CN1926388A - 空调系统 - Google Patents

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Abstract

本发明可抑制设置多台使用了吸附热交换器的空调装置时产生的成本上升、以及内置有吸附热交换器的单元的尺寸增大。空调系统(1)包括多个利用单元(2、3)、热源单元(6)、以及连接两个单元间的连接配管(7、8),用于处理室内的潜热负荷及显热负荷。利用单元(2)具有表面设有吸附剂的吸附热交换器(22、23),可交替地进行使一方吸附热交换器作为制冷剂的蒸发器发挥作用而使吸附剂吸附空气中的水分的吸附动作、以及使另一方吸附热交换器作为制冷剂的冷凝器发挥作用而使水分从吸附剂中脱离的再生动作。利用单元(3)也具有表面设有吸附剂的吸附热交换器(32、33),可进行与利用单元(2)相同的吸附动作和再生动作。热源单元(6)具有压缩机构(11)和储液罐(62)。

Description

空调系统
技术领域
本发明涉及一种空调系统,尤其是涉及通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来处理室内的潜热负荷及显热负荷的空调系统。
背景技术
一直以来,已知有进行室内的制冷和除湿的空调装置(例如参照专利文献1)。这种空调装置包括蒸气压缩式的制冷剂回路,该制冷剂回路具有作为热源侧热交换器的室外热交换器和作为空气热交换器的室内热交换器,在该制冷剂回路内使制冷剂循环以进行制冷循环运转。并且,该空调装置将室内热交换器中的制冷剂的蒸发温度设定得比室内空气的露点温度低,通过使室内空气中的水分冷凝来对室内进行除湿。
另一方面,也已知有包括表面设有吸附剂的热交换器的除湿装置(例如参照专利文献2)。这种除湿装置包括设有吸附剂的两个热交换器,两个热交换器中的一个进行吸附空气中的水分来除湿的吸附动作,两个热交换器中的另一个进行使所吸附的水分脱离的再生动作。此时,向吸附水分的热交换器供给由冷却塔冷却后的水,向进行再生的热交换器供给温排水。并且,该除湿装置将通过吸附动作及再生动作除湿后的空气向室内供给。
专利文献1:国际公开第03/029728号小册子
专利文献2:日本专利特开平7-265649号公报
发明公开
在上述前者的空调装置中,将室内热交换器中的制冷剂的蒸发温度设定得比室内空气的露点温度低,通过使空气中的水分冷凝来对室内的潜热负荷进行处理。即,即使室内热交换器中的制冷剂的蒸发温度比室内空气的露点温度高,也可进行显热负荷的处理,但相应地为了处理潜热负荷必须将室内热交换器中的制冷剂的蒸发温度设定为较低的值。因此,蒸气压缩式制冷循环的高低压差较大,压缩机的消耗动力较大,存在只能得到较低的COP(性能系数)的问题。
另外,在上述后者的除湿装置中,将由冷却塔冷却后的冷却水、即与室内温度相比温度低不了很多的冷却水向热交换器供给。因此,在该除湿装置中,存在即使能处理室内的潜热负荷,也不能处理显热负荷的问题。
对此,本申请的发明人发明出一种空调装置,包括一种具有热源侧热交换器和作为利用侧热交换器的吸附热交换器的蒸气压缩式制冷剂回路(例如参照日本专利特愿2003-351268号)。该空调装置交替地进行使表面设有吸附剂的吸附热交换器吸附空气中的水分的吸附动作、以及使水分从吸附热交换器脱离的再生动作,将经过吸附热交换器后的空气向室内供给,从而可处理室内的显热负荷和潜热负荷。即,不像上述前者的空调装置中那样使空气中的水分冷凝来进行空气除湿,而是使吸附剂吸附空气中的水分来对空气进行除湿,因此,没有必要将制冷剂的蒸发温度设定得比空气的露点温度低,即使将制冷剂的蒸发温度设定在空气的露点温度以上,也可进行空气除湿。因此,采用该空调装置,在对空气除湿时也可将制冷剂的蒸发温度设定为比现有技术高的温度,可缩小制冷循环的高低压差。结果是,可减少压缩机的消耗动力,提高COP。另外,在进行空气除湿时,通过在吸附热交换器中设定比所需的制冷剂蒸发温度低的温度,从而也可一并处理该室内的显热负荷。
本申请发明人想要将上述使用了吸附热交换器的空调装置应用到大厦等建筑物中设置的空调系统(所谓的多联式空调系统)中,但在这种大规模的空调系统中,有时必须设置多台上述使用了吸附热交换器的空调装置,因此必须对应吸附热交换器的数量设置作为热源的压缩机,存在成本升高及维护部位较多的问题。并且,由于空调装置的运转负荷的变动而制冷剂循环量有所增减,从而在各空调装置的制冷剂回路内会产生过剩制冷剂,因此,必须对应吸附热交换器的数量连接储料器,以储存伴随所需制冷剂循环量减少而产生的过剩制冷剂,存在成本进一步上升和内置有吸附热交换器的单元的尺寸增大的问题。
本发明所要解决的技术问题是抑制设置多台使用了吸附热交换器的空调装置时产生的成本上升、以及内置有吸附热交换器的单元的尺寸增大。
第一发明的空调系统,通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来处理室内的潜热负荷及显热负荷,包括:多个利用侧制冷剂回路、热源侧制冷剂回路、排出气体连接配管及吸入气体连接配管。利用侧制冷剂回路具有表面设有吸附剂的两个吸附热交换器,通过在两个吸附热交换器间交替地进行使两个吸附热交换器中的一方作为制冷剂的蒸发器发挥作用而使吸附剂吸附空气中的水分的吸附动作、以及使两个吸附热交换器中的另一方作为制冷剂的冷凝器发挥作用而使水分从吸附剂中脱离的再生动作从而可对空气进行除湿或加湿。热源侧制冷剂回路具有压缩机构和连接于压缩机构吸入侧的储液容器。排出气体连接配管连接于压缩机构的排出侧,并连接利用侧制冷剂回路与热源侧制冷剂回路。吸入气体连接配管连接于压缩机构吸入侧。空调系统可将通过吸附热交换器后的空气向室内供给。
在该空调系统中,将多个利用侧制冷剂回路通过排出气体连接配管及吸入气体连接配管与热源侧制冷剂回路连接,从而构成所谓的多联式空调系统,且该利用侧制冷剂回路通过交替地进行吸附热交换器的吸附动作和再生动作来对通过吸附热交换器的空气进行除湿或加湿,从而主要处理室内的潜热负荷。即,与利用侧制冷剂回路之间进行蒸气压缩式制冷循环运转用的热源,对于多个利用侧制冷剂回路来说共用一个热源。由此,可抑制设置多台使用了吸附热交换器的空调装置时产生的成本上升和维护部位的增加。
并且,热源侧制冷剂回路具有连接于压缩机构吸入侧的储液容器,在伴随该空调系统的运转负荷变动而所需制冷剂循环量减少时,可储存此时增加的过剩制冷剂。由此,没有必要与利用侧制冷剂回路的数量、即吸附热交换器的数量对应地连接用于储存伴随所需制冷剂循环量减少而产生的过剩制冷剂的储料器,可抑制由此产生的成本上升和内置有吸附热交换器的单元的尺寸增大。
第二发明的空调系统,在第一发明的空调系统中,热源侧制冷剂回路具有连接于压缩机构排出侧的辅助冷凝器。
在该空调系统中,借助辅助冷凝器使流经压缩机构排出侧的制冷剂的一部分冷凝,从而可使压缩机构排出侧的制冷剂压力降低。由此,即使在空调系统的运转负荷变动而制冷剂循环量减少从而产生压缩机构排出侧的制冷剂压力临时增加等压力变动时,使用了吸附热交换器的多联式空调系统也可稳定地进行运转。
第三发明的空调系统,在第一发明或第二发明的空调系统中,包括多个第二利用侧制冷剂回路和第二热源侧制冷剂回路。多个第二利用侧制冷剂回路具有空气热交换器,可进行制冷剂和空气的热交换。第二热源侧制冷剂回路具有第二压缩机构和热源侧热交换器。空调系统可将通过空气热交换器后的空气向室内供给。
在该空调系统中,除包含具有吸附热交换器的多个第一利用侧制冷剂回路及第一热源侧热交换器的系统外,还包括包含可通过与经由空气热交换器的空气进行热交换而主要处理室内的显热负荷的多个第二利用侧制冷剂回路及第二热源侧制冷剂回路的系统。因此,可将具有吸附热交换器的多个第一利用侧制冷剂回路及第一热源侧制冷剂回路的系统作为主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统,并且,将具有空气热交换器的多个第二利用侧制冷剂回路及第二热源侧制冷剂回路的系统作为显热负荷处理系统,从而构成空调系统。由此,两个处理系统可分开处理室内的潜热负荷及显热负荷。
第四发明的空调系统,在第三发明的空调系统中,算出发生显热处理能力值,该发生显热处理能力值相当于通过吸附热交换器的吸附动作或再生动作在第一利用侧制冷剂回路中与室内的潜热负荷处理一起处理的显热负荷的处理能力,并在考虑发生显热处理能力值的基础上控制第二压缩机构的运转负载量。
在该空调系统中,算出发生显热处理能力值,该发生显热处理能力值相当于通过吸附热交换器的吸附动作或再生动作在第一利用侧制冷剂回路中与潜热处理一起处理的显热负荷的处理能力,并在考虑该发生显热处理能力值的基础上控制第二压缩机构的运转负载量,因此,可避免第二利用侧制冷剂回路的显热处理能力过剩。由此,可提高相对室内空气的目标温度的收敛性。
第五发明的空调系统,在第四发明的空调系统中,包括供给空气温度检测机构,用于检测通过吸附热交换器后向室内供给的空气的温度。空调系统根据供给空气温度检测机构检测出的供给空气温度和室内的空气温度算出发生显热处理能力值。
在该空调系统中,包括供给空气温度检测机构,用于检测通过吸附热交换器后向室内供给的空气的温度,根据该供给空气温度检测机构检测出的供给空气温度和室内的空气温度算出潜热系统显热处理能力值,因此,可正确地算出潜热系统显热处理能力值。由此,可进一步提高相对室内空气的目标温度的收敛性。
第六发明的空调系统,在第四发明或第五发明的空调系统中,系统起动时,将在空气热交换器进行热交换后的空气向室内供给,使室外的空气不通过吸附热交换器。
在该空调系统中,在系统起动时,将在空气热交换器进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,不使室外空气通过吸附热交换器,不进行外气导入,因此,在系统起动时,可防止在不发挥潜热负荷处理系统的空调能力的状态下导入来自外气的热负荷,可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统、以及具有空气热交换器且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统构成的空调系统中,在系统起动时可迅速进行制冷或取暖。
第七发明的空调系统,在第四发明或第五发明的空调系统中,系统起动时,在多个吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下,使室外的空气通过多个吸附热交换器中的一个后向室外排出,且使室内的空气通过多个吸附热交换器中的与使室外的空气通过的吸附热交换器不同的吸附热交换器后重新向室内供给。
在该空调系统中,在系统起动时,将在空气热交换器中进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,在使吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下、使室外空气通过吸附热交换器后向室外排出来主要进行显热处理,因此,在系统起动时,可促进室内的显热处理,迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统、以及具有空气热交换器且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统构成的空调系统中,在系统起动时可迅速进行制冷或取暖。
第八发明的空调系统,在第四发明或第五发明的空调系统中,系统起动时,使吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换时间间隔比通常运转时长。
在该空调系统中,在系统起动时,由于吸附热交换器的切换时间间隔比通常运转时长,主要进行显热处理,从而可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统、以及具有空气热交换器且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统构成的空调系统中,在系统起动时可迅速进行制冷或取暖。
第九发明的空调系统,在第六发明至第八发明中任一项的空调系统中,系统起动时的动作在系统起动后经过规定时间后解除。
在该空调系统中,系统起动时的动作在系统起动后经过进行显热处理所需的充足时间后,通过使室外空气通过吸附热交换器进行潜热处理、或开始吸附热交换器的吸附动作及再生动作的切换、或减小吸附热交换器的切换时间间隔,可迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
第十发明的空调系统,在第六发明至第八发明中任一项的空调系统中,系统起动时的动作在室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差达到规定温度差以下后解除。
在该空调系统中,系统起动时的动作在室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差达到规定温度差以下而充分进行了显热处理后,通过使室外空气通过吸附热交换器进行潜热处理、或开始吸附热交换器的吸附动作及再生动作的切换、或减小吸附热交换器的切换时间间隔,可迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
第十一发明的空调系统,在第六发明至第十发明中任一项的空调系统中,在开始系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差是否在规定温度差以下,当室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差在规定温度差以下时不进行系统起动时的动作。
在该空调系统中,在系统起动时,在开始第六发明至第八发明中任一项优先处理室内的显热负荷的动作之前,根据室内空气的温度判定其是否必要。由此,在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内的显热负荷的动作,从而迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
第十二发明的空调系统,在第三发明的空调系统中,包括压力调节机构,该压力调节机构与空气热交换器的气体侧连接,用于控制使空气热交换器作为制冷剂的蒸发器发挥作用时空气热交换器中的制冷剂的蒸发压力。
第十三发明的空调系统,在第十二发明的空调系统中,根据室内空气的露点温度,通过压力调节机构来控制使空气热交换器作为蒸发器发挥作用时的制冷剂的蒸发压力。
在该空调系统中,根据室内空气的露点温度来控制压力调节机构,例如使空气热交换器中的制冷剂的蒸发温度大于室内空气的露点温度,从而空气中的水分不会在空气热交换器的表面结露,可抑制空气热交换器中产生冷凝水。由此,不需在具有第二利用侧制冷剂回路的单元中设置排水配管,可实现具有第二利用侧制冷剂回路的单元的设置工程的省力化。
在此,室内空气的露点温度例如可以使用具有空气热交换器的单元内设置的露点传感器,实测出吸入到该单元内的室内空气的露点温度,或者使用具有空气热交换器的单元内设置的温度·湿度传感器,实测出吸入到单元内的室内空气的温度及湿度,并根据这些实测值算出露点温度。另外,在具有空气热交换器的单元不具有露点传感器和温度·湿度传感器时,也可使用具有吸附热交换器的单元内设置的露点传感器、温度·湿度传感器的实测值。
第十四发明的空调系统,在第十三发明的空调系统中,包括检测空气热交换器中的制冷剂压力的压力检测机构。空调系统根据室内空气的露点温度算出目标蒸发压力值,通过压力调节机构进行调节使压力检测机构检测出的制冷剂蒸发压力在目标蒸发压力值以上。
在该空调系统中,作为压力调节机构控制空气热交换器中的制冷剂蒸发压力的控制值,不使用露点温度而使用由压力检测机构实测的空气热交换器中的制冷剂蒸发压力,因此,与使用露点温度控制制冷剂的蒸发压力的情况相比,可提高控制响应性。
第十五发明的空调系统,在第十四发明的空调系统中,包括检测空气热交换器中有无结露的结露检测机构。空调系统在结露检测机构检测出结露时,变更目标蒸发压力值。
在该空调系统中,当通过结露检测机构可靠地检测空气热交换器中的结露、且检测出结露时,例如通过进行提高目标蒸发压力值的变更,可提高空气热交换器中的制冷剂蒸发温度,从而能可靠地防止空气热交换器中的结露。
第十六发明的空调系统,在第三发明、第十二发明至第十六发明中任一项的空调系统中,包括检测空气热交换器中有无结露的结露检测机构。空调系统在结露检测机构检测出结露时,停止第二压缩机构。
在该空调系统中,当通过结露检测机构可靠地检测空气热交换器中的结露、且检测出结露时,通过使第二压缩机构停止,能可靠地防止空气热交换器中的结露。
第十七发明的空调系统,在第三发明、第十二发明至第十六发明中任一项的空调系统中,包括检测空气热交换器中有无结露的结露检测机构。第二利用侧制冷剂回路具有连接于空气热交换器的液体侧的利用侧膨胀阀。空调系统在结露检测机构检测出结露时,关闭利用侧膨胀阀。
在该空调系统中,当通过结露检测机构可靠地检测空气热交换器中的结露、且检测出结露时,通过关闭利用侧膨胀阀,能可靠地防止空气热交换器中的结露。
第十八发明的空调系统,在第一发明至第三发明、第十二发明至第十七发明中任一项的空调系统中,可变更吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换时间间隔。
在该空调系统中,通过变更吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换时间间隔,可使吸附热交换器进行处理的显热处理能力相对潜热处理能力的比例(以下称为显热处理能力比)改变,因此,在必要显热处理能力值变大而需要加大第二利用侧制冷剂回路的显热处理能力时,通过使吸附热交换器的吸附动作和再生动作的切换时间间隔比通常运转时长,可加大第一利用侧制冷剂回路的显热处理能力比。
由此,即使在必要显热处理能力变大时,在第二利用侧制冷剂回路中也可使空气中的水分不会结露地进行运转,仅处理室内的显热负荷,且可应对显热处理能力的变动。
第十九发明的空调系统,在第十二发明至第十八发明中任一项的空调系统中,系统起动时,与第二利用侧制冷剂回路进行的室内显热负荷处理相比使第一利用侧制冷剂回路进行的室内潜热负荷处理优先。
在该空调系统中,系统起动时,由于与第二利用侧制冷剂回路进行的室内显热负荷处理相比使第一利用侧制冷剂回路进行的室内潜热负荷处理优先,因此,在通过潜热负荷处理系统进行的潜热处理使室内空气的湿度充分降低后,可通过显热负荷处理系统进行显热处理。由此,在对具有吸附热交换器且主要处理室内潜热负荷的潜热负荷处理系统、以及具有空气热交换器且在空气热交换器中使空气中的水分不结露地进行运转而仅处理室内显热负荷的显热负荷处理系统加以组合的空调系统中,即使在室内空气的露点温度较高的条件下进行系统起动,也可防止空气热交换器中的结露,且可迅速进行显热负荷的处理。
第二十发明的空调系统,在第十九发明的空调系统中,系统起动时,在室内空气的露点温度达到目标露点温度值以下之前的期间,使第二利用侧制冷剂回路进行的室内显热负荷处理停止。
在该空调系统中,在系统起动时,在达到目标露点温度值以下之前的期间,显热负荷处理系统进行的室内显热负荷处理停止,从而仅通过潜热负荷处理系统进行潜热处理,可尽快进入显热负荷处理系统进行的显热负荷处理。
第二十一发明的空调系统,在第十九发明的空调系统中,系统起动时,在室内空气的绝对湿度达到目标绝对湿度值以下之前的期间,使第二利用侧制冷剂回路进行的室内显热负荷处理停止。
在该空调系统中,在系统起动时,在达到目标绝对湿度值以下之前的期间,显热负荷处理系统进行的显热负荷处理停止,从而仅通过潜热负荷处理系统进行潜热处理,可尽快进入显热负荷处理系统进行的显热负荷处理。
第二十二发明的空调系统,在第十九发明至第二十一发明中任一项的空调系统中,系统起动时,使室外空气通过多个吸附热交换器中正在进行再生动作的吸附热交换器后向室外排出,且使室内空气通过多个吸附热交换器中正在进行吸附动作的吸附热交换器后重新向室内供给。
在该空调系统中,在系统起动时,一边使室内的空气循环一边进行除湿运转,从而可尽快进入显热负荷处理系统进行的显热负荷处理。
第二十三发明的空调系统,在第十九发明至第二十二发明中任一项的空调系统中,在开始系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标露点温度与室内空气的露点温度是否在规定露点温度差以下,当室内空气的目标露点温度与室内空气的露点温度在规定露点温度差以下时不进行系统起动时的动作。
在该空调系统中,在系统起动时,在开始第十九发明至第二十二发明中优先处理室内的潜热负荷的动作之前,根据室内空气的露点温度判定其是否必要。由此,在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内的潜热负荷的动作,从而迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
第二十四发明的空调系统,在第十九发明至第二十二发明中任一项的空调系统中,在开始系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标绝对湿度与室内空气的绝对湿度是否在规定绝对湿度差以下,当室内空气的目标绝对湿度与室内空气的绝对湿度在规定绝对湿度差以下时不进行系统起动时的动作。
在该空调系统中,在系统起动时,在开始第十九发明至第二十二发明中优先处理室内的潜热负荷的动作之前,根据室内空气的绝对湿度判定其是否必要。由此,在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内的潜热负荷的动作,从而迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
附图说明
图1是本发明第一实施例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图2是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图3是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图4是第一实施例的空调系统运转时的控制流程图。
图5是以吸附动作和再生动作的切换时间间隔为横轴表示吸附热交换器的潜热处理能力及显热处理能力的图表。
图6是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图7是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图8是表示第一实施例的空调系统在循环模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图9是表示第一实施例的空调系统在循环模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图10是表示第一实施例的空调系统在循环模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图11是表示第一实施例的空调系统在循环模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图12是表示第一实施例的空调系统在供气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图13是表示第一实施例的空调系统在供气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图14是表示第一实施例的空调系统在供气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图15是表示第一实施例的空调系统在供气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图16是表示第一实施例的空调系统在排气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图17是表示第一实施例的空调系统在排气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图18是表示第一实施例的空调系统在排气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图19是表示第一实施例的空调系统在排气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图20是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿运转时的部分负荷运转的动作的概略制冷剂回路图。
图21是表示第一实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿运转时的部分负荷运转的动作的概略制冷剂回路图。
图22是第一实施例的变形例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图23是本发明第二实施例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图24是表示第二实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图25是表示第二实施例的空调系统在全换气模式下进行除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图26是第二实施例的空调系统在通常运转时的控制流程图。
图27是表示第二实施例的空调系统在全换气模式下进行加湿取暖运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图28是表示第二实施例的空调系统在全换气模式下进行加湿取暖运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图29是表示第二实施例的空调系统在系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
图30是表示第二实施例的空调系统在系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
图31是第二实施例的变形例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图32是本发明第三实施例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图33是表示第三实施例的空调系统在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图34是表示第三实施例的空调系统在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图35是第三实施例的空调系统在无排水除湿制冷运转时的控制流程图。
图36是表示第三实施例的空调系统在无排水系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
图37是表示第三实施例的空调系统进行无排水系统起动时室内空气的状态的空气线图。
图38是表示第三实施例的空调系统在无排水系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
图39是表示第三实施例的空调系统在无排水系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
图40是第三实施例的变形例1的空调系统的概略制冷剂回路图。
图41是第三实施例的变形例2的空调系统的概略制冷剂回路图。
图42是本发明第四实施例的空调系统的概略制冷剂回路图。
图43是表示第四实施例的空调系统在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图44是表示第四实施例的空调系统在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。
图45是第四实施例的空调系统在无排水除湿制冷运转时的控制流程图。
图46是第四实施例的空调系统在无排水除湿制冷运转时的控制流程图。
图47是第四实施例的变形例1的空调系统的概略制冷剂回路图。
图48是第四实施例的变形例2的空调系统的概略制冷剂回路图。
图49是第四实施例的变形例3的空调系统的概略制冷剂回路图。
(符号说明)
1、101、201、401、601空调系统、潜热负荷处理系统
10a、10b、210a、210b利用侧制冷剂回路、潜热系统利用侧制冷剂回路(第一利用侧制冷剂回路)
10c、210c热源侧制冷剂回路、潜热系统热源侧制冷剂回路(第一热源侧制冷剂回路)
22、23、32、33、222、223、232、233吸附热交换器
61、261压缩机构、潜热系统压缩机构(第一压缩机构)
62、262储液罐、潜热系统储液罐(储液容器)
7、207排出气体连接配管、潜热系统排出气体连接配管
8、208吸入气体连接配管、潜热系统吸入气体连接配管
66、266辅助冷凝器、潜热系统辅助冷凝器
310a、310b、510a、510b、710a、710b显热系统利用侧制冷剂回路(第二利用侧制冷剂回路)
310c、510c、710c显热系统热源侧制冷剂回路(第二热源侧制冷剂回路)
322、332、522、532、722、732空气热交换器
361、561、761显热系统压缩机构(第二压缩机构)
363、563、763显热系统热源侧热交换器
521、531、721、731显热系统利用侧膨胀阀(利用侧膨胀阀)
526、536、726、736结露传感器(结露检测机构)
742、752蒸发压力调节阀(压力调节机构)
743、753蒸发压力传感器(压力检测机构)
P3最低蒸发压力值(目标蒸发压力值)
具体实施方式
下面参照附图对本发明的空调系统的实施例进行说明。
[第一实施例]
(1)空调系统的构成
图1是本发明第一实施例的空调系统1的概略制冷剂回路图。空调系统1是通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来对大厦等的室内的潜热负荷及显热负荷进行处理的空调系统。空调系统1是所谓的分体多联式空调系统,主要包括:多台(本实施例中为两台)利用单元2、3;热源单元6;以及连接利用单元2、3与热源单元6的连接配管7、8。本实施例中,热源单元6作为利用单元2、3的共用热源发挥作用。另外,在本实施例中,热源单元6仅为一台,但在利用单元2、3的台数较多时等,也可并联连接多台。
<利用单元>
利用单元2、3通过埋设和悬吊在大厦等的室内天花板上等方式进行设置,或通过挂壁方式等进行设置,或者设置在天花板里侧的空间内。利用单元2、3通过连接配管7、8与热源单元6连接,与热源单元6之间构成制冷剂回路10。利用单元2、3通过在该制冷剂回路10内使制冷剂循环以进行蒸气压缩式制冷循环运转,从而可对室内的潜热负荷及显热负荷进行处理。
下面对利用单元2、3的构成进行说明。因为利用单元2与利用单元3的构成相同,故在此仅说明利用单元2的构成,对于利用单元3的构成,取代表示利用单元2各部分的20至30范围内的元件符号,而分别标记30至40范围内的元件符号,省略各部分的说明。
利用单元2主要包括构成制冷剂回路10一部分、可对空气进行除湿或加湿的利用侧制冷剂回路10a。该利用侧制冷剂回路10a主要包括利用侧四通切换阀21、第一吸附热交换器22、第二吸附热交换器23及利用侧膨胀阀24。
利用侧四通切换阀21是用于切换流入利用侧制冷剂回路10a内的制冷剂的流路的阀,其第一孔口21a通过排出气体连接配管7与热源单元6的压缩机构61(后述)的排出侧连接,其第二孔口21b通过吸入气体连接配管8与热源单元6的压缩机构61的吸入侧连接,其第三孔口21c与第一吸附热交换器22的气体侧端部连接,第四孔口21d与第二吸附热交换器23的气体侧端部连接。并且,利用侧四通切换阀21可进行切换,使第一孔口21a与第三孔口21c连接、且第二孔口21b与第四孔口21d连接(第一状态,参照图1中利用侧四通切换阀21的实线),或者使第一孔口21a与第四孔口21d连接、且第二孔口21b与第三孔口21c连接(第二状态,参照图1中利用侧四通切换阀21的虚线)。
第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23是由传热管和大量翅片构成的交叉翅片式的翅片管型热交换器。具体而言,第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23具有形成为长方形板状的铝制的大量翅片和贯穿该翅片的铜制的传热管。另外,第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23并不限定为交叉翅片式的翅片管型热交换器,也可以是其他形式的热交换器,例如波纹翅片式热交换器等。
第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23在其翅片表面通过浸渍成形承载有吸附剂。另外,作为在翅片及传热管的表面承载吸附剂的方法并不限定为浸渍成形,只要不损害作为吸附剂的性能,可以用任意的方法在其表面承载吸附剂。作为该吸附剂可使用沸石、硅胶、活性碳、具有亲水性或吸水性的有机高分子聚合物类材料、具有羧酸基或磺酸基的离子交换树脂类材料、感温性高分子等功能性高分子材料等。
第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23通过一边使空气经过其外侧一边作为制冷剂的蒸发器发挥作用,可利用其表面所承载的吸附剂吸附空气中的水分。另外,第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23通过一边使空气经过其外侧一边作为制冷剂的冷凝器发挥作用,可使其表面承载的吸附剂所吸附的水分脱离。
利用侧膨胀阀24是连接在第一吸附热交换器22的液体侧端部和第二吸附热交换器23的液体侧端部之间的电动膨胀阀,可对从作为冷凝器发挥作用的第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23中一方输送到作为蒸发器发挥作用的第一吸附热交换器22及第二吸附热交换器23中的另一方的制冷剂进行减压。
虽未详细图示,但利用单元2包括:用于将室外的空气(以下称为室外空气OA)吸入到单元内的外气吸入口;用于从单元内向室外排出空气的排气口;用于将室内的空气(以下称为室内空气RA)吸入到单元内的内气吸入口;用于供给从单元内向室内吹出的空气(以下称为供给空气SA)的供气口;与排气口连通地配置在单元内的排气风扇;与供气口连通地配置在单元内的供气风扇;以及用于切换空气流路的由调节风门等构成的切换机构。由此,利用单元2可将室外空气OA从外气吸入口吸入到单元内,并使其经过第一或第二吸附热交换器22、23后,从供气口向室内作为供给空气SA供给,或者可将室外空气OA从外气吸入口吸入到单元内,并使其经过第一或第二吸附热交换器22、23后,从排气口向室外作为排出空气EA排出,或者可将室内空气RA从内气吸入口吸入到单元内,并使其经过第一或第二吸附热交换器22、23后,从供气口向室内作为供给空气SA供给,或者可将室内空气RA从内气吸入口吸入到单元内,并使其经过第一或第二吸附热交换器22、23后,从排气口向室外作为排出空气EA排出。
另外,利用单元2包括:用于检测吸入到单元内的室内空气RA的温度及相对湿度的RA吸入温度·湿度传感器25;用于检测吸入到单元内的室外空气OA的温度及相对湿度的OA吸入温度·湿度传感器26;用于检测从单元内向室内供给的供给空气SA的温度的SA供给温度传感器27;以及用于控制构成利用单元2的各部分的动作的利用侧控制部28。并且,利用侧控制部28具有为了控制利用单元2而设置的微型计算机和存储器,从而也可通过遥控器11及后述的热源单元6的热源侧控制部65进行室内空气的目标温度及目标湿度的输入信号等的交换,或者与热源单元6之间进行控制信号等的交换。
<热源单元>
热源单元6设置在大厦等的屋顶上等,通过连接配管7、8与利用单元2、3连接,与利用单元2、3之间构成制冷剂回路10。
下面对热源单元6的构成进行说明。热源单元6主要包括构成制冷剂回路10的一部分的热源侧制冷剂回路10c。该热源侧制冷剂回路10c主要包括:压缩机构61、连接于压缩机构61吸入侧的储液罐62。
压缩机构61在本实施例中是可利用变频控制改变运转负载量的容积式压缩机。在本实施例中,压缩机构61是一台压缩机,但并不局限于此,可根据所连接的利用单元台数等并联连接两台以上的压缩机。
储液罐62是储存在利用侧制冷剂回路10a、10b的运转负荷变动而制冷剂循环量有所增减时产生的过剩制冷剂的容器。
另外,热源单元6包括:检测压缩机构61的吸入压力的吸入压力传感器63;检测压缩机构61的排出压力的排出压力传感器64;以及控制构成热源单元6的各部分的动作的热源侧控制部65。并且,热源侧控制部65具有为了控制利用单元2而设置的微型计算机和存储器,从而可通过上述利用单元2、3的利用侧控制部28、38及热源侧控制部65进行控制信号等的交换。
(2)空调系统的动作
下面对本实施例的空调系统1的动作进行说明。空调系统1可进行下述的各种除湿运转和加湿运转。
<全换气模式>
首先对全换气模式下的除湿运转及加湿运转进行说明。在全换气模式下,当利用单元2、3的供气风扇及排气风扇运转时,进行下述运转:通过外气吸入口将室外空气OA吸入到单元内,并通过供气口作为供给空气SA向室内供给,通过内气吸入口将室内空气RA吸入到单元内,并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
参照图2、图3及图4对全换气模式下的除湿运转时的动作进行说明。在此,图2及图3是表示空调系统1在全换气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。图4是空调系统1运转时的控制流程图。
如图2及图3所示,除湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。
在以下的说明中,综合起来说明两个利用单元2、3的动作。
在第一动作中,第一吸附热交换器22、32的再生动作和第二吸附热交换器23、33的吸附动作并列进行。第一动作中,如图2所示,利用侧四通切换阀21、31设定为第一状态(参照图2中利用侧四通切换阀21、31的实线)。在该状态下,从压缩机构61排出的高压气体制冷剂通过排出气体连接配管7、利用侧四通切换阀21、31流入第一吸附热交换器22、32,在通过第一吸附热交换器22、32的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由利用侧膨胀阀24、34减压,然后在通过第二吸附热交换器23、33的期间蒸发,并通过利用侧四通切换阀21、31、吸入气体连接配管8及储液罐62再次吸入压缩机构61(参照图2中标记在制冷剂回路10中的箭头)。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器23、33中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图2中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,第一吸附热交换器22、32的吸附动作和第二吸附热交换器23、33的再生动作并列进行。第二动作中,如图3所示,利用侧四通切换阀21、31设定为第二状态(参照图3中利用侧四通切换阀21、31的虚线)。在该状态下,从压缩机构61排出的高压气体制冷剂通过排出气体连接配管7、利用侧四通切换阀21、31流入第二吸附热交换器23、33,在通过第二吸附热交换器23、33的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由利用侧膨胀阀24、34减压,然后在通过第一吸附热交换器22、32的期间蒸发,并通过利用侧四通切换阀21、31、吸入气体连接配管8及储液罐62再次吸入压缩机构61(参照图3中标记在制冷剂回路10中的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器22、32中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图3中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,对空调系统1所进行的系统控制进行说明。
首先,在通过遥控器11、12设定室内空气的目标温度及目标相对湿度时,在利用单元2、3的利用侧控制部28、38中与这些目标温度值及目标相对湿度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器25、35检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值、以及由OA吸入温度·湿度传感器26、36检测出的吸入到单元内的室外空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S1,利用侧控制部28、38根据室内空气的目标温度值及目标相对湿度值算出焓的目标值或绝对湿度的目标值,并且,根据RA吸入温度·湿度传感器25、35检测出的温度值及相对湿度值算出从室内吸入到单元内的空气的焓的当前值或绝对湿度的当前值,并算出两个数值的差值(以下称为必要潜热能力值Δh)。在此,如上所述,必要潜热能力值Δh是室内空气的焓的目标值或绝对湿度的目标值与当前室内空气的焓值或绝对湿度值的差值,因此,相当于在空调系统1中必须处理的潜热负荷。并且,将该必要潜热能力值Δh的值转换为用于通知热源侧控制部65是否需要提高利用单元2、3的处理能力的能力UP信号K1。例如,当Δh的绝对值小于规定值时(即室内空气的湿度值是接近目标湿度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K1设为“0”,当Δh的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K1设为“A”,当Δh的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K1设为“B”。
其次,在步骤S2中,热源侧控制部65使用从利用侧控制部28、38传送来的利用单元2、3的能力UP信号K1,算出目标冷凝温度值TcS1及目标蒸发温度值TeS1。例如,目标冷凝温度值TcS1是通过将当前的目标冷凝温度值与利用单元2、3的能力UP信号K1相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS1是通过将当前的目标蒸发温度值与利用单元2、3的能力UP信号K1相减算出的。由此,在能力UP信号K1的值为“A”时,目标冷凝温度值TcS1变高,目标蒸发温度值TeS1变低。
其次,在步骤S3中,算出相当于空调系统1整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1。例如,系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1是通过将吸入压力传感器63检测出的压缩机构61的吸入压力值及排出压力传感器64检测出的压缩机构61的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS1与系统冷凝温度值Tc1的温度差ΔTc1及目标蒸发温度值TeS1与系统蒸发温度值Te1的温度差ΔTe1,通过将这些温度差相除来确定是否要增减压缩机构61的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的压缩机构61的运转负载量来控制压缩机构61的运转负载量,进行接近室内空气的目标温度及目标相对湿度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为正值,则使压缩机构61的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为负值,则使压缩机构61的运转负载量减少。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅通过这些吸附动作及再生动作进行吸附空气中的水分、或使所吸附的水分向空气中脱离的处理(以下称为潜热处理),还进行对通过的空气进行冷却或加热从而使温度变化的处理(以下称为显热处理)。以第一动作及第二动作、即吸附动作及再生动作的切换时间间隔为横轴表示的在吸附热交换器中得到的潜热处理能力及显热处理能力的图表如图5所示。由该图可知,在缩短切换时间间隔时(图5中的时间C,为潜热优先模式),则优先进行潜热处理、即吸附空气中的水分或使所吸附的水分向空气中脱离的处理,在延长切换时间间隔时(图5中的时间D,为显热优先模式),则优先进行显热处理、即对空气进行冷却或加热从而使温度变化的处理。这是因为例如若使作为蒸发器发挥作用的第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33与空气接触,则最初主要由表面所设置的吸附剂吸附水分,从而处理此时产生的吸附热,但当所吸附的水分接近吸附剂的水分吸附容量时,则其后主要对空气进行冷却。另外,若使作为冷凝器发挥作用的第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33与空气接触,则最初主要利用表面所设置的吸附剂的加热处理使吸附剂所吸附的水分向空气中脱离,但当吸附剂所吸附的水分基本脱离时,则其后主要对空气进行加热。并且,通过来自利用侧控制部28、38的指令可改变该切换时间间隔,从而可改变显热处理能力相对潜热处理能力的比例(以下称为显热处理能力比)。另外,如后所述,因为空调系统1在通常运转时主要进行潜热处理,故切换时间间隔设定为时间C、即设定为潜热优先模式。
这样,在该空调系统1中,在全换气模式下的除湿运转中,可进行对室外空气进行除湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室外空气进行冷却并向室内供给的制冷运转。
参照图6及图7对全换气模式下的加湿运转时的动作进行说明。在此,图6及图7是表示空调系统1在全换气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图6及图7所示,加湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第二吸附热交换器23、33中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图6中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第一吸附热交换器22、32中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图7中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33与上述全换气模式下的除湿运转相同,不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在全换气模式下的加湿运转中,可进行对室外空气进行加湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室外空气进行加热并向室内供给的加湿运转。
<循环模式>
下面对循环模式下的除湿运转及加湿运转进行说明。在循环模式下,当利用单元2、3的供气风扇及排气风扇运转时,进行下述运转:通过内气吸入口将室内空气RA吸入到单元内,并通过供气口作为供给空气SA向室内供给,通过外气吸入口将室外空气OA吸入到单元内,并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
参照图8及图9对循环模式下的除湿运转时的动作进行说明。在此,图8及图9是表示空调系统1在循环模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图8及图9所示,除湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室外空气OA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器23、33中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室内空气RA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图8中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室外空气OA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器22、32中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室内空气RA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图9中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在循环模式下的除湿运转中,可进行对室内空气进行除湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室内空气进行冷却并向室内供给的除湿运转。
参照图10及图11对循环模式下的加湿运转时的动作进行说明。在此,图10及图11是表示空调系统1在循环模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图10及图11所示,加湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室内空气RA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第二吸附热交换器23、33中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室外空气OA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图10中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室内空气RA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第一吸附热交换器22、32中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室外空气OA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图11中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33与上述全换气模式下的除湿运转相同,不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在循环模式下的加湿运转中,可进行对室内空气进行加湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室内空气进行加热并向室内供给的加湿取暖运转。
<供气模式>
下面对供气模式下的除湿运转及加湿运转进行说明。在供气模式下,当利用单元2、3的供气风扇及排气风扇运转时,进行下述运转:通过外气吸入口将室外空气OA吸入到单元内并通过供气口作为供给空气SA向室内供给,通过外气吸入口将室外空气OA吸入到单元内并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
参照图12及图13对供气模式下的除湿运转时的动作进行说明。在此,图12及图13是表示空调系统1在供气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图12及图13所示,除湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室外空气OA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器23、33中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图12中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室外空气OA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器22、32中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图13中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在供气模式下的除湿运转中,可进行对室外空气进行除湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室外空气进行冷却并向室内供给的除湿运转。
参照图14及图15对供气模式下的加湿运转时的动作进行说明。在此,图14及图15是表示空调系统1在供气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图14及图15所示,加湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第二吸附热交换器23、33中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室外空气OA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图14中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第一吸附热交换器22、32中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室外空气OA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图15中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在供气模式下的加湿运转中,可进行对室外空气进行加湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室外空气进行加热并向室内供给的加湿运转。
<排气模式>
下面对排气模式下的除湿运转及加湿运转进行说明。在排气模式下,当利用单元2、3的供气风扇及排气风扇运转时,进行下述运转:通过内气吸入口将室内空气RA吸入到单元内并通过供气口作为供给空气SA向室内供给,通过内气吸入口将室内空气RA吸入到单元内并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
参照图16及图17对排气模式下的除湿运转时的动作进行说明。在此,图16及图17是表示空调系统1在排气模式下进行除湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图16及图17所示,除湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器23、33中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室内空气RA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图16中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器22、32中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室内空气RA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图17中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在排气模式下的除湿运转中,可进行对室内空气进行除湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室内空气进行冷却并向室内供给的除湿运转。
参照图18及图19对排气模式下的加湿运转时的动作进行说明。在此,图18及图19是表示空调系统1在排气模式下进行加湿运转时的动作的概略制冷剂回路图。另外,由于在空调系统1中进行的系统控制与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明。
如图18及图19所示,加湿运转中例如在利用单元2中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器22成为冷凝器而第二吸附热交换器23成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器23成为冷凝器而第一吸附热交换器22成为蒸发器的第二动作。在利用单元3中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器32成为冷凝器而第二吸附热交换器33成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器33成为冷凝器而第一吸附热交换器32成为蒸发器的第二动作。以下由于第一动作及第二动作中的制冷剂回路10内的制冷剂流动与上述全换气模式下的除湿运转相同,故省略其说明,仅对第一动作及第二动作中的空气流动进行说明。
在第一动作中,在第一吸附热交换器22、32中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器22、32脱离的水分与室内空气RA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第二吸附热交换器23、33中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器23、33除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图18中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器23、33中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室内空气SA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第一吸附热交换器22、32中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器22、32除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图19中标记在吸附热交换器22、23、32、33两侧的箭头)。
在此,第一吸附热交换器22、32及第二吸附热交换器23、33不仅进行潜热处理也进行显热处理。
这样,在该空调系统1中,在排气模式下的加湿运转中,可进行对室内空气进行加湿、同时利用根据切换时间间隔得到的显热处理能力来对室内空气进行加热并向室内供给的加湿运转。
<部分负荷运转>
下面对空调系统1进行部分负荷运转时的动作进行说明。作为例子,如图20及图21所示,对在全换气模式的除湿运转状态下使利用单元3的运转停止而仅有利用单元2进行运转时的情况进行说明。在此,图20及图21是表示空调系统1在全换气模式下进行除湿运转时的部分负荷运转的动作的概略制冷剂回路图。
首先,关闭利用单元3的利用侧膨胀阀34,且使供气风扇和排气风扇停止,从而使利用单元3的运转停止。于是,在空调系统1中,作为整个空调系统1的吸附热交换器的传热面积减少了利用单元3的吸附热交换器32、33的传热面积。这样,在吸附热交换器22、23中作为蒸发器发挥作用的吸附热交换器中,制冷剂的蒸发温度与空气的温度差增加,在吸附热交换器22、23中作为冷凝器发挥作用的吸附热交换器中,制冷剂的冷凝温度与空气的温度差增加。
因此,系统冷凝温度值Tc1相对于在图4的步骤S2中算出的目标冷凝温度值TcS1变高,系统蒸发温度值Te1相对于目标蒸发温度值TeS1变低,结果是,热源单元6的热源侧控制部65可进行控制使压缩机构61的运转负载量减少。
于是,在制冷剂回路10内循环的制冷剂量减少,在制冷剂回路10内产生过剩制冷剂。该过剩制冷剂不积存在吸附热交换器22、23、32、33内,而是储存在储液罐62内。由此,可抑制压缩机构61的吸入压力的降低和排出压力的上升,或者可抑制制冷剂在吸附热交换器22、23、32、33内积存等,可稳定地进行部分负荷运转。
(3)空调系统的特征
本实施例的空调系统1具有以下特征。
(A)
在本实施例的空调系统1中,将包括多个利用侧制冷剂回路10a、10b的利用单元2、3通过排出气体连接配管7及吸入气体连接配管8连接到包括具有压缩机构61的热源侧制冷剂回路10c的热源单元6上而构成所谓的多联式空调系统,且该利用侧制冷剂回路10a、10b通过交替地进行吸附热交换器22、23、32、33的吸附动作及再生动作来对经由吸附热交换器22、23、32、33的空气进行除湿或加湿,从而可主要处理室内的潜热负荷。即,将用于与利用侧制冷剂回路之间进行蒸气压缩式制冷循环运转的热源汇集为多个利用侧制冷剂回路共用的一个热源。由此,可抑制设置多台使用了吸附热交换器的空调装置时产生的成本上升和维护部位的增加。
(B)
并且,热源侧制冷剂回路10c具有连接于压缩机构61吸入侧的作为储液容器的储液罐62,当伴随空调系统1的运转负荷变动而要求制冷剂循环量减少时,该储液罐62可储存增加的过剩制冷剂。由此,没有必要将储存伴随制冷剂循环量减少而产生的过剩制冷剂用的储料器与利用侧制冷剂回路10a、10b的数量、即吸附热交换器22、23、32、33的数量对应地进行连接,可抑制由此引起的成本上升和内置有吸附热交换器22、23、32、33的利用单元2、3的尺寸增大。
(4)变形例
在上述实施例的热源单元6的热源侧制冷剂回路10c中,如图22所示,也可在压缩机构61的排出侧连接辅助冷凝器66,从而可使从压缩机构61排出后向利用单元2、3输送的高压气体制冷剂的一部分冷凝。
在本变形例中,辅助冷凝器66以使压缩机构61的排出管68的一部分旁通的形态连接,在使从压缩机构61排出后向利用单元2、3输送的高压气体制冷剂的一部分旁通冷凝后,使其重新与流经排出管68的高压气体制冷剂汇合,从而可降低高压气体制冷剂的压力。并且,在辅助冷凝器66的入口侧连接有电磁阀67,从而可仅在运转负荷急剧减少时等导致压缩机构61的排出压力过度上升的场合使用。
在本变形例中,利用辅助冷凝器66使流经压缩机构61排出侧的制冷剂的一部分冷凝,从而可降低压缩机构61排出侧的制冷剂压力。由此,即使在空调系统1的运转负荷变动而制冷剂循环量减少从而产生压缩机构61排出侧的制冷剂压力临时增加等压力变动时,使用了吸附热交换器22、23、32、33的多联式空调系统也可稳定地进行运转。
[第二实施例]
(1)空调系统的构成
图23是本发明第二实施例的空调系统101的概略制冷剂回路图。空调系统101是通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来对大厦等的室内的潜热负荷及显热负荷进行处理的空调系统。空调系统101是所谓的分体多联式空调系统,包括主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301。
潜热负荷处理系统201的构成与第一实施例的空调系统1相同,故仅将表示第一实施例的利用单元2各部分的元件符号变更为200至300范围内的元件符号,并在各部分名称前加上“潜热系统”字样(例如利用单元2变更为潜热系统利用单元202),在此,省略各部分的说明。
显热负荷处理系统301主要包括:多台(本实施例中为两台)显热系统利用单元302、303;显热系统热源单元306;以及连接显热系统利用单元302、303与显热系统热源单元306的显热系统连接配管307、308。本实施例中,显热系统热源单元306作为显热系统利用单元302、303的共用热源发挥作用。另外,在本实施例中,显热系统热源单元306仅为一台,但在显热系统利用单元302、303的台数较多时等,也可并联连接多台。
<显热系统利用单元>
显热系统利用单元302、303通过埋设和悬吊在大厦等的室内天花板上等方式进行设置,或通过挂壁方式等进行设置,或者设置在天花板里侧的空间内。显热系统利用单元302、303通过显热系统连接配管307、308与显热系统热源单元306连接,与显热系统热源单元306之间构成显热系统制冷剂回路310。显热系统利用单元302、303通过在该显热系统制冷剂回路310内使制冷剂循环以进行蒸气压缩式制冷循环运转,从而可主要处理室内的显热负荷。并且,显热系统利用单元302设置在与潜热系统利用单元202相同的空调空间内,显热系统利用单元303设置在与潜热系统利用单元203相同的空调空间内。即,潜热系统利用单元202和显热系统利用单元302成为一对来对某个空调空间的潜热负荷及显热负荷进行处理,潜热系统利用单元203和显热系统利用单元303成为一对来对另一个空调空间的潜热负荷及显热负荷进行处理。
下面对显热系统利用单元302、303的构成进行说明。因为显热系统利用单元302与显热系统利用单元303的构成相同,故在此仅说明显热系统利用单元302的构成,对于显热系统利用单元303的构成,取代表示显热系统利用单元302各部分的320至330范围内的元件符号,而分别标记330至340范围内的元件符号,省略各部分的说明。
显热系统利用单元302主要包括构成显热系统制冷剂回路310的一部分、可对空气进行冷却或加热的显热系统利用侧制冷剂回路310a。该显热系统利用侧制冷剂回路310a主要包括显热系统利用侧膨胀阀321及空气热交换器322。在本实施例中,显热系统利用侧膨胀阀321是为了进行制冷剂流量调节等而与空气热交换器322的液体侧连接的电动膨胀阀。在本实施例中,空气热交换器322是由传热管和大量翅片构成的交叉翅片式的翅片管型热交换器,是用于进行制冷剂和室内空气RA的热交换的设备。在本实施例中,显热系统利用单元302具有用于将室内空气RA吸入单元内并在进行热交换后作为供给气体SA向室内供给的送风风扇(未图示),可使室内空气RA与流经空气热交换器322的制冷剂进行热交换。
另外,显热系统利用单元302设置有各种传感器。在空气热交换器322的液体侧设置有检测液体制冷剂的温度的液体侧温度传感器323,在空气热交换器322的气体侧设置有检测气体制冷剂的温度的气体侧温度传感器324。另外,显热系统利用单元302设置有检测吸入到单元内的室内空气RA的温度的RA吸入温度传感器325。显热系统利用单元302设置有用于控制构成显热系统利用单元302的各部分的动作的显热系统利用侧控制部328。并且,显热系统利用侧控制部328具有为了控制显热系统利用单元302而设置的微型计算机和存储器,从而也可通过遥控器111进行室内空气的目标温度及目标湿度的输入信号等的交换,或者与显热系统热源单元306之间进行控制信号等的交换。
<显热系统热源单元>
显热系统热源单元306设置在大厦等的屋顶上等,通过显热系统连接配管307、308与显热系统利用单元302、303连接,与显热系统利用单元302、303之间构成显热系统制冷剂回路310。
下面对显热系统热源单元306的构成进行说明。显热系统热源单元306主要包括构成显热系统制冷剂回路310的一部分的显热系统热源侧制冷剂回路310c。该显热系统热源侧制冷剂回路310c主要包括:显热系统压缩机构361、显热系统热源侧四通切换阀362、显热系统热源侧热交换器363、显热系统热源侧膨胀阀364及显热系统储料器368。
显热系统压缩机构361在本实施例中是可利用变频控制改变运转负载量的容积式压缩机。在本实施例中,显热系统压缩机构361是一台压缩机,但并不局限于此,可根据所连接的显热系统利用单元台数等并联连接两台以上的压缩机。
显热系统热源侧四通切换阀362是在切换制冷运转和取暖运转时用于切换显热系统热源侧制冷剂回路310c内的制冷剂流路的阀,其第一孔口362a与显热系统压缩机构361的排出侧连接,其第二孔口362b与显热系统压缩机构361的吸入侧连接,其第三孔口362c与显热系统热源侧热交换器363的气体侧端部连接,其第四孔口362d与显热系统气体连接配管308连接。并且,显热系统热源侧四通切换阀362可进行切换,使第一孔口362a与第三孔口362c连接、且第二孔口362b与第四孔口362d连接(制冷运转状态,参照图23中显热系统热源侧四通切换阀362的实线),或者使第一孔口362a与第四孔口362d连接、且第二孔口362b与第三孔口362c连接(取暖运转状态,参照图23中显热系统热源侧四通切换阀362的虚线)。
在本实施例中,显热系统热源侧热交换器363是由传热管和大量翅片构成的交叉翅片式的翅片管型热交换器,是用于以空气为热源与制冷剂进行热交换的设备。在本实施例中,显热系统热源单元306具有用于将室外空气吸入单元内并予以送出的室外风扇(未图示),可使室外空气和流经显热系统热源侧热交换器363的制冷剂进行热交换。
在本实施例中,显热系统热源侧膨胀阀364是可对通过显热系统液体连接配管307在显热系统热源侧热交换器363和空气热交换器322、332之间流动的制冷剂流量进行调节等的电动膨胀阀。显热系统热源侧膨胀阀364在进行制冷运转时基本上以全开状态使用,在进行取暖运转时进行开度调节,用于对从空气热交换器322、332通过显热系统液体连接配管307流入显热系统热源侧热交换器363的制冷剂进行减压。
显热系统储料器368是用于临时储存在显热系统热源侧热交换器363和空气热交换器322、332之间流动的制冷剂的容器。在本实施例中,显热系统储料器368连接在显热系统热源侧膨胀阀364和显热系统液体连接配管307之间。
另外,显热系统热源单元306设置有各种传感器。具体而言,显热系统热源单元306包括:检测显热系统压缩机构361的吸入压力的显热系统吸入压力传感器366;检测显热系统压缩机构361的排出压力的显热系统排出压力传感器367;以及控制构成显热系统热源单元306的各部分的动作的显热系统热源侧控制部365。并且,显热系统热源侧控制部365具有为了控制显热系统热源单元306而设置的微型计算机和存储器,从而可与显热系统利用单元302、303的显热系统利用侧控制部328、338之间传送控制信号。另外,显热系统热源侧控制部365也可与潜热系统热源侧控制部265之间进行控制信号等的交换。而且,显热系统热源侧控制部365可通过潜热系统热源侧控制部265与潜热系统利用侧控制部228、238之间进行控制信号的交换。
(2)空调系统的动作
下面对本实施例的空调系统101的动作进行说明。空调系统101可利用潜热负荷处理系统201对室内的潜热负荷进行处理,并主要利用显热负荷处理系统301对室内的显热负荷进行处理。下面对各种运转动作进行说明。
<除湿制冷运转>
首先参照图24、图25及图26对潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行除湿运转、且显热负荷处理系统301进行制冷运转的制冷除湿运转的动作进行说明。在此,图24及图25是表示空调系统101在全换气模式下进行除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。图26是空调系统101在通常运转时的控制流程图。另外,在图26中,因为潜热系统利用单元202及显热系统利用单元302这一对与潜热系统利用单元203及显热系统利用单元303这一对是同样的控制流程,故省略潜热系统利用单元202及显热系统利用单元303这一对的控制流程图。
首先对潜热负荷处理系统201的动作进行说明。
与上述潜热负荷处理系统201单独运转时的情况相同,在潜热负荷处理系统201的潜热系统利用单元202中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器222成为冷凝器而第二吸附热交换器223成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器223成为冷凝器而第一吸附热交换器222成为蒸发器的第二动作。在潜热系统利用单元203中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器232成为冷凝器而第二吸附热交换器233成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器233成为冷凝器而第一吸附热交换器232成为蒸发器的第二动作。
在以下的说明中,综合起来说明两个潜热系统利用单元202、203的动作。
在第一动作中,第一吸附热交换器222、232的再生动作和第二吸附热交换器223、233的吸附动作并列进行。第一动作中,如图24所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第一状态(参照图24中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的实线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第一吸附热交换器222、232,在通过第一吸附热交换器222、232的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第二吸附热交换器223、233的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图24中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第一动作中,在第一吸附热交换器222、232中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器222、232脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器223、233中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器223、233除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图24中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在第二动作中,第一吸附热交换器222、232的吸附动作和第二吸附热交换器223、233的再生动作并列进行。第二动作中,如图25所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第二状态(参照图25中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的虚线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第二吸附热交换器223、233,在通过第二吸附热交换器223、233的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第一吸附热交换器222、232的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图25中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器223、233中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器23、33脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器222、232中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器222、232除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图25中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在此,关于空调系统101中进行的系统控制,着眼于潜热负荷处理系统201进行说明。
首先,在通过遥控器111、112设定目标温度及目标相对湿度后,在潜热系统利用单元202、203的潜热系统利用侧控制部228、238中与这些目标温度值及目标相对湿度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值、以及由OA吸入温度·湿度传感器226、236检测出的吸入到单元内的室外空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S11,潜热系统利用侧控制部228、238根据室内空气的目标温度值及目标相对湿度值算出焓的目标值或绝对湿度的目标值,并且,根据RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值及相对湿度值算出从室内吸入到单元内的空气的焓的当前值或绝对湿度的当前值,并算出两个数值的差值、即必要潜热能力值Δh。并且,将该必要潜热能力值Δh的值转换为用于通知潜热系统热源侧控制部265是否需要提高潜热系统利用单元202、203的处理能力的能力UP信号K1。例如,当Δh的绝对值小于规定值时(即室内空气的湿度值是接近目标湿度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K1设为“0”,当Δh的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K1设为“A”,当Δh的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K1设为“B”。
其次,在步骤S12中,潜热系统热源侧控制部265使用从潜热系统利用侧控制部228、238传送来的潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1,算出目标冷凝温度值TcS1及目标蒸发温度值TeS1。例如,目标冷凝温度值TcS1是通过将当前的目标冷凝温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS1是通过将当前的目标蒸发温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相减算出的。由此,在能力UP信号K1的值为“A”时,目标冷凝温度值TcS1变高,目标蒸发温度值TeS1变低。
其次,在步骤S13中,算出相当于潜热负荷处理系统201整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1。例如,系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1是通过将潜热系统吸入压力传感器263检测出的潜热系统压缩机构261的吸入压力值及潜热系统排出压力传感器264检测出的潜热系统压缩机构261的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS1与系统冷凝温度值T1c的温度差ΔTc1及目标蒸发温度值TeS1与系统蒸发温度值Te1的温度差ΔTe1,通过将这些温度差相除来确定是否要增减潜热系统压缩机构261的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的潜热系统压缩机构261的运转负载量来控制潜热系统压缩机构261的运转负载量,进行接近室内空气的目标相对湿度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为正值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为负值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量减少。
下面对显热负荷处理系统301的动作进行说明。
显热负荷处理系统301的显热系统热源单元306的显热系统热源侧四通切换阀362处于制冷运转状态(第一孔口362a与第三孔口362c连接、且第二孔口362b与第四孔口362d连接的状态)。另外,显热系统利用单元302、303的显热系统利用侧膨胀阀321、331进行开度调节以对制冷剂进行减压。显热系统热源侧膨胀阀364处于打开状态。
在这种显热系统制冷剂回路310的状态下,当显热系统热源单元306的显热系统压缩机构361起动时,从显热系统压缩机构361排出的高压气体制冷剂通过显热系统热源侧四通切换阀362流入显热系统热源侧热交换器363中,并冷凝成为液体制冷剂。该液体制冷剂通过显热系统热源侧膨胀阀364、显热系统储料器368及显热系统液体连接配管307向显热系统利用单元302、303输送。并且,输送到显热系统利用单元302、303的液体制冷剂在由显热系统利用侧膨胀阀321、331减压后,在空气热交换器322、332中与吸入单元内的室内空气RA进行热交换,从而蒸发成为低压气体制冷剂。该气体制冷剂通过显热系统气体连接配管308再次吸入显热系统热源单元306的显热系统压缩机构361。另一方面,在空气热交换器322、332中与制冷剂进行热交换而冷却的室内空气RA作为供给空气SA向室内供给。另外,如后所述,显热系统利用侧膨胀阀321、331进行开度控制,使空气热交换器322、332的过热度SH、即由液体侧温度传感器323、333检测出的空气热交换器322、332的液体侧制冷剂温度值与由气体侧温度传感器324、334检测出的空气热交换器322、332的气体侧制冷剂温度值的温度差达到目标过热度SHS。
在此,关于空调系统101中进行的系统控制,着眼于显热负荷处理系统301进行说明。
首先,在通过遥控器111、112设定目标温度后,在显热系统利用单元302、303的显热系统利用侧控制部328、338中与这些目标温度值一起输入由RA吸入温度传感器325、335检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值。
于是,在步骤S14,显热系统利用侧控制部328、338算出室内空气的目标温度值与RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值的温度差(以下称为必要显热能力值ΔT)。在此,如上所述,必要显热能力值ΔT是室内空气的目标温度值与当前室内空气的温度值的差值,因此,相当于在空调系统101中必须处理的显热负荷。并且,将该必要显热能力值ΔT的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部365是否需要提高显热系统利用单元302、303的处理能力的能力UP信号K2。例如,当ΔT的绝对值小于规定值时(即室内空气的温度值是接近目标温度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K2设为“0”,当ΔT的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K2设为“a”,当ΔT的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K2设为“b”。
其次,在步骤S15中,显热系统利用侧控制部328、338根据必要显热能力值ΔT的值来变更目标过热度SHS的值。例如,在需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力时(能力UP信号K2为“b”时),则加大目标过热度SHS,控制显热系统利用侧膨胀阀321、331的开度,使空气热交换器322、332中的制冷剂与空气的热交换量减少。
其次,在步骤S16中,显热系统热源侧控制部365使用从显热系统利用侧控制部328、338传送来的显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2,算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2。例如,目标冷凝温度值TcS2是通过将当前的目标冷凝温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相减算出的。由此,在能力UP信号K2的值为“a”时,目标冷凝温度值TcS2变高,目标蒸发温度值TeS2变低。另外,如上所述,因为在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行显热处理,因此,在算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2时,采用考虑了在潜热负荷处理系统201中与潜热负荷处理一起进行处理的显热负荷的处理能力(发生显热处理能力)的运算方法,但在此不作说明,将会在后面叙述。
其次,在步骤S17中,算出相当于显热负荷处理系统301整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc2及系统蒸发温度值Te2。例如,系统冷凝温度值Tc2及系统蒸发温度值Te2是通过将显热系统吸入压力传感器366检测出的显热系统压缩机构361的吸入压力值及显热系统排出压力传感器367检测出的显热系统压缩机构361的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS2与系统冷凝温度值Tc2的温度差ΔTc2及目标蒸发温度值TeS2与系统蒸发温度值Te2的温度差ΔTe2。并且,在进行制冷运转时,根据温度差ΔTe2来确定是否要增减显热系统压缩机构361的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构361的运转负载量来控制显热系统压缩机构361的运转负载量,进行接近显热系统利用单元302、303的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTe2的值为正值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量减少,相反地,若温度差ΔTe2的值为负值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量增加。
这样,在该空调系统101中,对作为空调系统101整体必须处理的潜热负荷(必要潜热处理能力,相当于Δh)和作为空调系统101整体必须处理的显热负荷(必要显热处理能力,相当于ΔT)使用潜热负荷处理系统201及显热负荷处理系统301进行处理。在此,潜热负荷处理系统201的处理能力的增减主要是通过控制潜热系统压缩机构261的运转负载量来进行的。另外,显热负荷处理系统301的处理能力的增减主要是通过控制显热系统压缩机构361的运转负载量来进行的。即,潜热负荷处理系统201的处理能力的增减和显热负荷处理系统301的处理能力的增减基本上是分开进行的。
另一方面,在潜热负荷处理系统201进行的潜热负荷处理中,如上所述,通过吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作或再生动作,在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起地进行显热处理。即,若将在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行的显热处理的处理能力设为发生显热处理能力Δt,则显热负荷处理系统301必须处理的显热负荷为从必要潜热处理能力值ΔT减去发生显热处理能力Δt后的部分。尽管如此,但由于潜热负荷处理系统201的处理能力的增减和显热负荷处理系统301的处理能力的增减基本上是分开进行的,故显热负荷处理系统301的处理能力会相应过剩发生显热处理能力Δt。
因此,在该空调系统101中,在考虑了上述关系的基础上进行下述系统控制。
因为在潜热系统利用侧控制部228、238中与上述由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值等一起输入有由SA供给温度传感器227、237检测出的从单元内向室内供给的空气的温度值,因此,在步骤S18中,算出由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值与由SA供给温度传感器227、237检测出的温度值的温度差、即发生显热能力值Δt。并且,将该发生显热能力值Δt的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部365是否需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力的显热处理信号K3。例如,当Δt的绝对值小于规定值时(即从潜热系统利用单元202、203向室内供给的空气的温度值是接近室内空气的温度值的值而不需增减显热系统利用单元302、303的处理能力时)将显热处理信号K3设为“0”,当Δt的绝对值在必须降低显热系统利用单元302、303的处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中从潜热系统利用单元202、203向室内供给的空气的温度值是比室内空气的温度值低的值而需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力时)将显热处理信号K3设为“a′”。
并且,当在步骤S16中,显热系统热源侧控制部365使用从显热系统利用侧控制部328、338传送来的显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2时,考虑到从潜热系统利用侧控制部228、238通过潜热系统热源侧控制部265传送到显热系统热源侧控制部365的显热处理信号K3地进行运算。目标冷凝温度值TcS2是通过将当前的目标冷凝温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相加、并减去显热处理信号K3算出的。另外,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相减、并加上显热处理信号K3算出的。由此,在显热处理信号K3的值为“a′”时,目标冷凝温度值TcS2变低,目标蒸发温度值TeS2变高,结果是可在降低显热系统利用单元302、303的处理能力的方向上变更目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2的值。
并且,在步骤S17中,在进行制冷运转时,根据考虑了显热处理信号K3的目标蒸发温度值TeS2算出温度差ΔTe2,从而确定是否要增减显热系统压缩机构361的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构361的运转负载量来控制显热系统压缩机构361的运转负载量,进行接近显热系统利用单元302、303的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTe2的值为正值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量减少,相反地,若温度差ΔTe2的值为负值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量增加。
这样,在该空调系统101中,算出相当于在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行的显热处理的处理能力即发生显热处理能力的发生显热能力值Δt,考虑到该发生显热能力值Δt地控制显热系统压缩机构361的运转负载量,从而可避免显热负荷处理系统301的显热处理能力过剩。由此,可提高相对室内的目标空气温度的收敛性。
另外,在此,以除湿制冷运转为例对潜热负荷处理系统201进行全换气模式下的除湿运转、显热负荷处理系统301进行制冷运转的情况进行了说明,但在潜热负荷处理系统201在循环模式或供气模式等其他模式下进行除湿运转时也可应用。
<加湿取暖运转>
下面参照图26~图28对潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行加湿运转、且显热负荷处理系统301进行取暖运转的加湿取暖运转的动作进行说明。在此,图27及图28是表示空调系统101在全换气模式下进行加湿取暖运转时的动作的概略制冷剂回路图。
首先对潜热负荷处理系统201的动作进行说明。
与上述潜热负荷处理系统201单独运转时的情况相同,在潜热负荷处理系统201的潜热系统利用单元202中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器222成为冷凝器而第二吸附热交换器223成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器223成为冷凝器而第一吸附热交换器222成为蒸发器的第二动作。在潜热系统利用单元203中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器232成为冷凝器而第二吸附热交换器233成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器233成为冷凝器而第一吸附热交换器232成为蒸发器的第二动作。
在以下的说明中,综合起来说明两个潜热系统利用单元202、203的动作。
在第一动作中,第一吸附热交换器222、232的再生动作和第二吸附热交换器223、233的吸附动作并列进行。第一动作中,如图27所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第一状态(参照图27中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的实线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第一吸附热交换器222、232,在通过第一吸附热交换器222、232的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第二吸附热交换器223、233的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图27中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第一动作中,在第一吸附热交换器222、232中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第一吸附热交换器222、232脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第二吸附热交换器223、233中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器223、233除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图27中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在第二动作中,第一吸附热交换器222、232的吸附动作和第二吸附热交换器223、233的再生动作并列进行。第二动作中,如图28所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第二状态(参照图28中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的虚线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第二吸附热交换器223、233,在通过第二吸附热交换器223、233的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第一吸附热交换器222、232的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图28中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器223、233中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA。从第二吸附热交换器223、233脱离的水分与室外空气OA一起通过供气口作为供给空气SA向室内供给。在第一吸附热交换器222、232中,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器222、232除湿后的室内空气RA通过排气口作为排出空气EA向室外排出(参照图28中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在此,关于空调系统101中进行的系统控制,着眼于潜热负荷处理系统201进行说明。
首先,在通过遥控器111、112设定目标温度及目标相对湿度时,在潜热系统利用单元202、203的潜热系统利用侧控制部228、238中与这些目标温度值及目标相对湿度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值、以及由OA吸入温度·湿度传感器226、236检测出的吸入到单元内的室外空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S11,潜热系统利用侧控制部228、238根据室内空气的目标温度值及目标相对湿度值算出焓的目标值或绝对湿度的目标值,并且,根据RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值及相对湿度值算出从室内吸入到单元内的空气的焓的当前值或绝对湿度的当前值,并算出两个数值的差值、即必要潜热能力值Δh。并且,将该Δh的值转换为用于通知潜热系统热源侧控制部265是否需要提高潜热系统利用单元202、203的处理能力的能力UP信号K1。例如,当Δh的绝对值小于规定值时(即室内空气的湿度值是接近目标湿度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K1设为“0”,当Δh的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在加湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值低而需要提高处理能力时)将能力UP信号K1设为“A”,当Δh的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在加湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值高而需要降低处理能力时)将能力UP信号K1设为“B”。
其次,在步骤S12中,潜热系统热源侧控制部265使用从潜热系统利用侧控制部228、238传送来的潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1,算出目标冷凝温度值TcS1及目标蒸发温度值TeS1。例如,目标冷凝温度值TcS1是通过将当前的目标冷凝温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS1是通过将当前的目标蒸发温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相减算出的。由此,在能力UP信号K1的值为“A”时,目标冷凝温度值TcS1变高,目标蒸发温度值TeS1变低。
其次,在步骤S13中,算出相当于潜热负荷处理系统201整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1。例如,系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1是通过将潜热系统吸入压力传感器263检测出的潜热系统压缩机构261的吸入压力值及潜热系统排出压力传感器264检测出的潜热系统压缩机构261的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS1与系统冷凝温度值T1c的温度差ΔTc1及目标蒸发温度值TeS1与系统蒸发温度值Te1的温度差ΔTe1,通过将这些温度差相除来确定是否要增减潜热系统压缩机构261的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的潜热系统压缩机构261的运转负载量来控制潜热系统压缩机构261的运转负载量,进行接近室内空气的目标相对湿度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为正值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为负值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量减少。
下面对显热负荷处理系统301的动作进行说明。
显热负荷处理系统301的显热系统热源单元306的显热系统热源侧四通切换阀362处于取暖运转状态(第一孔口362a与第四孔口362d连接、且第二孔口362b与第三孔口362c连接的状态)。另外,显热系统利用单元302、303的显热系统利用侧膨胀阀321、331根据显热系统利用单元302、303的取暖负荷进行开度调节。显热系统热源侧膨胀阀364进行开度调节以对制冷剂进行减压。
在这种显热系统制冷剂回路310的状态下,当显热系统热源单元306的显热系统压缩机构361起动时,从显热系统压缩机构361排出的高压气体制冷剂通过显热系统热源侧四通切换阀362、显热系统气体连接配管308输送到显热系统利用单元302、303。并且,输送到显热系统利用单元302、303的高压气体制冷剂在空气热交换器322、332中与吸入单元内的室内空气RA进行热交换,从而冷凝成为液体制冷剂,并通过显热系统利用侧膨胀阀321、331及显热系统液体连接配管307输送到显热系统热源单元306。另一方面,在空气热交换器322、332中与制冷剂进行热交换而被加热的室内空气RA作为供给空气SA向室内供给。并且,输送到显热系统热源单元306的液体制冷剂经过显热系统储料器368并在由显热系统热源侧膨胀阀364减压后,由显热系统热源侧热交换器363蒸发成为低压气体制冷剂,并通过显热系统热源侧四通切换阀362再次吸入显热系统压缩机构361。另外,如后所述,显热系统利用侧膨胀阀321、331进行开度控制,使空气热交换器322、332的过冷却度SC、即由液体侧温度传感器323、333检测出的空气热交换器322、332的液体侧制冷剂温度值与由气体侧温度传感器324、334检测出的空气热交换器322、332的气体侧制冷剂温度值的温度差达到目标过冷却度SCS。
在此,关于空调系统101中进行的系统控制,着眼于显热负荷处理系统301进行说明。
首先,在通过遥控器111、112设定目标温度后,在显热系统利用单元302、303的显热系统利用侧控制部328、338中与这些目标温度值一起输入由RA吸入温度传感器325、335检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值。
于是,在步骤S14,显热系统利用侧控制部328、338算出室内空气的目标温度值与RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值的温度差(以下称为必要显热能力值ΔT)。在此,如上所述,必要显热能力值ΔT是室内空气的目标温度值与当前室内空气的温度值的差值,因此,相当于在空调系统101中必须处理的显热负荷。并且,将该必要显热能力值ΔT的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部365是否需要提高显热系统利用单元302、303的处理能力的能力UP信号K2。例如,当ΔT的绝对值小于规定值时(即室内空气的温度值是接近目标温度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K2设为“0”,当ΔT的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在取暖运转中室内空气的温度值比目标温度值低而需要提高处理能力时)将能力UP信号K2设为“a”,当ΔT的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在取暖运转中室内空气的温度值比目标温度值高而需要降低处理能力时)将能力UP信号K2设为“b”。
其次,在步骤S15中,显热系统利用侧控制部328、338根据必要显热能力值ΔT的值来变更目标过冷却度SCS的值。例如,在需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力时(能力UP信号K2为“b”时),则加大目标过冷却度SCS,控制显热系统利用侧膨胀阀321、331的开度,使空气热交换器322、332中的制冷剂与空气的热交换量减少。
其次,在步骤S16中,显热系统热源侧控制部365使用从显热系统利用侧控制部328、338传送来的显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2,算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2。例如,目标冷凝温度值TcS2是通过将当前的目标冷凝温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相减算出的。由此,在能力UP信号K2的值为“a”时,目标冷凝温度值TcS2变高,目标蒸发温度值TeS2变低。另外,如上所述,因为在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行显热处理,因此,在算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2时,采用考虑了在潜热负荷处理系统201中与潜热负荷处理一起进行处理的显热负荷的处理能力(发生显热处理能力)的运算方法,但在此不作说明,将会在后面叙述。
其次,在步骤S17中,算出相当于显热负荷处理系统301整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc2及系统蒸发温度值Te2。例如,系统冷凝温度值Tc2及系统蒸发温度值Te2是通过将显热系统吸入压力传感器366检测出的显热系统压缩机构361的吸入压力值及显热系统排出压力传感器367检测出的显热系统压缩机构361的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS2与系统冷凝温度值Tc2的温度差ΔTc2及目标蒸发温度值TeS2与系统蒸发温度值Te2的温度差ΔTe2。并且,在进行取暖运转时,根据温度差ΔTc2来确定是否要增减显热系统压缩机构361的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构361的运转负载量来控制显热系统压缩机构361的运转负载量,进行接近显热系统利用单元302、303的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc2的值为正值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc2的值为负值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量减少。
此时,也通过吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作或再生动作,在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起地进行显热处理,因此,会产生显热负荷处理系统301的处理能力相应过剩发生显热处理能力Δt部分的现象。
因此,在该空调系统101中,进行与除湿制冷运转时相同的系统控制。
首先,因为在潜热系统利用侧控制部228、238中与上述由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值等一起输入有由SA供给温度传感器227、237检测出的从单元内向室内供给的空气的温度值,因此,在步骤S18中,算出由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值与由SA供给温度传感器227、237检测出的温度值的温度差、即发生显热能力值Δt。并且,将该发生显热能力值Δt的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部365是否需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力的显热处理信号K3。例如,当Δt的绝对值小于规定值时(即从潜热系统利用单元202、203向室内供给的空气的温度值是接近室内空气的温度值的值而不需增减显热系统利用单元302、303的处理能力时)将显热处理信号K3设为“0”,当Δt的绝对值在必须降低显热系统利用单元302、303的处理能力的方向大于规定值时(即在取暖运转中从潜热系统利用单元202、203向室内供给的空气的温度值是比室内空气的温度值高的值而需要降低显热系统利用单元302、303的处理能力时)将显热处理信号K3设为“a′”。
并且,当在步骤S16中,显热系统热源侧控制部365使用从显热系统利用侧控制部328、338传送来的显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2算出目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2时,考虑到从潜热系统利用侧控制部228、238通过潜热系统热源侧控制部265传送到显热系统热源侧控制部365的显热处理信号K3地进行运算。目标冷凝温度值TcS2是通过将当前的目标冷凝温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相加、并减去显热处理信号K3算出的。另外,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元302、303的能力UP信号K2相减、并加上显热处理信号K3算出的。由此,在显热处理信号K3的值为“a′”时,目标冷凝温度值TcS2变低,目标蒸发温度值TeS2变高,结果是可在降低显热系统利用单元302、303的处理能力的方向上变更目标冷凝温度值TcS2及目标蒸发温度值TeS2的值。
并且,在步骤S17中,在进行取暖运转时,根据考虑了显热处理信号K3的目标冷凝温度值TcS2算出温度差ΔTc2,从而确定是否要增减显热系统压缩机构361的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构361的运转负载量来控制显热系统压缩机构361的运转负载量,进行接近显热系统利用单元302、303的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc2的值为正值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc2的值为负值,则使显热系统压缩机构361的运转负载量减少。
由此,在空调系统101中,算出相当于在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行的显热处理的处理能力即发生显热处理能力的发生显热能力值Δt,在考虑该发生显热能力值Δt的基础上控制显热系统压缩机构361的运转负载量,从而可避免显热负荷处理系统301的显热处理能力过剩。由此,可提高相对室内的目标空气温度的收敛性。
另外,在此,以加湿取暖运转为例对潜热负荷处理系统201进行全换气模式下的加湿运转、显热负荷处理系统301进行取暖运转的情况进行了说明,但在潜热负荷处理系统201在循环模式或供气模式等其他模式下进行加湿运转时也可应用。
<系统起动>
下面参照图5、图24、图25、图29及图30对空调系统101在起动时的动作进行说明。在此,图29是表示空调系统101在第一系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。图30是表示空调系统101在第二系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
作为空调系统101在起动时的动作有以下说明的三种起动方法。第一系统起动方法是在使室外空气不通过潜热负荷处理系统201的吸附热交换器222、223、232、233的状态下进行运转的方法。第二系统起动方法是在使潜热负荷处理系统201的吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下、使室外空气通过潜热负荷处理系统201的第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233中一方后向室外排出、且使室内空气通过第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233中另一方后向室内供给的运转方法。第三系统起动方法是使吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔比通常运转时长地进行运转的方法。
首先,参照图29以显热负荷处理系统301进行制冷运转为例对第一系统起动时的动作进行说明。
从遥控器111、112接收到运转指令后,显热负荷处理系统301起动并进行制冷运转。在此,对于显热负荷处理系统301在制冷运转时的动作由于与上述除湿制冷运转时相同,故省略其说明。
另一方面,潜热负荷处理系统201以下述状态起动:通过供气风扇、排气风扇和调节风门等的操作,室外空气被吸入到单元内,但不通过潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233。
于是,处于在潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233中制冷剂和空气不进行热交换的状态,因此,潜热系统热源单元306的潜热系统压缩机构261不起动,成为潜热负荷处理系统201不进行潜热处理的状态。
并且,该系统起动时的动作在满足规定条件后解除,进入通常的除湿制冷运转。例如,在潜热系统热源侧控制部265所具有的计时器从系统起动开始经过规定时间(例如30分钟左右)后,解除该系统起动时的动作,或者在通过遥控器111、112输入的室内空气的目标温度值与由RA吸入温度传感器325、335检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值的温度差达到规定温度差(例如3℃)以下后,解除该系统起动时的动作。
这样,在空调系统101中,在系统起动时,将在显热系统利用单元302、303的空气热交换器322、332中进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,不使室外空气通过潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233,不进行外气导入,因此,在系统起动时,可防止在不发挥潜热负荷处理系统的空调能力的状态下导入来自外气的热负荷,可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷。另外,在此,对显热负荷处理系统301进行制冷运转的情况进行了说明,但在进行取暖运转时也可应用该系统起动方法。
其次,参照图5及图30以显热负荷处理系统301进行制冷运转为例对第二系统起动时的动作进行说明。
从遥控器111、112接收到运转指令后,显热负荷处理系统301起动并进行制冷运转。在此,对于显热负荷处理系统301在制冷运转时的动作由于与上述相同,故省略其说明。
另一方面,潜热负荷处理系统201进行下述运转:在不进行潜热系统利用侧四通切换阀221、231的切换动作的状态下、且在通过调节风门等的操作切换成与循环模式相同的空气流路的状态下,当潜热系统利用单元202、203的供气风扇和排气风扇运转时,室内空气RA通过内气吸入口吸入到单元内并通过供气口作为供给气体SA向室内供给,室外空气OA通过外气吸入口吸入到单元内并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
进行这种运转时,在系统刚起动后,脱离的水分施加给从外气吸入口吸入的室外空气OA,并通过排气口作为排出空气EA向室外排出,而且,室内空气RA中的水分被吸附剂吸附从而室内空气RA被除湿,并通过供气口作为供给空气SA向室内供给。但是,在系统起动后经过一定时间时,如图5所示,吸附热交换器222、223、232、233的吸附剂所吸附的水分接近水分吸附容量,其后主要进行显热处理,结果是,使潜热负荷处理系统201作为处理显热负荷的系统发挥作用。由此,可增加整个空调系统101的显热处理能力,促进室内的显热处理。
并且,该系统起动时的动作在满足规定条件后解除,进入通常的除湿制冷运转。例如,在潜热系统热源侧控制部265所具有的计时器从系统起动开始经过规定时间(例如30分钟左右)后,解除该系统起动时的动作,或者在通过遥控器111、112输入的室内空气的目标温度值与由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值的温度差达到规定温度差(例如3℃)以下后,解除该系统起动时的动作。
这样,在空调系统101中,在系统起动时,将在显热系统利用单元302、303的空气热交换器322、332中进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,在使吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下、使室外空气通过吸附热交换器222、223、232、233后向室外排出来进行显热处理,因此,在系统起动时,可促进室内的显热处理,迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷。另外,在此,对显热负荷处理系统301进行制冷运转的情况进行了说明,但在进行取暖运转时也可应用该系统起动方法。
其次,参照图5、图24及图25以潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行除湿运转、且显热负荷处理系统301进行制冷运转为例对第三系统起动时的动作进行说明。
从遥控器111、112接收到运转指令后,显热负荷处理系统301起动并进行制冷运转。在此,对于显热负荷处理系统301在制冷运转时的动作由于与上述相同,故省略其说明。
另一方面,在潜热负荷处理系统201中,在全换气模式下进行除湿运转这方面与上述相同,但吸附动作和再生动作的切换时间间隔设定为比通常运转所使用的潜热处理优先的切换时间间隔C长的、显热处理优先的切换时间间隔D。因此,潜热系统利用单元202、203的潜热系统利用侧四通切换阀221、231的切换动作仅在系统起动时以比通常运转时慢的周期进行。于是,在潜热系统利用侧四通切换阀221、231刚进行切换后,在吸附热交换器222、223、232、233中主要进行潜热处理,但在经过时间D的时刻变成主要进行显热处理,结果是,使潜热负荷处理系统201作为主要进行显热负荷处理的系统发挥作用。由此,可增加整个空调系统101的显热处理能力,促进室内的显热处理。
并且,该系统起动时的动作在满足规定条件后解除,进入通常的除湿制冷运转。例如,在潜热系统热源侧控制部265所具有的计时器从系统起动开始经过规定时间(例如30分钟左右)后,解除该系统起动时的动作,或者在通过遥控器111、112输入的室内空气的目标温度值与由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值的温度差达到规定温度差(例如3℃)以下后,解除该系统起动时的动作。
这样,在空调系统101中,在系统起动时,由于潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233的切换时间间隔比通常运转时长,主要进行显热处理,从而可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷。另外,在此,对显热负荷处理系统301进行制冷运转的情况进行了说明,但在进行取暖运转时也可应用该系统起动方法。另外,在此,对潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行运转的情况进行了说明,但在循环模式或供气模式等其他模式下也可应用该系统起动方法。
在上述优先处理室内显热负荷的空调系统101进行系统起动时,例如有时系统起动时的室内空气的温度值接近室内空气的目标温度值。此时,由于不需进行上述系统起动,故可省略系统起动时的动作,进入通常运转。
因此,在空调系统101中,在系统起动时,在开始上述优先处理室内显热负荷的动作之前,判定室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差是否在规定温度差(例如与解除系统起动时的动作的条件相同的温度差)以下,在室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差在规定温度差以下时,可不进行系统起动时的动作。
由此,在空调系统101中,在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内显热负荷的动作,迅速进入处理室内潜热负荷及显热负荷的通常运转。
(3)空调系统的特征
本实施例的空调系统101具有以下特征。
(A)
在本实施例的空调系统101中,潜热负荷处理系统201的构成与第一实施例的空调系统1相同,故具有与该第一实施例的空调系统1相同的特征。
并且,在本实施例的空调系统101中,除潜热负荷处理系统201外还包括显热负荷处理系统301,而且,该潜热负荷处理系统201包括:包含具有吸附热交换器222、223、232、233的潜热系统利用侧潜热系统制冷剂回路210a、210b的潜热系统利用单元202、203、以及包含潜热系统热源侧制冷剂回路210c的潜热系统热源单元206,该显热负荷处理系统301包括:包含具有空气热交换器322、332的显热系统利用侧制冷剂回路310a、310b的显热系统利用单元302、303、以及包含显热系统热源侧制冷剂回路310c的显热系统热源单元306。由此,两个处理系统201、301可分开处理室内的潜热负荷及显热负荷。
(B)
在本实施例的空调系统101中,对作为空调系统101整体必须处理的潜热负荷即必要潜热处理能力(相当于Δh)和作为空调系统101整体必须处理的显热负荷即必要显热处理能力(相当于ΔT)使用潜热负荷处理系统201的潜热系统制冷剂回路210及显热负荷处理系统301的显热系统制冷剂回路310进行处理。在此,潜热系统制冷剂回路210的处理能力的增减主要是通过控制潜热系统压缩机构261的运转负载量来进行的。另外,显热系统制冷剂回路310的处理能力的增减主要是通过控制显热系统压缩机构361的运转负载量来进行的。即,潜热系统制冷剂回路210的处理能力的增减和显热系统制冷剂回路310的处理能力的增减基本上是分开进行的。
另一方面,在潜热系统制冷剂回路210进行的潜热负荷处理中,通过吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作或再生动作,在潜热系统制冷剂回路210中与潜热处理一起进行显热处理。即,若将在潜热系统制冷剂回路210中与潜热处理一起进行的显热处理的处理能力设为发生显热处理能力(相当于Δt),则显热系统制冷剂回路310必须处理的显热负荷为从必要潜热处理能力减去发生显热处理能力后的部分。尽管如此,但由于潜热系统制冷剂回路210的处理能力的增减和显热系统制冷剂回路310的处理能力的增减基本上是分开进行的,故显热系统制冷剂回路310的处理能力会相应过剩发生显热处理能力的大小。
对此,在本实施例的空调系统101中,算出相当于通过吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作或再生动作在潜热系统制冷剂回路210中与潜热处理一起处理的显热负荷的处理能力的发生显热处理能力值Δt,在考虑该发生显热处理能力值Δt的基础上控制显热系统压缩机构361的运转负载量,从而可避免显热系统制冷剂回路310的显热处理能力过剩。由此,可提高相对室内空气的目标温度的收敛性。
(C)
在本实施例的空调系统101中,在系统起动时,将在显热系统利用单元302、303的空气热交换器322、332中进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,不使室外空气通过潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233,不进行外气导入,因此,在系统起动时,可防止在不发挥潜热负荷处理系统的空调能力的状态下导入来自外气的热负荷,可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷及取暖。
另外,在本实施例的空调系统101中,在系统起动时,将在显热系统利用单元302、303的空气热交换器322、332中进行热交换后的空气向室内供给,从而主要进行显热处理,并且,在使吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下、使室外空气通过吸附热交换器222、223、232、233后向室外排出来进行显热处理,因此,在系统起动时,可促进室内的显热处理,迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷及取暖。
另外,在本实施例的空调系统101中,在系统起动时,由于潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、223、232、233的切换时间间隔比通常运转时长,主要进行显热处理,从而可迅速达到室内空气的目标温度。由此,在由具有吸附热交换器222、223、232、233且主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器322、332且主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统301构成的空调系统101中,在系统起动时可迅速进行制冷及取暖。
并且,这些系统起动时的运转动作在系统起动后经过进行显热处理所需的充足时间后解除,或在室内空气的目标温度与室内空气的温度值之差达到规定温度差以下后解除,从而可迅速进入处理潜热负荷及显热负荷的通常运转。
另外,在开始这些系统起动时的运转动作之前,根据室内空气的温度判定其是否必要,从而在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内的显热负荷的动作,从而迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
(4)变形例
在本实施例的潜热系统热源单元206中,如图31所示,也可与第一实施例的热源单元6相同,连接潜热系统辅助冷凝器266,从而可使从潜热系统压缩机构261排出后向潜热系统利用单元202、203输送的高压气体制冷剂的一部分冷凝。
[第三实施例]
(1)空调系统的构成
图32是本发明第三实施例的空调系统401的概略制冷剂回路图。空调系统401是通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来对大厦等的室内的潜热负荷及显热负荷进行处理的空调系统。空调系统401是所谓的分体多联式空调系统,包括:主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统501。
潜热负荷处理系统201的构成与第二实施例的潜热负荷处理系统201相同,故在此省略其各部分的说明。
显热负荷处理系统501除在显热系统利用单元502、503中设置有结露传感器526、536这点及设置有RA吸入温度·湿度传感器525、535这点与第二实施例的显热负荷处理系统301不同外,其他构成与第二实施例的空调系统101的显热负荷处理系统301相同,故仅将表示第二实施例的显热负荷处理系统301的各部分的符号全部变更为500至600范围内的符号,在此省略各部分的说明。
结露传感器526、536设置成作为检测空气热交换器522、532有无结露的结露检测机构发挥作用。另外,虽然在本实施例中使用结露传感器526、536,但并不局限于此,只要作为结露检测机构发挥作用即可,也可取代结露传感器而设置浮动开关。
RA吸入温度·湿度传感器525、535是检测吸入到单元内的室内空气RA的温度及相对湿度的温度·湿度传感器。
如后所述,本实施例的显热系统利用单元502、503被控制成以除湿制冷运转时在空气热交换器522、532中不产生结露的形态进行制冷运转、即进行所谓的显热制冷运转。因此,在显热系统利用单元502、503上没有连接排水配管。
并且,如上所述,在潜热负荷处理系统201中使用的潜热系统利用单元202、203可通过吸附热交换器222、223、232、233的吸附动作及再生动作进行潜热处理,因此,与显热系统利用单元502、503相同,没有连接排水配管。即,作为本实施例的整个空调系统401可实现无排水系统。
(2)空调系统的动作
下面对本实施例的空调系统401的动作进行说明。空调系统401可利用潜热负荷处理系统201对室内的潜热负荷进行处理,可利用显热负荷处理系统501仅对室内的显热负荷进行处理。下面对各种运转动作进行说明。
<无排水除湿制冷运转>
参照图33、图34及图35对潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行除湿运转、且显热负荷处理系统501进行显热制冷运转的无排水除湿制冷运转的动作进行说明。在此,图33及图34是表示空调系统401在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。图35是空调系统401在通常运转时的控制流程图。另外,在图35中,因为潜热系统利用单元202及显热系统利用单元502这一对与潜热系统利用单元203及显热系统利用单元503这一对是同样的控制流程,故省略潜热系统利用单元203及显热系统利用单元503这一对的控制流程图。
首先对潜热负荷处理系统201的动作进行说明。不过,对于实现显热负荷处理系统501的显热制冷运转所需的动作将会在后面叙述,在此,首先对潜热负荷处理系统201的基本动作进行说明。
与第二实施例的空调系统101进行除湿制冷运转时的情况相同,在潜热负荷处理系统201的潜热系统利用单元202中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器222成为冷凝器而第二吸附热交换器223成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器223成为冷凝器而第一吸附热交换器222成为蒸发器的第二动作。在潜热系统利用单元203中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器232成为冷凝器而第二吸附热交换器233成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器233成为冷凝器而第一吸附热交换器232成为蒸发器的第二动作。
在以下的说明中,综合起来说明两个潜热系统利用单元202、203的动作。
在第一动作中,第一吸附热交换器222、232的再生动作和第二吸附热交换器223、233的吸附动作并列进行。第一动作中,如图33所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第一状态(参照图33中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的实线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第一吸附热交换器222、232,在通过第一吸附热交换器222、232的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第二吸附热交换器223、233的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图33中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第一动作中,在第一吸附热交换器222、232中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器222、232脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器223、233中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器223、233除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图33中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在第二动作中,第一吸附热交换器222、232的吸附动作和第二吸附热交换器223、233的再生动作并列进行。第二动作中,如图34所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第二状态(参照图34中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的虚线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第二吸附热交换器223、233,在通过第二吸附热交换器223、233的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第一吸附热交换器222、232的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图34中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器223、233中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器223、233脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器222、232中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器222、232除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图34中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在此,关于空调系统401中进行的系统控制,着眼于潜热负荷处理系统201进行说明。
首先,在通过遥控器411、412设定目标温度及目标相对湿度后,在潜热系统利用单元202、203的潜热系统利用侧控制部228、238中与这些目标温度值及目标相对湿度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值、以及由OA吸入温度·湿度传感器226、236检测出的吸入到单元内的室外空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S41,潜热系统利用侧控制部228、238根据室内空气的目标温度值及目标相对湿度值算出焓的目标值或绝对湿度的目标值,并且,根据RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值及相对湿度值算出从室内吸入到单元内的空气的焓的当前值或绝对湿度的当前值,并算出两个数值的差值、即必要潜热能力值Δh。并且,将该Δh的值转换为用于通知潜热系统热源侧控制部265是否需要提高潜热系统利用单元202、203的处理能力的能力UP信号K1。例如,当Δh的绝对值小于规定值时(即室内空气的湿度值是接近目标湿度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K1设为“0”,当Δh的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K1设为“A”,当Δh的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K1设为“B”。
其次,在步骤S44中,潜热系统热源侧控制部265经由步骤S42、S43(后述)使用从潜热系统利用侧控制部228、238传送来的潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1,算出目标冷凝温度值TcS1及目标蒸发温度值TeS1。例如,目标冷凝温度值TcS1是通过将当前的目标冷凝温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS1是通过将当前的目标蒸发温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相减算出的。由此,在能力UP信号K1的值为“A”时,目标冷凝温度值TcS1变高,目标蒸发温度值TeS1变低。
其次,在步骤S45中,算出相当于潜热负荷处理系统201整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1。例如,系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1是通过将潜热系统吸入压力传感器263检测出的潜热系统压缩机构261的吸入压力值及潜热系统排出压力传感器264检测出的潜热系统压缩机构261的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS1与系统冷凝温度值Tc1的温度差ΔTc1及目标蒸发温度值TeS1与系统蒸发温度值Te1的温度差ΔTe1,通过将这些温度差相除来确定是否要增减潜热系统压缩机构261的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的潜热系统压缩机构261的运转负载量来控制潜热系统压缩机构261的运转负载量,进行接近室内空气的目标相对湿度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为正值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为负值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量减少。
下面对显热负荷处理系统501的动作进行说明。
显热负荷处理系统501的显热系统热源单元506的显热系统热源侧四通切换阀562处于制冷运转状态(第一孔口562a与第三孔口562c连接、且第二孔口562b与第四孔口562d连接的状态)。另外,显热系统利用单元502、503的显热系统利用侧膨胀阀521、531进行开度调节以对制冷剂进行减压。显热系统热源侧膨胀阀564处于打开状态。
在这种显热系统制冷剂回路510的状态下,当显热系统热源单元506的显热系统压缩机构561起动时,从显热系统压缩机构561排出的高压气体制冷剂通过显热系统热源侧四通切换阀562流入显热系统热源侧热交换器563中,并冷凝成为液体制冷剂。该液体制冷剂通过显热系统热源侧膨胀阀564、显热系统储料器568及显热系统液体连接配管507向显热系统利用单元502、503输送。并且,输送到显热系统利用单元502、503的液体制冷剂在由显热系统利用侧膨胀阀521、531减压后,在空气热交换器522、532中与吸入单元内的室内空气RA进行热交换,从而蒸发成为低压气体制冷剂。该气体制冷剂通过显热系统气体连接配管508再次吸入显热系统热源单元506的显热系统压缩机构561。另一方面,在空气热交换器522、532中与制冷剂进行热交换而冷却的室内空气RA作为供给空气SA向室内供给。另外,如后所述,显热系统利用侧膨胀阀521、531进行开度控制,使空气热交换器522、532的过热度SH、即由液体侧温度传感器523、533检测出的空气热交换器522、532的液体侧制冷剂温度值与由气体侧温度传感器524、534检测出的空气热交换器522、532的气体侧制冷剂温度值的温度差达到目标过热度SHS。
在此,关于空调系统401中进行的系统控制,着眼于显热负荷处理系统501进行说明。另外,对于实现显热负荷处理系统501的显热制冷运转所需的控制将会在后面叙述,在此,首先对显热负荷处理系统501的基本控制进行说明。
首先,在通过遥控器411、412设定目标温度后,在显热系统利用单元502、503的显热系统利用侧控制部528、538中与这些目标温度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S46,显热系统利用侧控制部528、538算出室内空气的目标温度值与RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的温度值的温度差(以下称为必要显热能力值ΔT)。在此,如上所述,必要显热能力值ΔT是室内空气的目标温度值与当前室内空气的温度值的差值,因此,相当于在空调系统401中必须处理的显热负荷。并且,将该必要显热能力值ΔT的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部565是否需要提高显热系统利用单元502、503的处理能力的能力UP信号K2。例如,当ΔT的绝对值小于规定值时(即室内空气的温度值是接近目标温度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K2设为“0”,当ΔT的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K2设为“a”,当ΔT的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K2设为“b”。
其次,在步骤S47中,显热系统利用侧控制部528、538根据必要显热能力值ΔT的值来变更目标过热度SHS的值。例如,在需要降低显热系统利用单元502、503的处理能力时(能力UP信号K2为“b”时),则加大目标过热度SHS,控制显热系统利用侧膨胀阀521、531的开度,使空气热交换器522、532中的制冷剂与空气的热交换量减少。
其次,在步骤S48中,显热系统热源侧控制部565使用从显热系统利用侧控制部528、538传送来的显热系统利用单元502、503的能力UP信号K2,算出目标蒸发温度值TeS2。例如,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元502、503的能力UP信号K2相减算出的。由此,在能力UP信号K2的值为“a”时,目标蒸发温度值TeS2变低。
其次,经过步骤S49、S50(后述)后,在步骤S51中,显热系统热源侧控制部565算出相当于显热负荷处理系统501整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统蒸发温度值Te2。例如,系统蒸发温度值Te2是通过将显热系统吸入压力传感器566检测出的显热系统压缩机构561的吸入压力值及显热系统排出压力传感器567检测出的显热系统压缩机构561的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标蒸发温度值TeS2与系统蒸发温度值Te2的温度差ΔTe2,根据该温度差ΔTe2来确定是否要增减显热系统压缩机构561的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构561的运转负载量来控制显热系统压缩机构561的运转负载量,进行接近显热系统利用单元502、503的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTe2的值为正值,则使显热系统压缩机构561的运转负载量减少,相反地,若温度差ΔTe2的值为负值,则使显热系统压缩机构561的运转负载量增加。
在该空调系统401中,如上所述,潜热负荷处理系统201进行主要处理室内的潜热负荷的潜热处理,显热负荷处理系统501进行只处理室内的显热负荷的显热制冷运转。并且,在潜热负荷处理系统201进行的潜热负荷处理中,如图5所示,通过构成潜热负荷处理系统201的第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233的吸附动作或再生动作,不仅进行潜热处理也进行显热处理,结果是与潜热处理一起进行显热处理。
因此,在该空调系统401中,在考虑到必须实现上述显热负荷处理系统501的显热制冷运转这一点、以及潜热负荷处理系统201进行显热负荷的处理这一点的基础上,进行以下的系统控制。
首先,在步骤S52中,显热系统利用侧控制部528、538根据RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值算出露点温度,算出为了在空气热交换器522、532中空气不结露、即至少在该露点温度以上而在空气热交换器522、532内流动的制冷剂的最低蒸发温度值Te3。
其次,在步骤S49中,显热系统热源侧控制部565对从显热系统利用侧控制部528、538传送来的最低蒸发温度值Te3和在步骤S48中算出的目标蒸发温度值TeS2进行比较,若目标蒸发温度值TeS2的值在最低蒸发温度值Te3以上,则在步骤S50中将在步骤S48中算出的目标蒸发温度值TeS2直接用于在步骤S51中对显热系统压缩机构561的运转负载量的计算。另一方面,对最低蒸发温度值Te3和在步骤S48中算出的目标蒸发温度值TeS2进行比较,若目标蒸发温度值TeS2的值小于最低蒸发温度值Te3,则在步骤S53中将目标蒸发温度值TeS2置换成最低蒸发温度值Te3,用于在步骤S51中对显热系统压缩机构561的运转负载量的计算。
由此,显热系统压缩机构561的运转负载量设定为空气中的水分不会在显热系统利用单元502、503的空气热交换器522、532中结露,因此,可实现显热制冷运转。
另一方面,在步骤S42中,当吸附热交换器222、223及吸附热交换器232、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔是显热优先模式(例如图5中的时间D)、且能力UP信号K2为“b”时(显热系统利用单元502、503的必要显热处理能力变小时),潜热系统利用侧控制部228、238在步骤S54中将切换时间间隔变更为潜热优先模式(例如图5中的时间C)。相反地,在为其他条件时,进入步骤S43。
并且,在步骤S43中,当吸附热交换器222、223及吸附热交换器232、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔是潜热优先模式(例如图5中的时间C)、且能力UP信号K2为“a”时(显热系统利用单元502、503的必要显热处理能力变大时),可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力。
由此,在空调系统401中,在必要显热处理能力值ΔT变大而需要加大显热负荷处理系统501的显热处理能力时,通过使潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、232、223、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔比通常运转时(通常运转时设定为潜热优先模式的时间C)长,可减小在吸附热交换器222、232、523、533进行处理的潜热处理能力,且可加大显热处理能力,即提高潜热负荷处理系统201的显热处理能力比,因此,即使在必要显热处理能力值ΔT变大时,在显热负荷处理系统501的空气热交换器522、532中也可使空气中的水分不会结露地进行运转,仅处理室内的显热负荷,且可应对必要显热处理能力的变动。
另外,在上述无排水除湿制冷运转中,当显热负荷处理系统501的空气热交换器522、532的蒸发温度在露点温度以下(即最低蒸发温度值Te3以下)而结露传感器526、536检测出结露时,可通过显热系统利用侧控制部528、538关闭显热系统利用侧膨胀阀521、531,或者通过显热系统利用侧控制部528、538向显热系统热源侧控制部565传送通知检测出结露的信号,显热系统热源侧控制部565停止显热系统压缩机构561,从而能可靠地防止空气热交换器522、532中的结露。
<无排水系统起动>
下面参照图36、图37、图38及图39对空调系统401起动时的动作进行说明。在空调系统401中,进行显热系统利用单元502、503的空气热交换器522、532中不会产生结露地进行系统起动的无排水系统起动。在此,图36是表示空调系统401在第一无排水系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。图37是表示在空调系统401的无排水系统起动时室内空气的状态的空气线图。图38及图39是表示空调系统401在第二无排水系统起动时的动作的概略制冷剂回路图。
作为空调系统401在起动时的动作有以下说明的两种起动方法。第一无排水系统起动方法是与显热负荷处理系统501进行的室内显热负荷处理相比使潜热负荷处理系统201进行的室内潜热负荷处理优先的运转方法。第二无排水系统起动方法是与第一无排水系统起动方法相同地与显热负荷处理系统501进行的室内显热负荷处理相比使潜热负荷处理系统201进行的室内潜热负荷处理优先、且在潜热负荷处理系统501的潜热系统利用单元202、203中使室外空气通过第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233中正在进行再生动作的吸附热交换器后向室外排出、使室内空气通过第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233中正在进行吸附动作的吸附热交换器后向室内供给的运转方法。
首先,参照图36及图37对第一无排水系统起动时的动作进行说明。
从遥控器411、412接收到运转指令后,在显热负荷处理系统501停止的状态下,潜热负荷处理系统201起动并进行除湿运转。在此,对于潜热负荷处理系统201在除湿运转时的动作,由于与上述无排水除湿制冷运转时的动作(但切换时间间隔固定为潜热优先模式的时间C)相同,故省略其说明。
另一方面,显热负荷处理系统501例如在显热系统利用侧控制部528、538中根据室内空气的温度值及相对湿度值(具体而言指由潜热系统利用单元202、203的RA吸入温度·湿度传感器225、235和显热系统利用单元502、503的RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的温度值及相对湿度值)算出室内空气的露点温度或绝对湿度值,在室内空气的露点温度或绝对湿度的实测值处于图37中的阴影区域时(即处于室内空气的露点温度值和绝对湿度值比目标露点温度值和目标绝对湿度值高的状态时),维持停止状态直到室内空气的露点温度值或绝对湿度值达到目标露点温度值或目标绝对湿度值以下,从而可防止刚起动后在空气热交换器522、532中空气中的水分结露。在此,对于目标露点温度值或目标绝对湿度值,例如可根据输入到遥控器411、412中的目标温度值及目标湿度值算出露点温度或绝对湿度值,将这些露点温度或绝对湿度值作为目标露点温度值或目标绝对湿度值。另外,也可设定为适当的露点温度值或绝对湿度值,即为根据输入到遥控器411、412中的目标温度值及目标湿度值算出的露点温度或绝对湿度值、与根据系统起动时由潜热系统利用单元202、203的RA吸入温度·湿度传感器225、235和显热系统利用单元502、503的RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的温度值及相对湿度值算出的露点温度值或绝对湿度值的大致中间的值。
并且,在通过潜热负荷处理系统201的运转达到目标露点温度值或目标绝对湿度值后,起动显热负荷处理系统501,通过进行上述无排水除湿制冷运转,将室内空气的温度冷却到目标温度。
这样,在空调系统401中,因为与显热负荷处理系统301进行的室内显热负荷处理相比使潜热负荷处理系统201进行的室内潜热负荷处理优先,因此,在通过潜热负荷处理系统201进行的潜热处理使室内空气的湿度充分降低而可降低空气热交换器522、532中的制冷剂蒸发温度后,可通过显热负荷处理系统501进行显热处理。由此,在由包括主要处理室内潜热负荷且具有吸附热交换器222、223、232、233的潜热系统利用单元202、203的潜热负荷处理系统201、以及包括具有空气热交换器522、532且在空气热交换器522、532中使空气中的水分不结露地进行运转而仅处理室内显热负荷的显热系统利用单元502、503的显热负荷处理系统501构成的空调系统401中,即使在室内空气的露点温度较高的条件下进行系统起动,也可迅速进行制冷。
下面参照图38及图39对第二无排水系统起动时的动作进行说明。
从遥控器411、412接收到运转指令后,与第一无排水系统起动时相同,在显热负荷处理系统501停止的状态下,潜热负荷处理系统201起动并进行除湿运转。在此,潜热负荷处理系统201在除湿运转时的动作,不是在全换气模式下而是在循环模式下进行除湿运转。另外,潜热负荷处理系统501的潜热系统制冷剂回路210的控制与无排水除湿制冷运转时的动作(但切换时间间隔固定为潜热优先模式的时间C)相同。另外,关于潜热负荷处理系统501的潜热系统利用单元202、203中的空气流动,通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、供气风扇、排气风扇和调节风门等的操作进行下述运转:室内空气RA通过内气吸入口吸入到单元内并通过供气口作为供给气体SA向室内供给,室外空气OA通过外气吸入口吸入到单元内并通过排气口作为排出空气EA向室外排出。
这样,在空调系统401中,在第二无排水系统起动时,一边使室内空气循环一边进行除湿运转(即循环模式下的除湿运转),从而即使在室外空气为多湿状态而将这种室外空气进行供给可能会使室内湿度变高时等,也由于可一边使室内空气循环一边进行除湿,故可迅速达到目标露点温度值或目标绝对湿度值,可通过显热负荷处理系统501进行显热负荷处理。
在进行上述优先处理室内潜热负荷的空调系统401的无排水系统起动时,例如有时无排水系统起动时的室内空气的露点温度和绝对湿度的值接近室内空气的目标露点温度和目标绝对湿度的值。此时,不需进行上述无排水系统起动,从而可省略无排水系统起动时的动作而直接进入通常运转。
因此,在空调系统401中,在无排水系统起动时,在上述优先处理室内潜热负荷的动作开始之前,判定室内空气的目标露点温度值与室内空气的露点温度的露点温度差是否在规定的露点温度差以下(例如是否到达目标露点温度),在室内空气的目标露点温度与室内空气的露点温度的露点温度差在规定的露点温度差以下时,可不进行无排水系统起动时的动作。
另外,在不利用露点温度而是利用绝对湿度来判定是否需要进行优先处理室内潜热负荷的动作时,在无排水系统起动时,在上述优先处理室内潜热负荷的动作开始之前,判定室内空气的目标绝对湿度值与室内空气的绝对湿度的绝对湿度差是否在规定的绝对湿度差以下(例如是否到达目标绝对湿度),在室内空气的目标绝对湿度与室内空气的绝对湿度的绝对湿度差在规定的绝对湿度差以下时,可不进行无排水系统起动时的动作。
由此,在空调系统401中,在无排水系统起动时,可避免不必要的优先处理室内潜热负荷的动作,迅速地进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
(3)空调系统的特征
本实施例的空调系统401具有以下特征。
(A)
在本实施例的空调系统101中,潜热负荷处理系统201的构成与第一实施例的空调系统1相同,故具有与该第一实施例的空调系统1相同的特征。
并且,在本实施例的空调系统101中,除潜热负荷处理系统201外还包括显热负荷处理系统301,而且,该潜热负荷处理系统201包括:包含具有吸附热交换器222、223、232、233的潜热系统利用侧潜热系统制冷剂回路210a、210b的潜热系统利用单元202、203、以及包含潜热系统热源侧制冷剂回路210c的潜热系统热源单元206,该显热负荷处理系统301包括:包含具有空气热交换器322、332的显热系统利用侧制冷剂回路310a、310b的显热系统利用单元302、303、以及包含显热系统热源侧制冷剂回路310c的显热系统热源单元306。由此,两个处理系统201、301可分开处理室内的潜热负荷及显热负荷。
(B)
在本实施例的空调系统401中,在必要显热处理能力变大而需要加大显热负荷处理系统501的显热处理能力时,通过延长构成潜热负荷处理系统201的吸附热交换器222、232、223、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔,可减小在吸附热交换器222、232、223、233进行处理的潜热处理能力,且可加大显热处理能力,即可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力比,从而可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力。
由此,在包括主要处理室内潜热负荷的潜热负荷处理系统、以及使空气中的水分不结露地进行运转而仅处理室内显热负荷的显热负荷处理系统的空调系统中,即使在必要显热处理能力变大时,在显热负荷处理系统中也可使空气中的水分不会结露地进行运转,仅处理室内的显热负荷,且可应对显热处理能力的变动。
(C)
在本实施例的空调系统401中,在系统起动时,因为与显热负荷处理系统501进行的室内显热负荷处理相比使潜热负荷处理系统201进行的室内潜热负荷处理优先,因此,在通过潜热负荷处理系统201进行的潜热处理使室内空气的湿度充分降低而降低空气热交换器522、532中的制冷剂蒸发温度后,可通过显热负荷处理系统501进行显热处理。
更加具体地说,在系统起动时,在室内空气的露点温度达到目标露点温度值以下之前的期间、或在室内空气的绝对湿度达到目标绝对湿度值以下之前的期间,显热负荷处理系统501进行的室内显热负荷处理停止,从而仅通过潜热负荷处理系统201进行潜热处理,可尽快进入显热负荷处理系统501进行的显热负荷处理。
由此,在对主要处理室内潜热负荷且具有吸附热交换器222、223、232、233的潜热负荷处理系统201、以及具有空气热交换器522、532且在空气热交换器522、532中使空气中的水分不结露地进行运转而仅处理室内显热负荷的显热负荷处理系统501加以组合的空调系统401中,即使在室内空气的露点温度较高的条件下进行系统起动,也可防止空气热交换器522、532中的结露,且可迅速进行制冷。
并且,在系统起动时,可使室外空气通过吸附热交换器222、223、232、233中正在进行再生动作的吸附热交换器后向室外排出,且可使室内空气通过吸附热交换器222、223、232、233中正在进行吸附动作的吸附热交换器后再次向室内供给,由此,在系统起动时,可一边使室内空气循环一边进行除湿运转,从而可尽快利用显热负荷处理系统501进行显热负荷处理。
另外,在开始这些系统起动时的运转动作之前,根据室内空气的露点温度和绝对湿度判定其是否必要,从而在系统起动时,可避免不必要的优先处理室内的潜热负荷的动作,从而迅速进入处理室内的潜热负荷及显热负荷的通常运转。
(D)
在本实施例的空调系统401中,当通过结露传感器526、536可靠地检测空气热交换器522、532中的结露、且检测出结露时,通过变更根据露点温度算出的最低蒸发压力值P3可变更空气热交换器522、532中的制冷剂蒸发压力,或者停止构成显热系统热源单元506的显热系统压缩机构761,或者关闭显热系统利用单元502、503的显热系统利用侧膨胀阀521、531,从而能可靠地防止空气热交换器522、532中的结露。
(4)变形例1
在上述显热负荷处理系统501中,根据RA吸入温度·湿度传感器525、535检测出的室内空气的温度及相对湿度算出室内空气的露点温度,算出空气热交换器522、532中的制冷剂的最低蒸发温度值Te3,从而用在系统控制中,但如图40所示,也可在显热系统利用单元502、503中设置露点传感器527、537,将该露点传感器527、537检测出的露点温度用在系统控制中。
(5)变形例2
在本实施例的潜热系统热源单元206中,如图41所示,也可与第一实施例的热源单元6相同,连接潜热系统辅助冷凝器266,从而可使从潜热系统压缩机构261排出后向潜热系统利用单元202、203输送的高压气体制冷剂的一部分冷凝。
[第四实施例]
(1)空调系统的构成
图42是本发明第四实施例的空调系统601的概略制冷剂回路图。空调系统601是通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来对大厦等的室内的潜热负荷及显热负荷进行处理的空调系统。空调系统701是所谓的分体多联式空调系统,包括:主要处理室内的潜热负荷的潜热负荷处理系统201、以及主要处理室内的显热负荷的显热负荷处理系统701。
潜热负荷处理系统201的构成与第二及第三实施例的潜热负荷处理系统201相同,故在此省略其各部分的说明。
显热负荷处理系统701仅在具有连接在显热系统利用单元702、703与显热系统气体连接配管708之间的连接单元741、751这点有所不同,其他构成与第三实施例的空调系统401的显热负荷处理系统501的构成相同,故仅将表示第三实施例的显热负荷处理系统501的各部分的符号全部变更为700至800范围内的符号,在此省略各部分的说明。
连接单元741、751主要具有蒸发压力调节阀742、752、以及蒸发压力传感器743、753。蒸发压力调节阀742、752是电动膨胀阀,设置成作为在显热系统利用单元702、703的空气热交换器722、732作为制冷剂的蒸发器发挥作用时控制空气热交换器722、732中的制冷剂的蒸发压力的压力调节机构发挥作用。蒸发压力传感器743、753是压力传感器,设置成作为检测空气热交换器722、732中的制冷剂的压力的压力检测机构发挥作用。另外,连接单元741、751包括用于控制蒸发压力调节阀742、752的动作的具有微型计算机和存储器的连接单元控制部744、754。并且,连接单元控制部744、754可在与显热系统利用单元702、703的显热系统利用侧控制部728、738之间传送控制信号等。
(2)空调系统的动作
下面对本实施例的空调系统601的动作进行说明。空调系统601可利用潜热负荷处理系统201对室内的潜热负荷进行处理,可利用显热负荷处理系统701仅对室内的显热负荷进行处理。下面对各种运转动作进行说明。
<无排水除湿制冷运转>
参照图43、图44、图45及图46对潜热负荷处理系统201在全换气模式下进行除湿运转、且显热负荷处理系统701进行显热制冷运转的无排水除湿制冷运转的动作进行说明。在此,图43及图44是表示空调系统601在全换气模式下进行无排水除湿制冷运转时的动作的概略制冷剂回路图。图45是空调系统601在第一无排水除湿制冷运转时的控制流程图。另外,图46是空调系统601在第二无排水除湿制冷运转时的控制流程图。另外,在图45及图46中,因为潜热系统利用单元202及显热系统利用单元702这一对与潜热系统利用单元203及显热系统利用单元703这一对是同样的控制流程,故省略潜热系统利用单元203及显热系统利用单元703这一对的控制流程图。
作为空调系统601的无排水除湿制冷运转时的动作有以下说明的两种运转方法。第一无排水除湿制冷运转方法是利用连接单元741、751的蒸发压力调节阀742、743将空气热交换器722、732中的制冷剂的蒸发压力控制在最低蒸发温度值Te3(与第三实施例中的最低蒸发温度值Te3相同)以上的运转方法。第二无排水除湿制冷运转方法是与第一无排水除湿制冷运转方法相同地利用连接单元741、751的蒸发压力调节阀742、743将空气热交换器722、732中的制冷剂的蒸发压力控制在最低蒸发温度值Te3(与第三实施例中的最低蒸发温度值Te3相同)以上、且进行控制使构成潜热负荷处理系统201的潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、232、223、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔变更的运转方法。
首先参照图43、图44及图45对第一无排水除湿制冷运转时的动作进行说明。
首先对潜热负荷处理系统201的动作进行说明。另外,对于实现显热负荷处理系统701的显热制冷运转所需的动作将会在后面叙述,在此,首先对潜热负荷处理系统201的基本动作进行说明。
与第二实施例的空调系统101进行除湿制冷运转时的情况相同,在潜热负荷处理系统201的潜热系统利用单元202中交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器222成为冷凝器而第二吸附热交换器223成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器223成为冷凝器而第一吸附热交换器222成为蒸发器的第二动作。在潜热系统利用单元203中也同样,交替地反复进行以下动作:第一吸附热交换器232成为冷凝器而第二吸附热交换器233成为蒸发器的第一动作、以及第二吸附热交换器233成为冷凝器而第一吸附热交换器232成为蒸发器的第二动作。
在以下的说明中,综合起来说明两个潜热系统利用单元202、203的动作。
在第一动作中,第一吸附热交换器222、232的再生动作和第二吸附热交换器223、233的吸附动作并列进行。第一动作中,如图43所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第一状态(参照图43中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的实线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第一吸附热交换器222、232,在通过第一吸附热交换器222、232的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第二吸附热交换器223、233的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图43中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第一动作中,在第一吸附热交换器222、232中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第一吸附热交换器222、232脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第二吸附热交换器223、233中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第二吸附热交换器223、233除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图43中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在第二动作中,第一吸附热交换器222、232的吸附动作和第二吸附热交换器223、233的再生动作并列进行。第二动作中,如图44所示,潜热系统利用侧四通切换阀221、231设定为第二状态(参照图44中潜热系统利用侧四通切换阀221、231的虚线)。在该状态下,从潜热系统压缩机构261排出的高压气体制冷剂通过潜热系统排出气体连接配管207、潜热系统利用侧四通切换阀221、231流入第二吸附热交换器223、233,在通过第二吸附热交换器223、233的期间冷凝。并且,冷凝后的制冷剂由潜热系统利用侧膨胀阀224、234减压,然后在通过第一吸附热交换器222、232的期间蒸发,并通过潜热系统利用侧四通切换阀221、231、潜热系统吸入气体连接配管208及潜热系统储液罐262再次吸入潜热系统压缩机构261(参照图44中标记在潜热系统制冷剂回路210中的箭头)。
在第二动作中,在第二吸附热交换器223、233中,水分从由于制冷剂的冷凝而被加热的吸附剂中脱离,该脱离后的水分施加给从内气吸入口吸入的室内空气RA。从第二吸附热交换器223、233脱离的水分与室内空气RA一起通过排气口作为排出空气EA向室外排出。在第一吸附热交换器222、232中,室外空气OA中的水分被吸附剂吸附从而室外空气OA被除湿,此时产生的吸附热被制冷剂吸收,从而制冷剂蒸发。并且,由第一吸附热交换器222、232除湿后的室外空气OA通过供气口作为供给空气SA向室内供给(参照图44中标记在吸附热交换器222、223、232、233两侧的箭头)。
在此,关于空调系统601中进行的系统控制,着眼于潜热负荷处理系统201进行说明。
首先,在通过遥控器611、612设定目标温度及目标相对湿度时,在潜热系统利用单元202、203的潜热系统利用侧控制部228、238中与这些目标温度值及目标相对湿度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值、以及由OA吸入温度·湿度传感器226、236检测出的吸入到单元内的室外空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S71,潜热系统利用侧控制部228、238根据室内空气的目标温度值及目标相对湿度值算出焓的目标值或绝对湿度的目标值,并且,根据RA吸入温度·湿度传感器225、235检测出的温度值及相对湿度值算出从室内吸入到单元内的空气的焓的当前值或绝对湿度的当前值,并算出两个数值的差值、即必要潜热能力值Δh。并且,将该Δh的值转换为用于通知潜热系统热源侧控制部265是否需要提高潜热系统利用单元202、203的处理能力的能力UP信号K1。例如,当Δh的绝对值小于规定值时(即室内空气的湿度值是接近目标湿度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K1设为“0”,当Δh的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K1设为“A”,当Δh的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在除湿运转中室内空气的湿度值比目标湿度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K1设为“B”。
其次,在步骤S72中,潜热系统热源侧控制部265经由步骤S81、S82(后述)使用从潜热系统利用侧控制部228、238传送来的潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1,算出目标冷凝温度值TcS1及目标蒸发温度值TeS1。例如,目标冷凝温度值TcS1是通过将当前的目标冷凝温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相加算出的。另外,目标蒸发温度值TeS1是通过将当前的目标蒸发温度值与潜热系统利用单元202、203的能力UP信号K1相减算出的。由此,在能力UP信号K1的值为“A”时,目标冷凝温度值TcS1变高,目标蒸发温度值TeS1变低。
其次,在步骤S73中,算出相当于潜热负荷处理系统201整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1。例如,系统冷凝温度值Tc1及系统蒸发温度值Te1是通过将潜热系统吸入压力传感器263检测出的潜热系统压缩机构261的吸入压力值及潜热系统排出压力传感器264检测出的潜热系统压缩机构261的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标冷凝温度值TcS1与系统冷凝温度值T1c的温度差ΔTc1及目标蒸发温度值TeS1与系统蒸发温度值Te1的温度差ΔTe1,通过将这些温度差相除来确定是否要增减潜热系统压缩机构261的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的潜热系统压缩机构261的运转负载量来控制潜热系统压缩机构261的运转负载量,进行接近室内空气的目标相对湿度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为正值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量增加,相反地,若温度差ΔTc1减去温度差ΔTe1后的值为负值,则使潜热系统压缩机构261的运转负载量减少。
下面对显热负荷处理系统701的动作进行说明。
显热负荷处理系统701的显热系统热源单元706的显热系统热源侧四通切换阀762处于制冷运转状态(第一孔口762a与第三孔口762c连接、且第二孔口762b与第四孔口762d连接的状态)。另外,显热系统利用单元702、703的显热系统利用侧膨胀阀721、731进行开度调节以对制冷剂进行减压。显热系统热源侧膨胀阀764处于打开状态。
在这种显热系统制冷剂回路710的状态下,当显热系统热源单元706的显热系统压缩机构761起动时,从显热系统压缩机构761排出的高压气体制冷剂通过显热系统热源侧四通切换阀762流入显热系统热源侧热交换器763中,并冷凝成为液体制冷剂。该液体制冷剂通过显热系统热源侧膨胀阀764、显热系统储料器768及显热系统液体连接配管707向显热系统利用单元702、703输送。并且,输送到显热系统利用单元702、703的液体制冷剂在由显热系统利用侧膨胀阀721、731减压后,在空气热交换器722、732中与吸入单元内的室内空气RA进行热交换,从而蒸发成为低压气体制冷剂。该气体制冷剂通过显热系统气体连接配管708再次吸入显热系统热源单元706的显热系统压缩机构761。另一方面,在空气热交换器722、732中与制冷剂进行热交换而冷却的室内空气RA作为供给空气SA向室内供给。另外,如后所述,显热系统利用侧膨胀阀721、731进行开度控制,使空气热交换器722、732的过热度SH、即由液体侧温度传感器723、733检测出的空气热交换器722、732的液体侧制冷剂温度值与由气体侧温度传感器724、734检测出的空气热交换器722、732的气体侧制冷剂温度值的温度差达到目标过热度SHS。
在此,关于空调系统601中进行的系统控制,着眼于显热负荷处理系统701进行说明。另外,对于实现显热负荷处理系统701的显热制冷运转所需的控制将会在后面叙述,在此,首先对显热负荷处理系统701的基本控制进行说明。
首先,在通过遥控器611、612设定目标温度后,在显热系统利用单元702、703的显热系统利用侧控制部728、738中与这些目标温度值一起输入由RA吸入温度·湿度传感器725、735检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值。
于是,在步骤S46,显热系统利用侧控制部728、738算出室内空气的目标温度值与RA吸入温度·湿度传感器725、735检测出的温度值的温度差(以下称为必要显热能力值ΔT)。在此,如上所述,必要显热能力值ΔT是室内空气的目标温度值与当前室内空气的温度值的差值,因此,相当于在空调系统601中必须处理的显热负荷。并且,将该必要显热能力值ΔT的值转换为用于通知显热系统热源侧控制部765是否需要提高显热系统利用单元702、703的处理能力的能力UP信号K2。例如,当ΔT的绝对值小于规定值时(即室内空气的温度值是接近目标温度值的值而不需增减处理能力时)将能力UP信号K2设为“0”,当ΔT的绝对值在必须提高处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值高而需要提高处理能力时)将能力UP信号K2设为“a”,当ΔT的绝对值在必须降低处理能力的方向大于规定值时(即在制冷运转中室内空气的温度值比目标温度值低而需要降低处理能力时)将能力UP信号K2设为“b”。
其次,在步骤S75中,显热系统利用侧控制部728、738根据必要显热能力值ΔT的值来变更目标过热度SHS的值。例如,在需要降低显热系统利用单元702、703的处理能力时(能力UP信号K2为“b”时),则加大目标过热度SHS,控制显热系统利用侧膨胀阀721、731的开度,使空气热交换器722、732中的制冷剂和空气的热交换量减少。
其次,在步骤S76中,显热系统热源侧控制部765使用从显热系统利用侧控制部728、738传送来的显热系统利用单元702、703的能力UP信号K2,算出目标蒸发温度值TeS2。例如,目标蒸发温度值TeS2是通过将当前的目标蒸发温度值与显热系统利用单元702、703的能力UP信号K2相减算出的。由此,在能力UP信号K2的值为“a”时,目标蒸发温度值TeS2变低。
其次,在步骤S77中,显热系统热源侧控制部565算出相当于显热负荷处理系统701整体的冷凝温度及蒸发温度的实测值的值、即系统蒸发温度值Te2。例如,系统蒸发温度值Te2是通过将显热系统吸入压力传感器766检测出的显热系统压缩机构761的吸入压力值及显热系统排出压力传感器767检测出的显热系统压缩机构761的排出压力值换算成这些压力值下的制冷剂的饱和温度而算出的。并且,算出目标蒸发温度值TeS2与系统蒸发温度值Te2的温度差ΔTe2,根据该温度差ΔTe2来确定是否要增减显热系统压缩机构761的运转负载量以及增减幅度。
使用如此确定的显热系统压缩机构761的运转负载量来控制显热系统压缩机构761的运转负载量,进行接近显热系统利用单元702、703的目标温度的系统控制。例如进行下述控制:若温度差ΔTe2的值为正值,则使显热系统压缩机构761的运转负载量减少,相反地,若温度差ΔTe2的值为负值,则使显热系统压缩机构761的运转负载量增加。
在该空调系统601中,如上所述,潜热负荷处理系统201进行主要处理室内的潜热负荷的潜热处理,显热负荷处理系统701进行只处理室内的显热负荷的显热制冷运转。并且,在该空调系统601中,通过使用连接单元741、751的蒸发压力调节阀742、752进行以下的系统控制,从而实现显热负荷处理系统701的显热制冷运转。
首先,在步骤S78中,显热系统利用侧控制部728、738根据RA吸入温度·湿度传感器725、735检测出的吸入到单元内的室内空气的温度值及相对湿度值算出露点温度,算出为了在空气热交换器722、732中空气不结露、即至少在该露点温度以上而在空气热交换器722、732内流动的制冷剂的最低蒸发温度值Te3。
其次,在步骤S79中,将从显热系统利用侧控制部728、738传送给连接单元控制部744、754的最低蒸发温度值Te3换算成与该温度值Te3对应的饱和压力、即最低蒸发压力值P3。并且,在步骤S80中,对该最低蒸发压力值P3与蒸发压力传感器743、753检测出的空气热交换器722、732中的制冷剂压力值进行比较,调节蒸发压力调节阀742、752的开度,使蒸发压力传感器743、753检测出的空气热交换器722、732中的制冷剂压力值在最低蒸发压力值P3以上。
由此,即使在根据必要显热处理能力值来变更显热系统压缩机构761的运转负载量时,也由于通过蒸发压力调节阀742、752进行调节,使蒸发压力传感器743、753检测出的空气热交换器722、732中的制冷剂压力值在与室内空气的露点温度对应的最低蒸发压力值P3以上,因此,可实现显热制冷运转。
另外,在上述无排水除湿制冷运转中,当显热负荷处理系统701的空气热交换器722、732的蒸发温度在露点温度以下(即最低蒸发温度值Te3以下),而结露传感器726、736检测出结露时,连接单元控制部744、754可对最低蒸发压力值P3的值进行修正使其成为比检测出结露时的最低蒸发压力值P3高的压力值,或者通过显热系统利用侧控制部728、738关闭显热系统利用侧膨胀阀721、731,或者通过显热系统利用侧控制部728、738向显热系统热源侧控制部765传送通知检测出结露的信号,显热系统热源侧控制部765停止显热系统压缩机构761,从而能可靠地防止空气热交换器722、732中的结露。
下面参照图43、图44及图46对第二无排水除湿制冷运转时的动作进行说明。
在上述第一无排水除湿制冷运转方法中,潜热负荷处理系统201进行室内的潜热负荷处理,显热负荷处理系统701进行使用蒸发压力调节阀742、743只处理室内的显热负荷的显热制冷运转。即,对潜热负荷处理系统201及显热负荷处理系统701必须处理的潜热处理能力(必要潜热处理能力,相当于Δh)和潜热负荷处理系统801及显热负荷处理系统701必须处理的显热处理能力(必要显热处理能力,相当于ΔT)使用潜热负荷处理系统201及显热负荷处理系统701进行处理。在此,潜热负荷处理系统201的处理能力的增减主要通过控制潜热系统压缩机构261的运转负载量来进行。显热负荷处理系统701的处理能力的增减主要通过控制显热系统压缩机构761的运转负载量来进行。
并且,在潜热负荷处理系统201进行的潜热负荷处理中,如图5所示,通过构成潜热负荷处理系统201的第一吸附热交换器222、232及第二吸附热交换器223、233的吸附动作或再生动作,不仅进行潜热处理也进行显热处理,因此,结果是与潜热处理一起进行显热处理。在此,若将在潜热负荷处理系统201中与潜热处理一起进行的显热处理的处理能力设为发生显热处理能力,则显热负荷处理系统必须处理的显热负荷为从必要潜热处理能力减去发生显热处理后的部分。
因此,在第二无排水除湿制冷运转方法中,在考虑到在潜热负荷处理系统201中进行显热负荷处理这一点的基础上,进行以下的系统控制。不过,该第二无排水除湿制冷运转方法中,除本运转方法所特有的步骤S81~S84以外的步骤(即步骤S71~S80)与第一运转方法的控制流程相同,故省略其说明。
在步骤S81中,当吸附热交换器222、223及吸附热交换器232、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔是显热优先模式(例如图5中的时间D)、且能力UP信号K2为“b”时(显热系统利用单元702、703的必要显热处理能力变小时),潜热系统利用侧控制部228、238在步骤S83中将切换时间间隔变更为潜热优先(例如图5中的时间C)。相反地,在为其他条件时,进入步骤S82。
并且,在步骤S82中,当吸附热交换器222、223及吸附热交换器232、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔是潜热优先(例如图5中的时间C)、且能力UP信号K2为“a”时(显热系统利用单元702、703的必要显热处理能力变大时),则在步骤S84中将切换时间间隔变更为显热优先(例如图5中的时间D),从而可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力。
由此,在第二运转方法中,在必要显热处理能力值ΔT变大而需要加大显热负荷处理系统701的显热处理能力时,通过延长潜热系统利用单元202、203的吸附热交换器222、232、223、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔,可减小在吸附热交换器222、232、223、233进行处理的潜热处理能力,且可加大显热处理能力,从而加大潜热负荷处理系统的显热处理能力,即提高显热处理能力比,因此,即使在必要显热处理能力值ΔT变大时,在显热负荷处理系统701的空气热交换器722、732中也可使空气中的水分不会结露地进行运转,仅处理室内的显热负荷,且可应对显热处理能力的变动。
另外,与第一运转方法相同,在上述无排水除湿制冷运转中,当显热负荷处理系统701的空气热交换器722、732的蒸发温度在露点温度以下(即最低蒸发温度值Te3以下),而结露传感器726、736检测出结露时,连接单元控制部744、754可对最低蒸发压力值P3的值进行修正使其成为比检测出结露时的最低蒸发压力值P3高的压力值,或者通过显热系统利用侧控制部728、738关闭显热系统利用侧膨胀阀721、731,或者通过显热系统利用侧控制部728、738向显热系统热源侧控制部765传送通知检测出结露的信号,显热系统热源侧控制部765停止显热系统压缩机构761,从而能可靠地防止空气热交换器722、732中的结露。
另外,在该运转方法中,因为同时使用蒸发压力调节阀742、752,故即使在显热系统压缩机构761的运转负载量最小而显热系统压缩机构761吸入侧的气体制冷剂温度在室内空气的露点温度以下时,通过减小蒸发压力调节阀742、752的开度,也可防止空气热交换器722、732中的结露,且继续进行除湿制冷运转。
<无排水系统起动控制>
空调系统601的无排水系统起动运转与第三实施例的空调系统401的无排水起动运转相同,故省略说明。
(3)空调系统的特征
本实施例的空调系统601具有以下特征。
(A)
在本实施例的空调系统601中,潜热负荷处理系统201的构成与第一实施例的空调系统1相同,故具有与空调系统1相同的特征。
并且,在本实施例的空调系统601中,除潜热负荷处理系统201外还包括显热负荷处理系统701,而且,该潜热负荷处理系统201包括:包含具有吸附热交换器222、223、232、233的潜热系统利用侧潜热系统制冷剂回路210a、210b的潜热系统利用单元202、203、以及包含潜热系统热源侧制冷剂回路210c的潜热系统热源单元206,该显热负荷处理系统701包括:包含具有空气热交换器722、732的显热系统利用侧制冷剂回路710a、710b的显热系统利用单元702、703、以及包含显热系统热源侧制冷剂回路710c的显热系统热源单元706。由此,两个处理系统201、701可分开处理室内的潜热负荷及显热负荷。
(B)
在本实施例的空调系统601中,与第三实施例的空调系统401相同,在必要显热处理能力值变大而需要加大显热负荷处理系统701的显热处理能力时,通过延长构成潜热负荷处理系统201的吸附热交换器222、232、223、233的吸附动作和再生动作的切换时间间隔,可减小在吸附热交换器222、232、223、233进行处理的潜热处理能力,且可加大显热处理能力,即可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力比,从而可加大潜热负荷处理系统201的显热处理能力,因此,在显热负荷处理系统701中可使空气中的水分不会结露地进行运转,仅处理室内的显热负荷,且可应对显热处理能力的变动。
(C)
在本实施例的空调系统601中,根据室内空气的露点温度来控制蒸发压力调节阀742、752,例如使空气热交换器722、732中的制冷剂的蒸发温度在室内空气的露点温度以下,从而空气中的水分不会在空气热交换器722、732的表面结露,可抑制空气热交换器722、732中产生冷凝水。由此,不需在具有第二利用侧制冷剂回路710a、710b的单元中设置排水配管,可实现具有第二利用侧制冷剂回路710a、710b的单元的设置工程的省力化。
另外,在空调系统601中,作为蒸发压力调节阀742、752控制空气热交换器722、732中的制冷剂蒸发压力的控制值,不使用露点温度而使用由蒸发压力传感器743、753实测的空气热交换器722、732中的制冷剂蒸发压力,因此,与使用露点温度来控制制冷剂的蒸发压力的情况相比,可提高控制响应性。
(D)
在本实施例的空调系统601中,当通过结露传感器726、736可靠地检测空气热交换器722、732中的结露、且检测出结露时,通过变更根据露点温度算出的最低蒸发压力值P3可变更空气热交换器722、732中的制冷剂蒸发压力,或者停止构成显热系统热源单元706的显热系统压缩机构761,或者关闭显热系统利用单元702、703的显热系统利用侧膨胀阀721、731,从而能可靠地防止空气热交换器722、732中的结露。
(4)变形例1
在上述显热负荷处理系统601中,根据RA吸入温度·湿度传感器725、735检测出的室内空气的温度及相对湿度算出室内空气的露点温度,算出空气热交换器722、732中的制冷剂的最低蒸发温度值Te3,从而用在系统控制中,但如图47所示,也可在显热系统利用单元702、703中设置露点传感器727、737,将该露点传感器727、737检测出的露点温度用在系统控制中。
(5)变形例2
在上述显热负荷处理系统601中,蒸发压力调节阀742、752及蒸发压力传感器743、753内置在与显热系统利用单元702、703不同的连接单元741、751中,但也可如图48所示,将蒸发压力调节阀742、752及蒸发压力传感器743、753内置在显热系统利用单元702、703中。此时,显热系统利用侧控制部728、738兼有连接单元控制部744、754的功能。
(6)变形例3
在本实施例的潜热系统热源单元206中,如图49所示,也可与第一实施例的热源单元6相同,连接潜热系统辅助冷凝器266,从而可使从潜热系统压缩机构261排出后向潜热系统利用单元202、203输送的高压气体制冷剂的一部分冷凝。
[其他实施例]
上面参照附图对本发明的实施例进行了说明,但具体构成并不限定为这些实施例,在不脱离本发明宗旨的范围内可进行变更。
(A)
在上述第二、第三及第四实施例的空调系统中,作为显热负荷处理系统使用可进行制冷及取暖切换运转的多联式空调系统,但并不限定于此,也可使用制冷专用的多联式空调系统和可进行制冷及取暖同时运转的多联式空调系统。
(B)
在上述第三及第四实施例的空调系统中,在显热系统利用单元中设置有结露传感器,但在能可靠地进行显热负荷处理系统的显热制冷运转时,也可不设置结露传感器。
产业上的可利用性:
采用本发明,可抑制设置多台使用了吸附热交换器的空调装置时产生的成本上升、以及内置有吸附热交换器的单元的尺寸增大。

Claims (24)

1、一种空调系统(1)(101)(201)(401)(601),通过进行蒸气压缩式制冷循环运转来处理室内的潜热负荷及显热负荷,其特征在于,包括:
多个利用侧制冷剂回路(10a、10b)(210a、210b),该利用侧制冷剂回路具有表面设有吸附剂的吸附热交换器(22、23、32、33)(222、223、232、233),通过交替地进行使所述吸附热交换器作为制冷剂的蒸发器发挥作用而使所述吸附剂吸附空气中的水分的吸附动作、以及使所述吸附热交换器作为制冷剂的冷凝器发挥作用而使水分从所述吸附剂中脱离的再生动作可对空气进行除湿或加湿;
热源侧制冷剂回路(10c)(210c),该热源侧制冷剂回路具有压缩机构(61)(261)和连接于所述压缩机构吸入侧的储液容器(62)(262);
排出气体连接配管(7、207),该排出气体连接配管连接于所述压缩机构的排出侧,并连接所述利用侧制冷剂回路与所述热源侧制冷剂回路;以及
连接于所述压缩机构吸入侧的吸入气体连接配管(8)(208),
可将通过所述吸附热交换器后的空气向室内供给。
2、如权利要求1所述的空调系统(1)(101)(201)(401)(601),其特征在于,所述热源侧制冷剂回路(10c)(210c)具有连接于所述压缩机构(61)(261)排出侧的辅助冷凝器(66)(266)。
3、如权利要求1或2所述的空调系统(101)(401)(601),其特征在于,包括:
多个第二利用侧制冷剂回路(310a、310b)(510a、510b)(710a、710b),该第二利用侧制冷剂回路具有空气热交换器(322、332)(522、532)(722、732),可进行制冷剂和空气的热交换;以及
第二热源侧制冷剂回路(310c)(510c)(710c),该第二热源侧制冷剂回路与所述第二利用侧制冷剂回路连接,具有第二压缩机构(361)(561)(761)和热源侧热交换器(363)(563)(763),
可将通过所述空气热交换器后的空气向室内供给。
4、如权利要求3所述的空调系统(101),其特征在于,算出发生显热处理能力值(Δt),该发生显热处理能力值相当于通过所述吸附热交换器(222、223、232、233)的吸附动作或再生动作在所述第一利用侧制冷剂回路(210a、210b)中与室内的潜热负荷处理一起处理的显热负荷的处理能力,并在考虑所述发生显热处理能力值的基础上控制所述第二压缩机构(361)的运转负载量。
5、如权利要求4所述的空调系统(101),其特征在于,包括供给空气温度检测机构(227、237),用于检测通过所述吸附热交换器(222、223、232、233)后向室内供给的空气的温度,
根据所述供给空气温度检测机构检测出的供给空气温度和室内的空气温度算出所述发生显热处理能力值(Δt)。
6、如权利要求4或5所述的空调系统(101),其特征在于,系统起动时,将通过所述空气热交换器(322、332)后的空气向室内供给,使室外的空气不通过所述吸附热交换器(222、223、232、233)。
7、如权利要求4或5所述的空调系统(101),其特征在于,系统起动时,在所述多个吸附热交换器(222、223、232、233)的吸附动作和再生动作的切换停止的状态下,使室外的空气通过所述多个吸附热交换器中的一个后向室外排出,且使室内的空气通过所述多个吸附热交换器中的与使所述室外的空气通过的吸附热交换器不同的吸附热交换器后重新向室内供给。
8、如权利要求4或5所述的空调系统(101),其特征在于,系统起动时,使所述吸附热交换器(222、223、232、233)的吸附动作和再生动作的切换时间间隔比通常运转时长。
9、如权利要求6至8中任一项所述的空调系统(101),其特征在于,所述系统起动时的动作在系统起动后经过规定时间后解除。
10、如权利要求6至8中任一项所述的空调系统(101),其特征在于,所述系统起动时的动作在室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差达到规定温度差以下后解除。
11、如权利要求6至10中任一项所述的空调系统(101),其特征在于,在开始所述系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差是否在规定温度差以下,
当室内空气的目标温度与室内空气的温度的温度差在规定温度差以下时不进行所述系统起动时的动作。
12、如权利要求3所述的空调系统(610),其特征在于,包括压力调节机构(742)(752),该压力调节机构与所述空气热交换器(722)(732)的气体侧连接,用于控制使所述空气热交换器作为制冷剂的蒸发器发挥作用时所述空气热交换器中的制冷剂的蒸发压力。
13、如权利要求12所述的空调系统(601),其特征在于,根据室内空气的露点温度,通过所述压力调节机构(742)(752)来控制使所述空气热交换器(722)(732)作为蒸发器发挥作用时的制冷剂的蒸发压力。
14、如权利要求13所述的空调系统(601),其特征在于,包括检测所述空气热交换器(722)(732)中的制冷剂压力的压力检测机构(743、753),
根据室内空气的露点温度算出目标蒸发压力值(P3),通过所述压力调节机构进行控制使所述压力检测机构检测出的制冷剂蒸发压力在所述目标蒸发压力值以上。
15、如权利要求14所述的空调系统(601),其特征在于,包括检测所述空气热交换器(722)(732)中有无结露的结露检测机构(726、736),
当所述结露检测机构检测出结露时,变更所述目标蒸发压力值(P3)。
16、如权利要求3、12至16中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,包括检测所述空气热交换器(522、532)(722、732)中有无结露的结露检测机构(526、536)(726、736),
当所述结露检测机构检测出结露时,停止所述第二压缩机构(561)(761)。
17、如权利要求3、12至16中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,包括检测所述空气热交换器(522、532)(722、732)中有无结露的结露检测机构(526、536)(726、736),
所述第二利用侧制冷剂回路(510a、510b)(710a、710b)具有连接于所述空气热交换器的液体侧的利用侧膨胀阀(521、531)(721、731),
当所述结露检测机构检测出结露时,关闭所述利用侧膨胀阀。
18、如权利要求1至3、12至17中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,可变更所述吸附热交换器(222、223、232、233)的吸附动作和再生动作的切换时间间隔。
19、如权利要求12至18中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,系统起动时,与所述第二利用侧制冷剂回路(510a、510b)(710a、710b)进行的室内显热负荷处理相比使所述第一利用侧制冷剂回路(210a、210b)进行的室内潜热负荷处理优先。
20、如权利要求19所述的空调系统(401)(601),其特征在于,系统起动时,在室内空气的露点温度达到目标露点温度值以下之前的期间,使所述第二利用侧制冷剂回路(510a、510b)(710a、710b)进行的室内显热负荷处理停止。
21、如权利要求19所述的空调系统(401)(601),其特征在于,系统起动时,在室内空气的绝对湿度达到目标绝对湿度值以下之前的期间,使所述第二利用侧制冷剂回路(510a、510b)(710a、710b)进行的室内显热负荷处理停止。
22、如权利要求19至21中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,系统起动时,使室外空气通过所述多个吸附热交换器(222、223、232、233)中正在进行再生动作的吸附热交换器后向室外排出,且使室内空气通过所述多个吸附热交换器中正在进行吸附动作的吸附热交换器后重新向室内供给。
23、如权利要求19至22中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,在开始所述系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标露点温度与室内空气的露点温度是否在规定露点温度差以下,
当室内空气的目标露点温度与室内空气的露点温度在规定露点温度差以下时不进行所述系统起动时的动作。
24、如权利要求19至22中任一项所述的空调系统(401)(601),其特征在于,在开始所述系统起动时的动作之前,判定室内空气的目标绝对湿度与室内空气的绝对湿度是否在规定绝对湿度差以下,
当室内空气的目标绝对湿度与室内空气的绝对湿度在规定绝对湿度差以下时不进行所述系统起动时的动作。
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