JP5629280B2 - 排熱回収システムおよびその運転方法 - Google Patents
排熱回収システムおよびその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5629280B2 JP5629280B2 JP2012046969A JP2012046969A JP5629280B2 JP 5629280 B2 JP5629280 B2 JP 5629280B2 JP 2012046969 A JP2012046969 A JP 2012046969A JP 2012046969 A JP2012046969 A JP 2012046969A JP 5629280 B2 JP5629280 B2 JP 5629280B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- hot water
- water supply
- heat exchanger
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
- F24F5/0096—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater combined with domestic apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/0005—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat
- F24D17/001—Domestic hot-water supply systems using recuperation of waste heat with accumulation of heated water
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
- F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
- F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D2200/00—Heat sources or energy sources
- F24D2200/16—Waste heat
- F24D2200/22—Ventilation air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/18—Domestic hot-water supply systems using recuperated or waste heat
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
しかしながら、特許文献2には、メインサイクルでカスケードコンデンサと室外の熱交換器に冷媒を好適に分配する技術については開示されていない。
例えば、家庭での空調サイクルへの要求負荷が小さい夏季深夜時間帯では空調給湯システムは断続運転が実施され、またこの時間帯は電力が安価な時間帯でもあるために給湯サイクルは連続運転が実施される場合がある。つまり、空調サイクルでの排熱を給湯サイクルに受け渡す運転と、給湯サイクルの運転と、が繰り返し実施される場合がある。
そして、排熱回収運転用の中間熱交換器11を介して空調用冷媒回路3と給湯用冷媒回路2が熱的に接続されて、空調サイクルと給湯サイクルの二元サイクルが構成される。
空調用冷媒回路3は、冷房運転時に空調用冷温水回路5から熱を吸熱する第1冷媒(以下、空調用冷媒という)が循環して空調サイクルを形成する回路であり、空調用冷媒を圧縮する空調用圧縮機31、空調用冷媒の流路を切り替える四方弁36、給湯用冷媒回路2を循環する給湯用冷媒と空調用冷媒が熱交換する中間熱交換器11、空調用冷媒を減圧する空調用膨張弁33、および、空調用冷温水回路5を循環する冷媒(以下、空調利用側冷媒という)と空調用冷媒が熱交換する空調用利用側熱交換器34が備わる冷媒配管が環状に接続された空調用メイン回路3aを備える。
さらに、空調用冷媒の流れに対して中間熱交換器11と並列に配置される第1熱交換器(空調用熱源側熱交換器32)が空調用サブ回路3bに備わり、空調用サブ回路3bは空調用メイン回路3aに接続される。空調用熱源側熱交換器32は、第1冷媒回路用ファン(空調用室外ファン35)で送り込まれる大気と空調用冷媒が熱交換して空調用冷媒の熱を大気に放熱する。また、空調用室外ファン35の回転速度は回転速度センサFAで計測される。
そして、空調用圧縮機31の回転速度は回転速度センサRAで計測される。
空調用膨張弁33は、減圧装置として作用するとともに、弁開度の調節によって空調用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧する機能を有する。そして、空調用膨張弁33の弁開度は弁開度センサPAで計測される。
また、四方弁36が第2状態のとき、空調用圧縮機31の吐出口31aが空調用利用側熱交換器34の空調側第2接続口34bに接続され、中間熱交換器11の空調側第1接続口11aは、四方弁36を介して空調用圧縮機31の吸込口31bに接続される。
空調用熱源側熱交換器32は2つの接続口(第1接続口32a、第2接続口32b)を有し、四方弁36が第1状態のとき、空調用熱源側熱交換器32の第1接続口32aは空調用圧縮機31の吐出口31aと接続され、第2接続口32bは空調用膨張弁33を介して空調用利用側熱交換器34の空調側第1接続口34aと接続する。一方、四方弁36が第2状態のとき、空調用熱源側熱交換器32の第1接続口32aは空調用圧縮機31の吸込口31bと接続される。
また、四方弁36が第2状態に設定された場合、空調用冷媒回路3は、空調用圧縮機31の吐出口31aを上流側とする空調用冷媒の流れに沿って、四方弁36、空調用利用側熱交換器34、空調用膨張弁33、中間熱交換器11、四方弁36、および空調用圧縮機31(吸込口31b)の順に配置される。
空調用冷媒流量制御弁30a〜30dは開閉弁とすればよいが、空調用熱源側熱交換器32の第1接続口32a側に備わる空調用冷媒流量制御弁30aは、空調用熱源側熱交換器32への空調用冷媒の流入量を調節可能な流量調節弁であってもよい。
温度センサT38は、空調用熱源側熱交換器32の第2接続口32b近傍における空調用冷媒の温度を計測する温度センサである。なお、ここでいう近傍とは、空調用熱源側熱交換器32内を空調用冷媒が流通する経路において、中間よりも第2接続口32bに近い位置を示す。そして、温度センサT38が計測する空調用冷媒の温度を、空調用熱源側熱交換器32における空調用冷媒の飽和温度(空調飽和温度)とする。
空調用冷媒の飽和温度は、空調サイクルが冷房運転するときの凝縮温度(空調凝縮温度)であり、空調サイクルが暖房運転するときの蒸発温度(空調蒸発温度)である。
室内熱交換器51は、空調利用側冷媒と居住空間の空気が熱交換する熱交換器であり、室内熱交換器51で空調利用側冷媒と熱交換して温度が低下または上昇した空気を居住空間に拡散するための室内ファン52が室内ユニット20に備わる構成であってもよい。
そして、四方弁54は、空調用利用側熱交換器34の利用側第1接続口34cと空調用冷温水循環ポンプ53の吸込口53bを接続するとともに室内熱交換器51の第2接続口51bと空調用利用側熱交換器34の利用側第2接続口34dを接続する第1状態、および、空調用利用側熱交換器34の利用側第2接続口34dと空調用冷温水循環ポンプ53の吸込口53bを接続するとともに室内熱交換器51の第2接続口51bと空調用利用側熱交換器34の利用側第1接続口34cを接続する第2状態に設定可能に構成される。図1に示す四方弁54は実線で第1状態を示し破線で第2状態を示す。
一方、四方弁54が第2状態に設定された場合、空調用冷温水回路5は、空調用冷温水循環ポンプ53の吐出口53aを上流とする空調利用側冷媒の流れに沿って、室内熱交換器51、四方弁54、空調用利用側熱交換器34、四方弁54、空調用冷温水循環ポンプ53(吸込口53b)の順に配置される。
また、空調サイクルが居住空間を暖房する暖房運転する場合、空調利用側冷媒は温水となる。なお、空調利用側冷媒として水の代わりにエチレングリコールなどのブライン(不凍液)も利用可能である。空調利用側冷媒としてブラインを利用することによって、空調給湯システム1を寒冷地でも使用することができる。
さらに、給湯用冷媒の流れに対して中間熱交換器11と並列に配置される第2熱交換器(給湯用熱源側熱交換器24)が給湯用サブ回路2bに備わり、給湯用サブ回路2bは給湯用メイン回路2aに接続される。給湯用熱源側熱交換器24は、第2冷媒回路用ファン(給湯用室外ファン25)で送り込まれる大気と給湯用冷媒が熱交換して大気の熱を給湯用冷媒に吸熱する。また、給湯用室外ファン25の回転速度は回転速度センサFHで計測される。
給湯用膨張弁23は、弁開度の調節によって給湯用冷媒の圧力を所定の圧力まで減圧する機能を有する。そして、給湯用膨張弁23の弁開度は弁開度センサPHで計測される。
そして、給湯用熱源側熱交換器24の第1接続口24a側と第2接続口24b側には、それぞれ給湯用冷媒流量制御弁20a、20bが配置され、中間熱交換器11の給湯側第1接続口11c側と給湯側第2接続口11d側には、それぞれ給湯用冷媒流量制御弁20c、20dが配置される。
給湯用冷媒流量制御弁20a〜20dは開閉弁とすればよいが、給湯用熱源側熱交換器24の第1接続口24a側に備わる給湯用冷媒流量制御弁20aは、給湯用熱源側熱交換器24への給湯用冷媒の流入量を調節可能な流量調節弁であってもよい。
温度センサT26は、給湯用熱源側熱交換器24の第2接続口24b近傍における給湯用冷媒の温度を計測する温度センサである。なお、ここでいう近傍とは、給湯用熱源側熱交換器24内を給湯用冷媒が流通する経路において、中間よりも第2接続口24bに近い位置を示す。そして、温度センサT26が計測する給湯用冷媒の温度を、給湯用熱源側熱交換器24における給湯用冷媒の蒸発温度(給湯蒸発温度)とする。
給湯用利用側熱交換器22は給湯用温水回路4に2つの接続口(利用側第1接続口22c、利用側第2接続口22d)を有し、給湯用水循環ポンプ42の吐出口42aから吐出された給湯用水が、利用側第1接続口22cから給湯用利用側熱交換器22に流入する。そして、給湯用利用側熱交換器22で給湯用冷媒回路2を循環する給湯用冷媒と熱交換して加熱され、利用側第2接続口22dから流出して貯湯タンク41に貯湯されるように構成される。つまり、本実施形態において、給湯用水は給湯用冷媒の放熱で加熱される加熱対象となる。
さらに、貯湯タンク41の取出口41bには給水口101が配管され、水道水など低温の給湯用水を取出口41bから貯湯タンク41に取り入れ可能に構成される。この構成によって、貯湯タンク41に貯湯される給湯用水の貯湯量を好適(例えば満水)に維持できる。
具体的に、三方弁4aが貯湯タンク41の取出口41bと給湯用水循環ポンプ42の吸込口42bを接続する状態のとき(以下、第1状態という)は貯湯タンク41に貯湯された給湯用水が給湯用水循環ポンプ42に吸込口42bから吸い込まれる。また、三方弁4aが貯湯タンク41の取出口41bと給水口101を接続する状態のとき(以下、第2状態という)は給水口101における水圧によって、給水口101に流入した給湯用水が取出口41bから貯湯タンク41に取り込まれる。
具体的に、三方弁4dが貯湯タンク41の取入口41aと給湯用利用側熱交換器22の利用側第2接続口22dを接続する状態のとき(以下、第1状態という)は給湯用利用側熱交換器22で加熱された給湯用水が貯湯タンク41に貯湯され、三方弁4dが貯湯タンク41の取入口41aと供給端末100を接続する状態のとき(以下、第2状態という)は、貯湯タンク41に貯湯される給湯用水を利用者に供給可能となる。
また、制御装置1aには利用者からの要求が、例えば、リモートコントローラ(図示せず)からの操作指令信号として入力される。
制御装置1aは予め設定された時刻になったときや、貯湯タンク41に貯湯される給湯用水の貯湯温度が所定値よりも低くなったときに給湯サイクルで給湯運転する。
本実施形態に係る空調給湯システム1は、利用者が冷房運転と給湯運転を同時に要求した場合には常に排熱回収運転が可能である。制御装置1aは空調用冷媒回路3の冷房運転で発生して、空調用冷媒が放熱可能な放熱量(以下、「空調放熱量」という)と給湯用冷媒回路2の給湯運転に必要となり、給湯用冷媒が吸熱可能な吸熱量(以下、「給湯吸熱量」という)の大小によって使用する熱交換器や冷媒の流路を選択する。
本実施形態に係る空調給湯システム1は、空調サイクルでの冷房運転と給湯サイクルでの給湯運転が同時に実施される場合に排熱回収運転するように構成される。
なお、図3〜5において、実線で示される熱交換器(給湯用利用側熱交換器22、給湯用熱源側熱交換器24、中間熱交換器11、空調用熱源側熱交換器32、空調用利用側熱交換器34)は熱交換が実施される状態を示し、この場合は黒矢印で熱の移動方向を示す。また、破線で示される熱交換器は熱交換が実施されない状態を示す。
また、空調用冷媒流量制御弁30a〜30d、給湯用冷媒流量制御弁20a〜20dは白抜きが開弁状態、黒塗りが閉弁状態を示し、空調用室外ファン35、給湯用屋外ファン25は白抜きが運転中、黒塗りが停止中を示す。
空調放熱量と給湯吸熱量が等しい場合、制御装置1aは空調給湯システム1を第1運転状態に設定して、空調サイクルで冷房運転するとともに給湯サイクルで給湯運転し、排熱回収運転する。
さらに制御装置1aは、三方弁4aを第1状態に設定するとともに三方弁4dを第1状態に設定する。そして、給湯用水循環ポンプ42を運転する。
同様に、給湯用冷媒流量制御弁20a(20b)が閉弁することによって、給湯用熱源側熱交換器24への給湯用冷媒の流入が遮断されることから、給湯用冷媒流量制御弁20a(20b)は、給湯用熱源側熱交換器24への給湯用冷媒の流入を制限する冷媒流入制限手段(第2制限手段)として機能する。
空調用利用側熱交換器34に流入した空調用冷媒(B)は、空調用冷温水回路5を循環する、相対的に高温の空調利用側冷媒(L)から吸熱して蒸発して気化し、低圧の空調用冷媒(G)となる。そして、空調用圧縮機31で圧縮される。
室内熱交換器51での吸熱で昇温した空調利用側冷媒(L)は、空調用冷温水循環ポンプ53によって再び空調用利用側熱交換器34に流入して空調用冷媒(B)に放熱する。空調給湯システム1が冷房運転する場合、空調利用側冷媒(L)はこのように空調用冷温水回路5を循環して居住空間を冷房する。
このとき、貯湯タンク41から取り出された給湯用水には、加水用流路43を流通する給湯用水が適宜混合され、利用者が要求する湯温の給湯用水が供給端末100から利用者に供給される。
そして、中間熱交換器11で空調放熱量の全てが給湯吸熱量として給湯用冷媒に吸熱される。
このような構成によって、空調放熱量と給湯吸熱量が等しい場合は居住空間から回収した熱量を給湯用水の加熱源に利用できる。
空調放熱量が給湯吸熱量より小さい場合、制御装置1aは運転状態を第2運転状態に設定して、空調サイクルで冷房運転するとともに給湯サイクルで給湯運転し排熱回収運転する。
そして、第2運転状態では、給湯用冷媒回路2を循環する給湯用冷媒が、中間熱交換器11と給湯用熱源側熱交換器24に好適に分配されて流通し、中間熱交換器11での給湯用冷媒の吸熱量が空調放熱量と等しくなるように制御装置1aが空調給湯システム1を制御することが好ましい。
さらに制御装置1aは、三方弁4aを第1状態に設定するとともに三方弁4dを第1状態に設定する。そして、給湯用水循環ポンプ42を運転する。
具体的に、制御装置1aは、排熱回収運転の開始時に空調用冷媒流量制御弁30a,30bを制御(閉弁)して空調用熱源側熱交換器32への空調用冷媒の流入を制限し、空調用室外ファン35を停止するとともに、給湯用冷媒流量制御弁20a,20bを制御(閉弁)して給湯用熱源側熱交換器24への給湯用冷媒の流入を制限し、給湯用室外ファン25を停止する。そして、空調用冷媒流量制御弁30c,30dおよび給湯用冷媒流量制御弁20c,20dを開弁し、空調サイクルでの冷房運転と給湯サイクルでの給湯運転を開始する。
この状態で制御装置1aは、空調用圧縮機31および給湯用圧縮機21の回転速度を調節し、さらに、空調用膨張弁33および給湯用膨張弁23の開度を調節する。前記したように、空調用膨張弁33および給湯用膨張弁23の開度は、利用者が設定する居住空間の目標温度(冷房運転時の設定温度)、給湯用水の沸き上げ温度等に応じて調節される。
このとき、制御装置1aは給湯用室外ファン25を先に運転してから給湯用冷媒流量制御弁20a,20bを開弁する構成が好ましい。この構成によって、給湯用熱源側熱交換器24では給湯用冷媒が流通する直後から給湯用冷媒と大気の熱交換が可能となり、制御装置1aは給湯サイクルの給湯運転を安定させることができる。
空調用利用側熱交換器34に流入した空調用冷媒(B)は、空調用冷温水回路5を循環する、相対的に高温の空調利用側冷媒(L)から吸熱して蒸発して気化し、低圧の空調用冷媒(G)となる。そして、空調用圧縮機31で圧縮される。
さらに、空調放熱量が給湯吸熱量に不足する熱量は、給湯用熱源側熱交換器24で給湯用冷媒が大気から吸熱できる。
このような構成によって、給湯吸熱量が空調放熱量よりも大きい場合であっても、給湯用温水回路4を流通する給湯用水に供給される熱量が不足することが回避され、居住空間から回収した熱量を給湯用水の加熱源に利用できる。
空調放熱量が給湯吸熱量より大きい場合、制御装置1aは運転状態を第3運転状態に設定して、空調サイクルで冷房運転するとともに給湯サイクルで給湯運転し、排熱回収運転する。
そして、第3運転状態では、空調用冷媒回路3を循環する空調用冷媒が、中間熱交換器11と空調用熱源側熱交換器32に好適に分配されて流通し、中間熱交換器11での空調用冷媒の放熱量が給湯吸熱量と等しくなるように制御装置1aが空調給湯システム1を制御することが好ましい。
さらに制御装置1aは、三方弁4aを第1状態に設定するとともに三方弁4dを第1状態に設定する。そして、給湯用水循環ポンプ42を運転する。
第3運転状態の場合も、制御装置1aは空調用室外ファン35を先に運転してから空調用冷媒流量制御弁30a,30bを開弁する構成が好ましい。この構成によって、空調用熱源側熱交換器32では空調用冷媒が流通する直後から、空調用冷媒と大気の熱交換が可能となり、制御装置1aは空調サイクルの冷房運転を安定させることができる。
空調用利用側熱交換器34に流入した空調用冷媒(B)は、空調用冷温水回路5を循環する、相対的に高温の空調利用側冷媒(L)から吸熱して蒸発して気化し、低圧の空調用冷媒(G)となる。そして、空調用圧縮機31で圧縮される。
そして、給湯吸熱量に対して余剰となる空調放熱量は空調用熱源側熱交換器32から大気に放熱され、給湯吸熱量に等しい空調放熱量が給湯用冷媒に吸熱される。
このような構成によって、空調放熱量が給湯吸熱量よりも大きい場合であっても、給湯用温水回路4を流通する給湯用水に過剰の熱量が供給されることが回避され、居住空間から回収した熱量を給湯用水の加熱源に利用できる。
給湯サイクルにおける目標湯温および目標湯量と、空調サイクルにおける目標室温および目標風量は利用者が要求する値であり、制御装置1aは、例えば利用者が操作するリモートコントローラから入力される操作指令信号で、目標湯温、目標湯量、目標室温、目標風量を示すデータを受信する。
また、制御装置1aは、温度センサT43から入力される計測信号で貯湯温度を受信し、温度センサT42から入力される計測信号で給湯サイクルにおける給水温度を示すデータを受信し、温度センサT54から入力される計測信号で空調サイクルにおける室温を示すデータを受信する。
具体的に制御装置1aは、空調サイクルにおける目標冷房能力、空調用圧縮機31の目標回転速度と消費電力、空調用冷媒の目標蒸発温度Teを演算する。また制御装置1aは、給湯サイクルにおける目標給湯能力、給湯用圧縮機21の目標回転速度と消費電力、給湯用冷媒の目標吐出温度Tdを演算する。
ステップS4で空調用冷媒流量制御弁30aおよび給湯用冷媒流量制御弁20aを閉弁することによって、空調放熱量と給湯吸熱量の大小に関係なく空調用熱源側熱交換器32への空調用冷媒の流入と給湯用熱源側熱交換器24への給湯用冷媒の流入を遮断できる。
また、前記したように、空調用膨張弁33および給湯用膨張弁23は、利用者が設定する居住空間の目標温度(冷房運転時の設定温度)、給湯用水の沸き上げ温度等に応じて弁開度が調節されるように制御される。
制御装置1aは、給湯吸熱量と空調放熱量の差が所定の範囲内にあるときに給湯吸熱量と空調放熱量が等しい(給湯吸熱量=空調放熱量)と判定し(ステップS6→Yes)、第1運転状態に設定して排熱回収運転する(ステップS7)。つまり、制御装置1aは、空調用冷媒流量制御弁30a,30bおよび給湯用冷媒流量制御弁20a,20bが閉弁した状態で排熱回収運転する。
給湯吸熱量が空調放熱量より小さい場合、すなわち、「給湯吸熱量<空調放熱量」の場合(ステップS8→Yes)、制御装置1aは、中間熱交換器11の給湯側第2接続口11dに備わる温度センサT25から入力される計測信号に基づいて中間熱交換器11における給湯用冷媒の温度(給湯側第2接続口11dでの給湯用冷媒の温度)を演算する。そして、給湯用冷媒の温度が所定の目標値に達するまで待機し(ステップS9→No)、給湯用冷媒の温度が所定の目標値に達したら(ステップS9→Yes)、制御装置1aは空調用室外ファン35の運転を開始し(ステップS10)、さらに、空調用冷媒流量制御弁30a,30bを開弁する(ステップS11)。このとき、制御装置1aは空調用冷媒流量制御弁30a,30bを全開にする。
このように、制御装置1aは第3運転状態に設定して排熱回収運転する(ステップS12)。
このように制御装置1aは第2運転状態に設定して排熱回収運転する(ステップS16)。
そこで、排熱回収運転の開始時に空調用熱源側熱交換器32へも空調用冷媒が流入する構成とし、空調用熱源側熱交換器32で空調用冷媒を冷却可能にする。この構成によって空調用冷媒が空調用熱源側熱交換器32で冷却されて居住空間の温度上昇を抑制できる。
空調用冷媒流量制御弁30aが流量調節弁の場合に制御装置1aがステップS4で設定する空調用冷媒流量制御弁30aの開度は、例えば、利用者が居住空間の温度変化(温度上昇)を認識できない程度に、温度上昇を抑えられる範囲で設定されることが好ましい。
そこで、排熱回収運転の開始時に給湯用熱源側熱交換器24へも給湯用冷媒が流入する構成とし、給湯用冷媒が給湯用熱源側熱交換器24で吸熱可能にする。この構成によって給湯用冷媒を給湯用熱源側熱交換器24で吸熱して沸き上げ温度の低下を抑制できる。
給湯用冷媒流量制御弁20aが流量調節弁の場合に制御装置1aがステップS4で設定する給湯用冷媒流量制御弁20aの開度は、例えば、沸き上げ温度の低下が許容範囲内になるように設定されることが好ましい。
例えば、空調用熱源側熱交換器32における空調用冷媒の圧力を計測する圧力計が備わる構成とすれば、制御装置1aは当該圧力計が真空状態を検出した時点で空調用熱源側熱交換器32から全ての空調用冷媒が排出したことを認識できる。
例えば、給湯用熱源側熱交換器24における給湯用冷媒の圧力を計測する圧力計が備わる構成とすれば、制御装置1aは当該圧力計が真空状態を検出した時点で給湯用熱源側熱交換器24から全ての給湯用冷媒が排出したことを認識できる。
また、制御装置1a(図1参照)は、給湯サイクルもしくは空調サイクルの単独運転から排熱回収運転に切り替える場合、排熱回収運転の開始時に、給湯用熱源側熱交換器24(図1参照)および空調用熱源側熱交換器32(図1参照)への冷媒の流入を制限する。この構成によって、排熱回収運転の開始時に熱抵抗で冷媒の流入量が減少しやすい中間熱交換器11(図1参照)に優先的に冷媒を流入させることができる。そして、空調用冷媒回路3(図1参照)が不安定な状態になることを回避できる。
このことによって、排熱量の多い側のサイクルで循環する冷媒を排熱回収用の中間熱交換器11(図1参照)と熱源側熱交換器(空調用熱源側熱交換器32、給湯用熱源側熱交換器24)に好適に分配することができ、安定した排熱回収運転を確保できる。そして、経済的に運転可能な空調給湯システム1とその運転方法を提供できる。
つまり、本発明は、冷却対象および加熱対象を限定することなく、冷却対象から吸熱した熱を加熱対象へ放熱する構成の排熱回収システムに広く適用可能である。
1a 制御装置
2 給湯用冷媒回路(第2冷媒回路)
3 空調用冷媒回路(第1冷媒回路)
11 中間熱交換器
20a,20b 給湯用冷媒流量制御弁(第2制限手段)
21 給湯用圧縮機(第2冷媒圧縮機)
24 給湯用熱源側熱交換器(第2熱交換器)
25 給湯用室外ファン(第2冷媒回路用ファン)
30a,30b 空調用冷媒流量制御弁(第1制限手段)
31 空調用圧縮機(第1冷媒圧縮機)
32 空調用熱源側熱交換器(第1熱交換器)
35 空調用室外ファン(第1冷媒回路用ファン)
Claims (3)
- 第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、第2冷媒が循環する第2冷媒回路が、前記第1冷媒と前記第2冷媒が熱交換する中間熱交換器を介して熱的に連結され、
前記第1冷媒回路に、
前記第1冷媒の流れに対して前記中間熱交換器と並列に配置されて前記第1冷媒と大気が熱交換する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器への前記第1冷媒の流入を制限する第1制限手段と、が備わり、
前記第2冷媒回路に、
前記第2冷媒の流れに対して前記中間熱交換器と並列に配置されて前記第2冷媒と大気が熱交換する第2熱交換器と、
前記第2熱交換器への前記第2冷媒の流入を制限する第2制限手段と、が備わり、
前記第1冷媒が前記第1冷媒回路を循環して冷却対象から吸熱した熱を前記中間熱交換器で前記第2冷媒が吸熱し、前記第2冷媒が前記第2冷媒回路を循環して加熱対象に放熱する排熱回収運転するように制御装置で制御される排熱回収システムであって、
前記制御装置が、
前記排熱回収運転の開始時に、前記第1制限手段を制御して前記第1冷媒の前記第1熱交換器への流入を制限するとともに、前記第2制限手段を制御して前記第2冷媒の前記第2熱交換器への流入を制限し、
前記排熱回収運転の開始後に、前記第1冷媒が放熱可能な放熱量と前記第2冷媒が吸熱可能な吸熱量を比較し、
前記放熱量が前記吸熱量より大きい場合は前記第2冷媒の状態に応じて前記第1制限手段による前記第1熱交換器への前記第1冷媒の流入の制限を解除し、
前記放熱量が前記吸熱量より小さい場合は前記第1冷媒の状態に応じて前記第2制限手段による前記第2熱交換器への前記第2冷媒の流入の制限を解除し、
前記第1制限手段による前記第1熱交換器への前記第1冷媒の流入の制限を解除する前に、前記第1熱交換器に大気を送り込む第1冷媒回路用ファンを運転し、
前記第2制限手段による前記第2熱交換器への前記第2冷媒の流入の制限を解除する前に、前記第2熱交換器に大気を送り込む第2冷媒回路用ファンを運転すること、を特徴とする排熱回収システム。 - 前記第1冷媒を圧縮して前記第1冷媒回路に循環させる第1冷媒圧縮機と、前記第1熱交換器と、の間に前記第1制限手段が備わり、
前記第2冷媒を圧縮して前記第2冷媒回路に循環させる第2冷媒圧縮機と、前記第2熱交換器と、の間に前記第2制限手段が備わることを特徴とする請求項1に記載の排熱回収システム。 - 第1冷媒が循環する第1冷媒回路と、第2冷媒が循環する第2冷媒回路が、前記第1冷媒と前記第2冷媒が熱交換する中間熱交換器を介して熱的に連結され、
前記第1冷媒回路に、
前記第1冷媒の流れに対して前記中間熱交換器と並列に配置されて前記第1冷媒と大気が熱交換する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器への前記第1冷媒の流入を制限する第1制限手段と、が備わり、
前記第2冷媒回路に、
前記第2冷媒の流れに対して前記中間熱交換器と並列に配置されて前記第2冷媒と大気が熱交換する第2熱交換器と、
前記第2熱交換器への前記第2冷媒の流入を制限する第2制限手段と、が備わり、
前記第1冷媒が前記第1冷媒回路を循環して冷却対象から吸熱した熱を前記中間熱交換器で前記第2冷媒が吸熱し、前記第2冷媒が前記第2冷媒回路を循環して加熱対象に放熱する排熱回収運転するように制御装置で制御される排熱回収システムの運転方法であって、
前記排熱回収運転の開始時に、
前記制御装置が、前記第1制限手段を制御して前記第1冷媒の前記第1熱交換器への流入を制限する手順と、
前記制御装置が、前記第2制限手段を制御して前記第2冷媒の前記第2熱交換器への流入を制限する手順と、
前記制御装置が、前記第1冷媒が放熱可能な放熱量と前記第2冷媒が吸熱可能な吸熱量を比較する手順と、
前記放熱量が前記吸熱量より大きい場合に前記第2冷媒の状態に応じて、前記制御装置が、前記第1制限手段を制御して前記第1冷媒の前記第1熱交換器への流入の制限を解除する手順と、
前記放熱量が前記吸熱量より小さい場合に前記第1冷媒の状態に応じて、前記制御装置が、前記第2制限手段を制御して前記第2冷媒の前記第2熱交換器への流入の制限を解除する手順と、
前記制御装置が、前記第1冷媒の前記第1熱交換器への流入の制限を解除する前に、前記第1熱交換器に大気を送り込む第1冷媒回路用ファンを運転する手順と、
前記制御装置が、前記第2冷媒の前記第2熱交換器への流入の制限を解除する前に、前記第2熱交換器に大気を送り込む第2冷媒回路用ファンを運転する手順と、を備えることを特徴とする排熱回収システムの運転方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012046969A JP5629280B2 (ja) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | 排熱回収システムおよびその運転方法 |
EP12869886.7A EP2821732A4 (en) | 2012-03-02 | 2012-07-09 | EXHAUST GAS HEAT RECOVERY SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF |
PCT/JP2012/067420 WO2013128668A1 (ja) | 2012-03-02 | 2012-07-09 | 排熱回収システムおよびその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012046969A JP5629280B2 (ja) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | 排熱回収システムおよびその運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013181713A JP2013181713A (ja) | 2013-09-12 |
JP5629280B2 true JP5629280B2 (ja) | 2014-11-19 |
Family
ID=49081904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012046969A Expired - Fee Related JP5629280B2 (ja) | 2012-03-02 | 2012-03-02 | 排熱回収システムおよびその運転方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2821732A4 (ja) |
JP (1) | JP5629280B2 (ja) |
WO (1) | WO2013128668A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104819608B (zh) * | 2015-05-15 | 2020-06-09 | 浙江三花智能控制股份有限公司 | 制冷系统及其电磁三通阀 |
WO2017178667A1 (es) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Cardo Cereijo Juan | Equipo de aprovechamiento energético |
CN107421161B (zh) * | 2016-05-23 | 2020-10-30 | 三花亚威科电器设备(芜湖)有限公司 | 热泵式饮水系统及其控制方法、热泵式饮水装置 |
CN110325806A (zh) * | 2016-10-05 | 2019-10-11 | 江森自控科技公司 | 用于hvac&r系统的热泵 |
JP7019212B1 (ja) | 2020-09-11 | 2022-02-15 | オリオン機械株式会社 | 冷温同時温度調整装置 |
JP7019214B1 (ja) | 2020-09-11 | 2022-02-15 | オリオン機械株式会社 | 冷温同時温度調整装置 |
CN113280416B (zh) * | 2021-05-11 | 2022-06-10 | 深圳宏一建设集团有限公司 | 一种恒温恒湿实验室 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2553738B2 (ja) | 1990-05-25 | 1996-11-13 | 松下電器産業株式会社 | ヒートポンプシステムとその制御方法 |
JP2005299935A (ja) | 2004-04-06 | 2005-10-27 | Fujitsu General Ltd | 空気調和装置 |
US7310953B2 (en) * | 2005-11-09 | 2007-12-25 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Refrigeration system including thermoelectric module |
JP5119513B2 (ja) * | 2007-11-28 | 2013-01-16 | オリオン機械株式会社 | 二元冷凍機 |
JP5455521B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2014-03-26 | 株式会社日立製作所 | 空調給湯システム |
JP5373964B2 (ja) | 2010-03-01 | 2013-12-18 | 株式会社日立製作所 | 空調給湯システム |
JP5572711B2 (ja) * | 2010-07-29 | 2014-08-13 | 株式会社日立製作所 | 空調給湯システム |
-
2012
- 2012-03-02 JP JP2012046969A patent/JP5629280B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-07-09 WO PCT/JP2012/067420 patent/WO2013128668A1/ja active Application Filing
- 2012-07-09 EP EP12869886.7A patent/EP2821732A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013181713A (ja) | 2013-09-12 |
EP2821732A1 (en) | 2015-01-07 |
WO2013128668A1 (ja) | 2013-09-06 |
EP2821732A4 (en) | 2015-11-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5629280B2 (ja) | 排熱回収システムおよびその運転方法 | |
US8713951B2 (en) | Air conditioning apparatus | |
JP5452628B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP5572711B2 (ja) | 空調給湯システム | |
JP5784117B2 (ja) | 空気調和装置 | |
WO2014016865A1 (ja) | 空気調和装置 | |
WO2012070083A1 (ja) | 空気調和装置 | |
JP5121747B2 (ja) | 地中熱ヒートポンプ装置 | |
US8800319B2 (en) | Refrigerating cycle device used in an air conditioning apparatus, a refrigerating device and the like | |
JP5855279B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP2006283989A (ja) | 冷暖房システム | |
JP5490245B2 (ja) | 空気調和装置 | |
WO2011030429A1 (ja) | 空気調和装置 | |
JP6000373B2 (ja) | 空気調和装置 | |
JP2007163071A (ja) | ヒートポンプ式冷暖房装置 | |
JP2004003801A (ja) | 二酸化炭素を冷媒として用いた冷凍装置 | |
JP5955409B2 (ja) | 空気調和装置 | |
WO2013061473A1 (ja) | 給湯空調装置 | |
WO2012114461A1 (ja) | 空調給湯システム及び空調給湯システムの制御方法 | |
JP2004003825A (ja) | ヒートポンプシステム、ヒートポンプ式給湯機 | |
WO2019017370A1 (ja) | 冷凍装置 | |
JP2006010137A (ja) | ヒートポンプシステム | |
WO2011117922A1 (ja) | 空気調和装置 | |
JP4661908B2 (ja) | ヒートポンプユニット及びヒートポンプ給湯装置 | |
WO2014128971A1 (ja) | 空気調和装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140422 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140623 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140909 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141003 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5629280 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |