JP2016008788A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】水熱源を利用する空気調和システムにおいて、空気調和システムの構成に拠っては起こりえる、不要に水を加熱するといった事態の発生を抑制することができる空気調和システムを提供する。
【解決手段】空気調和システムは、室外ユニットと、複数台の室内機と、室外ユニットを制御する制御装置と、設備側制御装置とを備える。設備側制御装置は、室外ユニットにおける高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、入水温度の下限を規定するための下限設定値ＴＷを記憶する。この下限設定値ＴＷは、利用側システムの冷房能力の最小値である最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きいもの程小さい値に設定される。設備側制御装置は、冷房運転の起動時において、入水温度が下限設定値ＴＷ以上であるか否かを判定し、入水温度が下限設定値ＴＷ以上のときは、高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を行わない。
【選択図】図３

Description

本発明は、水を熱源とする室外ユニットを有する空気調和システムに関する。

水熱源を利用する空気調和システムは、水と冷媒との間で熱交換する室外ユニットと、室外ユニットに接続される室内機とを備えている。空気調和システムの冷媒回路は、室内機内に設けられる室内側熱交換器と、膨張弁と、室外ユニット内に設けられる室外側熱交換器と、圧縮機とにより構成されている。冷房運転では、室外側熱交換器を凝縮器として作用させ、室内側熱交換器を蒸発器として作用させる。室外側熱交換器は、対水用熱交換器であり、冷房運転時において水で冷却される。

ところで、水熱源を利用する空気調和システムの冷房運転において室外ユニットに流入する水の温度が低下しすぎると、次の現象が生じる。すなわち、室外側熱交換器が過度に冷却される結果、室外ユニットの高圧と低圧との間の高低圧差が小さくなり、冷媒回路を流通する冷媒量が少なくなる。この結果、冷房能力が低下するといった問題が生じる。このため、水熱源を利用する空気調和システムでは、冷房運転時において、水温の低下を抑制する技術が採用されている。

例えば、特許文献１の記載の技術では、水温が低下することに起因して過熱度が設定値よりも高くなるとき、水温調整手段を用いて水温を調整する。

特開２００１−３０４６６０号公報

また、従来の空気調和システムでは、室外ユニットに流入する水について、入水温度の下限値を規定している。入水温度が下限値よりも低くなるときは給水設備において水を加熱する。これにより、冷房運転の起動時において、凝縮温度が過度に低下することを抑制し、室外ユニットの高圧と低圧との間の高低圧差を確保する。

ところで、空気調和システムの利用側システムの構成は、使用者の要求に応じて多様である。例えば、空気調和システムの利用側システムは、冷房能力が小さい室内機だけで構成される場合、冷媒能力が大きい室内機だけで構成される場合、冷媒能力が異なる室内機を含む場合など、使用者の要求に応じて様々である。

しかし、従来の空気調和システムの入水温度の管理方法では、空気調和システムの利用側システムの構成に関係なく、入水温度の下限値は所定値に設定されている。このため、空気調和システムの構成に拠っては、冷房運転が許容される条件が整っている場合にも水を加熱する場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水熱源を利用する空気調和システムにおいて、空気調和システムの構成に拠って起こりえる不要に水を加熱するといった事態の発生を抑制することができる空気調和システムを提供する。

課題を解決する空気調和システムは、水と冷媒との間で熱交換する室外ユニットと、前記室外ユニットに接続される複数台の室内機と、前記室外ユニットに流入する水の温度を入水温度として測定する水温測定器と、冷房運転のとき前記室外ユニットの低圧側圧力を一定に制御する制御装置と、水供給設備側に配置される設備側制御装置とを備え、前記設備側制御装置は、前記室外ユニットにおける高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、前記入水温度の下限を規定するための下限設定値を記憶するものであり、この下限設定値は、複数台の前記室内機により構成される利用側システムについてこの利用側システムの冷房能力の最小値である最小冷房能力が大きいもの程小さい値に設定されるものであり、冷房運転の起動時において、前記入水温度が前記下限設定値以上であるか否かを判定し、前記入水温度が、前記下限設定値以上のときは、前記高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を行わず、前記入水温度が、前記下限設定値未満のときは、前記高低圧差の低下を抑制する前記高低圧差制御を行う。

上記したように、空気調和システムの利用側システムの構成は多種多様である。このため、空気調和システムによって冷房運転時の最小冷房能力が異なる。なお、最小冷房能力とは、利用側システムについての冷房能力の最小値を示す。

ところで、従来の入水温度の管理方法では、空気調和システムの利用側システムの構成に関わらず、入水温度の下限設定値として所定値を採用している。このため、空気調和システムによっては、下限設定値がその空気調和システムに適した値に設定されていない場合もある。このような空気調和システムでは、室外ユニットの高低圧差を確保する必要のないときにも水が加熱される場合がある。

そこで、上記構成では、下限設定値を次のように設定する。すなわち、利用側システムの最小冷房能力が大きいもの程、下限設定値を小さい値に設定する。これにより、空気調和システムそれぞれに対して、その空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力の大きさに応じて下限設定値が設定される。これにより、空気調和システムの構成に拠って起こりえる不要に水を加熱するといった事態の発生が抑制される。

上記空気調和システムにおいて、前記設備側制御装置は、冷房運転中、前記入水温度を取得し、この入水温度に応じて前記室外ユニットの前記高低圧差を冷房運転可能な差圧以上にすることができる前記冷房能力の下限値を下限冷房能力として導出し、運転に係る前記室内機の冷房能力を合計した総冷房能力が前記下限冷房能力よりも小さいとき、前記高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を実行する。

この構成によれば、冷房運転中に、入水温度に応じて、冷房運転可能な差圧にすることができる冷房能力の下限値（すなわち下限冷房能力）を設定する。そして、下限冷房能力と総冷房能力とを比較する。そして、総冷房能力が下限冷房能力よりも小さいか否かを判定する。総冷房能力が下限冷房能力よりも小さいとき、すなわち、総冷房能力が、室外ユニットの高低圧差を冷房運転可能な差圧にすることができない程低下しているときは、高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を実行する。これにより、冷房運転中に、入水温度が低下して総冷房能力が足りない場合においても、安定して冷房運転を継続することができる。

上記空気調和システムにおいて、前記設備側制御装置は、前記高低圧差制御として、前記室外ユニットに流入する前記水の量を少なくする。この構成によれば、室外ユニットに流れる水の量が少なくなるため、水温上昇率が高められる。このため、室外ユニットの高低圧差の低下を抑制することができる。

上記空気調和システムにおいて、前記室内機が前記室外ユニットよりも高い位置に設置されるとき、前記下限設定値は、前記最小冷房能力、前記室内機と前記室外ユニットとの間を接続する連絡配管の配管長及び前記室内機と前記室外ユニットとの高低差に基づいて設定される。

複数台の室内機が室外ユニットよりも高い位置に設置されているときは、配管長や高低差による圧力損失が室外ユニットの高低圧差に影響を与える。このため、下限設定値を見積るときには、配管長や高低差による圧力損失を考慮することが好ましい。そこで、上記構成では、下限設定値の設定において、配管長及び高低差を考慮する。これにより、配管長や高低差を考慮せずに下限設定値を設定する場合に比べて、空気調和システムに設定される下限設定値をこの空気調和システムに応じた適切な値にすることができる。

上記の空気調和システムは、空気調和システムの構成に拠っては起こりえる、不要に水を加熱するといった事態の発生を抑制することができる。

空気調和システムの模式図。 空気調和システムについて、冷房運転の起動処理の手順を示すフローチャート。 空気調和システムの最小冷房能力と入水温度の下限設定値との関係を示す図。 空気調和システムについて、高低差と、配管長と、入水温度の下限設定値との関係を示す図。 各種の空気調和システムについて、高低差と、配管長と、入水温度の下限設定値との関係を示す図。 変形例に係る空気調和システムについて、総冷房能力、下限設定値及び入水温度の時間変化を示すグラフ。

図１を参照して、空気調和システム１の構成を説明する。
空気調和システム１は、水と冷媒との間で熱交換する室外ユニット１０と、室外ユニット１０に接続される複数台の室内機２０と、室外ユニット１０に配置される制御装置３０と、水供給設備４側に配置される設備側制御装置５０とを備えている。空気調和システム１は、水熱源装置４０を含むシステムの一部を構成する。水供給設備４は、水熱源装置４０及び設備側制御装置５０を含むシステムである。システム全体は、冷媒回路２と、水循環回路３とを含む。室外ユニット１０と室内機２０とは、２本の連絡配管（以下、「液側連絡配管２３」及び「ガス側連絡配管２４」という。）により互いに接続されている。

水循環回路３には、水を循環させるポンプ４１、水を冷却しまたは水を加熱するための水熱源装置４０が設けられている。水熱源装置４０には、室外ユニット１０に水を供給するための第１配管４２と、室外ユニット１０から排出される水を流通させる第２配管４３とが接続されている。

水熱源装置４０は、例えば、冷却塔及びボイラーで構成される。そして、冷房運転時には、水熱源装置４０は冷却塔で水を冷却する。暖房運転時には、水熱源装置４０はボイラーで水を加熱する。なお、上記水熱源装置４０の熱源としては地熱を用いることも可能である。この場合、水循環回路３の配管４２，４３の一部が地下に埋設される。

また、水循環回路３には、室外ユニット１０に対して並列にバイパス管１８が設けられている。すなわち、第１配管４２と第２配管４３との間にバイパス管１８が設けられている。バイパス管１８には、このバイパス管１８の水流通路を開閉するバイパス弁１９が設けられている。なお、以降の説明において、バイパス弁１９の開放とは、バイパス管１８内に水が流通するようにバイパス弁１９を開くことを示し、バイパス弁１９の閉鎖とは、バイパス管１８内に水が流通しないようにバイパス弁１９を閉じることを示す。

なお、水循環回路３に流通させる水として、エチレングリコール等の有機物質を溶解した不凍液が用いられる。これにより、水温がマイナスになる場合においても、室外ユニット１０内の室外側熱交換器１２に水を流通させることができる。

室内機２０は、冷媒と室内空気との間で熱交換させる室内側熱交換器２１と、冷媒を膨張させる膨張弁２２とを備えている。室内機２０それぞれは、液側連絡配管２３及びガス側連絡配管２４に接続されている。

空気調和システム１の利用側システムは、この空気調和システム１が導入される建物の室内構成に基づいて決められるため、利用側システムの構成は多様である。例えば、空気調和システム１の利用側システムは、冷房能力が高い室内機２０だけで構成される場合、冷房能力が異なる室内機２０で構成される場合、冷房能力が低い室内機２０だけで構成される場合等様々である。

膨張弁２２は、液側連絡配管２３において室内側熱交換器２１と室外側熱交換器１２との間に設けられている。膨張弁２２は、例えば、電動弁により構成される。この電動弁は、弁体を駆動するモータを備え、弁体が弁座に対して移動可能に構成されている。

室外ユニット１０は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機１１と、水と冷媒との間で熱交換させる室外側熱交換器１２と、四路切換弁１３とを備えている。
室外側熱交換器１２は、対水用熱交換器であり、水循環回路３を流通する水と冷媒回路２を流通する冷媒との間で熱交換させるものである。

冷媒回路２は、膨張弁２２と、室内側熱交換器２１と、圧縮機１１と、室外側熱交換器１２とを備える。冷房運転時には、冷媒は、圧縮機１１、室外側熱交換器１２、膨張弁２２、室内側熱交換器２１の順に流れる。暖房運転時には、冷媒は、圧縮機１１、室内側熱交換器２１、膨張弁２２、室外側熱交換器１２の順に流れる。

四路切換弁１３はガス側連絡配管２４において室内側熱交換器２１と室外側熱交換器１２との間に設けられている。なお、ガス側連絡配管２４は、後述の室内側のガス側連絡配管１７と熱源側のガス側連絡配管１６とを含むものである。

四路切換弁１３は、空気調和システム１の運転状態により冷媒の流れの向きを変える。
四路切換弁１３は、圧縮機１１の吐出口と接続されている吐出配管１４と、圧縮機１１の吸入口と接続されている吸入配管１５と、室外側熱交換器１２に接続されている熱源側のガス側連絡配管１６と、室内側熱交換器２１に接続されている室内側のガス側連絡配管１７とを、次のように互いに接続する。

すなわち、四路切換弁１３は、冷房運転時、吐出配管１４と熱源側のガス側連絡配管１６とを互いに接続するとともに、吸入配管１５と室内側のガス側連絡配管１７とを互いに接続する。これにより、室外側熱交換器１２を凝縮器として作用させ、室内側熱交換器２１を蒸発器として作用させる。なお、図１に示す四路切換弁１３の記号内の実線が、冷房運転時における接続状態を示す。

四路切換弁１３は、暖房運転時、吐出配管１４と室内側のガス側連絡配管１７とを互いに接続するとともに、吸入配管１５と熱源側のガス側連絡配管１６とを互いに接続する。これにより、室外側熱交換器１２を蒸発器として作用させ、室内側熱交換器２１を凝縮器として作用させる。なお、図１に示す四路切換弁１３の記号内の破線が、暖房運転時における接続状態を示す。

室外ユニット１０側の制御装置３０は、室内機２０の運転状況に応じて圧縮機１１の容量を変化させる。例えば、運転に係る室内機２０それぞれの冷房能力を総合した値に基づいて、圧縮機１１の容量を変化させる。圧縮機１１の容量の制御は、例えば、圧縮機１１のモータ回転数を制御することにより行われる。また、制御装置３０は、冷房運転のとき、圧縮機１１の回転数制御により、室外ユニット１０の低圧側圧力を所定値に維持する。

設備側制御装置５０は、室外ユニット１０に流入する水の温度（以下、「入水温度」）を測定する水温測定器３１から出力される信号（入水温度に対応する信号）を受信する。水温測定器３１は、水循環回路３または水熱源装置４０等に設けられる。

設備側制御装置５０は、冷房運転時の起動時に、水温測定器３１で測定された入水温度に基づいて、バイパス弁１９を閉鎖した状態で、冷房運転可能か否かを判定する。このように入水温度に基づいて判定を行う理由を次に説明する。

冷房運転では、室外側熱交換器１２が凝縮器として作用する。すなわち、冷房運転では、室外側熱交換器１２で冷媒を水で冷却する。このため、入水温度は低い方が好ましい。しかし、入水温度が過度に低い場合、冷媒が過度に冷却される結果、室外ユニット１０の高圧（すなわち冷媒回路２における高圧）が低下する。一方、室外ユニット１０側の制御装置３０は、圧縮機１１を動作させて、室外ユニット１０の低圧（すなわち冷媒回路２における低圧）を一定に制御する。この結果、室外ユニット１０の高圧と低圧との高低圧差が小さくなる。高低圧差が小さくなると、冷媒循環量が少なくなって冷房能力が低下する。そこで、このような冷房能力の低下を抑制するため、設備側制御装置５０は、入水温度に基づいて冷房運転可能か否かを判定する。

設備側制御装置５０は、冷房運転可能か否かを判定するため、入水温度の下限値（以下、「下限設定値ＴＷ」）を記憶する。下限設定値ＴＷは、バイパス弁１９を閉鎖した状態で冷房運転可能である水温の下限値を示す。すなわち、この下限設定値ＴＷは、室外ユニット１０における高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に確保される水温の下限値を示す。「冷房運転可能な差圧」は、空気調和システム１の機種ごとに、試験または試算により、予め設定される。

設備側制御装置５０と制御装置３０とは信号配線（または通信回線）により接続されている。設備側制御装置５０は、冷房運転可能か否かの判定結果等を制御装置３０に送信する。設備側制御装置５０は、制御装置３０から後述の最小冷房能力Ｐｍｉｎ等の情報を受信する。なお、最小冷房能力Ｐｍｉｎの情報は手操作により入力されてもよい。

図２を参照して、設備側制御装置５０が実行する冷房運転時の起動処理について、その手順を説明する。
ステップＳ１１０において、設備側制御装置５０は、室内機２０の運転モードが冷房運転であるか否かを判定する。室内機２０の運転モードが冷房運転であるか否かは、室内機２０から出力される情報に基づいて判定する。冷房運転以外の運転の場合、すなわち暖房運転または送風運転であるときは、起動処理を終了する。なお、暖房運転や送風運転の場合は、それぞれの運転に対応する起動処理を行う。設備側制御装置５０が、このステップＳ１１０において肯定判定（「ＹＥＳ」）するとき、ステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１２０において、設備側制御装置５０は入水温度を取得し、入水温度と下限設定値ＴＷとを比較する。このステップＳ１２０において、設備側制御装置５０が肯定判定（「ＹＥＳ」）するとき、すなわち入水温度が下限設定値ＴＷ以上である旨判定するとき、ステップＳ１４０に移行し、室外ユニット１０に指令信号を送信して制御装置３０に冷房運転制御を実行させる。これにより、冷房運転が開始される。一方、設備側制御装置５０がこのステップＳ１２０において否定判定（「ＮＯ」）するとき、ステップＳ１３０に移行する。

ステップＳ１３０において、設備側制御装置５０は、室外ユニット１０の高低圧差の低下を抑制するための制御（以下、「高低圧差制御」という。）として、バイパス弁１９を開放する。

これにより、室外側熱交換器１２に流れる水の流通量を少なくする。すなわち、冷房運転の起動から所定時間経過後には、室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上の大きさになるように、室外側熱交換器１２に流れる水の流通量を制御し、冷房起動時における室外ユニット１０の高低圧差の低下を抑制する。

バイパス弁１９を開放することによっても直ぐには入水温度が上昇しないが、室外側熱交換器１２に流入する水が制限されているため、水と冷媒との間の熱交換により、水温が上昇する。このため、空気調和システム１の起動から所定時間経過後には、冷房運転可能な状態になる。

なお、空気調和システム１の設置環境によっては、バイパス弁１９の開放によっても、冷房運転の起動から所定時間経過後に室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上の大きさに達しないと予想される程、水温が低くなることもある。このような環境の場合は、例えば、図２の起動処理のフローに加えて、設備側制御装置５０は次の処理を実行する。すなわち、ステップＳ１２０とステップＳ１３０の間にステップＳ１２５の処理が実行される。ステップＳ１２５では、冷房運転の起動から所定時間経過後に、室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上の大きさに達しないと予想される水温の上限を基準値とする。この基準値は下限設定値ＴＷよりも低い。そして、入水温度が基準値よりも高いときは、ステップＳ１３０に移行する。入水温度が基準値以下のときは、設備側制御装置５０は制御装置３０に指令信号を出力して、冷房運転の起動処理を終了させる。すなわち、所定時間経過後においても、室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上の大きさに達しないと予想されるときは、設備側制御装置５０は、冷房運転の実行を禁止する旨の信号を室外ユニット１０側の制御装置３０に出力する。

設備側制御装置５０は、ステップＳ１３０において高低圧差制御の実行を完了したとき、ステップＳ１４０に移行し、室外ユニット１０側の制御装置３０に冷房運転制御を実行させる。これにより冷房運転が開始される。

図３を参照して、入水温度についての下限設定値ＴＷの設定方法について説明する。
図３は、空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎと、入水温度の下限設定値ＴＷとの関係を示す。最小冷房能力Ｐｍｉｎとは、空気調和システム１が冷房運転するとき、利用側システムが発揮する冷房能力の最小値を示す。

例えば、冷房能力が等しい複数台の室内機２０だけで利用側システムが構成され、これら室内機２０が独立して運転可能である場合（以下、「第１構成」）は、この利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎは室内機２０一台分の冷房能力と等しい。

冷房能力が異なる複数台の室内機２０で利用側システムが構成され、各室内機２０が独立して運転可能である場合（以下、「第２構成」）は、この利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎは、複数台の室内機２０のうちで最も冷房能力が小さい室内機２０の冷房能力と等しい。

なお、複数台の室内機２０が連動する場合がある。すなわち、複数台の室内機２０のうち、幾つかの室内機２０が同時に運転開始及び運転停止を行う。利用側システムが、このような連動に係る室内機２０を含む場合は、連動に係る室内機２０を一台の室内機２０とみなして利用側システムが上記第１構成及び第２構成のうちのいずれに該当するかを判断し、この利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎを設定する。

図３を参照して、空気調和システム１における下限設定値ＴＷの設定方法について説明する。なお、図３は、下限設定値ＴＷを設定するときに用いられる参考図であり、全ての室内機２０が、室外ユニット１０よりも低い位置または室外ユニット１０と等しい高さに設置されている空気調和システム１について適用されるものである。

図３に示すように、下限設定値ＴＷは、空気調和システム１の利用側システムの構成に基づいて決められる。すなわち、空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎに応じて、下限設定値ＴＷが決定される。そして、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、下限設定値ＴＷが小さい値に設定される。

例えば、図３に示すように、空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ１（ｋＷ）」の場合には、下限設定値ＴＷが「ｘ６（℃）」に設定される。そして、空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ１（ｋＷ）」よりも大きい「ｙ２（ｋＷ）」の場合には、下限設定値ＴＷが「ｘ６（℃）」よりも低い「ｘ５（℃）」に設定される。同様に、空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ３（ｋＷ）」、「ｙ４（ｋＷ）」、「ｙ５（ｋＷ）」、「ｙ６（ｋＷ）」である場合、「ｘ４（℃）」、「ｘ３（℃）」、「ｘ２（℃）」、「ｘ１（℃）」にそれぞれ設定される。

入水温度に関して空気調和システム１の運転可能範囲は、その下限設定値ＴＷ以上とされるため、図３に示すように、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、空気調和システム１の運転可能範囲が拡大される。

このような下限設定値ＴＷの設定は、次の理由による。
空気調和システム１の利用側システムの冷房能力の大きさは、室外ユニット１０の放熱量の目安になる。すなわち、利用側システムの冷房能力が大きい程、室外ユニット１０の放熱量が大きい。そして、放熱量が大きくなる程、室外ユニット１０の高圧の低下が生じにくく、放熱量が小さくなる程、室外ユニット１０の高圧の低下が生じ易い。このため、冷房能力が大きくなる程、入水温度の下限設定値ＴＷを低くすることが第１の設定条件となる。

また、空気調和システム１において、冷房運転の起動時に、同時に運転開始する室内機２０の台数が如何なる場合においても、室外ユニット１０における高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持されることが好ましい。そこで、冷房運転の起動時に、利用側システムが最小冷房能力Ｐｍｉｎにおいて、室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上の大きさに維持されることが第２の設定条件となる。そこで、第１の設定条件及び第２の設定条件を鑑み、空気調和システム１では、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、入水温度の下限設定値ＴＷを小さい値に設定する。

図４を参照して、空気調和システム１における下限設定値ＴＷの設定方法について、他の例を説明する。なお、図４は、下限設定値ＴＷを設定するときに用いられる参考図であり、全ての室内機２０が、室外ユニット１０よりも高い位置に設置されている空気調和システム１について適用されるものである。

室内機２０が、室外ユニット１０よりも高い位置に設置されている場合、液側連絡配管２３における圧力損失が生じる。このような圧力損失は、配管長及び高低差に依存する。すなわち、配管長が長い程、圧力損失が大きく、高低差が大きい程、圧力損失が大きい。このような圧力損失は、室外ユニット１０の高低圧差を小さくする。このため、入水温度の下限設定値ＴＷの設定においては、この圧力損失を考慮する必要がある。

そこで、室内機２０が、室外ユニット１０よりも高い位置に設置されている場合には、空気調和システム１の最小冷房能力Ｐｍｉｎに加えて、空気調和システム１の配管長及び高低差を考慮して、入水温度の下限設定値ＴＷを設定する。

空気調和システム１の配管長及び高低差は、それぞれ次のようにして求められる。
すなわち、空気調和システム１の配管長は、室内機２０それぞれの液側連絡配管２３の最長のものにより求められる。空気調和システム１の高低差は、室内機２０のうちで最も高い位置に配置されている室内機２０を選択し、この選択に係る室内機２０の高さと室外ユニット１０の高さの差により求められる。

図４は、所定の最小冷房能力Ｐｍｉｎ（「ｚ１」）を有する空気調和システム１において、配管長と高低差とに基づいて入水温度の下限設定値ＴＷを導出するためのマップである。なお、図４の縦軸の「Ｌａ」と横軸の「Ｌａ」とは同じ長さを示す。

図４の縦軸は、空気調和システム１の高低差を示し、横軸は、空気調和システム１の配管長を示す。すなわち、図４に示すマップの各座標（配管長、高低差）は、高低差と配管長とで表される空気調和システム１の設置状態を示す。

実線は、空気調和システム１の設置状態について、入水温度の下限設定値ＴＷが等しい設置状態を示す等温線である。すなわち、所定の等温線上にある空気調和システム１の設置状態は、入水温度の下限設定値ＴＷが等しい。例えば、等温線Ｌｎ１上の設置状態では、下限設定値ＴＷが１℃に設定される。等温線Ｌｎ２上の設置状態では、下限設定値ＴＷが４℃に設定される。すなわち、配管長が大きくなる程、また高低差が大きくなる程、下限設定値ＴＷが大きい値に設定される。これは、配管長が大きくなる程、また高低差が大きくなる程、圧力損失が大きくなるためである。

なお、等温線Ｌｎ１と等温線Ｌｎ２との間、等温線Ｌｎ１よりも左下側、等温線Ｌｎ２の右上側には、所定温度幅で、等温線Ｌｎ１また等温線Ｌｎ２などと略同じ傾きの線が引かれるが、図４では、これを省略している。

また、図４では、等温線Ｌｎ１，Ｌｎ２は、原点と座標（Ｌａ，Ｌａ）とを結ぶ線（破線参照。）よりも左上の方向に延長していない。この理由は、物理的に、空気調和システム１の配管長が高低差以上であるか、または空気調和システム１の配管長が高低差よりも長くなるためである。

入水温度の下限設定値ＴＷは、次のように設定される。
空気調和システム１の配管長が「Ｌａ」であり、空気調和システム１の高低差が「Ｌｂ」であるとき、図４の座標上（Ｌａ，Ｌｂ）点を通過する等温線を決定する。この等温線が示す温度が、空気調和システム１の入水温度の下限設定値ＴＷに設定される。

図５に、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ１」、「ｚ２」、「ｚ３」、「ｚ４」、「ｚ５」である空気調和システム１それぞれについて、入水温度の下限設定値ＴＷを求めるための等温線を示す。「ｚ１」、「ｚ２」、「ｚ３」、「ｚ４」、「ｚ５」は、この並び順（左から右に向かう順）に、その値が小さい。例えば、「ｚ１」は１４．０ｋｗ、「ｚ２」は１１．２ｋｗ、「ｚ３」は８．０ｋｗ、「ｚ４」は５．６ｋｗ、「ｚ５」は３．６ｋｗを示す。

なお、図５における縦軸の「Ｌ１」と横軸の「Ｌ１」とは同じ長さを示す。また、図５における縦軸の「Ｌ２」と横軸の「Ｌ２」とは同じ長さを示す。
等温線Ｌｎ１と等温線Ｌｎ２は、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ１」である空気調和システム１に用いられる。図５の等温線Ｌｎ１と等温線Ｌｎ２は、図４に示す等温線Ｌｎ１，Ｌｎ２と同じものである。

等温線Ｌｎ３と等温線Ｌｎ４は、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ２」である空気調和システム１に用いられる。
・等温線Ｌｎ３上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「１℃」に設定される。
・等温線Ｌｎ４上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「４℃」に設定される。

等温線Ｌｎ５と等温線Ｌｎ６は、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ３」である空気調和システム１に用いられる。
・等温線Ｌｎ５上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「３℃」に設定される。
・等温線Ｌｎ６上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「６℃」に設定される。

等温線Ｌｎ７と等温線Ｌｎ８は、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ４」である空気調和システム１に用いられる。
・等温線Ｌｎ７上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「４℃」に設定される。
・等温線Ｌｎ８上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「７℃」に設定される。

等温線Ｌｎ９と等温線Ｌｎ１０は、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｚ５」である空気調和システム１に用いられる。
・等温線Ｌｎ９上の設置状態では、入水温度の下限設定値ＴＷが「６℃」に設定される。
・等温線Ｌｎ１０上の設置状態では入水温度の下限設定値ＴＷが「９℃」に設定される。

図５に示されるように、空気調和システム１が同じ設置状態であっても、最小冷房能力Ｐｍｉｎの大きさによって入水温度の下限設定値ＴＷが異なる。すなわち、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、入水温度の下限設定値ＴＷが小さい値に設定される。これは、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、室外ユニット１０における高低圧差が小さくなりにくいためである。

また、空気調和システム１の最小冷房能力Ｐｍｉｎの大きさによって等温線の傾きが異なり、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、その傾きが大きくなるように設定される。
これは、入水温度の下限設定値ＴＷの大きさに与える影響について高低差と配管長との寄与度を対比するとき、最小冷房能力Ｐｍｉｎが小さい程、高低差よりも配管長の寄与度が相対的に小さいことを示す。例えば、最小冷房能力Ｐｍｉｎが小さい空気調和システム１では、等温線Ｌｎ９に示されるように、配管長を長くしても、高低差の減少が小さい。

次に、空気調和システム１の作用について、従来の空気調和システム１と比較して、説明する。
従来技術では、空気調和システム１の最小冷房能力Ｐｍｉｎの大きさに関わらず、空気調和システム１に所定の下限設定値ＴＷが設定される。しかし、空気調和システム１の利用側システムの構成は多種多様であるため、いずれの構成においても、冷房運転が安定して起動することができるように、下限設定値ＴＷは次のように設定されている。すなわち、利用側システムの採用されうる構成のうち最も冷房能力が低くなる構成を基準にして、このような構成においても、冷房運転時に、室外ユニット１０の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上になる下限設定値ＴＷが求められる。そして、このようにして求められた下限設定値ＴＷを、各種の空気調和システム１に適用する。

例えば、図３に示す空気調和システム１と同様の従来の空気調和システムでは、利用側システムの構成に拠って最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ１」〜「ｙ６」に設定され得る。この空気調和システム１における最小冷房能力Ｐｍｉｎの最小値は「ｙ１」である。そして、このような従来の空気調和システム１では、利用側システムの構成に関係なく、最小冷房能力Ｐｍｉｎ「ｙ１」に対応する「ｘ６」が下限設定値ＴＷとして設定される。

しかし、このような設定の場合、次のような問題が生じる。
最小冷房能力Ｐｍｉｎが小さい空気調和システム１（例えば、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ１」の空気調和システム１）では、入水温度の運転可能範囲における下限温度と下限設定値ＴＷとが一致するため、下限設定値ＴＷに基づいて、運転可能範囲と運転制限範囲とが適切に切り分けられている。

一方、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい空気調和システム１（例えば、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ６」の空気調和システム１）では、運転可能範囲と運転制限範囲とが下限設定値ＴＷに基づいて適切に切り分けられていない。

すなわち、最小冷房能力Ｐｍｉｎが「ｙ６」である空気調和システム１では、運転可能範囲の下限温度（「ｘ１」）は下限設定値ＴＷ（「ｘ６」）よりも低いため、入水温度が下限設定値ＴＷ（「ｘ６」）よりも低くなっているときでも冷房運転可能な場合がある。しかし、従来の空気調和システム１では、下限設定値ＴＷが高めに設定されているため、入水温度がこの範囲（「ｘ１」〜「ｘ６」）にあるとき、入水温度を上昇させるべく水を加熱する。すなわち、従来技術では、本来、水を加熱することが不要であるにも拘らず、水を加熱する場合がある。

そこで、本実施形態に係る空気調和システム１では、入水温度に係る下限設定値ＴＷを設定変更可能とする。そして、入水温度に係る下限設定値ＴＷを利用側システムの冷房能力についてその最小冷房能力Ｐｍｉｎに応じて設定する。すなわち、最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きい程、下限設定値ＴＷを小さい値に設定し、最小冷房能力Ｐｍｉｎが小さい程、下限設定値ＴＷを大きい値に設定する。なお、このような下限設定値ＴＷの設定は空気調和システム１の設置の際に、下限設定値ＴＷの設定変更は室内機２０の増設、取換えまたは除去の際に行われる。

このような下限設定値ＴＷの設定により、入水温度がこの空気調和システム１の運転可能範囲内であるにも拘わらず水を加熱するといったことが抑制される。また、空気調和システム１において利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きく設定される場合には、従来の空気調和システム１に比べて、水を加熱せずに冷房運転することができる運転可能範囲が大きくなる。

また、本実施形態に係る空気調和システム１では、入水温度に係る下限設定値ＴＷを設定変更可能に構成されているため、空気調和システム１の設置時に、または空気調和システム１の設置後に下限設定値ＴＷを設定することが可能である。また、利用側システムの構成の変更によっても、その変更に応じて、下限設定値ＴＷを設定することができる。

本実施形態によれば以下に示す効果を奏する。
（１）設備側制御装置５０は、室外ユニット１０における高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、入水温度の下限を規定するための下限設定値ＴＷを記憶する。この下限設定値ＴＷは、この利用側システムの冷房能力の最小値である最小冷房能力Ｐｍｉｎが大きいもの程、小さい値に設定される。

そして、設備側制御装置５０は、冷房運転の起動時において、入水温度が下限設定値ＴＷ以上であるか否かを判定する。入水温度が、下限設定値ＴＷ以上のときは、高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を実行しない。冷房運転制御を実行する。入水温度が、下限設定値ＴＷ未満のときは、高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を実行する。

すなわち、空気調和システム１それぞれに対して、その空気調和システム１の利用側システムの最小冷房能力Ｐｍｉｎの大きさに応じて、下限設定値ＴＷが設定される。このため、空気調和システム１の構成に拠っては起こりえる、不要に水を加熱するといった事態の発生を抑制することができる。

（２）設備側制御装置５０は、高低圧差制御として、室外ユニット１０に流入する前記水の量を少なくする。この構成によれば、室外ユニット１０に流れる水の量が少なくなるため、水温上昇率が高められる。このため、室外ユニット１０の高低圧差の低下を抑制することができる。

（３）室内機２０が室外ユニット１０よりも高い位置に設置されているときは、下限設定値ＴＷは、最小冷房能力Ｐｍｉｎ、室内機２０と室外ユニット１０との間を接続する連絡配管２３，２４の配管長及び室内機２０と室外ユニット１０との高低差に基づいて設定される。

複数台の室内機２０が室外ユニット１０よりも高い位置に設置されているときは、配管長や高低差による圧力損失が室外ユニット１０の高低圧差に影響を与える。このため、下限設定値ＴＷを見積るときには、配管長や高低差による圧力損失を考慮することが好ましい。そこで、上記構成では、下限設定値ＴＷの設定において、配管長及び高低差を考慮する。これにより、配管長や高低差を考慮せずに下限設定値ＴＷを設定する場合に比べて、空気調和システム１に設定される下限設定値ＴＷをこの空気調和システム１に応じた適切な値にすることができる。

（その他の変形例）
なお、本技術の実施態様は上記にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更することもできる。

・空気調和システム１について、変形例を説明する。
変形例に係る空気調和システム１は、上記実施形態に係る空気調和システム１の構成に加え、次の構成を有する。以下に示す構成は、実施形態に記載した冷房運転の起動処理とは異なり、冷房運転中に実行される処理である。

この空気調和システム１では、設備側制御装置５０は、冷房運転中、入水温度を取得し、この入水温度に応じて下限冷房能力を導出する。また、室外ユニット１０から出力される室内機情報に基づいて、運転に係る室内機２０の冷房能力を合計した総冷房能力を導出する。そして、この総冷房能力が下限冷房能力よりも小さいとき、高低圧差制御を実行する。なお、下限冷房能力は、所定の入水温度において、室外ユニット１０の高低圧差を冷房運転可能な差圧以上にすることができる冷房能力の下限値を示す。この下限冷房能力は、入水温度が低くなる程、高い値に設定される。

このような構成により次の作用を奏する。
まず、比較構成について説明する。仮に、冷房運転中において、入水温度に対して所定の下限設定値ＴＷを設定するものとする。この場合、入水温度がこの下限設定値ＴＷよりも低くなるとき、高低圧差制御を実行する。この場合、利用側システムの冷房能力が大きいことにより冷房運転可能である状態であるときにも、高低圧差制御が実行されるおそれがある。このような場合、冷房効率が低下するおそれがある。

これに対して、本変形例では、冷房運転中に、入水温度に応じて、冷房運転可能な差圧にすることができる冷房能力の下限値（すなわち下限冷房能力）を設定する。そして、下限冷房能力と総冷房能力とを比較し、総冷房能力が下限冷房能力よりも小さいか否かを判定する。総冷房能力が下限冷房能力よりも小さいとき、すなわち、総冷房能力が、室外ユニット１０の高低圧差を冷房運転可能な差圧にすることができない程低下しているときは、高低圧差制御を実行する。これにより、利用側システムの冷房能力が大きいことにより冷房運転可能である状態であるときに、高低圧差制御が実行されることを抑制することができる。

・図６を参照して、空気調和システム１について、他の変形例を説明する。
以下に説明する空気調和システム１は、上記実施形態に係る空気調和システム１の構成に加え、次の構成を有する。すなわち、冷房運転中において、入水温度の下限設定値ＴＷを変更する。

急な気候変動により、冷房運転の起動時における入水温度よりも、冷房運転中において入水温度が低下することも想定される。このような場合、例えば、冷房運転を停止し、送風運転に切り替えるなどの制御が考えられる。しかし、冷房運転中、利用側システムにおいて複数台の室内機２０が運転していることにより、冷房運転が継続可能である場合がある。

そこで、利用側システム全体の総冷房能力を考慮して、入水温度についての下限設定値ＴＷを変更する。例えば、総冷房能力が大きくなる程、下限設定値ＴＷを低い値に設定変更する。これにより、冷房運転中において、このような下限設定値ＴＷの変更制御を行わない場合に比べて、冷房運転の停止等の実行を抑制することができる。

・本実施形態では、高低圧差制御として、すなわち室外ユニット１０についての高低圧差の低下を抑制する制御として、バイパス弁１９を開放する制御を行っているが、高低圧差制御はこれに限定されない。

例えば、高低圧差制御として、ボイラーで水を加熱する制御、冷却塔におけるファンの回転数を低下させる制御が行ってもよい。
また、冷媒回路２に、室外ユニット１０に対して並列に接続されたバイパス管１８の冷媒流量を制御してもよい。例えば、入水温度が下限設定値ＴＷよりも低いとき、このバイパス管１８に流れる冷媒流量を増大させる。このような制御によって、冷媒温度の低下が抑制され、室外ユニット１０の高低圧差の低下が抑制される。

・更に、高低圧差制御の別の例として、次のような制御を行ってもよい。
すなわち、空気調和システム１の利用側システムの冷房能力を増大させるといった制御も考えられる。例えば、電算室等、設備の冷却に使用されている室内機２０を自動的に運転開始する。これにより、室外側熱交換器１２における冷媒の放熱量を増大させることができ、室外ユニット１０の高低圧差の低下が抑制される。

・また、冷房運転時の起動処理において、高低圧差制御を行わず、冷房運転の起動中止制御を行うこともできる。すなわち、この場合、設備側制御装置５０は、起動処理のステップＳ１２０において、入水温度が下限設定値ＴＷよりも低い旨判定するとき、室外ユニット１０に指令信号を送信して制御装置３０に冷房運転の起動中止制御を実行させて、起動処理を終了させる。このような空気調和システム１においても、本実施形態の効果（１）がある。すなわち、空気調和システム１の構成に拠って起こりえる、不要に水を加熱するといった事態の発生が抑制される。

実施形態または変形例には、次に示す技術思想が開示されている。
（付記１）
水と冷媒との間で熱交換する室外ユニット（１０）と、前記室外ユニット（１０）に接続される複数台の室内機（２０）と、前記室外ユニット（１０）に流入する水の温度を入水温度として測定する水温測定器（３１）と、冷房運転のとき前記室外ユニット（１０）の低圧側圧力を一定に制御する制御装置（３０）と、水熱源装置に配置される設備側制御装置とを備え、前記設備側制御装置（５０）は、前記室外ユニット（１０）における高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、前記入水温度の下限を規定するための下限設定値（ＴＷ）を記憶するものであり、冷房運転時において、複数台の前記室内機（２０）により構成される利用側システムの冷房能力についてその最小冷房能力（Ｐｍｉｎ）に応じて前記下限設定値（ＴＷ）を設定変更するものであり、前記入水温度が、前記下限設定値（ＴＷ）以上のときは、前記制御装置（３０）に冷房運転制御を継続させ、前記入水温度が、前記下限設定値（ＴＷ）未満のときは、前記制御装置（３０）に冷房運転停止制御を実行させることを特徴とする空気調和システム。

この技術思想は、図６を参照して説明した上記変形例に係る技術に基づくものである。すなわち、この空気調和システムでは、冷房運転中に、入水温度が下限設定値よりも低くなるときは冷房運転を停止することを前提とする。そして、設備側制御装置５０は、冷房運転中において、入水温度の下限設定値ＴＷを変更する。これにより、冷房運転中に、入水温度が低下した場合においても、冷房運転の停止頻度を少なくすることができる。

（付記２）
水と冷媒との間で熱交換する室外ユニット（１０）と、前記室外ユニット（１０）に接続される複数台の室内機（２０）と、前記室外ユニット（１０）に流入する水の温度を入水温度として測定する水温測定器（３１）と、冷房運転のとき前記室外ユニット（１０）の低圧側圧力を一定に制御する制御装置（３０）と、水熱源装置に配置される設備側制御装置とを備え、前記設備側制御装置（５０）は、前記室外ユニット（１０）における高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、前記入水温度の下限を規定するための下限設定値（ＴＷ）を記憶するものであり、この下限設定値（ＴＷ）は、複数台の前記室内機（２０）により構成される利用側システムについてこの利用側システムの冷房能力の最小値である最小冷房能力（Ｐｍｉｎ）が大きいもの程小さい値に設定されるものであることを特徴とする空気調和システム。この技術思想は、下限設定値ＴＷの設定に関する技術思想であり、起動処理のフローに制限されないものである。すなわち、この技術思想は、本実施形態に示す図２の起動処理を行う空気調和システム、及び変形例に記載の空気調和システムのいずれにも適用されるものである。

１…空気調和システム、２…冷媒回路、３…水循環回路、４…水供給設備、１０…室外ユニット、１１…圧縮機、１２…室外側熱交換器、１３…四路切換弁、１４…吐出配管、１５…吸入配管、１６…熱源側のガス側連絡配管、１７…室内側のガス側連絡配管、１８…バイパス管、１９…バイパス弁、２０…室内機、２１…室内側熱交換器、２２…膨張弁、２３…液側連絡配管、２４…ガス側連絡配管、３０…制御装置、３１…水温測定器、４０…水熱源装置、４１…ポンプ、４２…第１配管、４３…第２配管、５０…設備側制御装置。

Claims (4)

1. 水と冷媒との間で熱交換する室外ユニット（１０）と、前記室外ユニット（１０）に接続される複数台の室内機（２０）と、前記室外ユニット（１０）に流入する水の温度を入水温度として測定する水温測定器（３１）と、冷房運転のとき前記室外ユニット（１０）の低圧側圧力を一定に制御する制御装置（３０）と、水供給設備（４）側に配置される設備側制御装置（５０）とを備え、
   前記設備側制御装置（５０）は、
   前記室外ユニット（１０）における高圧と低圧との間の高低圧差が冷房運転可能な差圧以上に維持することを目的として、前記入水温度の下限を規定するための下限設定値（ＴＷ）を記憶するものであり、この下限設定値（ＴＷ）は、複数台の前記室内機（２０）により構成される利用側システムについてこの利用側システムの冷房能力の最小値である最小冷房能力（Ｐｍｉｎ）が大きいもの程小さい値に設定されるものであり、
   冷房運転の起動時において、前記入水温度が前記下限設定値（ＴＷ）以上であるか否かを判定し、前記入水温度が、前記下限設定値（ＴＷ）以上のときは、前記高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を行わず、
   前記入水温度が、前記下限設定値（ＴＷ）未満のときは、前記高低圧差の低下を抑制する前記高低圧差制御を行う
   ことを特徴とする空気調和システム。
2. 請求項１に記載の空気調和システム（１）において、
   前記設備側制御装置（５０）は、冷房運転中、前記入水温度を取得し、この入水温度に応じて前記室外ユニット（１０）の前記高低圧差を冷房運転可能な差圧以上にすることができる前記冷房能力の下限値を下限冷房能力として導出し、
   運転に係る前記室内機（２０）の冷房能力を合計した総冷房能力が前記下限冷房能力よりも小さいとき、前記高低圧差の低下を抑制する高低圧差制御を実行する
   ことを特徴とする空気調和システム。
3. 請求項１または２に記載の空気調和システム（１）において、
   前記設備側制御装置（５０）は、前記高低圧差制御として、前記室外ユニット（１０）に流入する前記水の量を少なくする
   ことを特徴とする空気調和システム。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和システム（１）において、
   前記室内機（２０）が前記室外ユニット（１０）よりも高い位置に設置されるとき、前記下限設定値（ＴＷ）は、前記最小冷房能力（Ｐｍｉｎ）、前記室内機（２０）と前記室外ユニット（１０）との間を接続する連絡配管（２３，２４）の配管長及び前記室内機（２０）と前記室外ユニット（１０）との高低差に基づいて設定される
   ことを特徴とする空気調和システム。