JP5233405B2 - 空調システム - Google Patents
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Description
空調システム(10)の冷房運転について説明する。冷房運転中の空調システム(10)では、冷媒回路(21)の圧縮機(22)と、熱搬送回路(30)の主ポンプ(36)と、室内側回路(70)の室内用ポンプ(76)とが連続運転を行う。
室内側回路(70)の動作について説明する。冷房運転中の空調システム(10)において、室内側回路(70)は、熱搬送回路(30)及び冷媒回路(21)がどの様な動作を実行しているかに拘わらず、常に同じ動作を行う。
上述したように、冷房運転中の空調システム(10)では、冷媒回路(21)の冷房給湯用動作と、熱搬送回路(30)の湯沸かし動作とが同時に行われる。
上述したように、冷房運転中の空調システム(10)では、冷媒回路(21)が冷房専用動作を行う場合がある。蓄熱タンク(37)内に貯留された高温(例えば80〜90℃程度)の熱源側熱媒水の量が所定値に達すると、冷媒回路(21)の動作が冷房給湯用動作から冷房専用動作に切り換えられると共に、熱搬送回路(30)の湯沸かし動作が停止される。
図2に示すように、通常冷房動作では、第1開閉弁(41)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)が閉状態に設定される。通常冷房動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において冷却された熱源側熱媒水だけが利用側熱交換器(35)へ供給される。
図3に示すように、蓄冷熱動作では、第1開閉弁(41)、第7開閉弁(47)、及び第9開閉弁(49)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第8開閉弁(48)、及び第10開閉弁(50)が閉状態に設定される。主ポンプ(36)の吐出流量は、通常冷房動作中と同じ値に設定される。蓄冷熱動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において冷却された熱源側熱媒水が、利用側熱交換器(35)と蓄熱タンク(37)の両方へ供給される。
図4に示すように、利用冷房動作では、第1開閉弁(41)、第8開閉弁(48)、及び第10開閉弁(50)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第7開閉弁(47)、及び第9開閉弁(49)が閉状態に設定される。主ポンプ(36)の吐出流量は、通常冷房動作中よりも大きな値に設定される。利用冷房動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において冷却された熱源側熱媒水と、蓄熱タンク(37)内に貯留されている低温の熱源側熱媒水とが、利用側熱交換器(35)へ供給される。
冷房運転中に給水栓(87)が開かれた場合は、熱搬送回路(30)が出湯動作を行う。
冷房運転中にコントローラ(55)が行う制御動作について説明する。コントローラ(55)には、出口温度センサ(16)の計測値(To)と、室内の設定温度(Ts)とが入力される。そして、コントローラ(55)は、入力されたこれらの値に基づいて通常冷房動作と蓄冷熱動作と利用冷房動作のうちの一つを選択し、選択した動作を熱搬送回路(30)に実行させるように構成されている。
上記の式1が成立する場合には、出口温度センサ(16)の計測値(To)と室内の設定温度(Ts)との差がそれほど大きくなく、室内熱交換器(75)の冷房能力が室内の冷房負荷と概ね均衡していると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が通常冷房動作を選択する。コントローラ(55)は、通常冷房動作を選択すると、第1開閉弁(41)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に通常冷房動作を実行させる。
上記の式2が成立する場合は、出口温度センサ(16)の計測値(To)が室内の設定温度(Ts)を大幅に上回っており、室内熱交換器(75)の冷房能力が室内の冷房負荷に対して小さすぎると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が利用冷房動作を選択する。コントローラ(55)は、利用冷房動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第8開閉弁(48)、及び第10開閉弁(50)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第7開閉弁(47)、及び第9開閉弁(49)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に利用冷房動作を実行させる。また、コントローラ(55)は、主ポンプ(36)の吐出流量を通常冷房動作中よりも大きな値に設定する。
上記の式3が成立する場合は、出口温度センサ(16)の計測値(To)が室内の設定温度(Ts)を大幅に下回っており、室内熱交換器(75)の冷房能力が室内の冷房負荷に対して大きすぎると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が蓄冷熱動作を選択する。コントローラ(55)は、蓄冷熱動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第7開閉弁(47)、及び第9開閉弁(49)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第8開閉弁(48)、及び第10開閉弁(50)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に蓄冷熱動作を実行させる。また、コントローラ(55)は、主ポンプ(36)の吐出流量を通常冷房動作中と同じ値に設定する。
空調システム(10)の暖房運転について説明する。暖房運転中の空調システム(10)では、冷媒回路(21)の圧縮機(22)と、熱搬送回路(30)の主ポンプ(36)と、室内側回路(70)の室内用ポンプ(76)とが連続運転を行う。
室内側回路(70)の動作について説明する。暖房運転中の空調システム(10)において、室内側回路(70)は、熱搬送回路(30)がどの様な動作を実行しているかに拘わらず、常に同じ動作を行う。
冷媒回路(21)の動作について説明する。暖房運転中の空調システム(10)において、冷媒回路(21)は、常に暖房用動作を行う。つまり、この冷媒回路(21)は、熱搬送回路(30)がどの様な動作を実行しているかに拘わらず、暖房用動作だけを行う。
図6に示すように、通常暖房動作では、第1開閉弁(41)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)が閉状態に設定される。通常暖房動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において加熱された熱源側熱媒水だけが利用側熱交換器(35)へ供給される。
図7に示すように、蓄温熱動作では、第1開閉弁(41)、第2開閉弁(42)、及び第4開閉弁(44)が開状態に設定され、第3開閉弁(43)、第5開閉弁(45)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)が閉状態に設定される。主ポンプ(36)の吐出流量は、通常暖房動作中と同じ値に設定される。蓄温熱動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において加熱された熱源側熱媒水が、利用側熱交換器(35)と蓄熱タンク(37)の両方へ供給される。
図8に示すように、利用暖房動作では、第1開閉弁(41)、第3開閉弁(43)、及び第5開閉弁(45)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第4開閉弁(44)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)が閉状態に設定される。主ポンプ(36)の吐出流量は、通常暖房動作中よりも大きな値に設定される。利用暖房動作中において、熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)において加熱された熱源側熱媒水と、蓄熱タンク(37)内に貯留されている高温の熱源側熱媒水とが、利用側熱交換器(35)へ供給される。
暖房運転中に給水栓(87)が開かれた場合は、熱搬送回路(30)が出湯動作を行う。
暖房運転中にコントローラ(55)が行う制御動作について説明する。コントローラ(55)には、出口温度センサ(16)の計測値(To)と、室内の設定温度(Ts)とが入力される。そして、コントローラ(55)は、入力されたこれらの値に基づいて通常暖房動作と蓄温熱動作と利用暖房動作のうちの一つを選択し、選択した動作を熱搬送回路(30)に実行させるように構成されている。
上記の式4が成立する場合には、出口温度センサ(16)の計測値(To)と室内の設定温度(Ts)との差がそれほど大きくなく、室内熱交換器(75)の暖房能力が室内の暖房負荷と概ね均衡していると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が通常暖房動作を選択する。コントローラ(55)は、通常暖房動作を選択すると、第1開閉弁(41)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)、第5開閉弁(45)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に通常暖房動作を実行させる。
上記の式5が成立する場合は、出口温度センサ(16)の計測値(To)が室内の設定温度(Ts)を大幅に上回っており、室内熱交換器(75)の暖房能力が室内の暖房負荷に対して大きすぎると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が蓄温熱動作を選択する。コントローラ(55)は、蓄温熱動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第2開閉弁(42)、及び第4開閉弁(44)を開状態に設定し、第3開閉弁(43)、第5開閉弁(45)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に蓄温熱動作を実行させる。また、コントローラ(55)は、主ポンプ(36)の吐出流量を通常暖房動作中と同じ値に設定する。
上記の式6が成立する場合は、出口温度センサ(16)の計測値(To)が室内の設定温度(Ts)を大幅に下回っており、室内熱交換器(75)の暖房能力が室内の暖房負荷に対して小さすぎると判断できる。そこで、この場合には、コントローラ(55)が利用暖房動作を選択する。コントローラ(55)は、利用暖房動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第3開閉弁(43)、及び第5開閉弁(45)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第4開閉弁(44)、第6開閉弁(46)、第7開閉弁(47)、第8開閉弁(48)、第9開閉弁(49)、及び第10開閉弁(50)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に利用暖房動作を実行させる。また、コントローラ(55)は、主ポンプ(36)の吐出流量を通常暖房動作中よりも大きな値に設定する。
空調システム(10)の冷房運転中には、冷媒回路(21)が冷房給湯用動作を行う。冷媒回路(21)が冷房給湯用動作を実行している状態において、熱搬送回路(30)では、蒸発器として動作する熱源側熱交換器(23)において熱源側熱媒水が冷却され、放熱器として動作する加熱用熱交換器(82)において熱源側熱媒水が加熱される。
上記実施形態において、冷媒回路(21)は、高圧が冷媒の臨界圧力よりも高い値に設定された冷凍サイクル(いわゆる超臨界サイクル)を行うように構成されていてもよい。その場合には、いわゆるフロン冷媒に代えて二酸化炭素を冷媒として冷媒回路(21)に充填するのが望ましい。本変形例の冷媒回路(21)では、冷房給湯用動作中には加熱用熱交換器(82)が、冷房専用動作中には室外熱交換器(25)が、暖房運転中には熱源側熱交換器(23)が、それぞれガスクーラとして動作する。
上記実施形態において、室内側回路(70)は、内部を循環する利用側熱媒水が大気と接触しない閉回路となっているが、この室内側回路(70)は、内部を循環する利用側熱媒水が大気と接触する開放回路となっていてもよい。開放回路に構成された室内側回路(70)には、密閉容器状の膨張タンク(78)に代えて、内部の水面が大気と接触する開放タンクが接続される。
21 冷媒回路
23 熱源側熱交換器
25 室外熱交換器
30 熱搬送回路
35 利用側熱交換器
37 蓄熱タンク(貯水タンク)
82 加熱用熱交換器
90 給水通路
Claims (6)
- 利用側熱交換器(35)が接続されて内部を熱媒水が循環する熱搬送回路(30)を備え、上記利用側熱交換器(35)へ供給された熱媒水を利用して室内を冷房する冷房運転を行う空調システムであって、
それぞれが冷媒を熱媒水と熱交換させる熱源側熱交換器(23)及び加熱用熱交換器(82)を備え、該加熱用熱交換器(82)が放熱器となって該熱源側熱交換器(23)が蒸発器となるように冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷房給湯用動作を上記冷房運転中に行うように構成された冷媒回路(21)を備える一方、
上記熱搬送回路(30)は、
熱媒水を貯留するための貯水タンク(37)を備え、
上記熱源側熱交換器(23)において冷却された熱媒水を上記貯水タンク(37)の下部へ供給する蓄冷熱動作と、上記貯水タンク(37)の下部に貯留された熱媒水を上記利用側熱交換器(35)へ供給する利用冷房動作と、上記加熱用熱交換器(82)において加熱された熱媒水を上記貯水タンク(37)の上部へ供給する湯沸かし動作と、上記貯水タンク(37)の上部に貯留された熱媒水を給湯用の温水として出湯する出湯動作とを上記冷房運転中に実行可能に構成され、
更に、上記熱搬送回路(30)は、
上記熱源側熱交換器(23)において冷却された熱媒水を上記利用側熱交換器(35)と上記貯水タンク(37)の下部の両方へ供給する動作を蓄冷熱動作として行い、上記熱源側熱交換器(23)において冷却された熱媒水と上記貯水タンク(37)の下部に貯留された熱媒水の両方を上記利用側熱交換器(35)へ供給する動作を利用冷房動作として行うように構成されると共に、
上記熱源側熱交換器(23)において冷却された熱媒水だけを上記利用側熱交換器(35)へ供給する通常冷房動作と、上記蓄冷熱動作と、上記利用冷房動作とを上記冷房運転中に選択的に実行するように構成されている
ことを特徴とする空調システム。 - 請求項1において、
上記冷媒回路(21)は、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器(25)を備え、該室外熱交換器(25)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(23)が蒸発器となるように冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷房専用動作と上記冷房給湯用動作とを選択的に実行するように構成されている
ことを特徴とする空調システム。 - 請求項1又は2において、
上記熱搬送回路(30)は、上記貯水タンク(37)の高さ方向の中央部に貯留された熱媒水を上記加熱用熱交換器(82)へ供給して該加熱用熱交換器(82)で加熱された熱媒水を上記貯水タンク(37)の上部へ供給する動作を上記湯沸かし動作として行うように構成されている
ことを特徴とする空調システム。 - 請求項3において、
上記熱搬送回路(30)には、上記出湯動作中に上記貯水タンク(37)の高さ方向の中央部へ上水道から供給された水を送り込む給水通路(90)が設けられている
ことを特徴とする空調システム。 - 利用側熱交換器(35)が接続されて内部を熱媒水が循環する熱搬送回路(30)を備え、上記利用側熱交換器(35)へ供給された熱媒水を利用して室内を冷房する冷房運転を行う空調システムであって、
それぞれが冷媒を熱媒水と熱交換させる熱源側熱交換器(23)及び加熱用熱交換器(82)を備え、該加熱用熱交換器(82)が放熱器となって該熱源側熱交換器(23)が蒸発器となるように冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷房給湯用動作を上記冷房運転中に行うように構成された冷媒回路(21)を備える一方、
上記熱搬送回路(30)は、
熱媒水を貯留するための貯水タンク(37)を備え、
上記熱源側熱交換器(23)において冷却された熱媒水を上記貯水タンク(37)の下部へ供給する蓄冷熱動作と、上記貯水タンク(37)の下部に貯留された熱媒水を上記利用側熱交換器(35)へ供給する利用冷房動作と、上記加熱用熱交換器(82)において加熱された熱媒水を上記貯水タンク(37)の上部へ供給する湯沸かし動作と、上記貯水タンク(37)の上部に貯留された熱媒水を給湯用の温水として出湯する出湯動作とを上記冷房運転中に実行可能に構成され、
上記冷媒回路(21)は、冷媒を室外空気と熱交換させる室外熱交換器(25)を備え、該室外熱交換器(25)が放熱器となって上記熱源側熱交換器(23)が蒸発器となるように冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷房専用動作と上記冷房給湯用動作とを選択的に実行するように構成され、
上記利用側熱交換器(35)へ供給された熱媒水を利用して室内を暖房する暖房運転と上記冷房運転とを選択的に実行する一方、
更に、上記冷媒回路(21)は、上記熱源側熱交換器(23)が放熱器となって上記室外熱交換器(25)が蒸発器となるように冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う暖房用動作を上記暖房運転中に行うように構成され、
更に、上記熱搬送回路(30)は、
上記熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒水だけを上記利用側熱交換器(35)へ供給する通常暖房動作と、上記熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒水を上記利用側熱交換器(35)と上記貯水タンク(37)の上部の両方へ供給する蓄温熱動作と、上記熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒水と上記貯水タンク(37)の上部に貯留された熱媒水の両方を上記利用側熱交換器(35)へ供給する利用暖房動作とを上記暖房運転中に選択的に行うように構成されると共に、
上記出湯動作を上記暖房運転中に実行可能に構成されている
ことを特徴とする空調システム。 - 請求項5において、
上記熱搬送回路(30)は、
上記冷房運転において行われる出湯動作中には上記貯水タンク(37)の高さ方向の中央部へ上水道から供給された水を送り込み、上記暖房運転において行われる出湯動作中には上記貯水タンク(37)の下部へ上水道から供給された水を送り込む給水通路(90)を備えており、
上記冷房運転中には、上記貯水タンク(37)の高さ方向の中央部に貯留された熱媒水を上記加熱用熱交換器(82)へ供給して該加熱用熱交換器(82)において加熱された熱媒水を上記貯水タンク(37)の上部へ送る動作を湯沸かし動作として行い、
上記暖房運転中には、上記貯水タンク(37)の下部に貯留された熱媒水を上記熱源側熱交換器(23)へ供給して該熱源側熱交換器(23)において加熱された熱媒水を上記貯水タンク(37)の上部へ送る動作を湯沸かし動作として行うように構成されている
ことを特徴とする空調システム。
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