DE112014000525T5

DE112014000525T5 - Heizsystem

Info

Publication number: DE112014000525T5
Application number: DE112014000525.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kume
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-10-08
Also published as: WO2014115496A1; JP2014142100A; JP5831466B2

Abstract

Ein Heizsystem umfasst einen Lüftungswärmetauscher 34, der Wärme zwischen einer Abluft, die aus einem Inneren eines Raums als einem Zielheizraum in sein Äußeres abgegeben wird, und einer zugeführten Luft, die von außerhalb des Raums in sein Inneres eingesaugt wird, austauscht, einen hochtemperaturseitigen Heizungskern 35, der die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, heizt, und einen niedertemperaturseitigen Heizungskern 36, der die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher strömt, heizt. Der hochtemperaturseitige Heizungskern heizt die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher strömt, unter Verwendung des Wärmemediums, das von dem Kältemittel, das von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßen wird, als eine Wärmequelle geheizt wird. Der niedertemperaturseitige Heizungskern verringert die Temperatur des Wärmemediums, das Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das in ein elektrisches Expansionsventil 13 in dem Wärmepumpenkreislauf strömt, wodurch die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher strömt, geheizt wird. Folglich kann die zugeführte Luft ausreichend geheizt werden, ohne den Leistungskoeffizienten des Wärmepumpenkreislaufs zu verringern.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung 2013-009906 , eingereicht am 23. Januar 2013, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Heizsystem, das einen Wärmepumpenkreislauf umfasst.
Hintergrundtechnik
In der verwandten Technik offenbart das Patentdokument 1 ein Heizsystem, das die Heizung jedes Raums (Zielheizraum) eines Wohnhauses, wie etwa eines Wohnzimmers, einer Küche und eines Schlafzimmers, durch Zuführen eines von einem Wärmepumpenkreislauf geheizten Wärmemediums (Warmwasser) an eine Heizvorrichtung, wie etwa eine Flächenheizungs- oder eine Fußbodenheizungsvorrichtung, die in jedem Raum installiert ist, durchführt
Das in dem Patentdokument 1 offenbarte Heizsystem umfasst einen Lüftungswärmetauscher, der Wärme zwischen Abluft (Innenluft), die von dem Inneren an das Äußere des Raums abgegeben wird, und zugeführter Luft (Außenluft), die während der Beluftung des Inneren von außen in sein Inneres angesaugt wird, austauscht, wodurch die zugeführte Luft geheizt wird, und einen Heizwärmetauscher, der die zugeführte Luft unter Verwendung von Warmwasser, das aus einer Heizvorrichtung in jedem Raum angeordnet ist, strömt, als eine Wärmequelle heizt. Diese zwei Wärmetauscher sind konstruiert, um die zugeführte Luft zu heizen, um eine Verringerung der Temperatur des Inneren, die andernfalls durch die Lüftung bewirkt würde, zu unterdrücken.
Außerdem tauscht das Heizsystem des Patentdokuments 1 Wärme zwischen dem Warmwasser auf einer relativ niedrigen Temperatur, das aus dem Heizwärmetauscher strömt, und einem hochdruckseitigen Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf aus, wodurch eine Enthalpie des hochdruckseitigen Kältemittels verringert wird, um einen Leistungskoeffizienten (COP) des Wärmepumpenkreislauf zu verbessern.
Dokument der verwandten Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr 4419475

Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben durch ihre Untersuchungen herausgefunden, dass das Heizsystem des Patentdokuments 1 aufgebaut ist, um die Heizung des Inneren jedes Raums unter Verwendung des Warmwassers, das von dem Wärmepumpenkreislauf als eine Wärmequelle geheizt wird, durchzuführen, wodurch es schwierig gemacht wird, das Innere jedes Raums durch ausreichendes Heizen der zugeführten Luft mit dem Lüftungswärmetauscher und dem Heizwärmetauscher zu heizen, ohne den Leistungskoeffizienten (COP) des Wärmepumpenkreislaufs zu verringern. Folglich kann das Heizsystem des Patentdokuments 1 in einigen Fällen die Verringerung der Innentemperatur aufgrund der Lüftung, zum Beispiel, wenn eine Außenlufttemperatur niedrig ist, oder ähnliches, nicht hinreichend unterdrücken.
Detaillierter verwendet der Lüftungswärmetauscher die Abluft als eine Wärmequelle, und kann somit die Temperatur der zugeführten Luft nicht ausreichend erhöhen, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist oder ähnliches. Andererseits kann der Heizwärmetauscher die Temperatur der zugeführten Luft ausreichend höher machen, indem er die Temperatur von Warmwasser, das in den Heizwärmetauscher strömt, erhöht. Wenn jedoch die Temperatur des Warmwassers, das in den Heizwärmetauscher strömt, erhöht wird, wird die Temperatur von Warmwasser, das aus dem Heizwärmetauscher strömt, ebenfalls erhöht. Dies könnte den COP des Wärmepumpenkreislaufs verringern.
Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der vorangehenden Gegebenheiten gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die zugeführte Luft, die von dem Äußeren eines Raums in einen Zielheizraum (einen Raum, der geheizt werden soll) eingesaugt wird, ausreichend zu heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs in einem Heizsystem mit einem Wärmepumpenkreislauf zu verringern.
Ein Heizsystem gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Wärmepumpenkreislauf mit einem Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, und einem Dekompressor, der das von dem Kompressor druckerhöhte Kältemittel dekomprimiert; einen Lüftungswärmetauscher, der Wärme zwischen einer Abluft, die von einem Zielheizraum ins Äußere eines Raums abgegeben wird, und einer zugeführten Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum eingesaugt wird, austauscht; einen hochtemperaturseitigen Heizungskern, der die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher strömt, unter Verwendung des von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittels oder eines Wärmemediums, das mit dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, als eine Wärmequelle heizt; und einen niedertemperaturseitigen Heizungskern, der die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher strömt, durch Verringern einer Temperatur des Kältemittels, das in den Dekompressor strömt, oder eines Wärmemediums, das Wärme mit dem in den Dekompressor strömenden Kältemittel austauscht, heizt.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern ist bereitgestellt, um die von dem Lüftungswärmetauscher geheizte zugeführte Luft weiter zu heizen, wodurch die Erhöhung der Temperatur der zugeführten Luft, die in den Zielheizraum gesaugt wird, ermöglicht wird. Zu dieser Zeit verwendet der hochtemperaturseitige Heizungskern das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel oder ein Wärmemedium, das mit dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, als eine Wärmequelle, so dass die zugeführte Luft ausreichend auf die Temperatur geheizt werden kann, die benötigt wird, um den Zielheizraum zu heizen.
Ferner ist der niedertemperaturseitige Heizungskern derart bereitgestellt, dass er die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher strömt, weiter heizt, wodurch die Temperaturerhöhung der zugeführten Luft, die in den Zielheizraum eingesaugt wird, ermöglicht wird Zu dieser Zeit verringert der niedertemperaturseitige Heizungskern die Temperatur des in den Dekompressor strömenden Kältemittels oder des Wärmemediums, das Wärme mit dem in den Dekompressor strömenden Kältemittel austauscht, wodurch die Enthalpie des in den Dekompressor strömenden Kältemittels verringert wird, um die Verbesserung des Leistungskoeffizienten des Wärmepumpenkreislaufs zu ermöglichen.
Folglich umfasst das Heizsystem sowohl den hochtemperaturseitigen Heizungskern als auch den niedertemperaturseitigen Heizungskern und kann die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum gesaugt wird, ausreichend heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs zu verringern.
Das Wärmemedium, das mit dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, ist nicht auf ein Wärmemedium beschränkt, das an einem Wärmetauscher oder ähnlichem direkt mit dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, und kann ein Wärmemedium umfassen, das über ein anderes Wärmemedium oder ähnliches indirekt mit dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird.
Das Wärmemedium, das Wärme mit dem in den Dekompressor strömenden Kältemittel austauscht, ist nicht auf ein Wärmemedium beschränkt, das an dem Wärmetauscher oder ähnlichem direkt mit dem in den Dekompressor strömenden Kältemittel austauscht, und umfasst ein Wärmemedium, das über ein anderes Wärmemedium oder ähnliches indirekt Wärme austauscht.
Alternativ kann der Wärmepumpenkreislauf in dem Heizsystem der vorliegenden Offenbarung einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher umfassen, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem Wärmemedium austauscht, um das Wärmemedium zu heizen, und der Dekompressor kann ein aus dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher strömendes Kältemittel dekomprimieren. In diesem Fall kann der hochtemperaturseitige Heizungskern die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher strömt, unter Verwendung des Wärmemediums, das von dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher geheizt wird, als eine Wärmequelle heizen Alternativ/Ferner kann der niedertemperaturseitige Heizungskern die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher strömt, durch Verringern der Temperatur des Wärmemediums, das Wärme mit dem in den Dekompressor strömenden Kältemittel austauscht, heizen.
Auf diese Weise kann in dem System, das die zugeführte Luft über das Wärmemedium heizt, das Wärmemedium auch als eine Wärmequelle für eine Heizvorrichtung verwendet werden, die eine Wärmequelle mit einem zu dem jeweils des hochtemperaturseitigen Heizungskerns und des niedertemperaturseitigen Heizungskerns unterschiedlichen Temperaturbereich erfordert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer vierten Ausführungsform.
5 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer fünften Ausführungsform.
6 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer sechsten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 beschrieben. Ein Heizsystem 1 wird auf Wohnhäuser angewendet und angepasst, um das Innere jedes Raums (Zielheizraum), wie etwa ein Wohnzimmer, eine Küche und ein Schlafzimmer, zu heizen. Das Wohnhaus ist ein zugfreies Haus, welches das sogenannte luftdichte Haus ist, und benötigt regelmäßige Lüftung.
Wie in dem beispielhaften Aufbaudiagramm von 1 gezeigt, umfasst das Heizungssystem 1 einen Wärmepumpenkreislauf 10, der zugeführtes Heißwasser heizt, einen Heißwasserlagerbehälter 20, der das von dem Wärmepumpenkreislauf 10 geheizte zugeführte Heißwasser darin lagert, und eine Zuführungsluftheizeinheit 30, die die zugeführte Luft (Außenluft), die von außerhalb in das Innere des Raums gesaugt wird, während der Lüftung des Inneren heizt.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 ist ein Dampfkompressionskältekreislauf, der aufgebaut ist, indem ein Kompressor 11, ein Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, ein elektrisches Expansionsventil 13, ein Verdampfer 14 und ähnliches durch Kältemittelrohrleitungen verbunden sind.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 verwendet Kohlendioxid als ein Kältemittel und bildet einen überkritischen Kältekreislauf, in dem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck in einem Kreislauf, der von einer Ausstoßöffnungsseite des Kompressors 11 zu einer Einlassseite des elektrischen Expansionsventils 13 führt, größer oder gleich dem kritischen Druck des Kältemittels wird. Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 wird in das Kältemittel gemischt, und ein Teil des Kältemaschinenöls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf.
Der Kompressor 11 saugt ein Kältemittel an, komprimiert das Kältemittel auf den kritischen Druck oder höher und stößt das komprimierte Kältemittel dann in dem Wärmepumpenkreislauf 10 daraus aus. In der ersten Ausführungsform wird ein elektrischer Kompressor, der einen Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung mit einer festen Ausstoßkapazität unter Verwendung eines Elektromotors antreibt, als der Kompressor 11 verwendet. Der Betrieb des Elektromotors des Kompressors 11 (die Drehzahl) wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von einer Steuerung ausgegeben wird, die später beschrieben werden soll.
Der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 tauscht Wärme zwischen dem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel und dem zugeführtem Heißwasser aus, wodurch das zugeführte Heißwasser geheizt wird. Das zugeführte Heißwasser ist ein Fluid, das von dem Wärmepumpenkreislauf 10 geheizt werden soll Das zugeführte Heißwasser wird in dem Heißwasserlagerbehälter 20, der später beschrieben werden soll, gelagert und dann an eine Kirche, ein Bad, etc. zugeführt. Ferner dient das zugeführte Heißwasser auch als ein Wärmemedium, das in dem Wärmepumpenkreislauf 10 erzeugte Wärme auf das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerte zugeführte Heißwasser überträgt.
Folglich bildet der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher, der in den begleitenden Ansprüchen beschrieben wird. Ein derartiger Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 kann einen Wärmetauscher oder ähnliches verwenden, in dem mehrerer Rohre bereitgestellt sind, um die Zirkulation von Kältemittel zuzulassen, während Kältemitteldurchgänge 12a, Wasserdurchgänge 12b zwischen den benachbarten Rohren ausgebildet sind und Innenrippen in den Wasserdurchgängen 12b angeordnet sind, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel zu fördern.
In der ersten Ausführungsform verwendet der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 einen Gegenströmungswärmetauscher, in dem eine Strömungsrichtung des Kältemittels, das durch den Kältemitteldurchgang 12a strömt, entgegengesetzt zu der des zugeführten Heißwassers ist, das durch den Wasserdurchgang 12b strömt.
Der Gegenströmungswärmetauscher kann zwischen dem Kältemittel auf der Einlassseite des Kältemitteldurchgangs 12a und dem zugeführten Heißwasser auf der Auslassseite des Wasserdurchgangs 12b und auch zwischen dem Kältemittel auf der Auslassseite des Kältemitteldurchgangs 12a und dem zugeführten Heißwasser auf der Einlassseite des Wasserdurchgangs 12b Wärme austauschen, so dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem zugeführten Heißwasser und dem Kältemittel über den gesamten Wärmeaustauschbereich sichergestellt werden kann, wodurch ein Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert wird.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 bildet, wie vorstehend beschrieben, den überkritischen Kältekreislauf. Folglich führt das Kältemittel in dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 Wärme ab, während es in einem überkritischen Zustand bleibt, ohne kondensiert zu werden, wodurch die Enthalpie verringert wird.
Das elektrische Expansionsventil 13 ist ein Dekompressor, der das aus den Kältemitteldurchgängen 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömende Kältemittel dekomprimiert. Insbesondere ist das elektrische Expansionsventil 13 ein variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper mit variablen Drosselöffnungsgraden und einen elektrischen Aktuator, der geeignet ist, den Drosselöffnungsgrad des Ventilkörpers zu ändern, umfasst. Ferner wird der Betrieb des elektrischen Aktuators durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Ein Verdampfer 14 dient dazu, das von dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimierte Kältemittel durch Austauschen von Wärme mit Außenluft oder Abluft, die aus einem Lüftungswärmetauscher 34 einer Zuführungsluftheizeinheit 30, die später beschrieben werden soll, strömt, zu verdampfen. Als ein derartiger Verdampfer 14 kann ein Rippen- und Rohr-Wärmetauscher oder ähnliches verwendet werden. Die Kältemittelauslassseite des Verdampfers 14 ist mit der Ansaugöffnungsseite des Kompressors 11 verbunden.
Beachten Sie, dass jeweilige Komponenten 11 bis 14 des Wärmepumpenkreislaufs 10 (Komponenten, die in einem Bereich angeordnet sind, der von einer abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie in 1 umschlossen ist) in einem Gehäuse oder in einer Rahmenstruktur, die integral als die Wärmepumpeneinheit strukturiert ist, aufgenommen sind.
Als nächstes wird der Heißwasserlagerbehälter 20 nachstehend beschrieben. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist aus Metall (zum Beispiel rostfrei) mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit ausgebildet. Der Heißwasserlagerbehälter 20 hat eine wärmeisolierte Struktur, deren Außenumfang mit einem Wärmeisolator bedeckt ist, eine Vakuumisolationsstruktur, die einen Doppelbehälter hat, oder ähnliches. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist ein Warmwasserbehälter, der das zugeführte Heißwasser lange Zeit auf hoher Temperatur halten kann. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist auch außerhalb des Raums angeordnet.
Das zugeführte Heißwasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, wird von einem Zapfloch, das an einem oberen Teil des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt ist, abgegeben und mit Kaltwasser vermischt, das von einer Zapfstelle zugeführt wird, um dadurch seine Temperatur von einem (nicht gezeigten) Temperatureinstellventil eingestellt zu bekommen. Dann wird das vermischte Wasser an das Innere (insbesondere die Küche, das Bad und ähnliche) zugeführt. Leitungswasser wird von einem Speisewassereinlass zugeführt, der an einem unteren Teil des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt ist, um den Lagerbehälter wieder mit zugeführtem Heißwasser in einer Menge des zugeführten Heißwassers aufzufüllen.
Ferner ist der Heißwasserlagerbehälter 20 durch einen ersten Wasserzirkulationskreis 21 mit den Wasserdurchgängen 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in dem Wärmepumpenkreislauf 10 verbunden. Der erste Wasserzirkulationskreis 21 ist ein Wasserzirkulationskreis, der zulässt, dass das zugeführte Heißwasser zwischen dem Heißwasserlagerbehälter 20 und dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zirkuliert. Der erste Wasserzirkulationskreis 21 ist mit einer ersten Wasserzirkulationspumpe 22, die als eine Wasserdruckspeisung für die Zirkulation des zugeführten Heißwassers dient, versehen.
Die erste Wasserzirkulationspumpe 22 ist eine elektrische Wasserpumpe, die das zugeführte Heißwasser, das aus einem Warmwasserauslass, der auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 strömt, ansaugt und das zugeführte Heißwasser an die Wasserdurchgänge 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 druckspeist. Ferner wird der Betrieb der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 (ihre Drehzahl) von einem Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Wenn somit die erste Wasserzirkulationspumpe 22 einmal betätigt wird, zirkuliert das zugeführte Heißwasser von dem Heißwasserauslass, der auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt ist, in dieser Reihenfolge durch die erste Wasserzirkulationspumpe 22, die Wasserdurchgänge 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 und einen auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellten Heißwassereinlass. Auf diese Weise tritt eine Temperaturverteilung auf, in der das von dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 geheizte zugeführte Heißwasser zu der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 strömt, und innerhalb des Heißwasserlagerbehälters 20 wird die Temperatur des zugeführten Heißwassers von der Oberseite zu seiner Unterseite verringert.
In der ersten Ausführungsform wird der Gegenströmungswärmetauscher als der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 verwendet, wodurch das zugeführte Heißwasser, das aus dem auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellten Warmwasserauslass strömt, Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das eine relativ niedrige Enthalpie hat und durch eine strömungsabwärtige Seite der Kältemittelströmung in dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 zirkuliert. Das heißt, an dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 dient das zugeführte Heißwasser mit einer niedrigen Temperatur auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 als ein Wärmemedium, das direkt Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das in das elektrische Expansionsventil 13 auf der strömungsabwärtigen Seite des Kältemitteldurchgangs 12a strömt.
Andererseits wird das zugeführte Heißwasser, das aus dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, durch Austauschen von Wärme mit dem Kältemittel, das eine relativ hohe Enthalpie hat und durch die strömungsaufwärtige Seite der Kältemittelströmung des Kältemitteldurchgangs 12a in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 strömt, geheizt. Das heißt, das zugeführte Heißwasser mit einer hohen Temperatur auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 dient als ein Wärmemedium, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 direkt mit dem von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel geheizt wird.
Als nächstes hat die Zuführungsluftheizeinheit 30 ein Gehäuse 31, das einen Abluftlüftungsdurchgang 32 für die Zirkulation von Abluft hat, die aus dem Inneren nach außerhalb des Raums abgegeben wird, und einen Zuführungsluftlüftungsdurchgang 33 für die Zirkulation der zugeführten Luft, die während der Lüftung des Inneren von außerhalb ins Innere des Raums eingesaugt wird. Das Gehäuse 31 nimmt einen Abluftgebläseventilator 32a, einen Zuführungsluftgebläseventilator 33a, einen Lüftungswärmetauscher 34 und einen hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und einen niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 darin auf, die geeignet sind, die zugeführte Luft zu heizen
Der Abluftgeblaseventilator 32a ist ein elektrisches Gebläse, das Abluft aus dem Inneren nach außerhalb des Raums bläst, und ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Abluftströmung in dem Abluftlüftungsdurchgang 32 angeordnet. Der Zuführungsluftgebläseventilator 33a ist ein elektrisches Gebläse, das zugeführte Luft von außen ins Innere des Raums bläst, und ist auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Zuführungsluftströmung in dem Zuführungsluftlüftungsdurchgang 33 angeordnet. Die Betriebsrate des Abluftgebläseventilators 32a und des Zuführungsluftgebläseventilators 33a, das heißt, die Drehzahl (Volumen der geblasenen Luft) werden jeweils durch eine Steuerspannung gesteuert, die von der Steuerung ausgegeben wird.
Der Lüftungswärmetauscher 34 tauscht bei der Lüftung des Inneren Wärme zwischen der Abluft und der zugeführten Luft aus. Folglich kann der Lüftungswärmetauscher 34 die zugeführte Luft zum Beispiel durch Austauschen von Wärme zwischen der Hochtemperaturabluft und der Niedertemperaturzuführungsluft beim Heizen des Inneren des Raums heizen. Das heißt, der Lüftungswärmetauscher 34 dient dazu, die Verringerung in der Temperatur des Inneren des Raums aufgrund der Lüftung durch Rückgewinnen von Wärmeenergie, die zusammen mit der Abluft nach außerhalb des Raums abgeführt wird, zur Zeit des Heizens zu unterdrücken, wodurch die zugeführte Luft geheizt wird.
Ein derartiger Lüftungswärmetauscher 34 kann einen Wärmetauscher oder ähnliches verwenden, in dem Metallplatten (z. B. Aluminiumplatte oder Kupferplatte) mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit parallel zueinander laminiert sind, Abluftdurchgänge und Ensaugdurchgänge abwechselnd zwischen den benachbarten Metallplatten ausgebildet sind, und Innenrippen angeordnet sind, um den Wärmeaustausch zwischen der Abluft und der zugeführten Luft innerhalb der Abluftdurchgänge und der Ansaugdurchgänge zu fördern. Folglich kann der Lüftungswärmetauscher 34 die zugeführte Luft kühlen, indem er zum Beispiel beim Kühlen des Inneren des Raums Wärme zwischen der Hochtemperaturzuführungsluft und der Niedertemperaturabluft austauscht.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 ist ein hochtemperaturseitiger Heizwärmetauscher, der die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt (zugeführte Luft auf der strömungsabwärtigen Seite des Lüftungswärmetauschers 34), unter Verwendung von Warmwasser, das durch das Innere des Heizungskerns strömt, als eine Wärmequelle heizt. Der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 ist ein niedertemperaturseitiger Heizwärmetauscher, der die zugeführte Luft heizt, die in den Lüftungswärmetauscher 34 (zugeführte Luft auf der strömungsaufwärtigen Seite des Lüftungswärmetauschers 34) strömt, indem er zulässt, dass Warmwasser, das aus dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt und dessen Temperatur verringert wird, durch das Innere des Heizungskerns zirkuliert, und das Warmwasser als eine Wärmequelle verwendet.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 und der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 sind in einem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 für die Zirkulation des Warmwassers angeordnet und mit einem Warmwasserdurchgang 38 verbunden, der in dem Heißwasserlagerbehälter 20 angeordnet ist. Der zweite Wasserzirkulationskreis 37 ist ein Wasserzirkulationskreis, der Warmwasser zwischen dem Warmwasserdurchgang 38, dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 zirkuliert. Der zweite Wasserzirkulationskreis 37 ist mit einer zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 versehen, die als eine Wasserdruckspeisung für die Zirkulation des heißen Wassers dient.
Das Warmwasser, das durch den zweiten Wasserzirkulationskreis 37 zirkuliert, ist ein Wärmemedium, das Wärme, die in dem in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Heißwasser enthalten ist, auf die zugeführte Luft überträgt. Leitungswasser, das das gleiche wie das zugeführte Heißwasser ist, eine wässrige Ethylenglykollösung, etc. können als das Warmwasser verwendet werden Das heißt, das Heizsystem 1 überträgt in dem Wärmepumpenkreislauf erzeugte Wärme über zwei Arten von Wärmemedien einschließlich des zugeführten Heißwassers und des Warmwassers an die Ansaugluft.
Der Warmwasserdurchgang 38 ist derart angeordnet, dass er sich vertikal erstreckt, während er sich innerhalb des Heißwasserlagerbehälters 20 schlängelt. Folglich kann die Zirkulation des Warmwassers durch den Warmwasserdurchgang 38 das Warmwasser unter Verwendung des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Heißwassers als eine Wärmequelle heizen.
Ein Warmwassereinlass des Warmwasserdurchgangs 38 ist auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt, und ein Warmwasserauslass des Warmwasserdurchgangs 38 ist auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt. Wie vorstehend erwähnt, tritt die Temperaturverteilung auf, in der die Temperatur des Zuführungswarmwassers von der Unterseite zu der Oberseite in dem Heißwasserlagerbehälter 20 erhöht wird. Folglich wird die Temperatur des Warmwassers, das durch den Warmwasserdurchgang 38 zirkuliert, auch von der Unterseite (Warmwassereinlassseite) zu der Oberseite (Warmwasserauslassseite) erhöht.
Die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 ist eine elektrische Wasserpumpe, die das aus dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 strömende Warmwasser ansaugt und das angesaugte Warmwasser an die Warmwassereinlassseite des Warmwasserdurchgangs 38 druckspeist. Ferner wird der Betrieb der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 (ihre Drehzahl) durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Wenn die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 einmal betätigt wird, zirkuliert das Warmwasser in dieser Reihenfolge von der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 durch den Warmwassereinlass des Warmwasserdurchgangs 38, der auf der Unterseite des Heißwasserbehälters angeordnet ist, den Warmwasserdurchgang 38, den Warmwasserauslass des Warmwasserdurchgangs 38, der auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 angeordnet ist, den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36.
In der Zuführungsluftheizeinheit 30 ist ein (nicht gezeigter) Kanal mit der strömungsabwärtigen Seite des Abluftlüftungsdurchgangs 32 verbunden. Der Kanal leitet die Abluft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, wie in dicken gestrichelten Pfeilen von 1 gezeigt, zu der Seite des Verdampfers 14 des Wärmepumpenkreislaufs 10. Folglich kann der Verdampfer 14 Wärme zwischen dem Niederdruckkältemittel, das von dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimiert wird, und Abluft austauschen, um zu bewirken, dass das Kältemittel verdampft.
Als nächstes wird nachstehend eine Kurzfassung der elektrischen Steuerung beschrieben. Die (nicht gezeigte) Steuerung umfasst einen wohlbekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und ähnlichem und seine periphere Schaltung. Die Steuerung führt basierend auf in dem ROM gespeicherten Steuerprogrammen verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen durch und steuert die Betriebe der vorstehend erwähnten verschiedenen elektrischen Aktuatoren 11, 13, 22, 32a, 33a, 39 und etc.
Die Eingangsseite der Steuerung ist mit einer Gruppe verschiedener Arten von Steuersensoren verbunden, die einen hochdruckseitigen Drucksensor, einen Erhitzungstemperatursensor, einen Verdampfertemperatursensor, einen Außenlufttemperatursensor, einen Temperatursensor im Behälter und einen Warmwassertemperatursensor umfassen Erfassungssignale von der Sensorgruppe werden in die Steuerung eingespeist. Der hochdruckseitige Drucksensor ist eine hochdruckseitige Druckerfassungseinrichtung, die einen hochdruckseitigen Kältemitteldruck Pd eines von dem Kompressor 11 ausgestoßenen hochdruckseitigen Kältemittels erfasst. Der Erhitzungstemperatursensor ist ein Erhitzungstemperatursensor, der eine Erhitzungstemperatur Two des Zuführungsheißwassers, das aus dem Wasserdurchgang des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, erfasst. Der Verdampfertemperatursensor ist eine Verdampfertemperaturerfassungseinrichtung, die eine Kältemittelverdampfungstemperatur (Temperatur des Verdampfers 14) Ts in dem Verdampfer 14 erfasst. Der Außenlufttemperatursensor ist eine Außenlufttemperaturerfassungseinrichtung, die eine Außenlufttemperatur Tam erfasst. Der Temperatursensor im Behälter ist eine Temperaturerfassungseinrichtung im Behälter, die eine Temperatur Tt des zugeführten heißen Wassers erfasst, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist. Der Warmwassertemperatursensor ist eine Warmwassertemperaturerfassungseinrichtung, die eine Auslasstemperatur Tout des Warmwassers erfasst, das aus dem Warmwasserdurchgang 38 strömt.
Ferner ist die Eingangsseite der Steuerung mit einem (nicht gezeigten) Bedienfeld verbunden. Das Bedienfeld ist mit einem Bedienschalter, der ein Bediensignal ausgibt, das den Betrieb des Heizsystems 1 anfordert, einem Temperaturfestlegungsschalter, der die Erhitzungstemperatur (Zielheiztemperatur) des zugeführten Heißwasser festlegt, und ähnlichem versehen. Die Bediensignale von diesen Schaltern werden in die Steuerung eingespeist.
Die Steuerung hat eine Steuereinheit zum Steuern verschiedener Arten von Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit ihrer Ausgangsseite verbunden sind, darin eingebaut. Die Struktur (Hardware und Software) zur Steuerung des Betriebs jeder der Vorrichtungen, die in der Steuerung gesteuert werden sollen, bildet die Steuereinheit, die den Betrieb der entsprechenden Vorrichtung, die gesteuert werden soll, steuert.
Zum Beispiel bildet die Struktur (Hardware und Software), die den Betrieb des Kompressors 11 (Kältemittelausstoßkapazität) steuert, in der Steuerung eine Kompressorsteuerung. Die Kompressorsteuerung kann aus einer anderen Vorrichtung als der Steuerung aufgebaut sein.
Als nächstes wird der Betrieb des Heizsystems 1 mit der vorstehend erwähnten Struktur nachstehend beschrieben. Wenn von dem Bedienschalter des Bedienfelds mit elektrischer Leistung, die von einer externen Leistungsquelle an das Heizsystem 1 geliefert wird, ein Betriebsanforderungssignal ausgegeben wird, führt die Steuerung die in dem ROM (Speicherschaltung) gespeicherte Steuerverarbeitung (Steuerprogramm) aus
In der Steuerverarbeitung werden das Bediensignal von dem Bedienfeld und das aus der Erfassung durch die vorstehend beschriebene Sensorgruppe erhaltene Erfassungssignal gelesen. Basierend auf dem Bediensignal und dem Erfassungssignal, die gelesen werden, wird ein Steuerzustand jeder der verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, die mit der Ausgangsseite der Steuerung verbunden sind (insbesondere ein Steuersignal oder eine Steuerspannung, die an jede der verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, ausgegeben wird), bestimmt.
Zum Beispiel wird das Steuersignal, das an den Kompressor 11 ausgegeben werden soll, unter Bezug auf ein in dem ROM der Steuerung gespeichertes Steuerkennfeld basierend auf einem Heißwasserzuführungstemperatur-Festlegungssignal ebenso wie der Außenlufttemperatur Tam, die von dem Außenlufttemperatursensor erfasst wird, bestimmt insbesondere wird die Drehzahl (Kältemittelausstoßkapazität) des Kompressors 11 derart bestimmt, dass sie aufgrund des Heißwasserzuführungstemperatur-Festlegungssignals mit zunehmender Festlegungstemperatur und abnehmender Außenlufttemperatur Tam zunimmt.
Das Steuersignal, das an das elektrische Aktuatorexpansionsventil 13 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass der hochtemperaturseitige Kältemitteldruck Pd des Wärmepumpenkreislaufs 10 einen Zielhochdruck erreicht. Der Zielhochdruck wird derart bestimmt, dass der Leistungskoeffizient (COP) des Wärmepumpenkreislaufs 10 unter Bezug auf das in dem ROM der Steuerung gespeicherte Steuerkennfeld basierend auf der Außenlufttemperatur Tam und der Drehzahl des Kompressors 11 maximiert wird.
Die Steuerspannung, die an die erste Wasserzirkulationspumpe 22 des ersten Wasserzirkulationskreises 21 ausgegeben werden soll, wird unter Verwendung eines Rückkopplungssteuerverfahrens oder ähnlichem derart gesteuert, dass die Erhitzungstemperatur Two des zugeführten Heißwassers, das aus dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, sich einer Zielheiztemperatur (zum Beispiel 80°C bis 90°C) nähert, die von dem Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wird. Die Steuerspannungen, die an den Abluftgebläseventilator 32a und den Zuführungsluftgebläseventilator 33a ausgegeben werden sollen, werden derart bestimmt, dass der Abluftgebläseventilator 32a und der Zuführungsluftgebläseventilator 33a jeweils eine vorgegebene Blaskapazität zeigen.
Die Steuerspannung, die an die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 ausgegeben werden soll, wird unter Verwendung des Rückkopplungssteuerverfahrens oder ähnlichem derart bestimmt, dass die Auslasstemperatur Tout des Warmwassers, das aus dem Warmwasserdurchgang 38 strömt (Temperatur von Warmwasser, das in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt), eine vorgegebene Referenztemperatur (in der ersten Ausführungsform 40°C bis 50°C) wird. Die Referenztemperatur ist ein Wert, der derart bestimmt wird, dass die zugeführte Luft, die mit dem Warmwasser Wärme ausgetauscht hat, das aus dem Warmwasserdurchgang 38 in dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt, eine Temperatur (zum Beispiel 30°C bis 40°C) erreicht, die die Heizung des Inneren des Raums geeignet erreichen kann.
In der von der Steuerung ausgeführten Steuerverarbeitung werden das Steuersignal und die Steuerspannung, die wie vorstehend beschrieben bestimmt werden, an die jeweiligen verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, ausgegeben. Dann wird der Wärmepumpenkreislauf 10 betrieben, so dass die Temperatur Tt des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Heißwassers sich der Zielheiztemperatur nähert, die von dem Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wird.
Danach wiederholt die Steuerung jeden vorgegebenen Steuerzyklus eine Steuerroutine, bis der Bedienschalter des Bedienfelds AUS-geschaltet wird und angefordert wird, dass der Betrieb des Heizsystems 1 gestoppt wird. Die Steuerroutine bedingt das Lesen des vorstehend erwähnten Erfassungssignals und Bediensignals, das Bestimmen des Steuerzustands jeder der verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen, und das Ausgeben einer Steuerspannung und des Steuersignals an jede der verschiedenen Vorrichtungen, die gesteuert werden sollen.
Wenn das Heizsystem 1 folglich einmal betätigt wird, strömt in dem Wärmepumpenkreislauf 10 das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel in die Kältemitteldurchgänge 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 und führt dann Wärme in das zugeführte Heißwasser, das durch die Wasserdurchgänge 12b zirkuliert, ab, wodurch es gekühlt wird. Auf diese Weise wird das durch die Wasserdurchgänge 12b zirkulierende zugeführte Heißwasser geheizt.
Das aus dem Kältemitteldurchgang 12a strömende Hochdruckkältemittel strömt in das elektrische Expansionsventil 13, um zu einem Niederdruckkältemittel dekomprimiert zu werden Das von dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimierte Niederdruckkältemittel strömt in den Verdampfer 14 und nimmt dann Wärme aus Abluft auf, die aus dem Abluftlüftungsdurchgang 32 der Zuführungsluftheizeinheit 30 strömt, um sich selbst zu verdampfen. Das aus dem Verdampfer 14 strömende Kältemittel wird in den Kompressor 11 gesaugt und erneut komprimiert.
In dem ersten Wasserzirkulationskreis 21 wird das zugeführte Heißwasser mit einer relativ niedrigen Temperatur auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20, das von der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 druckgespeist wird, geheizt, wenn es durch die Wasserdurchgänge 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt. Das zugeführte Heißwasser, das von dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 auf eine hohe Temperatur geheizt wird, wird in der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 gelagert.
Da die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 in dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 betrieben wird, strömt das warme Wasser aus dem Warmwasserauslass auf der Oberseite des Wasserdurchgangs 38. Zu dieser Zeit wird das Warmwasser, das aus dem Warmwasserauslass des Warmwasserdurchgangs 38 strömt, durch das zugeführte Heißwasser auf eine relativ hohe Temperatur auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 geheizt, so dass die Temperatur des Warmwassers auf die Referenztemperatur erhöht wird.
Das Warmwasser, dessen Temperatur bis auf die Referenztemperatur erhöht wird, strömt in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und tauscht Wärme mit der zugeführten Luft aus, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, um Wärme davon abzuführen. Folglich wird die zugeführte Luft, die von dem Lüftungsheizwärmtauscher 34 strömt, auf eine Temperatur geheizt, die das Heizen des Inneren des Raums geeignet erreichen kann.
Das heißt, in dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 wird das Warmwasser (Wärmemedium) durch das von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel indirekt über das zugeführte Heißwasser geheizt. Die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, wird unter Verwendung des Warmwassers als eine Wärmequelle geheizt.
Das Warmwasser, dessen Temperatur durch Abführen von Wärme in die zugeführte Luft an dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 verringert wird, strömt in den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36. Das Warmwasser, das in den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 strömt, tauscht Wärme mit der zugeführten Luft aus, um von dem Zuführungsluftgebläseventilator 33a in den Lüftungswärmetauscher 34 zu strömen, wodurch sie Wärme in die zugeführte Luft abführt. Auf diese Weise wird die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömt, geheizt. Das Warmwasser, das aus dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 strömt, wird in die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 gesaugt, um an die Warmwassereinlassseite des Warmwasserdurchgangs 38, die auf der Unterseite in dem Heißwasserlagerbehälter 20 angeordnet ist, druckgespeist zu werden.
Hier tauscht das zugeführte Heißwasser auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 Wärme mit dem Warmwasser auf der strömungsaufwärtigen Seite der Warmwasserströmung (auf der Warmwassereinlassseite) in dem Warmwasser, das durch den Warmwasserdurchgang 38 zirkuliert, aus. Ferner wird das vorstehende zugeführte Heißwasser von der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 in Richtung des Wasserdurchgangs 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 druckgespeist und tauscht Wärme mit dem Kältemittel aus, das in das elektrische Expansionsventil 13 auf der Auslassseite des Kältemitteldurchgangs 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt.
Folglich heizt der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömt, durch Verringern der Temperatur des Warmwassers (Wärmemedium), das die Wärme indirekt über das Kältemittel, das in das elektrische Expansionsventil 13 strömt, und das zugeführte Heißwasser austauscht.
In der Zuführungsluftheizeinheit 30 wird die zugeführte Luft (Außenluft), die von dem Zuführungsluftgebläseventilator 33a geblasen wird, von dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 geheizt, um in einen Ansaugdurchgang des Lüftungswärmetauschers 34 zu strömen. Die zugeführte Luft, die in den Ansaugdurchgang des Lüftungswärmetauschers 34 strömt, tauscht Wärme mit Abluft (Innenluft) aus, die von dem Abluftgebläseventilator 32a geblasen wurde und durch den Abluftdurchgang des Lüftungswärmetauschers 34 zirkuliert.
Die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, wird von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 weiter geheizt und über den (nicht gezeigten) Kanal zu jedem Raum als dem Zielheizraum geblasen. Andererseits wird die Abluft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, über den Abluftlüftungsdurchgang 32 und den (nicht gezeigten) Kanal zu der Seite des Verdampfers 14 des Wärmepumpenkreislaufs 10 geblasen.
Wie vorstehend erwähnt, kann in dem Heizsystem 1 das zugeführte Heißwasser, das von dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 des Wärmepumpenkreislaufs 10 geheizt wird, in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert werden. Ferner kann die von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 geheizte zugeführte Luft in jeden Raum als den Zielheizraum geblasen werden, um dadurch das Heizen jedes Raums zu erreichen.
Zu dieser Zeit heizt der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 die zugeführte Luft, die in den Zielheizraum gesaugt wird, unter Verwendung des Wärmemediums, das indirekt mit Wärme geheizt wird, die in dem Wärmepumpenkreislauf 10 über das zugeführte Heißwasser als eine Wärmequelle erzeugt wird, so dass die Temperatur der zugeführten Luft ausreichend und einfach auf den Pegel erhöht wird, der für das Heizen des Zielheizraums erforderlich ist.
Ferner tauscht der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 Wärme zwischen dem Warmwasser und der zugeführten Luft aus, um in den Lüftungswärmetauscher 34 zu strömen, wodurch die Temperatur des zugeführten Heißwassers, das mit dem Kältemittel, das in das elektrische Expansionsventil 13 strömen soll, Wärme austauscht, verringert wird. Folglich wird die Enthalpie des Kältemittels, das in das elektrische Expansionsventil 13 strömt, verringert, um die Verbesserung des Leistungskoeffizienten (COP) des Wärmepumpenkreislaufs zu ermöglichen.
Das heißt, das Heizsystem 1 der ersten Ausführungsform umfasst zwei Heizwärmetauscher, nämlich den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36, und kann dadurch die zugeführte Luft, die von außen in den Zielheizraum eingesaugt wird, ausreichend heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 des Heizsystems 1 heizt die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, unter Verwendung des Warmwassers, das von dem zugeführten Heißwasser als eine Wärmequelle geheizt wird. Mit dieser Struktur kann die Maximaltemperatur des zugeführten Heißwassers in dem Heißwasserlagerbehälter 20 verschieden zu der Maximaltemperatur des Warmwassers sein, das in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt.
Somit wird die Temperatur der zugeführten Luft, die von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 geheizt wird, nicht unnötigerweise erhöht und kann leicht auf die Temperatur eingestellt werden, die das Heizen des Inneren des Raums erreicht. Ferner kann das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerte zugeführte Heißwasser als eine Wärmequelle für ein Heizgerät (oder eine Heizvorrichtung) verwendet werden, das einen anderen Temperaturbereich als den des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 oder des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36 benötigt.
In dem Heizsystem 1 tauscht der Verdampfer 14 Wärme zwischen dem Kältemittel und der Abluft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, aus Folglich wird die in der Abluft enthaltene Wärme in dem Kältemittel aufgenommen und kann effektiv genutzt werden, um das zugeführte Heißwasser zu heizen. Ferner kann unterbunden werden, dass die in der Abwärme enthaltene Wärmeenergie nach außerhalb des Raums abgegeben wird, so dass die in der Abluft enthaltene Wärmeenergie effektiv verwendet werden kann, um das Heizen des Inneren des Raums durchzuführen.
Wenngleich in der vorstehenden Beschreibung der Betrieb des Heizungssystems 1 das Innere des Raums heizt, kann das Heizsystem 1 arbeiten, um das zugeführte Heißwasser zu heizen, ohne das Innere des Raums zu heizen. In diesem Fall können die Betriebe des Abluftgebläseventilators 32a, des Zuführungsluftgebläseventilators 33a und der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 gestoppt werden, und der Verdampfer 14 kann arbeiten, um zuzulassen, dass das Kältemittel Wärme aus der Außenluft aufnimmt und sich selbst verdampft.
Wenn das zugeführte Heißwasser in dem Heißwasserlagerbehälter 20 ausreichend geheizt wird, so dass seine Temperatur erhöht wird, kann das Innere des Raums geheizt werden, ohne das zugeführte Heißwasser zu heizen. In diesem Fall können die Betriebe des Kompressors 11, des elektrischen Expansionsventils 13 und der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 gestoppt werden.
(Zweite Ausführungsform)
Wie in dem schematischen Gesamtaufbaudiagramm von 2 gezeigt, ändert eine zweite Ausführungsform die Struktur oder ähnliches des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36 im Vergleich zu der Struktur der ersten Ausführungsform.
Insbesondere tauscht der niedertemperaturseitige Heizungskern Wärme zwischen dem aus dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömenden Kältemittel und der zugeführten Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömen soll, aus. Ferner ist der warmwasserseitige Auslass des hochtemperaturseitigen Wärmetauschers 35 mit der Ansaugseite der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 verbunden. Die Strukturen anderer Komponenten sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Wenn das Heizsystem 1 einmal betätigt wird, wird die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömen soll, in dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 mit dem Kältemittel, das aus dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, geheizt. Das heißt, der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 verringert die Temperatur des aus dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in das elektrische Expansionsventil 13 strömenden Kältemittels, wodurch die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34, strömen soll, geheizt wird.
Als ein Ergebnis kann das Heizsystem 1 der zweiten Ausführungsform die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum eingesaugt wird, wie in der ersten Ausführungsform ausreichend heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern.
Ferner tauscht das Heizsystem 1 der zweiten Ausführungsform durch den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 direkt Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 und der zugeführten Luft aus und kann somit die Enthalpie des in das elektrische Expansionsventil 13 strömenden Kältemittels im Vergleich zu dem Fall, in dem Wärme zwischen dem Kältemittel und der zugeführten Luft über ein Wärmemedium, wie etwa zugeführtes Heißwasser oder Warmwasser ausgetauscht wird, verringern. Folglich kann der COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 effektiv verbessert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in dem schematischen Gesamtaufbaudiagramm von 3 gezeigt, ist in einer dritten Ausführungsform im Vergleich zu der Struktur der ersten Ausführungsform eine Solarheizplatte 40 beispielhaft zu dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 hinzugefügt.
Insbesondere ist die Solarheizplatte 40 auf einem Dach oder ähnlichen eines Wohnhauses angeordnet und geeignet, das Warmwasser unter Verwendung von Solarwärme als eine Wärmequelle zu heizen. Die Solarheizplatte 40 kann die Temperatur des Warmwassers an einem schönen Tag oder ähnlichem auf etwa 40°C bis 50°C erhöhen. Ferner ist die Solarheizplatte 40 parallel zu dem Warmwasserdurchgang 38 verbunden, der in dem Heißwasserlagerbehälter 20 innerhalb des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 angeordnet ist. Die Strukturen anderer Komponenten sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Wenn folglich das Heizsystem 1 betrieben wird, kann wie in der ersten Ausführungsform die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum eingesaugt wird, ausreichend geheizt werden, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern.
Da das Heizsystem 1 die Solarheizplatte 40 umfasst, kann die Temperatur des Warmwassers, das in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt, durch die Solarheizplatte 40 auf die Referenztemperatur oder höher erhöht werden, wobei der Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs 10 gestoppt wird. Folglich kann Energie, die für das Heizen des Inneren des Raums verbraucht wird, verringert werden.
(Vierte Ausführungsform)
Wie in dem schematischen Gesamtaufbaudiagramm von 4 gezeigt, sind in einer vierten Ausführungsform der erste Wasserzirkulationskreis 21 und der zweite Wasserzirkulationskreis 37 im Vergleich zu der Struktur der ersten Ausführungsform beispielhaft verbunden. Folglich zirkuliert das gleiche zugeführte Heißwasser wie das in dem ersten Wasserzirkulationskreis 21 durch den zweiten Wasserzirkulationskreis 37.
Insbesondere ist die Auslassseite des Wasserdurchgangs 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in dem ersten Wasserzirkulationskreis 21 (Heißwassereinlassseite des Heißwasserlagerbehälters 20) mit der Auslassseite des Warmwasserdurchgangs 38 in dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 (Warmwassereinlassseite des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35) verbunden. Ferner ist die Warmwasserauslassseite des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36 in dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 (Ansaugseite der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39) mit der Heißwassereinlassseite des Heißwasserlagerbehälters 20 in dem ersten Wasserzirkulationskreis 21 (Ansaugseite der ersten Wasserzirkulationspumpe 22) verbunden.
Folglich strömt in dem Heizsystem 1 das zugeführte Heißwasser, das in dem zugeführten Heißwasser, das durch den ersten Wasserzirkulationskreis 21 zirkuliert, aus dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, nicht nur in die Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20, sondern vereinigt sich auch mit dem zugeführten Heißwasser, das von dem Warmwasserdurchgang in dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 strömt, um in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 zu strömen.
Das zugeführte Heißwasser, das in dem zugeführten Heißwasser, das durch den zweiten Wasserzirkulationskreis 37 zirkuliert, aus dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 strömt, wird nicht nur in die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 gesaugt, sondern vereinigt sich auch mit dem zugeführten Heißwasser, das in dem ersten Wasserzirkulationskreis 21 aus dem Heißwasserauslass auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 strömt, um in die erste Wasserzirkulationspumpe 22 gesaugt zu werden. Die Strukturen anderer Komponenten sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Selbst die Struktur des Heizsystems 1, wie etwa die in der vierten Ausführungsform, kann die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum gesaugt wird, wie die erste Ausführungsform ausreichend heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 kann die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, unter Verwendung des Wärmemediums (zugeführtes Heißwasser), das mit dem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, direkt heizen. Selbst wenn folglich die Temperatur des zugeführten Heißwassers in dem Heißwasserlagerbehälter 20 niedrig wird, kann die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum gesaugt wird, ausreichend geheizt wird.
Ferner kann der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 die Temperatur des Wärmemediums (zugeführtes Heißwasser), das Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das in das elektrische Expansionsventil 13 strömt, direkt verringern. Folglich kann die Enthalpie des in das elektrische Expansionsventil 13 strömenden Kältemittels effektiv verringert werden, wodurch der COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 effektiv verbessert wird
(Fünfte Ausführungsform)
Wie in dem schematischen Gesamtaufbaudiagramm von 5 gezeigt, ist in einer fünften Ausführungsform im Vergleich zu der Struktur der ersten Ausführungsform beispielhaft eine Heizung 41 in dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 angeordnet. Insbesondere heizt die Heizung 41 ein Objekt, das geheizt werden soll, unter Verwendung des Warmwassers, das aus dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt, als eine Wärmequelle und lässt das Warmwasser, dessen Temperatur durch Heizen des zu heizenden Objekts verringert wird, in Richtung der Warmwassereinlassseite des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36 ausströmen.
Folglich ist die Heizung 41 für die Verwendung wünschenswerterweise eine, die eine Wärmequelle in einem Temperaturbereich benötigt, der niedriger als der des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 und höher als der des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36 ist. Insbesondere kann eine Flächenheizung, ein Handtuchwärmer oder ähnliches, die/der eine Wärmequelle mit einem Temperaturbereich von etwa 20° bis 40° benötigt, als die Heizung 41 verwendet werden.
Die Flächenheizung ist eine Heizung, die einen Warmwasserdurchgang hat, der sich im Inneren einer Wand in einer sich schlängelnden Weise erstreckt und die geeignet ist, das Innere des Raums durch die Zirkulation des Warmwassers durch den Warmwasserdurchgang zu heizen. Der Handtuchwärme ist konstruiert, um einen Warmwasserdurchgang, der sich in einem Badezimmer oder ähnlichem in einer sich schlängelnden Weise erstreckt, anzuordnen und das Warmwasser durch den Warmwasserdurchgang zu zirkulieren, wodurch Handtücher, Kleinwäsche etc., die auf dem Warmwasserdurchgang aufgehängt sind, gewärmt und getrocknet werden.
Wenn folglich das Heizsystem 1 der fünften Ausführungsform betrieben wird, kann wie in der ersten Ausführungsform die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum gesaugt wird, ausreichend geheizt werden, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern. Ferner kann die Heizung 41 die in dem Warmwasser enthaltene Wärme effektiv nutzen.
(Sechste Ausführungsform)
In einer sechsten Ausführungsform ist im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, wie in 6 gezeigt, beispielhaft ein Wärmemediumzirkulationskreis 50 hinzugefügt, um ein zweites Warmwasser (zum Beispiel eine wässrige Ethylengylkollösung) zu zirkulieren. Ferner ist der Wärmemediumzirkulationskreis 50 mit einer dritten Wasserzirkulationspumpe 51, dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 und einem ersten Durchgang 52a eines Wasser-Wasser-Wärmetauschers 52 versehen.
Das zweite Warmwasser, das durch den Wärmemediumzirkulationskreis 50 zirkuliert, dient als ein Wärmemedium, das Wärme, die von dem Wärmepumpmenkreislauf 10 erzeugt wird, an das zugeführte Heißwasser, das durch den ersten Wasserzirkulationskreis 21 zirkuliert, überträgt. Die dritte Wasserzirkulationspumpe 51 ist ein Wassdruckspeiser, der das Wärmemedium zum Heizen an die Einlassseite des Wasserdurchgangs 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 druckspeist. Die dritte Wasserzirkulationspumpe 51 hat den gleichen grundlegenden Aufbau wie den jeder der ersten und zweiten Wasserzirkulationspumpen 22 und 39 in der ersten Ausführungsform. Folglich wird der Betrieb der dritten Wasserzirkulationspumpe 51 (ihre Drehzahl) durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuerung ausgegeben wird.
Der Wasser-Wasser-Wärmetauscher 52 umfasst den ersten Wasserdurchgang 52a, der das zweite Warmwasser, das aus dem Wasserdurchgang des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, zirkuliert, und einen zweiten Wasserdurchgang 52b, der das zugeführte Heißwasser, das von der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 des ersten Wasserzirkulationskreises 21 druckgespeist wird, zirkuliert. Der Wasser-Wasser-Wärmetauscher 52, der Wärme zwischen dem zweiten Warmwasser, das durch den ersten Wasserdurchgang 52a zirkuliert, und dem zugeführten Heißwasser, das durch den zweiten Wasserdurchgang 52b zirkuliert, aus. Die grundlegende Struktur des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 52 ist die gleiche wie die des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12.
Wenn somit die dritte Wasserzirkulationspumpe 51 betrieben wird, zirkuliert das Wärmemedium zum Heizen in dieser Reihenfolge von der Abgabeöffnung der dritten Wasserzirkulationspumpe 51 durch den Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12, den ersten Wasserdurchgang 52a des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 52 und die Ansaugöffnung der dritten Wasserzirkulationspumpe 51. Die Strukturen anderer Komponenten sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform. Als nächstes wird der Betrieb des Heizsystems 1 mit der vorstehend erwähnten Struktur nachstehend beschrieben. Der grundlegende Betrieb des Heizsystems 1 ist der gleiche wie der in der ersten Ausführungsform. Die Steuerung bestimmt die Steuerspannung, die an die dritte Wasserzirkulationspumpe 51 ausgegeben werden soll, derart, dass die dritte Wasserzirkulationspumpe 51 eine vorgegebene Druckspeisungskapazität zeigen kann.
Folglich strömt in dem Wärmepumpenkreislauf 10, wie in der ersten Ausführungsform das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel in die Kältemitteldurchgänge 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 und führt dann Wärme in das zweite Warmwasser, das durch den Wasserdurchgang 12b zirkuliert ab, wodurch es gekühlt wird. Auf diese Weise wird das zweite Warmwasser, das durch die Wasserdurchgänge 12b zirkuliert, geheizt. Der Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs 10 anschließend an diesen Schritt wird der gleiche sein wie der in der ersten Ausführungsform.
In dem Wärmemediumzirkulationskreis 50 strömt das zweite Warmwasser, das von dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 geheizt wird, in den ersten Wasserdurchgang 52a des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 52 und führt Wärme in das zugeführte Heißwasser zu, das durch den zweiten Wasserdurchgang 52b des Wasser-Wasser-Wärmetauschers 52 zirkuliert. Auf diese Weise wird das zugeführte Heißwasser, das durch die zweiten Wasserdurchgänge 52b zirkuliert, geheizt. Die Betriebe der ersten und zweiten Wasserzirkulationskreise 21 und 37 und der zugeführten Luftheizeinheit 30 werden anschließend an diesen Schritt die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sein.
Das heißt, in dem Heizsystem 1 der sechsten Ausführungsform wird das zweite Warmwasser, das durch den Wärmemediumzirkulationskreis 50 zirkuliert, von dem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßen wird, geheizt. Das zugeführte Heißwasser, das durch den ersten Wasserzirkulationskreis 21 zirkuliert, wird von dem zweiten Warmwasser geheizt. Ferner wird das Warmwasser durch das geheizte Heißwasser geheizt.
Daher wird das Warmwasser (Wärmemedium) in dem zweiten hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 von dem Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßen wird, über das Warmwasser und das zugführte Heißwasser unter Verwendung des Warmwassers als eine Wärmequelle indirekt geheizt, und die zugeführt Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, wird unter Verwendung des geheizten Warmwassers als eine Wärmequelle geheizt.
In dem Heizsystem 1 wird die Temperatur des Warmwassers durch Heizen der zugeführten Luft durch den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 verringert. Das Warmwasser, dessen Temperatur verringert ist, verringert die Temperatur des zugeführten Heißwassers auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20. Ferner verringert das zugeführte heiße Wasser auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20, dessen Temperatur verringert ist, die Temperatur des zweiten Warmwassers.
Folglich verringert der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 die Temperatur des Warmwassers (Wärmemedium), das über das zugeführte Heißwasser und das zweite Warmwasser indirekt Wärme mit dem in das elektrische Expansionsventil 13 strömenden Kältemittel austauscht, wodurch die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömt, geheizt wird.
Als ein Ergebnis kann das Heizsystem 1 der sechsten Ausführungsform die zugeführte Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum gesaugt wird, wie in der ersten Ausführungsform ausreichend heizen, ohne den COP des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu verringern.
Ferner ist das Heizsystem 1 aufgebaut, um über das zweite Warmwasser in dem Wärmemediumzirkulationskreis 50, der verhindern kann, dass das Kältemittel in das zugeführte Heißwasser ausläuft, indirekt Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 und dem zugeführten Heißwasser auszutauschen. Daher kann das Heizsystem 1 die Sicherheit verbessern, wenn das zugeführte Heißwasser als Trinkwasser verwendet wird.
(Andere Ausführungsformen)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, und vielfältige Modifikationen und Änderungen können an diesen Ausführungsformen auf die folgende Weise vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

(1) In der vorstehend erwähnten zweiten Ausführungsform tauscht der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 direkt Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 und der zugeführten Luft aus. Alternativ kann der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 direkt Wärme zwischen dem Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 und der zugeführten Luft austauschen.

Insbesondere kann das aus dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömende Kältemittel in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömen, und das aus dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömende Kältemittel kann in den niedertemperaturseitigen Heizungskern 36 strömen.
Folglich kann der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 die zugeführte Luft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, unter Verwendung des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittels als eine Wärmequelle heizen, und der niedertemperaturseitige Heizungskern 36 kann zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 strömt, durch Verringern der Temperatur des in das elektrische Expansionsventil 13 strömenden Kältemittels heizen.
Ferner tauscht der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 direkt Wärme wischen dem Kältemittel und der zugeführten Luft aus, so dass die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Wärme zwischen dem Kältemittel und der zugeführten Luft über das Wärmemedium, wie etwa das zugeführte Heißwasser oder Warmwasser, ausgetauscht wird, effizient geheizt werden kann.
Das Heizsystem 1 mit dem Wärmepumpenkreislauf 10 führt einen Entfeuchtungsbetrieb zum Durchführen einer Entfeuchtung durch, wenn Frost an dem Verdampfer 14 ausgebildet wird. Ein derartiger Entfeuchtungsbetrieb kann zum Beispiel ein Verfahren zur Bildung des sogenannten Heißgaskreislaufs umfassen, was das vollständige Öffnen eines Drosselöffnungsgrads des elektrischen Expansionsventils 13 und das Zulassen, dass das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den Verdampfer 14 strömt, bedingt
Wenn jedoch der Drosselöffnungsgrad des elektrischen Expansionsventils 13 für den Entfeuchtungsbetrieb vollständig geöffnet ist, wird die Temperatur des von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittels verringert. Selbst wenn das von dem Kompressor 11 ausgestoßene Kältemittel in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömt, kann die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, nicht ausreichend geheizt werden.
Folglich ist es wünschenswert, dass der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, wie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, unter Verwendung des zugeführten Heißwassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, als eine Wärmequelle heizt.
Es wird angenommen, dass der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 die Struktur mit dem zugeführten Heißwasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, als eine Wärmequelle verwendet. In diesem Fall kann die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, selbst wenn der Wärmepumpenkreislauf 10 den Entfeuchtungsbetrieb durchführt oder wenn der Wärmepumpenkreislauf 10 gestoppt wird, an dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 kontinuierlich geheizt werden, indem die Temperatur des in dem Heißwasserlagerbehälters 20 gelagerten zugeführten Heißwassers im Voraus erhöht wird.

(2) Jede der vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendet die Struktur, in der der Verdampfer 14 Wärme zwischen dem Kältemittel und der Abluft, die aus dem Lüftungswärmetauscher 34 strömt, austauscht. Jedoch kann eine Struktur, in der der Verdampfer 14 Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft austauscht, verwendet werden. Diese Struktur kann einen Kanal abschaffen, der die Abluft von der strömungsabwärtigen Seite des Abluftlüftungsdurchgangs 32 der Zuführungsluftheizeinheit 30 zu der Seite des Verdampfers des Wärmepumpenkreislaufs 10 leitet.
(3) In der Beschreibung über jede der vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist der Abluftgebläseventilator 32a auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Abluftströmung in dem Abluftlüftungsdurchgang 32 angeordnet, und der Zuführungsluftgebläseventilator 33a ist beispielhaft auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Zuführungsluftströmung in dem Zuführungsluftlüftungsdurchgang 33 angeordnet. Jedoch ist die Anordnung des Abluftgebläseventilators 32a und des Zuführungsluftgebläseventilators 33a nicht auf dieses beschränkt.

Zum Beispiel kann der Abluftgebläseventilator 32a auf der strömungsaufwärtigsten Seite der Abluftströmung in dem Abluftlüftungsdurchgang 32 angeordnet sein, und der Zuführungsluftgebläseventilator 33a kann auf der strömungsabwärtigsten Seite der Zuführungsluftströmung in dem Zuführungsluftlüftungsdurchgang 33 angeordnet sein Somit können die zwei Gebläseventilatoren auf der Außenseite des Raums angeordnet sein, was verhindern kann, dass der Benutzer in dem Inneren des Raums Arbeitsgeräusche hört, die von dem Abluftgebläseventilator 32 und dem Zuführungsluftgebläseventilator 33a erzeugt werden.

(4) In jeder der vorstehend erwähnten Ausführungsformen wird der Lüftungswärmetauscher 34 als ein sinnvoller Wärmetauscher verwendet, der Wärme zwischen Abluft und zugeführter Luft austauscht, indem mehrere Metallplatten mit hervorragender Leitfähigkeit laminiert werden Jedoch kann der Lüftungswärmetauscher 34 der sogenannte Totalwärmetauscher sein, der aufgebaut ist, indem mehrere Plattenelemente laminiert werden, die aus einem leitenden und permeablen Material ausgebildet sind. Ein derartiger Totalwärmetauscher kann nicht nur die Temperatur, sondern auch die Feuchtigkeit zwischen der Abluft und der zugeführten Luft austauschen
(5) Die vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsformen können innerhalb des praktikablen Bereichs geeignet kombiniert werden. Zum Beispiel kann die Struktur des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 36, der in der zweiten Ausführungsform beschrieben ist, auf das Heizsystem 1 der sechsten Ausführungsform angewendet werden. Die in der dritten Ausführungsform beschriebene Solarheizplatte 40 kann auf das Heizsystem 1 der vierten und fünften Ausführungsformen angewendet werden.

Claims

Heizsystem, das umfasst: einen Wärmepumpenkreislauf (10) mit einem Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt, und einem Dekompressor (13), der das von dem Kompressor (11) druckerhöhte Kältemittel dekomprimiert; einen Lüftungswärmetauscher (34), der Wärme zwischen einer Abluft, die von einem Zielheizraum ins Äußere eines Raums abgegeben wird, und einer zugeführten Luft, die von außerhalb des Raums in den Zielheizraum eingesaugt wird, austauscht; einen hochtemperaturseitigen Heizungskern (35), der die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) strömt, unter Verwendung des von dem Kompressor (11) ausgestoßenen Kältemittels oder eines Wärmemediums, das mit dem von dem Kompressor (11) ausgestoßenen Kältemittel geheizt wird, als eine Wärmequelle heizt; und einen niedertemperaturseitigen Heizungskern (36), der die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher (34) strömt, durch Verringern einer Temperatur des Kältemittels, das in den Dekompressor (13) strömt, oder eines Wärmemediums, das Wärme mit dem in den Dekompressor (13) strömenden Kältemittel austauscht, heizt
Heizsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Wärmepumpenkreislauf (10) einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) umfasst, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor (11) ausgestoßenen Kältemittel und dem Wärmemedium austauscht, um das Wärmemedium zu heizen, der Dekompressor (13) ein aus dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) strömendes Kältemittel dekomprimiert, und der hochtemperaturseitige Heizungskern (35) die zugeführte Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) strömt, unter Verwendung des Wärmemediums, das von dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) geheizt wird, als eine Wärmequelle heizt
Heizsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Wärmepumpenkreislauf (10) einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) umfasst, der Wärme zwischen dem von dem Kompressor (11) ausgestoßenen Kältemittel und einem Wärmemedium austauscht, wodurch das Wärmemedium geheizt wird, der Dekompressor (13) ein aus dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) strömendes Kältemittel dekomprimiert, und der niedertemperaturseitige Heizungskern (36) die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher (34) strömt, durch Verringern der Temperatur des Wärmemediums, das Wärme mit dem in den Kompressor (13) strömenden Kältemittel austauscht, heizt.
Heizsystem gemäß Anspruch 2, das ferner umfasst: eine Solarheizplatte (40), die das Wärmemedium unter Verwendung von Solarwärme als eine Wärmequelle heizt, wobei der hochtemperaturseitige Heizungskern (35) Wärme zwischen dem von dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) geheizten Wärmemedium, dem von der Solarwärmeplatte (40) geheizten Medium und der zugeführten Luft, die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) strömt, austauscht.
Heizsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wärmepumpenkreislauf (10) einen Verdampfer (14) umfasst, der das von dem Dekompressor (13) dekomprimierte Kältemittel verdampft, und der Verdampfer (14) Wärme zwischen dem von dem Dekompressor (13) dekomprimierten Kältemittel und der Abluft, die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) strömt, austauscht.
Heizsystem gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner umfasst: einen Heißwasserlagerbehälter (20), der derart eingerichtet ist, dass er ein Wärmemedium darin lagert, das von dem Wärmemedium geheizt wird, das von dem Wärmepumpenkreislauf (10) geheizt wird, und das gelagerte Wärmemedium an den hochtemperaturseitigen Heizungskern (35) zuführt, wobei eine Maximaltemperatur des Wärmemediums in dem Heißwasserlagerbehälter (20) sich von einer Maximaltemperatur des in den hochdruckseitigen Heizungskern (35) strömenden Wärmemediums unterscheidet.