JP6599812B2 - Combined heat source heat pump device - Google Patents
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Description
本発明は、複合熱源ヒートポンプ装置に係り、特に、暖房運転中に、外気を熱源として利用する第2ヒートポンプ回路の熱源側熱交換器に付着した霜を溶かす除霜動作を行う場合、外気とは別の熱源を利用する第1ヒートポンプ回路の動作にて暖房運転をカバーする複合熱源ヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a composite heat source heat pump device, and in particular, when performing a defrosting operation for melting frost adhering to a heat source side heat exchanger of a second heat pump circuit that uses outside air as a heat source during heating operation, The present invention relates to a composite heat source heat pump device that covers heating operation by an operation of a first heat pump circuit that uses another heat source.
従来、圧縮機と、負荷側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とを冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路を複数(外気とは別の熱源を利用する第1ヒートポンプ回路および外気を熱源として利用する第2ヒートポンプ回路)備えたものにおいて、第1ヒートポンプ回路の第1負荷側熱交換器および第2ヒートポンプ回路の第2負荷側熱交換器を直列に配設し、第2ヒートポンプ回路の負荷側熱交換器にて循環液を加熱して、室内に設置された放熱端末に供給し、室内を暖房する暖房運転を行う複合熱源ヒートポンプ装置において、前記暖房運転中に、第2ヒートポンプ回路の熱源側熱交換器に発生した霜を溶かす除霜動作を開始するための除霜開始条件が成立した場合は、その時点で暖房運転をバックアップするために第1ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動を開始させ、第1ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動を開始させてから所定時間後に、除霜動作を開始するものがあった。(例えば、特許文献1参照。)
Conventionally, a plurality of heat pump circuits in which a compressor, a load side heat exchanger, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger are annularly connected by refrigerant piping (first heat pump circuit using a heat source different from the outside air and A second heat pump circuit that uses outside air as a heat source), the first load-side heat exchanger of the first heat pump circuit and the second load-side heat exchanger of the second heat pump circuit are arranged in series; In a combined heat source heat pump apparatus that performs a heating operation for heating a circulating liquid in a load-side heat exchanger of a heat pump circuit and supplying the circulating liquid to a heat radiating terminal installed in the room to heat the room, When the defrosting start condition for starting the defrosting operation for melting the frost generated in the heat source side heat exchanger of the heat pump circuit is satisfied, the first heat pot is used to back up the heating operation at that time. To start driving the compressor flop circuit, since to start driving the compressor of the first heat pump circuit after a predetermined time, there is one that starts the defrosting operation. (For example, refer to
ところで、この従来のものにおいて、除霜開始条件が成立する場合というのは、第2ヒートポンプ回路の熱源側熱交換器には多くの霜が付着した状態であり、そのような状態だと第2ヒートポンプ回路の熱源側熱交換器における熱交換効率が悪くなっており、第2ヒートポンプ回路の暖房能力は、通常発揮できる暖房能力に比べて低下している。 By the way, in this conventional one, the case where the defrosting start condition is satisfied is a state in which a lot of frost has adhered to the heat source side heat exchanger of the second heat pump circuit. The heat exchange efficiency in the heat source side heat exchanger of the heat pump circuit is deteriorated, and the heating capacity of the second heat pump circuit is lower than the heating capacity that can be normally exhibited.
上記のように、暖房能力が低下しているにもかかわらず圧縮機をそれまでの回転数で駆動させると、COP(エネルギー消費効率)が悪化するため、前記除霜開始条件が成立してから前記除霜動作が開始されるまでは、COPが低い状態で暖房運転を継続してしまうという問題があった。 As described above, since the COP (energy consumption efficiency) is deteriorated when the compressor is driven at the rotation speed up to that time despite the heating capacity is reduced, the defrosting start condition is satisfied. Until the defrosting operation is started, there is a problem that the heating operation is continued in a state where the COP is low.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、暖房運転中に除霜動作に入る場合であっても、暖房運転を継続しつつ、COPの低下を抑制することができる複合熱源ヒートポンプ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and even when the defrosting operation is started during the heating operation, the composite heat source capable of suppressing the decrease in COP while continuing the heating operation. An object is to provide a heat pump device.
本発明は上記課題を解決するために、請求項1では、放熱端末に負荷側循環液を循環させる負荷側循環ポンプを有する負荷側循環回路と、この負荷側循環回路に配設された凝縮器としての第1負荷側熱交換器と、前記負荷側循環回路に配設された凝縮器としての第2負荷側熱交換器と、外気以外の所定の熱源から採熱して回路内を循環する第1冷媒を加熱する第1熱源側熱交換器と、前記第1冷媒を圧縮する第1圧縮機と、該第1圧縮機から吐出された前記第1冷媒を流通させる第1負荷側熱交換器と、該第1負荷側熱交換器から流出した前記第1冷媒を減圧する第1膨張弁と、を有し、前記第1負荷側熱交換器を介して前記負荷側循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、外気から採熱して回路内を循環する第2冷媒を加熱する第2熱源側熱交換器と、前記第2冷媒を圧縮する第2圧縮機と、前記第2圧縮機から吐出された前記第2冷媒を流通させる第2負荷側熱交換器と、該第2負荷側熱交換器から流出した前記第2冷媒を減圧する第2膨張弁と、前記第2冷媒の流れ方向を切り換える切換弁と、を有し、前記第2負荷側熱交換器を介して前記負荷側循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、前記負荷側循環回路を循環する前記負荷側循環液の温度を検出する温度センサと、動作を制御する制御装置と、を備え、前記第1負荷側熱交換器は、前記負荷側循環回路における第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設され、前記制御装置は、前記負荷側循環液を加熱する暖房運転中に、前記温度センサで検出される前記負荷側循環液の温度が目標温水温度になるように、前記第1圧縮機または前記第2圧縮機の回転数を制御し、さらに、前記制御装置は、少なくとも前記第2ヒートポンプ回路を作動させて前記負荷側循環液を加熱する暖房運転中に、所定の除霜開始条件が成立した場合、前記第1ヒートポンプ回路の前記第1圧縮機の回転数を最大回転数に増加させて駆動させる除霜準備動作を所定時間行わせた後に、前記切換弁を前記第2冷媒の流れ方向が前記暖房運転時の前記第2冷媒の流れ方向と逆になるように切り換えて前記第2圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱源側熱交換器に供給して前記第2熱源側熱交換器に発生した霜を溶かす除霜動作を実行する複合熱源ヒートポンプ装置において、前記制御装置は、前記除霜準備動作における、前記第2ヒートポンプ回路の前記第2圧縮機の回転数を、それまでの前記暖房運転時よりも低下させて予め設定された除霜用の所定回転数で駆動させ、さらに、前記制御装置は、前記除霜準備動作時には、前記温度センサで検出される前記負荷側循環液の温度が前記目標温水温度になるように前記第1圧縮機および前記第2圧縮機の回転数を調整する制御は行わず、前記温度センサの検出する前記負荷側循環液の温度に関係なく、前記第1圧縮機の回転数を最大回転数で固定させて駆動させると共に、前記第2圧縮機の回転数は予め設定された除霜用の所定回転数で固定させて駆動させるものとした。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a load-side circulation circuit having a load-side circulation pump that circulates a load-side circulation liquid in a heat radiating terminal, and a condenser disposed in the load-side circulation circuit. The first load-side heat exchanger as the first load-side heat exchanger, the second load-side heat exchanger as the condenser disposed in the load-side circulation circuit, and the first heat-side circulating from the predetermined heat source other than the outside air. 1st heat source side heat exchanger which heats 1 refrigerant | coolant, 1st compressor which compresses said 1st refrigerant | coolant, and 1st load side heat exchanger which distribute | circulates said 1st refrigerant | coolant discharged from this 1st compressor And a first expansion valve that depressurizes the first refrigerant flowing out of the first load side heat exchanger, and heats the load side circulating fluid via the first load side heat exchanger. 1 heat pump circuit and a second heat source that heats a second refrigerant that collects heat from outside air and circulates in the circuit A heat exchanger; a second compressor that compresses the second refrigerant; a second load-side heat exchanger that distributes the second refrigerant discharged from the second compressor; and the second load-side heat exchange. A second expansion valve that depressurizes the second refrigerant that has flowed out of the vessel, and a switching valve that switches a flow direction of the second refrigerant, and the load-side circulating fluid via the second load-side heat exchanger. A second heat pump circuit for heating the load side, a temperature sensor for detecting the temperature of the load-side circulating fluid circulating in the load-side circulation circuit, and a control device for controlling the operation, the first load-side heat exchanger Is arranged in series upstream of the second load-side heat exchanger in the load-side circulation circuit, and the control device is detected by the temperature sensor during the heating operation for heating the load-side circulation liquid. The first circulating temperature is adjusted so that the temperature of the load-side circulating fluid reaches a target hot water temperature. And controlling the rotational speed of the compressor or the second compressor, further, the control device, during the heating operation of heating the load side circulating liquid by operating at least the second heat pump circuit, starting a predetermined defrost When the condition is satisfied, after the defrost preparation operation for increasing the rotation speed of the first compressor of the first heat pump circuit to the maximum rotation speed is performed for a predetermined time, the switching valve is moved to the second refrigerant. The second refrigerant discharged from the second compressor is supplied to the second heat source side heat exchanger by switching so that the flow direction of the refrigerant is opposite to the flow direction of the second refrigerant during the heating operation. In the composite heat source heat pump device that performs a defrosting operation for melting frost generated in the second heat source side heat exchanger, the control device is configured to control the second compressor of the second heat pump circuit in the defrost preparation operation. Rotation speed The controller is driven at a predetermined rotational speed for defrosting that is lower than that in the previous heating operation , and the control device is detected by the temperature sensor during the defrost preparation operation. The temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor is not controlled without adjusting the rotation speeds of the first compressor and the second compressor so that the temperature of the load-side circulating fluid becomes the target hot water temperature. Regardless of whether the rotational speed of the first compressor is fixed and driven at the maximum rotational speed, the rotational speed of the second compressor is fixed and driven at a preset predetermined rotational speed for defrosting. It was supposed to be.
この発明の請求項1によれば、暖房運転中に除霜開始条件が成立した場合、除霜準備動作として第1圧縮機の回転数を最大回転数に増加させて駆動させ、所定時間経過後に除霜動作を開始するようにしたことで、第1ヒートポンプ回路が安定した暖房能力が出せる時間が経過するまでは除霜動作の開始を待ち、第1圧縮機の回転数を最大回転数に増加させて駆動させて第2ヒートポンプ回路の暖房能力低下分を早急にカバーし、安定した暖房能力を確保して放熱端末に供給される負荷側循環液の温水温度を低下させないようにするので、安定した暖房能力を確保しながら暖房運転を継続できる状態で除霜動作を開始することができる。さらに、制御装置は、除霜準備動作における、第2ヒートポンプ回路の第2圧縮機の回転数をそれまでの暖房運転時よりも低下させて予め設定された除霜用の所定回転数で駆動させることで、第2熱源側熱交換器が着霜した状態での運転、すなわち暖房能力が低下した状態での運転を制限し、第2圧縮機の消費電力を低下させてCOPの低下を抑制することができる。その上、制御装置は、除霜準備動作時には、温度センサで検出される負荷側循環液の温度が目標温水温度になるように第1圧縮機および第2圧縮機の回転数を調整する制御は行わず、温度センサの検出する負荷側循環液の温度に関係なく、第1圧縮機の回転数を最大回転数で固定させて駆動させると共に、第2圧縮機の回転数は予め設定された除霜用の所定回転数で固定させて駆動させる。そのように制御すると、負荷側循環液の温度が目標温水温度を超えることがあるが、除霜動作に入ると、第2負荷側熱交換器に負荷側循環液の熱が第2冷媒に吸熱され負荷側循環液の温水温度が低下するため、上記の第1圧縮機および第2圧縮機の回転数固定制御を行うことで、除霜動作に入る前の除霜準備動作期間中に負荷側循環液の温水温度を高めておき、除霜動作時における負荷側循環液の温水温度の落ち込みを軽減することができるものである。 According to the first aspect of the present invention, when the defrosting start condition is established during the heating operation, the rotation speed of the first compressor is increased to the maximum rotation speed as the defrost preparation operation, and after a predetermined time has elapsed. by was to start the defrosting operation, to the first heat pump circuit over time to put out a stable heating capacity waits for the start of the defrosting operation, the maximum rotational speed of the rotational speed of the first compressor Since it is driven to increase and the heating capacity decrease of the second heat pump circuit is covered quickly, the stable heating capacity is ensured and the hot water temperature of the load-side circulating liquid supplied to the heat radiating terminal is not lowered . Ru can start defrosting operation in a state that can continue the heating operation while securing a stable heating capacity. Furthermore, the control device lowers the rotation speed of the second compressor of the second heat pump circuit in the defrost preparation operation, and drives it at a predetermined defrosting rotation speed that is set in advance . Thus, the operation in a state where the second heat source side heat exchanger is frosted, that is, the operation in a state where the heating capacity is reduced, is limited, and the power consumption of the second compressor is reduced to suppress the reduction of the COP. it is Ru can. In addition, during the defrost preparation operation, the control device performs control to adjust the rotation speeds of the first compressor and the second compressor so that the temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor becomes the target hot water temperature. Regardless of the temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor, the rotation speed of the first compressor is fixed and driven at the maximum rotation speed, and the rotation speed of the second compressor is set to a preset value. It is fixed and driven at a predetermined number of revolutions for frost. With such control, the temperature of the load-side circulating fluid may exceed the target hot water temperature, but when the defrosting operation is started, the heat of the load-side circulating fluid is absorbed by the second refrigerant in the second load-side heat exchanger. Since the warm water temperature of the load-side circulating fluid is lowered, by performing the rotation speed fixing control of the first compressor and the second compressor, the load-side circulating fluid is subjected to the load side during the defrost preparation operation period before entering the defrost operation. leave raised hot water temperature of the circulating fluid, it shall be able to reduce the drop in temperature of hot water in the load-side circulating fluid during the defrosting operation.
本発明の実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置1の構成について適宜図1と図2を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、複合熱源ヒートポンプ装置1は、第1ヒートポンプ回路40(図2参照)を備える地中熱ヒートポンプユニット4と、第2ヒートポンプ回路50(図2参照)を備える空気熱ヒートポンプユニット5とを有している。また、複合熱源ヒートポンプ装置1は、放熱端末36に負荷側循環液L(例えば、水や不凍液)を循環させる負荷側循環回路30と、熱源側循環回路20と、複合熱源ヒートポンプ装置1の動作を制御する制御手段としての制御装置6(61、62)と、制御装置6に信号を送るリモコン60とを有しており、放熱端末36が設置された室内の暖房または冷房を行うものである。
The configuration of the composite heat source
As shown in FIG. 1, the composite heat source
図2に示すように、本実施形態に係る複合熱源ヒートポンプ装置1は、外気とは別の熱源、ここでは地中熱源を利用して放熱端末36側の負荷側循環液Lを加熱または冷却する第1ヒートポンプ回路40の第1負荷側熱交換器41と、外気を熱源として利用して放熱端末36側の負荷側循環液Lを加熱または冷却する第2ヒートポンプ回路50の第2負荷側熱交換器51とを負荷側循環回路30を循環する負荷側循環液Lの流れに対して、第1負荷側熱交換器41が第2負荷側熱交換器51よりも上流側に配設されている。この複合熱源ヒートポンプ装置1は、暖房装置および冷房装置として機能させることができるが、この実施形態においては主として暖房装置として使用している場合の構成要素および動作について説明する。
As shown in FIG. 2, the composite heat source
第1ヒートポンプ回路40は、第1冷媒C1を圧縮する回転数可変の第1圧縮機43と、第1四方弁44と、第1負荷側熱交換器41と、第1減圧手段としての第1膨張弁45と、第1熱源側熱交換器46と、これらを環状に接続する第1冷媒配管42とを備えて構成されている。
The first
前記第1冷媒配管42に設けられた第1四方弁44は、第1ヒートポンプ回路40における第1冷媒C1の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、第1負荷側熱交換器41、第1膨張弁45、第1熱源側熱交換器46の順に流通させ、第1圧縮機43に戻す流路を形成する状態(暖房運転時の状態)と、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1を、第1熱源側熱交換器46、第1膨張弁45、第1負荷側熱交換器41の順に流通させ、第1圧縮機43に戻す流路を形成する状態(冷房運転時の状態)とに切換可能なものである。
The first four-
また、図2に示す地中熱ヒートポンプユニット4において、符号42aは、第1圧縮機43から吐出された第1冷媒C1の温度を検出する第1冷媒吐出温度センサであり、符号42bは、第1膨張弁45から第1熱源側熱交換器46までの第1冷媒配管42に設けられ、低圧側(暖房運転時)または高圧側(冷房運転時)の第1冷媒C1の温度を検出する第1冷媒温度センサである。
In the underground
第2ヒートポンプ回路50は、第2冷媒C2を圧縮する回転数可変の第2圧縮機53と、第2四方弁54と、第2負荷側熱交換器51と、第2減圧手段としての第2膨張弁55と、送風ファン56の作動により送られる外気との熱交換を行う第2熱源側熱交換器57と、これらを環状に接続する第2冷媒配管52とを備えて構成されている。
The second
前記第2冷媒配管52に設けられた第2四方弁54は、第2ヒートポンプ回路50における第2冷媒C2の流れ方向を切り換える切換弁としての機能を有し、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2負荷側熱交換器51、第2膨張弁55、第2熱源側熱交換器57の順に流通させ、第2圧縮機53に戻す流路を形成する状態(暖房運転時の状態)と、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2熱源側熱交換器57、第2膨張弁55、第2負荷側熱交換器51の順に流通させ、第2圧縮機53に戻す流路を形成する状態(除霜動作時または冷房運転時の状態)とに切換可能なものである。
本実施形態では、第2熱源側熱交換器57が低温となり、着霜した場合に、第2圧縮機53から吐出される第2冷媒C2が第2熱源側熱交換器57に向けて流れるように第2四方弁54が切り換えられて、第2圧縮機53からの高温の第2冷媒C2により第2熱源側熱交換器57に発生した霜が溶かされるようになっている。
The second four-
In this embodiment, when the 2nd heat source
また、図2に示す空気熱ヒートポンプユニット5において、符号52aは、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2の温度を検出する第2冷媒吐出温度センサであり、符号52bは、第2膨張弁55から第2熱源側熱交換器57までの第2冷媒配管52に設けられ、低圧側(暖房運転時)または高圧側(除霜動作時または冷房運転時)の第2冷媒C2の温度を検出する第2冷媒温度センサであり、符号52cは外気温度を検出する外気温度センサである。
In the air heat
なお、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の冷媒としては、R410AやR32等のHFC冷媒や二酸化炭素冷媒等の任意の冷媒を用いることができる。
In addition, as a refrigerant | coolant of the 1st
前記第1負荷側熱交換器41、第1熱源側熱交換器46、および第2負荷側熱交換器51は、例えばプレート式熱交換器で構成されている。このプレート式熱交換器は、複数の伝熱プレートが積層され、冷媒を流通させる冷媒流路と循環液等の流体を流通させる流体流路とが各伝熱プレートを境にして交互に形成されている。
The first load
熱源側循環回路20は、回転数可変の熱源側循環ポンプ22と、第1熱源側熱交換器46と、前記第1熱源側熱交換器46を流通する第1冷媒C1と熱交換する熱源として(この例では地中に)設置された地中熱交換器23とが、熱媒配管としての熱源側配管21によって環状に接続されている。この熱源側配管21には、熱源側循環ポンプ22によって、熱媒として熱源側循環液H(水や不凍液)が循環されると共に、熱源側循環液Hを貯留し熱源側循環回路20の圧力を調整する熱源側シスターン24が設けられている。なお、地中熱交換器23は、地中に設けられるのには限られず、例えば、湖沼、貯水池、井戸等の水源中に設けられていてもよい。
The heat source
負荷側循環回路30は、第1負荷側熱交換器41と、第2負荷側熱交換器51と、床暖房パネルやパネルコンベクタやファンコイル等の負荷端末としての放熱端末36とが、負荷側配管31によって上流側から順に環状に接続されている。この負荷側配管31には、負荷側循環回路30に負荷側循環液Lを循環させる負荷側循環ポンプ32が設けられており、放熱端末36毎に分岐した負荷側配管31の各々には、その開閉により放熱端末36への負荷側循環液Lの供給を制御する開閉手段としての熱動弁33がそれぞれ設けられ、熱動弁33は、放熱端末36が設置された室温が所定の温度になるように開閉が制御されるものであり、図2では放熱端末36外に設けられているが、放熱端末36に内蔵されていてもよいものである。なお、放熱端末36は、図2では2つ設けられているが、1つであってもよく、3つ以上であってもよく、数量や仕様が特に限定されるものではない。
The load-
また、図2に示す負荷側循環回路30において、符号34は、負荷側配管31に設けられ放熱端末36から第1負荷側熱交換器41に流入する負荷側循環液Lの温度を検出する戻り温度センサであり、符号35は、負荷側循環液Lを貯留し負荷側循環回路30の圧力を調整する負荷側シスターンである。
Further, in the load-
制御装置6は、熱源側循環回路20、負荷側循環回路30、および第1ヒートポンプ回路40の動作を制御する地中熱ヒートポンプ制御装置61と、第2ヒートポンプ回路50の動作を制御する空気熱ヒートポンプ制御装置62とを備えている。制御装置6は、各種のデータやプログラムを記憶する記憶部と、演算・制御処理を行う制御部とを備えており、外気温度センサ52c等の温度センサ、およびリモコン60からの信号を受けて、複合熱源ヒートポンプ装置1の動作を制御できるようになっている。
The
ここで、暖房運転時における地中熱ヒートポンプ制御装置61について説明すると、地中熱ヒートポンプ制御装置61は、第1負荷側熱交換器41の直上流側の負荷側循環液Lの温度を検出する戻り温度センサ34の検出値に応じて、第1圧縮機43の回転数を制御する。特にこの例では、戻り温度センサ34により検出される負荷側循環液Lの戻り温水温度が、例えばリモコン60の設定温度に基づいて設定される目標温水温度になるように、第1圧縮機43の回転数を制御する。
Here, the geothermal heat
また、地中熱ヒートポンプ制御装置61は、第1冷媒吐出温度センサ42aにより検出される第1冷媒C1の冷媒吐出温度に応じて、前記第1膨張弁45の弁開度を制御する。特にこの例では、第1冷媒吐出温度センサ42aにより検出される第1冷媒C1の冷媒吐出温度が、例えばリモコン60の設定温度に対応した制御上の目標冷媒吐出温度となるように、第1膨張弁45の弁開度を制御する。
The geothermal heat
さらに、地中熱ヒートポンプ制御装置61は、第1冷媒温度センサ42bにより検出される第1冷媒C1の温度に応じて、熱源側循環ポンプ22の回転数を制御する。特にこの例では、第1冷媒温度センサ42bにより検出される第1冷媒C1の温度が略一定値になるように、熱源側循環ポンプ22の回転数を制御する。
Further, the geothermal heat
また、地中熱ヒートポンプ制御装置61は、負荷側循環ポンプ32の回転数を制御する。特にこの例では、暖房運転のみが行われているときは、定速(一定回転数)にて回転するように負荷側循環ポンプ32の回転数が制御されるが、暖房運転中に、後述する除霜動作が行われるときは、暖房運転時における上記一定回転数よりも低い所定の除霜回転数で負荷側循環ポンプ32の回転数を制御する。例えば、暖房運転のみが行われているときの回転数が3500rpmとすると、除霜動作時の回転数は2500rpmとすることができるが、これに限定されるものではなく、暖房運転のみが行われているときの負荷側循環ポンプ32の回転数、および除霜動作時の回転数は、複合熱源ヒートポンプ装置1の仕様や圧縮機の性能、設置環境、熱負荷等を勘案しながら、適宜設定される。
The geothermal heat
ここで、暖房運転時における空気熱ヒートポンプ制御装置62について説明すると、空気熱ヒートポンプ制御装置62は、前記戻り温度センサ34の検出値に応じて、第2圧縮機53の回転数を制御する。特にこの例では、戻り温度センサ34により検出される負荷側循環液Lの戻り温水温度が、例えばリモコン60の設定温度に基づいて設定される目標温水温度になるように、第2圧縮機53の回転数を制御する。なお、この空気熱ヒートポンプ制御装置62と地中熱ヒートポンプ制御装置61とは、必要に応じて互いに連係しつつ、対象となる第1圧縮機43または第2圧縮機53の制御を行う。
Here, the air heat heat
また、空気熱ヒートポンプ制御装置62は、第2冷媒吐出温度センサ52aにより検出される第2冷媒C2の冷媒吐出温度に応じて、前記第2膨張弁55の弁開度を制御する。特にこの例では、第2冷媒吐出温度センサ52aにより検出される第2冷媒C2の冷媒吐出温度が、例えばリモコン60の設定温度に対応した制御上の目標冷媒吐出温度となるように、第2膨張弁55の弁開度を制御する。なお、この空気熱ヒートポンプ制御装置62と地中熱ヒートポンプ制御装置61とは、必要に応じて互いに連係しつつ、対象となる第1膨張弁45または第2膨張弁55の制御を行う。
Further, the air heat heat
さらに、空気熱ヒートポンプ制御装置62は、外気温度センサ52cにより検出された外気の温度に応じて、送風ファン56の回転数を制御する。
Further, the air heat heat
また、空気熱ヒートポンプ制御装置62は、暖房運転中に、第2熱源側熱交換器57に霜が付着していると判断した場合、その霜を溶かす除霜動作を行わせる。
In addition, when it is determined that frost is attached to the second heat source
前記除霜動作の形態は、暖房運転時と逆方向に第2冷媒C2を循環させる形態であり、具体的に除霜動作は、第2膨張弁55を除霜動作前の暖房運転時よりも所定の開度(例えば全開)まで拡大すると共に、第2四方弁54を除霜動作時の状態に切り換えて第2冷媒C2の流れ方向が暖房運転時の第2冷媒C2の流れ方向と逆になるようにし、第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を、第2熱源側熱交換器57に直接供給して第2熱源側熱交換器57に発生した霜を溶かす。第2熱源側熱交換器57にて霜との熱交換で温度低下した第2膨張弁55で減圧されることなく第2膨張弁55を通過し、第2負荷側熱交換器51を流通して再び第2圧縮機53に戻るものである。
The form of the defrosting operation is a form in which the second refrigerant C2 is circulated in the opposite direction to that during the heating operation. Specifically, the defrosting operation is performed with respect to the
前記除霜動作の開始は、例えば、外気温度センサ52cで検出した外気温度が予め設定された除霜開始温度に達したか否か、または、第2冷媒温度センサ52bで検出した冷媒温度が予め設定された除霜開始温度に達したか否か、または、外気温度センサ52cで検出した外気温度および第2冷媒温度センサ52bで検出した冷媒温度がそれぞれ予め設定された除霜開始温度に達したか否かを制御装置6(例えば、空気熱ヒートポンプ制御装置62)が判断、すなわち、所定の除霜開始条件が成立したか否かを制御装置6が判断して、除霜開始条件が成立したと判断したら除霜動作を開始することができる。また、除霜動作の完了は、第2冷媒温度センサ52bで検出する第2熱源側熱交換器57を流通してきた第2冷媒C2の温度が、予め設定された除霜終了温度に達したか否かを制御装置6(例えば、空気熱ヒートポンプ制御装置62)が判断、すなわち所定の除霜終了条件が成立したか否かを制御装置6が判断して、除霜終了条件が成立したと判断したら除霜動作を終了することができる。
The start of the defrosting operation is, for example, whether or not the outside air temperature detected by the outside
次に、図1および図2に示す複合熱源ヒートポンプ装置1の暖房運転時の動作について図3および図4を用いて説明する。前記暖房運転は、第1ヒートポンプ回路40または第2ヒートポンプ回路50の何れか一方を作動させて行う場合と、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の双方を作動させて行う場合があるが、ここでは、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の双方を作動させて行う場合について説明するものである。なお、図3および図4中の矢印は、冷媒や循環液の流れる方向を示したものである。
Next, the operation | movement at the time of the heating operation of the composite heat source
リモコン60から放熱端末36による室内の加熱の指示がなされると、まず、制御装置6は、外気温度を基準として、地中熱ヒートポンプユニット4の第1圧縮機43と空気熱ヒートポンプ装置5の第2圧縮機53のうち、一方を主動力源に設定し、他方を補助動力源に設定する。
When an instruction for heating the room by the
具体的には、外気温度センサ52cで検出した外気温度が所定の基準温度(例えば、5℃)以上であれば、空気熱ヒートポンプユニット5の方が採熱効率が高いため、第2圧縮機53を主動力源とすると共に第1圧縮機43を補助動力源として設定し、外気温度センサ52cで検出した外気温度が所定の基準温度(例えば、5℃)未満であれば、地中熱ヒートポンプユニット4の方が採熱効率が高いため、第1圧縮機43を主動力源とすると共に第2圧縮機53を補助動力源として設定する。
Specifically, if the outside air temperature detected by the outside
そして、制御装置6は、第1四方弁44および第2四方弁54を暖房運転時の状態となるように流路を切り換え、第1圧縮機43、第1膨張弁45、熱源側循環ポンプ22、第2圧縮機53、第2膨張弁55、送風ファン56、および負荷側循環ポンプ32を駆動させて暖房運転を開始させる。この時、熱動弁33も開弁される。
And the
前記暖房運転中、第1ヒートポンプ回路40では、第1圧縮機43で圧縮された高温・高圧のガス状の第1冷媒C1が第1圧縮機43から吐出され、第1冷媒C1は凝縮器として機能する第1負荷側熱交換器41にて、負荷側循環回路30を流れる負荷側循環液Lと熱交換を行って負荷側循環液Lに熱を放出して加熱しながら気液混合状態で高圧の冷媒に変化する。そして、この状態の第1冷媒C1が第1膨張弁45において減圧されて低圧の冷媒となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する第1熱源側熱交換器46において、熱源側循環回路20を流れる熱源側循環液Hと熱交換を行って熱源側循環液Hから吸熱して低温・低圧のガス状の第1冷媒C1となって、再び第1圧縮機43へ戻るものである。
During the heating operation, in the first
一方、第2ヒートポンプ回路50では、第2圧縮機53で圧縮された高温・高圧のガス状の第2冷媒C2が第2圧縮機53から吐出され、第2冷媒C2は凝縮器として機能する第2負荷側熱交換器51にて、負荷側循環回路30を流れる負荷側循環液Lと熱交換を行って負荷側循環液Lに熱を放出して加熱しながら気液混合状態で高圧の冷媒に変化する。そして、この状態の第2冷媒C2が第2膨張弁55において減圧されて低圧の冷媒となって蒸発しやすい状態となり、蒸発器として機能する第2熱源側熱交換器57において、送風ファン56の作動により送られる外気と熱交換を行って外気から吸熱して低温・低圧のガス状の第2冷媒C2となって、再び第2圧縮機53へ戻るものである。
On the other hand, in the second
また、熱源側循環回路20では、地中熱交換器23によって地中熱が採熱され、その熱を帯びた熱源側循環液Hが熱源側循環ポンプ22の駆動により第1熱源側熱交換器46に供給される。そして第1熱源側熱交換器46にて第1冷媒C1と熱源側循環液Hとで熱交換が行われ、地中熱交換器23にて採熱された地中熱が第1冷媒C1側に汲み上げられ、第1冷媒C1が加熱され蒸発するものである。
Further, in the heat source
また、負荷側循環回路30では、一定回転数で駆動される負荷側循環ポンプ32の駆動により第1負荷側熱交換器41に流入した負荷側循環液Lは、凝縮器として機能する第1負荷側熱交換器41において第1冷媒C1と熱交換されて加熱された後、凝縮器として機能する第2負荷側熱交換器51において第2冷媒C2と熱交換されてさらに加熱され、加熱された負荷側循環液Lは、その後、放熱端末36に供給されて室内の暖房が行われ、放熱端末36にて放熱された温度低下した負荷側循環液Lは再び第1負荷側熱交換器41へと戻るものである。
In the load-
なお、暖房運転中に除霜動作が実行される場合は、第2四方弁54が暖房運転時の状態から除霜運転時の状態に切り換えられ、図4に示すように、第2冷媒C2の流れ方向が暖房運転時の第2冷媒C2の流れ方向と逆方向になる。
When the defrosting operation is performed during the heating operation, the second four-
次に、特徴的な動作として、暖房運転中に除霜動作が実行される場合の複合熱源ヒートポンプ装置1の動作について図5のタイムチャートを用いて説明する。なお、ここでは、第2圧縮機53が主動力源として設定されると共に第1圧縮機43が補助動力源として設定され、第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方を作動させて暖房運転が行われているものとし、図5のタイムチャートにおける時間t0を、ここでは第2圧縮機53の回転数が最大回転数である90rps、第1圧縮機43の回転数が50rpsでそれぞれ駆動された状態での任意の時間とする。
Next, as a characteristic operation, the operation of the composite heat source
前記第1負荷側熱交換器41および第2負荷側熱交換器51で加熱された負荷側循環液Lを負荷側循環ポンプ32の駆動によって放熱端末36に供給する暖房運転を行っている最中に、制御装置6が、外気温度センサ52cで検出した外気温度等から除霜開始条件が成立したと判断した場合(時間t1)、除霜準備動作に入る(時間t1〜)。
During the heating operation in which the load-side circulating liquid L heated by the first load-
制御装置6は、除霜開始条件が成立したと判断した場合、除霜準備動作として、第2圧縮機53の回転数をそれまでの最大回転数の90rpsから低下させて、予め設定された除霜用の所定回転数である50rpsで駆動させると共に(時間t1〜)、第1圧縮機43の回転数をそれまでの50rpsから増加させて最大回転数である90rpsで駆動させる(時間t1〜)。なお、第1圧縮機43および第2圧縮機53の最大回転数は、厳格に適用する趣旨ではなく、許容回転数や許容回転数から安全率を見込んだもの等も含まれるものとする。
When it is determined that the defrosting start condition is satisfied, the
ここで、前記除霜開始条件が成立するような状況というのは、第2ヒートポンプ回路50の第2熱源側熱交換器57には多くの霜が付着した状態であり、そのような状態だと第2熱源側熱交換器57における熱交換効率が悪く、第2ヒートポンプ回路50の暖房能力(暖房出力)も通常発揮できる暖房能力に比べて低下し、暖房能力が低下すると、放熱端末36に供給する温水の温度も低下するものであるが、放熱端末36には目標とする温水温度を供給しようとするため、第2ヒートポンプ回路50の第2圧縮機53の回転数は、例えば最大回転数で駆動された状態となっている。暖房能力が低下しているにもかかわらず第2圧縮機53を最大回転数で駆動させると、COP(ここでは、COP=暖房能力/圧縮機の消費電力で表されるエネルギー消費効率とする)が悪化するため、本実施形態では先に説明したように、除霜開始条件が成立したと判断した場合は、第2圧縮機53の回転数を低下させることで、第2圧縮機53の消費電力を低下させてCOPの低下を抑制することができるものである。なお、第2圧縮機53の回転数を低下させると暖房能力も低下するが、第2熱源側熱交換器57が着霜したことによる暖房能力の低下に比べるとその度合いはかなり小さい。
Here, the situation where the defrosting start condition is satisfied is a state in which a lot of frost has adhered to the second heat source
さらに、除霜開始条件が成立したと判断した場合は、第2圧縮機53の回転数を低下させるだけなく、第2ヒートポンプ回路50の暖房能力低下分をカバーするために第1圧縮機43の回転数を最大回転数まで増加させるので、安定した暖房能力を確保して放熱端末36に供給される負荷側循環液Lの温水温度を低下させないように暖房運転を継続させることができるものである。
Further, when it is determined that the defrosting start condition is satisfied, not only the rotation speed of the
また、この除霜準備動作が行われる時間t1〜時間t2の期間中は、暖房運転時に通常行われる戻り温度センサ34の検出する負荷側循環液Lの温度が目標温水温度になるように第1圧縮機43および第2圧縮機53の回転数を調整するといった制御は行わず、戻り温度センサ34の検出する負荷側循環液Lの温度に関係なく第1圧縮機43の回転数は最大回転数で固定されて駆動されると共に、第2圧縮機53の回転数は予め設定された除霜用の所定回転数で固定されて駆動される。そのように制御すると、負荷側循環液Lの温度が目標温水温度を超えることがあるが、除霜動作に入ると、第2負荷側熱交換器51に負荷側循環液Lの熱が第2冷媒C2に吸熱され負荷側循環液Lの温水温度が低下するため、上記の第1圧縮機43および第2圧縮機53の回転数固定制御を行うことで、除霜動作に入る前の除霜準備動作期間中に負荷側循環液Lの温水温度を高めておき、除霜動作時における負荷側循環液Lの温水温度の落ち込みを軽減することができるものである。
Further, during the period from time t1 to time t2 when the defrost preparation operation is performed, the first temperature is set so that the temperature of the load-side circulating fluid L detected by the
前記制御装置6は、上述の除霜準備動作が予め設定された第1の時間(時間t1〜t2)行われたと判断すると、第2圧縮機53の駆動を停止させると共に(時間t2)、第2膨張弁55、送風ファン56の駆動を停止させ、一旦、第2ヒートポンプ回路50の作動を停止させ、また、負荷側循環ポンプ32の回転数をそれまでの3500rpmから低下させて、所定の除霜回転数(ここでは2500rpm)で駆動させる(時間t2〜)。
When the
ここで、第2ヒートポンプ回路50を停止させる時は、第2膨張弁55の開度を全開とし、予め設定された第2の時間(時間t2〜時間t3)が経過するのを待つものであるが、これは、第2膨張弁55の開度を全開として所定の時間の経過を待つことで、第2圧縮機53の吐出側(高圧側)の圧力と吸込側(低圧側)の差圧をなくし、第2圧縮機53等の機能部品を次の起動時に安全に起動させるために行っているものである。なお、本実施形態では、時間t2〜時間t3の間、第2ヒートポンプ回路50の作動を停止させているが、この期間、第2圧縮機53を駆動させたまま第2膨張弁55の開度を全開として、予め設定された第2の時間(時間t2〜時間t3)が経過するのを待つことで、第2圧縮機53の吐出側(高圧側)の圧力と吸込側(低圧側)の差圧をなくすこともできるため、第2ヒートポンプ回路50を作動させたまま次の動作へ移行することも可能である。
Here, when the second
続いて、前記制御装置6は、第2ヒートポンプ回路50を停止してから予め設定された第2の時間(時間t2〜時間t3)が経過したと判断すると、第2四方弁54を除霜動作時の状態に切り換えて除霜動作を開始する(時間t3〜)。この時、負荷側循環ポンプ32は駆動しており、第1ヒートポンプ回路40も動作しているので、暖房運転を継続した状態で除霜動作が行われることとなる。
Subsequently, when the
前記除霜動作は、先に説明したように、第2膨張弁55を全開とすると共に第2四方弁54を除霜動作時の状態に切り換えて第2冷媒C2の流れ方向が暖房運転時の第2冷媒C2の流れ方向と逆となるようにし(図4の第2ヒートポンプ回路50参照)、50rpsで駆動する第2圧縮機53から吐出された第2冷媒C2を直接的に第2熱源側熱交換器57に供給して、第2熱源側熱交換器57に発生した霜を溶かし、第2熱源側熱交換器57から流出した第2冷媒C2を、第2膨張弁55で減圧されることなく第2膨張弁55を通過させ、第2負荷側熱交換器51を流通させて、再び第2圧縮機53に戻す。
As described above, in the defrosting operation, the
この除霜動作時、第2負荷側熱交換器51では、第2冷媒C2と負荷側循環液Lとの間で熱交換が行われ、負荷側循環液Lの熱が第2冷媒C2側に吸熱されて、その熱が第2熱源側熱交換器57の除霜用として利用されるものであるが、除霜動作を行っているときの負荷側循環ポンプ32の回転数は、除霜動作が行われる前の暖房運転時における回転数(ここでは3500rpm)よりも低い所定の除霜回転数(ここでは2500rpm)で駆動している。ここで、第1負荷側熱交換器41に流入する負荷側循環液Lの温度が一定で、第1負荷側熱交換器41において第1冷媒C1から負荷側循環液Lに一定の熱量が与えられた場合を想定すると、負荷側循環ポンプ32の回転数を、例えば3500rpmとしたときよりも2500rpmと低くしたときの方が、単位時間当たりの負荷側循環液Lの循環流量が減少し、温度効率が上がるため、第1負荷側熱交換器41から流出する負荷側循環液Lの温度が高くなるものである。よって、除霜動作時に負荷側循環ポンプ32が所定の除霜回転数で駆動すると、除霜動作が行われる前の暖房運転時と比較して、単位時間当たりの負荷側循環液Lの循環流量が減少し、温度効率が上がるため、第1負荷側熱交換器41から流出する負荷側循環液Lの温度が高くなるので、第2負荷側熱交換器51において負荷側循環液L側から第2冷媒C2側に吸熱される熱が多くなり、第2冷媒C2の温度もその分上昇し、第2熱源側熱交換器57に供給される第2冷媒C2の温度も上がるため、第2熱源側熱交換器57に発生した霜も溶けやすくなるものである。したがって、除霜動作時の負荷側循環ポンプ32の回転数を、除霜動作が行われる前の暖房運転時よりも低い除霜回転数で駆動させた方が、除霜動作時間を短縮することができ、除霜動作時間を長引かせることがないものである。
During the defrosting operation, in the second load
また、除霜動作時は、第1ヒートポンプ回路40の第1圧縮機43を最大回転数(90rps)で駆動させており、第1負荷側熱交換器41から流出する負荷側循環液Lの温度を高めることができるため、第2負荷側熱交換器51に流入する負荷側循環液Lの温度が高くなり、第2負荷側熱交換器51を流出する循環液Lの温度も高く保つことができ、放熱端末36へ供給される負荷側循環液Lの温度低下をできるだけ抑制し、できるだけ暖房感を損ねないように暖房運転を継続できるものである。さらに、第2負荷側熱交換器51に流入する負荷側循環液Lの温度が高くなるので、第2負荷側熱交換器51において負荷側循環液L側から第2冷媒C2側に吸熱される熱が多くなり、第2冷媒C2の温度もその分上昇し、第2圧縮機53から吐出されて第2熱源側熱交換器57に供給される第2冷媒C2の温度も上がるため、第2熱源側熱交換器57に発生した霜も溶けやすくなり、除霜動作を行っている時間を短縮することができ、除霜動作時間を長引かせることがないものである。
During the defrosting operation, the
そして、除霜動作を行っている時に、制御装置6が、第2冷媒温度センサ52bで検出する第2熱源側熱交換器57を流通してきた第2冷媒C2の温度から所定の除霜終了条件が成立したと判断すると、第2圧縮機53の駆動を停止させ(時間t4)、除霜動作を終了させると同時に、一旦、第2ヒートポンプ回路50の作動を停止させる。
Then, when performing the defrosting operation, the
時間t4において、第2ヒートポンプ回路50の作動を停止させた時、第2膨張弁55の開度は全開であり、予め設定された第3の時間(時間t4〜時間t5)が経過するのを待つものであるが、これは、第2膨張弁55の開度を全開として所定の時間の経過を待つことで第2圧縮機53の吐出側(高圧側)と吸込側(低圧側)の差圧をなくし、第2圧縮機53等の機能部品を次の起動時に安全に起動させるために行っているものである。なお、本実施形態では、時間t4〜t5の間、第2ヒートポンプ回路50の作動を一旦停止させているが、除霜動作中は第2膨張弁55の開度は全開であり、第2圧縮機53の吐出側(高圧側)と吸込側(低圧側)の差圧はないため、除霜動作が終了したときに、予め設定された第3の時間(時間t4〜時間t5)を省略して、第2圧縮機53の駆動を停止させることなく第2ヒートポンプ回路50を作動させたまま、第2四方弁54を暖房運転時の状態に切り換えて次の動作へ移行することも可能である。
When the operation of the second
前記制御装置6が、前記第3の時間が経過したと判断すると、第2四方弁54を暖房運転時の状態に切り換え、第2圧縮機53を除霜準備動作に入る前の暖房運転時の回転数(90rps)で駆動を再開させると共に(時間t5〜)、第2膨張弁55、送風ファン56の駆動を再開させ、第2ヒートポンプ回路50の作動を再開させ、さらに、負荷側循環ポンプ32の回転数を、所定の除霜回転数(2500rpm)から除霜動作が行われる前の暖房運転時における回転数(3500rpm)に戻す(時間t5〜)。
When the
そして、第2ヒートポンプ回路50の作動を再開させてから、予め設定された一定時間(時間t5〜時間t6)として例えば5分が経過したと判断すると、第1圧縮機43の回転数(90rps)を除霜準備動作に入る前の暖房運転時の回転数(50rps)に戻して(時間t6〜)、第2圧縮機53を主動力源とする第2ヒートポンプ回路50主体の暖房運転の状態にスムーズに移行させることができるものである。
Then, when it is determined that, for example, 5 minutes have elapsed as a predetermined time (time t5 to time t6) after the operation of the second
以上説明したように、制御装置6が、暖房運転中に除霜開始条件が成立したと判断した場合、除霜準備動作として第2圧縮機53の回転数をそれまでの暖房運転時よりも低下させて、予め設定された除霜用の所定回転数である50rpsで駆動させることで、第2熱源側熱交換器57が着霜した状態での運転、すなわち暖房能力が低下した状態での運転を制限し、第2圧縮機53の消費電力を低下させてCOPの低下を抑制することができるものであり、さらに、暖房運転中に除霜開始条件が成立したと判断した場合、除霜準備動作として第1圧縮機43の回転数をそれまでよりも増加させて駆動させ、所定時間経過後に除霜動作を開始するようにしたことで、第1ヒートポンプ回路40が安定した暖房能力が出せる時間が経過するまでは除霜動作の開始を待つので、安定した暖房能力を確保し暖房運転を継続できる状態で除霜動作を開始することができ、その上、除霜準備動作として第1圧縮機43は最大回転数である90rpsで駆動させることで、第2ヒートポンプ回路50の暖房能力低下分を早急にカバーし、安定した暖房能力を確保して放熱端末36に供給される負荷側循環液Lの温水温度を低下させないように暖房運転を継続させることができるものである。
As described above, when the
なお、本実施形態では、暖房運転開始時に第2圧縮機53が主動力源として設定されると共に第1圧縮機43が補助動力源として設定され、暖房運転は第1ヒートポンプ回路40および第2ヒートポンプ回路50の両方を作動させたものを前提としたが、暖房運転開始時に第2圧縮機53が主動力源として設定されると共に第1圧縮機43が補助動力源として設定され、暖房運転は第2ヒートポンプ回路50のみを作動させたものであってもよく、その場合は、図6に示すタイムチャートのようになる。
In the present embodiment, the
先に説明した実施形態と比較して、図6のタイムチャートでは第1圧縮機43の動作のみが相違するため、第1圧縮機43の動作を中心に説明する。
第2ヒートポンプ回路50のみを作動しての暖房運転が行われている最中に、制御装置6が、除霜開始条件が成立したと判断した場合(時間t1)、第1圧縮機43の駆動を最大回転数(90rps)で開始させる、すなわち、除霜準備動作として、第1圧縮機43の回転数を0rpsから90rpsに増加させると共に(時間t1)、第1膨張弁45および熱源側循環ポンプ22の駆動を開始させて第1ヒートポンプ回路40の作動を開始させるものである。ここで、第1ヒートポンプ回路40の作動を開始させてから所定時間が経過した後に、除霜動作を開始するようにしたことで、第1ヒートポンプ回路40が安定した暖房能力が出せる時間が経過するまでは除霜動作の開始を待つので、安定した暖房能力を確保した状態で除霜動作を開始することができ、その上、除霜準備動作として第1圧縮機43は最大回転数である90rpsで駆動させることで、第2ヒートポンプ回路50の暖房能力低下分を早急にカバーし、安定した暖房能力を確保して放熱端末36に供給される負荷側循環液Lの温水温度を低下させないように暖房運転を継続させることができるものである。
Compared with the embodiment described above, only the operation of the
When the
そして、除霜動作が終了し、制御装置6が、第2圧縮機53の駆動を再開させ(時間t5)、第2ヒートポンプ回路50の作動を再開させてから、予め設定された一定時間(時間t5〜時間t6)が経過したと判断すると、第1圧縮機43の駆動を停止させると共に(時間t6)、第1膨張弁45および熱源側循環ポンプ22の駆動を停止させて第1ヒートポンプ回路40の作動を停止させ、第2ヒートポンプ回路50のみを作動させての暖房運転に戻るものである(時間t6〜)。このように、第2ヒートポンプ回路50の作動再開後、一定時間(時間t5〜時間t6)が経過するまでは、第1ヒートポンプ回路40の作動を継続するようにしたことで、第2圧縮機53を主動力源とする第2ヒートポンプ回路50が安定した暖房能力を出せるようになる時間が経過するまでは、バックアップとして作動させている第1ヒートポンプ回路40の作動を継続させるので、暖房能力を確保しつつ第2ヒートポンプ回路50主体の暖房運転の状態にスムーズに移行させることができるものである。
And after defrosting operation | movement is complete | finished, after the
なお、本発明は先に説明した一実施形態に限定されるものでなく、本実施形態では、地中熱ヒートポンプユニット4の熱源として地中熱交換器23を示したが、熱源としては、地中熱の他に、湖沼、貯水池、井戸等の水熱源も利用可能であり、外気以外の熱源を利用するものであれば種類は問わないものであり、さらに、第1熱源側熱交換器46に供給される熱源側循環液Hは熱源側循環回路20のような閉回路を循環する形態でなくてもよく、熱源側循環液Hは第1熱源側熱交換器46で熱交換した後は外部に排出されるような開放式の形態であってもよいものである。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in the present embodiment, the
1 複合熱源ヒートポンプ装置
6 制御装置
30 負荷側循環回路
32 負荷側循環ポンプ
36 放熱端末
40 第1ヒートポンプ回路
41 第1負荷側熱交換器
43 第1圧縮機
45 第1膨張弁
46 第1熱源側熱交換器
50 第2ヒートポンプ回路
51 第2負荷側熱交換器
53 第2圧縮機
54 第2四方弁(切換弁)
55 第2膨張弁
57 第2熱源側熱交換器
C1 第1冷媒
C2 第2冷媒
L 負荷側循環液
DESCRIPTION OF
55
Claims (1)
この負荷側循環回路に配設された凝縮器としての第1負荷側熱交換器と、
前記負荷側循環回路に配設された凝縮器としての第2負荷側熱交換器と、
外気以外の所定の熱源から採熱して回路内を循環する第1冷媒を加熱する第1熱源側熱交換器と、前記第1冷媒を圧縮する第1圧縮機と、該第1圧縮機から吐出された前記第1冷媒を流通させる第1負荷側熱交換器と、該第1負荷側熱交換器から流出した前記第1冷媒を減圧する第1膨張弁と、を有し、前記第1負荷側熱交換器を介して前記負荷側循環液を加熱する第1ヒートポンプ回路と、
外気から採熱して回路内を循環する第2冷媒を加熱する第2熱源側熱交換器と、前記第2冷媒を圧縮する第2圧縮機と、前記第2圧縮機から吐出された前記第2冷媒を流通させる第2負荷側熱交換器と、該第2負荷側熱交換器から流出した前記第2冷媒を減圧する第2膨張弁と、前記第2冷媒の流れ方向を切り換える切換弁と、を有し、前記第2負荷側熱交換器を介して前記負荷側循環液を加熱する第2ヒートポンプ回路と、
前記負荷側循環回路を循環する前記負荷側循環液の温度を検出する温度センサと、
動作を制御する制御装置と、を備え、
前記第1負荷側熱交換器は、前記負荷側循環回路における第2負荷側熱交換器の上流側に直列に配設され、
前記制御装置は、前記負荷側循環液を加熱する暖房運転中に、前記温度センサで検出される前記負荷側循環液の温度が目標温水温度になるように、前記第1圧縮機または前記第2圧縮機の回転数を制御し、
さらに、前記制御装置は、少なくとも前記第2ヒートポンプ回路を作動させて前記負荷側循環液を加熱する暖房運転中に、所定の除霜開始条件が成立した場合、前記第1ヒートポンプ回路の前記第1圧縮機の回転数を最大回転数に増加させて駆動させる除霜準備動作を所定時間行わせた後に、前記切換弁を前記第2冷媒の流れ方向が前記暖房運転時の前記第2冷媒の流れ方向と逆になるように切り換えて前記第2圧縮機から吐出された前記第2冷媒を前記第2熱源側熱交換器に供給して前記第2熱源側熱交換器に発生した霜を溶かす除霜動作を実行する複合熱源ヒートポンプ装置において、
前記制御装置は、前記除霜準備動作における、前記第2ヒートポンプ回路の前記第2圧縮機の回転数を、それまでの前記暖房運転時よりも低下させて予め設定された除霜用の所定回転数で駆動させ、
さらに、前記制御装置は、前記除霜準備動作時には、前記温度センサで検出される前記負荷側循環液の温度が前記目標温水温度になるように前記第1圧縮機および前記第2圧縮機の回転数を調整する制御は行わず、前記温度センサの検出する前記負荷側循環液の温度に関係なく、前記第1圧縮機の回転数を最大回転数で固定させて駆動させると共に、前記第2圧縮機の回転数は予め設定された除霜用の所定回転数で固定させて駆動させるようにしたことを特徴とする複合熱源ヒートポンプ装置。 A load-side circulation circuit having a load-side circulation pump that circulates the load-side circulating fluid in the heat dissipation terminal;
A first load side heat exchanger as a condenser disposed in the load side circulation circuit;
A second load-side heat exchanger as a condenser disposed in the load-side circulation circuit;
A first heat source side heat exchanger that heats a first refrigerant that is collected from a predetermined heat source other than the outside air and circulates in the circuit, a first compressor that compresses the first refrigerant, and a discharge from the first compressor A first load-side heat exchanger through which the first refrigerant is circulated, and a first expansion valve that depressurizes the first refrigerant that has flowed out of the first load-side heat exchanger, and the first load A first heat pump circuit for heating the load-side circulating fluid via a side heat exchanger;
A second heat source side heat exchanger that heats the second refrigerant that is sampled from outside air and circulates in the circuit, a second compressor that compresses the second refrigerant, and the second that is discharged from the second compressor. A second load side heat exchanger for circulating the refrigerant, a second expansion valve for depressurizing the second refrigerant flowing out of the second load side heat exchanger, a switching valve for switching a flow direction of the second refrigerant, A second heat pump circuit that heats the load-side circulating fluid via the second load-side heat exchanger;
A temperature sensor for detecting the temperature of the load-side circulating fluid circulating in the load-side circulation circuit;
A control device for controlling the operation,
The first load side heat exchanger is disposed in series upstream of the second load side heat exchanger in the load side circulation circuit,
In the heating operation for heating the load-side circulating fluid, the control device is configured so that the temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor becomes a target hot water temperature. Control the speed of the compressor,
Furthermore, the control device, when a predetermined defrosting start condition is satisfied during a heating operation in which at least the second heat pump circuit is operated to heat the load-side circulating fluid, the first heat pump circuit of the first heat pump circuit After a defrost preparation operation for driving the compressor by increasing the rotational speed to the maximum rotational speed is performed for a predetermined time, the flow direction of the second refrigerant is set to flow in the second refrigerant during the heating operation. Switching to reverse the direction, supplying the second refrigerant discharged from the second compressor to the second heat source side heat exchanger to melt the frost generated in the second heat source side heat exchanger In the combined heat source heat pump device that performs the frost operation,
In the defrost preparation operation, the control device sets a predetermined rotation for defrost that is set in advance by lowering the rotation speed of the second compressor of the second heat pump circuit than that in the previous heating operation. Drive by number ,
Further, the controller rotates the first compressor and the second compressor so that the temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor becomes the target hot water temperature during the defrost preparation operation. No control is performed to adjust the number, the first compressor is driven at a maximum rotational speed regardless of the temperature of the load-side circulating fluid detected by the temperature sensor, and the second compression is performed. rotation speed of the aircraft composite source heat pump device being characterized in that the so that is driven by fixed beforehand predetermined rotational speed for the set defrost.
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