的金属容器的外周。而且,热水供应储罐60和热水供应热交换器61被隔热材料(未图示)覆盖。由此,流入热水供应热交换器61的制冷剂经由热水供应热交换器61的制冷剂配管以及热水供应储罐60的金属容器与热水供应储罐60内存留的储罐水进行热交换。通过采用这样的结构,能够成为在后述的供暖运转时,不会通过热水供应热交换器61向储罐水释放全部的冷凝热的结构,能够从结构方面确保室内机的供暖能力。
此外,热水供应热交换器61的构造不限于上述的构造。例如,也可以使热水供应热交换器61的制冷剂配管从热水供应储罐60的容器侧面贯通来在热水供应储罐60的容器内部配置制冷剂配管,由此构成热交换部。由此,流入热水供应热交换器61的制冷剂经由热水供应热交换器61的制冷剂配管与热水供应储罐60内存留的储罐水进行热交换。此外,可以使在热水供应储罐60内部配置的制冷剂配管为双重管,从而保护构成热水供应热交换器61的制冷剂配管。
另外,也可以构成为具备能够使储罐水从热水供应储罐60的下部流出经过热水供应热交换器61向热水供应储罐60上部通流的流路以及在该流路上设置的泵,在热水供应储罐60外设置热水供应热交换器61。
制冷剂调整阀71是能够调整开闭和开度的阀。制冷剂调整阀71的一侧通过分支的制冷剂配管与压缩机10的排出侧连接。制冷剂调整阀71的另一侧通过制冷剂配管与热水供应热交换器61连接。此外,制冷剂调整阀71的开闭以及开度由后述的控制部90进行控制。
制冷剂调整阀72是能够调整开闭和开度的阀。制冷剂调整阀71的一侧通过分支的制冷剂配管与压缩机10的排出侧连接。制冷剂调整阀71的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口a连接。此外,制冷剂调整阀72的开闭以及开度由后述的控制部90进行控制。
即,从压缩机10排出的制冷剂的流路具有2个系统:经过制冷剂调整阀71和热水供应热交换器61向制冷剂切换阀20的端口a流入的第1流路、以及经过制冷剂调整阀72向制冷剂切换阀20的端口a流入的第2流路。另外,通过调整制冷剂调整阀71、72的开闭和开度,能够控制在各流路流过的制冷剂的量。
此外,在将制冷剂调整阀71与热水供应热交换器61进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀87,在将热水供应热交换器61与制冷剂切换阀20的端口a进行连接的制冷剂配管上设置有连接阀88。通过这样的结构,能够经由连接阀87、88来安装、取下热水供应储罐60(热水供应热交换器61)。
另外,在经由连接阀87、88将热水供应储罐60(热水供应热交换器61)安装在空调热水供应系统S时,优选成为还将储罐温度检测器94与控制部90相连接的构造。通过这样的结构,控制部90通过判定有无连接储罐温度检测器94,能够判定是否在空调热水供应系统S中安装了热水供应储罐60(热水供应热交换器61)。
另外,第1实施方式的空调热水供应系统S具备使制冷剂调整阀41~43以及室内热交换器51~53旁通,将室外热交换器30与制冷剂切换阀20的端口c进行连接的流路即旁通流路,在该旁通流路中具备制冷剂调整阀70。
制冷剂调整阀70是能够调整开闭和开度的阀。制冷剂调整阀70的一侧通过分支的制冷剂配管与室外热交换器30连接。制冷剂调整阀70的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口c连接。此外,制冷剂调整阀70的开闭和开度由后述的控制部90进行控制。
即,从室外热交换器30直至制冷剂切换阀20的端口c为止的制冷剂的流路存在4个系统:经过制冷剂调整阀41以及室内热交换器51的流路、经过制冷剂调整阀42和室内热交换器52的流路、经过制冷剂调整阀43和室内热交换器53的流路、经过制冷剂调整阀70的旁通流路。另外,通过调整制冷剂调整阀41~43、70的开闭以及开度,能够控制各流路中流动的制冷剂的量。
控制部90通过控制压缩机10、制冷剂切换阀20、室外送风机31、制冷剂调整阀41~43以及制冷剂调整阀70~72,能够控制第1实施方式的整个空调热水供应系统S。另外,向控制部90输入由各温度检测器91~94检测出的温度信号。
接下来,对第1实施方式的空调热水供应系统S的各种运转进行说明。第1实施方式的空调热水供应系统S进行如下运转:对设置了室内机(室内热交换器51~53)的室内进行制冷的制冷运转;对设置了室内机的室内进行制冷并且对热水供应储罐60内的储罐水进行加热(沸腾)的制冷沸腾运转;对设置了室内机的室内进行供暖的供暖运转;对设置了室内机的室内进行供暖并且对热水供应储罐60内的储罐水进行加热的供暖沸腾运转;对热水供应储罐60内的储罐水进行加热的沸腾运转;对室外热交换器30进行除霜的除霜运转(第1除霜运转~第4除霜运转)。
<制冷运转>
在制冷运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的实线表示的位置,使制冷剂调整阀70、71全闭,使制冷剂调整阀72全开,并调整制冷剂调整阀41~43的开度。
从压缩机10排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂调整阀72、制冷剂切换阀20的端口a、b,流入作为冷凝器发挥功能的室外热交换器30,通过与室外空气进行热交换而散热。通过室外热交换器30进行了散热的制冷剂流入作为膨胀阀发挥功能的制冷剂调整阀41~43,成为低温低压的制冷剂,通过作为蒸发器发挥功能的室内热交换器51~53与室内空气进行热交换从而进行吸热。此时,被制冷剂吸热而温度降低的室内空气从室内机向室内排出,由此对室内进行空气调节(制冷)。然后,通过室内热交换器51~53进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口c、d被吸入压缩机10。
这样,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行制冷运转,能够对设置有室内机(室内热交换器51~53)的室内进行制冷。
<制冷沸腾运转>
在制冷沸腾运转时,控制部90使压缩机10以及室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的实线表示的位置,使制冷剂调整阀70全闭,调整制冷剂调整阀41~43、71~72的开度。
此外,通常,在室内的室温调整时,例如,室内的制冷空气调节下的温度变动的范围为27~35℃,服务器室的制冷空气调节下的温度变动的范围约为8~10℃,室内的供暖空气调节下的温度变动的范围为0~20℃,温度差均收纳在30℃以内。另一方面,热水供应储罐60的储罐水的温度变动的范围例如为0~55℃,温度范围大幅度地扩大。因此,在对热水供应储罐60内的储罐水进行加热的运转时,控制部90设定为压缩机10的排出目标温度高于制冷运转和供暖运转时。
从压缩机10排出的高温高压的制冷剂的一部分经由制冷剂调整阀72,流入作为冷凝器发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的储罐水进行热交换而散热。此时,通过从制冷剂散热来对热水供应储罐60内的储罐水进行加热(使储罐水沸腾)。通过热水供应热交换器61进行了散热的制冷剂以及经由制冷剂调整阀72的高温高压的制冷剂的剩余部分经由制冷剂切换阀20的端口a、b,流入作为冷凝器发挥功能的室外热交换器30,通过与室外空气进行热交换而散热。通过室外热交换器30进行了散热的制冷剂流入作为膨胀阀发挥功能的制冷剂调整阀41~43,成为低温低压的制冷剂,通过作为蒸发器发挥功能的室内热交换器51~53与室内空气进行热交换,由此进行吸热。此时,被制冷剂吸热而温度降低的室内空气从室内机向室内排出,由此对室内进行空气调节(制冷)。然后,通过室内热交换器51~53进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口c、d被吸入压缩机10。
如此,通过第1实施方式的空调热水供应系统S进行制冷沸腾运转,热水供应热交换器61和室外热交换器30作为冷凝器发挥功能。即,通过热水供应热交换器61对冷凝热的一部分进行散热来用于对储罐水进行加热,并通过室外热交换器30对冷凝热的剩余部分进行散热。由此,能够对设置有室内机(室内热交换器51~53)的室内进行制冷,并且使热水供应储罐60内的储罐水沸腾。
这里,使用图2对第1实施方式的空调热水供应系统S的制冷沸腾运转的控制进行进一步说明。图2是对第1实施方式的空调热水供应系统S的制冷沸腾运转时的热水供应储罐60内的储罐水温度、制冷剂调整阀71和72、压缩机10的排出目标温度以及室外送风机31的控制进行说明的时序图。
首先,在时间段P0,控制部90进行制冷运转来作为空调热水供应系统S的运转。然后,在时间P1,将空调热水供应系统S的运转切换成制冷沸腾运转。此时,控制部90通过判定有无连接储罐温度检测器94,来判定在空调热水供应系统S中是否安装了热水供应储罐60(热水供应热交换器61),在未被安装的情况下,禁止切换成制冷沸腾运转。此外,在图2说明的例子中,以制冷沸腾运转开始时的热水供应储罐60内的储罐水的初始温度T0低于判定阈值温度T1的情况为例进行说明。
如时间段P2所示,在储罐水温度(储罐温度检测器94的检测温度)小于判定阈值温度T1的情况下,控制部90使制冷剂调整阀71全开,使制冷剂调整阀72全闭,并使室外送风机31的风扇转速为低于预定转速(100%)的转速n1。另外,关于压缩机10的排出目标温度,设定比制冷运转时的排出目标温度T3高的排出目标温度T4,控制部90控制压缩机10,使得排出温度(排出温度检测器91的检测温度)成为排出目标温度T4。
此外,判定阈值温度T1可以为预先设定的温度(例如,27℃),例如也可以为室外空气温度(室外空气温度检测器92的检测温度)。
然后,如时间段P3所示,在储罐水温度为判定阈值温度T1以上且小于判定阈值温度T2的情况下,控制部90控制为储罐水温度越高则制冷剂调整阀71的开度越小,并控制为储罐水温度越高则制冷剂调整阀72的开度越大。这里,在调整制冷剂调整阀71、72的开度时,以若扩大一方的调整阀的开度则缩窄另一方的调整阀的开度的方式进行控制,使得维持流路截面积之和。另外,控制部90控制为制冷剂调整阀71的开度越小,室外送风机31的风扇转速越快。此外,关于压缩机10的排出目标温度,保持设定排出目标温度T4。
此外,判定阈值温度T2为储罐水的沸腾目标温度(例如,55℃)。而且,判定阈值温度T1与判定阈值温度T2为“T1<T2”,判定阈值温度T2与排出目标温度T4为“T2<T4”。
然后,在时间P4,热水供应储罐60内的储罐水的沸腾完成。若沸腾完成,则控制部90使制冷剂调整阀71全闭,使制冷剂调整阀72全开,使室外送风机31的风扇转速为预定转速(100%)。另外,关于压缩机10的排出目标温度,设定制冷运转时的排出目标温度T3,控制部90控制压缩机10等,使得排出温度(排出温度检测器91的检测温度)成为排出目标温度T3。
然后,如时间段P5所示,在沸腾完成后储罐水温度小于判定阈值温度T2的期间,控制部90将制冷剂调整阀71部分打开,并将制冷剂调整阀72部分关闭,使得流路截面积之和相等,并将压缩机10的排出目标温度设定为排出目标温度T4。此外,将室外送风机31的风扇转速维持为预定转速(100%)。
如以上所述,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行制冷沸腾运转,能够对设置有室内机(室内热交换器51~53)的室内进行制冷,并且能够利用在通常的制冷运转时向室外空气排出的冷凝热来使热水供应储罐60内的储罐水沸腾。
另外,不仅使室外热交换器30,还使热水供应热交换器61作为冷凝器发挥功能来对冷凝热进行处理,因此能够减少室外热交换器30的热处理量。换言之,如图2的时间段P2、P3所示,能够降低室外送风机31的转速。由此,能够削减室外送风机31的消耗电力,因此能够谋求空调热水供应系统S的节能化。
另外,在调整制冷剂调整阀71、72的开度时,以若扩大一方的调整阀的开度则缩小另一方的调整阀的开度的方式进行控制,使得维持流路截面积之和,由此能够防止流路截面积缩小而引起的循环平衡和效率的降低。
另外,控制部90与制冷剂调整阀71的开度对应地控制室外送风机31的转速,因此能够根据1个参数进行控制,控制变得容易。另外,控制部90基于压缩机出口温度控制压缩机,因此能够根据1个参数进行控制,控制变得容易。
<供暖运转>
在供暖运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的虚线表示的位置,使制冷剂调整阀70、71全闭,使制冷剂调整阀72全开,调整制冷剂调整阀41~43的开度。
从压缩机10排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂调整阀72、制冷剂切换阀20的端口a、c流入作为冷凝器发挥功能的室内热交换器51~53,通过与室内空气进行热交换而散热。此时,从制冷剂散热而温度上升的室内空气从室内机向室内排出,由此对室内进行空气调节(供暖)。通过室内热交换器51~53进行了散热的制冷剂流入作为膨胀阀发挥功能的制冷剂调整阀41~43,成为低温低压的制冷剂,并通过作为蒸发器发挥功能的室外热交换器30与室外空气进行热交换而吸热。然后,通过室外热交换器30进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口b、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行供暖运转,能够对设置有室内机(室内热交换器51~53)的室内进行供暖。
另外,在供暖运转的开始时,在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为预定的第1阈值温度以上的情况下,可以调整制冷剂调整阀71、72的开度,使从压缩机10排出的制冷剂的一部分(也可以为全部)流向热水供应热交换器61。在供暖运转的开始时,压缩机10的排出温度低,因此提供给室内热交换器51~53的制冷剂的温度也低。与此相对,根据本控制,通过利用热水供应储罐60内的储罐水的热来加热制冷剂,能够使提供给室内热交换器51~53的制冷剂的温度迅速提高,能够形成对于用户的供暖运转的要求响应性良好的空调热水供应系统S。而且,若压缩机10的排出温度(排出温度检测器91的检测温度)成为预定的第2阈值温度以上,则控制部90可以使制冷剂调整阀71全闭,使制冷剂调整阀72使全开,转移至通常的供暖运转。
另外,在室内的温度成为预定的设定温度,并且热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为预定温度以上的情况下,控制部90可以使压缩机10和室外送风机31停止,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的虚线表示的位置,使制冷剂调整阀41~43、70~72全闭。在这样的状态下,将热水供应热交换器61、包含连接阀88的制冷剂配管、制冷剂切换阀20的端口a和c、包含连接阀82、84、86的制冷剂配管、室内热交换器51~53热连接。由此,将热水供应储罐60的储罐水的热提供给室内热交换器51~53,因此能够抑制室内的温度降低。
<供暖沸腾运转>
在供暖沸腾运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的虚线表示的位置,使制冷剂调整阀70全闭,调整制冷剂调整阀41~43、71~72的开度。
从压缩机10排出的高温高压的制冷剂的一部分经由制冷剂调整阀72,流入作为冷凝器发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的储罐水进行热交换而散热。此时,通过从制冷剂散热来对热水供应储罐60内的储罐水进行加热(使储罐水沸腾)。通过热水供应热交换器61进行了散热的制冷剂以及经由制冷剂调整阀72的高温高压的制冷剂的剩余部分经由制冷剂切换阀20的端口a、b,流入作为冷凝器发挥功能的室内热交换器51~53,通过与室内空气进行热交换而散热。此时,从制冷剂散热而温度上升的室内空气从室内机向室内排出,由此对室内进行空气调节(供暖)。通过室内热交换器51~53进行了散热的制冷剂流入作为膨胀阀发挥功能的制冷剂调整阀41~43,成为低温低压的制冷剂,并通过作为蒸发器发挥功能的室外热交换器30与室外空气进行热交换而吸热。然后,通过室外热交换器30进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口b、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S进行供暖沸腾运转,由此能够对设置有室内机(室内热交换器51~53)的室内进行供暖,并且能够利用冷凝热的一部分使热水供应储罐60内的储罐水沸腾。
在此,使用图3对第1实施方式的空调热水供应系统S的供暖沸腾运转的控制进行进一步说明。图3是对第1实施方式的空调热水供应系统S的供暖沸腾运转中的热水供应储罐60内的储罐水温度、制冷剂调整阀71、72、压缩机10的排出目标温度以及室外送风机31的控制进行说明的时序图。
在第1实施方式的空调热水供应系统S的供暖沸腾运转中,仅室外热交换器30作为蒸发器发挥功能。因此,如图3所示,在使室外送风机31的风扇转速为预定转速(100%)这点与制冷沸腾运转不同。其他相同,并省略重复的说明。
<沸腾运转>
在沸腾运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的虚线表示的位置,使制冷剂调整阀41~43、72全闭,使制冷剂调整阀71全开,调整制冷剂调整阀70的开度。
从压缩机10排出的高温高压的制冷剂经由制冷剂调整阀71,流入作为冷凝器发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的储罐水进行热交换而散热。此时,通过从制冷剂散热来对热水供应储罐60内的储罐水进行加热(使储罐水沸腾)。通过热水供应热交换器61进行了散热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口a、c而流入作为膨胀阀发挥功能的制冷剂调整阀70,成为低温低压的制冷剂,并通过作为蒸发器发挥功能的室外热交换器30与室外空气进行热交换,由此进行吸热。然后,通过室外热交换器30进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口b、d被吸入压缩机10。
此外,在沸腾运转时,使制冷剂调整阀41~43全闭,在室内热交换器51~53不流过制冷剂,因此能够抑制室内温度的变动。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行沸腾运转,能够不对室内进行制冷或供暖而使热水供应储罐60内的储罐水沸腾。
<除霜运转>
在供暖运转、供暖沸腾运转和沸腾运转时,室外热交换器30作为蒸发器发挥功能,由此使制冷剂吸热来冷却室外空气。因此,若室外空气的湿度高,且室外空气的温度低,则存在在室外热交换器30附着霜而使室外热交换器30的热交换性能降低的情况。因此,第1实施方式的空调热水供应系统S能够进行用于除去附着的霜的除霜运转。
此外,控制部90基于室外空气温度检测器92检测出的室外热交换器30的温度以及室外热交换器温度检测器93检测出的室外空气的温度,例如计算室外的露点等,由此推定室外热交换器30的结霜量。然后,例如若推定出的室外热交换器30的结霜量超过预定的阈值量,则控制部90判定为进行除霜运转。
而且,第1实施方式的空调热水供应系统S能够进行以下所示的4个模式的除霜运转。
(第1除霜运转)
在第1除霜运转中,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的实线表示的位置,使制冷剂调整阀70、71全闭,使制冷剂调整阀41~43、72全开。
从压缩机10排出的排出制冷剂经由制冷剂调整阀72、制冷剂切换阀20的端口a、b流入室外热交换器30,通过与室外空气进行热交换而散热。此时,通过制冷剂向室外空气散热,使附着在室外热交换器30的霜融化。通过室外热交换器30进行了散热的制冷剂经由制冷剂调整阀41~43,在室内热交换器51~53与室内空气进行热交换从而吸热。此外,通过对室内空气进行吸热,室内的温度降低。然后,通过室内热交换器51~53进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口c、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行第1除霜运转,能够除去附着在室外热交换器30的霜。
(第2除霜运转)
在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为预定温度以上时选择。此外,在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为压缩机10的排出温度(排出温度检测器91的检测温度)以上时,也可以选择第2除霜运转。
第2除霜运转与第1除霜运转相比,使从压缩机10排出的制冷剂的一部分流入热水供应热交换器61。即,在第2除霜运转中,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的实线表示的位置,使制冷剂调整阀70全闭,使制冷剂调整阀41~43全开,调整制冷剂调整阀71~72的开度。
从压缩机10排出的排出制冷剂的一部分经由制冷剂调整阀72,流入作为加热源发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的高温的储罐水进行热交换而被加热。此外,通过对储罐水进行吸热,热水供应储罐60内的储罐水的温度降低。通过热水供应热交换器61进行了加热的制冷剂以及经由制冷剂调整阀72的排出制冷剂的剩余部分经由制冷剂切换阀20的端口a、b流入室外热交换器30,与室外空气进行热交换从而散热。此时,通过制冷剂向室外空气散热,使附着在室外热交换器30的霜融化。通过室外热交换器30进行了散热的制冷剂经由制冷剂调整阀41~43,在室内热交换器51~53与室内空气进行热交换从而吸热。此外,通过对室内空气进行吸热,室内的温度降低。然后,通过室内热交换器51~53进行了吸热的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口c、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行第2除霜运转,能够除去附着在室外热交换器30的霜。另外,相对于在第1除霜运转中使用室内的热进行除霜,在第2除霜运转中利用室内的热和热水供应储罐60内的储罐水的热进行除霜。由此,第2除霜运转与第1除霜运转相比,能够抑制室内温度的降低。
(第3除霜运转)
在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为预定温度以上时选择第3除霜运转。此外,在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为压缩机10的排出温度(排出温度检测器91的检测温度)以上时也可以选择第3除霜运转。
在第3除霜运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的实线表示的位置,使制冷剂调整阀41~43全闭,使制冷剂调整阀70全开,调整制冷剂调整阀71、72的开度。
从压缩机10排出的排出制冷剂的一部分经由制冷剂调整阀72流入作为加热源发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的高温的储罐水进行热交换而被加热。此外,通过对储罐水进行吸热,热水供应储罐60内的储罐水的温度降低。通过热水供应热交换器61进行了加热的制冷剂以及经由制冷剂调整阀72的排出制冷剂的剩余部分经由制冷剂切换阀20的端口a、b流入室外热交换器30,通过与室外空气进行热交换而散热。此时,通过制冷剂向室外空气散热,使附着在室外热交换器30的霜融化。通过室外热交换器30进行了散热的制冷剂经由制冷剂调整阀70和制冷剂切换阀20的端口c、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行第3除霜运转,能够除去附着在室外热交换器30的霜。另外,相对于在第1除霜运转~第2除霜运转中室内温度的降低,在第3除霜运转中由于使制冷剂调整阀41~43全闭,在室内热交换器51~53不流过制冷剂,因此能够抑制室内温度的降低。由此,第3除霜运转能够不扰乱室内环境而适当地进行除霜运转。
(第4除霜运转:供暖除霜运转)
第4除霜运转是一边持续进行室内的供暖一边进行除霜的运转。在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为预定温度以上时选择第4除霜运转。此外,在热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)为压缩机10的排出温度(排出温度检测器91的检测温度)以上时,也可以选择第4除霜运转。
在第4除霜运转时,控制部90使压缩机10和室外送风机31运转,使制冷剂切换阀20的切换主阀21位于图1的虚线表示的位置,调整制冷剂调整阀41~43、70~72的开度。
从压缩机10排出的排出制冷剂的一部分经由制冷剂调整阀72,流入作为加热源发挥功能的热水供应热交换器61,通过与热水供应储罐60内的高温的储罐水进行热交换而被加热。此外,通过对储罐水进行吸热,热水供应储罐60内的储罐水的温度降低。通过热水供应热交换器61进行了加热的制冷剂以及经由制冷剂调整阀72的排出制冷剂的剩余部分流入制冷剂切换阀20的端口a。从制冷剂切换阀20的端口c流出的制冷剂的一部分流入室内热交换器51~53,通过与室内空气进行热交换而散热。此时,从制冷剂散热而温度上升的室内空气从室内机向室内排出,由此对室内进行空气调节(供暖)。通过室内热交换器51~53进行了散热的制冷剂流入制冷剂调整阀41~43,成为低温低压的制冷剂,流入室外热交换器30。另外,从制冷剂切换阀20的端口c流出的制冷剂的剩余部分经由制冷剂调整阀70,流入室外热交换器30。在此,通过经由制冷剂调整阀70而流入的制冷剂,使得流入室外热交换器30的制冷剂的温度与通常的供暖运转时相比成为高温。因此,能够使附着在室外热交换器30的霜融化。然后,从室外热交换器30流出的制冷剂经由制冷剂切换阀20的端口b、d被吸入压缩机10。
如此,第1实施方式的空调热水供应系统S通过进行第4除霜运转,能够在持续进行供暖运转的状态下,除去附着在室外热交换器30的霜。另外,此时,因为利用热水供应储罐60内的储罐水的热,所以能够抑制供暖能力的降低,并且能够提高除霜能力,能够在短时间内完成除霜。
另外,在从第1除霜运转~第3除霜运转恢复为供暖运转时,在使压缩机10暂时停止后,切换制冷剂切换阀20的切换主阀21的位置(从图1的实线表示的位置向虚线表示的位置),然后再次启动压缩机10。与此相对,在从第4除霜运转恢复为供暖运转的情况下,无需切换制冷剂切换阀20的切换主阀21的位置,也无需使压缩机10停止和再次启动,因此还能够在短时间内恢复为供暖运转。
<作用效果>
如上所述,根据第1实施方式的空调热水供应系统S,能够分别进行制冷运转、供暖运转、沸腾运转。此外,在制冷运转时和供暖运转时,也能够使热水供应储罐60内的储罐水沸腾(制冷沸腾运转、供暖沸腾运转)。另外,根据第1实施方式的空调热水供应系统S,能够适当地进行除霜运转(第1除霜运转~第4除霜运转)。
《第2实施方式》
使用图4对第2实施方式的空调热水供应系统S的结构进行说明。图4是第2实施方式的空调热水供应系统S的制冷循环图。
如图4所示,第2实施方式的空调热水供应系统S与第1实施方式的空调热水供应系统S(参照图1)相比,不同点在于具备制冷剂开闭阀73来代替制冷剂调整阀72。其他的结构与第1实施方式的空调热水供应系统S相同,因此省略重复的说明。
即,在第2实施方式的空调热水供应系统S中,从压缩机10排出的制冷剂的流路存在2个系统:经过制冷剂调整阀71和热水供应热交换器61流入制冷剂切换阀20的端口a的第1流路、以及经过制冷剂开闭阀73流入制冷剂切换阀20的端口a的第2流路。
制冷剂开闭阀73是能够开闭的阀。制冷剂开闭阀73的一侧通过分支的制冷剂配管与压缩机10的排出侧连接。制冷剂开闭阀73的另一侧通过分支的制冷剂配管与制冷剂切换阀20的端口a连接。此外,通过控制部90来控制制冷剂开闭阀73的开闭。
控制部90通过制冷剂调整阀71的开度控制以及制冷剂开闭阀73的开闭控制,来控制经由热水供应热交换器61的制冷剂量。由此,第2实施方式的空调热水供应系统S与第1实施方式的空调热水供应系统S相同,能够进行制冷运转、供暖运转、沸腾运转、制冷沸腾运转、供暖沸腾运转、除霜运转(第1除霜运转~第4除霜运转)。
《第3实施方式》
使用图5对第3实施方式的空调热水供应系统S的结构进行说明。图5是第3实施方式的空调热水供应系统S的制冷循环图。
如图5所示,第3实施方式的空调热水供应系统S的不同点在于,具备制冷剂调整阀72和制冷剂开闭阀73双方。其他的结构与第1实施方式的空调热水供应系统S相同,因此省略重复的说明。
即,在第3实施方式的空调热水供应系统S中,从压缩机10排出的制冷剂的流路具有3个系统:经过制冷剂调整阀71和热水供应热交换器61流入制冷剂切换阀20的端口a的第1流路、经过制冷剂调整阀72流入制冷剂切换阀20的端口a的第2流路、以及经过制冷剂开闭阀73流入制冷剂切换阀20的端口a的第3流路。
控制部90通过制冷剂调整阀71、72的开度控制和制冷剂开闭阀73的开闭控制,来控制经由热水供应热交换器61的制冷剂量。由此,第3实施方式的空调热水供应系统S与第1实施方式的空调热水供应系统S相同,能够进行制冷运转、供暖运转、沸腾运转、制冷沸腾运转、供暖沸腾运转、除霜运转(第1除霜运转~第4除霜运转)。
《变形例》
此外,本实施方式(第1实施方式~第3实施方式)的空调热水供应系统S不限于上述实施方式的结构,能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更。
说明了本实施方式的空调热水供应系统S具备旁通流路和制冷剂调整阀70,但不限于此,也可以不具备旁通流路和制冷剂调整阀70。即使在这样的结构中,本实施方式的空调热水供应系统S也能够进行制冷运转、供暖运转、制冷沸腾运转、供暖沸腾运转、除霜运转(第1除霜运转~第2除霜运转)。
说明了第1实施方式的空调热水供应系统S通过独立的2个制冷剂调整阀71、72,分流为经由热水供应热交换器61的制冷剂与不经由热水供应热交换器61而直接导入制冷剂切换阀20的端口a的制冷剂,但并不限于此。例如,也可以使用3通阀来构成,该3通阀具有1个入口端口和2个出口端口,当扩大一方的出口端口的开度时,另一方的出口端口的开度缩小。
说明了本实施方式的空调热水供应系统S具备多个室内机(室内热交换器51~53)与热水供应储罐60(热水供应热交换器61),但并不限于此。例如,即便在具备1个室内机(室内热交换器51)和热水供应储罐60(热水供应热交换器61)的结构中,也能够同样地应用。
说明了本实施方式的空调热水供应系统S在制冷沸腾运转的时间段P3,控制部90控制为制冷剂调整阀71的开度越小,室外送风机31的风扇转速越快,但并不限于此。因为控制为储罐水温度越高则制冷剂调整阀71的开度越小,所以例如控制部90也可以基于热水供应储罐60内的储罐水的温度(储罐温度检测器94的检测温度)来控制室外送风机31的风扇转速。
附图标记的说明
10 压缩机
20 制冷剂切换阀(制冷剂切换部)
21 切换主阀
30 室外热交换器
31 室外送风机
31a 流动的方向
41~43 制冷剂调整阀(室内制冷剂调整阀)
51~53 室内热交换器
60 热水供应储罐(储罐)
61 热水供应热交换器(储罐热交换器)
70 制冷剂调整阀(旁通路调整阀)
71 制冷剂调整阀(第1制冷剂调整阀)
72 制冷剂调整阀(第2制冷剂调整阀)
73 制冷剂开闭阀
81~88 连接阀
90 控制部
91 排出温度检测器(制冷剂排出温度检测部)
92 室外空气温度检测器
93 室外热交换器温度检测器
94 储罐温度检测器(储罐温度检测部)
a 端口(第1端口)
b~d 端口。
Claims (12)
1.一种空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备:压缩机、制冷剂切换部、室外热交换器、室内制冷剂调整阀以及室内热交换器,
将所述压缩机的排出侧与所述制冷剂切换部的第1端口进行连接的制冷剂流路进行分支,
所述空调热水供应系统具有:
经由第1制冷剂调整阀以及储罐热交换器与所述第1端口连接的第1流路,所述储罐热交换器用于与储罐内存留的储罐水进行热交换;以及
经由第2制冷剂调整阀与所述第1端口连接的第2流路,
在对室内进行供暖的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的供暖沸腾运转时,或者在对室内进行制冷的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的制冷沸腾运转时,使制冷剂经由所述第1流路以及所述第2流路双方流到所述室内热交换器。
2.根据权利要求1所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备:
储罐温度检测部,其检测在所述储罐内存留的储罐水的温度;以及
控制部,其控制所述压缩机、所述制冷剂切换部、所述室外热交换器的室外送风机、所述室内制冷剂调整阀、所述第1制冷剂调整阀以及所述第2制冷剂调整阀,
所述控制部基于所述储罐温度检测部的检测温度,控制所述第1制冷剂调整阀的开度。
3.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述控制部当增大所述第1制冷剂调整阀的开度时缩小所述第2制冷剂调整阀的开度,当缩小所述第1制冷剂调整阀的开度时增大所述第2制冷剂调整阀的开度。
4.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述控制部基于所述第1制冷剂调整阀的开度,控制所述室外送风机的转速。
5.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备制冷剂排出温度检测部,该制冷剂排出温度检测部检测从所述压缩机排出的制冷剂的温度,
所述控制部进行控制,使得所述制冷剂排出温度检测部的检测温度成为所设定的排出目标温度。
6.根据权利要求5所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述控制部将打开所述第1制冷剂调整阀使所述储罐热交换器中流过制冷剂时的所述排出目标温度设定得比关闭所述第1制冷剂调整阀使所述储罐热交换器中不流过制冷剂时的所述排出目标温度高。
7.根据权利要求1所述的空调热水供应系统,其特征在于,
通过卷绕在所述储罐的容器外周的制冷剂配管来构成所述储罐热交换器。
8.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述控制部在除霜运转时关闭所述第1制冷剂调整阀。
9.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述控制部在除霜运转时,在所述储罐温度检测部的检测温度为阈值温度以上的情况下,打开所述第1制冷剂调整阀。
10.根据权利要求2所述的空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备使所述室内制冷剂调整阀和所述室内热交换器旁通的旁通流路以及在该旁通流路中设置的旁通路调整阀,
所述控制部在对所述储罐内存留的储罐水进行加热的运转时,使所述第1制冷剂调整阀全开,使所述室内制冷剂调整阀和所述第2制冷剂调整阀全闭,将所述旁通路调整阀作为膨胀阀来进行开度调整,并使所述制冷剂切换部以使所述室外热交换器作为蒸发器发挥功能的方式切换流路。
11.一种空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备:压缩机、制冷剂切换部、室外热交换器、室内制冷剂调整阀以及室内热交换器,
将所述压缩机的排出侧与所述制冷剂切换部的第1端口进行连接的制冷剂流路进行分支,
所述空调热水供应系统具有:
经由第1制冷剂调整阀以及储罐热交换器与所述第1端口连接的第1流路,所述储罐热交换器用于与储罐内存留的储罐水进行热交换;以及
经由制冷剂开闭阀与所述第1端口连接的第2流路,
在对室内进行供暖的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的供暖沸腾运转时,或者在对室内进行制冷的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的制冷沸腾运转时,使制冷剂经由所述第1流路以及所述第2流路双方流到所述室内热交换器。
12.一种空调热水供应系统,其特征在于,
所述空调热水供应系统具备:压缩机、制冷剂切换部、室外热交换器、室内制冷剂调整阀以及室内热交换器,
将所述压缩机的排出侧与所述制冷剂切换部的第1端口进行连接的制冷剂流路进行分支,
所述空调热水供应系统具有:
经由第1制冷剂调整阀以及储罐热交换器与所述第1端口连接的第1流路,所述储罐热交换器用于与储罐内存留的储罐水进行热交换;
经由第2制冷剂调整阀与所述第1端口连接的第2流路;以及
经由制冷剂开闭阀与所述第1端口连接的第3流路,
当在对室内进行供暖的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的供暖沸腾运转时,或者在对室内进行制冷的同时对所述储罐内存留的储罐水进行加热的制冷沸腾运转时,使制冷剂经由所述第1流路以及所述第2流路双方流到所述室内热交换器。
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