JP7332274B2 - 熱源システム - Google Patents

Description

本発明は、空調設備における熱媒の温度を制御するシステムに関する。

図５は空調設備における一般的な二次ポンプ方式の熱源システムの概略を示しており、ここでは暖房に係る構成を表示している。図５中、熱源機１の配置された左側が温熱の供給側である一次側（熱源一次側）、空調機２の配置された右側が温熱の消費側である二次側（空調二次側）に相当し、一次側と二次側との間で熱媒Ｗが循環するようになっている。熱媒Ｗとしては、例えば温水が用いられる。

一次側には熱媒（温水）Ｗに熱を供給する熱源機１が備えられる一方、二次側には温水Ｗから熱を受け取って空調空気を作り出す空調機２が備えられており、熱源機１と空調機２との間は熱媒流路３により密閉された環状に接続され、該熱媒流路３内を温水Ｗが循環する。熱媒流路３における一次側の熱源機１と二次側の空調機２の間には、それぞれ往ヘッダ４と還ヘッダ５が設けられており、往ヘッダ４は熱源機１の出口側から空調機２の入口側までの間、還ヘッダ５は空調機２の出口側から熱源機１の入口側までの間にそれぞれ配置されている。言い換えれば、熱媒流路３の周辺に各種機器を配置して構成される熱源システムのうち、往ヘッダ４と還ヘッダ５を挟んで熱源機１側が一次側、空調機２側が二次側である。そして、温水Ｗは、熱源機１から往ヘッダ４を経て空調機２に送られ、該空調機２から還ヘッダ５を経て熱源機１に還流するようになっている。

往ヘッダ４と還ヘッダ５はそれぞれ一次ヘッダ４ａ，５ａと二次ヘッダ４ｂ，５ｂにより構成されており、一次ヘッダ４ａ，５ａと二次ヘッダ４ｂ，５ｂは、それぞれ連通路４ｃ，５ｃにより連絡されている。

熱源機１の上流側の位置、及び空調機２の上流側の位置には、それぞれ一次ポンプ６、二次ポンプ７が設置される。一次ポンプ６は熱媒流路３における熱源機１の上流側の位置に設置され、二次ポンプ７は往ヘッダ４を構成する一次ヘッダ４ａと二次ヘッダ４ｂの間の連通路４ｃに設置される。一次ポンプ６は一次側、二次ポンプ７は二次側における温水Ｗの流通を駆動し、これらの働きにより、熱媒流路３において温水Ｗが循環する。一次ポンプ６から送り出されて熱源機１で加熱された温水Ｗは、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａに流れ込み、連通路４ｃに備えられた二次ポンプ７により二次ヘッダ４ｂから空調機２の備えられた熱媒流路３に送り込まれる。さらに、空調機２から下流の熱媒流路３へ流れる温水Ｗは、還ヘッダ５の二次ヘッダ５ｂに流れ込み、連通路５ｃから一次ヘッダ５ａを介して一次ポンプ６の備えられた熱媒流路３に送られ、熱源機１に還流する。

往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａとの間はバイパス流路８により連通され、互いに熱媒流路３を介さずに温水Ｗが流通できるようになっている。ここに示した例では、バイパス流路８により、往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａとが接続されている。

熱源システムの各所には、温水Ｗの流量を検出する流量計９や、温水Ｗの温度を検出する温度計１０が備えられている。

この種の熱源システムに関連する先行技術文献としては、例えば、下記の特許文献１等がある。

特開２０１６－１９４３８６号公報

上述の如き熱源システムにおいて、熱源機１は例えば空冷ヒートポンプである。空冷ヒートポンプである熱源機１は、図示しない圧縮機と膨張弁の間で熱媒（図５に示す温水Ｗとは別の熱媒）を循環させ、膨張弁の下流側にあたる熱交換器（蒸発器）にて空気から熱を受け取り、圧縮機の下流側にあたる熱交換器（凝縮器）にて温水Ｗに熱を受け渡すことで温水Ｗを加熱するようになっている。

熱源機１が空冷ヒートポンプである場合、周囲の空気温度が低い条件においては、蒸発器の表面に霜が付着する場合がある。霜は空気と熱媒の間の熱交換を妨げるので、熱源機１においては、蒸発器に霜が生じ得る状態（例えば、蒸発器の表面温度がある閾値以下に低下した状態）を検知した場合に、熱媒の循環を逆転させて除霜運転を行うようになっていることが一般的である。除霜運転においては、圧縮機で圧縮されて温度の上昇した熱媒が蒸発器に流れ込むので、蒸発器の表面の霜が融解して除去される。除霜が完了したら（つまり、例えば蒸発器の表面温度がある閾値を超えたら）、除霜運転を終了し、圧縮機から凝縮器へ、膨張弁から蒸発器へ熱媒を循環させる通常運転に戻る。

ここで、除霜運転を行う間は、熱源機１において温水Ｗへの熱の供給量が低下するため、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度が低下してしまうという問題がある。例えば図６に模式的に示す如く、通常運転時には熱源機１から空調機２における設定温度にて温水Ｗを送り出していたところ、除霜運転が開始すると温水Ｗへの熱の供給量が低下して温度が低下してしまう。除霜運転が終了すれば通常運転に戻り、温水Ｗへの熱の供給量が回復し、温水Ｗの温度は回復する。

除霜運転の間、空調機２においては、熱源機１から供給される温水Ｗの温度が設定温度よりも低下するので、空調空気への熱の供給量を保つためには、二次側における温水Ｗの流量を増加させる必要がある。このためには二次ポンプ７の出力を増大させることになるので、システムにおける消費電力が大幅に増加してしまう。

本発明は、斯かる実情に鑑み、熱源機の除霜運転時に空調機に供給される熱媒の温度を保ち得る熱源システムを提供しようとするものである。

本発明は、熱媒に熱を供給する熱源機と、
熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダの一次ヘッダ及び二次ポンプ及び往ヘッダの二次ヘッダと、
前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダ及び一次ポンプと
を備えた熱源システムであって、
前記熱媒流路の前記往ヘッダの一次ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、
外部熱源との間で補助熱媒を循環させる補助熱媒流路を介して接続され前記外部熱源で生成された熱を前記補助熱媒によって供給され、受け取った熱を前記熱媒に受け渡す熱交換器である補助熱源機と、
前記補助熱媒流路には温度調節器から入力される開度信号により調整される流量調整弁と、
前記還ヘッダと前記補助熱源機の入口側を接続すると共に前記補助熱源機の出口側を前記往ヘッダの一次ヘッダへ接続し一次ポンプを有する熱媒流路と、
前記補助熱源機の出口側を前記往ヘッダの一次ヘッダへ接続する熱媒流路には補助熱源機の出口における熱媒温度を計測する補助熱源出口温度計と、
を一次側に備え、
さらに往ヘッダの二次ヘッダには二次熱媒往温度を計測する往き二次ヘッダ温度計と、往き二次ヘッダ温度計の計測信号を受け取り、補助熱源機の出口における熱媒温度の設定値としての温度指示信号を前記温度調節器に与える制御装置とを有し、
前記温度調節器は、前記制御装置から入力される前記温度指示信号から補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を設定し、前記補助熱源出口温度計から入力された熱媒温度と補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度との偏差に応じて開度信号を出力し、
前記熱源機は、空気を熱源とする空冷ヒートポンプであり、霜の発生し得る状況を検知して除霜運転を実行するよう構成され、
前記熱源機における除霜運転の実行に伴い、
往き二次ヘッダ温度計温度に複数の閾値を設定し、前記閾値を下回るたびに補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を上方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力し、前記閾値を上回るたびに補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を下方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力することで、
熱媒への熱の供給量を増大減少させる熱媒温度補償運転を行うよう構成されていることを特徴とする熱源システムにかかるものである。

本発明の熱源システムは、前記熱源機における除霜運転の開始を報知する除霜信号により、前記流量調整弁の開度信号に関する補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を上方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力する熱媒温度補償運転を開始するよう構成されていることが好ましい。

本発明の熱源システムによれば、熱源機の除霜運転時に空調機に供給される熱媒の温度を保ち得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の実施による熱源システムの一例を示す概要図である。 本実施例の熱源システムにおいて、除霜運転を実行し且つ熱媒温度補償運転を実行しない場合の各所における熱媒の温度の推移の一例を示すグラフである。 本実施例の熱源システムにおいて、除霜運転と共に熱媒温度補償運転を実行した場合の各所における熱媒の温度の推移の一例を示すグラフである。 本実施例の熱源システムにおいて、除霜運転と共に熱媒温度補償運転を実行した場合の各所における熱媒の温度の推移の別の一例を示すグラフである。 従来の一般的な熱源システムの一例を示す概要図である。 従来の熱源システムにおいて、除霜運転を実行した場合の熱媒の温度の推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施による熱源システムの形態の一例を示しており、図中、図５と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

熱媒（温水）Ｗが循環する熱媒流路３に、熱源機１、空調機２、往ヘッダ４や還ヘッダ５、一次ポンプ６や二次ポンプ７、バイパス流路８を備え、各所に流量計９や温度計１０を設置した本実施例の熱源システムの構成は、基本的に図５に示す従来例と共通している。ただし、本実施例の場合、一次側の熱源として熱源機１のほかに補助熱源機１１を備えており、後述するように熱源機１において除霜運転を実行する際に、あわせて補助熱源機１１の作動を制御する熱媒温度補償運転を実行するようになっている点を特徴としている。

熱源機１は、入口側が熱媒流路３を介して還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａに接続されると共に、出口側が熱媒流路３を介して往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａに接続されている。還ヘッダ５から熱源機１に至る流路の途中には一次ポンプ６が備えられ、還ヘッダ５から熱源機１を通って往ヘッダ４へ至る温水Ｗの流れを駆動するようになっている。熱媒流路３における熱源機１の入口側および出口側の位置には温水Ｗの温度を測定する温度計１０が備えられ、また、一次ポンプ６の上流側の位置には温水Ｗの流量を測定する流量計９が備えられている。

補助熱源機１１は、熱源機１と同様、入口側が熱媒流路３を介して還ヘッダ５の一次ヘッダ５ａに接続されると共に、出口側が熱媒流路３を介して往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａに接続されている。還ヘッダ５から補助熱源機１１に至る流路の途中には一次ポンプ６が備えられ、還ヘッダ５から補助熱源機１１を通って往ヘッダ４へ至る温水Ｗの流れを駆動するようになっている。熱媒流路３における補助熱源機１１の入口側および出口側の位置には温水Ｗの温度を測定する温度計１０が備えられ、また、一次ポンプ６の上流側の位置および還ヘッダ５の連通路５ｃには温水Ｗの流量を測定する流量計９が備えられている。

二次側には、往ヘッダ４の二次ヘッダ４ｂと、還ヘッダ５の連通路５ｃに温度計１０が備えられ、空調機２の上流側（往き側）および下流側（還り側）における温水Ｗの温度を測定するようになっている。

尚、ここに示した以外にも、流路や各機器に温度計や流量計を設置し、熱源システムの各所における温水Ｗの温度や流量を測定するようにしても良い。

本実施例の場合、熱源機１は空気を熱源とする空冷ヒートポンプ式の熱源装置であり、図示しない圧縮機と膨張弁の間で熱媒（図１に示す温水Ｗとは別の熱媒）を循環させ、膨張弁の下流側にあたる熱交換器（蒸発器）にて空気から熱を受け取り、圧縮機の下流側にあたる熱交換器（凝縮器）にて温水Ｗに熱を受け渡すことで温水Ｗを加熱するようになっている。

補助熱源機１１としては、外部熱源１２との熱交換により温水Ｗに熱を供給する熱交換器を想定している。外部熱源１２は、例えばコージェネレーションシステムであり、熱交換器である補助熱源機１１との間には補助熱媒Ｓを循環させる補助熱媒流路１３を備えている。補助熱媒Ｓは例えば水蒸気であり、外部熱源１２において熱を受け取った補助熱媒Ｓが補助熱媒流路１３を通って補助熱源機１１に流れ、温水Ｗへ熱を受け渡した後、補助熱媒流路１３を通って外部熱源１２に戻されるようになっている。外部熱源１２から補助熱源機１１に至る補助熱媒流路１３の途中には流量調整弁１４が備えられており、この流量調整弁１４の開度を調整することにより補助熱媒流路１３における補助熱媒Ｓの循環量を調節し、補助熱源機１１における温水Ｗへの熱の供給量を操作できるようになっている。こうして、本実施例の熱源システムでは、二次側の空調機２へ温水Ｗを供給するにあたり、一次側では熱源機１からの熱に加え、必要に応じて補助熱源機１１からも温水Ｗに対し熱を供給することができるようになっている。

尚、ここでは簡単のため、熱源機１、補助熱源機１１、空調機２およびこれらを備えた熱媒流路３の系統をそれぞれ１台および１系統ずつ図示しているが、実際に本発明の熱源システムを実施するにあたっては、これらの機器および系統をそれぞれ複数備えても良い。

また、外部熱源１２としてはコージェネレーションシステムに限定されず、種々の熱源を想定し得る。あるいは、補助熱源機１１として、外部の熱源を利用する形式以外の熱源機、例えば燃料式の加熱装置等を採用することもできる。いずれにせよ、熱媒流路３を循環する温水Ｗに対して熱を供給し得る装置であれば、種々の装置を補助熱源機１１として利用し得る。ただし、別の施設の排熱を利用する外部熱源１２から補助熱源機１１を介して熱を温水Ｗへ供給するようにすれば、通常の運転時や後述する熱媒温度補償運転において、補助熱源機１１による温水Ｗの加熱に排熱を利用することができ、省エネルギーの面で有利である。

こうした熱源システムの運転は、制御装置１５により制御される。制御装置１５は、熱源機１や補助熱源機１１、空調機２、一次ポンプ６や二次ポンプ７といった装置により構成される熱源システム全体を監視し、制御を行う装置である。制御装置１５は、各所における温水Ｗの流通量や温度を監視するほか、熱源機１や補助熱源機１１における生成熱量の算出、空調機２における負荷熱量の算出、熱源機１や補助熱源機１１、空調機２、各一次ポンプ６、二次ポンプ７のオンオフの監視や制御、一次ポンプ６、二次ポンプ７における温水Ｗの流量の制御等を行う。図１には制御装置１５に入力され、あるいは出力される信号の一部を図示しており、各流量計９からは各所における温水Ｗの流量値が流量信号９ａとして、各温度計１０からは各所における温水Ｗの温度値が温度信号１０ａとして、それぞれ制御装置１５に入力される。

また、熱源機１の作動は制御装置１５から出力される操作信号１ａにより操作される一方、熱源機１における運転状態が各種の信号として制御装置１５に入力されるようになっている。ここでは、熱源機１から制御装置１５に入力される信号の一例として除霜信号１ｂを図示している。除霜信号１ｂは、熱源機１における除霜運転を報知する信号であり、例えば除霜運転を開始する際に制御装置１５に対して入力される。尚、除霜信号１ｂを入力するタイミングは、除霜運転の開始時に限らず、例えば終了する際にも除霜運転の終了を報知する除霜信号１ｂを入力するようにしても良いし、また、除霜運転の実行中、熱源機１の除霜に係る運転状態を除霜信号１ｂとして経時的に制御装置１５に入力しても良い。

補助熱源機１１における熱交換量は、上述の如く流量調整弁１４の開度を介して補助熱媒Ｓの流量を操作することで調節されるが、流量調整弁１４の開度は、温度調節器１６から入力される開度信号１４ａにより調整される。温度調節器１６に対しては、補助熱源機１１の出口側に設置された温度計１０から温度値が温度信号１０ａとして入力されると共に、制御装置１５からは補助熱源機１１の出口側における温水Ｗの設定温度が温度指示信号１６ａとして入力される。温度調節器１６においては、温度計１０から温度信号１０ａとして入力される温度の実測値が、制御装置１５から温度指示信号１６ａとして入力される温度の設定値より低い場合には流量調整弁１４の開度を大きくし、高い場合には開度を小さくするよう、流量調整弁１４に対して制御を行う。

その他、熱源システムを構成する各機器と制御装置１５の間では各種の信号がやり取りされるが、本発明の要旨と直接関係しない信号については、図１においては適宜図示を省略している。

次に、上記した本実施例の作動を説明する。

熱源システムの運転時には、空調機２の上流側における温水Ｗの温度（二次熱媒往温度。往ヘッダ４の二次ヘッダ４ｂに設置された温度計１０の測定値として得られる。Ｔ_ａとする）と、下流側における温度（二次熱媒還温度。還ヘッダ５の連通路５ｃに設置された温度計１０の測定値として得られる。Ｔ_ｂとする）の差に、二次側の熱媒流路３における温水Ｗの流量（Ｖ_２とする。還ヘッダ５の連通路５ｃに設置された流量計９の測定値として得られる）を乗じたものに所定の係数を乗じた値（すなわち、ａ×（Ｔ_ａ－Ｔ_ｂ）×Ｖ_２）が二次側の負荷熱量となる。

通常運転時、一次側においては、例えば熱源機１および補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度（それぞれＴ_ｃおよびＴ_ｄとする。熱源機１および補助熱源機１１の出口側にそれぞれ設置された温度計１０の測定値として得られる）が、二次側における二次熱媒往温度Ｔ_ａの設定値と一致するように運転を行う。このとき、熱源機１を流通する温水Ｗの流量（Ｖ_１ｃとする。一次側における熱源機１の上流に設置された一次ポンプ６における流量であり、該一次ポンプ６の上流に設けられた流量計９の測定値として得られる）と、補助熱源機１１を流通する温水Ｗの流量（Ｖ_１ｄとする。一次側における補助熱源機１１の上流に設置された一次ポンプ６における流量であり、該一次ポンプ６の上流に設けられた流量計９の測定値として得られる）の合計が二次側の流量Ｖ_２と一致するように各一次ポンプ６を運転すると、還ヘッダ５から熱源機１および補助熱源機１１に戻る温水Ｗの温度（それぞれＴ_ｅおよびＴ_ｆとする。熱源機１および補助熱源機１１の入口側にそれぞれ設置された温度計１０の測定値として得られる）が、二次熱媒還温度Ｔ_ｂと一致する。つまり、例えば二次熱媒往温度Ｔ_ａの設定値が５５℃であり、二次熱媒還温度Ｔ_ｂが５０℃である場合、
・Ｔ_ｃ＝Ｔ_ｄ＝Ｔ_ａ＝５５℃（熱源機１の出口側における温水Ｗの温度と、補助熱源機１１の出口側における温水Ｗの温度と、空調機２の入口側における温水Ｗの温度が一致）
・Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｂ＝５０℃（熱源機１の入口側における温水Ｗの温度と、補助熱源機１１の入口側における温水Ｗの温度と、空調機２の出口側における温水Ｗの温度が一致）
・Ｔ_ｃ－Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｄ－Ｔ_ｆ＝Ｔ_ａ－Ｔ_ｂ＝５℃（熱源機１の前後における温水Ｗの温度差と、補助熱源機１１の前後における温水Ｗの温度差と、空調機２の前後における温水Ｗの温度差が一致）
・Ｖ_１ｃ＋Ｖ_１ｄ＝Ｖ_２（一次側における温水Ｗの流量の合計と、二次側における温水Ｗの流量が一致）
・ａ×（Ｔ_ｃ－Ｔ_ｄ）×Ｖ_１ｃ＋ａ×（Ｔ_ｅ－Ｔ_ｆ）×Ｖ_１ｄ＝ａ×（Ｔ_ａ－Ｔ_ｂ）×Ｖ_２ （熱源機１における生成熱量と、補助熱源機１１における生成熱量の合計が、空調機２における負荷熱量と一致）
である。

尚、上述の運転状態は説明の便宜上設定した単純化された一例であって、実際の運転状態における各値の関係はこの限りではないことは勿論である（後に説明する別の運転状態に関しても同様である）。

続いて、熱源機１において除霜運転を実行する場合を考える。熱源機１は、霜の発生し得る状況、例えば熱源機１に備えた図示しない蒸発器の表面温度が所定の閾値以下に低下したことを検知すると、除霜運転を開始する。熱源機１が除霜運転を開始すると、熱源機１における温水Ｗへの熱の供給量が低下する。その結果、例えば二次側の空調機２の出口から５０℃で戻されてくる温水Ｗ（Ｔ_ｅ＝Ｔ_ｂ＝５０℃）に対し、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度は５１℃（Ｔ_ｃ＝５１℃）となる。

補助熱源機１１においては、仮に通常運転時と同じ運転状態を継続した場合、温水Ｗへの熱の供給量は変化しない。二次側の空調機２の出口から５０℃で戻されてくる温水Ｗ（Ｔ_ｆ＝Ｔ_ｂ＝５０℃）に対し、補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度は５５℃（Ｔ_ｄ＝５５℃）となる。

熱源機１と補助熱源機１１から送り出される温水Ｗは往ヘッダ４において合流し、混合されて空調機２へ供給される。空調機２に供給される温水Ｗの温度は、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度より高く、補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度より低い温度、例えば５３℃（Ｔ_ａ＝５３℃）となる。この値は、設定値（Ｔ_ａ＝５５℃）より低い。

熱源機１における除霜運転が終了すれば、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃ、および空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａは回復する。つまり、Ｔ_ｃ＝Ｔ_ｄ＝Ｔ_ａ＝５５℃となる。

この場合の除霜運転の前後における温水Ｗの温度の推移を図２に示す。実線が熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃ、一点鎖線が補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄ、二点鎖線が空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａを示す。Ｔ_ｄは一定であるが、除霜運転中、Ｔ_ｃおよびＴ_ａは低下することになる。二次熱媒往温度Ｔ_ａが設定値より低下すれば、空調機２における空気との熱交換率が低下するので、二次熱媒還温度Ｔ_ｂは上昇し（尚、温度Ｔ_ｂについては、図２への図示は省略する）、二次熱媒還温度Ｔ_ｂとの温度差Ｔ_ａ－Ｔ_ｂが小さくなる。一方、空調機２において必要とされる供給熱量は変わらないので、二次側における負荷熱量ａ×（Ｔ_ａ－Ｔ_ｂ）×Ｖ_２を同じにするための二次側の流量Ｖ_２が大きくなり、二次ポンプ７に要求される出力が大きくなって消費電力が増大してしまう。

そこで、本実施例においては、熱源機１における除霜運転の実行に伴い、補助熱源機１１において熱媒Ｗへの熱の供給量を増大させる熱媒温度補償運転を行うことで、二次熱媒往温度Ｔ_ａの低下を抑えることができるようにしている。

熱源機１においては、蒸発器の表面温度の低下等を検知して除霜運転を開始するが、その際、制御装置１５に対して除霜信号１ｂを送信し、制御装置１５において熱源機１の除霜運転の開始を検知する。除霜運転の開始を検知すると、制御装置１５は熱媒温度補償運転を開始する。具体的には、温度調節器１６に対し、補助熱源機１１の出口における温水Ｗの温度Ｔ_ｄを上方修正するよう温度指示信号１６ａを出力する。温度調節器１６は、流量調整弁１４に対し開度信号１４ａを出力して流量調整弁１４の開度を調整し、外部熱源１２と補助熱源機１１を循環する補助熱媒Ｓの流量を増大させて補助熱源機１１における温水Ｗへの熱の供給量を増やし、補助熱源機１１から供給される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを上昇させる。

このとき、例えば熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃに応じ、補助熱源機１１における温水Ｗへの熱の供給量を操作することができる。すなわち、制御装置１５において熱源機１の出口側における温水Ｗの温度Ｔ_ｃを監視し、温度Ｔ_ｃの低下に応じて補助熱源機１１から供給される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを上昇させるよう制御を行う。例えば図３に示す如く、温度Ｔ_ｃに複数の閾値（図中にＴ_ｃ閾値１～３として図示）を設定しておく。そして、除霜信号１ｂにより除霜運転の開始を検知した時点で流量調整弁１４の開度を大きくするほか、温度Ｔ_ｃが各閾値を下回るたびに流量調整弁１４の開度を大きくする調整を行い、補助熱源機１１から供給される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを上昇させる。

このようにすると、除霜運転の開始後、実線で示す温度Ｔ_ｃが各閾値を下回るたびに流量調整弁１４の開度が大きく調整され、一点鎖線で示す温度Ｔ_ｄが段階的に上昇する。そして、温度Ｔ_ｃの温水Ｗと温度Ｔ_ｄの温水Ｗが混合した温水Ｗの温度である二次熱媒往温度Ｔ_ａ（二点鎖線で示す）は、温度Ｔ_ｃが低下しても、図２に示す場合よりは高い温度範囲内で推移することになる。このように、温度Ｔ_ｃの値に応じて補助熱源機１１における温水Ｗへの熱の供給量を操作すれば、熱媒温度補償運転にあたって二次熱媒往温度Ｔ_ａが設定値を大幅に超えて上昇することがない。

除霜運転の開始後、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃが低い値（例えば、５１℃）で安定すると、これに応じて、補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄは高い値（例えば、５７℃）で安定する。そして、二次熱媒往温度Ｔ_ａは、設定値（５５℃）にて安定する。

熱源機１における除霜運転が終了すると、実線で示す温度Ｔ_ｃは徐々に回復する。制御装置１５は、温度Ｔ_ｃの上昇に伴い、流量調整弁１４の開度を小さくする調整を行い、補助熱源機１１における熱の供給量を段階的に低下させ、一点鎖線で示す温度Ｔ_ｄを下降させる。最終的には、通常運転時と同じく、Ｔ_ｃ＝Ｔ_ｄ＝Ｔ_ａ＝５５℃となる。

あるいは、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃではなく、空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａに応じて流量調整弁１４の開度を調整するようにしても良い。例えば図４に示す如く、温度Ｔ_ａに関して許容温度範囲を設定すると共に温度Ｔ_ａの値を監視し、除霜信号１ｂにより除霜運転の実行を検知していることを条件として、温度Ｔ_ａの値がこの許容温度範囲を外れるたびに流量調整弁１４の開度を調整する。すなわち、温度Ｔ_ａが許容温度範囲の下限を下回れば流量調整弁１４の開度を大きくし、温度Ｔ_ａが許容温度範囲の上限を上回れば流量調整弁１４の開度を小さくするような制御を行う。

この場合、図４に示す如く、除霜運転を開始して温度Ｔ_ｃが低下すると、これに伴って温度Ｔ_ａも低下するが、この温度Ｔ_ａが許容温度範囲の下限を下回ったところで流量調整弁１４の開度が大きく調整されて温度Ｔ_ｄが上昇し、これにより温度Ｔ_ａが上昇する。さらに温度Ｔ_ｃが低下し、温度Ｔ_ａが許容温度範囲の下限を再び下回ったら、流量調整弁１４の開度をさらに大きく調整する。また、除霜運転の終了時には、温度Ｔ_ａが許容温度範囲の上限を上回ったところで流量調整弁１４の開度を小さく調整し、温度Ｔ_ｄを低下させて温度Ｔ_ａを低く調整する。こうすることで、空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａが一定の許容温度範囲内から大きく外れることなく保たれる。

熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃに応じて補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを操作する場合には（図３参照）、熱源機１における生成熱量の低下に対して速やかに温度Ｔ_ｄを調整できるというメリットがある一方、空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａを直接操作するわけではないため、温度Ｔ_ａの調整結果に多少のばらつきが生じやすいというデメリットがある。また、空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａに応じて補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを操作する場合には（図４参照）、温度Ｔ_ａを適当な値に調整しやすいというメリットがある一方、熱源機１において除霜運転が始まって生成熱量が低下し、温度Ｔ_ａが低下してから温度Ｔ_ｄを調整することになるため、熱源機１における生成熱量の低下に対し、温度Ｔ_ｄの速やかな調整がしにくいというデメリットがある。尚、熱媒温度補償運転におけるこうした操作は、ここに説明した例に限定されない。熱媒温度補償運転の態様は、除霜運転に伴う温度Ｔ_ａの低下あるいは大きな変化を抑え得るよう、適宜変更あるいは選択し得る。

このように、本実施例の熱源システムにおいては、熱源機１において除霜運転を行う際、補助熱源機１１における温水Ｗへの熱の供給量を増やす熱媒温度補償運転を行い、熱源機１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｃや、空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａに応じて補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを操作するようにしている。その結果、二次側の空調機２に供給される温水Ｗの温度Ｔ_ａの低下が抑えられるので、空調機２における空気との熱交換率の低下も抑えられて温度Ｔ_ｂの上昇も抑えられ、温度差Ｔ_ａ－Ｔ_ｂが保たれる。よって、負荷熱量を保つための二次側の流量Ｖ_２が抑えられて、二次ポンプ７における消費電力の大幅な増大が回避されることになる。

熱媒温度補償運転は、熱源機１から出力される除霜信号１ｂにより除霜運転の開始を検知したことを条件として開始することができるが、このほかに、例えば温度Ｔ_ａや温度Ｔ_ｃの低下により除霜運転の開始を間接的に検知し、熱媒温度補償運転を開始するようにしても良い。ただし、温水Ｗの温度の低下は必ずしも除霜運転のみによって生じるわけではないので、このようにした場合、除霜運転が行われていない時に熱媒温度補償運転を実行してしまう可能性がある。そこで、除霜信号１ｂの検知を熱媒温度補償運転を実行する条件の少なくとも一つに設定すれば、熱媒温度補償運転を除霜運転と確実に連動させることができ、除霜運転に伴う二次熱媒往温度Ｔ_ａの低下をより確実に回避することが可能である。特に、温度Ｔ_ａに応じて補助熱源機１１から送り出される温水Ｗの温度Ｔ_ｄを操作する場合には（図４参照）、熱媒温度補償運転の実行は除霜運転の実行を検知していることを条件とすることが好ましい。通常運転時における負荷変動により温度Ｔ_ａが許容温度範囲を外れた場合に、流量調整弁１４の開度が変更されてしまうのを防ぐためである。

また、熱媒温度補償運転の終了は、例えば熱源機１の出口における温水Ｗの温度Ｔ_ｃの回復を条件としても良いし、あるいは除霜運転の終了についても除霜信号１ｂにより検知し、これによって熱媒温度補償運転を終了するようにしても良い。

以上のように、上記本実施例の熱源システムは、熱媒（温水）Ｗに熱を供給する熱源機１と、熱媒Ｗから熱を受け取って空調空気を作り出す空調機２と、熱源機１と空調機２との間で熱媒Ｗを循環させる熱媒流路３と、該熱媒流路３における熱源機１の出口側から空調機２の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａ及び二次ポンプ７及び往ヘッダ４の二次ヘッダ４ｂと、熱媒流路３における空調機２の出口側から熱源機１の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダ５及び一次ポンプ６とを備えた熱源システムであって、熱媒流路３の前記往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａと還ヘッダ５を挟んで熱源機１側を一次側、空調機２側を二次側とした場合に、外部熱源１２との間で補助熱媒Ｓを循環させる補助熱媒流路１３を介して接続され外部熱源１２で生成された熱を補助熱媒Ｓによって供給され、受け取った熱を熱媒Ｗに受け渡す熱交換器である補助熱源機１１と、補助熱媒流路１３には温度調節器１６から入力される開度信号１４ａにより調整される流量調整弁１４と、還ヘッダ５と補助熱源機１１の入口側を接続すると共に補助熱源機１１の出口側を往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａへ接続し一次ポンプ６を有する熱媒流路３と、補助熱源機１１の出口側を往ヘッダ４の一次ヘッダ４ａへ接続する熱媒流路３には補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄを計測する補助熱源出口温度計（温度計）１０と、を一次側に備え、さらに往ヘッダ４の二次ヘッダ４ｂには二次熱媒往温度Ｔａを計測する往き二次ヘッダ温度計（温度計）１０と、往き二次ヘッダ温度計１０の計測信号１０ａを受け取り、補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定値としての温度指示信号１６ａを温度調節器１６に与える制御装置１５とを有し、温度調節器１６は、制御装置１５から入力される温度指示信号１６ａから補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定温度を設定し、補助熱源出口温度計１０から入力された熱媒温度と補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定温度との偏差に応じて開度信号１４ａを出力し、熱源機１は、空気を熱源とする空冷ヒートポンプであり、霜の発生し得る状況を検知して除霜運転を実行するよう構成され、熱源機１における除霜運転の実行に伴い、往き二次ヘッダ温度計温度Ｔｃに複数の閾値を設定し、閾値を下回るたびに補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定温度を上方修正するよう温度指示信号１６ａを制御装置１５から温度調節器１６に出力し、閾値を上回るたびに補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定温度を下方修正するよう温度指示信号１６ａを制御装置１５から温度調節器１６に出力することで、熱媒への熱の供給量を増大減少させる熱媒温度補償運転を行うよう構成されている。こうすることにより、二次熱媒往温度Ｔ_ａの低下が抑えられるので、負荷熱量を保つための二次側の流量Ｖ_２が抑えられて、二次側における消費電力の大幅な増大を回避することができる。

本実施例の熱源システムは、熱源機１における除霜運転の開始を報知する除霜信号１ｂにより、流量調整弁１４の開度信号１４ａに関する補助熱源機１１の出口における熱媒温度Ｔｄの設定温度を上方修正するよう温度指示信号１６ａを制御装置１５から温度調節器１６に出力する熱媒温度補償運転を開始するよう構成されているので、熱媒温度補償運転を除霜運転と確実に連動させることができる。また、除霜運転の開始と同時に熱媒温度補償運転を開始することで。二次熱媒往温度Ｔａの低下をより確実に回避することができる。

本実施例の熱源システムは、熱媒温度補償運転時、熱源機１から送り出される熱媒Ｗの温度Ｔ_ｃに応じて補助熱源機１１における熱の供給量を操作するよう構成されているので、熱媒温度補償運転にあたり、二次熱媒往温度Ｔ_ａが設定値を大幅に超えて上昇することなく、適当な温度範囲内で推移する。

本実施例の熱源システムは、熱媒温度補償運転時、空調機２に供給される熱媒Ｗの温度Ｔ_ａに応じて補助熱源機１１における熱の供給量を操作するよう構成することができ、このようにしても、熱媒温度補償運転にあたり、二次熱媒往温度Ｔ_ａが設定値を大幅に超えて上昇することなく、適当な温度範囲内で推移する。

本実施例の熱源システムにおいて、補助熱源機１１は、外部熱源１２で生成される熱を、熱媒流路３を流通する熱媒Ｗに供給する熱交換器であるので、熱媒温度補償運転の際、補助熱源機１１による熱媒Ｗの加熱に外部熱源１２の熱を利用することができ、省エネルギーの面で有利である。

したがって、上記本実施例によれば、熱源機の除霜運転時に空調機に供給される熱媒の温度を保ち得る。

尚、本発明の熱源システムは、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 熱源機
１ｂ 除霜信号
２ 空調機
３ 熱媒流路
４ 往ヘッダ
４ａ 一次ヘッダ
４ｂ 二次ヘッダ
５ 還ヘッダ
６ 一次ポンプ
７ 二次ポンプ
１０ 補助熱源出口温度計（温度計）
往き二次ヘッダ温度計（温度計）
１０ａ 計測信号（温度信号）
１１ 補助熱源機
１２ 外部熱源
１３ 補助熱媒流路
１４ 流量調整弁
１４ａ 開度信号
１５ 制御装置
１６ 温度調節器
１６ａ 温度指示信号
Ｓ 補助熱媒
Ｔａ 二次熱媒往温度（温水の温度）
Ｔｄ 補助熱源出口温度（熱媒温度、補助熱源機から送り出される温水の温度）
Ｔｃ 往き二次ヘッダ温度計温度（熱源機から送り出される温水の温度）
Ｗ 熱媒（温水）

Claims (2)

1. 熱媒に熱を供給する熱源機と、
   熱媒から熱を受け取って空調空気を作り出す空調機と、
   前記熱源機と前記空調機との間で熱媒を循環させる熱媒流路と、
   該熱媒流路における前記熱源機の出口側から前記空調機の入口側までの間の位置に設置される往ヘッダの一次ヘッダ及び二次ポンプ及び往ヘッダの二次ヘッダと、
   前記熱媒流路における前記空調機の出口側から前記熱源機の入口側までの間の位置に設置される還ヘッダ及び一次ポンプと
   を備えた熱源システムであって、
   前記熱媒流路の前記往ヘッダの一次ヘッダと前記還ヘッダを挟んで前記熱源機側を一次側、前記空調機側を二次側とした場合に、
   外部熱源との間で補助熱媒を循環させる補助熱媒流路を介して接続され前記外部熱源で生成された熱を前記補助熱媒によって供給され、受け取った熱を前記熱媒に受け渡す熱交換器である補助熱源機と、
   前記補助熱媒流路には温度調節器から入力される開度信号により調整される流量調整弁と、
   前記還ヘッダと前記補助熱源機の入口側を接続すると共に前記補助熱源機の出口側を前記往ヘッダの一次ヘッダへ接続し一次ポンプを有する熱媒流路と、
   前記補助熱源機の出口側を前記往ヘッダの一次ヘッダへ接続する熱媒流路には補助熱源機の出口における熱媒温度を計測する補助熱源出口温度計と、
   を一次側に備え、
   さらに往ヘッダの二次ヘッダには二次熱媒往温度を計測する往き二次ヘッダ温度計と、往き二次ヘッダ温度計の計測信号を受け取り、補助熱源機の出口における熱媒温度の設定値としての温度指示信号を前記温度調節器に与える制御装置とを有し、
   前記温度調節器は、前記制御装置から入力される前記温度指示信号から補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を設定し、前記補助熱源出口温度計から入力された熱媒温度と補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度との偏差に応じて開度信号を出力し、
   前記熱源機は、空気を熱源とする空冷ヒートポンプであり、霜の発生し得る状況を検知して除霜運転を実行するよう構成され、
   前記熱源機における除霜運転の実行に伴い、
   往き二次ヘッダ温度計温度に複数の閾値を設定し、前記閾値を下回るたびに補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を上方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力し、前記閾値を上回るたびに補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を下方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力することで、
   熱媒への熱の供給量を増大減少させる熱媒温度補償運転を行うよう構成されていることを特徴とする熱源システム。
2. 前記熱源機における除霜運転の開始を報知する除霜信号により、前記流量調整弁の開度信号に関する補助熱源機の出口における熱媒温度の設定温度を上方修正するよう温度指示信号を前記制御装置から前記温度調節器に出力する熱媒温度補償運転を開始するよう構成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の熱源システム。

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