JP3901624B2 - 空調システムの暖房運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内への空調空気の吹き出しによる空調装置と床下への温水の循環による床暖房装置とを備えた空調システムにおける暖房運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空調装置と床暖房装置とを備え、空調装置の運転と床暖房装置の運転との連動運転が可能な空調システムは公知であり、空調運転と床暖房運転とを併用することによって、室内を快適な温度に維持することが可能である。このような空調システムにおいて、空調装置は、室内熱交換器などを有する室内機と、圧縮機、室外熱交換器などを有する室外機とを備え、この室内熱交換器と室外熱交換器との間に、圧縮機からの吐出冷媒を循環させる冷媒循環路を構成し、冷房時には、室内熱交換器を蒸発器として機能させるとともに、室外熱交換器を凝縮器として機能させ、暖房時には、室内熱交換器を凝縮器として機能させるとともに、室外熱交換器を蒸発器として機能させるようになっている。
【０００３】
また、床暖房装置は、温水循環路と循環ポンプを備え、空調装置の室内熱交換器とは並列に接続された水熱交換器を備え、室外の圧縮機からの吐出冷媒を、この水熱交換器で凝縮させ、また室外熱交換器で蒸発させることにより、温水を加熱するようになっている。
【０００４】
このような空調システムでは、床暖房の側での熱容量が大きく、床面が設定温度になるまでに長い時間を要するので、希望した時刻に設定温度になるように、空調装置による空調運転よりも前に床暖房装置による床暖房運転を開始する方法がとられていた。しかし、この方法により暖房運転を開始するためには、使用者が予め希望時刻を設定する必要があり、この時刻設定を忘れると空調運転と床暖房運転の連動運転は開始されない。また、設定時刻より早く室内を暖めたい場合は、空調装置を使用して室内を早く暖める必要があるが、上記の空気調和システムでは、空調運転と床暖房運転の同時運転開始時には、水熱交換器における凝縮量が大となってしまい、圧縮機能力の大部分が水熱交換器に供給され、室内熱交換器側の暖房能力が不足してしまうという問題がある。
【０００５】
この問題に対し、空調装置の室内熱交換器と床暖房装置の水熱交換器とを並列に備えた上記のような空調システム（以下、並列方式の空調システムという）において、空調運転と床暖房運転の連動運転開始時に空調装置側の能力を増加させるように、床暖房装置側の温水循環量を制御して、素早く室内の空気温度を上昇させるようにした空調システムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１３０７７６号公報（段落番号０００６−０００７）
【特許文献２】
特願２００２−９２７４２号明細書
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載の空調システムでは、室外機の圧縮機からの吐出冷媒を循環させて凝縮器として機能させる床暖房装置の水熱交換器は、空調装置の室内熱交換器とは並列に圧縮機に接続されている。このため、並列に分配する冷媒量をそれぞれ制御するための機器とその制御が必要となり、コスト高となる。また、制御も複雑となる。
【０００８】
一方、床暖房装置の水熱交換器を空調装置の冷媒循環路の途中に設け、水熱交換器と室内熱交換器とを直列に接続した空調システム（以下、直列方式の空調システムともいう）として、本願出願人が特許文献２として特許出願した空調システムがある。この直列方式の空調システムは、室内熱交換器などを有する室内機と、圧縮機、室外熱交換器などを有する室外機とを備え、圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器の間に循環させる冷媒循環路の途中に、床暖房装置用の水熱交換器を設けたものである。
このような直列方式の空調システムの場合、冷媒量の分配が必要ない分、装置の構造および制御が簡単で、コスト安となる。
【０００９】
しかしながら、空調運転による暖房中に床暖房運転を開始すると、水熱交換器の温度が一時的に低下するため、室内に吹き出される温風の温度が一時的に低下する。室内暖房中に吹き出される温風の温度が低下したときに室内にいる人が感じる冷風感は微妙なものがあり、体温よりやや高い３８℃程度まで温風の温度が低下すると、人は冷風感を感じるといわれる。このため、空調運転を開始した後に床暖房運転を行う方法が敬遠され、空調運転の開始前に床暖房運転を行うことになって、室外機の運転コストが高くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、直列方式の空調システムにおいて、室内にいる人が冷風感を感じることなく空調運転と床暖房運転の連動運転を行う方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空調システムの暖房運転方法は、空調用の圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器の間に循環させる冷媒循環路の途中に、床暖房用の水熱交換器を設けた空調システムにおける空調運転と床暖房運転の連動運転方法であって、空調運転開始後に室内の温度があらかじめ定めた第１の設定温度になった後に床暖房運転を開始し、以降、室内への吹き出し温風の温度があらかじめ定めた第２の設定温度以下にならないように床暖房用の温水循環流量を制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明の方法による室内暖房運転においては、空調運転を開始して室内温度がある一定温度（第１の設定温度）になった後に床暖房運転を開始する点は従来の運転方法と同じであるが、床暖房運転の開始以降の運転制御が従来とは異なる。すなわち本発明の暖房運転方法においては、床暖房運転によって空調装置により室内に吹き出される温風の温度が冷風感を感じる温度（第２の設定温度）以下にまで低下しないように、床暖房のための温水循環流量を制御する。これによって、空調運転中に床暖房運転を開始しても、室内にいる人が冷風感を感じることなく、快適な室内温度のもとで空調運転と床暖房運転の連動運転を続けることができる。
【００１３】
ここで、室内に吹き出される温風の温度が冷風感を感じる温度（第２の設定温度）以下とならないようにするために、室内熱交換器の温度、吹き出し温風の温度などを制御対象として採用することができる。室内に吹き出される温風の温度が３８℃程度以上あれば人が冷風感を感じることはないので、室内吹き出し温風がこの温度以上となる室内熱交換器の温度、吹き出し温風の温度などを実験的に求めておき、床暖房運転中にこれらの温度を測定し、その測定結果に応じて床暖房のための温水循環流量を増減して、室内に吹き出される温風の温度が冷風感を感じる温度以下とならないように制御する。
【００１４】
床暖房のための温水循環流量の制御は、循環ポンプの回転数制御、ＯＮ−ＯＦＦ制御、または配管途中の流量調整弁の開閉制御などにより、温水循環流量を増減する制御方法を採用することができる。室内熱交換器の温度、吹き出し温風の温度などが設定温度より下がったときには、温水循環流量を減少させることによって水熱交換器での凝縮量を減少させ、これにより、空気装置側の能力を増加させることができるので、室内に吹き出される温風の温度が冷風感を感じる温度以下にならないように制御される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態における空調システムの概略構成を示す図である。本実施形態における空調システムは、夏季には冷房運転もできるが、ここでは冬季の暖房運転の場合について説明する。
【００１６】
空調装置は、室内熱交換器１１、送風ファン１２を有する室内機１０と、圧縮機２１、室外熱交換器２２、ファン２３を有する室外機２０とを備え、室内熱交換器１１と室外熱交換器２２との間に、圧縮機２１からの吐出冷媒を循環させる冷媒循環路３０を設け、暖房時には、室外熱交換器２２を蒸発器として機能させるとともに、室内熱交換器１１を凝縮器として機能させ、送風ファン１２により温風を室内に吹き出すように構成されている。
【００１７】
本実施形態では、室外機２０は、冷媒の凝縮熱を熱媒体である水に伝える床暖房用の水熱交換器４１と給水タンク４２と循環ポンプ４３を含み、建物の床に設けた床暖房パネル４０と水熱交換器４１、給水タンク４２の間を温水が循環する温水循環路４４とで床暖房装置が構成されている。なお、図中の２４は電子膨張弁、２５はストレーナ、２６はマフラー、２７は逆止弁、２８は四方弁、４５は温水コンセントであり、これらの機器類は空調システムとして公知の機器であるので機能などの説明は省略する。
【００１８】
この空調システムのように空調用の冷媒循環路３０の途中に床暖房用の水熱交換器４１を設けた直列方式の空調システムでは、限られた容量の圧縮機２１からの熱を空調暖房用と床暖房用の両方の熱交換に用いるので、空調運転中に床暖房運転を開始すると室内空調機１１に供給される温風の温度が低下し、室内に吹き出される温風の温度が低下して冷風感を感じることになる。
【００１９】
そこで本実施形態では、室内熱交換器１１の付近に温度センサとしてのサーミスタ５０を取り付け、このサーミスタ５０の出力信号に応じて循環ポンプ４３の回転数を制御して床暖房パネル４０に循環させる温水の流量を調節する。室内吹き出し温風の温度とサーミスタ５０の出力信号との関係をあらかじめ実験的に求めておき、室内吹き出し温風の温度が冷風感を感じない温度を維持できるサーミスタ５０の出力信号レベルを設定することにより、空調運転中に床暖房運転を開始しても、室内で冷風感を感じることなく空調運転と床暖房運転を続けることができる。
【００２０】
図２は本発明を実施したときの室内熱交換器と吹き出し温風の温度および循環ポンプの出力の変化の推移を示す図である。図の横軸は時刻を示し、ｔ１は空調運転の開始時刻、ｔ２は床暖房運転の開始時刻を示す。縦軸は室内熱交換器と吹き出し温風の温度および循環ポンプの出力を示す。
【００２１】
図２に示すように、時刻ｔ１で空調運転を開始し、サーミスタ５０の出力信号レベルが設定値（室内熱交換器１１の温度が４０℃）となった時刻ｔ２で床暖房を開始する。その後、サーミスタ５０の出力信号レベルが設定値以上であれば床暖房用の循環ポンプ４３の出力を増加させ、サーミスタ５０の出力信号レベルが設定値未満となったら床暖房用のポンプ４３の出力を減少させることにより、室内への吹き出し温風の温度は冷風感を感じる温度（３８℃）まで下がる前に温度上昇に転じ、その後は４０℃近い温度で推移する。このように、本発明の方法に基づいて暖房運転を実施した結果、室内への吹き出し温風が冷風感を感じる温度以下に下がることはなく、室内温度も安定的に推移する。
【００２２】
【発明の効果】
空調用の圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器の間に循環させる冷媒循環路の途中に、床暖房用の水熱交換器を設けた空調システムにおける空調運転と床暖房運転の連動運転において、空調運転開始後に室内の温度があらかじめ定めた第１の設定温度になった後に床暖房運転を開始し、以降、室内への吹き出し温風の温度があらかじめ定めた第２の設定温度以下にならないように床暖房用の温水循環流量を制御することによって、空調運転中に床暖房運転を開始しても、空調装置により室内に吹き出される温風の温度が冷風感を感じる温度まで低下することなく、快適な室内温度のもとで空調運転と床暖房運転の連動運転を続けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における空調システムの概略構成を示す図である。
【図２】 本発明を実施したときの室内熱交換器と吹き出し温風の温度および循環ポンプの出力の変化の推移を示す図である。
【符号の説明】
１０ 室内機
１１ 室内熱交換器
１２ 送風ファン
２０ 室外機
２１ 圧縮機
２２ 室外熱交換器
２３ ファン
２４ 電子膨張弁
２５ ストレーナ
２６ マフラー
２７ 逆止弁
２８ 四方弁
３０ 冷媒循環路
４０ 床暖房パネル
４１ 水熱交換器
４２ 給水タンク
４３ 循環ポンプ
４４ 温水循環路
４５ 温水コンセント
５０ サーミスタ

Claims (1)

1. 空調用の圧縮機からの吐出冷媒を室内熱交換器と室外熱交換器の間に循環させる冷媒循環路の途中に、床暖房用の水熱交換器を設けた空調システムにおける空調運転と床暖房運転の連動運転方法であって、空調運転開始後に室内の温度があらかじめ定めた第１の設定温度になった後に床暖房運転を開始し、以降、室内への吹き出し温風の温度があらかじめ定めた第２の設定温度以下にならないように床暖房用の温水循環流量を制御することを特徴とする空調システムの暖房運転方法。

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