JP5319502B2 - Heat pump heating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、暖房端末に循環させる熱媒体をヒートポンプユニットで間接的に加熱するヒートポンプ式暖房装置に関する。 The present invention relates to a heat pump heating apparatus that indirectly heats a heat medium circulated to a heating terminal by a heat pump unit.
従来、この種のヒートポンプ式暖房装置として、底部に給水管が接続された貯湯タンクと、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクの底部から頂部にヒートポンプユニットの放熱器を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路と、暖房端末を介して熱媒体を循環させる暖房回路と、暖房端末を通過した熱媒体を流す暖房回路の戻り管路に介設した液々熱交換器と、貯湯タンクの頂部から底部に液々熱交換器を介してタンク水を循環させる熱媒体加熱回路と、を備えるものは知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as this type of heat pump type heating device, a hot water storage tank having a water supply pipe connected to the bottom, a heat pump unit, and tank water heating in which tank water is circulated from the bottom to the top of the hot water storage tank via a heat pump unit radiator A circuit, a heating circuit that circulates the heat medium through the heating terminal, a liquid heat exchanger that is provided in a return pipe of the heating circuit that flows the heat medium that has passed through the heating terminal, and a top to bottom of the hot water storage tank What is provided with the heat-medium heating circuit which circulates tank water through a liquid heat exchanger is known (for example, refer patent document 1).
このものでは、貯湯タンクの底部から低温のタンク水をタンク水加熱回路を介してヒートポンプユニットの放熱器に供給することにより、タンク水を加熱して貯湯タンクの頂部に戻すことができる。そして、貯湯タンクの頂部から高温のタンク水を熱媒体加熱回路を介して液々熱交換器に供給することにより、暖房端末から戻された熱媒体を加熱して暖房端末に供給することができる。 In this case, by supplying low-temperature tank water from the bottom of the hot water storage tank to the radiator of the heat pump unit via the tank water heating circuit, the tank water can be heated and returned to the top of the hot water storage tank. Then, by supplying high-temperature tank water from the top of the hot water storage tank to the liquid heat exchanger via the heat medium heating circuit, the heat medium returned from the heating terminal can be heated and supplied to the heating terminal. .
ところで、熱媒体加熱回路に介設するタンク水の循環ポンプの回転数を可変して、熱媒体加熱回路のタンク水循環量を増減すれば、液々熱交換器における熱媒体の加熱量がタンク水循環量に応じて増減される。従って、暖房端末に供給する熱媒体の温度が所定の設定温度になるように、熱媒体加熱回路のタンク水循環量をフィードバック制御することが考えられる。この場合、暖房負荷が大きくて、暖房端末から戻される熱媒体の温度が低くなる程タンク水循環量が増加することになる。 By the way, if the rotation speed of the tank water circulation pump provided in the heat medium heating circuit is varied to increase or decrease the tank water circulation amount of the heat medium heating circuit, the heating amount of the heat medium in the liquid-to-liquid heat exchanger will be Increase or decrease depending on the amount. Therefore, it is conceivable to feedback-control the amount of tank water circulation in the heating medium heating circuit so that the temperature of the heating medium supplied to the heating terminal becomes a predetermined set temperature. In this case, the amount of tank water circulation increases as the heating load increases and the temperature of the heat medium returned from the heating terminal decreases.
ここで、タンク水循環量が増加すると、液々熱交換器におけるタンク水の温度降下量が減少し、貯湯タンクの底部に比較的高温のタンク水が戻されてしまう。すると、貯湯タンクの底部からタンク水加熱回路を介してヒートポンプユニットに供給されるタンク水の温度が上昇し、ヒートポンプユニットの効率が低下して、遂にはヒートポンプユニットによるタンク水の加熱が不可能になってしまう。 Here, when the tank water circulation amount increases, the temperature drop amount of the tank water in the liquid heat exchanger decreases, and the relatively high temperature tank water is returned to the bottom of the hot water storage tank. Then, the temperature of the tank water supplied to the heat pump unit from the bottom of the hot water storage tank via the tank water heating circuit rises, the efficiency of the heat pump unit decreases, and finally the tank water cannot be heated by the heat pump unit. turn into.
そこで、上記従来例のものでは、熱媒体加熱回路に、液々熱交換器を通過したタンク水が流入する回収タンクを介設し、回収タンクの底部の比較的低温のタンク水が貯湯タンクの底部に戻されるようにしている。然し、回収タンクの容量が小さいと、タンク底部の水温が十分に低下せず、比較的高温のタンク水が貯湯タンクの底部に戻されてしまう。そのため、回収タンクは貯湯タンクの1/2程度もの容量にする必要があり(特許文献1の段落0092参照)、装置全体が大型化してしまう不具合がある。 Therefore, in the above-described conventional example, a recovery tank into which the tank water that has passed through the liquid-liquid heat exchanger flows is interposed in the heat medium heating circuit, and the relatively low temperature tank water at the bottom of the recovery tank is stored in the hot water storage tank. It is made to return to the bottom. However, if the capacity of the recovery tank is small, the water temperature at the bottom of the tank is not sufficiently lowered, and relatively high-temperature tank water is returned to the bottom of the hot water storage tank. For this reason, the recovery tank needs to have a capacity that is about half that of the hot water storage tank (see paragraph 0092 of Patent Document 1), and there is a problem that the entire apparatus becomes large.
本発明は、以上の点に鑑み、熱媒体加熱回路に大型の回収タンクを介設せずにヒートポンプユニットの効率低下を抑制できるようにしたヒートポンプ式暖房装置を提供することをその課題としている。 This invention makes it the subject to provide the heat pump type heating apparatus which enabled it to suppress the efficiency fall of a heat pump unit, without providing a large collection | recovery tank in a heat medium heating circuit in view of the above point.
上記課題を解決するために、本発明は、底部に給水管が接続された貯湯タンクと、ヒートポンプユニットと、貯湯タンクの底部から頂部にヒートポンプユニットの放熱器を介してタンク水を循環させるタンク水加熱回路と、暖房端末を介して熱媒体を循環させる暖房回路と、暖房端末を通過した熱媒体を流す暖房回路の戻り管路に介設した液々熱交換器と、貯湯タンクの頂部から底部に液々熱交換器を介してタンク水を循環させる熱媒体加熱回路と、を備えるヒートポンプ式暖房装置において、熱媒体加熱回路に介設したタンク水の循環ポンプの回転数を可変して熱媒体加熱回路のタンク水循環量を制御する制御手段を備え、制御手段は、暖房端末に供給する熱媒体の温度を検出する往き温度センサの検出温度が所定の設定温度になるように熱媒体加熱回路のタンク水循環量を制御するフィードバック制御を行うと共に、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度がフィードバック制御によるタンク水循環量の増加で所定の上限温度よりも高くなる場合には、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度が上限温度より高くならないようにタンク水循環量を制限する制限制御を行うように構成されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a hot water storage tank having a water supply pipe connected to the bottom, a heat pump unit, and tank water that circulates tank water from the bottom to the top of the hot water storage tank via a heat pump unit radiator. A heating circuit, a heating circuit that circulates the heating medium through the heating terminal, a liquid heat exchanger that is provided in a return pipe of the heating circuit that flows the heating medium that has passed through the heating terminal, and a top to bottom portion of the hot water storage tank A heat medium heating circuit that circulates tank water through a liquid-to-liquid heat exchanger, and a heat medium by varying a rotation speed of a tank water circulation pump provided in the heat medium heating circuit. A control means for controlling the tank water circulation amount of the heating circuit is provided, and the control means is configured so that the detected temperature of the forward temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium supplied to the heating terminal becomes a predetermined set temperature. When feedback control is performed to control the tank water circulation rate of the medium heating circuit, and when the tank water temperature after passing through the liquid-to-liquid heat exchanger becomes higher than the predetermined upper limit temperature due to the increase in the tank water circulation rate by feedback control Is configured to perform restriction control for restricting the amount of tank water circulation so that the temperature of the tank water after passing through the liquid heat exchanger does not become higher than the upper limit temperature.
本発明によれば、熱媒体加熱回路に回収タンクを介設しなくても、制限制御を行うことで、貯湯タンクの底部に流入する熱媒体加熱回路からのタンク水の温度が上限温度より高くなることを抑制できる。そのため、貯湯タンク内の温度境界層が維持されて、貯湯タンクの底部から上限温度以下の比較的低温のタンク水がタンク水加熱回路を介してヒートポンプユニットの放熱器に供給されることになり、ヒートポンプユニットの効率が比較的高く維持される。 According to the present invention, the temperature of the tank water from the heat medium heating circuit flowing into the bottom of the hot water storage tank is higher than the upper limit temperature by performing the restriction control without providing the recovery tank in the heat medium heating circuit. Can be suppressed. Therefore, the temperature boundary layer in the hot water storage tank is maintained, and relatively low temperature tank water below the upper limit temperature is supplied from the bottom of the hot water storage tank to the radiator of the heat pump unit through the tank water heating circuit. The efficiency of the heat pump unit is kept relatively high.
ここで、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度が上限温度になるタンク水循環量の値である上限値は、暖房端末から戻る熱媒体の温度と、液々熱交換器に流れる熱媒体の流量と、貯湯タンクの頂部から液々熱交換器に供給されるタンク水の温度とに基づいて求めることができる。従って、暖房端末から戻る熱媒体の温度を検出する温度センサと、液々熱交換器に流れる熱媒体の流量を検出する流量センサと、貯湯タンクの頂部から液々熱交換器に供給されるタンク水の温度を検出する温度センサとを設け、これらセンサの検出値に基づいて上記上限値を求め、フィードバック制御によるタンク水循環量の制御目標値が上限値を上回るときは、タンク水循環量が上限値になるように制御することを前記制限制御として行うようにすればよい。 Here, the upper limit value, which is the value of the tank water circulation amount at which the temperature of the tank water after passing through the liquid heat exchanger becomes the upper limit temperature, flows to the temperature of the heat medium returning from the heating terminal and to the liquid heat exchanger. It can be determined based on the flow rate of the heat medium and the temperature of the tank water supplied to the liquid heat exchanger from the top of the hot water storage tank. Therefore, a temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium returning from the heating terminal, a flow rate sensor for detecting the flow rate of the heat medium flowing in the liquid heat exchanger, and a tank supplied to the liquid heat exchanger from the top of the hot water storage tank A temperature sensor that detects the temperature of the water, obtains the above upper limit value based on the detected values of these sensors, and when the control target value of the tank water circulation amount by feedback control exceeds the upper limit value, the tank water circulation amount is the upper limit value. It is sufficient to perform the control so as to be as the restriction control.
また、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度を検出する温度センサを備える場合には、フィードバック制御中に温度センサの検出温度が上限温度より高くなったときに、フィードバック制御を中止して、温度センサの検出温度が上限温度になるようにタンク水循環量を制御する第2のフィードバック制御を前記制限制御として行うようにしてもよい。 In addition, when a temperature sensor that detects the temperature of the tank water after passing through the liquid-to-liquid heat exchanger is provided, the feedback control is stopped when the detected temperature of the temperature sensor becomes higher than the upper limit temperature during the feedback control. Then, the second feedback control for controlling the tank water circulation amount so that the temperature detected by the temperature sensor becomes the upper limit temperature may be performed as the limit control.
この場合、第2のフィードバック制御の実行中に、前記往き温度センサの検出温度が前記設定温度より所定温度高くなったときは、第2のフィードバック制御を中止して、前記フィードバック制御を再開することが望ましい。 In this case, when the detected temperature of the forward temperature sensor becomes a predetermined temperature higher than the set temperature during execution of the second feedback control, the second feedback control is stopped and the feedback control is resumed. Is desirable.
また、本発明においては、暖房回路に介設され、液々熱交換器での熱媒体の加熱が不十分なときに熱媒体を加熱するバーナを熱源とする補助熱源機を備えることが望ましい。これによれば、制限制御の実行中に液々熱交換器での熱媒体の加熱不足を生じても、補助熱源機の作動で熱媒体を設定温度まで加熱でき、暖房性能に悪影響は及ばない。 Moreover, in this invention, it is desirable to provide the auxiliary | assistant heat source apparatus which is interposed in the heating circuit and uses the burner which heats a heat medium when the heating of a heat medium in a liquid heat exchanger is inadequate as a heat source. According to this, even if heating of the heat medium in the liquid heat exchanger occurs during the execution of the restriction control, the heat medium can be heated to the set temperature by the operation of the auxiliary heat source unit, and the heating performance is not adversely affected. .
図1は本発明の第1実施形態のヒートポンプ式暖房装置を示している。このヒートポンプ式暖房装置は、貯湯タンク1と、ヒートポンプユニット2と、貯湯タンク1内の水(タンク水)をヒートポンプユニット2により加熱するタンク水加熱回路3と、図示省略した暖房端末に熱媒体(水や不凍液等)を循環させる暖房回路4と、熱媒体を貯湯タンク1に貯えられた高温のタンク水で加熱する熱媒体加熱回路5とを備えている。
FIG. 1 shows a heat pump heating device according to a first embodiment of the present invention. This heat pump type heating device includes a hot water storage tank 1, a
貯湯タンク1は、上下方向に長手の容量が例えば50Lのタンクである。貯湯タンク1の底部には給水路11が接続され、頂部には出湯路12が接続されている。給水路11には第1水量調節弁13が介設され、第1水量調節弁13よりも上流側の給水路11の部分から分岐した分岐給水路11aが第2水量調整弁14を介して出湯路12に接続されている。そして、貯湯タンク1からの高温水と分岐給水路11aからの冷水との混合割合を第1と第2の両水量調節弁13,14により調節して、出湯路12の下流端の出湯栓(図示せず)から設定温度の温水が出湯されるようにしている。
The hot water storage tank 1 is a tank having a longitudinal capacity of, for example, 50 L in the vertical direction. A
尚、分岐給水路11aの接続部より下流側の出湯路12の部分には、バーナ15aを熱源とする給湯用の補助熱源機15とこれに並列のバイパス弁16とが介設されている。そして、貯湯タンク1から供給される水の温度が設定温度未満になったときは、バイパス弁16を閉弁して、補助熱源機15を作動させ、補助熱源機15により水を設定温度に加熱するようにしている。
A hot water supply auxiliary
ヒートポンプユニット2は、冷媒を蒸発器21からコンプレッサ22と放熱器23と膨張弁24とを介して蒸発器21に戻す閉回路で構成される公知のものである。蒸発器21にはファン21aが付設されており、冷媒がファン21aにより送風される大気の熱を吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒はコンプレッサ22で圧縮されて高温高圧になり、放熱器23で放熱した後、膨張弁24で減圧されて蒸発器21に戻される。
The
タンク水加熱回路3は、貯湯タンク1の底部から頂部にヒートポンプユニット2の放熱器23を介してタンク水を循環させる回路である。タンク水加熱回路3には、放熱器23と直列にタンク水の循環ポンプ31が介設されている。そして、循環ポンプ31の作動により、貯湯タンク1の底部から低温のタンク水が放熱器23に供給され、放熱器23における冷媒との熱交換でタンク水が加熱されて貯湯タンク1の頂部に戻され、貯湯タンク1の上部に下部の低温水と温度境界層を存して90℃近い高温水が貯まる。尚、貯湯タンク1内の高温水の量が所定量以下になったとき、ヒートポンプユニット2を作動させると共に循環ポンプ31を作動させて、タンク水の加熱運転を行う。
The tank water heating circuit 3 is a circuit that circulates tank water from the bottom to the top of the hot water storage tank 1 through the
暖房回路4には、暖房端末を通過した熱媒体を流す戻り管路4aが設けられており、この戻り管路4aに、上流側(暖房端末側)から順に、液々熱交換器41と、シスターン42と、暖房ポンプ43と、バーナ44aを熱源とする暖房用の補助熱源機44とが介設されている。暖房端末としては、浴室暖房機等の高温暖房端末と、床暖房等の低温暖房端末とがある。そして、暖房回路4に、高温暖房端末と低温暖房端末とに接続される前記戻り管路4aに加えて、補助熱源機44を通過した熱媒体を高温暖房端末に供給する高温往き管路4bと、暖房ポンプ43の下流側から補助熱源機44を経由せずに熱媒体を低温暖房端末に供給する低温往き管路4cと、補助熱源機44を通過した熱媒体をシスターン42に直接戻す、バイパス弁45を介設したバイパス管路4dとを設けている。
The
尚、本実施形態では、給湯用の補助熱源機15と暖房用の補助熱源機44として、給湯及び暖房機能を有する一般的なガス複合熱源機の給湯用熱源部と暖房用熱源部とを用いている。
In the present embodiment, as the auxiliary
熱媒体加熱回路5は、貯湯タンク1の頂部から底部に液々熱交換器41を介してタンク水を循環させる回路である。熱媒体加熱回路5には、液々熱交換器41と直列にタンク水の循環ポンプ51が介設されている。そして、循環ポンプ51の作動により、貯湯タンク1の頂部から高温のタンク水が液々熱交換器41に供給され、熱媒体がタンク水との熱交換で加熱され、熱交換後のタンク水が貯湯タンク1の底部に戻される。
The heat medium heating circuit 5 is a circuit that circulates tank water from the top to the bottom of the hot water storage tank 1 via a liquid-
また、ヒートポンプ式暖房装置は、制御手段たるコントローラ6を備えている。コントローラ6には、暖房回路4の低温往き管路4cに流れる熱媒体(低温暖房端末に供給される熱媒体)の温度を検出する往き温度センサたる第1温度センサ71と、暖房回路4の高温往き管路4bに流れる熱媒体(高温暖房端末に供給される熱媒体)の温度を検出する往き温度センサたる第2温度センサ72と、暖房回路4の戻り管路4aに流れる熱媒体の温度を検出する第3温度センサ73と、貯湯タンク1の頂部から液々熱交換器41に供給されるタンク水の温度を検出する第4温度センサ74と、暖房回路4の戻り管路4aに介設した、液々熱交換器41に流れる熱媒体の流量を検出する流量センサ8との検出信号が入力される。
Moreover, the heat pump type heating apparatus includes a
ここで、循環ポンプ51の回転数を可変して、熱媒体加熱回路5のタンク水循環量を増減すれば、液々熱交換器41における熱媒体の加熱量がタンク水循環量に応じて増減される。そこで、コントローラ6は、低温暖房端末に熱媒体を循環させる低温暖房運転時や高温暖房端末に熱媒体を循環させる高温暖房運転時に、第1温度センサ71や第2温度センサ72の検出温度が所定の設定温度(例えば、低温暖房運転時は第1温度センサ71の検出温度が60℃、高温暖房運転時は第2温度センサ72の検出温度が80℃)になるように、熱媒体加熱回路5のタンク水循環量を制御するフィードバック制御を行う。
Here, if the rotation speed of the
ところで、熱媒体加熱回路5のタンク水循環量をフィードバック制御すると、暖房負荷が大きくて、戻り管路4aに流れる熱媒体の温度が低くなる程タンク水循環量が増加することになる。そして、タンク水循環量が増加すると、液々熱交換器41におけるタンク水の温度降下量が減少し、貯湯タンク1の底部に比較的高温のタンク水が戻されてしまう。すると、貯湯タンク1内の温度境界層が乱されて、貯湯タンク1の底部からタンク水加熱回路3を介してヒートポンプユニット2に供給されるタンク水の温度が上昇し、ヒートポンプユニット2の効率が低下して、遂にはヒートポンプユニット2によるタンク水の加熱が不可能になってしまう。
By the way, if the tank water circulation amount of the heat medium heating circuit 5 is feedback-controlled, the tank water circulation amount increases as the heating load increases and the temperature of the heat medium flowing through the
そこで、本実施形態では、液々熱交換器41を通過した後のタンク水の温度がフィードバック制御によるタンク水循環量の増加で所定の上限温度(例えば、60℃)よりも高くなる場合には、液々熱交換器41を通過した後のタンク水の温度が上限温度より高くならないようにタンク水循環量を制限する制限制御を行うようにしている。
Therefore, in the present embodiment, when the temperature of the tank water after passing through the liquid-to-
以下、図2を参照して、コントローラ6によるタンク水循環量の制御について詳述する。先ず、STEP1において、第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2と設定温度との偏差からPDI制御方式でタンク水循環量の制御目標値YQtを求める。次に、STEP2で液々熱交換器41を通過した後のタンク水の温度が上限温度になるタンク水循環量の値である上限値を求める。
Hereinafter, the control of the tank water circulation amount by the
この上限値は、第3温度センサ73の検出温度TH3(暖房端末から戻る熱媒体の温度)と、流量センサ8の検出流量Qn(液々熱交換器41に流れる熱媒体の流量)と、第4温度センサ74の検出温度TH4(貯湯タンク1の頂部から液々熱交換器41に供給されるタンク水の温度)とから求めることができる。ここで、液々熱交換器41での外部への放熱ロスがない場合(実際に、放熱ロスは無視できるほど小さい)、液々熱交換器41の熱通過率をK、液々熱交換器41の伝熱面積をA、液々熱交換器41を通過した後の熱媒体の温度をTH0、タンク水の循環量をQt、液々熱交換器41を通過した後のタンク水の温度をTH5として、下記の(1)(2)式が成立することが知られている。尚、(1)式中のlnは自然対数である。
(TH0−TH3)・Qn=K・A・{(TH4−TH0)−(TH5−TH3)}/ln{(TH4−TH0)/(TH5−TH3)} …(1)
(TH0−TH3)・Qn=(TH4−TH5)・Qt …(2)
(2)式からTH0=TH3+(TH4−TH5)・Qt/Qnになり、これを(1)に代入すると共にTH5として上限温度を代入し、収束計算して求めたQtの値が上限値となる。
The upper limit, the third temperature sensor 7 3 detected temperature TH3 (the temperature of the heat carrier returning from the heating terminal), detected flow Qn of the flow rate sensor 8 (the flow rate of the heat medium flowing through the liquid-liquid heat exchanger 41), can be obtained from the fourth temperature detected by the temperature sensor 7 4 TH4 (temperature of the tank water supplied to the liquid-
(TH0-TH3) .Qn = K.A. {(TH4-TH0)-(TH5-TH3)} / ln {(TH4-TH0) / (TH5-TH3)} (1)
(TH0-TH3) * Qn = (TH4-TH5) * Qt (2)
From equation (2), TH0 = TH3 + (TH4-TH5) · Qt / Qn is substituted into (1) and the upper limit temperature is substituted as TH5, and the value of Qt obtained by convergence calculation is the upper limit value. Become.
尚、実際には、QnやQtによって熱通過率Kが変化するため、上記の式から上限値を正確に求めることはできず、また、収束計算には時間がかかるため、フィードバック制御の短いサイクルタイム中に上限値を求めることは困難である。そこで、本実施形態では、第3温度センサ73の検出温度TH3と、流量センサ8の検出流量Qnと、第4温度センサ74の検出温度TH4とをパラメータとして上限値を求めるデータテーブルをコントローラ6に格納し、テーブル検索で上限値を求めている。
Actually, since the heat transfer rate K changes depending on Qn and Qt, the upper limit value cannot be accurately obtained from the above equation, and the convergence calculation takes time, so that the cycle of feedback control is short. It is difficult to obtain the upper limit value during time. Therefore, in this embodiment, the controller and the third temperature sensor 7 3 detected temperature TH3, and detected flow Qn of the
上記の如くして上限値を求めると、次に、STEP3で制御目標値YQtが上限値以下であるか否かを判別する。YQt≦上限値であるときは、STEP4に進み、実際のタンク水循環量Qtが制御目標値YQtになるように循環ポンプ51の回転数を制御して、STEP1に戻る。そして、STEP1―4での処理により、第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度になるように、タンク水循環量Qtがフィードバック制御される。
Once the upper limit value is obtained as described above, it is next determined in STEP 3 whether or not the control target value YQt is equal to or lower than the upper limit value. When YQt ≦ the upper limit value, the process proceeds to STEP 4, the rotational speed of the
一方、STEP3でYQt>上限値と判別されたときは、STEP5に進み、実際のタンク水循環量Qtが上限値になるように循環ポンプ51の回転数を制御して、STEP1に戻る。
On the other hand, when it is determined in STEP3 that YQt> the upper limit value, the process proceeds to STEP5, the rotational speed of the
これによれば、STEP5での処理が上記制限制御となって、貯湯タンク1の底部に流入する熱媒体加熱回路5からのタンク水の温度が上限温度より高くなることを防止できる。そのため、貯湯タンク1内の温度境界層が維持されて、貯湯タンク1の底部から上限温度以下の比較的低温のタンク水がタンク水加熱回路3を介してヒートポンプユニット2の放熱器23に供給されることになり、ヒートポンプユニット2の効率が比較的高く維持される。
According to this, it is possible to prevent the temperature of the tank water from the heat medium heating circuit 5 flowing into the bottom of the hot water storage tank 1 from becoming higher than the upper limit temperature by the processing in STEP 5 being the above limit control. Therefore, the temperature boundary layer in the hot water storage tank 1 is maintained, and relatively low temperature tank water below the upper limit temperature is supplied from the bottom of the hot water storage tank 1 to the
尚、液々熱交換器41による加熱だけでは、熱媒体の温度の立ち上がりが遅れ、また、制限制御を行うと、液々熱交換器41での熱媒体の加熱が不足して、熱媒体を設定温度まで加熱できなくなる。そのため、コントローラ6は、上述したタンク水循環量の制御に併行して、暖房用の補助熱源機44の制御も行う。
It should be noted that the heating of the heat medium is delayed only by heating by the
補助熱源機44の制御内容は図3に示す通りであり、STEP11で第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度より所定温度ΔT1(例えば12℃)以上低くなったと判別されたときや、STEP12で第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度より所定温度ΔT2(例えば5℃)以上低くなってから所定時間(例えば3分間)経過したと判別されたきに、STEP13に進んで、補助熱源機44のバーナ44aに点火し、熱媒体を補助熱源機44によっても加熱する。その後、STEP14で第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度より所定温度ΔT3(例えば、5℃)高くなったと判別されたときに、STEP15に進んでバーナ44aを消火する。
Control contents of the auxiliary
次に、図4に示す第2実施形態のヒートポンプ式暖房装置について説明する。第2実施形態の上記第1実施形態との構造上の相違点は、第3温度センサ73と第4温度センサ74と流量センサ8とを省略し、液々熱交換器41を通過した後のタンク水の温度を検出する第5温度センサ75を設けた点である。
Next, the heat pump type heating apparatus of 2nd Embodiment shown in FIG. 4 is demonstrated. Structural differences from the first embodiment of the second embodiment includes a third temperature sensor 7 3 and a fourth temperature sensor 7 4 and the
また、第2実施形態では、コントローラ6によるタンク水循環量の制御を図4に示す如く行っている。この制御では、先ず、STEP21において、第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2と設定温度との偏差からPDI制御方式でタンク水循環量の制御目標値YQtを求める。次に、STEP22に進み、第5温度センサ75の検出温度TH5が上述した上限温度以下であるか否かを判別する。そして、TH5≦上限温度であれば、STEP23に進み、実際のタンク水循環量Qtが制御目標値YQtになるように循環ポンプ51の回転数を制御して、STEP21に戻る。そして、STEP21―23での処理により、第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度になるように、タンク水循環量Qtがフィードバック制御される。
Moreover, in 2nd Embodiment, control of the tank water circulation amount by the
一方、TH5>上限温度になったときは、STEP24に進み、フィードバック制御を中止して、第5温度センサ75の検出温度TH5が上限温度になるようにタンク水循環量Qtを制御する第2のフィードバック制御を行う。次に、STEP25で第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度よりも所定温度ΔT4(例えば、2℃)以上高くなったか否かを判別し、高くなるまではSTEP24に戻って、第2のフィードバック制御を継続して行う。一方、第1温度センサ71の検出温度TH1或いは第2温度センサ72の検出温度TH2が設定温度よりも所定温度ΔT4以上高くなったときは、STEP21に戻り、第2のフィードバック制御を中止して、上述したフィードバック制御を再開する。 On the other hand, when it is TH5> upper limit temperature, the process proceeds to STEP 24, and stops the feedback control, the second detected temperature TH5 fifth temperature sensor 7 5 controls the tank water circulation quantity Qt to provide up to a temperature Perform feedback control. Next, it is determined whether or not the first temperature sensor 71 for detecting the temperature TH1 or the second temperature sensor 7 and second detected temperature TH2 is higher predetermined temperature .DELTA.T4 (e.g., 2 ° C.) or higher than the set temperature at STEP 25, Until it becomes higher, the process returns to STEP 24 to continue the second feedback control. Meanwhile, when the first temperature sensor 71 for detecting the temperature TH1 or the second temperature sensor 7 and second detected temperature TH2 is higher predetermined temperature ΔT4 more than the set temperature, the process returns to STEP 21, it stops the second feedback control Then, the above-described feedback control is resumed.
第2実施形態においても、貯湯タンク1の底部に流入する熱媒体加熱回路5からのタンク水の温度が上限温度より高くなることを抑制できる。そのため、貯湯タンク1の底部から上限温度以下の比較的低温のタンク水がタンク水加熱回路3を介してヒートポンプユニット2の放熱器23に供給されることになり、ヒートポンプユニット2の効率が比較的高く維持される。尚、第2実施形態においても、暖房用の補助熱源機44を上述した図3と同一の制御内容で制御する。
Also in 2nd Embodiment, it can suppress that the temperature of the tank water from the heat-medium heating circuit 5 which flows into the bottom part of the hot water storage tank 1 becomes higher than upper limit temperature. Therefore, relatively low-temperature tank water below the upper limit temperature is supplied from the bottom of the hot water storage tank 1 to the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、暖房端末として高温暖房端末と低温暖房端末とを備えているが、高温暖房端末と低温暖房端末との一方のみを備える場合にも、同様に本発明を適用できる。また、暖房用の補助熱源機44を省略することも可能である。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, although the high temperature heating terminal and the low temperature heating terminal are provided as the heating terminal in the above embodiment, the present invention can be similarly applied to the case where only one of the high temperature heating terminal and the low temperature heating terminal is provided. In addition, the auxiliary
1…貯湯タンク、11…給水路、2…ヒートポンプユニット、23…放熱器、3…タンク水加熱回路、4…暖房回路、4a…戻り管路、41…液々熱交換器、44…補助熱源機、44a…バーナ、5…熱媒体加熱回路、51…循環ポンプ、6…コントローラ、71…第1温度センサ(低温暖房端末に供給する熱媒体の温度を検出する往き温度センサ)、72…第2温度センサ(高温暖房端末に供給する熱媒体の温度を検出する往き温度センサ)、73…第3温度センサ(暖房端末から戻る熱媒体の温度を検出する温度センサ)、74…第4温度センサ(貯湯タンクの頂部から液々熱交換器に供給されるタンク水の温度と検出する温度センサ)、75…第5温度センサ(液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度を検出する温度センサ)、8…流量センサ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hot water storage tank, 11 ... Water supply path, 2 ... Heat pump unit, 23 ... Radiator, 3 ... Tank water heating circuit, 4 ... Heating circuit, 4a ... Return line, 41 ... Liquid heat exchanger, 44 ...
Claims (2)
熱媒体加熱回路に介設したタンク水の循環ポンプの回転数を可変して熱媒体加熱回路のタンク水循環量を制御する制御手段を備え、
制御手段は、暖房端末に供給する熱媒体の温度を検出する往き温度センサの検出温度が所定の設定温度になるように熱媒体加熱回路のタンク水循環量を制御するフィードバック制御を行うと共に、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度がフィードバック制御によるタンク水循環量の増加で所定の上限温度よりも高くなる場合には、液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度が上限温度より高くならないようにタンク水循環量を制限する制限制御を行うように構成され、
暖房端末から戻る熱媒体の温度を検出する温度センサと、液々熱交換器に流れる熱媒体の流量を検出する流量センサと、貯湯タンクの頂部から液々熱交換器に供給されるタンク水の温度を検出する温度センサとを備え、これらセンサの検出値に基づいて液々熱交換器を通過した後のタンク水の温度が前記上限温度になるタンク水循環量の値である上限値を求め、前記フィードバック制御によるタンク水循環量の制御目標値が上限値を上回るときは、タンク水循環量が上限値になるように制御することを前記制限制御として行うことを特徴とするヒートポンプ式暖房装置。 A hot water storage tank having a water supply pipe connected to the bottom, a heat pump unit, a tank water heating circuit that circulates tank water from the bottom to the top of the hot water storage tank via a heat pump unit radiator, and a heating medium via a heating terminal Circulating heating circuit, liquid-liquid heat exchanger installed in the return line of the heating circuit that flows the heating medium that passed through the heating terminal, and tank water from the top to the bottom of the hot water tank via the liquid-liquid heat exchanger In a heat pump heating device comprising a circulating heat medium heating circuit,
A control means for controlling the tank water circulation amount of the heat medium heating circuit by changing the rotation speed of the tank water circulation pump interposed in the heat medium heating circuit;
The control means performs feedback control for controlling the tank water circulation amount of the heating medium heating circuit so that the detected temperature of the forward temperature sensor for detecting the temperature of the heating medium supplied to the heating terminal becomes a predetermined set temperature. If the tank water temperature after passing through the heat exchanger becomes higher than the predetermined upper limit temperature due to the increase in the tank water circulation rate by feedback control, the tank water temperature after passing through the liquid-liquid heat exchanger will become the upper limit. It is configured to perform limit control to limit the amount of tank water circulation so as not to rise above the temperature ,
A temperature sensor for detecting the temperature of the heat medium returning from the heating terminal, a flow sensor for detecting the flow rate of the heat medium flowing in the liquid heat exchanger, and tank water supplied to the liquid heat exchanger from the top of the hot water storage tank A temperature sensor that detects the temperature, and based on the detection values of these sensors, obtain an upper limit value that is a value of the tank water circulation amount at which the temperature of the tank water after passing through the liquid heat exchanger becomes the upper limit temperature, When the control target value of the tank water circulation amount by the feedback control exceeds the upper limit value, the restriction control is performed to control the tank water circulation amount to be the upper limit value .
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