JP2009264682A - Water heat source air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水熱源空気調和機に関する。 The present invention relates to a water heat source air conditioner.
ビル等においては、蓄熱水槽内の冷温水(以下、このような水を「熱源水」という。)を建物内の空調対象室に配置したファンコイルユニットや水熱源ヒートポンプユニットに循環させて空気調和を行う水熱源空調方式が普及している。 In buildings, etc., air conditioning is achieved by circulating cold / hot water in a heat storage tank (hereinafter referred to as “heat source water”) to a fan coil unit or a water heat source heat pump unit that is placed in a room subject to air conditioning in the building. A water heat source air conditioning system is widely used.
前者のファンコイルユニットを使用する方式では、空調用コイル(空気対水熱交換器)に蓄熱水槽内の熱源水を循環させて空気と熱源水との間で熱交換を行う。この方式は、廉価に済む点が利点として挙げられる。 In the former method using the fan coil unit, heat source water in the heat storage water tank is circulated through an air conditioning coil (air-to-water heat exchanger) to exchange heat between the air and the heat source water. The advantage of this method is that it is inexpensive.
一方、後者の水熱源ヒートポンプユニットは、水側熱交換器に熱源水を循環させ、この水側熱交換器を凝縮器または蒸発器とし、空気側熱交換器を蒸発器または凝縮器としたヒートポンプの可動によって熱源水を熱源として空気側熱交換器で冷風又は温風を得る方式である。この方式の利点は、建物内の廃熱回収や冷房運転と暖房運転とが共存する場合に熱を無駄なく総合的に利用することができる点を挙げることができる。 On the other hand, the latter water heat source heat pump unit circulates the heat source water in the water side heat exchanger, this water side heat exchanger is a condenser or an evaporator, and the air side heat exchanger is an evaporator or a condenser. This is a system in which cold air or hot air is obtained with an air-side heat exchanger using heat source water as a heat source. The advantage of this method can be that heat can be used comprehensively without waste when the waste heat recovery in the building and the cooling operation and the heating operation coexist.
そのため、前者及び後者の方式を組み合わせて利用される場合も多いが、冷凍機や冷却塔等の熱源機器のを設置するための機械室や設備が大がかりになる、空調用消費電力の平準化が困難との問題点も抱える。 For this reason, the former and the latter methods are often used in combination, but the machine room and equipment for installing heat source equipment such as refrigerators and cooling towers become large, and the leveling of power consumption for air conditioning is reduced. There is also a problem with difficulty.
そこで、以下に示す特許文献1では、これらの問題点を解決するべく、三方弁を切り替えることにより、熱源水がファンコイルと水熱交換器の両方に通水する運転と、ファンコイルをバイパスして熱源水が水熱交換器のみを通水する運転との2種類の運転を行うことができる水熱源空気調和機が開示されている。そして、熱源水の温度が高い場合の冷房運転、熱源水の温度が低い場合の暖房運転を行う場合には、後者、すなわちファンコイルをバイパスして水熱交換器にのみ熱源水を通水させてヒートポンプ冷凍サイクルの運転を行う。
しかしながら、上述の特許文献1に開示されている水熱源空気調和機では、以下の点に対する考慮がなされていない。
However, in the water heat source air conditioner disclosed in
すなわち、熱源水の温度が高い場合の冷房運転、熱源水の温度が低い場合の暖房運転を行う場合において、例えば、冷房運転において凝縮器として作用する水熱交換器に通水する熱源水の温度が高いと運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機が停止してしまうことが多い。 That is, when performing cooling operation when the temperature of the heat source water is high and heating operation when the temperature of the heat source water is low, for example, the temperature of the heat source water that passes through the water heat exchanger that acts as a condenser in the cooling operation If it is high, the operating efficiency is lowered, and the compressor often stops because the condensation pressure exceeds the design value.
一方、暖房運転において蒸発器として作用する水熱交換器に通水する熱源水の温度が低いと運転効率が低下するだけではなく、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことが生ずる。 On the other hand, if the temperature of the heat source water passing through the water heat exchanger that acts as an evaporator in the heating operation is low, not only the operation efficiency is lowered, but also the water heat exchanger freezes and the refrigerant backs up. It happens.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、水熱交換器に流入する熱源水の温度を調節することで熱源水として使用可能な水の温度範囲を拡大できるとともに消費電力の低下、冷暖房能力の増大を図ることのできる水熱源空気調和機を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is to expand the temperature range of water that can be used as heat source water by adjusting the temperature of the heat source water flowing into the water heat exchanger. Another object is to provide a water heat source air conditioner that can reduce power consumption and increase air conditioning capability.
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、水熱源空気調和機において、圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、熱源水が通水する熱源水系統と熱源水系統を通して供給される熱源水が通水するファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、熱源水の入口と水熱交換器の入口との間に設けられる第1の開閉弁と、熱源水の入口とファンコイルの出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁と、熱源水の入口と第1の開閉弁との間に設けられる温度センサと、温度センサからの情報に基づいて第1の開閉弁と第2の開閉弁とを制御する制御手段とを備える。 A first feature according to an embodiment of the present invention is that, in a water heat source air conditioner, a compressor, a four-way valve, a water heat exchanger that exchanges heat between the heat source water and the refrigerant, an expansion valve, and refrigerant heat for air conditioning A heat pump unit in which exchangers are connected by piping, a heat source water system that is housed in the same housing as the heat pump unit, and a fan coil through which the heat source water supplied through the heat source water system passes. A fan coil unit, a first on-off valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the water heat exchanger, and a second provided at a position bypassing the inlet of the heat source water and the outlet of the fan coil. An on-off valve, a temperature sensor provided between the inlet of the heat source water and the first on-off valve, and control means for controlling the first on-off valve and the second on-off valve based on information from the temperature sensor; Is provided.
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、水熱源空気調和機において、圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、熱源水が通水する熱源水系統と熱源水系統を通して供給される熱源水が通水するファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、熱源水の入口と水熱交換器の入口との間に設けられる開閉弁と、熱源水の入口とファンコイルの入口との間に設けられる流量調整弁と、水熱交換器の入口直前であって開閉弁を通過した熱源水とファンコイルを通過した熱源水とが混合される位置に設けられる温度センサと、温度センサからの情報に基づいて開閉弁と流量調整弁とを制御する制御手段とを備える。 The second feature of the embodiment of the present invention is that, in the water heat source air conditioner, the compressor, the four-way valve, the water heat exchanger for exchanging heat between the heat source water and the refrigerant, the expansion valve, and the refrigerant heat for air conditioning A heat pump unit in which exchangers are connected by piping, a heat source water system that is housed in the same housing as the heat pump unit, and a fan coil through which the heat source water supplied through the heat source water system passes. Water heat exchange, a fan coil unit, an on-off valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the water heat exchanger, a flow rate adjusting valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the fan coil A temperature sensor provided at a position where the heat source water that has passed through the on-off valve and the heat source water that has passed through the fan coil are mixed just before the inlet of the vessel, and the on-off valve and the flow rate adjustment valve based on information from the temperature sensor Control system And means.
本発明によれば、水熱交換器に流入する熱源水の温度を調節することで熱源水として使用可能な水の温度範囲を拡大できるとともに消費電力の低下、冷暖房能力の増大を図ることのできる水熱源空気調和機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature range of the water which can be used as heat source water can be expanded by adjusting the temperature of the heat source water which flows into a water heat exchanger, and also reduction of power consumption and increase in air conditioning capability can be aimed at. A water heat source air conditioner can be provided.
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態における水熱源空気調和機1の全体構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a water heat
図1に示すように、水熱源空気調和機1は、大きく分けてファンコイルユニット10とヒートポンプユニット30とから構成される。なお、本発明の実施の形態においては、ファンコイルユニット10とヒートポンプユニット30とは同一筐体内に収納されているが、両ユニットは別のユニットとして設置されても良い。
As shown in FIG. 1, the water heat
ファンコイルユニット10は、図示しない蓄熱水槽に貯められている熱源水Wをユニット内に通水させる熱源水系統11と、ファンコイル12と、第1の開閉弁13と、第2の開閉弁14と、温度センサ15と、第1の開閉弁13や第2の開閉弁14の開閉を制御する制御手段16とから構成される。
The
ファンコイル12は、いわゆる熱交換器であり熱源水系統11内を通水する熱源水が持つ熱を利用して室内の空気との熱交換を行う。
The
第1の開閉弁13は、熱源水Wの入口とヒートポンプユニット30を構成する水熱交換器の入口との間に設けられる(図1においては「SV1」と表わしている。)。また、第2の開閉弁14は、熱源水Wの入口とファンコイル12の出口とをバイパスする位置に設けられる(図1においては「SV2」と表わしている。)。温度センサ15は熱源水Wの入口と第1の開閉弁13との間に設けられ熱源水Wの温度を測定する。なお、第1の開閉弁13、第2の開閉弁14は、例えば、本発明の実施の形態では水用電動2方弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流れを制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。
The first on-off
第1の開閉弁13、第2の開閉弁14、温度センサ15は制御手段16に接続されている。制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報を基に第1の開閉弁13や第2の開閉弁14の開閉を制御する。なお、図1では制御手段16は上述した3つの構成要素にのみ接続されてそれらのみを制御しているように記載されているが、他の構成要素、例えば、送風機20や後述するヒートポンプユニット30を構成する圧縮機や四方弁の制御も行っている。
The first on-off
ヒートポンプユニット30は、圧縮機31と、四方弁32と、熱源水Wと冷媒との間で熱交換する水熱交換器33と、膨張弁34と、空調用冷媒熱交換器35とからなり、これらを順次配管接続されることによりヒートポンプ式冷凍サイクルSが構成される。このヒートポンプ式冷凍サイクルS内は、冷媒が循環する。水熱交換器33には、上述したファンコイルユニット10内に配設される熱源水系統11が接続され熱源水Wが供給される。水熱交換器33内では、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。
The
次に、図1に示した水熱源空気調和機1の動作の流れを運転モードごとに説明する。図2は、本発明の実施の形態における水熱源空気調和機1において行われる運転モードとそれぞれの運転モードが行われる際の第1の開閉弁13と第2の開閉弁14の弁動作との関係を示す表である。なお、図2においては、第1の開閉弁13を「SV1」と、第2の開閉弁14を「SV2」と表わしている。
Next, the operation flow of the water heat
まず、「ファンコイル単独運転」モードについて説明する。ファンコイルユニット10のみを運転し、ヒートポンプユニット30を運転しない場合には、制御手段16は第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも閉動作とする制御を行う。このような制御を行うことによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内をファンコイル12、水熱交換器33の順に循環する。これによって、熱源水Wの水温に応じた冷房、或いは暖房効果を発揮させることができる。ファンコイル12を通水した熱源水Wは、水熱交換器33においてヒートポンプ式冷凍サイクルSの冷媒との間で熱交換を行うことなく水熱源空気調和機1の外部に排出される。
First, the “fan coil single operation” mode will be described. When only the
次に「ファンコイル+ヒートポンプ運転」モードの場合についてである。この運転モードは、上述した「ファンコイル単独運転」にヒートポンプユニット30の運転も加え、両ユニットを運転するモードであるので、第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも閉動作とする制御が行われる。両開閉弁が閉動作とされることによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内をファンコイル12、水熱交換器33の順に循環する。さらにこの運転モードではヒートポンプユニット30も運転するので、水熱交換器33において、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。水熱交換器33に送られた熱源水Wは、冷房運転時の冷却水、或いは、暖房運転時の熱源水として使用される。その後熱交換が行われた熱源水Wは、水熱源空気調和機1の外部へ排出される。
Next, the case of the “fan coil + heat pump operation” mode will be described. This operation mode is a mode in which the operation of the
熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機31が停止してしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で冷房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行う際の運転モードを、便宜上図2の表に示すように「中間期冷房運転」と表わす。
When the cooling operation is performed using the water
制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期冷房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は、例えば、25℃というように予め任意に定めておくことができる。従って、この場合は熱源水Wの温度が25℃以上の場合に中間期冷房運転に移行する。
The control means 16 determines whether or not to perform the intermediate cooling operation based on the temperature information of the heat source water W from the
中間期冷房運転が行われる際には、制御手段16は、第1の開閉弁13を開き、第2の開閉弁14を閉める制御を行う。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット10に送られた熱源水Wは、第2の開閉弁14が閉動作となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて開動作とされる第1の開閉弁13によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
When the intermediate cooling operation is performed, the
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が下がる。一方、第1の開閉弁13を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は下がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機1に供給された熱源水W2の温度よりも低い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機1の外部に排水される。
The temperature of the heat source water W <b> 1 that has passed through the
一方、熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機1を用いて暖房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で暖房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機1を用いて暖房運転を行う際の運転モードを、便宜上図2の表に示すように「中間期暖房運転」と表わす。
On the other hand, when the heating operation is performed using the water
制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期暖房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は、例えば、25℃というように予め任意に定めておくことができる。従って、この場合は熱源水Wの温度が25℃未満の場合に中間期暖房運転に移行する。
The control means 16 determines whether to perform the intermediate heating operation based on the temperature information of the heat source water W from the
中間期暖房運転が行われる際には、制御手段16は、第1の開閉弁13を開き、第2の開閉弁14を閉める制御を行う。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット10に送られた熱源水Wは、第2の開閉弁14が閉動作となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて開動作とされる第1の開閉弁13によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
When the intermediate heating operation is performed, the
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が上がる。一方、第1の開閉弁13を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は上がる。従って水熱交換器33にはファンコイル12に通水された熱源水W1の温度よりも高い温度の熱源水Wが供給される。水熱交換器33に供給された熱源水Wはさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機1の外部に排水される。
The temperature of the heat source water W <b> 1 that has passed through the
「送風運転」の場合は、制御手段16は第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも開動作となるように制御する。両開閉弁を開くことによって、熱源水Wは水熱交換器33にそのほぼ全量が供給される。そのため、ファンコイル12に熱源水Wは供給されないことになる。
In the case of “air blowing operation”, the control means 16 controls so that both the first on-off
以上説明したような構成及び運転制御方法を採用することによって、ヒートポンプユニット内の水熱交換器に流入させる熱源水の温度を調整することが可能となる。そのため、これまではファンコイルユニット、ヒートポンプユニットでは利用することができなかった温度の熱源水までも利用することができるようになり、利用可能な温度範囲が拡大することで廃棄する熱源水の量を減少させることができるためより省エネルギーに資する水熱源空気調和機を提供することができる。また、ファンコイルユニット、ヒートポンプユニットの運転に最適な温度の熱源水をそれぞれのユニットに供給することができるため運転にかかる消費電力の低下、運転能力の増加を達成することが可能となる水熱源空気調和機を提供できる。さらに、送風運転の際に節水弁を外付けで取り付ける必要がないので、簡易な構成の水熱源空気調和機を提供することができる。 By adopting the configuration and operation control method as described above, it is possible to adjust the temperature of the heat source water flowing into the water heat exchanger in the heat pump unit. Therefore, heat source water at a temperature that could not be used with fan coil units and heat pump units until now can be used, and the amount of heat source water to be discarded by expanding the usable temperature range. Therefore, it is possible to provide a water heat source air conditioner that contributes to energy saving. In addition, since water source water having the optimum temperature for the operation of the fan coil unit and the heat pump unit can be supplied to each unit, it is possible to achieve a reduction in power consumption and an increase in operation capacity for operation. Air conditioner can be provided. Furthermore, since it is not necessary to attach a water-saving valve externally at the time of air blowing operation, a water heat source air conditioner having a simple configuration can be provided.
なお、中間期冷房運転、或いは中間期暖房運転に関し、上述した説明においては「25℃」という具体的な温度を挙げて説明したが、いずれの運転においても、それらの運転に移行する温度は任意に設定することができる。 In addition, in the above description, the intermediate temperature cooling operation or the intermediate period heating operation has been described with a specific temperature of “25 ° C.”, but in any operation, the temperature at which the operation is shifted is arbitrary. Can be set to
また、本発明の実施の形態においては温度センサ15を設けてこの温度センサ15で測定された温度に基づいて運転モードの切り替えを行うように説明をしたが、例えば、温度センサを設けず運転モードの切り替えは使用者の手動によって行うように構成しても構わない。
In the embodiment of the present invention, the
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Note that, in the second embodiment, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description of the same components is omitted because it is duplicated.
第1の実施の形態と相違するのは、ファンコイルユニット40の構成機器及びそれらの設置位置である。その他の水熱源空気調和機がファンコイルユニットとヒートポンプユニットとから構成される等、主要な構成は同一である。
The difference from the first embodiment is the components of the
具体的には、図3の本発明の第2の実施の形態における水熱源空気調和機40の全体構成を示す模式図に示されているように、ファンコイルユニット50は、図示しない蓄熱水槽に貯められている熱源水Wをユニット内に通す熱源水系統11と、ファンコイル12と、開閉弁51と、流量調整弁52と、温度センサ53と、開閉弁51や流量調整弁52の開閉を制御する制御手段16とから構成される。
Specifically, as shown in the schematic diagram showing the overall configuration of the water heat
開閉弁51は、熱源水Wの入口とヒートポンプユニット30を構成する水熱交換器33の入口との間に設けられる(図3においては「SV」と表わしている。)。また、流量調整弁52は、熱源水Wの入口とファンコイル12の入口との間の位置に設けられる(図3においては「MV」と表わしている。)。温度センサ53は、水熱交換器33の入口直前であって開閉弁51を通過した熱源水Wとファンコイル12を通過した熱源水Wとが混合される位置に設けられ、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を測定する。
The on-off
なお、開閉弁51は、例えば、本発明の実施の形態では水用電動2方弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流れを制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。また、流量調整弁52は本発明の実施の形態においては、例えば、水用電動比例弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流量を制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。
The on-off
開閉弁51、流量調整弁52、温度センサ53は制御手段16に接続されている。制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報を基に開閉弁51や流量調整弁52の開閉を制御する。なお、図3では制御手段16は上述した3つの構成要素にのみ接続されてそれらのみを制御しているように記載されているが、例えば、送風機20や後述するヒートポンプユニット30を構成する各構成機器の制御に用いられている。
The on-off
ヒートポンプユニット30の一構成機器である水熱交換器33には、上述したファンコイルユニット50内に配設される熱源水系統11が接続され熱源水Wが供給される。水熱交換器33内では、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。
The heat
次に、図3に示した水熱源空気調和機40の動作の流れを運転モードごとに説明する。図4は、本発明の実施の形態における水熱源空気調和機40において行われる運転モードとそれぞれの運転モードが行われる際の開閉弁51と流量調整弁52の弁動作との関係を示す表である。なお、図4においては、開閉弁51を「SV」と、流量調整弁52を「MV」と表わしている。
Next, the operation flow of the water heat
まず、「ファンコイル単独運転」モードについて説明する。ファンコイルユニット50のみを運転し、ヒートポンプユニット30を運転しない場合には、制御手段16は開閉弁51を閉状態とし、流量調整弁52は水熱源空気調和機40に要求された能力に応じてその開度量を調整する制御を行う。このように要求された能力に応じてファンコイル12に供給する熱源水Wの量を調整することによって、きめ細かく冷暖房の能力を制御することができる。ファンコイル12を通水した熱源水Wは、水熱交換器33においてヒートポンプ式冷凍サイクルSの冷媒との間で熱交換を行うことなく水熱源空気調和機40の外部に排出される。
First, the “fan coil single operation” mode will be described. When only the
次に「ファンコイル+ヒートポンプ運転」モードの場合についてである。この運転モードは、上述した「ファンコイル単独運転」にヒートポンプユニット30の運転も加え、両ユニットを運転するモードであるので、ヒートポンプユニット30の能力を最大限発揮させるように制御手段16は流量調整弁52を制御する。
Next, the case of the “fan coil + heat pump operation” mode will be described. Since this operation mode is a mode in which the operation of the
すなわち、開閉弁51を閉動作とするとともに、流量調整弁52を全開にする制御が行われる。このような制御が行われることによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内ファンコイル12に供給され、水熱交換器33にも循環する。従って、水熱交換器33に水熱源空気調和機40に供給された熱源水Wの全量が供給され、冷媒と熱源水Wとの間で最大限熱交換が行われる。水熱交換器33に送られた熱源水Wは、冷房運転時の冷却水、或いは、暖房運転時の熱源水として使用される。その後熱交換が行われた熱源水Wは、水熱源空気調和機40の外部へ排出される。
That is, control is performed so that the on-off
熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機40を用いて冷房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機31が停止してしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で冷房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行う際の運転モードを、便宜上図4の表に示すように「中間期冷房運転」と表わす。
When the cooling operation is performed using the water heat
制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期冷房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は予め任意に定めておくことができる。特に、第2の実施の形態においては、開状態か閉状態の2つの状態しかない開閉弁ではなく流量調整弁52を使用することからきめ細かく熱源水系統11内に流れる熱源水Wの量を調整することができるので、判断基準となる温度も細かく設定することが可能となる。
The control means 16 determines whether or not to perform the intermediate cooling operation based on the temperature information of the heat source water W from the
第2の実施の形態においては、例えば、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を「25℃以上35℃未満」と「35℃以上」の2段階に分けて設定している。水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「35℃以上」である場合には、制御手段16は開閉弁51を開状態にし、流量調整弁52を全開となるように制御する。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット50に送られた熱源水Wは、流量調整弁52が全開状態となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて同じく開状態とされる開閉弁51によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
In the second embodiment, for example, the temperature of the heat source water W supplied to the
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が下がる。一方、開閉弁51を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は下がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機40に供給された熱源水W2の温度よりも低い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機40の外部に排水される。
The temperature of the heat source water W <b> 1 that has passed through the
さらに、温度センサ53からの情報によって制御手段16が水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「25℃以上35℃未満」であると判断した場合には、上述したような高温の熱源水Wが水熱交換器33に供給されることによる弊害は生じないと考えられる。そこで、水熱源空気調和機40の冷房能力を発揮させる点に重点を置き、温度センサ53からの情報に基づいて制御手段16は流量調整弁52の開度量を調整する。このような制御によって、上述したような冷房運転時に発生しうる弊害が生ずることを回避しつつ最大限冷房能力を高めることができる。
Further, when the
一方、熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機40を用いて暖房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で暖房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機40を用いて暖房運転を行う際の運転モードを、便宜上図4の表に示すように「中間期暖房運転」と表わす。
On the other hand, when heating operation is performed using the water
制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期暖房運転を行うか判断する。ここで中間期暖房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は予め任意に定めておくことができる。特に、第2の実施の形態においては、流量調整弁52を使用することからきめ細かく熱源水系統11内に流れる熱源水Wの量を調整することができるので、判断基準となる温度も細かく設定することが可能となる。
The control means 16 determines whether to perform the intermediate heating operation based on the temperature information of the heat source water W from the
第2の実施の形態においては、例えば、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を「15℃ないし25℃」の範囲と「15℃以下」の範囲の2つの範囲に分けて設定している。水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「15℃以下」である場合には、制御手段16は開閉弁51を開状態にし、流量調整弁52を全開となるように制御する。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット50に送られた熱源水Wは、流量調整弁52が全開状態となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて同じく開状態とされる開閉弁51によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
In the second embodiment, for example, the temperature of the heat source water W supplied to the
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が上がる。一方、開閉弁51を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は上がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機40に供給された熱源水W2の温度よりも高い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機40の外部に排水される。
The temperature of the heat source water W <b> 1 that has passed through the
さらに、温度センサ53からの情報によって制御手段16が水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「15℃ないし25℃」の範囲内にあると判断した場合には、上述したような低温の熱源水Wが水熱交換器33に供給されることによる弊害は生じないと考えられる。そこで、水熱源空気調和機40の暖房能力を発揮させる点に重点を置き、温度センサ53からの情報に基づいて制御手段16は流量調整弁52の開度量を調整する。このような制御によって、上述したような暖房運転時に発生しうる弊害が生ずることを回避しつつ最大限暖房能力を高めることができる。
Further, when the
「送風運転」の場合は、制御手段16は開閉弁51を開状態とし、流量調整弁52を全閉状態となるように制御する。このように制御することによって、熱源水Wは水熱交換器33にそのほぼ全量が供給される。そのため、ファンコイル12に熱源水Wは供給されないことになる。
In the case of “air blowing operation”, the control means 16 controls the on-off
以上説明したような構成及び運転制御方法を採用することによって、ヒートポンプユニット内の水熱交換器に流入させる熱源水の温度を調整することが可能となる。そのため、これまではファンコイルユニット、ヒートポンプユニットでは利用することができなかった温度の熱源水までも利用することができるようになり、利用可能な温度範囲が拡大することで廃棄する熱源水の量を減少させることができるためより省エネルギーに資する水熱源空気調和機を提供することができる。特に流量調整弁を利用することによって温度センサからの情報に基づいたきめ細かな制御を行うことができるため、ファンコイルユニット、ヒートポンプユニットの運転に最適な温度の熱源水をそれぞれのユニットに供給することができる。従って運転にかかる消費電力の低下、運転能力の増加を達成することが可能となる水熱源空気調和機を提供できる。さらに、送風運転の際に節水弁を外付けで取り付ける必要がないので、簡易な構成の水熱源空気調和機を提供することができる。 By adopting the configuration and operation control method as described above, it is possible to adjust the temperature of the heat source water flowing into the water heat exchanger in the heat pump unit. Therefore, heat source water at a temperature that could not be used with fan coil units and heat pump units until now can be used, and the amount of heat source water to be discarded by expanding the usable temperature range. Therefore, it is possible to provide a water heat source air conditioner that contributes to energy saving. In particular, by using a flow control valve, it is possible to perform fine control based on information from the temperature sensor, so supply heat source water at the optimum temperature for the operation of the fan coil unit and heat pump unit to each unit. Can do. Therefore, it is possible to provide a water heat source air conditioner that can achieve a reduction in power consumption and an increase in operation capacity. Furthermore, since it is not necessary to attach a water-saving valve externally at the time of air blowing operation, a water heat source air conditioner having a simple configuration can be provided.
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine the component covering different embodiment suitably.
1…水熱源空気調和機、10…ファンコイルユニット、11…熱源水系統、12…ファンコイル、13…第1の開閉弁、14…第2の開閉弁、15…温度センサ、16…制御手段、20…ファン、30…ヒートポンプユニット、31…圧縮機、32…四方弁、33…水熱交換器、34…膨張弁、S…ヒートポンプ式冷凍サイクル、W…熱源水
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、前記熱源水が通る熱源水系統と前記熱源水系統を通して供給される前記熱源水が通るファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、
前記熱源水の入口と前記水熱交換器の入口との間に設けられる第1の開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記ファンコイルの出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記第1の開閉弁との間に設けられる温度センサと、
前記温度センサからの情報に基づいて前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする水熱源空気調和機。 A heat pump unit in which a compressor, a four-way valve, a water heat exchanger for exchanging heat between the heat source water and the refrigerant, an expansion valve, and a refrigerant heat exchanger for air conditioning are sequentially connected by piping;
A fan coil unit that is housed in the same housing as the heat pump unit, and includes a heat source water system through which the heat source water passes and a fan coil through which the heat source water supplied through the heat source water system passes;
A first on-off valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the water heat exchanger;
A second on-off valve provided at a position that bypasses the inlet of the heat source water and the outlet of the fan coil;
A temperature sensor provided between the heat source water inlet and the first on-off valve;
Control means for controlling the first on-off valve and the second on-off valve based on information from the temperature sensor;
A water heat source air conditioner comprising:
前記ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、前記熱源水が通る熱源水系統と前記熱源水系統を通して供給される前記熱源水が通るファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、
前記熱源水の入口と前記水熱交換器の入口との間に設けられる開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記ファンコイルの入口との間に設けられる流量調整弁と、
前記水熱交換器の入口直前であって前記開閉弁を通過した熱源水と前記ファンコイルを通過した熱源水とが混合される位置に設けられる温度センサと、
前記温度センサからの情報に基づいて前記開閉弁と前記流量調整弁とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする水熱源空気調和機。 A heat pump unit in which a compressor, a four-way valve, a water heat exchanger for exchanging heat between the heat source water and the refrigerant, an expansion valve, and a refrigerant heat exchanger for air conditioning are sequentially connected by piping;
A fan coil unit that is housed in the same housing as the heat pump unit, and includes a heat source water system through which the heat source water passes and a fan coil through which the heat source water supplied through the heat source water system passes;
An on-off valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the water heat exchanger;
A flow rate adjusting valve provided between the inlet of the heat source water and the inlet of the fan coil;
A temperature sensor provided immediately before the water heat exchanger at the position where the heat source water that has passed through the on-off valve and the heat source water that has passed through the fan coil are mixed;
Control means for controlling the on-off valve and the flow rate adjustment valve based on information from the temperature sensor;
A water heat source air conditioner comprising:
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2008
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