CN109312961A - 制冷装置的热源机组 - Google Patents
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Abstract
在制冷装置即空调装置(10)的热源机组(11)中设置有用于使制冷剂与热源水进行热交换的热源侧热交换器(40)。热源侧热交换器(40)包括多个热交换部(41a、41b),能够通过改变让制冷剂流入的热交换部(41a、41b)的数量,来调节热交换区域的大小。热源机组(11)的控制器(70)根据压力差指标值来调节热源侧热交换器(40)中的热交换区域的大小。其结果是,在制冷装置的热源机组中,制冷装置能够运转的热源水的温度范围扩大。
Description
技术领域
本发明涉及一种进行制冷循环的制冷装置的热源机组。
背景技术
例如在专利文献1和2中公开了一种空调装置,该空调装置包括进行制冷循环的制冷装置。专利文献1和2的空调装置包括一台热源机组(室外机组)和多台室内机组。此外,在专利文献1和2的空调装置中,压缩机、热源侧热交换器等收纳于热源机组中,并且热源侧热交换器构成为使制冷剂回路中的制冷剂与热源水进行热交换。热源侧热交换器在进行制冷运转(冷却运转)时作为冷凝器发挥作用,在进行制热运转(加热运转)时作为蒸发器发挥作用。
专利文献1:日本公开专利公报特开平7-012417号公报
专利文献2:日本公开专利公报特开平8-210719号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
就包括使制冷剂与热源水进行热交换的热源侧热交换器的制冷装置而言,存在制冷装置能够运转的热源水的温度范围相对较窄的问题。下面参照图13A和图13B说明上述问题。
这里,记载于图13A和图13B的“负荷系数”是用百分比表示的用制冷装置需要具备的能力(即,所要求的冷却能力或加热能力的值)除以制冷装置的额定能力(即,额定冷却能力或额定加热能力)而获得的值。需要说明的是,制冷装置能够发挥的能力的最大值根据热源水的温度Tw变化。
首先,如图13A所示,在进行冷却运转时,如果热源水的温度Tw在T0_c以上且T2_c以下的范围内(T0_c≤Tw≤T2_c),则无论负荷系数是多大的值,制冷装置都能够运转。
然而,在热源水的温度Tw相对较低且负荷系数相对较小的区域A中,制冷循环的高压(制冷剂的冷凝压力)与低压(制冷剂的蒸发压力)的差值变得过小,因此无法让制冷装置运转。也就是说,在区域A中,作为冷凝器发挥作用的热源侧热交换器的能力过剩,制冷循环的高压降低,另一方面,制冷剂的蒸发温度保持基本恒定,制冷循环的低压几乎不变,因此制冷循环的高压与低压的差值变得过小。
接着,如图13B所示,在进行加热运转时,如果热源水的温度Tw在T3以上且T4以下的范围内(T3≤Tw≤T4),则无论负荷系数是多大的值,制冷装置都能够运转。
然而,在热源水的温度Tw相对较低且负荷系数相对较大的区域B中,制冷循环的低压变得过低,因此无法让制冷装置运转。也就是说,在区域B中,作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器的能力不足,另一方面,由于负荷系数较大,因此为了确保制冷剂的循环量,压缩机的转速被设定得较高,结果是制冷循环的低压变得过低。
此外,在热源水的温度Tw相对较高且负荷系数相对较小的区域C中,制冷循环的高压与低压的差值变得过小,因此无法让制冷装置运转。也就是说,在区域C中,作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器的能力过剩,制冷循环的低压上升,另一方面,制冷剂的冷凝温度保持基本恒定,制冷循环的高压几乎不变,因此制冷循环的高压与低压的差值变得过小。
一般情况下,将已由冷却塔冷却的热源水用作供向作为冷凝器发挥作用的热源侧热交换器的冷却用热源水。然而,近年来,有时将在埋设于地下的地下热交换器中与土壤进行热交换而被冷却的热源水用作冷却用热源水,在此情况下,冷却用热源水的温度通常低于利用冷却塔冷却时的温度。因此,即使在使用温度比现有技术中的热源水低(具体而言,低于图13A中的温度T0_c)的热源水时,也需要制冷装置在任何负荷系数下都能够进行冷却运转。
而且,一般情况下,将已由锅炉加热的热源水用作供向作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器的加热用热源水。然而,近年来,有时将在埋设于地下的地下热交换器中与土壤进行热交换而被加热的热源水用作加热用热源水,在此情况下,加热用热源水的温度通常低于利用锅炉加热时的温度。因此,即使在使用温度比现有技术中的热源水低(具体而言,低于图13B中的温度T3)的热源水时,也需要制冷装置在任何负荷系数下都能够进行加热运转。
此外,如果用普通锅炉进行加热而获得温水,并且在制冷循环的蒸发器中让该温水与制冷剂进行热交换时,该温水的温度会过高。于是,在现有技术中,使用锅炉仅对一部分热源水加热后,使其与绕过锅炉的热源水混合起来,然后供向制冷装置的蒸发器,或者让用锅炉加热而获得的温水与热源水进行热交换后,将间接加热的热源水供向制冷装置的蒸发器。然而,如果通过上述方法降低供向制冷装置的热源水的温度,则有锅炉的效率降低,或者热源水的循环量增加而导致输送热源水所需的动力增加的可能性。因此,即使在使用温度比现有技术的热源水高(具体而言,温度比图13B中的温度T4高)的热源水时,也需要制冷装置在任何负荷系数下都能够进行加热运转。
如上所述,近年来,就制冷装置的热源机组而言,扩大制冷装置能够运转的热源水的温度范围的必要性不断提高,其中,所述制冷装置的热源机组包括使制冷剂与热源水进行热交换的热源侧热交换器。
本发明正是鉴于上述问题而完成的,其目的在于:在制冷装置的热源机组中,扩大制冷装置能够运转的热源水的温度范围,其中,所述制冷装置包括使制冷剂与热源水进行热交换的热源侧热交换器。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的第一方面以一种制冷装置的热源机组为对象,其与利用侧机组12一起构成包括进行制冷循环的制冷剂回路15的制冷装置10,所述制冷装置的热源机组至少收纳设置在所述制冷剂回路15中的压缩机21和热源侧热交换器40。所述热源侧热交换器40与热源水回路100连接,所述热源侧热交换器40构成为使在所述制冷剂回路15中循环的制冷剂与热源水进行热交换,其中,所述热源水在所述热源水回路100中循环,并且所述热源侧热交换器40构成为能够改变热交换区域的大小,在所述热交换区域中所述制冷剂流动而与所述热源水进行热交换,所述制冷装置的热源机组包括控制器70,所述控制器70构成为根据压力差指标值来调节所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小,其中,所述压力差指标值表示在所述制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值。
在第一方面中,控制器70根据压力差指标值来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。当改变热源侧热交换器40中的热交换区域的大小时,热源侧热交换器40的能力(即,制冷剂与热源水之间所交换的热量)发生变化。因此,通过控制器70调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,能够适当地控制热源侧热交换器40的能力。
本公开的第二方面是这样的,在所述第一方面中,所述控制器70构成为调节所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小,以使所述压力差指标值在规定的基准指标值以上。
在第二方面中,控制器70调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,以使压力差指标值在规定的基准指标值以上。如果压力差指标值在基准指标值以上,则在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值达到一定程度以上。
本公开的第三方面是这样的,在所述第二方面中,所述控制器70构成为:当所述压力差指标值小于所述基准指标值时,减小所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小。
在第三方面中,如果压力差指标值变得小于基准指标值,控制器70则减小热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。当热源侧热交换器40中的热交换区域的大小减小时,热源侧热交换器40的能力就减小。因此,当热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用时,制冷循环的高压上升,当热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用时,制冷循环的低压降低。其结果是,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值增大。
本公开的第四方面是这样的,在所述第二或第三方面中,所述控制器70构成为:在所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小小于最大的所述热交换区域的大小时,所述控制器70估算在增大所述热交换区域的大小的情况下的所述压力差指标值,当估算出的所述压力差指标值的估算值超过所述基准指标值时,增大所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小。
在第四方面中,当热源侧热交换器40中的热交换区域的大小被削减而变得小于最大的所述热交换区域的大小时,控制器70估算在增大热交换区域的大小的情况下的压力差指标值。如果压力差指标值的估算值超过基准指标值,控制器70则增大热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
当热源侧热交换器40中的热交换区域的大小增大时,热源侧热交换器40的能力就增大。因此,当热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用时,制冷循环的高压降低,当热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用时,制冷循环的低压上升。其结果是,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值减小。
由此,在热源侧热交换器40中的热交换区域的大小小于最大的所述热交换区域的大小的状态下,如果在压力差指标值超过基准指标值时立即增大热交换区域,则压力差指标值变得低于基准指标值,有可能控制器70再次减小热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,有如下可能性:热源侧热交换器40中的热交换区域的大小反复增大和减小,导致在制冷剂回路15中进行的制冷循环不稳定。
另一方面,如果在增大热交换区域大小的情况下的压力差指标值的估算值超过基准指标值,第四方面的控制器70则增大热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,热源侧热交换器40中的热交换区域的大小增大,其结果是,即使在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值减小,也压力差指标值小于基准指标值的可能性小。
本公开的第五方面是这样的,在所述第一至第三方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对冷却对象进行冷却,所述控制器70构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将入口水温与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将入口水温与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器40的所述热源水的温度。
第五方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用的冷却用工作。热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度比入口水温高出大致一定值。此外,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,入口水温Tw_i与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的差值(Tw_i-Te),或者入口水温Tw_i与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的目标值即目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tw_i-Te)或(Tw_i-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第六方面是这样的,在所述第一至第三方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对加热对象进行加热,所述控制器70构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与入口水温的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与入口水温的差值作为所述压力差指标值,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器40的所述热源水的温度。
第六方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用的加热用工作。热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度比入口水温低大致一定值。此外,利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc与入口水温Tw_i的差值(Tc-Tw_i),或者利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc的目标值即目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc-Tw_i)或(Tc_t-Tw_i)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第七方面是这样的,在所述第一至第四方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对冷却对象进行冷却,所述控制器70构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将所述热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将所述热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值。
第七方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用的冷却用工作。热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的差值(Tc_hs-Te),或者热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的目标值即目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc_hs-Te)或(Tc_hs-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第八方面是这样的,在所述第一至第四方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对加热对象进行加热,所述控制器70构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与所述热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与所述热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值。
第八方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用的加热用工作。利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc与热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc-Te_hs),或者利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc的目标值即目标冷凝温度Tc_t与热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc-Te_hs)或(Tc_t-Te_hs)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第九方面是这样的,在所述第一至第四方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对冷却对象进行冷却,所述控制器70构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将出口水温与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将出口水温与所述利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,其中,所述出口水温是从所述热源侧热交换器40流出的所述热源水的温度。
第九方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用的冷却用工作。热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度比出口水温高出大致一定值。此外,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,出口水温Tw_o与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的差值(Tw_o-Te),或者出口水温Tw_o与利用侧机组12中的制冷剂的蒸发温度Te的目标值即目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_o-Te_t),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tw_o-Te)或(Tw_o-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第十方面是这样的,在所述第一至第四方面任一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对加热对象进行加热,所述控制器70构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与出口水温的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与出口水温的差值作为所述压力差指标值,其中,所述出口水温是从所述热源侧热交换器40流出的所述热源水的温度。
第十方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用的加热用工作。热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度比出口水温低大致一定值。此外,利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc与出口水温Tw_o的差值(Tc-Tw_o),或者利用侧机组12中的制冷剂的冷凝温度Tc的目标值即目标冷凝温度Tc_t与出口水温Tw_o的差值(Tc_t-Tw_o),随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc-Tw_o)或(Tc_t-Tw_o)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本公开的第十一方面以一种制冷装置的热源机组为对象,其与利用侧机组12一起构成包括进行制冷循环的制冷剂回路15的制冷装置10,所述制冷装置的热源机组至少收纳设置在所述制冷剂回路15中的压缩机21和热源侧热交换器40。所述热源侧热交换器40与热源水回路100连接,所述热源侧热交换器40构成为使在所述制冷剂回路15中循环的制冷剂与热源水进行热交换,其中,所述热源水在所述热源水回路100中循环,并且所述热源侧热交换器40构成为能够改变热交换区域的大小,在所述热交换区域中所述制冷剂流动而与所述热源水进行热交换,所述制冷装置的热源机组包括控制器70,所述控制器70构成为根据入口水温来调节所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器40的所述热源水的温度。
在第十一方面中,控制器70根据入口水温(即,供向热源侧热交换器40的热源水的温度)来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。当改变热源侧热交换器40中的热交换区域的大小时,热源侧热交换器40的能力(即,在制冷剂与热源水之间所交换的热量)发生变化。因此,通过控制器70调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,能够将控制热源侧热交换器40的能力设定为适当的值,该值对应于供向热源侧热交换器40的热源水的温度。
本公开的第十二方面是这样的,在所述第十一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器40作为放热器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对冷却对象进行冷却,所述控制器70构成为:当在进行所述冷却用工作的过程中所述入口水温低于规定的基准温度时,减小所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小。
第十二方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为放热器发挥作用的冷却用工作。供向热源侧热交换器40的热源水的温度越低,作为放热器发挥作用的热源侧热交换器40的能力越大。于是,当在进行冷却用工作的过程中入口水温变得低于规定的基准温度,作为放热器发挥作用的热源侧热交换器40的能力有可能变得过剩时,控制器70减小热源侧热交换器40的热交换区域。其结果是,即使在供向热源侧热交换器40的热源水的温度低于基准温度的状态下,也能够让热源机组11继续进行冷却用工作。
本公开的第十三方面是这样的,在所述第十一方面中,所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组12中对加热对象进行加热,所述控制器70构成为:当在进行所述加热用工作的过程中所述入口水温超过规定的基准温度时,减小所述热源侧热交换器40中的所述热交换区域的大小。
第十三方面的热源机组11能够进行使热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用的加热用工作。供向热源侧热交换器40的热源水的温度越高,作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器40的能力越大。于是,当在进行加热用工作的过程中入口水温超过规定的基准温度,作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器40的能力有可能变得过剩时,控制器70减小热源侧热交换器40的热交换区域。其结果是,即使在供向热源侧热交换器40的热源水的温度超过基准温度的状态下,也能够让热源机组11继续进行加热用工作。
本公开的第十四方面是这样的,在所述第十二或第十三方面中,所述控制器70构成为根据所述制冷装置10的负荷来调节所述基准温度。
在第十四方面中,控制器70根据制冷装置10的负荷(即,制冷装置10需要具备的冷却能力或加热能力)来调节所述基准温度。因此,在该方面的控制器70考虑到“供向热源侧热交换器40的热源水的温度”和“制冷装置10的负荷”双方,来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
本公开的第十五方面是这样的,在所述第一至第十四方面任一方面中,所述热源侧热交换器40包括多个热交换部41a、41b、以及制冷剂侧阀机构48、49,多个所述热交换部41a、41b分别构成为使所述制冷剂与所述热源水进行热交换,所述制冷剂侧阀机构48、49用于改变让所述制冷剂流入的所述热交换部41a、41b的数量,所述热源侧热交换器40构成为:通过改变让所述制冷剂流入的所述热交换部41a、41b的数量,改变所述热交换区域的大小,所述控制器70构成为:通过操作所述制冷剂侧阀机构48、49来调节所述热交换区域的大小。
在第十五方面的热源侧热交换器40中,多个热交换部41a、41b中只有制冷剂流动的热交换部成为热交换区域。因此,当改变制冷剂由于制冷剂侧阀机构48、49流入的热交换部41a、41b的数量时,热源侧热交换器40中的热交换区域的大小发生变化。于是,该方面的控制器70通过改变让制冷剂流入的热交换部41a、41b的数量,来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
本公开的第十六方面是这样的,在所述第十五方面中,所述热源侧热交换器40还包括水侧阀机构50,所述水侧阀机构50用于改变让所述热源水流入的所述热交换部41a、41b的数量,所述控制器70构成为:操作所述水侧阀机构50,以便切断所述热源水向所述热交换部41a、41b的流入,其中,所述制冷剂侧阀机构48、49切断所述制冷剂向所述热交换部41a、41b的流入。
当要调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小时,第十六方面的控制器70操作制冷剂侧阀机构48、49和水侧阀机构50双方。也就是说,当利用制冷剂侧阀机构48、49切断制冷剂向一热交换部41b的流入时,控制器70利用水侧阀机构50切断热源水向该热交换部41b的流入。
-发明的效果-
在上述第一方面中,控制器70根据压力差指标值来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。此外,在上述第十一方面中,控制器70根据入口水温(即,供向热源侧热交换器40的热源水的温度)来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,根据本公开的各方面,能够将热源侧热交换器40的能力设定为适当的值,该值对应于供向热源侧热交换器40的热源水的温度。其结果是,即使在现有技术中的制冷装置10无法运转的热源水的温度范围内,也能够让制冷装置10在所有的负荷系数下都继续运转。
在上述第二方面中,通过根据压力差指标值来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,能够适当地控制热源侧热交换器40的能力。
在上述第三方面中,如果压力差指标值变得小于基准指标值,控制器70则减小热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,因此,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值增大。其结果是,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值保持在适当的范围内,能够让制冷装置10继续运转。
在上述第四方面中,如果在增大热交换区域大小的情况下的压力差指标值的估算值超过基准指标值,控制器70则增大热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,根据该方面,当热源侧热交换器40中的热交换区域的大小反复增大和减小的可能性小时,能够增大热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。其结果是,在能够将在制冷剂回路15中进行的制冷循环维持得很稳定的情况下,能够增大热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
在上述第五~第十的各方面中,将各种温度的差值用作压力差指标值,控制器70调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,根据上述各方面,能够做到:将各种温度的差值用作压力差指标值,可靠地调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
在上述第十二方面中,如果在进行冷却用工作的过程中入口水温变得低于基准温度,控制器70则减小热源侧热交换器40的热交换区域。由此,即使在供向热源侧热交换器40的热源水的温度低于基准温度的状态下,也能够让热源机组11继续进行冷却用工作。因此,根据该方面,能够使制冷装置10能继续运转的热源水的温度范围可靠地向低温侧扩大。
在上述第十三方面中,如果在进行加热用工作的过程中入口水温超过基准温度,控制器70则减小热源侧热交换器40的热交换区域。由此,即使在供向热源侧热交换器40的热源水的温度超过基准温度的状态下,也能够让热源机组11继续进行加热用工作。因此,根据该方面,能够使制冷装置10能继续运转的热源水的温度范围可靠地向高温侧扩大。
上述第十四方面的控制器70根据制冷装置10的负荷来调节上述基准温度。因此,根据该方面,能够做到:考虑到“供向热源侧热交换器40的热源水的温度”和“制冷装置10的负荷”双方,来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
在上述第十六方面中,就不构成热交换区域的热交换部41b而言,除了制冷剂的流入以外,热源水的流入也被切断。因此,与将热源水继续供向不构成热交换区域的热交换部41b的情况相比,能够削减输送热源水所需的动力。
附图说明
图1是示出第一实施方式的空调装置的结构的制冷剂回路图。
图2是示出第一实施方式的控制器的结构的方框图。
图3是示出第一实施方式的空调装置的制冷运转的制冷剂回路图,示出热源侧热交换器处于小容量状态的情况。
图4是示出第一实施方式的空调装置的制热运转的制冷剂回路图,示出热源侧热交换器处于小容量状态的情况。
图5是示出第一实施方式的控制器的热交换器控制部进行的控制工作的流程图。
图6是示出第一实施方式的变形例3的控制器的热交换器控制部进行的控制工作的流程图。
图7是示出第二实施方式的控制器的热交换器控制部在制冷运转过程中进行的控制工作的流程图。
图8是示出第二实施方式的控制器的热交换器控制部在制热运转过程中进行的控制工作的流程图。
图9是示出第三实施方式的空调装置的结构的制冷剂回路图。
图10是示出第四实施方式的空调系统的结构的管道系统图。
图11是示出其它实施方式的第1变形例的空调系统的结构的管道系统图。
图12是示出其它实施方式的第2变形例的空调系统的结构的管道系统图。
图13A是示出现有空调装置的制冷运转的可运转区域的图。
图13B是示出现有空调装置的制热运转的可运转区域的图。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,下面说明的实施方式和变形例是本质上的优选示例,并没有对本发明、其应用对象或其用途范围进行限制的意图。
(第一实施方式)
对第一实施方式进行说明。本实施方式是由包括热源机组11的制冷装置构成的空调装置10。
如图1所示,本实施方式的空调装置10包括一台热源机组11和多台室内机组12。在该空调装置10中,用液侧连接管道18以及气侧连接管道19将热源机组11和各台室内机组12连接起来而形成了制冷剂回路15。已充填在该制冷剂回路15中的制冷剂循环在该制冷剂回路15中,从而进行制冷循环。
<热源机组>
如图1所示,在热源机组11中收纳有热源侧回路16和控制器70。此外,后述的热源水回路100连接在热源机组11上。这里对热源侧回路16进行说明。控制器70和热源水回路100的详情后述。
在热源侧回路16中设置有压缩机21、四通换向阀22、热源侧热交换器40、热源侧膨胀阀23、储液器(accumulator)24、液侧常闭阀25和气侧常闭阀26。在热源侧回路16中还设置有过冷却用热交换器30、过冷却用回路31、油气分离器35和回油管道36。
在热源侧回路16中,压缩机21的喷出管连接在四通换向阀22的第一阀口上,压缩机21的吸入管经由储液器24连接在四通换向阀22的第二阀口上。止回阀CV设置在连接四通换向阀22的第一阀口和压缩机21的管道中。热源侧热交换器40的气侧端连接在四通换向阀22的第三阀口上,热源侧热交换器40的液侧端与热源侧膨胀阀23的一端连接。热源侧膨胀阀23的另一端经由过冷却热交换器30与液侧常闭阀25连接。气侧常闭阀26连接在四通换向阀22的第四阀口上。
压缩机21是全密闭式涡旋型压缩机。四通换向阀22构成为:能够在第一阀口与第三阀口连通且第二阀口与第四阀口连通的第一状态(图1中用实线示出的状态)、以及第一阀口与第四阀口连通且第二阀口与第三阀口连通的第二状态(图1中用虚线示出的状态)之间进行切换。热源侧热交换器40构成为:使制冷剂回路15中的制冷剂与热源水回路100中的热源水进行热交换。热源侧热交换器40的详细结构后述。热源侧膨胀阀23是开度可变的电子膨胀阀。止回阀CV允许制冷剂从压缩机21朝四通换向阀22流动,并阻止制冷剂朝其相反方向流动。
过冷却用热交换器30由所谓的平板式热交换器构成。在该过冷却用热交换器30中形成有多条高压侧流路30a和多条低压侧流路30b。过冷却用回路31的一端连接在连接热源侧膨胀阀23和过冷却用热交换器30的管道上,过冷却用回路31的另一端连接在连接四通换向阀22的第二阀口和储液器24的管道上。此外,在过冷却用回路31中设置有过冷却用膨胀阀32。过冷却用膨胀阀32是开度可变的电子膨胀阀。
在过冷却用热交换器30中,高压侧流路30a布置在热源侧回路16中的热源侧膨胀阀23与液侧常闭阀25之间,低压侧流路30b布置在过冷却用回路31中的过冷却用膨胀阀32的下游侧。过冷却用热交换器30使在高压侧流路30a中流动的制冷剂与在低压侧流路30b中流动的制冷剂进行热交换,从而对在高压侧流路30a中流动的制冷剂进行冷却。
油气分离器35设置在热源侧回路16中的连接压缩机21的喷出管和止回阀CV的管道中。油气分离器35将与气态制冷剂一起从压缩机21喷出来的冷冻机油从气态制冷剂中分离出来。回油管道36的一端连接在油气分离器35上,回油管道36的另一端连接在热源侧回路16中的储液器24和压缩机21的吸入管之间。此外,在回油管道36中,从其一端到另一端依次设置有回油电磁阀37和毛细软管38。该回油管道36是用于使在油气分离器35中从气态制冷剂分离出来的冷冻机油返回到压缩机21的管道。
热源侧回路16中设置有高压压力传感器P1和低压压力传感器P2。高压压力传感器P1布置在热源侧回路16中的压缩机21和油气分离器35之间,测量从压缩机21喷出的制冷剂的压力。低压压力传感器P2布置在热源侧回路16中的四通换向阀22和储液器24之间,测量被吸入压缩机21中的制冷剂的压力。需要说明的是,在热源侧电路16中设置有多个温度传感器,但省略图示。
<室内机组>
室内机组12构成利用侧机组。在各台室内机组12中收纳有一个利用侧回路17和一个控制器13。
在各利用侧回路17中,从其液侧端到气侧端依次布置有一个作为利用侧膨胀阀的室内膨胀阀62和一个作为利用侧热交换器的室内热交换器61。室内膨胀阀62是开度可变的电子膨胀阀。室内热交换器61是用于使室内空气与制冷剂进行热交换的热交换器。
在各台室内机组12中设置有一个室内风扇,省略图示。在室内风扇是用于将室内空气供向室内热交换器61的风扇。
各台室内机组12中的利用侧回路17的液侧端分别经由液侧连接管道18与热源侧回路16的液侧常闭阀25相连接,各台室内机组12中的利用侧回路17的气侧端分别经由气侧连接管道19与热源侧回路16的气侧常闭阀26相连接。
各台室内机组12的室内控制器13对设置在该室内机组12中的室内膨胀阀62和室内风扇进行控制。即,室内控制器13调节室内膨胀阀62的开度和室内风扇的转速。
利用侧制冷剂温度传感器98安装在各台室内机组12的室内热交换器61上。利用侧制冷剂温度传感器98测量在室内换热器61的传热管中流动的气液两相状态的制冷剂的温度。即,当室内热交换器61作为蒸发器发挥作用时,利用侧制冷剂温度传感器98的测量值是制冷剂的蒸发温度,当室内热交换器61作为冷凝器发挥作用时,利用侧制冷剂温度传感器98的测量值是制冷剂的冷凝温度。
<热源侧热交换器>
热源侧热交换器40包括两个热交换部41a、41b、两条液侧通路44a、44b、两条气侧通路45a、45b、两条水引入路46a、46b以及两条水引出路47a、47b。
各个热交换部41a、41b由所谓的平板式热交换器构成。在热交换部41a中形成有多条制冷剂流路42a和多条热源水流路43a,在热交换部41b中形成有多条制冷剂流路42b和多条热源水流路43b。各个热交换部41a、41b构成为使在制冷剂流路42a、42b中流动的制冷剂与在热源水流路43a、43b中流动的热源水进行热交换。
各个热交换部41a、41b的制冷剂流路42a、42b并列连接。具体而言,第一液侧通路44a的一端与第一热交换部41a的制冷剂流路42a的一端相连接,第二液侧通路44b的一端与第二热交换部41b的制冷剂流路42b的一端相连接。第一液侧通路44a的另一端和第二液侧通路44b的另一端构成热源侧热交换器40的液侧端,并连接在连接热源侧热交换器40和热源侧膨胀阀23的管道上。此外,第一气侧通路45a的一端与第一热交换部41a的制冷剂流路42a的另一端相连接,第二气侧通路45b的一端与第二热交换部41b的制冷剂流路42b的另一端相连接。第一气侧通路45a的另一端和第二气侧通路45b的另一端构成热源侧热交换器40的气侧端,并连接在连接热源侧热交换器40和四通换向阀22的第三阀口的管道上。
在第二液侧通路44b中设置有由电磁阀构成的液侧阀48。此外,在第二气侧通路45b中设置有由电磁阀构成的气侧阀49。液侧阀48和气侧阀49构成制冷剂侧阀机构,该制冷剂侧阀机构用于改变让制冷剂流入的热交换部41a、41b的数量。
各个热交换部41a、41b的热源水流路43a、43b并列连接。具体而言,第一水引入路46a的一端与第一热交换部41a的热源水流路43a的一端相连接,第二水引入路46b的一端与第二热交换部41b的热源水流路43b的一端相连接。第一水引入路46a的另一端和第二水引入路46b的另一端连接在后述热源水回路100的供水管路101上。此外,第一水引出路47a的一端与第一热交换部41a的热源水流路43a的另一端相连接,第二水引出路47b的一端与第二热交换部41b的热源水流路43b的另一端相连接。第一水引出路47a的另一端和第二水引出路47b的另一端连接在后述热源水回路100的出水管路102上。
在第二水引入路46b中,设置有由电磁阀构成的水侧阀50。水侧阀50构成水侧阀机构,该水侧阀机构用于改变让热源水流入的热交换部41a、41b的数量。在第一水引入路46上设置有入口水温传感器96。入口水温传感器96测量在第一水引入路46a中流动的热源水(即,供向第一热交换部41a的热源水流路43a的热源水)的温度。在第一水引出路47a上设置有出口水温传感器97。出口水温传感器97测量在第一水引出路47a中流动的热源水(即,从第一热交换部41a的热源水流路43a流出的热源水)的温度。
热源侧热交换器40构成为:能够在大容量状态与小容量状态之间进行切换,在该大容量状态下,制冷剂和热源水在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动,在该小容量状态下,制冷剂和热源水仅在第一热交换部41a中流动。通过操作液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50来进行大容量状态与小容量状态之间的切换。
在大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都成为热交换区域,制冷剂与热源水在该热交换区域进行热交换。另一方面,在小容量状态下,只有第一热交换部41a成为热交换区域,制冷剂与热源水在该热交换区域进行热交换。如上所述,热源侧热交换器40构成为能够改变热交换区域的大小。
<控制器>
设置在热源机组11中的控制器70包括进行计算处理的CPU71和存储用于执行控制工作的程序和数据等的存储器72。
高压压力传感器P1、低压压力传感器P2和入口水温传感器96的测量值被输入到控制器70中。而且,设置在热源回路中的未图示的温度传感器的测量值也被输入到控制器70中。此外,控制器70构成为与设置在各台室内机组12中的室内控制器13之间进行通信。
如图2所示,在控制器70中,形成有目标蒸发温度设定部81、目标冷凝温度设定部82、压缩机控制部83和热交换器控制部84。此外,控制器70构成为还对热源侧膨胀阀23和过冷却用膨胀阀32的开度进行控制,对四通换向阀22和回油电磁阀37进行控制。
目标蒸发温度设定部81构成为设定制冷运转时的室内热交换器61中的制冷剂的蒸发温度的目标值Te_t。目标冷凝温度设定部82构成为设定制热运转时的室内热交换器61中的制冷剂的冷凝温度的目标值Tc_t。压缩机控制部83构成为:通过控制压缩机21的工作频率(具体而言是供向压缩机21的电动机的交流电的频率),调节压缩机21的运行容量(具体而言是压缩机21的转速)。热交换器控制部84构成为控制设置在热源侧热交换器40中的液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50。由目标蒸发温度设定部81、目标冷凝温度设定部82、压缩机控制部83和热交换器控制部84进行的工作的详情后述。
<热源水回路>
热源水回路100是供热源水循环的回路。热源水回路100包括用于将热源水供向热源机组11的供水管路101和用于从热源机组11中引出热源水的出水管路102。在热源水回路100中还设置有用于让热源水循环的泵,但未图示。
在空调装置10进行制冷运转的过程中,热源水回路100让热源水在热源机组11的热源侧热交换器40与冷却塔等冷热源之间循环后,将在冷热源中已被冷却的热源水供向热源侧热交换器40。另一方面,在空调装置10进行制热运转的过程中,热源水回路100让热源水在热源机组11的热源侧热交换器40与锅炉等温热源之间循环后,将在温热源中已被加热的热源水供向热源侧热交换器40。
-空调装置的运转工作-
本实施方式的空调装置10选择性地进行冷却室内的制冷运转(冷却运转)和加热室内的制热运转(加热运转)。
<制冷运转>
在进行制冷运转的过程中,进行如下制冷循环,即:制冷剂在制冷剂回路15中循环,热源侧热交换器40作为冷凝器(放热器)发挥作用且室内热交换器61作为蒸发器发挥作用。在空调装置10的制冷运转中,热源机组11进行使热源侧热交换器40作为冷凝器发挥作用的冷却用工作,以便在室内机组12中对冷却对象(室内空气)进行冷却。
在制冷运转下,四通换向阀22被设定为第一状态(在图1中用实线示出的状态),热源侧膨胀阀23被设定为全打开状态,过冷却用膨胀阀32和室内膨胀阀62的开度被适当地调节。这里,以热源侧热交换器40的液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50已打开的状态为例,说明在制冷运转过程中的空调装置10的工作情况。
从压缩机21喷出的制冷剂通过四通换向阀22流入热源侧热交换器40。在热源侧热交换器40中,已流入的制冷剂的一部分流入第一热交换部41a的制冷剂流路42a,剩余部分流入第二热交换部41b的制冷剂流路42b。在冷热源中已被冷却的热源水经由供水管路101供向各个热交换部41a、41b的热源水流路43a、43b。在各个热交换部41a、41b中,在制冷剂流路42a、42b中流动的制冷剂向在热源水流路43a、43b中流动的热源水放热而冷凝。在各个热交换部41a、41b中已冷凝的制冷剂合流后通过热源侧膨胀阀23。
通过热源侧膨胀阀23后的制冷剂的一部分流入过冷却用回路31,剩余部分流入过冷却用热交换器30的高压侧流路30a。流入过冷却用回路31中的制冷剂在通过过冷却用膨胀阀32之际膨胀,然后流入过冷却用热交换器30的低压侧流路30b。在过冷却用热交换器30中,在高压侧流路30a中流动的制冷剂与在低压侧流路30b中流动的制冷剂进行热交换,从而对在高压侧流路30a中流动的制冷剂进行冷却。在低压侧流路30b中流动的制冷剂从在高压侧流路30a中流动的制冷剂吸热而蒸发。
在过冷却用热交换器30的高压侧流路30a中已被冷却的制冷剂通过液侧连接管道18分配到各个利用侧回路17中。在各个利用侧回路17中,已流入的制冷剂在通过室内膨胀阀62之际膨胀,然后在室内热交换器61中从室内空气吸热而蒸发。各台室内机组12将在室内热交换器61中已被冷却的空气吹向室内。在各个室内热交换器61中已蒸发的制冷剂流入气侧连接管道19而合流,然后再流入热源侧回路16。之后,制冷剂在通过四通换向阀22后与过冷却用回路31中的制冷剂合流,然后通过储液器24,被吸入压缩机21中。压缩机21对已吸入的制冷剂进行压缩后再将其喷出。
<制热运转>
在进行制热运转的过程中,进行如下制冷循环,即:制冷剂在制冷剂回路15中循环,室内热交换器61作为冷凝器(放热器)发挥作用且热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用。在空调装置10的制热运转中,热源机组11进行使热源侧热交换器40作为蒸发器发挥作用的加热用工作,以便在室内机组12中对加热对象(室内空气)进行加热。
在制热运转下,四通换向阀22被设定为第二状态(在图1中用虚线示出的状态),热源侧膨胀阀23、过冷却用膨胀阀32和室内膨胀阀62的开度被适当地调节。这里,以热源侧热交换器40的液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50已打开的状态为例,说明制热运转过程中的空调装置10的工作情况。
从压缩机21喷出的制冷剂在通过四通换向阀22后,通过气侧连接管道19分配到各个利用侧回路17。在各个利用侧回路17中,已流入的制冷剂在室内热交换器61中向室内空气放热而冷凝。各台室内机组12将在室内热交换器61中已被加热的空气吹向室内。在各个室内热交换器61中已冷凝的制冷剂通过室内膨胀阀62后流入液侧连接管道18而合流,然后再流入热源侧回路16。
流入热源侧回路16中的制冷剂流入过冷却用热交换器30的高压侧流路30a,被在低压侧流路30b中流动的制冷剂冷却。在过冷却用热交换器30的高压侧流路30a中已被冷却的制冷剂的一部分流入过冷却用回路31,剩余部分流入热源侧膨胀阀23。流入过冷却用回路31中的制冷剂在通过过冷却用膨胀阀32之际膨胀,然后流入过冷却用热交换器30的低压侧流路30b。在低压侧流路30b中流动的制冷剂从在高压侧流路30a中流动的制冷剂吸热而蒸发。
流入热源侧膨胀阀23中的制冷剂在通过热源侧膨胀阀23之际膨胀,然后流入热源侧热交换器40。在热源侧热交换器40中,已流入的制冷剂的一部分流入第一热交换部41a的制冷剂流路42a,剩余部分流入第二热交换部41b的制冷剂流路42b。在温热源中已被加热的热源水经由供水管路101供向各个热交换部41a、41b的热源水流路43a、43b。在各个热交换部41a、41b中,在制冷剂流路42a、42b中流动的制冷剂从在热源水流路43a、43b中流动的热源水吸热而蒸发。
在各个热交换部41a、41b中已蒸发的制冷剂合流后通过四通换向阀22,然后与过冷却用回路31的制冷剂合流。之后,制冷剂通过储液器24后被吸入压缩机21中。压缩机21对已吸入的制冷剂进行压缩后再将其喷出。
-控制器的控制工作-
对由控制器70进行的控制工作进行说明。这里,对由目标蒸发温度设定部81、目标冷凝温度设定部82、压缩机控制部83和热交换器控制部84进行的控制工作进行说明。
<目标蒸发温度设定部>
目标蒸发温度设定部81进行如下工作,即:设定制冷运转时的室内热交换器61中的制冷剂的蒸发温度的目标值Te_t。
在进行制冷运转的过程中的各台室内机组12中,室内控制器13计算该室内机组12能够发挥出被要求的制冷能力的制冷剂的蒸发温度,并将该值作为所要求的制冷剂的蒸发温度的值发送至热源机组11的控制器70。此时,室内控制器13根据室内热交换器61的温度、室内风扇的转速等计算所要求的制冷剂的蒸发温度的值。也就是说,室内控制器13考虑设置有该室内控制器13的室内机组12的制冷负荷,来计算所要求的制冷剂的蒸发温度的值。
控制器70的目标蒸发温度设定部81对从各台室内机组12的室内控制器13发送来的、所要求的制冷剂的蒸发温度的值进行比较,然后将其中的最低值设定为制冷剂的蒸发温度的目标值(即,目标蒸发温度Te_t)。
如上所述,室内控制器13发送的所要求的制冷剂的蒸发温度的值是考虑到室内机组12的制冷负荷而计算出的值。因此,根据室内控制器13发送的、所要求的制冷剂的蒸发温度的值设定的目标蒸发温度Te_t是考虑到空调装置10的制冷负荷而设定出的值。空调装置10的制冷负荷越小,该目标蒸发温度Te_t的值就越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,该目标蒸发温度Te_t的值就越低。
<目标冷凝温度设定部>
目标冷凝温度设定部82进行如下工作,即:设定制热运转时的室内热交换器61中的制冷剂的冷凝温度的目标值Tc_t。
在进行制热运转的过程中的各台室内机组12中,室内控制器13计算该室内机组12能够发挥出被要求的制热能力的制冷剂的冷凝温度,并将该值作为所要求的制冷剂的冷凝温度的值发送至热源机组11的控制器70。此时,室内控制器13根据室内热交换器61的温度、室内风扇的转速等计算所要求的制冷剂的冷凝温度的值。也就是说,室内控制器13考虑设置有该室内控制器13的室内机组12的制热负荷,来计算所要求的制冷剂的冷凝温度的值。
控制器70的目标冷凝温度设定部82对从各台室内机组12的室内控制器13发送来的、所要求的制冷剂的冷凝温度的值进行比较,然后将其中的最高值设定为制冷剂的冷凝温度的目标值(即,目标冷凝温度Tc_t)。
如上所述,室内控制器13发送的所要求的制冷剂的冷凝温度的值是考虑到室内机组12的制热负荷而计算出的值。因此,根据室内控制器13发送的、所要求的制冷剂的冷凝温度的值设定的目标冷凝温度Tc_t是考虑到空调装置10的制热负荷而设定出的值。空调装置10的制热负荷越小,该目标冷凝温度Tc_t的值就越低,并且空调装置10的制热负荷越大,该目标冷凝温度Tc_t的值就越高。
<压缩机控制部>
压缩机控制部83通过控制压缩机21的工作频率,调节压缩机21的运行容量(operation capacity)。
在进行制冷运转时,压缩机控制部83根据目标蒸发温度设定部81设定的目标蒸发温度Te_t来调节压缩机21的运行容量。具体而言,压缩机控制部83计算在目标蒸发温度Te_t下的制冷剂的饱和压力(即,制冷剂的饱和温度达到目标蒸发温度Te_t时的压力),并将该值作为目标蒸发压力Pe_t。而且,压缩机控制部83调节压缩机21的工作频率,以使低压压力传感器P2的测量值达到目标蒸发压力Pe_t。此时,如果低压压力传感器P2的测量值低于目标蒸发压力Pe_t,压缩机控制部83则降低压缩机21的工作频率。如果低压压力传感器P2的测量值高于目标蒸发压力Pe_t,压缩机控制部83则提高压缩机21的工作频率。
另一方面,在进行制热运转时,压缩机控制部83根据目标冷凝温度设定部82设定的目标冷凝温度Tc_t来调节压缩机21的运行容量。具体而言,压缩机控制部83计算在目标冷凝温度Tc_t下的制冷剂的饱和压力(即,制冷剂的饱和温度达到目标冷凝温度Tc_t时的压力),并将该值作为目标冷凝压力Pc_t。而且,压缩机控制部83调节压缩机21的工作频率,以使高压压力传感器P1的测量值达到目标冷凝压力Pc_t。此时,如果高压压力传感器P1的测量值高于目标冷凝压力Pc_t,压缩机控制部83则降低压缩机21的工作频率。如果高压压力传感器P1的测量值低于目标冷凝压力Pc_t,压缩机控制部83则提高压缩机21的工作频率。
<热交换器控制部>
热交换器控制部84根据入口水温传感器96的测量值调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。该热交换器控制部84对设置在热源侧热交换器40的液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50进行控制,并且改变让制冷剂和热源水流动的热交换部41a、41b的数量,从而调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
在本实施方式的热源侧热交换器40中,设置有两个热交换部41a、41b。本实施方式的热交换控制部84使热源侧热交换器40在大容量状态与小容量状态之间进行切换,其中,在该大容量状态下,制冷剂和热源水在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动,在该小容量状态下,制冷剂和热源水仅在第一热交换部41a中流动,而第二热交换部41b停止工作。
在热源机组11进行冷却用工作的过程中(即,在空调装置10进行制冷运转的过程中),热交换器控制部84将液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50设定为打开状态,从而将热源侧热交换器40设定为大容量状态。此外,在热源机组11进行冷却用工作的过程中,如图3所示,热交换器控制部84将气侧阀49和水侧阀50设定为关闭状态,并且将液侧阀48设定为打开状态,从而将热源侧热交换器40设定为小容量状态。如上所述,在热源机组11进行冷却用工作的过程中,热交换器控制部84使气侧阀49和水侧阀50在打开状态与关闭状态之间切换,另一方面,使液侧阀48保持打开状态。
另一方面,在热源机组11进行加热用工作的过程中(即,在空调装置10进行制热运转的过程中),热交换器控制部84将液侧阀48、气侧阀49和水侧阀50设定为打开状态,从而将热源侧热交换器40设定为大容量状态。此外,在热源机组11进行加热用工作的过程中,如图4所示,热交换器控制部84将液侧阀48和水侧阀50设定为关闭状态,并且将气侧阀49设定为打开状态,从而将热源侧热交换器40设定为小容量状态。如上所述,在热源机组11进行加热用工作的过程中,热交换器控制部84使液侧阀48和水侧阀50在打开状态与关闭状态之间切换,另一方面,使气侧阀49保持打开状态。
如上所述,热交换器控制部84根据入口水温传感器96的测量值调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。也就是说,热交换器控制部84进行如下控制工作,即:根据入口水温传感器96的测量值使热源侧热交换器40在大容量状态与小容量状态之间切换。热交换器控制部84每隔规定时间反复进行该控制工作。
参照图5的流程图,对热交换器控制部84进行的控制工作进行说明。如后所述,在空调装置10的制冷运转中,热交换器控制部84将入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)用作压力差指标值,并且调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,以使该压力差指标值在基准指标值以上即基准温度差ΔTs_c以上。此外,在空调装置10的制热运转中,热交换器控制部84将目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)用作压力差指标值,并且调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,以使该压力差指标值在基准指标值以上即基准温度差ΔTs_h以上。
首先,在步骤ST10中,热交换器控制部84对空调装置10的运转状态是否是制冷运转进行判断。如果判断为空调装置10的运转状态不是制冷运转,热交换器控制部84则进入步骤ST20,对空调装置10的运转状态是否是制热运转进行判断。在步骤ST20中,如果判断为空调装置10的运转状态不是制热运转,则说明空调装置10既没有进行制冷运转又没有进行制热运转,因此,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST10中,如果判断为空调装置10的运转状态是制冷运转,热交换器控制部84则进入步骤ST11,读取入口水温传感器96的测量值即入口水温Tw_i(即,从热源水回路100的供水管路101供向热源侧热交换器40的热源水的温度)和目标蒸发温度设定部81所设定的目标蒸发温度Te_t。在下一步骤ST12中,热交换器控制部84对入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)和用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c进行比较。该基准温度差ΔTs_c例如设定为9℃。
在步骤ST12中,如果(Tw_i-Te_t)小于ΔTs_c(即,Tw_i-Te_t<ΔTs_c成立),则供向热源侧热交换器40的热源水的温度相对较低,有可能作为冷凝器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得过剩而制冷循环的高压(即,制冷剂的冷凝压力)变得过低。此外,压力差指标值即(Tw_i-Te_t)小,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过小。因此,在此情况下,削减热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST13,对气侧阀49和水侧阀50是否处于打开状态进行判断。
在气侧阀49和水侧阀50处于打开状态时,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为冷凝器发挥作用。因此,在此情况下,能够削减热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST13中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,热交换器控制部84则进入步骤ST14,关闭气侧阀49和水侧阀50。一旦气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就仅在第一热交换部41a中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为冷凝器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。
另一方面,在气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态的情况下,热源侧热交换器40已经处于小容量状态,不能削减热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST12中,如果(Tw_i-Te_t)在ΔTs_c以上(即,Tw_i-Te_t<ΔTs_c不成立),则供向热源侧热交换器40的热源水的温度相对较高,有可能作为冷凝器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得不够而制冷循环的高压(即,制冷剂的冷凝压力)变得过高。此外,压力差指标值即(Tw_i-Te_t)大,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过大而导致压缩机21的功耗增加。因此,在此情况下,增加热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST15,对气侧阀49和水侧阀50是否处于关闭状态进行判断。
在气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态时,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就仅在第一热交换部41a中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为冷凝器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。因此,在此情况下,能够增加热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST15中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,热交换器控制部84则进入步骤ST16,打开气侧阀49和水侧阀50。一旦气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为冷凝器发挥作用。
另一方面,在气侧阀49和水侧阀50处于打开状态的情况下,热源侧热交换器40已经处于大容量状态,不能增加热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST20中,如果判断为空调装置10的运转状态是制热运转,热交换器控制部84则进入步骤ST21,读取入口水温传感器96的测量值即入口水温Tw_i和目标冷凝温度设定部82所设定的目标冷凝温度Tc_t。在下一步骤ST22中,热交换器控制部84对目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h进行比较。该基准温度差ΔTs_h例如设定为2℃。
在步骤ST22中,如果(Tc_t-Tw_i)小于ΔTs_h(即,Tc_t-Tw_i<ΔTs_h成立),则供向热源侧热交换器40的热源水的温度相对较高,有可能作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得过剩而制冷循环的低压(即,制冷剂的蒸发压力)变得过高。此外,压力差指标值即(Tc_t-Tw_i)小,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过小。因此,在此情况下,削减热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST23,对液侧阀48和水侧阀50是否处于打开状态进行判断。
在液侧阀48和水侧阀50处于打开状态时,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为蒸发器发挥作用。因此,在此情况下,能够削减热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST23中,如果判断为液侧阀48和水侧阀50处于打开状态,热交换器控制部84则进入步骤ST24,关闭液侧阀48和水侧阀50。一旦液侧阀48和水侧阀50处于关闭状态,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就仅在第一热交换部41a中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为蒸发器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。
另一方面,在液侧阀48和水侧阀50处于关闭状态的情况下,则热源侧热交换器40已经处于小容量状态,不能削减热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST22中,如果(Tc_t-Tw_i)在ΔTs_h以上(即,Tc_t-Tw_i<ΔTs_h不成立),则供向热源侧热交换器40的热源水的温度相对较低,有可能作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得不够而制冷循环的低压(即,制冷剂的蒸发压力)变得过低。此外,压力差指标值即(Tc_t-Tw_i)大,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过大而导致压缩机21的功耗增加。因此,在此情况下,增加热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST25,对液侧阀48和水侧阀50是否处于关闭状态进行判断。
在液侧阀48和水侧阀50处于关闭状态时,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就仅在第一热交换部41a中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为蒸发器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。因此,在此情况下,能够增加热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST25中,如果判断为液侧阀48和水侧阀50处于关闭状态,热交换器控制部84则进入步骤ST26,打开液侧阀48和水侧阀50。一旦液侧阀48和水侧阀50处于打开状态,在热源侧热交换器40中,制冷剂和热源水就在第一热交换部41a和第二热交换部41b两者中流动。也就是说,热源侧热交换器40处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为蒸发器发挥作用。
另一方面,在液侧阀48和水侧阀50处于打开状态的情况下,则热源侧热交换器40已经处于大容量状态,不能增加热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
-压力差指标值-
如上所述,在空调装置10的制冷运转中,热交换器控制部84将入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)用作压力差指标值。热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度比入口水温Tw_i高出大致一定值。此外,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,室内机组12中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tw_i-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
如上所述,在空调装置10的制热运转中,热交换器控制部84将目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)用作压力差指标值。热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度比入口水温Tw_i低大致一定值。此外,室内机组12中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
-第一实施方式的效果-
在空调装置10进行制冷运转的过程中,当热源水的温度相对较低时,作为冷凝器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得过剩而制冷循环的高压变低,有时会陷入制冷循环的高压与低压的差值变得过小而无法继续进行制冷循环的状态。特别是,当空调装置10的制冷负荷小时,陷入上述状态的可能性高。
在空调装置10进行制热运的转过程中,当热源水的温度相对较高时,作为蒸发器发挥作用的热源侧热交换器40的能力变得过剩而制冷循环的低压变高,有时会陷入制冷循环的高压与低压的差值变得过小而无法继续进行制冷循环的状态。特别是,当空调装置10的制热负荷小时,陷入上述状态的可能性高。
当陷入如上所述那样无法继续进行制冷循环的状态时,空调装置10会反复启动和停止。当空调装置10频繁地反复启动和停止时,例如会发生如下问题,即:室内温度发生变化而导致舒适度降低,或者,压缩机21因反复启动和停止而容易损坏。
相对于此,在本实施方式的空调装置10中,控制器70的热交换器控制部84根据入口水温传感器96的测量值即入口水温Tw_i(即,供向热源侧热交换器40的热源水的温度),使热源侧热交换器40在高容量状态与小容量状态之间切换。具体而言,热交换器控制部84将入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)用作用于制冷运转的压力差指标值,另一方面,将目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)用作用于制热运转的压力差指标值,并且根据上述压力差指标值来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
因此,即使入口水温Tw_i在下述温度范围内,通过热交换器控制部84将热源侧热交换器40从大容量状态切换为小容量状态,也能够降低热源侧热交换器40的能力,其结果是,能够继续进行制冷循环。其中,在所述温度范围下,如果热源侧热交换器40中的热交换区域的大小保持恒定大小,则热源侧热交换器40的能力变得过剩而无法继续进行制冷循环的可能性高。因此,根据本实施方式,与现有技术相比,能够扩大“不管空调负荷多少,空调装置10都能够继续运转的热源水的温度范围”。
此外,当要在进行制冷运转的过程中将热源侧热交换器40设定为小容量状态时,本实施方式的控制器70的热交换器控制部84关闭气侧阀49和水侧阀50,当要在进行制热运转的过程中将热源侧热交换器40设定为小容量状态时,本实施方式的控制器70的热交换器控制部84关闭液侧阀48和水侧阀50。即,在小容量状态下的热源侧热交换器40中,不仅第二热交换部41b中的制冷剂的流动被切断,第二热交换部41b中的热源水的流动也被切断。因此,与在小容量状态下的热源侧热交换器40中将热源水不断地供向第二热交换部41b的情况相比,能够削减输送热源水所需的动力。
-第一实施方式的变形例1-
如上所述,在空调装置10进行制冷运转的过程中,控制器70的热交换器控制部84进行如下工作,即:在Tw_i-Te_t<ΔTs_c成立时缩小热源侧热交换器40的热交换区域,并且在Tw_i-Te_t<ΔTs_c不成立时扩大热源侧热交换器40的热交换区域(参照图5中的步骤ST12~步骤ST16)。该工作实质上与如下工作相同,即:在Tw_i<Te_t+ΔTs_c成立时缩小热源侧热交换器40的热交换区域,并且在Tw_i<Te_t+ΔTs_c不成立时扩大热源侧热交换器40的热交换区域。
因此,本实施方式的热交换器控制部84也可以构成为:如果入口水温Tw_i变得低于用于制冷运转的基准温度(Te_t+ΔTs_c),则缩小热源侧热交换器40的热交换区域。此外,本实施方式的热交换器控制部84也可以构成为:当入口水温Tw_i达到用于制冷运转的基准温度(Te_t+ΔTs_c)以上的温度时扩大热源侧热交换器40的热交换区域。
在图5的步骤ST12中,本变形例的热交换器控制部84对入口水温Tw_i是否低于用于制冷运转的基准温度(Te_t+ΔTs_c)(即,Tw_i<Te_t+ΔTs_c这一条件是否成立)进行判断。然后,如果Tw_i<Te_t+ΔTs_c成立,热交换器控制部84则进入图5中的步骤ST13,如果Tw_i<Te_t+ΔTs_c不成立,热交换器控制部84则进入图5中的步骤ST15。
如上所述,空调装置10的制冷负荷越小,目标蒸发温度Te_t的值就越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,目标蒸发温度Te_t的值就越低。另一方面,用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c是恒定值。因此,第一实施方式及其变形例1的热交换器控制部84构成为:空调装置10的制冷负荷越小,将用于制冷运转的基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,将该基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越低。
此外,如上所述,空调装置10的制冷负荷越小,目标蒸发温度Te_t的值就越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,目标蒸发温度Te_t的值就越低。因此,第一实施方式及其变形例1的热交换器控制部84构成为:空调装置10的制冷负荷越小,将用于制冷运转的基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,将该基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越低。
-第一实施方式的变形例2-
如上所述,在空调装置10进行制热运转的过程中,热交换器控制部84进行如下工作,即:在Tc_t-Tw_i<ΔTs_h成立时缩小热源侧热交换器40的热交换区域,并且在Tc_t-Tw_i<ΔTs_h不成立时扩大热源侧热交换器40的热交换区域(参照图5中的步骤ST12~步骤ST16)。该工作实质上与如下工作相同,即:在Tc_t-ΔTs_h<Tw_i成立时缩小热源侧热交换器40的热交换区域,并且在Tc_t-ΔTs_h<Tw_i不成立时扩大热源侧热交换器40的热交换区域。
因此,本实施方式的热交换器控制部84也可以构成为:如果入口水温Tw_i超过用于制热运转的基准温度(Tc_t-ΔTs_h),则缩小热源侧热交换器40的热交换区域。本实施方式的热交换器控制部84还可以构成为:当入口水温Tw_i变为用于制热运转的基准温度(Tc_t-ΔTs_h)以下的温度时,扩大热源侧热交换器40的热交换区域。
在图5的步骤ST22中,本变形例的热交换器控制部84对入口水温Tw_i是否超过用于制热运转的基准温度(Tc_t-ΔTs_h)(即,Tc_t-ΔTs_h<Tw_i这一条件是否成立)进行判断。然后,如果Tc_t-ΔTs_h<Tw_i成立,热交换器控制部84则进入图5中的步骤ST23,如果Tc_t-ΔTs_h<Tw_i不成立,热交换器控制部84则进入图5中的步骤ST25。
如上所述,空调装置10的制热负荷越小,目标冷凝温度Tc_t的值就越低,并且空调装置10的制热负荷越大,目标冷凝温度Tc_t的值就越高。另一方面,用于制热运转的基准温度差ΔTs_h是恒定值。因此,第一实施方式及其变形例2的热交换器控制部84构成为:空调装置10的制热负荷越小,将用于制热运转的基准温度(Tc_t-ΔTs_h)的值设定得越低,并且空调装置10的制热负荷越大,将该基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越高。
此外,如上所述,空调装置10的制热负荷越小,目标冷凝温度Tc_t的值就越低,并且空调装置10的制热负荷越大,目标冷凝温度Tc_t的值就越高。因此,第一实施方式及其变形例2的热交换器控制部84构成为:空调装置10的制热负荷越小,将用于制热运转的基准温度(Tc_t-ΔTs_h)的值设定得越低,并且空调装置10的制热负荷越大,将该基准温度(Te_t+ΔTs_c)的值设定得越高。
-第一实施方式的变形例3-
本实施方式的热交换器控制部84也可以构成为:当压力差指标值达到“大于基准指标值的值”以上时,将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态。这里,参照图6的流程图,对本变形例的热交换器控制部84进行的控制工作进行说明。
在图6所示的流程图中,将步骤ST17和步骤ST27添加到图5所示的流程图中。这里,对图6中所示的热交换器控制部84的控制工作中与图5中所示的热交换器控制部84的控制工作不同之处进行说明。
<制冷运转时的热交换器控制部的控制工作>
在空调装置10的制冷运转中,本变形例的热交换器控制部84在步骤ST12中判断为Tw_i-Te_t<ΔTs_c不成立后,在接下来的步骤ST15中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,则进入步骤ST17。在步骤ST17中,热交换器控制部84将(Tw_i-Te_t)和(ΔTs_c+α)进行比较。需要说明的是,Tw_i是入口水温,Te_t是目标蒸发温度,ΔTs_c是用于制冷的基准温度差。此外,α是热交换器控制部84预先存储的常数。
如果(Tw_i-Te_t)在(ΔTs_c+α)以上,热交换器控制部84则进入步骤ST16,打开气侧阀49和水侧阀50。其结果是,热源侧热交换器40从小容量状态切换成大容量状态。另一方面,如果(Tw_i-Te_t)低于(ΔTs_c+α),热交换器控制部84则使气侧阀49和水侧阀50保持关闭状态。其结果是,热源侧热交换器40保持在小容量状态上。
如上所述,当热交换器控制部84处于小容量状态时,即使压力差指标值即(Tw_i-Te_t)变为基准指标值以上的值,即变为ΔTs_c以上的值,本变形例的热交换器控制部84也使热交换器控制部84一直保持小容量状态,而当(Tw_i-Te_t)变为(ΔTs_c+α)以上时,将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态。因此,热源侧热交换器40在短时间内在小容量状态与大容量状态之间交替切换的现象(所谓的波动(hunting))得到抑制。
<制热运转时的热交换器控制部的控制工作>
在空调装置10的制热运转中,本变形例的热交换器控制部84在步骤ST22中判断为Tc_t-Tw_i<ΔTs_h不成立后,在接下来的步骤ST25中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,则进入步骤ST27。在步骤ST27中,热交换器控制部84将(Tc_t-Tw_i)和(ΔTs_h+α)进行比较。需要说明的是,Tw_i是入口水温,Tc_t是目标冷凝温度,ΔTs_h是用于制热的基准温度差。此外,α是热交换器控制部84预先存储的常数。
如果(Tc_t-Tw_i)在(ΔTs_h+α)以上,热交换器控制部84则进入步骤ST26,打开气侧阀49和水侧阀50。其结果是,热源侧热交换器40从小容量状态切换成大容量状态。另一方面,如果(Tc_t-Tw_i)低于(ΔTs_h+α),热交换器控制部84则使气侧阀49和水侧阀50保持关闭状态。其结果是,热源侧热交换器40保持在小容量状态上。
如上所述,当热交换器控制部84处于小容量状态时,即使压力差指标值即(Tc_t-Tw_i)变为基准指标值以上的值,即变为ΔTs_h以上的值,本变形例的热交换器控制部84也使热交换器控制部84一直保持小容量状态,而当(Tc_t-Tw_i)变为(ΔTs_h+α)以上时,将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态。因此,热源侧热交换器40在短时间内在小容量状态与大容量状态之间交替切换的现象(所谓的波动(hunting))得到抑制。
-第一实施方式的变形例4-
虽然本实施方式的热交换器控制部84的基准指标值(具体而言,用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h)是恒定的值,但热交换器控制部84也可以构成为根据空调装置10的运转状态来改变基准指标值。
例如,热交换器控制部84也可以构成为:根据入口水温Tw_i来分别改变用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h。热交换器控制部84还可以构成为:根据入口水温Tw_i、室内机组12中的制冷剂的蒸发温度、以及制冷剂回路15中的制冷剂的循环量来改变用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c,并且根据入口水温Tw_i、室内机组12中的制冷剂的冷凝温度、以及制冷剂回路15中的制冷剂的循环量来改变用于制热运转的基准温度差ΔTs_h。
(第二实施方式)
对第二实施方式进行说明。本实施方式的空调装置10是在第一实施方式的空调装置10中对控制器70的热交换器控制部84的结构进行改变而得到的。这里,对本实施方式的空调装置10中与第一实施例的空调装置10不同之处进行说明。
-热交换器控制部的控制工作(制冷运转)-
参照图7的流程图,对在空调装置10进行制冷运转的过程中热交换器控制部84进行的控制工作进行说明。
在空调装置10进行制冷运转的过程中,热交换器控制部84将热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t)用作压力差指标值,并且调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,以使该压力差指标值在基准指标值以上即基准温度差ΔTs_c以上。
在步骤ST31中,热交换器控制部84读取高压压力传感器91的测量值(即,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压HP)和目标蒸发温度设定部81所设定的目标蒸发温度Te_t。此外,在步骤ST31中,热交换器控制部84计算与制冷循环的高压HP相对应的制冷剂的饱和温度(即,制冷剂的饱和压力达到HP时的温度),并将该值作为在热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs。
在下一步骤ST32中,热交换器控制部84对热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t)和用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c进行比较。其中,本实施方式中的基准温度差ΔTs_c的值不同于第一实施方式中的基准温度差ΔTs_c的值。
在步骤ST32中,如果(Tc_hs-Te_t)小于ΔTs_c(即,Tc_hs-Te_t<ΔTs_c成立),则压力差指标值即(Tc_hs-Te_t)已经小,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过小。因此,在此情况下,削减热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST33,对气侧阀49和水侧阀50是否处于打开状态进行判断。
如果气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,热源侧热交换器40则处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为冷凝器发挥作用。因此,在此情况下,能够削减热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST33中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,热交换器控制部84则进入步骤ST34,关闭气侧阀49和水侧阀50。一旦气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,热源侧热交换器40就处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为冷凝器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。
另一方面,在气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态的情况下,热源侧热交换器40已经处于小容量状态,不能削减热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST32中,如果(Tc_hs-Te_t)在ΔTs_c以上(即,Tc_hs-Te_t<ΔTs_c不成立),则压力差指标值即(Tc_hs-Te_t)已经大,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过大而导致压缩机21的功耗增加。因此,在此情况下,增加热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST35,对气侧阀49和水侧阀50是否处于关闭状态进行判断。
如果气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,热源侧热交换器40则处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为冷凝器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。因此,在此情况下,能够增加热源侧热交换器40的能力。
然而,如果将热源侧热交换器40立即从小容量状态切换为大容量状态,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs则会降低,(Tc_hs-Te_t)有可能变得低于ΔTs_c。其结果是,热源侧热交换器40再次被从大容量状态切换为小容量状态。而且,热源侧热交换器40有可能陷入在短时间内在大容量状态与小容量状态之间交替切换的波动状态。
于是,热交换器控制部84进入步骤ST37。在步骤ST37中,热交换器控制部84计算估算值Tc_hs’,该估算值Tc_hs’是在假设将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的、热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度的估算值。
具体而言,热交换器控制部84用入口水温传感器96的测量值即入口水温Tw_i、出口水温传感器97的测量值即出口水温Tw_o、以及供向热源侧热交换器40的热源水的流量,来计算热源侧热交换器40中的热源水与制冷剂之间的热交换量Q。热交换器控制部84还根据预先存储的热源侧热交换器40的特性公式,计算在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的、热源侧热交换器40的总传热系数K和传热面积A。
热交换器控制部84用热交换量Q、总传热系数K、传热面积A和入口水温Tw_i计算在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的出口水温的估算值Tw_o’。热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度比出口水温高出大致一定值。于是,热交换器控制部84将下述的值作为热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度的估算值Tc_hs’,该值是将预先存储的常数与出口水温的估算值Tw_o’相加后而获得的值。
在接下来的步骤ST38中,热交换器控制部84对在步骤ST37中计算出的冷凝温度的估算值Tc_hs’与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs’-Te_t)和用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c进行比较。
如果(Tc_hs’-Te_t)在ΔTs_c以上,则即使在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态以后,(Tc_hs-Te_t)也保持在ΔTs_c以上的可能性高。于是,在步骤ST38中,如果(Tc_hs’-Te_t)≥ΔTs_c成立,热交换器控制部84则进入步骤ST36,打开液侧阀48和水侧阀50。一旦液侧阀48和水侧阀50处于打开状态,热源侧热交换器40就处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为冷凝器发挥作用。
另一方面,如果(Tc_hs’-Te_t)小于ΔTs_c,则在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态时,(Tc_hs-Te_t)变得小于ΔTs_c的可能性高。于是,在步骤ST38中,如果(Tc_hs’-Te_t)≥ΔTs_c不成立,热交换器控制部84则使液侧阀48和水侧阀50保持关闭状态,并暂时结束控制工作。
-热交换器控制部的控制工作(制热运转)-
参照图8的流程图,对在空调装置10进行制热运转的过程中热交换器控制部84进行的控制工作进行说明。
在进行空调装置10进行制热运转的过程中,热交换器控制部84将目标冷凝温度Tc_t与热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs)用作压力差指标值,并且调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小,以使该压力差指标值在基准指标值以上即在基准温度差ΔTs_h以上。
在步骤ST41中,热交换器控制部84读取低压压力传感器92的测量值(即,在制冷剂回路15中进行的制冷循环的低压LP)和目标冷凝温度设定部82所设定的目标冷凝温度Tc_t。此外,在步骤ST41中,热交换器控制部84计算与制冷循环的低压LP相对应的制冷剂的饱和温度(即,制冷剂的饱和压力达到LP时的温度),并将该值作为在热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs。
在下一步骤ST42中,热交换器控制部84对目标冷凝温度Tc_t与热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs)和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h进行比较。其中,本实施方式中的基准温度差ΔTs_h的值不同于第一实施方式中的基准温度差ΔTs_h的值。
在步骤ST42中,如果(Tc_t-Te_hs)小于ΔTs_h(即,Tc_t-Te_hs<ΔTs_h成立),则压力差指标值即(Tc_t-Te_hs)已经小,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过小。因此,在此情况下,削减热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST43,对气侧阀49和水侧阀50是否处于打开状态进行判断。
如果气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,热源侧热交换器40则处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为蒸发器发挥作用。因此,在此情况下,能够削减热源侧热交换器40的能力。
于是,在步骤ST43中,如果判断为气侧阀49和水侧阀50处于打开状态,热交换器控制部84则进入步骤ST44,关闭气侧阀49和水侧阀50。一旦气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,热源侧热交换器40就处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为蒸发器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。
另一方面,在气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态的情况下,热源侧热交换器40已经处于小容量状态,不能削减热源侧热交换器40的能力。于是,在此情况下,热交换器控制部84暂时结束控制工作。
在步骤ST42中,如果(Tc_t-Te_hs)在ΔTs_h以上(即,Tc_t-Te_hs<ΔTs_h不成立),则压力差指标值即(Tc_t-Te_hs)已经大,制冷循环的高压与低压的差值有可能变得过大而导致压缩机21的功耗增加。因此,在此情况下,增加热源侧热交换器40的能力是优选的。于是,在此情况下,热交换器控制部84进入步骤ST45,对气侧阀49和水侧阀50是否处于关闭状态进行判断。
如果气侧阀49和水侧阀50处于关闭状态,热源侧热交换器40处于小容量状态,在该小容量状态下,只有第一热交换部41a作为冷凝器发挥作用,而第二热交换部41b停止工作。因此,在此情况下,能够增加热源侧热交换器40的能力。
然而,如果将热源侧热交换器40立即从小容量状态切换为大容量状态,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs则会降低,(Tc_t-Te_hs)有可能变得低于ΔTs_h。其结果是,热源侧热交换器40再次被从大容量状态切换为小容量状态。而且,热源侧热交换器40有可能陷入在短时间内在大容量状态与小容量状态之间交替切换的波动状态。
于是,热交换器控制部84进入步骤ST47。在步骤ST47中,热交换器控制部84计算估算值Te_hs’,该估算值Te_hs’是在假设将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的、热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度的估算值。
在步骤ST47中,热交换器控制部84计算估算值Tw_o’,该估算值Tw_o’是在与图7中的步骤ST37同样地将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的出口水温的估算值。热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度比出口水温Tw_o低大致一定值。于是,热交换器控制部84将下述的值作为热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度的估算值Te_hs’,该值是从出口水温的估算值Tw_o’减去预先存储的常数后而获得的值。
在接下来的步骤ST48中,热交换器控制部84对在步骤ST47中计算出的蒸发温度的估算值Te_hs’与目标冷凝温度Tc_t的差值(Tc_t-Te_hs’)和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h进行比较。
如果(Tc_t-Te_hs’)在ΔTs_h以上,则即使在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态以后,(Tc_t-Te_hs)也保持在ΔTs_h以上的可能性高。于是,在步骤ST46中,如果(Tc_t-Te_hs’)≥ΔTs_h成立,热交换器控制部84则进入步骤ST48,打开液侧阀48和水侧阀50。一旦液侧阀48和水侧阀50处于打开状态,热源侧热交换器40就处于大容量状态,在该大容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b都作为蒸发器发挥作用。
另一方面,如果(Tc_t-Te_hs’)小于ΔTs_h,则在将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态时,(Tc_t-Te_hs)变得小于ΔTs_h的可能性高。于是,在步骤ST48中,如果(Tc_t-Te_hs’)≥ΔTs_h不成立,热交换器控制部84则使液侧阀48和水侧阀50保持关闭状态,并暂时结束控制工作。
-压力差指标值-
如上所述,在空调装置10的制冷运转中,热交换器控制部84将热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t)用作压力差指标值。热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与制冷循环的高压相关,目标蒸发温度Te_t与制冷循环的低压相关。因此,制冷剂的冷凝温度Tc_hs与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc_hs-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
如上所述,在空调装置10的制热运转中,将目标冷凝温度Tc_t与热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs)用作压力差指标值。此外,目标冷凝温度Tc_t与制冷循环的高压相关,热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs与制冷循环的低压相关。因此,目标冷凝温度Tc_t与热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
-第二实施方式的变形例-
本实施方式的热交换器控制部84构成为:将“热源机组11中的制冷剂的冷凝温度Tc_hs与目标蒸发温度Te_t的差值(Tc_hs-Te_t)”用作用于制冷运转的压力差指标值。但也可以取而代之构成为:将“出口水温传感器97的测量值即出口水温Tw_o与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_o-Te_t)”用作用于制冷运转的压力差指标值。
在图7所示的制冷运转过程中的控制工作中,本变形例的热交换器控制部84在步骤ST32中对Tw_o-Te_t<ΔTs_c是否成立进行判断。需要说明的是,本变形例中的基准温度差ΔTs_c的值不同于将(Tc_hs-Te_t)用作压力差指标值时的基准温度差ΔTs_c的值。此外,本变形例中的热交换器控制部84在步骤ST37计算“在假设将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的出口水温的估算值Tw_o’”,并且在步骤ST38中对(Tw_o’-Te_t)≥ΔTs_c是否成立进行判断。
热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度比出口水温Tw_o高出大致一定值。此外,热源侧热交换器40中的制冷剂的冷凝温度与制冷循环的高压相关,目标蒸发温度Te_t与制冷循环的低压相关。因此,出口水温Tw_o与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_o-Te_t)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tw_o-Te_t)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
本实施方式的热交换器控制部84构成为:将“目标冷凝温度Tc_t与热源机组11中的制冷剂的蒸发温度Te_hs的差值(Tc_t-Te_hs)”用作用于制热运转的压力差指标值。但也可以取而代之构成为:将“目标冷凝温度Tc_t与出口水温传感器97的测量值即出口水温Tw_o的差值(Tc_t-Tw_o)”用作用于制热运转的压力差指标值。
在图8所示的制热运转过程中的控制工作中,本变形例的热交换器控制部84在步骤ST42中对Tc_t-Tw_o<ΔTs_h是否成立进行判断。需要说明的是,本变形例中的基准温度差ΔTs_h的值不同于将(Tc_t-Te_hs)用作压力差指标值时的基准温度差ΔTs_h的值。此外,本变形例中的热交换器控制部84在步骤ST47计算“在假设将热源侧热交换器40从小容量状态切换为大容量状态的情况下的出口水温的估算值Tw_o’”,并且在步骤ST48中对(Tc_t-Tw_o’)≥ΔTs_h是否成立进行判断。
热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度比出口水温Tw_o低大致一定值。此外,目标冷凝温度Tc_t与制冷循环的高压相关,热源侧热交换器40中的制冷剂的蒸发温度与制冷循环的低压相关。因此,目标冷凝温度Tc_t与出口水温Tw_o的差值(Tc_t-Tw_o)随着制冷循环的高压与低压的差值增大而增大,并且随着制冷循环的高压与低压的差值减小而减小。因此,(Tc_t-Tw_o)能够作为表示在制冷剂回路15中进行的制冷循环的高压与低压的差值的压力差指标值。
(第三实施方式)
对第三实施方式进行说明。本实施方式的空调装置10是在第一实施方式的空调装置10中对热源机组11的热源侧热交换器40的结构进行改变而得到的。这里,对本实施方式的空调装置10中与第一实施例的空调装置10不同之处进行说明。
<热源侧热交换器>
如图9所示,本实施方式的热源侧热交换器40包括三个热交换部41a、41b、41c、三条液侧通路44a、44b、44c、三条气侧通路45a、45b、45c、三条水引入路46a、46b、46c以及三条水引出路47a、47b、47c。每个热交换部41a、41b、41c的结构与第一实施方式的热交换部41a、41b的结构相同。
各个热交换部41a、41b、41c的制冷剂流路42a、42b、42c并列连接。具体而言,第一液侧通路44a的一端与第一热交换部41a的制冷剂流路42a的一端相连接,第二液侧通路44b的一端与第二热交换部41b的制冷剂流路42b的一端相连接,第三液侧通路44c的一端与第三热交换部41c的制冷剂流路42c的一端相连接。第一液侧通路44a的另一端、第二液侧通路44b的另一端以及第三液侧通路44c的另一端构成热源侧热交换器40的液侧端,并连接在连接热源侧热交换器40和热源侧膨胀阀23的管道上。此外,第一气侧通路45a的一端与第一热交换部41a的制冷剂流路42a的另一端相连接,第二气侧通路45b的一端与第二热交换部41b的制冷剂流路42b的另一端相连接,第三气侧通路45c的一端与第三热交换部41c的制冷剂流路42c的另一端相连接。第一气侧通路45a的另一端、第二气侧通路45b的另一端以及第三气侧通路45c的另一端构成热源侧热交换器40的气侧端,并连接在连接热源侧热交换器40和四通换向阀22的第三阀口的管道上。
液侧阀48a设置在第二液侧通道44b上,液侧阀48b设置在第三液侧通道44c上。此外,气侧阀49a设置在第二气侧通道45b上,气侧阀49b设置在第三气侧通道45c上。上述两个液侧阀48a、48b和两个气侧阀49a、49b均为电磁阀,并构成制冷剂侧阀机构,该制冷剂侧阀机构用于改变让制冷剂流入的热交换部41a、41b、41c的数量。
各个热交换部41a、41b、41c的热源水流路43a、43b、43c并列连接。具体而言,第一水引入路46a的一端与第一热交换部41a的热源水流路43a的一端相连接,第二水引入路46b的一端与第二热交换部41b的热源水流路43b的一端相连接,第三水引入路46c的一端与第三热交换部41c的热源水流路43c的一端相连接。第一水引入路46a的另一端、第二水引入路46b的另一端以及第三水引入路46c的另一端连接在热源水回路100的供水管路101上。此外,第一水引出路47a的一端与第一热交换部41a的热源水流路43a的另一端相连接,第二水引出路47b的一端与第二热交换部41b的热源水流路43b的另一端相连接,第三水引出路47c的一端与第三热交换部41c的热源水流路43c的另一端相连接。第一水引出路47a的另一端、第二水引出路47b的另一端以及第三水引出路47c的另一端连接在热源水回路100的出水管路102上。
水侧阀50a设置在第二水引入路46b上,水侧阀50b设置在第三水引入路46c上。上述两个水侧阀50a、50b均为电磁阀,并构成水侧阀机构,该水侧阀机构用于改变让热源水流入的热交换部41a、41b的数量。需要说明的是,与第一实施方式一样,在第一水引入路46a上设置有用于测量热源水的温度的入口水温传感器96,在第一水引出路47a上设置有用于测量热源水的温度的出口水温传感器97。
热源侧热交换器40构成为:能够在大容量状态、中容量状态和小容量状态之间进行切换。其中,在该大容量状态下制冷剂和热源水在第一热交换部41a、第二热交换部41b和第三热交换部41c三者中流动,在该中容量状态下制冷剂和热源水仅在第一热交换部41a和第二热交换部41b中流动,在该小容量状态下制冷剂和热源水仅在第一热交换部41a中流动。通过操作液侧阀48a、48b、气侧阀49a、49b和水侧阀50a、50b来进行大容量状态、与中容量状态和小容量状态之间的切换。
在大容量状态下,第一热交换部41a、第二热交换部41b和第三热交换部41c都成为制冷剂与热源水进行热交换的热交换区域。在中容量状态下,只有第一热交换部41a和第二热交换部41b成为制冷剂与热源水进行热交换的热交换区域。在小容量状态下,只有第一热交换部41a成为制冷剂与热源水进行热交换的热交换区域。如上所述,热源侧热交换器40构成为能够改变热交换区域的大小。
<热交换器控制部>
与第一实施方式一样,热交换器控制部84根据入口水温传感器96的测量值调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。如上所述,在本实施方式的热源侧热交换器40中,设置有三个热交换部41a、41b、41c。而且,本实施方式的热交换器控制部84使热源侧热交换器40在大容量状态、中容量状态和小容量状态之间进行切换。其中,在大容量状态下,第一热交换部41a、第二热交换部41b和第三热交换部41c都作为冷凝器或蒸发器发挥作用,在中容量状态下,第一热交换部41a和第二热交换部41b作为冷凝器或蒸发器发挥作用,并且第三热交换部41c停止工作,在小容量状态下,第一热交换部41a作为冷凝器或蒸发器发挥作用,并且第二热交换部41b和第三热交换部41c停止工作。
在空调装置10进行制冷运转的过程中,与第一实施方式一样,本实施方式的热交换器控制部84将入口水温Tw_i与目标蒸发温度Te_t的差值(Tw_i-Te_t)用作压力差指标值,并对该压力差指标值和用于制冷运转的基准温度差ΔTs_c进行比较。然后,热交换器控制部84根据Tw_i-Te_t<ΔTs_c这一条件是否成立,调节在热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
例如,在当热源侧热交换器40处于大容量状态时Tw_i-Te_t<ΔTs_c成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从大容量状态切换为中容量状态。此外,在当热源侧热交换器40处于中容量状态时Tw_i-Te_t<ΔTs_c成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从中容量状态切换为小容量状态。
另一方面,在当热源侧热交换器40处于小容量状态时Tw_i-Te_t<ΔTs_c不成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从小容量状态切换为中容量状态。此外,在当热源侧热交换器40处于中容量状态时Tw_i-Te_t<ΔTs_c不成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从中容量状态切换为大容量状态。
如上所述,空调装置10的制冷负荷越小,目标蒸发温度Te_t的值就越高,并且空调装置10的制冷负荷越大,目标蒸发温度Te_t的值就越低。另一方面,供向热源侧热交换器40的热源水的温度基本恒定。由此,空调装置10的制冷负荷越小,(Tw_i-Te_t)的值就越小,并且空调装置10的制冷负荷越大,(Tw_i-Te_t)的值就越大。因此,在空调装置10进行制冷运转的过程中,本实施方式的热交换器控制部84控制液侧阀48a、48b、气侧阀49a、49b和水侧阀50a、50b,以便做到空调装置10的制冷负荷越小,热源侧热交换器40的热交换区域越小,并且控制液侧阀48a、48b、气侧阀49a、49b和水侧阀50a、50b,以便做到空调装置10的制冷负荷越大,热源侧热交换器40的热交换区域越大。
在空调装置10进行制热运转的过程中,与第一实施方式一样,本实施方式的热交换器控制部84将目标冷凝温度Tc_t与入口水温Tw_i的差值(Tc_t-Tw_i)用作压力差指标值,并对该压力差指标值和用于制热运转的基准温度差ΔTs_h进行比较。然后,热交换器控制部84根据Tc_t-Tw_i<ΔTs_h这一条件是否成立,来调节在热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。
例如,在当热源侧热交换器40处于大容量状态时Tc_t-Tw_i<ΔTs_h成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从大容量状态切换为中容量状态。此外,在当热源侧热交换器40处于中容量状态时Tc_t-Tw_i<ΔTs_h成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从中容量状态切换为小容量状态。
另一方面,在当热源侧热交换器40处于小容量状态时Tc_t-Tw_i<ΔTs_h不成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从小容量状态切换为中容量状态。此外,在当热源侧热交换器40处于中容量状态时Tc_t-Tw_i<ΔTs_h不成立的情况下,热交换器控制部84将热源侧热交换器40从中容量状态切换为大容量状态。
如上所述,空调装置10的制热负荷越小,目标冷凝温度Tc_t的值就越低,并且空调装置10的制热负荷越大,目标冷凝温度Tc_t的值就越高。另一方面,供向热源侧热交换器40的热源水的温度基本恒定。由此,空调装置10的制热负荷越小,(Tc_t-Tw_i)的值就越小,并且空调装置10的制热负荷越大,(Tc_t-Tw_i)的值就越大。因此,在空调装置10进行制热运转的过程中,本实施方式的热交换器控制部84控制液侧阀48a、48b、气侧阀49a、49b和水侧阀50a、50b,以便做到空调装置10的制热负荷越小,热源侧热交换器40的热交换区域越小,并且控制液侧阀48a、48b、气侧阀49a、49b和水侧阀50a、50b,以便做到空调装置10的制热负荷越大,热源侧热交换器40的热交换区域越大。
-第三实施方式的变形例-
也可以是这样的,在本实施方式的热源侧热交换器40中设置有四个以上热交换部41a、41b、……、四条以上液侧通路44a、44b、……、四条以上气侧通路45a、45b、……、四条以上水引入路46a、46b、……以及四条以上水引出路47a、47b、……。
本实施方式的空调装置10是在第一实施方式的空调装置10中对热源机组11的热源侧热交换器40的结构进行改变而得到的,不过,也可以在第二实施方式的空调装置10的热源机组11中设置本实施方式的热源侧热交换器40。
(第四实施方式)
对第四实施方式进行说明。本实施方式是包括第一、第二或第三实施方式的多台空调装置10的空调系统1。
如图10所示,本实施方式的空调系统1包括多台空调装置10a、10b、10c和热源水回路100。在热源水回路100中,各台空调装置10a、10b、10c的热源机组11并列连接。也就是说,热源水回路100的供水管路101连接在各台热源机组11的热源侧热交换器40的水引入路46a、46b、46c上,并且热源水回路100的出水管路102连接在各台热源机组11的热源侧热交换器40的水引出路47a、47b、47c上。热源水回路100将温度相等的热源水供向各台热源机组11的热源侧热交换器40。
如在第一~第三实施方式中所述,在各台空调装置10a、10b、10c中,热源侧热交换器40构成为能够改变热交换区域的大小,并且热源机组11的控制器70包括热交换器控制部84。
在本实施方式的空调系统1中,各台空调装置10a、10b、10c的空调负荷(制冷负荷或制热负荷)并不总是一致,通常是不一致的。另一方面,热源水回路100将温度相等的热源水供向所有空调装置10a、10b、10c。因此,对空调负荷小的空调装置10a、10b、10c而言,热源侧热交换器40的能力过剩,有可能无法继续运转。
相对于此,在本实施方式的空调装置10a、10b、10c中,控制器70的热交换器控制部84根据入口水温传感器96的测量值(即,从供水管路101供向热源侧热交换器40的热源水的温度)或者规定的压力差指标值来调节热源侧热交换器40中的热交换区域的大小。因此,即使当某个空调装置10c的空调负荷比其它空调装置10a、10b的空调负荷小很多时,通过将空调装置10c的热源侧热交换器40切换为小容量状态,也能够让该空调装置10c继续运转。
因此,根据本实施方式,即使当各台空调装置10a、10b、10c的空调负荷相差较大时,在热源水回路100无需对供向各台空调装置10a、10b、10c的热源水的温度进行控制的情况下,也能够让所有空调装置10a、10b、10c继续运转。
(其它实施方式)
以下变形例能够应用于上述第一~第四实施方式的空调装置10。
-第1变形例-
如图11所示,在各实施方式的空调装置10的热源侧热交换器40中,可以省略构成水侧阀机构的水侧阀50、50a、50b。图11示出第一实施方式应用了本变形例的空调装置10。
在本变形例的热源侧热交换器40中,热源水始终在所有热交换部41a、41b、41c的热源水流路43a、43b、43c中流动。而且,就停止工作的热交换部41b、41c而言,仅停止向制冷剂流路42b、42c供给制冷剂。
-第2变形例-
如图12所示,在各实施方式的空调装置10中,也可以在热源侧热交换器40的各条液侧通路上分别设置有一个膨胀阀,来代替设置热源侧膨胀阀23、液侧阀48、48a、48b和气侧阀49、49a、49b。图12示出第1变形例应用了本变形例的空调装置10。在图12所示的空调装置10中,省略了热源侧膨胀阀23、液侧阀48和气侧阀49,另一方面,在热源侧热交换器40的第一液侧通路44a上设置有一个膨胀阀23a,在第二液侧通路44b上设置有一个膨胀阀23b。液侧通路44a上的膨胀阀23a和液侧通路44b上的膨胀阀23b构成制冷剂侧阀机构,该制冷剂侧阀机构用于改变让制冷剂流入的热交换部41a、41b的数量。
-第3变形例-
在各实施方式的空调装置10中,控制器70的热交换器控制部84也可以使用“室内机组12中的制冷剂的蒸发温度的实测值”来代替目标蒸发温度Te_t,也可以使用“室内机组12中的制冷剂的冷凝温度的实测值”来代替目标冷凝温度Tc_t。
作为“室内机组12中的制冷剂的蒸发温度的实测值”,可以使用“利用侧制冷剂温度传感器98的测量值”,也可以使用“与低压压力传感器92的测量值LP相对应的制冷剂的饱和温度”。此外,作为“室内机组12中的制冷剂的冷凝温度的实测值”,可以使用“利用侧制冷剂温度传感器98的测量值”,也可以使用“与高压压力传感器91的测量值HP相对应的制冷剂的饱和温度”。
-产业实用性-
综上所述,本发明对于制冷装置的热源机组很有用,该制冷装置包括使制冷剂与热源水进行热交换的热源侧热交换器。
-符号说明-
10 空调装置(制冷装置)
11 热源机组
12 室内机组(利用侧机组)
15 制冷剂回路
21 压缩机
40 热源侧热交换器
41a 第一热交换部
41b 第二热交换部
48 液侧阀(制冷剂侧阀机构)
49 气侧阀(制冷剂侧阀机构)
50 水侧阀(水侧阀机构)
70 控制器
96 水温传感器
100 热源水回路
Claims (16)
1.一种制冷装置的热源机组,其与利用侧机组(12)一起构成包括进行制冷循环的制冷剂回路(15)的制冷装置(10),所述制冷装置的热源机组至少收纳设置在所述制冷剂回路(15)中的压缩机(21)和热源侧热交换器(40),所述制冷装置的热源机组的特征在于:
所述热源侧热交换器(40)与热源水回路(100)连接,所述热源侧热交换器(40)构成为使在所述制冷剂回路(15)中循环的制冷剂与热源水进行热交换,其中,所述热源水在所述热源水回路(100)中循环,并且所述热源侧热交换器(40)构成为能够改变热交换区域的大小,在所述热交换区域中所述制冷剂流动而与所述热源水进行热交换,
所述制冷装置的热源机组包括控制器(70),所述控制器(70)构成为根据压力差指标值来调节所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小,其中,所述压力差指标值表示在所述制冷剂回路(15)中进行的制冷循环的高压与低压的差值。
2.根据权利要求1所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述控制器(70)构成为调节所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小,以使所述压力差指标值在规定的基准指标值以上。
3.根据权利要求2所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述控制器(70)构成为:当所述压力差指标值小于所述基准指标值时,减小所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小。
4.根据权利要求2或3所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述控制器(70)构成为:在所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小小于最大的所述热交换区域的大小时,所述控制器(70)估算在增大所述热交换区域的大小的情况下的所述压力差指标值,当估算出的所述压力差指标值的估算值超过所述基准指标值时,增大所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对冷却对象进行冷却,
所述控制器(70)构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将入口水温与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将入口水温与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器(40)的所述热源水的温度。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对加热对象进行加热,
所述控制器(70)构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度与入口水温的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与入口水温的差值作为所述压力差指标值,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器(40)的所述热源水的温度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对冷却对象进行冷却,
所述控制器(70)构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将所述热源侧热交换器(40)中的制冷剂的冷凝温度与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将所述热源侧热交换器(40)中的制冷剂的冷凝温度与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对加热对象进行加热,
所述控制器(70)构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度与所述热源侧热交换器(40)中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与所述热源侧热交换器(40)中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为冷凝器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对冷却对象进行冷却,
所述控制器(70)构成为:在进行所述冷却用工作的过程中,将出口水温与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,或者将出口水温与所述利用侧机组(12)中的制冷剂的蒸发温度的目标值即目标蒸发温度的差值作为所述压力差指标值,其中,所述出口水温是从所述热源侧热交换器(40)流出的所述热源水的温度。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对加热对象进行加热,
所述控制器(70)构成为:在进行所述加热用工作的过程中,将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度与出口水温的差值作为所述压力差指标值,或者将所述利用侧机组(12)中的制冷剂的冷凝温度的目标值即目标冷凝温度与出口水温的差值作为所述压力差指标值,其中,所述出口水温是从所述热源侧热交换器(40)流出的所述热源水的温度。
11.一种制冷装置的热源机组,其与利用侧机组(12)一起构成包括进行制冷循环的制冷剂回路(15)的制冷装置(10),所述制冷装置的热源机组至少收纳设置在所述制冷剂回路(15)中的压缩机(21)和热源侧热交换器(40),所述制冷装置的热源机组的特征在于:
所述热源侧热交换器(40)与热源水回路(100)连接,所述热源侧热交换器(40)构成为使在所述制冷剂回路(15)中循环的制冷剂与热源水进行热交换,其中,所述热源水在所述热源水回路(100)中循环,并且所述热源侧热交换器(40)构成为能够改变热交换区域的大小,在所述热交换区域中所述制冷剂流动而与所述热源水进行热交换,
所述制冷装置的热源机组包括控制器(70),所述控制器(70)构成为根据入口水温来调节所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小,其中,所述入口水温是供向所述热源侧热交换器(40)的所述热源水的温度。
12.根据权利要求11所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行冷却用工作,在该冷却用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为放热器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对冷却对象进行冷却,
所述控制器(70)构成为:当在进行所述冷却用工作的过程中所述入口水温低于规定的基准温度时,减小所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小。
13.根据权利要求11所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述制冷装置的热源机组构成为进行加热用工作,在该加热用工作中,使所述热源侧热交换器(40)作为蒸发器发挥作用,以便在所述利用侧机组(12)中对加热对象进行加热,
所述控制器(70)构成为:当在进行所述加热用工作的过程中所述入口水温超过规定的基准温度时,减小所述热源侧热交换器(40)中的所述热交换区域的大小。
14.根据权利要求12或13所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述控制器(70)构成为根据所述制冷装置(10)的负荷来调节所述基准温度。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述热源侧热交换器(40)包括多个热交换部(41a、41b)、以及制冷剂侧阀机构(48、49),多个所述热交换部(41a、41b)分别构成为使所述制冷剂与所述热源水进行热交换,所述制冷剂侧阀机构(48、49)用于改变让所述制冷剂流入的所述热交换部(41a、41b)的数量,所述热源侧热交换器(40)构成为:通过改变让所述制冷剂流入的所述热交换部(41a、41b)的数量,改变所述热交换区域的大小,
所述控制器(70)构成为:通过操作所述制冷剂侧阀机构(48、49)来调节所述热交换区域的大小。
16.根据权利要求15所述的制冷装置的热源机组,其特征在于:
所述热源侧热交换器(40)还包括水侧阀机构(50),所述水侧阀机构(50)用于改变让所述热源水流入的所述热交换部(41a、41b)的数量,
所述控制器(70)构成为:操作所述水侧阀机构(50),以便切断所述热源水向所述热交换部(41a、41b)的流入,其中,所述制冷剂侧阀机构(48、49)切断所述制冷剂向所述热交换部(41a、41b)的流入。
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