JP4993384B2 - 空調システム - Google Patents

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Description

本発明は太陽熱を空調に利用する技術に関し、より詳細には、吸収式冷凍機による冷房運転に太陽熱を利用した空調システムに関する。
熱源により冷熱を得る技術として、吸収式冷凍機が広く普及している。その様な吸収式冷凍機において、比較的低温(30℃〜120℃)の熱を利用するタイプのものも提案されている(例えば特許文献1、特許文献2参照)。この様な比較的低温(30℃〜120℃)の熱を利用するタイプの吸収式冷凍機であれば、太陽熱集熱器(太陽熱集熱パネル:コレクタ)により得られた熱、いわゆる「太陽熱」、を利用することも可能である。
しかし、上述した従来技術に係る吸収式冷凍機(特許文献1、特許文献2)では、太陽熱集熱パネルとの組み合わせは考慮されておらず、天候或いは日射量により大きく変動する熱源である太陽熱を利用するという観点では、システムや制御を設計してはいない。
ここで太陽熱集熱パネルは、日射量、外気温、その他の条件が合致すれば集熱を行なうが、吸収式冷凍機に接続された空調負荷は、太陽熱集熱パネルにおける太陽熱の集熱の有無とは無関係に変動する。
そのため、太陽熱集熱パネルと吸収式冷凍機とを組み合わせた空調システムにおいて、吸収式冷凍機、太陽熱集熱パネル、両者を接続する機構、システム全体の制御が適正に構築されていないと、太陽熱集熱パネルで集熱した太陽熱が浪費或いは無駄使いされたり、システム内を流れる熱媒体が過熱により沸騰したり、熱媒体が凍結してしまう等の問題を起こしてしまう。
これに対して、貯湯槽と太陽熱集熱パネルを組み合わせたシステムにおいて、太陽熱が集熱可能か否かを判断して太陽熱集熱パネルを介装した回路内で熱媒体を循環するポンプを稼動、停止すると共に、熱媒体の温度により回路内の開閉弁と前記ポンプの制御を行なう技術が提案されている(特許文献3参照)。
また、貯湯槽と太陽熱集熱パネルを組み合わせたシステムにおいて、太陽熱集熱パネルを介装した回路を流れる熱媒体の凍結を防止する技術も存在する(特許文献4参照)。
同様なシステムにおいて、太陽熱集熱パネルやラインの一部が蓄熱槽よりも低く設置されており、太陽熱集熱パネルやラインから熱媒体を抜く際に蓄熱槽内の熱媒体が流出するのを防止する技術も存在する(特許文献5参照)。
そして、貯湯槽と太陽熱集熱パネルを組み合わせたシステムにおいて、太陽熱集熱パネルを介装した回路を流れる熱媒体の沸騰を防止する技術も存在する(特許文献6〜特許文献8参照)。
さらに、貯湯槽と太陽熱集熱パネルを組み合わせたシステムにおいて、太陽熱集熱パネルを介装した回路を流れる熱媒体を循環させるポンプを停止した後、再起動した際に、当該熱媒体が高温である場合に配管や熱交換器、ポンプ等の機器がいわゆる「ヒートショック状態」となり、当該機器類を破損してしまうことを防止する技術も存在する(特許文献9参照)。
しかし、係る従来技術(特許文献3〜特許文献9)では、太陽熱集熱パネルと蓄熱槽(或いは蓄熱槽内の熱交換器)と直列に接続されている。そのため、太陽熱を吸収式冷凍機で利用する場合においては、蓄熱槽内の熱媒体も太陽熱で加熱して昇温しなければ、太陽熱集熱パネルを介装した回路内を流れる熱媒体温度も昇温しない。
そのため、太陽熱の集熱を開始してから、吸収式冷凍機で利用可能となるまで長時間が必要であり、吸収式冷凍機による空調について太陽熱を効果的に利用することが困難である。
また、係る従来技術(特許文献3〜特許文献9)は、太陽熱利用という観点から適正なシステム、制御を行なうものではなく、太陽熱利用に適したシステム、制御の提供という要請に応えることが出来ない。
特開平7−218017号公報 特開2005−121332号公報 特開昭57−192746号公報 特開昭58−6356号公報 特開昭58−12962号公報 特開昭58−142159号公報 特開昭59−21945号公報 特開昭60−207855号公報 特開59−44546号公報
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吸収式冷凍機或いは暖房熱交換器による冷暖房運転に太陽熱を利用した空調システムであって、太陽熱集熱パネルで回収された太陽熱を冷暖房運転に効果的に利用することができる様な空調システムの提供を目的としている。
本発明の空調システムは、太陽熱回路(L)と、冷暖房負荷側と太陽熱回路(L)側とで熱交換を行なう熱交換器(2、5)と、制御装置(10)を備え、太陽熱回路(L)には、太陽熱集熱器(3)及び太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環させるためのポンプ(P1)とを介装している領域(U)が設けられており、太陽熱回路(L)から分岐して合流する分岐回路(LB1)を設け、分岐回路(LB1)には太陽熱集熱器(3)を流れる熱媒体を貯蔵可能なタンク(4)が介装されており、前記制御装置(10)は、冷暖房負荷が停止している場合にはポンプ(P1)を停止する機能と、太陽熱回路(L)内を循環する熱媒体が過熱状態になるのを防止する機能と、太陽熱集熱器(3)への日射量が不足した際にはポンプ(P1)を停止する機能と、停電の際に、空調負荷の運転状況と停電時間によって、復電した際に、停電前と同じ状態で運転を再開し、熱媒体を循環させるためのポンプ(P1)を一定時間作動してから停止し、或いは、太陽熱集熱器(3)の種類毎に定められた運転停止手順に従ってシステム全体の運転を停止する機能とを有している。
本発明の実施に際して、太陽熱回路(L)は、太陽熱集熱器(3)及び太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環させるためのポンプ(P1)とを介装している前記領域(ユニットU)を、複数、並列に配置することが出来る様に構成されている。
上述した様に、日射量は冷房負荷或いは暖房負荷とは無関係に増減するので、太陽熱集熱パネル(3)で集熱した太陽熱が浪費され或いは無駄使いされることがあり、また、システム内を流れる熱媒体が過熱により沸騰する場合がある。
これに対して、上述する構成を具備する本発明によれば、冷暖房負荷(例えば、吸収式冷凍機1に連通する冷房負荷、及び/又は、暖房熱交換器5に連通する暖房負荷)が停止している場合にはポンプ(P1)を停止する様に構成されているので、冷房負荷或いは暖房負荷が存在せず、冷暖房負荷が停止している場合には、太陽熱回路(L)内を熱媒体は循環しない。そのため、太陽熱集熱パネル(3)で集熱した太陽熱が浪費或いは無駄使いされてしまうことが防止される。
また、本発明によれば、太陽熱集熱器(3)への日射量が不足した際にはポンプ(P1)を停止する様に構成されているので、日射量が少なく、太陽熱回路(L)を循環する熱媒体が、空調機器(1、5)に熱を供給出来る程度まで昇温していない場合には、太陽熱回路(L)内の熱媒体は循環しない。すなわち、空調機器(1、5)に熱媒体から熱が供給されず、太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環する必要がない場合に、ポンプ(P1)を作動して、太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環させるエネルギは消費されないので、無駄な動力を節約することが可能である。
さらに本発明によれば、太陽熱回路(L)内を循環する熱媒体が過熱状態になるのを防止する様に構成されているので、システム内を流れる熱媒体は過熱状態にはならず、太陽熱回路(L)内の圧力は急上昇しないので、太陽熱回路(L)内の機器を破損してしまうことはない。
ここで、太陽熱回路(L)においては、太陽熱集熱器(3)を流れる熱媒体を貯蔵可能なタンク(落水タンク4)が介装されているので、熱媒体が凍結する恐れがある場合や、熱媒体が過熱状態となってしまう恐れがある場合には、当該タンク(落水タンク4)に太陽熱集熱器(3)を流れる熱媒体を移動することが出来る。
当該タンク(落水タンク4)に太陽熱集熱器(3)を流れる熱媒体を移動すれば、熱媒体の凍結や、過熱によって太陽熱集熱器(3)内の機器が損傷する恐れは無くなる。
本発明の実施に際して、太陽熱集熱器(3)及び太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環させるためのポンプ(熱媒体ポンプP1)とを介装している前記領域(ユニットU)を、複数、並列に配置すれば、太陽熱集熱器(3)を複数設けることにより太陽熱を集熱する面積を増大して、太陽熱をさらに有効に利用することが可能である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1において、全体を符号100で示す空調システムは、太陽熱集熱器(太陽熱集熱パネル、集熱パネル)3を介装した太陽熱回路Lと、吸収式冷凍機1と、制御手段であるコントロールユニット10を有している。換言すれば、太陽熱回路Lは、例えば吸収式冷凍機1の太陽熱熱交換器2に連通しており、太陽熱回路Lを流れる熱媒体が太陽熱集熱パネル3と熱交換器2を循環するように構成されている。
そして、明確には図示されていないが、吸収式冷凍機1において、図示しない再生器に流入する吸収溶液は、第1の熱交換器(太陽熱熱交換器)2において、太陽熱回路Lを流れる熱媒体が保有する熱量を投入されて加熱される。
図1において、太陽熱回路L上に付された矢印は、熱媒体の流れの向きを示している。
太陽熱回路Lを流れる熱媒体は、通常は水(温水)であるが、係る水に不凍液を混合する場合を考慮して、図示の実施形態では「熱媒体」と表現する。
もちろん、熱媒体は水以外の各種流体が適用可能である。
図1では明示されていないが、太陽熱回路Lにおいて、矢印UA及び矢印UBで挟まれた領域(太陽熱集熱パネルを介装した領域:ユニットU)は、複数の回路を並列に配置することが出来る。すなわち、図1で示す太陽熱回路Lは、並列に配置された複数の太陽熱集熱パネル3を備えることが可能である。そして、当該複数の回路(ユニットU)の各々には、太陽熱集熱パネル3と、熱媒体を循環するためのポンプ(熱媒体ポンプ)P1が配置される。また、太陽熱集熱パネル3の仕様により、ユニットUにおいて、落水タンク4を介装することが出来る。
矢印UAの起点となる箇所は接続箇所JAを構成しており、矢印UBの起点となる箇所は接続箇所JBを構成している。接続箇所JA、JBは、図1においては寸断されているように表示されているが、ユニットUが一つの場合は、太陽熱回路(熱媒体ライン)Lは接続箇所JA、JBで連続している。そして、ユニットUが複数の場合には、複数のユニットUと単一の回路とは、接続箇所JA、JBにおいて、例えば多岐管(マニホルド)等で接続される。
太陽熱回路Lにおいて、熱媒体ポンプP1は、接続箇所JAと太陽熱集熱パネル3の入口3iとの間の領域に介装されている。
太陽熱回路Lにおいて、熱媒体ポンプP1の吸入側には分岐点B1が形成されている。また、太陽熱回路Lにおいて、熱媒体ポンプP1の吐出側と太陽熱集熱パネル3の入口3iとの間の領域には、合流点G1が形成されている。そして、分岐点B1と合流点G1とは、分岐回路LB1によって接続されている。
熱媒体ポンプP1には、電力メータMeを介装した電力ラインLe(例えば、商用電源に連通している電力ライン)を介して、駆動用の電力が供給される。
図示の実施形態では、図1で示すように、分岐回路LB1には落水タンク4が介装されている。
分岐回路LB1において、落水タンク4と合流点G1との間の領域には、開閉弁V1が介装されている。また、分岐点B1と落水タンク4との間の領域には、開閉弁V2と熱媒体ポンプP2が介装されている。熱媒体ポンプP2は、落水タンク4内に熱媒体が貯蔵されている場合において、貯蔵されている熱媒体を太陽熱回路L側に移動させる作用を奏する。
落水タンク4は、例えば日射が強すぎて太陽熱集熱パネル3内の熱媒体が許容限界温度以上まで加熱されてしまう場合等に、当該熱媒体を収容するためのタンクである。換言すれば、落水タンク4は、太陽熱回路Lの機器の破損を防止する作用を奏する。
落水タンク4への熱媒体の移動については、後述する。
太陽熱回路Lにおいて、合流点G1と太陽熱集熱パネル3の入口3iとの間には、分岐点B2が形成されている。分岐点B2は、太陽熱集熱パネル3の出口側(出口マニホルド3m近傍)に形成された合流点G2とは、バイパス回路LB2によって接続されている。バイパス回路LB2には、開閉弁V4が介装されている。
太陽熱回路Lにおいて、分岐点B2と太陽熱集熱パネル3の入口3iとの間には、開閉弁V3が介装されている。
例えば太陽熱集熱パネル3のメンテナンス時等において、熱媒体が太陽熱集熱パネル3を迂回して流れるべき場合には、開閉弁V3を閉鎖し且つ開閉弁V4を開放することにより、熱媒体をバイパス回路LB2に流過させる。通常の状態では、熱媒体が太陽熱集熱パネル3をバイパスすることはないので、図1ではバイパス回路LB2を破線で表現している。
太陽熱回路Lにおいて、合流点G2と接続箇所JBとの間には、圧力開放弁7、膨張タンク8、空気抜き弁9、開閉弁V7が介装されている。
例えば、複数のユニットUの何れかをメンテナンスする場合に、メンテナンスするべきユニットUにおける開閉弁V7、V8を閉鎖することにより、当該ユニット内における熱媒体の循環を停止するのに用いられる。なお、開閉弁V8は、接続箇所JAと分岐点B1との間に介装されている。
太陽熱回路Lにおいて、ユニットUの反対側の領域、すなわち、吸収式冷凍機1や暖房熱交換器5が設けられている側の領域には、分岐点B4、B5、B6が形成されている。
接続箇所JBから分岐点B4の間の領域には、開閉弁V5が介装され、分岐点B4と分岐点B5との間の領域には三方弁Vaが介装されており、三方弁Vaはポートd、c、eを有している。
分岐点B4と三方弁Vaのポートcとを連通するラインにおいて、太陽熱回路Lを流れる熱媒体は、吸収式冷凍機1の太陽熱熱交換器2を通過する。そして、太陽熱集熱パネル3で太陽熱により昇温した熱媒体が保有する熱量が、太陽熱熱交換器2において、吸収式冷凍機1を循環する吸収溶液(例えば、図示しない再生器に流入する吸収溶液:稀溶液)に投入される。
分岐点B4と三方弁Vaのポートdは、太陽熱熱交換器2をバイパスするバイパスラインLB3によって連通されている。
三方弁Vaの切換制御については後述する。
分岐点B5と分岐点B6との間の領域には三方弁Vbが介装されており、三方弁Vbはポートd、c、eを有している。三方弁Vbのポートcと分岐点B5とは、暖房熱交換器5を介装した分岐回路LB4によって接続されている。
暖房熱交換器5には、図示しない暖房負荷に連通する暖房温水ラインLhが連通しており、太陽熱回路Lを循環する熱媒体と、暖房温水ラインLhを流れる温水とで熱交換が行われる。
三方弁Vbの切換制御に関しても後述する。
接続箇所JBと開閉弁V5との間には分岐点B3が形成され、三方弁Vbと分岐点B6との間の領域には合流点G3が形成されている。そして、分岐点B3と合流点G3とは、開閉弁V6を介装したバイパス回路LB6によって接続されている。
バイパス回路LB6は、メンテナンス等により、太陽熱回路Lと、吸収式冷凍機1及び/又は暖房熱交換器5を分離するべき場合に、熱媒体が吸収式冷凍機1及び/又は暖房熱交換器5をバイパスする経路となる。熱媒体が吸収式冷凍機1及び/又は暖房熱交換器5をバイパスするべき場合には、開閉弁V5を閉鎖して、開閉弁V6を開放する。
ただし、通常の運転に際して、熱媒体はバイパス回路LB内を流過しないので、図1ではバイパス回路LB6は点線で表現されている。
分岐点B6と接続箇所JAとの間の領域には三方弁Vcが介装されており、三方弁Vcはポートd、c、eを有している。三方弁Vcのポートcと分岐点B6とは、ラジエータ6を介装した分岐回路LB5によって接続されている。
ラジエータ6には図示しない電動ファンが装備され、日射量が多く、太陽熱回路Lを流れる熱媒体が過熱状態となった場合に、三方弁Vcを分岐回路LB5側に切り換えて、過熱状態となった熱媒体をラジエータ6で冷却する。なお、図示しない電動ファンには、電力ラインLe(例えば、商用電源に接続)から電力が投入される。
太陽熱集熱パネル3の上流側(ポンプP1吐出側)には、第1の温度センサSt1は、太陽熱集熱パネルの入口3i側における熱媒体温度Tを計測する。
図1においては、第1の温度センサSt1は、合流点G1と分岐点B2の間の領域に介装されているが、係る位置はあくまでも例示である。太陽熱集熱パネルの入口3i側における熱媒体温度Tを計測する位置(第1の温度センサSt1の位置)としては、太陽熱集熱パネル3の入口3i直前の位置が望ましい。
太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mと圧力解放弁7との間の領域には、第2の温度センサSt2が介装されており、第2の温度センサSt2は、太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tを計測する。
太陽熱集熱パネル3の表面には第3の温度センサSt3が介装されており、第3の温度センサSt3は、集熱パネルの表面温度Tを計測する
太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mには第4の温度センサSt4が介装されており、第4の温度センサSt4は、出口マニホルドでの熱媒体の温度Tを計測する。
圧力開放弁7と膨張タンク8との間の領域には、熱媒体の圧力を計測する圧力計Mpが介装されている。
開閉弁V5と分岐点B4との間には温度センサSt11が介装され、吸収式冷凍機の出口1oと三方弁Vaとの間の領域には温度センサSt12が介装され、三方弁Vaと分岐点B5との間には温度センサSt13が介装されている。
分岐回路LB4の暖房熱交換器5の入口側には温度センサSt14が介装され、暖房熱交換器5の出口側には温度センサSt15が介装されている。そして暖房熱交換器5において、暖房温水ラインLhの暖房熱交換器5出口側には温度センサSt51が介装され、暖房熱交換器5入口側には温度センサSt52及び流量センサSfが介装されている。
太陽熱回路Lにおいて、合流点G3と分岐点B6との間には温度センサSt16が介装され、三方弁Vcと接続箇所JAとの間の領域には温度センサSt19が介装されている。
分岐回路LB5において、ラジエータ6入口側には温度センサSt17が介装され、ラジエータ6出口側には温度センサSt18が介装されている。
温度センサSt1〜St4は、入力信号ラインSiによってコントロールユニット10と接続されている。
熱媒体ポンプP1、開閉弁V1〜V8及び三方弁Va、Vb、Vcは、制御信号ラインSoによってコントロールユニット10と接続されている。
明確には図示されていないが、図1の空調システム100において、コントロールユニット10は、空調システム100が冷房運転を行なっているのか、暖房運転を行なっているのかを判断する。判断に当たっては、例えば、図示しない運転切換スイッチからの制御を受信して判断しても良いし、各種の制御パラメータを計測して、判断しても良い。
空調システム100が冷房運転を行なっている場合には、コントロールユニット10は、三方弁Va及びVbを切換制御して、太陽熱回路Lを太陽熱熱交換器2に連通し、三方弁Vcを切換制御して、太陽熱回路Lが暖房熱交換器5をバイパスする様にせしめる。
一方、空調システム100が暖房運転を行なっている場合には、コントロールユニット10は、三方弁Va及びVbを切換制御して、太陽熱回路Lを暖房熱交換器5と連通し、三方弁Vaを切換制御して、太陽熱回路Lが太陽熱熱交換器2をバイパスする様にせしめている。
また、空調システム100が冷房運転を行なっている場合において、コントロールユニット10は、三方弁Vaの切換制御を行ない、太陽熱熱交換器2を介して、吸収式冷凍機1内で再生器に流入する吸収溶液に対して、太陽熱回路Lを流れる熱媒体が保有する熱量を投入する様に制御している。
例えば、日射量が少ない等の理由により、太陽熱回路Lを流れる熱媒体の温度が低い場合には、コントロールユニット10は、吸収式冷凍機1内を循環する吸収溶液が保有する熱量が、太陽熱熱交換器2を介して太陽熱回路Lを循環する熱媒体に逆流してしまうことを防止するため、熱媒体が太陽熱熱交換器2をバイパスする様に、三方弁Vaを切換制御する。
より詳細には、コントロールユニット10は、吸収式冷凍機1直前の熱媒体温度T11(温度センサSt11による計測値)、太陽熱熱交換器2で熱交換を行なった直後の熱媒体温度T12(温度センサSt12の計測値)、三方弁Vaを流過した直後の熱媒体温度T13(温度センサSt13の計測値)の何れか(或いは全て)を計測して、太陽熱が吸収式冷凍機1へ投入可能であるか否か、或いは、熱媒体温度が吸収溶液温度よりも高温であるか否か(換言すれば、いわゆる「熱の逆流」が生じないか否か)を判断する。
そして、熱媒体温度が高く、太陽熱が吸収式冷凍機1に投入可能であると判断された場合には、コントロールユニット10は、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が熱交換器2を流れる様に、三方弁Vaを切換制御する。さらに、熱媒体温度T11、T12、T13の何れかが、吸収式冷凍機1の吸収溶液温度よりも低温にならない様に、三方弁Vaを比例制御しても良い。
熱媒体温度が低く、「熱の逆流」が生じると判断された場合には、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が熱交換器2をバイパスする様に、三方弁Vaを切換制御する。
空調システム100が暖房運転を行なっている場合において、コントロールユニット10は、三方弁Vbの切換制御を行なって、太陽熱回路Lを流れる熱媒体が保有する熱量を、暖房熱交換器5を介して、暖房温水ラインLhを流れる温水に投入している。
日射量が少ない等の理由により、太陽熱回路Lを流れる熱媒体の温度が低い場合には、コントロールユニット10は、暖房温水ラインLhを流れる温水が保有する熱量が、太陽熱熱交換器2を介して太陽熱回路Lを循環する熱媒体に逆流してしまうことを防止するため、熱媒体が暖房熱交換器5をバイパスする様に、三方弁Vaを切換制御する。
すなわち、コントロールユニット10は、暖房熱交換器5直前の熱媒体温度T13或いは熱交換を行なった直後の熱媒体温度T15を計測し、暖房温水ラインLhを流れる温水温度T51、T52と比較して、太陽熱を暖房熱交換器5に投入可能であるか否か(換言すれば、暖房温水ラインLhを流れる温水から熱媒体へ「熱の逆流」が生じないか否か)を判断する。
熱媒体温度T13或いはT15が十分に高く、太陽熱を暖房熱交換器5に投入して暖房負荷側で利用可能であると判断された場合には、コントロールユニット10は、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が暖房熱交換器5側を流れる様に、三方弁Vbを切換制御する。さらに、熱媒体温度が、ラインLhを流れる温水温度T51、T52よりも低温にならない様に、三方弁Vbを比例制御しても良い。
一方、暖房温水ラインLhを流れる温水から太陽熱回路Lを流れる熱媒体に「熱の逆流」が生じると判断された場合には、コントロールユニット10は三方弁Vbを切換制御して、熱媒体が暖房熱交換器5をバイパスする様にせしめる。
ここで、暖房温水ラインLhを流れる温水温度として、図1では、暖房熱交換器5から暖房負荷に向かう温水の温度T51と、暖房負荷から暖房熱交換器5に向かう温水の温度T52の双方を計測しているが、何れか一方の温水温度のみを三方弁Vbの切換制御における制御パラメータとしても良い。
上述したような構成を具備する図1で示すシステムにおける制御については、図2で包括的に示されている。
ここで、図2で示す制御は、図1で示す空調システムにおける起動時の制御と、通常運転時の制御との双方を示している。
以下、図2を参照して、起動時及び通常運転時の制御について説明する。
図2のステップS1において、コントロールユニット10は、吸収式冷凍機1或いは図示しない暖房負荷の起動信号が発生したか否かを判断する。吸収式冷凍機1或いは暖房負荷の起動信号が発生しなければそのまま待機し(ステップS1がNOのループ)、起動信号が発生した場合には(ステップS1がYES)、ステップS2に進む。
空調システム100が停止していた間に、例えば日射量が多ければ、太陽熱回路L内は昇温しており、特に太陽熱集熱パネル3は高温に加熱されている。その様な状態で太陽熱回路L内に熱媒体を流すと、熱媒体が瞬時に蒸発して太陽熱回路L内の圧力が爆発的に上昇し、太陽熱回路L内の各種機器を破損してしまう(いわゆる「ヒートショック」の)恐れがある。
その様な「ヒートショック」を未然に防止するために、吸収式冷凍機1及び暖房熱交換器5の起動信号が発生した場合(ステップS1がYES)は、直ちに熱媒体を太陽熱回路L内で循環させることはせずに、ステップS2において、詳細を図3で示す制御(ヒートショックの発生を防止するための制御:ヒートショック防止制御)を実行する。
図3で示す制御において、ヒートショックを起こす心配が無い場合には、太陽熱回路L内で熱媒体を循環させる。そして、図2のステップS3に進み熱媒体循環ポンプP1を作動して、ステップS4に進む。
図2のステップS4では、日射量が不足しているか否かの判断及び制御(日射不足判断)を行なう。日射不足判断の詳細については、図5或いは図6を参照して後述する。
次に、ステップS5では、日射量が多過ぎて(日射が強過ぎて)、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が過熱状態となってしまうか否かの判断及び制御(過熱防止判断)を行なう。過熱防止判断の詳細については、図4を参照して後述する。
ステップS5の過熱防止判断を実行したならば、ステップS6に進む。
ここで、図2においては、日射が不足するか否かの判断(日射不足判断:図5或いは図6)を行なった後に、日射が強過ぎて太陽熱回路を循環する熱媒体が過熱状態となってしまうか否かの判断(過熱防止判断:図4)を行なう様に図示されている。
しかしながら、日射が強過ぎて太陽熱回路を循環する熱媒体が過熱状態となってしまうか否かの判断(過熱防止判断:図4)を行なった後に、日射が不足するか否かの判断(日射不足判断:図5或いは図6)を行なっても良い。また、日射が不足するか否かの判断(日射不足判断:図5或いは図6)と、日射が強過ぎて太陽熱回路を循環する熱媒体が過熱状態となってしまうか否かの判断(過熱防止判断:図4)とを、同時に行なうことも可能である。
ステップS6において、コントロールユニット10は、吸収式冷凍機1或いは暖房負荷において、停止信号が発生したか否かを判断する。
吸収式冷凍機1或いは暖房負荷において停止信号が発生していなければ(ステップS6がNO)、空調システム100の運転が続行されると判断して、ステップS4に戻り、日射が不足するか否かの判断(日射不足判断:図5或いは図6)と、日射が強過ぎて太陽熱回路を循環する熱媒体が過熱状態となってしまうか否かの判断(過熱防止判断:図4)とを実行する(ステップS6がNOのループ)。
吸収式冷凍機1或いは暖房負荷の停止信号が発生した場合(ステップS6がYES)、所定時間(例えば、吸収式冷凍機1及び三方弁Vaが閉鎖する程度の時間)の経過を待ち(ステップS7がNOのループ)、所定時間が経過したなら(ステップS7がYES)、熱媒体循環ポンプP1を停止させて(ステップS8)、空調システム100の運転及びその制御を終了する。
空調システム100の起動及び運転制御は図2を参照して上述した制御に限定されるものではない。例えば、図10〜図14を参照して後述する起動及び運転制御を行なうことも可能である。
前述したように、図1の空調システムの構成において、太陽熱集熱パネル3及び落水タンク4を含むユニットU(図1において、矢印UA、UB方向の領域)は、ユニットUが複数、並列に配置される場合が存在する。そして、複数のユニットUの各々に熱媒体ポンプP1が介装されている。
以下、図2〜図9を参照して説明する各種制御において、ユニットUが複数、並列に配置されている場合は、熱媒体ポンプP1の制御については、係る複数のポンプが制御対象とされる。
次に、主として図3を参照して、図2のステップS2で述べたヒートショック防止制御について説明する。
上述したように、日射量が多い状態では太陽熱回路L内、特に太陽熱集熱パネル3は高温に熱せられており、吸収式冷凍機1及び暖房熱交換器5が起動した後(図2のステップS1がYES)、直ちに熱媒体を流すと、熱媒体が瞬時に蒸発して圧力が爆発的に増加して、太陽熱回路L内の各種機器を損傷してしまう恐れがある。その様な事態、いわゆる「ヒートショック」を防止するために、図3の制御は実行される。
図3において、最初に、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tと、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tと、太陽熱集熱パネル3を出た直後の熱媒体温度Tとを計測する(ステップS11)。なお、図3では明示していないが、図3におけるヒートショック防止制御は、吸収式冷凍機1や図示しない暖房負荷から起動信号が発生した後に実行されるものであり、空調システム100は運転停止していることが前提となっているので、熱媒体ポンプP1も停止している。
そして、温度Tとしきい値T3MAX(太陽熱集熱パネル3の表面温度におけるヒートショックを起こすしきい値)とを比較し(ステップS12)、温度Tとしきい値T4MAX(太陽熱集熱パネル3の出口マニホルド3mにおける熱媒体温度についての、ヒートショックを起こすしきい値)とを比較し(ステップS13)、温度Tとしきい値T2MAX(太陽熱集熱パネル3を出た直後の熱媒体温度におけるヒートショックを起こすしきい値)とを比較する(ステップS14)。
ここで、図3では、温度Tとしきい値T3MAXとの比較(ステップS12)、温度Tとしきい値T4MAXとの比較(ステップS13)、温度Tとしきい値T2MAXとの比較(ステップS14)の順番となっているが、上述した温度としきい値との比較の順番は任意である。
また、温度Tとしきい値T3MAXとの比較、温度Tとしきい値T4MAXとの比較、温度Tとしきい値T2MAXとの比較を同時に実行しても良い。さらに、温度Tとしきい値T3MAXとの比較、温度Tとしきい値T4MAXとの比較、温度Tとしきい値T2MAXとの比較の全てを行なうのではなく、その一部のみを行なっても良い。
ステップS12〜S14において、温度T、T、Tのいずれか1つがしきい値よりも高温であれば(ステップS12〜S14のいずれか1つがYESであれば)、ステップS15に進む。ステップS15では、所定時間が経過するまで待機しており(ステップS15がNOのループ)、所定時間が経過したなら(ステップS15がYES)、ステップS11まで戻り、再びステップS11以降を繰り返す。
ステップS15を介してステップS11に戻るループにおいては、ヒートショックを起こす可能性があると判断して、熱媒体ポンプP1及び/又はP2を作動せず、熱媒体は太陽熱回路L内を循環しない。
ステップS12〜S14において、温度T、T、Tが全てしきい値以下の温度であれば(ステップS12〜S14が全てNO)、ヒートショックを起こす可能性がないと判断して、ステップS16に進む。
ステップS16では、空調システム100が停止する直前の制御サイクルであって、空調システム100が停止する直前の制御サイクルにおいて、太陽熱集熱パネル3の熱媒体を落水タンク4内に移動していたか(落水タンク4内に熱媒体を落としていたか)否かを判断する。
直前の制御サイクルで熱媒体を落水タンク4内に移動していない場合には(ステップS16がNO)、ヒートショックを起こす可能性がなく(ステップS12〜S14が全てNO)、太陽熱集熱パネル3内には熱媒体が充填されているので、ステップS22に進む。
一方、熱媒体を落水タンク4内に移動していれば(ステップS16がYES)、太陽熱集熱パネル3内には熱媒体が充填されていない状態であるため、落水タンク4内の熱媒体を太陽熱集熱パネル3に移動するべく、開閉弁V1を閉鎖して開閉弁V2を開放(ステップS17)し、熱媒体ポンプP2を作動する(ステップS18)。
開閉弁V1を閉鎖して、開閉弁V2を開放しているので、落水タンク4内の熱媒体は熱媒体ポンプP2の吸込側に吸い込まれ、熱媒体ポンプP2から吐出されて太陽熱集熱パネル3内に充填される。
落水タンク4内の熱媒体の所定量が太陽熱集熱パネル3内に移動すれば(いわゆる「水張り」の完了:ステップS19がYES)、開閉弁V2を閉鎖する(ステップS20)。
いわゆる「水張り」が完了し(ステップS19がYES)、開閉弁V2が閉鎖したら、ポンプP2を停止する(ステップS21)。そしてステップS22に進む。
ステップS19において、落水タンク4内の熱媒体を太陽熱集熱パネル3内に移動(或いは充填)するのが完了したか否か(水張りが完了したか否か)を判断するにあたっては、例えば、落水タンク4内に図示しない液面計を配置して、その液面計で落水タンク4内の液位が所定レベルまで低下した旨を検知したならば、水張りが完了したと判断する。
或いは、図示しない水張り用のタイマーを設け、水張り開始から所定時間が経過したならば、「水張りが完了した」と判断することも可能である。
ステップS16が「NO」の場合或いはステップS21でポンプP2を停止したならば、ステップS22において、図2(図11、図12も同様)まで戻り、ステップS3以降の制御を実行する。
ここで、図2で示す制御ではなく、図10(図13、図14も同様)で示す制御においては、図10(図13、図14)に戻り、ステップS133以降の制御を行なう。
次に、図4を参照して、図2のステップS5における過熱防止判断の制御を説明する。
日射が強過ぎる場合や、吸収式冷凍機1や暖房熱交換器5で冷房負荷或いは暖房負荷側に投入される(太陽熱回路Lを循環する)熱媒体の熱量が少ない場合には、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が過熱状態となってしまう恐れがある。
図4で示す過熱防止判断の制御では、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が過熱状態になるか否かを判断し(過熱防止判断)、必要な措置を実行する。
図4において、ステップS31では、温度センサSt2によって太陽熱集熱パネル3の出口直後における熱媒体温度Tを計測する。次のステップS32では、コントロールユニット10は、温度Tが第1のしきい値温度T2MAX1を超えているか否かを判断する。温度Tが第1のしきい値T2MAX1以下の温度であれば(ステップS32がNO)、太陽熱回路Lを循環する熱媒体は過熱状態ではないと判断して、ステップS39へ進み、図2(図11、図12も同様)に戻り、ステップS6移行の制御に進む。図5、図6の日射不足判断の制御において、図4の過熱防止判断の制御を行なった場合には(図5のステップS44、図6のステップS64)、図4のステップS39から図5、図6に戻り、図5のステップS45、図6のステップS65以降の制御を実行する。
さらに、図10(図13、図14も同様)において図4の過熱防止判断の制御を行なっている場合には、ステップS39では、図10(図13、図14)に戻る。そして、ステップS138、S139、S145以降の制御を実行する。
温度Tがしきい値T2MAX1よりも高温であれば(ステップS32がYES)、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が過熱状態と判断する。そして、太陽熱回路Lの分岐回路LB5に介装されたラジエータ6を作動して、三方弁Vbを切換制御して、太陽熱回路Lを流れる熱媒体をラジエータ6側に流し(ステップS33)、以って、ラジエータ6で熱媒体を冷却する。
ラジエータ6で熱媒体を冷却した後、太陽熱集熱パネル3の出口直後における熱媒体温度Tが第3のしきい値T2MAX3未満であるか否かを判断する。
ここで、第1のしきい値T2MAX1は第3のしきい値T2MAX3よりも高温に設定されている(T2MAX3<T2MAX1)。
温度Tが第3のしきい値T2MAX3未満であれば(ステップS34がYES)、過熱の恐れがないと判断して、ステップS38に進む。ステップS38では、ラジエータ6を停止し、太陽熱回路Lを流れる熱媒体がラジエータ6をバイパスする様に、三方弁Vbを切換制御する。そして、ステップS39に進み、図2(図11、図12も同様)に戻り、ステップS6移行の制御に進む。図5、図6の日射不足判断の制御において、図4の過熱防止判断の制御を行なった場合には(図5のステップS44、図6のステップS64)、図4のステップS39から図5、図6に戻り、図5のステップS45、図6のステップS65以降の制御を実行する。
さらに、図10(図13、図14も同様)において図4の過熱防止判断の制御を行なっている場合には、ステップS39では、図10(図13、図14)に戻る。そして、ステップS138、S139、S145以降の制御を実行する。
一方、温度Tが第3のしきい値T2MAX3以上であれば(ステップS34がNO)、温度Tが第2のしきい値T2MAX2よりも高温であるか否かを判断する(ステップS35)。
ここで、第2のしきい値T2MAX2は第1のしきい値T2MAX1よりも高温に設定されている(T2MAX1<T2MAX2)。
従って、 T2MAX3<T2MAX1<T2MAX2 である。
温度Tが第2のしきい値T2MAX2以下の温度であれば(ステップS35がNO)、ステップS34まで戻り、ステップS34以降を繰り返す。
一方、温度Tが第2のしきい値T2MAX2よりも高温の場合は(ステップS35がYES)、過熱状態が限界に達したと判断して、安全に停止するためのシーケンスの実行を開始する(ステップS36)。
そして、熱媒体ポンプP1を停止させ(ステップS37)、ラジエータ6を停止し、太陽熱回路Lを流れる熱媒体がラジエータ6をバイパスする様に、三方弁Vbを切換制御して(ステップS40)、過熱防止判断の制御を終了する。
ステップS36において、「安全に停止するためのシーケンス」は、それ自体は公知の内容であるが、太陽熱集熱パネル3の種類毎に手順の内容が相違する。その様な安全停止シーケンスに従って、熱媒体が過熱しても破損しない様に停止する。
係る安全停止シーケンスによれば、例えば、熱媒体を落水タンク4内に移動して、太陽熱集熱パネル3内には熱媒体が残存しないようにする場合がある。ただし、太陽熱集熱パネル3の種類によっては、熱媒体を落水タンク4内に移動する必要がない場合も存在する。
図4の制御において、制御パラメータとされる温度は、太陽熱集熱パネル3の出口直後における熱媒体温度Tに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tや、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度Tを、図4の制御におけるパラメータとして用いることも出来る。もちろん、その他の温度を判断パラメータとすることも可能である。
空調システム100が作動している場合に、日射が不足するか否かの判断と、必要な措置(日射不足判断)が行なわれる。係る日射不足判断に係る制御が、図5で示されている。
以下、図5を参照して、日射不足判断の制御を説明する。
図5のステップS41において、温度センサSt1により太陽熱集熱パネル3入口側の熱媒体温度Tを計測し、温度センサSt2により太陽熱集熱パネル3出口側の熱媒体温度Tを計測する。そして、時間t1のカウントを開始する(ステップS42)。
ステップS43では、太陽熱集熱パネル3出口側温度Tと入口側の温度Tとの温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1aよりも小さいか否かを判断する。太陽熱集熱パネル3出口側温度Tと入口側の温度Tとの温度差「T−T」が小さいと言うことは、太陽熱集熱パネル3において熱媒体が十分に昇温していないことを意味しており、すなわち、日射不足であることを意味している。ここで、しきい値ΔT2−1aは、例えば、1℃である。
温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1a未満であり、日射不足と判断された場合(ステップS43がYES)には、図4で示す「過熱防止判断」の制御を実行する(ステップS44)。
一方、温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1a以上でありであり、日射不足ではないと判断される場合(ステップS43がNO)には、ステップS52に進んで時間t1のリセットを行ない、図2(図11、図12)のステップS4の「日射不足判断」に進み、図2のステップS4「日射不足判断」以降の制御を実行する(ステップS53)。
ステップS44において図4で示す「過熱防止判断」の制御を実行したならば、ステップS45に進み、時間t1が一定時間だけ経過していなければ、ステップS43、ステップS44、ステップS45を繰り返す(ステップS45がNOのループ)。
ステップS45において、時間t1が一定時間が経過したならば(ステップS45がYES)、再び、温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1a未満か否か、すなわち、日射不足であるか否かを判断する(ステップS46)。
温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1a未満であり、日照不足と判断される場合には(ステップS46がYES)、時間t1をリセットして(ステップS47)、ステップS48に進む。
ここで、日射不足か否かを判断するパラメータは温度差「T−T」に限定される訳ではなく、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度T、太陽熱集熱パネル3の表面温度T、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tを判断のパラメータとして用いることも可能である。
ステップS48(日照不足と判断:ステップS46がYES)では、太陽熱を冷房或いは暖房に利用することは期待できないので、熱媒体ポンプP1を停止する。
一方、温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1a以上であり、日射不足ではないと判断される場合には(ステップS46がNO)、時間t1をリセットして(ステップS52)、ステップS53まで進む。
ステップS53では図2(図11、図12を含む)に戻り、ステップS5以降の制御を実行する。
次に、ステップS49〜ステップS51では、太陽熱を冷房或いは暖房に利用できる程度まで日射が回復したか否かを判断し、必要な措置を実行する。
先ず、ステップS49で、温度センサSt2で太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tを計測する。
ステップS50では、熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温であるか否かを判断する。ここで、温度「T」は、被加熱側(冷房時であれば吸収溶液温度、暖房時であれば暖房負荷)におけるしきい値温度であり、熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かの判断基準となる。温度「ΔT01」は、太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tと、しきい値T(熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かの判断基準となる被加熱側における温度)との温度差であり、太陽熱回路Lにおける熱放散等を考慮した余裕代である。
ステップS50において、被加熱側或いは熱利用側の温度「T+ΔT01」を考慮することにより、熱利用の可否までも判断して、日射回復後の運転再開を行なうことが可能になる。
熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温であれば(ステップS50がYES)、太陽熱を冷房或いは暖房に利用できる程度まで日射が回復したと判断して、ステップS51に進む。
ステップS51では熱媒体ポンプP1を作動し、ステップS53に進む。ステップS53では図2(図11、図12を含む)に戻り、ステップS5以降の制御を実行する。
熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」以下であれば(ステップS50がNO)、ステップS49に戻る。
ステップS50で制御パラメータとされる温度は、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度Tに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tを、ステップS50における判断パラメータとして用いることも出来る。もちろん、その他の温度を判断パラメータとすることも可能である。
図6も、図5と同様に、日射不足判断を示している。
但し、図6の制御は、日射不足と判断された後、太陽熱を冷房或いは暖房に利用できる程度まで日射量が回復したか否かを判断する態様が、図5とは異なっている。
以下、図6に基づいて、主として図5の制御とは異なる部分について説明する。
図6において、ステップS61〜S68、S77は、図5のステップS41〜S48、S52と同様の制御が行われる。そして、日射不足と判断された(ステップS66がYES)後に日射量が回復したか否かの判断に関する態様(ステップS69〜S76、S79、S78の制御)が異なっている。
図6の制御は、太陽熱集熱パネル3の表面に温度センサSt3を取り付けることが困難であり、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tが計測できない場合にも実行することが出来る。
図6のステップS69の時点では、日射量が不足していると判定され(ステップS66がYES)、熱媒体ポンプP1が停止している(ステップS68)。
係る状態において、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tが計測できない場合には、先ず、時間t2のカウントを開始し(ステップS69)、時間t2について所定時間が経過したならば(ステップS70がYES)、時間t2をリセットして(ステップS71)、熱媒体ポンプP1を作動させる(ステップS72)。熱媒体ポンプP1は一定時間、例えば、熱媒体が太陽熱回路L内を2巡する時間以上作動される(ステップS73がNOのループ)。熱媒体ポンプP1は一定時間作動したならば(ステップS73がYES)、太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tと入口側の温度Tを、センサSt1、St2によって計測する(ステップS74)。
ステップS75では、コントロールユニット10は、TとTとの温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1bよりも大きいか否かを判断する。ここで、しきい値ΔT2−1bは、例えば、5℃である。
太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tと入口側の温度Tの温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1bよりも大きければ(ステップS75がYES)、ステップS79に進む。
太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tと入口側の温度Tの温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1b以下であれば(ステップS75がNO)、日射量は回復していないと判断して、熱媒体ポンプP1を停止し(ステップS76)、ステップS69〜S75を繰り返す。
ステップS79(温度差「T−T」がしきい値ΔT2−1bよりも大:ステップS75がYES)では、熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温であるか否かを判断する。
上述したように、温度「T」は、被加熱側(冷房時であれば吸収溶液温度、暖房時であれば暖房負荷)におけるしきい値温度であり、熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かの判断基準となる。温度「ΔT01」は、太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tと、しきい値T(熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かの判断基準となる被加熱側における温度)との温度差であり、太陽熱回路Lにおける熱放散等を考慮した余裕代である。
ステップS79において、被加熱側或いは熱利用側の温度「T+ΔT01」を考慮することにより、熱利用の可否までも判断して、日射回復後の運転再開を行なうことが可能になる。
熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温であれば(ステップS79がYES)、太陽熱を冷房或いは暖房に利用できる程度まで日射量が回復したと判断して、ステップS78に進む。ステップS78では、図2(図11、図12を含む)に戻り、ステップS5以降の制御を実行する。
一方、太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tが温度「T+ΔT01」以下であれば(ステップS78がNO)、日射量は回復していないと判断して、熱媒体ポンプP1を停止し(ステップS76)、ステップS69〜S75を繰り返す。
ここで、ステップS75では、太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tと入口側の温度Tの温度差「T−T」により太陽熱を冷房或いは暖房に利用できる程度まで日射量が回復したか否かを判断したが、太陽熱集熱パネル3の出口側温度Tと被加熱側の温度(例えば、冷房時であれば吸収溶液温度、暖房時であれば温水ラインLhの温水温度T52)との温度差等によって係る判断(日射量回復の判断)を行なっても良い。
図7は、吸収式冷凍機1が停止している場合における過熱防止制御を示している。
上述したように、吸収式冷凍機1が停止しており、暖房負荷についても停止している場合には、熱媒体ポンプP1は停止しており、太陽熱回路L内では熱媒体は流れない。熱媒体が流れていない状態で、日射量が多くなると、特に太陽熱集熱パネル3内の熱媒体が過熱して、蒸発して圧力が急上昇してしまう可能性がある。
図7は、その様な事態を防止するための制御である。
図7のステップS81において、温度センサSt3によって太陽熱集熱パネル3の表面温度Tを計測し、表面温度Tがしきい値T3MAXを超えているか否かを判断する(ステップS82)。
ここで、しきい値T3MAXは、太陽熱集熱パネル表面温度Tがその温度(T3MAX)よりも高温になると、熱媒体が過熱して蒸発してしまう恐れがある温度として、設定されている。
パネル表面温度Tがしきい値T3MAXよりも高温になった場合(ステップSがYES)、太陽熱集熱パネル3の種類毎に異なる停止シーケンス(熱媒体が太陽熱集熱パネル内で過熱して、蒸発するのを防止するために必要な手順)を実行する(ステップS83)。
一方、表面温度Tが、しきい値T3MAX以下の場合(ステップSがNO)、ステップS81、S82を繰り返す(ステップSがNOのループ)。
図7で示す制御で、熱媒体が加熱状態となったか否かを判断するためのパラメータとなる温度は、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度Tを、熱媒体が加熱状態となったか否かを判断するパラメータとして用いることも出来る。もちろん、その他の温度を判断パラメータとすることが可能である。
図8は、吸収式冷凍機1が停止している場合における凍結防止制御を示している。
寒冷地等においては、吸収式冷凍機1の停止時に熱媒体ポンプP1が停止していると、熱媒体が凍結してしまう恐れがある。
この場合、熱媒体を落水タンク4内に移動することも考えられるが、気候の激変により急に寒くなった場合や、太陽熱集熱パネル3の種類によっては、落水タンク4に熱媒体を落水させずに、凍結防止を行なわざるを得ない場合がある。図8は、係る場合における凍結防止制御を示している。
以下、図8を参照して、凍結防止制御を説明する。
図8のステップS91において、温度センサSt3、温度センサSt4によって太陽熱集熱パネル3の表面温度Tと太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tを計測する。ここで、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mの熱媒体温度Tは、概略、太陽熱集熱パネル3出口における熱媒体温度Tに等しい。したがって、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mの熱媒体温度Tに代えて、太陽熱集熱パネル3出口の熱媒体温度Tを計測しても良い。
なお、図8を参照する説明では、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tをバロメータとしている。
ステップS92で、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tがしきい値温度T3MINより低いか否かを判断する。温度Tがしきい値温度T3MINより低温であれば(ステップS92がYES)、熱媒体が凍結する恐れがあると判断して、ステップS94に進む。
一方、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tがしきい値温度T3MIN以上であれば(ステップS92がNO)、ステップS93に進む。
ステップS93では、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tがしきい値T4MINより低いか否かを判断する。
温度Tがしきい値T4MINより低温であれば(ステップS93がYES)、熱媒体が凍結する恐れがあると判断して、ステップS94に進む。
太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tがしきい値T4MIN以上であれば(ステップS93がNO)、熱媒体が凍結する恐れがないと判断して、ステップS91に戻り、ステップS91以降を繰り返す。
ステップS94では、コントロールユニット10は、熱媒体ポンプP1を作動させ、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに余裕代ΔT3MINを加算したしきい値(最低許容値:T3MIN+ΔT3MIN)よりも高温か否かを判断する。
太陽熱集熱パネル3の表面温度Tがしきい値「T3MIN+ΔT3MIN」よりも高温であれば(ステップS95がYES)、ステップS96に進む。一方、温度Tがしきい値「T3MIN+ΔT3MIN」以下であれば(ステップS95がNO)、熱媒体が流れていないと凍結する可能性があると判断して、ステップS95を繰り返し、ポンプP1を作動し続ける(ステップS95がNOのループ)。
ステップS96では、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mの熱媒体温度Tが余裕代ΔT4MINを加算したしきい値(最低許容値:T4MIN+ΔT4MIN)よりも高温か否かを判断する。
太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mの熱媒体温度Tがしきい値「T4MIN+ΔT4MIN」を超えていれば(ステップS96がYES)、熱媒体が流れていなくても凍結する恐れはないと判断して、ステップS97に進み、ポンプP1を停止する。
温度Tがしきい値「T4MIN+ΔT4MIN」以下であれば(ステップS96がNO)、熱媒体が流れていないと凍結する可能性があると判断して、ステップS95、ステップS96を繰り返し、ポンプP1を作動し続ける(ステップS96がNOのループ)。
図9は、停電時の制御を示している。
ここで、図示の実施形態にかかる空調システム100における停電には、停電している時間が瞬時である「瞬停」と、停電している時間が短時間である「短時間停電」と、「短時間停電以上の長い時間に亘る停電」の3種類がある。
上記3種類の停電している時間の長さ関係は、
「瞬停<短時間停電<短時間停電以上の長い時間に亘る停電」である。
「瞬停」とは、吸収式冷凍機1で冷房運転の最中に停電した場合に、吸収溶液を希釈してから停止しなくても、晶析が生じない程度に短い時間の停電を意味している。
そして「短時間停電」とは、停電により太陽熱回路Lにおける熱媒体の循環が停止された際に、復電後、直ちに熱媒体を循環しても、ヒートショックが生じない程度の時間の停電を意味している。
図9のステップS101(既に停電状態となっている)において、コントロールユニット10は、停電前に冷房運転を行なっていたのか、或いは、暖房運転を行なっていたのかを判断する。停電前に冷房運転を行なっていた場合はステップS102に進み、停電前に暖房運転を行なっていた場合にはステップS105に進む。
ステップS102では、コントロールユニット10は、停電が瞬停か否かを判断する。吸収式冷凍機1を冷房運転していた際に瞬停が起こった場合(ステップS102がYES)には、復電した後、ポンプP1を作動して(ステップS120)、瞬停前と同じ状態で運転が再開される(ステップS121)。
一方、瞬停ではない場合(ステップS102がNO)には、吸収式冷凍機1における晶析防止のため、吸収式冷凍機1が停止する前に吸収溶液を希釈する操作を実行する。そして、コントロールユニット10は、停電が「短時間停電」に該当するか否かを判断する(ステップS103)。
停電が「短時間停電」に該当する場合、すなわち、停電の時間が、空調システム100が運転を再開した際にヒートショック等の問題が生じない程度の短時間である場合(ステップS103がYES)、復電した際には、熱媒体ポンプP1の運転を直ちに再開し(ステップS122)、一定時間が経過するまでポンプP1を運転して(ステップS123)、ポンプP1を停止する(ステップS124)。吸収式冷凍機1において、吸収溶液が希釈された後に停止せしめるためである。
一方、停電が短時間停電よりも更に長時間にわたる場合(ステップS103がNO)には、復電後、直ちに熱媒体を循環すると、停電により太陽熱回路Lにおける熱媒体の循環が停止されている間に、太陽熱回路Lが昇温して熱媒体が過熱状態になっており、ヒートショックが生じる可能性がある。
そのため、熱媒体ポンプP1を停止した後(ステップS110)、ステップS111において、空調システムの種類毎に定められた運転停止のシーケンスに従って、運転を停止する。
暖房運転を行なっている場合(ステップS101で「暖房運転」)には、ステップS105に進む。暖房熱交換器5の場合には、吸収式冷凍機1とは異なり、晶析の恐れは無い。そのため、瞬停よりも長時間に亘って停電が続く場合であっても、吸収溶液を希釈してから吸収式冷凍機1を停止する必要がない。
そのため、ステップS105では、瞬停であるか否かを判断すること無く、短時間停電であるか否かを判断する。短時間停電に該当する場合には(ステップS105がYES)ヒートショックの問題は生じないので、復電後、直ちに停電前と同じ状態で暖房運転を再開する(ステップS109)。
一方、停電が短時間停電よりも更に長時間にわたる停電の場合(ステップS105がNO)、復電後、直ちに熱媒体を循環させると、停電により太陽熱回路Lにおける熱媒体の循環が停止されている間に、太陽熱回路Lが加熱されて高温になっており、熱媒体が瞬時に蒸発してヒートショックを生じる可能性がある。
そのため、熱媒体ポンプP1を停止した後(ステップS110)、ステップS111に進み、空調システム100の種類毎に定められた運転停止のシーケンスに従って、運転を停止し、制御を終了する。
コントロールユニット10がバッテリを搭載している場合には、「瞬停」と「短時間停電」とを判断することが出来るが、コントロールユニット10がバッテリを搭載していない場合には、停電の瞬間に制御が出来なくなり、「瞬停」と「短時間停電」とを判断することが出来ない。
「瞬停」と「短時間停電」とを判断することが出来ない場合には、ステップS102、ステップS103では、「NO」と判断する。その様に判断すれば、吸収式冷凍機1で晶析する恐れがなく、ポンプP1の運転再開時にヒートショックを起こすことも無いからである。
図示の実施形態に係る空調システムの起動及び運転制御については図2を参照して説明したが、図10で示すような制御も可能である。
吸収冷凍機1或いは暖房負荷で利用可能な熱量と比較して、一般的に太陽熱は少ない熱量しか得られない場合が多い。そのため、熱媒体循環ポンプP1を連続運転することは、いわゆる「エネルギー・ロス」が大きくなってしまう。これに対して、図10の制御では、係るエネルギー・ロスを抑制するため、ポンプP1を間欠的に運転して、太陽熱回路L内を循環する熱媒体を段階的に加熱・昇温しており、熱媒体温度が利用可能な温度となるまで昇温したならば、吸収冷凍機1側或いは暖房熱交換器5側で熱利用している。そして、ポンプP1を間欠的に運転することにより、ポンプP1を連続運転する場合に比較して、ポンプP1の駆動動力或いは熱媒体の搬送動力を節約している。
ここで、熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かは、被加熱側における温度(しきい値T)より高温であるか否かにより判断される。
そして、冷房時には、係る被加熱側における温度としては、吸収冷凍機1において、図1では図示しない吸収溶液循環系における吸収溶液温度(例えば、太陽熱熱交換器2で熱交換された後の稀溶液温度)がしきい値となる。
一方、暖房時については、例えば、図1で暖房熱交換器5に連通する暖房温水ラインLhを流れる温水温度(温度センサSt52で計測される温水温度)がしきい値になる。
図10において、ステップS131で吸収冷凍機1か、或いは図示しない暖房負荷から、起動信号があるか否かを判断する。起動信号があれば(ステップS131がYES)ステップS132に進み、図3で説明したヒートショック防止制御を実行する。
そしてステップS133に進み、温度センサSt2で太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tを計測し、熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温であるか否かを判断する。ここで、温度「ΔT01」は、太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tと、上述したしきい値T(熱媒体温度が利用可能な温度であるか否かの判断基準となる被加熱側における温度)との温度差であり、太陽熱回路Lにおける熱放散等を考慮した余裕代である。温度ΔT01としては、使用条件、天候、空調システムの仕様等によりケース・バイ・ケースで設定されるべきであるが、例えば5℃に設定することが出来る。
太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tを計測し、熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」よりも高温ならば(ステップS133がYES)、ステップS134に進み、熱媒体循環ポンプP1を駆動する。
一方、熱媒体温度Tが温度「T+ΔT01」以下であれば(ステップS133がNO)、ステップS113を繰り返す(ステップS133がNOのループ)。
なお、温度「T+ΔT01」と比較される温度としては、太陽熱集熱パネル3出口側における熱媒体温度Tのみならず、温度センサSt3で計測される太陽熱集熱パネル3の表面温度Tであっても良く、或いは、第4の温度センサSt4で計測される出口マニホルドにおける熱媒体温度Tであっても良い。
ポンプP1を駆動(ステップS134)した後、一定時間が経過したならば(ステップS135)、ステップS136において、冷房時であれば、温度センサSt11により熱媒体温度T11(吸収式冷凍機1直前の熱媒体温度)を計測し、暖房時であれば、温度センサSt13で熱媒体温度T13(暖房熱交換器5直前の熱媒体温度)を計測する。そして、熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」よりも高温であるか否かを判断する。
ここで、温度「ΔT02」(第2の余裕代)は、吸収式冷凍機1或いは図示しない暖房負荷(熱利用機器)直前の温度(冷房時は吸収式冷凍機1直前の熱媒体温度T11、暖房時は暖房熱交換器5直前の熱媒体温度T13)と、吸収式冷凍機1或いは図示しない暖房負荷(熱利用機器)のしきい値温度Tとの温度差であり、吸収式冷凍機1或いは図示しない暖房負荷で安定した太陽熱利用をするための余裕代である。
温度ΔT02は、使用条件、天候、空調システムの仕様等によりケース・バイ・ケースで設定されるべきであるが、温度ΔT01よりも低温であることが望ましく、例えば3℃に設定することが出来る。
また、温度センサSt11は、ポンプP1が作動している場合において、三方弁Vaの動作時間に対応する距離だけ、三方弁Vaよりも上流側(ポンプP1の吐出側:太陽熱集熱パネル3側)の位置を流れる熱媒体温度を計測するように構成されているのが好ましい。
同様に、温度センサSt13は、ポンプP1が作動している場合において、三方弁Vbの動作時間に対応する距離だけ、三方弁Vbよりも上流側(ポンプP1の吐出側:太陽熱集熱パネル3側)の位置を流れる熱媒体温度を計測するように構成されているのが好ましい。
熱媒体温度T11(冷房時:暖房時であれば熱媒体温度T13)が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」よりも高温ならば(ステップS136がYES)、ステップS137に進む。一方、熱媒体温度T11(冷房時:暖房時であれば熱媒体温度T13)が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」以下であれば、ステップS144に進む。
ステップS137では、冷房時であれば、三方弁Vaを熱利用機器側である吸収式冷凍機1側に切り換えて、太陽熱回路Lを流れる熱媒体を吸収式冷凍機1へ流す。暖房時であれば、三方弁Vbを暖房熱交換器5側に切り換えて、熱媒体を暖房熱交換器5へ流す。
そしてステップS138に進み、再び、冷房時は温度センサSt11により熱媒体温度T11(吸収式冷凍機1直前の熱媒体温度)を計測し、暖房時は温度センサSt13で熱媒体温度T13(暖房熱交換器5直前の熱媒体温度)を計測して、熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」よりも高温であるか否かを判断する。すなわち、熱利用機器に熱媒体が流れた場合でも、熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」よりも高温であるか否かを判断する。
熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」以下であれば(ステップS138がNO)、ステップS139に進む。
熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」より高温であれば(ステップS138がYES)、ステップS140に進み、図4で説明した過熱防止判断の制御を実行し、ステップS138に戻る(ステップS138がYESのループ)。
ステップS139(ステップS138がNO)では、所定時間が経過したか否かを判断する。所定時間が経過する以前の段階(ステップS139がNO)では、ステップS142に進み、図4で説明した過熱防止判断の制御を実行し、ステップS139に戻る(ステップS139がNOのループ)。
所定時間が経過したならば(ステップS139がYES)、ステップS141に進み、もう一度、熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」よりも高温であるか否かを判断する。
ステップS139、S141は、ステップS138の段階で熱媒体温度T11或いはT13が一時的に低下している場合に、係る熱媒体温度の低下の影響を排除するために行なわれる。熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」以下まで降温したのが一時的であれば、ステップS139で所定時間が経過する間に、熱媒体温度T11或いはT13は「T+ΔT02」より高温の状態に復帰するからである。
ステップS141において、熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」より高温であれば(ステップS141がYES)、ステップS138に戻る。一方、熱媒体温度T11或いはT13が熱利用機器入口温水温度「T+ΔT02」以下であれば、ステップS143に進む。
ステップS143では、冷房時であれば、三方弁Vaを、熱媒体が吸収式冷凍機1をバイパスする側に切り換え、暖房時であれば、三方弁Vbを、熱媒体が暖房熱交換器5側に切り換える。そして、ステップS145に進む。
ステップS144(ステップS136がNO)では、図4で説明した過熱防止判断の制御を実行し、ステップS145に進む。
そしてステップS145では、ポンプP1を停止してステップS6に進む。ステップS6〜S8から制御の終了までは、図2の制御と同様である。但し、ステップS6において、吸収冷凍機1及び暖房負荷から停止信号が出ていない場合(ステップS6がNO)には、ステップS133に以降を繰り返す。
図10の制御によれば、熱媒体循環ポンプP1は、ステップS134で作動し、ステップS145で停止するので、連続運転は行なわれず、作動と停止とを繰り返す(断続的或いは間欠的に運転する)。
図11も起動時及び運転時の制御を示しており、図2の制御の第1変形例である。
通常、吸収冷凍機1や暖房負荷は、図示しないタイマ等により、毎日、定時に運転が開始される。一方、太陽熱集熱パネル3は、その様なタイマ等とは無関係に,太陽熱を集熱する。そのため、季節によっては、吸収冷凍機1や暖房負荷が運転を開始する以前の段階で、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまう恐れが存在する。
図11は、その様な事態を防止する制御である。
図11において、ステップS1〜S8は、図2と同様である。
図11の制御では、吸収冷凍機1或いは暖房負荷が運転される予定の平日モードと、吸収冷凍機1或いは暖房負荷が運転されない予定の休日モードとを予め定義しておく。そしてステップS151では、その定義に従って、平日モードであるか、休日モードであるのかを判断する。
休日モードの運転であれば(ステップS151が「休日」)、ステップS152に進み、図7で説明した制御を実行する。
一方、平日モードの運転であれば(ステップS151が「平日」)、ステップS153に進み、太陽熱集熱パネルの表面温度Tを計測し、計測された温度がしきい値T3P以上の温度であるか否かを判断する。
ここで、ステップS153の判断パラメータとなるのは太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに限定されるものではない。例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度Tを、判断パラメータとして用いることも出来る。もちろん、その他の太陽熱集熱パネルの温度を判断パラメータとすることが可能である。
太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3P以上の温度であれば(ステップS153がYES)、吸収冷凍機1或いは暖房負荷の運転信号(起動信号)を発生する(ステップS154)。そして、ステップS1に進む。この場合は、ステップS154において吸収冷凍機1或いは暖房負荷で強制的に運転信号(起動信号)を発生してからステップS1に進むので、ステップS1では必ず「起動信号有り」と判断されて(ステップS1がYES)、ステップS2以降に進み、熱媒体ポンプP1の作動(ステップS3)その他の制御が行なわれ、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことが防止される。
一方、太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3Pよりも低温であれば(ステップS153がNO)、ステップS154をバイパスして、ステップS1に進むので、吸収冷凍機1或いは暖房負荷が実際に運転信号(起動信号)を発生していない限りは、ステップS1は「起動信号は無い」と判断して(ステップS1がNO)、ステップS153に戻る。
上述したように、図11のステップS1〜S8については、図2と同様である。
図12は、図2の制御の第2変形例を示している。
図12の制御も、季節によっては、吸収冷凍機1や暖房負荷が運転を開始する以前の段階で、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことを防止している。
図12の制御では、図11の制御におけるステップS154とステップS1に相当する工程が存在しない。そして、図12の制御におけるステップS161〜S163は、図11の制御におけるステップS151〜S153に相当する。
すなわち、図12の制御では、ステップS161では、平日モードであるか、休日モードであるのかを判断する。休日モードの運転であれば(ステップS161が「休日」)、ステップS162に進み、図7で説明した制御を実行する。
平日モードの運転であれば(ステップS161が「平日」)、ステップS163に進み、太陽熱集熱パネルの表面温度Tを計測し、計測された温度がしきい値T3P以上の温度であるか否かを判断する。
図11で述べたように、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに代えて、例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度T、その他の太陽熱集熱パネルの温度を判断パラメータとすることが出来る。
太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3P以上の温度であれば(ステップS163がYES)、ステップS2(図2と同様)に進む。そして、熱媒体ポンプP1の作動(ステップS3)その他の制御が行なわれ、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことが防止される。
図12のステップS2〜S8については、図2と同様である。
図11及び図12で示す制御における「季節によって、吸収冷凍機1や暖房負荷が運転を開始する以前の段階で、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことの防止」という考え方は、図10で示す制御にも適用可能であり、図13、図14は、その様な考え方を図10の制御に適用している。
図13は図10の第1変形例を示している。
図13のステップS171〜S174は、図11のステップS151〜S154と同様である。
すなわち、図13においては、ステップS171で、平日モードであるか、休日モードであるのかを判断し、休日モードの運転であれば(ステップS171が「休日」)、ステップS172に進み、図7で説明した制御を実行する。
一方、平日モードの運転であれば(ステップS171が「平日」)、ステップS173に進み、太陽熱集熱パネルの表面温度Tを計測し、計測された温度がしきい値T3P以上の温度であるか否かを判断する。
ここで、太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに代えて、例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度Tを判断パラメータとすることが可能である。
太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3P以上の温度であれば(ステップS173がYES)、吸収冷凍機1或いは暖房負荷の運転信号(起動信号)を発生する(ステップS174)。そして、ステップS131に進む。この場合は、ステップS154において吸収冷凍機1或いは暖房負荷で強制的に運転信号(起動信号)を発生してからステップS131に進むので、ステップS131では必ず「起動信号有り」と判断される(ステップS131がYES)。そして、ステップS132以降に進み、熱媒体ポンプP1の作動(ステップS134)その他の制御が行なわれ、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことが防止される。
一方、太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3Pよりも低温であれば(ステップS173がNO)、ステップS174をバイパスして、ステップS131に進むので、吸収冷凍機1或いは暖房負荷が実際に運転信号(起動信号)を発生していない限りは、ステップS131は「起動信号は無い」と判断して(ステップS131がNO)、ステップS173に戻る。
図13のステップS131〜S145、S6〜S8については、図10と同様である。
図14は、図10の制御の第2変形例を示している。
図14の制御では、図13の制御におけるステップS174とステップS131に相当する工程が存在しない。そして、図14の制御におけるステップS181〜S183は、図11の制御におけるステップS171〜S173に相当する。
図14において、ステップS181では、平日モードであるか、休日モードであるのかを判断する。休日モードの運転であれば(ステップS181が「休日」)、ステップS182に進み、図7で説明した制御を実行する。
平日モードの運転であれば(ステップS181が「平日」)、ステップS183に進み、太陽熱集熱パネルの表面温度Tを計測し、計測された温度がしきい値T3P以上の温度であるか否かを判断する。太陽熱集熱パネル3の表面温度Tに代えて、例えば、太陽熱集熱パネル出口マニホルド3mにおける熱媒体温度Tや、太陽熱集熱パネル3における出口直後の熱媒体温度T、その他の太陽熱集熱パネルの温度を判断パラメータとすることが可能である。
太陽熱集熱パネルの表面温度Tがしきい値T3P以上の温度であれば(ステップS183がYES)、ステップS132(図10と同様)に進む。そして、熱媒体ポンプP1の作動(ステップS3)その他の制御が行なわれ、太陽熱集熱パネル3が過熱状態となってしまうことが防止される。
図14のステップS132〜S145、S6〜S8については、図10と同様である。
上述する構成を具備する本実施形態の空調システム100によれば、空調機器である吸収式冷凍機1、及び/又は、暖房負荷に連通する暖房熱交換器5が停止している場合には、熱媒体ポンプP1を停止する様に構成されている。
ここで、日射量は冷房負荷或いは暖房負荷とは無関係に増減するので、太陽熱集熱パネル3で集熱した太陽熱が浪費され或いは無駄使いされることがあり、また、システム内を流れる熱媒体が過熱により沸騰する場合がある。
これに対して、図示の実施形態によれば、上述した通り、冷房負荷或いは暖房負荷がなく、吸収式冷凍機1及び/又は暖房負荷に連通する暖房熱交換器5が停止している場合には、熱媒体ポンプP1は停止し、太陽熱回路L内で熱媒体は循環しない。そのため、太陽熱集熱パネル3で集熱した太陽熱が浪費或いは無駄使いされてしまうことが防止される。
また、図示の実施形態に係る空調システム100によれば、太陽熱集熱パネル3への日射量が不足した際には熱媒体ポンプP1を停止する様に構成されているので、日射量が少なく、太陽熱が冷房負荷或いは暖房負荷で利用することが出来ないような場合には、太陽熱回路L内の熱媒体は循環しない。
すなわち、冷暖房負荷(例えば、吸収式冷凍機1に連通する冷房負荷、及び/又は、暖房熱交換器5に連通する暖房負荷)で太陽熱を利用することが出来ない場合には、太陽熱回路L内で熱媒体を循環する必要がないので、係る場合に、図示の実施形態では熱媒体ポンプP1を停止している。その結果、太陽熱回路L内で熱媒体を循環させるのに必要なエネルギが節約され、無駄な動力を節約することが出来る。
さらに図示の実施形態に係る空調システム100によれば、太陽熱回路L内を循環する熱媒体が過熱状態になるのを防止する様に構成されているので、太陽熱回路Lを循環する熱媒体が過熱して蒸発してしまう事態に至ることは無く、太陽熱回路L内の圧力が急上昇して、太陽熱回路L内の機器を損傷させてしまうことはない。
ここで、太陽熱回路Lにおいては、太陽熱集熱パネル3内を流れる熱媒体を貯蔵可能な落水タンク4が介装されているので、熱媒体が凍結する恐れがある場合や、熱媒体が過熱状態となってしまう恐れがある場合には、太陽熱集熱パネル3内を流れる熱媒体を落水タンク4内に移動することが出来る。
落水タンク4内に太陽熱集熱パネル3内を流れる熱媒体を移動すれば、熱媒体の凍結や、熱媒体の過熱により太陽熱集熱パネル3内の機器が損傷する恐れは無くなる。
図示の実施形態において、太陽熱集熱パネル3及び熱媒体ポンプP1を介装しているユニットUを、複数、並列に配置すれば、太陽熱集熱器3を複数設けることになり、太陽熱集熱面積を増大して、太陽熱をさらに有効に利用することが可能である。
さらに図示の実施形態によれば、熱利用機器(吸収冷凍機1或いは図示しない暖房負荷等)で利用可能な熱量と比較して、太陽熱からは少ない熱量しか得られない場合には、ポンプP1を間欠的に運転して、いわゆる「エネルギー・ロス」を抑制することが出来る。
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
本発明の実施形態のブロック図。 本発明の実施形態の起動時及び通常運転時の制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるヒートショック防止制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態における過熱防止制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態における日射不足の判定制御を示すフローチャート。 図5で示す制御の変形例を示すフローチャート。 本発明に実施形態で吸収式冷凍機が停止している場合における過熱防止制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態における凍結防止制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態における停電時の制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態における起動時の制御であって、図2とは異なる起動時の制御を示すフローチャート。 本発明の実施形態の起動時及び通常運転時の制御であって、図2の制御の第1変形例を示すフローチャート。 本発明の実施形態の起動時及び通常運転時の制御であって、図2の制御の第2変形例を示すフローチャート。 本発明の実施形態における起動時及び通常運転時の制御であって、図10の制御の第1変形例を示すフローチャート。 本発明の実施形態における起動時及び通常運転時の制御であって、図10の制御の第2変形例を示すフローチャート。
符号の説明
1・・・吸収式冷凍機
2・・・吸収液再生用の熱交換器
3・・・太陽熱集熱器/太陽熱集熱パネル(集熱パネル)
4・・・落水タンク
5・・・暖房熱交換器
6・・・ラジエータ
8・・・膨張タンク
9・・・圧力開放弁
10・・・制御手段/コントロールユニット
B1・・・分岐点
G1・・・合流点
L・・・太陽熱回路
LB1・・・第1の分岐回路
P1・・・熱媒体ポンプ
V1、V2、V3、V4・・・開閉弁
Vb・・・三方弁

Claims (1)

  1. 太陽熱回路(L)と、冷暖房負荷側と太陽熱回路(L)側とで熱交換を行なう熱交換器(2、5)と、制御装置(10)を備え、太陽熱回路(L)には、太陽熱集熱器(3)及び太陽熱回路(L)内で熱媒体を循環させるためのポンプ(P1)とを介装している領域(U)が設けられており、太陽熱回路(L)から分岐して合流する分岐回路(LB1)を設け、分岐回路(LB1)には太陽熱集熱器(3)を流れる熱媒体を貯蔵可能なタンク(4)が介装されており、前記制御装置(10)は、冷暖房負荷が停止している場合にはポンプ(P1)を停止する機能と、太陽熱回路(L)内を循環する熱媒体が過熱状態になるのを防止する機能と、太陽熱集熱器(3)への日射量が不足した際にはポンプ(P1)を停止する機能と、停電の際に、空調負荷の運転状況と停電時間によって、復電した際に、停電前と同じ状態で運転を再開し、熱媒体を循環させるためのポンプ(P1)を一定時間作動してから停止し、或いは、太陽熱集熱器(3)の種類毎に定められた運転停止手順に従ってシステム全体の運転を停止する機能とを有することを特徴とする空調システム。
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