JP2019023537A - 水熱源ヒートポンプユニットシステム - Google Patents

Abstract

【課題】水熱源ヒートポンプユニットシステムにおいて、冷房運転と暖房運転とが混在する場合でも、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房する。【解決手段】本水熱源ヒートポンプユニットシステム１は、熱源装置４を制御して水熱源ヒートポンプユニット３間で共用の熱源水の温度を調整する制御装置７を備え、制御装置７は、複数のユニット３それぞれについて、暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかを判別する判別情報と、定格能力を示す能力情報とを取得し、判別情報と能力情報とに基づいて、現在の冷暖房傾向係数を算出し、予め定められた、熱源水の最適温度と冷暖房傾向係数の関係式と、上記現在の冷暖房冷房傾向係数と、に基づいて、共用の熱源水の設定温度を決定し、共用の熱源水が設定温度になるよう熱源装置４を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、熱源装置から供給された共用の熱源水を利用して、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットを備えた、水熱源ヒートポンプユニットシステムに関する。

冷却塔や温水ボイラ等を含む熱源装置で所定の温度に調整した熱源水を熱源水側（排熱側）熱交換器の排熱先または吸熱先として用いる水熱源ヒートポンプユニット（以下、単に「ユニット」と記すことがある）が知られている。また、上記ユニットを建物内に複数配置した水熱源ヒートポンプユニットシステムが知られている。このシステムでは、複数の水熱源ヒートポンプユニットで熱源水を共用しており、熱源水ポンプによって、上記熱源装置から各ユニットに熱源水を送液して、建物内に形成された複数の空調対象空間を個別に空調を行う。

特許文献１に開示の水熱源ヒートポンプユニットシステムでは、熱源水を冷却する冷却塔内に、熱源水を加熱する冷凍サイクル装置が配設されており、この冷却塔により、年間を通じて熱源水を一定温度に保持している。

特開昭５８−２００９４５号公報

ところで、近年では、省エネルギーを目的として、建物の断熱性が向上している。断熱性の高い建物では、装置や人が多い部屋や、その部屋の環境によっては、冬場でも冷房が使用される。したがって、前述の水熱源ヒートポンプユニットシステムを断熱性の高い建物に適用すると、冬場に、システム内において暖房運転するユニットと冷房運転するユニットが混在する場合がある。
しかし、暖房運転の場合は熱源水の温度が高い方が、高いエネルギー効率で暖房運転することができ、また、冷房運転の場合は熱源水の温度が低い方が、高いエネルギー効率で冷房運転することができる。そのため、上述のように暖房運転と冷房運転が混在する場合において、特許文献１のように熱源水の温度を一定に保持すると、システム全体としてのエネルギー効率が悪い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、熱源装置から供給された共用の熱源水を利用して、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットを備えた水熱源ヒートポンプユニットシステムにおいて、冷房運転する水熱源ヒートポンプユニットと暖房運転する水熱源ヒートポンプユニットとが混在する場合でも、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、熱源水を冷却及び加熱する熱源装置と、該熱源装置から供給された共用の熱源水を利用して、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットと、を備えた水熱源ヒートポンプユニットシステムであって、前記熱源装置を制御して前記共用の熱源水の温度を調整する制御装置を備え、暖房運転を実行中の前記水熱源ヒートポンプユニットの定格能力の合計をαとし、冷房運転を実行中の前記水熱源ヒートポンプユニットの定格能力の合計をβとし、αとβとの和に対するαの割合または前記和に対するβの割合を示す係数を冷暖房傾向係数とし、前記制御装置は、前記複数の水熱源ヒートポンプユニットそれぞれについて、暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかを判別する判別情報と、定格能力を示す能力情報とを取得し、前記判別情報と前記能力情報とに基づいて、現在の前記冷暖房傾向係数を算出し、予め定められた、前記熱源水の最適温度と前記冷暖房傾向係数の関係式と、前記現在の冷暖房傾向係数と、に基づいて、前記共用の熱源水の設定温度を決定し、前記共用の熱源水が前記設定温度になるよう前記熱源装置を制御することを特徴としている。

本発明によれば、暖房運転を実行中である全ユニットの定格能力と冷房運転を実行中である全ユニットの定格能力の合計に対する、いずれか一方の合計の割合を冷暖房傾向係数とし、現在の冷房傾向係数を算出し、該現在の冷房傾向係数と予め定められた関係式とに基づいて、熱源水の設定温度を決定するため、冷房運転と暖房運転とが混在する場合でも、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房することができる。

前記冷暖房傾向係数は、前記和に対する前記βの割合を示す冷房傾向係数であり、前記関係式は、前記冷房傾向係数を変数として前記最適温度が単調減少する関数で与えられてもよい。

前記冷暖房傾向係数は、前記和に対する前記αの割合を示す暖房傾向係数であり、前記関係式は、前記暖房傾向係数を変数として前記最適温度が単調増加する関数で与えられてもよい。

本発明によれば、水熱源ヒートポンプユニットシステムにおいて、冷房運転を実行するユニットと暖房運転を実行するユニットが混在する場合でも、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房することができる。

発明の実施の形態にかかる水熱源ヒートポンプユニットシステムを適用した建物の全体的な構成を示す説明図である。 水熱源ヒートポンプユニットの構成を示す説明図である。 熱源水の最適温度と冷房傾向係数の関係式の例をグラフ化して示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。

図１は、本発明の実施の形態にかかる水熱源ヒートポンプユニットシステムを適用した建物の全体的な構成を示す説明図である。図２は、図１の水熱源ヒートポンプユニットシステムが備える水熱源ヒートポンプユニットの構成を示す説明図である。

図１の建物２の内部には、２つの空調対象空間１０、１１が形成されている。各空調対象空間１０、１１の上部の天井空間には、水熱源ヒートポンプユニット３がそれぞれ設けられており、図の例では、各空調対象空間１０、１１に対して、それぞれ３台のユニット３が設けられている。なお、空調対象空間の数や各空調対象空間に設けられるユニット３の数は任意に選択できる。

建物２の屋上には、ユニット３で共用する熱源水を加熱／冷却する熱源装置４が設けられている。本例では、熱源装置４は熱源水の加熱と冷却の両方を行うものであるが、いずれか一方を行うものであってもよい。
熱源装置４は、例えば、熱源水を冷却する冷却塔１５と、熱源水を加熱するボイラ１６とを有する。熱源装置４において冷却塔１５及びボイラ１６により所望の温度に調整された熱源水が、熱源水往管２１から枝管２１´及び分岐管２２”を経て、各ユニット３に供給される。また、各ユニット３において熱交換を完了した熱源水が、分岐管２２”及び枝管２２´から熱源水還管２２を経て、熱源装置４に戻される。このように、熱源装置４と各ユニット３との間で熱源水が循環される。
なお、分岐管２１”、２２”は、各ユニット３に接続される配管であり、枝管２１´、２２´は、各階のユニット３で共通の配管であって、建物２の階毎に別々に分けられたものである。

また、建物２の屋上には、上述のように熱源装置４と各ユニット３との間で循環される熱源水の膨張・収縮を吸収する膨張水槽１７がさらに設けられている。

熱源装置４にはさらに、冷却塔１５に循環させる熱源水量を調整する流量調整弁２５と、ボイラ１６に循環させる熱源水量を調整する流量調整弁２６が設けられている。これら流量調整弁２５、２６を制御することにより、熱源水を冷却する場合に、冷却塔１５とユニット３を連通させて両者間に熱源水を循環させ、かつボイラ１６とユニット３との連通を閉止して両者間に熱源水を循環させないようにすることができる。また、流量調整弁２５、２６を制御することにより、熱源水を加熱する場合に、ボイラ１６とユニット３を連通させて両者間に熱源水を循環させ、かつ冷却塔１５とユニット３との連通を閉止して両者間に熱源水を循環させないようにすることができる。

また、建物２には、熱源水を各ユニット３に送水する熱源水ポンプ５が設けられている。熱源水ポンプ５は、全てのユニット３で共通である。したがって、熱源水往管２１においてユニット３に向けてすなわち枝管２１´へ向けて初めて分岐する部位より上流側に設けられている。

さらに、建物２には、外気取り入れダクト３０と、排気ダクト３１と、が設けられている。外気取り入れダクト３０は、不図示の外気取り入れファンにより建物２の外部から取り入れられた外気ＯＡを、各空調対象空間１０、１１の天井空間に供給する。外気取り入れダクト３０は、不図示の排気ファンにより各空調対象空間１０、１１の内部から取り入れられた排気ＥＡを建物２の外部に排出する。

各ユニット３は、図２に示すように、圧縮機４０を有し、圧縮機４０には、ユニット３において循環される熱媒を当該圧縮機４０に入れる吸込側配管４１と、圧縮機４０から熱媒を出す吐出側配管４２が接続されている。圧縮機４０は、インバータ制御により、周波数が可変に構成されている。

これら吸込側配管４１と吐出側配管４２は、四方弁４３を介して、熱媒循環経路４４の一端側４４ａと他端側４４ｂとに接続されている。この四方弁４３の切替え操作により、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の一端側４４ａとが接続され、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の他端側４４ｂとが接続された状態（冷房運転状態）と、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の他端側４４ｂとが接続され、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の一端側４４ａとが接続された状態（暖房運転状態）とに切り替わるようになっている。なお、以下では、説明の便宜上、冷房運転状態となっている場合を、四方弁４３の状態がＯＦＦ状態であるといい、暖房運転状態となっている場合を、四方弁４３の状態がＯＮ状態であるという。

熱媒循環経路４４において一端側４４ａと他端側４４ｂとの間には、ユニット３の熱媒と外気ＯＡ及び還気ＲＡとを熱交換させる空調用熱交換器（コイル）５０、膨張弁（キャピラリーチューブ）５１、ユニット３の熱媒と前述の熱源装置４から供給された熱源水とを熱交換させる熱源水側熱交換器５２が順に設けられている。ユニット３においては、これら空調用熱交換器５０、膨張弁５１及び熱源水側熱交換器５２と圧縮機４０との間を、熱媒としてＨＦＣ等の代替フロン系冷媒が流通し冷凍サイクルを構成している。

また、ユニット３は、空調用熱交換器５０において熱媒と熱交換させて所望の温度にした給気ＳＡを、各空調対象空間１０、１１に供給する給気ファン５５を有する。この給気ファン５５の稼動により、各空調対象空間１０、１１内からユニット３内に吸い込んだ還気ＲＡと、不図示の排気ファンによって各空調対象空間１０、１１の天井空間に供給された外気ＯＡとが混合された後、空調用熱交換器５０で所望の温度とされ、給気ＳＡとなって各空調対象空間１０、１１に供給されている。
給気ファン５５は、送風量（能力）が可変に構成されている。能力可変とする手段は、インバータ制御によるものでもよいが、この例ではタップ切り替えによるものとする。

なお、この実施の形態では、制御対象空気温度として、各空調対象空間１０、１１内からユニット３内に吸い込まれた還気ＲＡの温度Ｔｒが、還気温度センサ５６（ユニット３内のボディサーモスタット）によって検出されるようになっている。還気ＲＡの温度Ｔｒは室内温度の代用値として用いられ後述の制御に用いられる。もっとも、制御対象空気温度は還気ＲＡの温度Ｔｒに限らず、室内の気温（室温）などを制御対象空気温度にしてもよい。さらに、ユニット３内には、還気ＲＡのフィルタ５７も設けられている。

熱源水側熱交換器５２には、熱源水往管２１の枝管２１’に通じる分岐管２１”と、熱源水還管２２の枝管２２´に通じる分岐管２２”が接続してあり、熱源水が循環供給されている。熱媒循環経路４４は、熱源水側熱交換器５２内を貫通している。より具体的には、熱媒循環経路４４は蛇行する二重管の内管として設けられており、熱媒循環経路４４内を移動する熱媒が、熱源水側熱交換器５２内を通過する際に、熱源水と伝熱面を介して熱的に接触して加熱もしくは冷却されるようになっている。なお、熱媒循環経路４４は、上記二重管の外管として設けられてもよい。

かかる水熱源ヒートポンプユニット３の運転状態は、冷房運転、送風運転または暖房運転に適宜切り替えられる。

すなわち、冷房運転を行う場合は、四方弁４３の切替え操作により、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の他端側４４ｂとを接続し、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の一端側４４ａとを接続した状態とする。これにより、圧縮機４０から吐出側配管４２を通じて供給した熱媒を、熱媒循環経路４４において、熱源水側熱交換器５２、膨張弁５１、空調用熱交換器５０の順に通過させ、吸込側配管４１から再び圧縮機４０に戻すようにする。その結果、吐出側配管４２を通じて圧縮機４０から供給された高圧ガス熱媒が、熱源水側熱交換器５２で熱源水に放熱して高圧液熱媒に変化し、膨張弁５１で減圧され、該減圧された液熱媒が空調用熱交換器５０で蒸発する際に空調対象空気を冷却することができ、空調用熱交換器５０を出た低圧ガス熱媒は圧縮機４０に戻される。

換言すると、冷房運転を行う場合は、圧縮機４０で圧縮した熱媒を、熱源水側熱交換器５２（凝縮器）で冷却して凝縮させ、更に、凝縮させた熱媒を、膨張弁５１、空調用熱交換器５０（蒸発器）の順に通過させて、空調用熱交換器５０において熱媒を蒸発させる冷凍サイクルを行う。
このように、空調用熱交換器５０を蒸発器として機能させることにより、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を冷却し、給気ＳＡとして各空調対象空間１０、１１に供給する。

一方、暖房運転を行う場合は、四方弁４３の切替え操作により、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の一端側４４ａとを接続し、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の他端側４４ｂとを接続した状態とする。これにより、圧縮機４０から吐出側配管４２を通じて供給した熱媒を、熱媒循環経路４４において、空調用熱交換器５０、膨張弁５１、熱源水側熱交換器５２の順に通過させ、吸込側配管４１から再び圧縮機４０に戻すようにする。その結果、吐出側配管４２を通じて圧縮機４０から供給された高圧ガス熱媒が、空調用熱交換器５０で凝縮される際に空調対象空気を加熱することができ、空調用熱交換器５０を出た高圧液熱媒は、膨張弁５１で減圧され、熱源水側熱交換器５２で熱源水から吸熱して低圧ガス熱媒となり、圧縮機４０に戻される。

換言すると、暖房運転を行う場合は、圧縮機４０で圧縮した熱媒を、空調用熱交換器５０（凝縮器）で冷却して凝縮させ、更に、凝縮させた熱媒を、膨張弁５１、熱源水側熱交換器５２（蒸発器）の順に通過させて、空調用熱交換器５０において熱媒を凝縮させる冷凍サイクルを行う。
このように、空調用熱交換器５０を凝縮器として機能させることにより、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を加熱し、給気ＳＡとして各空調対象空間１０、１１に供給する。

なお、送風運転を行う場合は、圧縮機４０の稼動を停止させ、熱媒循環経路４４における熱媒の循環を停止させる。こうして、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を熱交換させずに、給気ＳＡとして各空調対象空間１０、１１に供給することで換気運転を行う。

また、水熱源ヒートポンプユニット３は制御部６０を有する。この制御部６０には上述の還気温度センサ５６で検出された還気ＲＡの温度Ｔｒが入力されている。また、各空調対象空間１０、１１の室温の目標温度Ｔｔが設定され、制御部６０に入力されている。制御部６０は、入力された還気ＲＡの温度Ｔｒと目標温度Ｔｔとに基づいて、圧縮機４０のインバータ周波数、給気ファン５５の稼働、四方弁４３の切り換え、すなわち、冷房運転／暖房運転の切り換えをそれぞれ制御する。
また、制御部６０は、水熱源ヒートポンプユニットシステム１の後述の制御装置７に、圧縮機４０が動作しているか否かを示す圧縮機情報と、四方弁４３の状態を示す四方弁情報と、を送信する。これらの情報は、当該制御部６０を有するユニット３が暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかの判別を制御装置７で行うための判別情報として用いられる。

図１の説明に戻る。
水熱源ヒートポンプユニットシステム１は、ユニット３で共用する熱源水の温度を検出する温度センサ６を備える。図の例では、温度センサ６は、熱源水ポンプ５の下流に設けられているが、熱源水ポンプ５の上流、具体的には、熱源装置４の流量調整弁２６に接続される配管と膨張水槽１７に接続される配管との合流部分と、熱源水ポンプ５との間に設けられていてもよい。温度センサ６での検出結果は、後述の制御装置７に出力される。

さらに、水熱源ヒートポンプユニットシステム１は制御装置７を備える。制御装置７は、熱源装置４を制御するものであり、具体的には、熱源装置４の冷却塔１５やボイラ１６、流量調整弁２５、２６を制御し、これにより各ユニット３で共用の熱源水の温度を調整する。
制御装置７は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、熱源装置４を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置７にインストールされたものであってもよい。

次に、制御装置７が行う制御を具体的に説明する。
制御装置７は、ユニット３それぞれについて当該ユニット３が暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかの判別を行うための判別情報を取得し、上記判別を行う。具体的には、例えば、制御装置７は、判別情報として前述の圧縮機情報及び四方弁情報を各ユニット３の制御部６０から取得する。圧縮機情報が、圧縮機４０が動作していることを示し、四方弁情報が、四方弁４３がＯＦＦ状態であることを示す場合、制御装置７は、当該ユニット３は冷房運転を実行中であると判別する。また、圧縮機情報が、圧縮機４０が動作していることを示し、四方弁情報が、四方弁４３がＯＮ状態であることを示す場合、制御装置７は、当該ユニット３は暖房運転を実行中であると判別する。それ以外の場合は、当該ユニット３は、冷房運転や暖房運転を実行中でないと判別する。

また、制御装置７は、ユニット３の定格能力が同一でない場合があるため、ユニット３それぞれの定格能力を示す能力情報を取得する。この能力情報は、例えば、不図示の記憶部に予め記憶されており、当該記憶部から抽出／取得される。また、各ユニット３の定格能力は、機種によって異なるが、例えば１または２馬力である。

そして、制御装置７は、上述の判別情報と能力情報とに基づいて、具体的には、上述の判別情報を用いた判別結果と能力情報と基づいて、現在の冷房傾向係数を算出する。冷房傾向係数とは、暖房運転を実行中である全ユニット３の定格能力の合計（α）と冷房運転を実行中である全ユニット３の定格能力の合計（β）との和（α＋β）に対する、後者の合計（β）の割合（β／（α＋β））を示す係数である。冷房傾向係数は、例えば、上記割合をパーセント表示したものである。

制御装置７は、算出した現在の上記冷房傾向係数に基づいて、各ユニット３で共用の熱源水の温度を決定する。この決定には、予め定められた、熱源水の最適温度と冷房傾向係数の関係式が用いられる。

図３は、熱源水の最適温度と冷房傾向係数の関係式の例をグラフ化して示す図である。図の横軸は冷房傾向係数を示し、縦軸は熱源水の最適温度を示す。
制御装置７が熱源水の温度の決定に用いる関係式は、予め設定される熱源水の許容温度範囲に基づいて与えられる。各ユニット３が冷房運転も暖房運転可能な熱源水の温度範囲は例えば７〜４５℃であるが、この例の場合も、安定した運転のためには、熱源水の許容温度範囲は余裕を考慮して例えば１０〜４０℃とすることが好ましい。

熱源水の許容温度範囲を１０〜４０℃としたときの前述の関係式は、例えば図３の直線Ｌ１で示されるような以下の式（１）で表される。
熱源水の最適温度（℃）＝（１−冷房傾向係数÷１００）×３０＋１０
…（１）

制御装置７は、上記関係式から、現在の上記冷房傾向係数に対応する熱源水の最適温度を算出し、当該最適温度を共用の熱源水の設定温度に決定する。

そして、制御装置７は、各ユニット３で共用の熱源水が上記設定温度になるように熱源装置４をフィードバック制御する。具体的には、例えば、温度センサ６で検出されたユニット３で共用する熱源水の温度が、上記設定温度より高い場合、冷却塔１５を制御し熱源水を低温化させる。より具体的には、冷却塔１５に設けられた不図示の送風機のファンの回転数を上げるよう制御することにより熱源水を低温化させる。また、例えば、温度センサ６で検出された熱源水の温度が、上記設定温度より低い場合、ボイラ１６を制御し熱源水を高温化させる。より具体的には、ボイラ１６のバーナ給油量が増加するよう制御することにより熱源水を高温化させる。
なお、例えば、温度センサ６で検出されたユニット３で共用する熱源水の温度が、上記設定温度より高い場合、流量調整弁２５、２６を制御して、ボイラ１６で加熱された熱源水の供給を停止し、冷却塔１５により所定の温度に調整された熱源水を共用の熱源水として供給するようにしてもよい。また、温度センサ６で検出されたユニット３で共用する熱源水の温度が、上記設定温度より低い場合、流量調整弁２５、２６を制御して、冷却塔１５で冷却された熱源水の供給を停止し、ボイラ１６により所定の温度に調整された熱源水を共用の熱源水として供給するようにしてもよい。

以上のように、水熱源ヒートポンプユニットシステム１では、暖房運転を実行中である全ユニット３の定格能力の合計と冷房運転を実行中である全ユニット３の定格能力の合計との和に対する、後者の合計の割合を冷房傾向係数とし、現在の冷房傾向係数に基づいて、共用の熱源水の設定温度を決定する。そのため、冷房運転中のユニット３と暖房運転中のユニット３とが混在する場合でも、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房することができる。

また、冷房傾向係数には、ユニット３毎の定格能力の違いも考慮されているため、本実施形態では、定格能力が異なるユニット３が混在する水熱源ヒートポンプユニットシステム１においても、システム全体として高いエネルギー効率で空調対象空間を冷暖房することができる。

なお、水熱源ヒートポンプユニットシステム１における、共用する熱源水の設定温度の決定や、該設定温度に基づくフィードバック制御のための制御装置７から熱源装置４への制御信号の送信は、所定間隔毎、例えば１時間ごとに行われる。

以上の例では、全ユニット３で共用する熱源水の設定温度の算出に用いる関係式は、前述の式（１）で示されるような、冷房傾向係数を変数とした１次関数であって熱源水の許容温度範囲で単調減少する関数で与えられていた。しかし、上記関係式は、この例に限られず、例えば図３の下に凸の曲線Ｌ２で示されるような以下の式（２）で表されるものを用いてもよい。
熱源水の最適温度（℃）＝０．００３５１×（冷房傾向係数）^２
−０．６５１１×冷房傾向係数＋４０
…（２）

上述の１次関数のような単純比例式で誤差が大きい場合は機器の特性を考慮して、上述の式（２）のような、冷房傾向係数を変数とする２次関数であって、熱源水の許容温度範囲で単調減少する関数を用いてもよい。

また、上記関係式は、冷房傾向係数を変数とする関数であって熱源水の許容温度範囲で下に凸の関数であれば、２次関数でなくてもよい。

なお、以上の例では、制御装置７は、ユニット３それぞれについて当該ユニット３が暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかの判別を行うための判別情報として、圧縮機情報と四方弁情報の組み合わせを用いていたが、判別情報はこの例に限られない。例えば、ユニット３から各空調対象空間１０、１１に供給される給気ＳＡの温度を検出する給気温度センサを各ユニット３に設け、判別情報として、上記圧縮機情報と、還気ＲＡの温度すなわち室温の情報と、給気ＳＡの温度の情報との組み合わせを用いてもよい。この場合、判別情報が、圧縮機４０が動作していること、及び、給気ＳＡの温度より室温の方が高いことを示していれば、制御装置７は、当該ユニット３は冷房運転を実行中であると判別する。また、判別情報が、圧縮機４０が動作していること、及び、給気ＳＡの温度より室温の方が低いことを示していれば暖房運転を実行中であると判別する。

以上の例では、暖房運転を実行中のユニット３の定格能力の合計をαとし、冷房運転を実行中のユニット３の定格能力の合計をβとしたときに、αとβとの和に対するβの割合を示す係数を冷房傾向係数とし、この係数を用いて設定温度を決定していた。
しかし、αとβとの和に対するαの割合を示す係数を暖房傾向係数とし、この係数を用いて設定温度を決定してもよい。本明細書では、冷房傾向係数と暖房傾向係数を「冷暖房傾向係数」と総称する。なお、前述の例では、熱源水の設定温度の算出に用いる関係式は、冷房傾向係数を変数として熱源水の最適温度が単調減少する関数で与えられていたが、冷房傾向係数に代えて暖房傾向係数を利用する場合、上記関係式は、暖房傾向係数を変数として熱源水の最適温度が単調増加する関数で与えられる。

実施例では、水熱源ヒートポンプユニットシステムとして図１のものを用い、熱源水の設定温度を決定するための関係式は前述の式（２）で表されるものを用いた。
比較例では、水熱源ヒートポンプユニットシステムとして図１と同様のものを用いたが、熱源水の設定温度を２５℃で一定とした。

実施例と比較例での１１月のある１日の各時間帯における冷房運転中のユニット３の台数と暖房運転中のユニット３の台数を表１に示す。

実施例において、表１の情報に基づいて算出される各時間帯の冷房傾向係数と、該冷房傾向係数と上記関係式に基づいて算出される各時間帯の熱源水の最適温度すなわち設定温度を表２に示す。

また、表２には、実施例において、各時間帯の設定温度に基づいて冷房運転した場合と暖房運転した場合の各ユニット３の消費電力も時間帯毎に示されている。
なお、比較例では、熱源水の温度が前述のように一定であるため、冷房運転した場合の各ユニット３の消費電力と、暖房運転した場合の各ユニット３の消費電力は、それぞれ０．４３３ｋＷ、０．４４４ｋＷで時間帯によらず一定である。
なお、表２と上記比較例での各ユニット３の消費電力は、熱源水温度の違いによるユニット３の消費電力の特性として既知のものを用いて算出した。

表３は、比較例におけるシステム全体の消費電力に対する、実施例におけるシステム全体の消費電力の割合を時間帯毎にパーセント表示したものであり、上記割合の平均値も併せて示されている。

なお、上記割合の計算式は以下の式（３）で表される。
Ｐ＝（Ｅ_１×Ｎ_１＋Ｅ_２×Ｎ_２）÷（Ｅ_１１×Ｎ_１１＋Ｅ_１２×Ｎ_１２）×１００
…（３）
Ｅ_１：実施例における（最適水温で）冷房運転中の各ユニット３の消費電力
Ｎ_１：実施例における冷房運転中のユニット３の台数
Ｅ_２：実施例における暖房運転中の各ユニット３の消費電力
Ｎ_２：実施例における暖房運転中のユニット３の台数
Ｅ_１１：比較例における（一定水温で）冷房運転中の各ユニット３の消費電力
Ｎ_１１：比較例における冷房運転中のユニット３の台数
Ｅ_１２：比較例における暖房運転中の各ユニット３の消費電力
Ｎ_１２：比較例における暖房運転中のユニット３の台数

表３に示すように、比較例における全消費電力に対する実施例における全消費電力の割合は、平均して約８７％である。言い換えると、実施例では比較例に比べて消費電力を平均して約１３％削減することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、断熱性の高い建物における空調に有用である。

１ 水熱源ヒートポンプユニットシステム
３ 水熱源ヒートポンプユニット
４ 熱源装置
５ 熱源水ポンプ
６ 温度センサ
７ 制御装置
１０、１１ 空調対象空間
１５ 冷却塔
１６ ボイラ
１７ 膨張水槽
２５、２６ 流量調整弁
４０ 圧縮機
４３ 四方弁
５０ 空調用熱交換器
５１ 膨張弁
５２ 熱源水側熱交換器
６０ 制御部

Claims (3)

1. 熱源水を冷却及び加熱する熱源装置と、該熱源装置から供給された共用の熱源水を利用して、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットと、を備えた水熱源ヒートポンプユニットシステムであって、
   前記熱源装置を制御して前記共用の熱源水の温度を調整する制御装置を備え、
   暖房運転を実行中の前記水熱源ヒートポンプユニットの定格能力の合計をαとし、冷房運転を実行中の前記水熱源ヒートポンプユニットの定格能力の合計をβとし、αとβとの和に対するαの割合または前記和に対するβの割合を示す係数を冷暖房傾向係数とし、
   前記制御装置は、
   前記複数の水熱源ヒートポンプユニットそれぞれについて、暖房運転を実行中であるか又は冷房運転を実行中であるかを判別する判別情報と、定格能力を示す能力情報とを取得し、
   前記判別情報と前記能力情報とに基づいて、現在の前記冷暖房傾向係数を算出し、
   予め定められた、前記熱源水の最適温度と前記冷暖房傾向係数の関係式と、前記現在の冷暖房傾向係数と、に基づいて、前記共用の熱源水の設定温度を決定し、
   前記共用の熱源水が前記設定温度になるよう前記熱源装置を制御することを特徴とする水熱源ヒートポンプユニットシステム。
2. 前記冷暖房傾向係数は、前記和に対する前記βの割合を示す冷房傾向係数であり、
   前記関係式は、前記冷房傾向係数を変数として前記最適温度が単調減少する関数で与えられることを特徴とする請求項１に記載の水熱源ヒートポンプユニットシステム。
3. 前記冷暖房傾向係数は、前記和に対する前記αの割合を示す暖房傾向係数であり、
   前記関係式は、前記暖房傾向係数を変数として前記最適温度が単調増加する関数で与えられることを特徴とする請求項１に記載の水熱源ヒートポンプユニットシステム。

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