JPS59183268A - Heat pump system - Google Patents
Heat pump systemInfo
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- JPS59183268A JPS59183268A JP58056232A JP5623283A JPS59183268A JP S59183268 A JPS59183268 A JP S59183268A JP 58056232 A JP58056232 A JP 58056232A JP 5623283 A JP5623283 A JP 5623283A JP S59183268 A JPS59183268 A JP S59183268A
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、主としてビル、工場等の冷暖房に用いられ
るヒートポンプシステムに関づる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a heat pump system mainly used for heating and cooling buildings, factories, etc.
近年、ビル、工場等の冷暖房に、ヒートポンプ方式によ
る冷暖房システム（ヒートポンプシステム）が多く用い
られる。このシステムは通常電気式モータによって駆動
されるが、最近エンジン駆動によるものが開発され、実
用化されている。このエンジン駆動によるシステムは従
来のボイラおよび冷凍機による冷暖、房システムに比較
し、ランニングコストを３０〜５０％も低減することが
でき、したがって省エネルギー化を図る上で極めて有用
であるが、イニシャルコストが高いという欠点があり、
これが普及の阻害要因となっている。In recent years, heat pump-based heating and cooling systems (heat pump systems) are often used for heating and cooling buildings, factories, etc. This system is usually driven by an electric motor, but recently an engine-driven system has been developed and put into practical use. This engine-driven system can reduce running costs by 30 to 50% compared to conventional heating, cooling, and air conditioning systems using boilers and refrigerators, and is therefore extremely useful for energy conservation, but the initial cost is It has the disadvantage of high
This is an impediment to its widespread use.
第１図（イ）は従来のエンジン駆動によるヒートポンプ
システムの概略構成を示す図である。こ図において、符
号１は水と冷媒（フロンガス）との熱交換を行う熱交換
器、２は冷媒ガスを圧縮する圧縮機、３は空気と冷媒ガ
スとの熱交換を行う空気熱交換器、４は冷媒を断熱膨張
させる膨張弁、５は圧縮機２を駆動するエンジン、６は
エンジン５において発生する熱を回収する熱交換器、７
はエンジン５の排ガス中の熱を回収する熱交換器、８〜
１１はヘッダ、１２．１３はポンプ、１４゜１５は冷媒
回路を変える四方弁、１６は液化した冷媒をためる受液
器である。FIG. 1(a) is a diagram showing a schematic configuration of a conventional engine-driven heat pump system. In this figure, numeral 1 is a heat exchanger that exchanges heat between water and refrigerant (fluorocarbon gas), 2 is a compressor that compresses refrigerant gas, 3 is an air heat exchanger that exchanges heat between air and refrigerant gas, 4 is an expansion valve that adiabatically expands the refrigerant; 5 is an engine that drives the compressor 2; 6 is a heat exchanger that recovers heat generated in the engine 5; 7
is a heat exchanger that recovers heat in the exhaust gas of the engine 5;
11 is a header, 12, 13 is a pump, 14 and 15 are four-way valves for changing the refrigerant circuit, and 16 is a receiver for storing liquefied refrigerant.
以下の構成において、冷房用の冷水を製造する時は、熱
交換器１が蒸発器として機能し、また、空気熱交換器３
が凝縮器として機能する。すなわち、熱交換器１を通過
する冷媒は、ポンプ１３によって送られる水から熱を吸
収して気化し、冷媒ガスとし°Ｃ圧縮Ｉａ２へ送られる
。圧縮機２は冷媒ガスを圧縮し高温高圧の冷媒ガスとし
て空気熱交換器３へ送る。この空気熱交換器３へ送られ
た冷媒ガスは、ここで熱を空気中に放出して液化する。In the following configuration, when producing cold water for air conditioning, the heat exchanger 1 functions as an evaporator, and the air heat exchanger 3 functions as an evaporator.
acts as a condenser. That is, the refrigerant passing through the heat exchanger 1 absorbs heat from the water sent by the pump 13, vaporizes it, and is sent to the °C compression Ia2 as a refrigerant gas. The compressor 2 compresses the refrigerant gas and sends it to the air heat exchanger 3 as a high temperature and high pressure refrigerant gas. The refrigerant gas sent to the air heat exchanger 3 releases heat into the air and liquefies it.
この液化した冷媒ガスは膨張弁４において断熱膨張し、
低温低圧の冷媒となり、熱交換器１へ戻る。This liquefied refrigerant gas expands adiabatically in the expansion valve 4,
It becomes a low-temperature, low-pressure refrigerant and returns to the heat exchanger 1.
しかして、ヘッダ１０へ供給された水は熱交換器１にお
いて冷却され、冷房用の冷水としてヘッダ１１へ送られ
る。Thus, the water supplied to the header 10 is cooled in the heat exchanger 1 and sent to the header 11 as cold water for cooling.
一方、ヘッダ９へ供給された水はポンプ１２によって熱
交換器６および７へ送られここでエンジン５から発生す
る熱およびエンジン５の排ガス中の熱を吸収して温水と
なり、ヘッダ８へ送られる。On the other hand, the water supplied to the header 9 is sent to the heat exchangers 6 and 7 by the pump 12, where it absorbs the heat generated by the engine 5 and the heat in the exhaust gas of the engine 5, becomes hot water, and is sent to the header 8. .
この温水は給湯用あるいは暖房用として用いられる。This hot water is used for hot water supply or space heating.
次に、暖房用の温水を製造する時は、第１図（ロ）に示
すように四方弁１４．１５により冷媒回路が変えられる
。そして、この場合、熱交換器１が凝縮器として、また
、空気熱交換器３が蒸発器として機能する。すなわち、
空気熱交換器３において空気中の熱を吸収して気化した
冷媒ガスは、圧縮機２において圧縮され、熱交換器１に
おいて熱を放出して液化される。ポンプ１３によって熱
交換器１へ送られた水は、熱交換器１において冷媒ガス
が放出する熱を吸収して温水となり、ヘッダ１１へ送ら
れる。Next, when producing hot water for heating, the refrigerant circuit is changed using the four-way valves 14 and 15, as shown in FIG. 1 (b). In this case, the heat exchanger 1 functions as a condenser, and the air heat exchanger 3 functions as an evaporator. That is,
The refrigerant gas that absorbs heat in the air and vaporizes in the air heat exchanger 3 is compressed in the compressor 2, and is liquefied in the heat exchanger 1 by releasing heat. The water sent to the heat exchanger 1 by the pump 13 absorbs the heat released by the refrigerant gas in the heat exchanger 1, becomes hot water, and is sent to the header 11.
ところで、上述した従来のヒートポンプシステムは空気
熱交換器３を用いているため、次の様な種々の問題があ
った。By the way, since the conventional heat pump system described above uses the air heat exchanger 3, there are various problems as follows.
■価格が高価になる。■Price becomes expensive.
■空気熱交換器３の外形、が大きく、このため、広い設
置面積を必要とづる。■The external shape of the air heat exchanger 3 is large, and therefore a large installation area is required.
■外気温が低い場合に効率が悪くなり、極端な場合は使
用不能となる。■Efficiency decreases when the outside temperature is low, and in extreme cases it becomes unusable.
■通常、空気熱交換器３は建物の屋上に、圧縮機２、熱
交換器１等は地下室に設置され、このた、長い冷媒配管
が必要になる。なお、冷媒配管は内部をフロンガスが通
るため、水の配管に比較して高価になると共に、施工も
むずかしく、したがって、長い冷媒配管は極めて好まし
くない。■Normally, the air heat exchanger 3 is installed on the roof of a building, and the compressor 2, heat exchanger 1, etc. are installed in the basement, and long refrigerant piping is required. Note that, since the refrigerant pipes allow fluorocarbon gas to pass through them, they are more expensive than water pipes and are also difficult to construct, so long refrigerant pipes are extremely undesirable.
この発明は以上の各問題点をいずれも解決することがで
きるヒートポンプシステムを提供づるもので、空気熱交
換器に変えて水等の媒体と冷媒との熱交換を行う熱交換
器を設けると共に、上記媒体を冷却する冷却塔を設けた
ことを特徴としている。This invention provides a heat pump system that can solve all of the above problems, and includes a heat exchanger that exchanges heat between a medium such as water and a refrigerant instead of an air heat exchanger. It is characterized by providing a cooling tower for cooling the medium.
以下、図面を参照しこの発明の一実施例について説明す
る。第２図はこの発明によるヒートポンプシステムの構
成を示す図であり、この図において第１図（イ）の各部
に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略
する。第２図において、符号１６は第１図（イ）におけ
る空気熱交換器３の代わりに設けられた熱交換器であり
、冷媒と水との間の熱交換を行うものである。また、１
７は冷却塔、１８．３０はポンプ、１９は水と水との間
の熱交換を行う熱交換器、２０〜２８は各々管路の開閉
用の弁である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a heat pump system according to the present invention. In this diagram, parts corresponding to those in FIG. In FIG. 2, reference numeral 16 is a heat exchanger provided in place of the air heat exchanger 3 in FIG. 1(A), and is used to exchange heat between refrigerant and water. Also, 1
7 is a cooling tower, 18.30 is a pump, 19 is a heat exchanger for exchanging heat between water, and 20 to 28 are valves for opening and closing pipes, respectively.
この図に示づシステムにおいて、冷房用の冷水を製造４
る場合は、弁２０．２２．２６を各々閉状態、弁２１．
２３，２４．２５．２７．２８を各々閉状態とする。こ
れにより、破線によって示す管路が使用されない状態と
なる。この場合、ヘッダ１０へ供給された水はポンプ１
３によって熱交換器１９を通して熱交換器１へ送られ、
ここで冷却された後、ヘッダ１１へ送られる。このヘッ
ダ１１へ送られた冷水が冷房用に用いられる。なおこの
場合、弁２７が閉状態にあり、したがって熱交換器１９
における熱交換は行われない。熱交換器１において水の
熱を吸収して気化した冷媒は、圧縮機２によって圧縮さ
れ、熱交換器２９において熱を放出して液化する。熱交
換器２９において冷媒から放出された熱は、熱交換器２
９を通過（る水に吸収される。冷媒から熱を吸収し、温
められた水は弁２０を介して冷却塔１７へ送られ、ここ
で冷却される。そして、この冷却された水がポンプ１８
によって、弁２２を介して再び熱交換器２９へ送られる
。The system shown in this figure produces cold water for air conditioning.
When the valves 20, 22, and 26 are closed, the valves 21 .
23, 24, 25, 27, and 28 are respectively closed. As a result, the conduit indicated by the broken line becomes unused. In this case, the water supplied to the header 10 is pumped 1
3 to the heat exchanger 1 through the heat exchanger 19,
After being cooled here, it is sent to the header 11. The cold water sent to this header 11 is used for cooling. Note that in this case, the valve 27 is in the closed state, so the heat exchanger 19
No heat exchange takes place. The refrigerant that absorbs the heat of water and vaporizes in the heat exchanger 1 is compressed by the compressor 2, and is liquefied by releasing heat in the heat exchanger 29. The heat released from the refrigerant in the heat exchanger 29 is transferred to the heat exchanger 2
9.The heated water absorbs heat from the refrigerant and is sent to the cooling tower 17 via the valve 20, where it is cooled.Then, this cooled water is passed through the pump. 18
is sent to the heat exchanger 29 again via the valve 22.
このように、冷水製造時においては、冷媒が熱交換器１
に４５いて水の熱を吸収し、この吸収した熱を熱交換器
２において放出する。すなわち、この場合熱交換器１が
蒸発器として、また、熱交換器２９が凝縮器として機能
する。In this way, when producing cold water, the refrigerant is transferred to the heat exchanger 1.
45 and absorbs the heat of the water, and releases this absorbed heat in the heat exchanger 2. That is, in this case, the heat exchanger 1 functions as an evaporator, and the heat exchanger 29 functions as a condenser.
一方、ヘッダ９へ供給された水は、第１図（イ）ま／、
−は（ロ）に示す場合と同様に、ポンプ１２によって熱
交換器６および７へ送られ、ここでエンジン５の廃熱を
回収して温水どなり、ヘッダ８へ供給される。この温水
は暖房用あるいは給湯用として用いられる。On the other hand, the water supplied to the header 9 is
- is sent to the heat exchangers 6 and 7 by the pump 12 as in the case shown in (b), where the waste heat of the engine 5 is recovered and heated water is supplied to the header 8. This hot water is used for heating or hot water supply.
次に、暖房用の温水を製造゛りる場合を第３図を参照し
て説明覆る。この場合、冷水製造時と逆に弁２０．２２
’、２６を閉状態、弁２１．２３．２４、’２５．２７
．２８を開状態と（る。これにより、第３図に破線にて
示す管路が使用されない状態となる。またこの場合、熱
交換器１および１６は各々、冷水製造時と同時に蒸発器
、凝縮器として機能する。Next, the case of producing hot water for heating will be explained with reference to FIG. In this case, the valve 20.22 is
', 26 closed, valves 21.23.24, '25.27
．． 28 is in an open state (by doing so, the pipe line indicated by the broken line in FIG. Functions as a vessel.
すなわち、ヘッダ９へ供給された水は、弁２５、ポンプ
３０、弁２３を介して熱交換器２９へ送られ、ここで、
冷媒から放出される熱を吸収して温水となる。この温水
は、一部はさらに弁２１，２４、ポンプ１２を介して熱
交換器６，７へ送られて温められ、ヘッダ８へ供給され
、一部は直接ヘッダ８へ供給される。このヘッダ８へ供
給された渇水が暖房用および給湯用に用いられ、また、
その一部が熱交換器１９へ送られる。一方、熱交換器２
９において熱を放出し、液化した冷媒は、膨張弁４にお
いて断熱膨張し、低温低圧の冷媒となり、熱交換器１へ
供給される。この熱交換器１へ供給された冷媒は熱交換
器１を通過する水がら熱を吸収して気化し、冷媒ガスと
なり、圧縮機２を介して熱交換器１６へ戻る。熱交換器
１において、冷７Ｊ］された水は、ヘッダ１１、弁２８
．ヘッダ１０、ポンプ１３を介しく熱交換器１９へ送ら
れ、ここでヘッダ８を介しで供給される温水によって謁
められ、再び熱交換器１へ戻る。ヘッダ８がら熱交換器
１９へ供給された温水は、熱交換器１９においてポンプ
１３を介して供給される水へ熱を放出した後、弁２７を
介してヘッダ９へ供給され、このヘッダ９から弁２５、
ポンプ３０、弁２３を介して熱交換器２９へ送られる。That is, the water supplied to the header 9 is sent to the heat exchanger 29 via the valve 25, pump 30, and valve 23, where:
It absorbs the heat released from the refrigerant and becomes hot water. A portion of this hot water is further sent to the heat exchangers 6 and 7 via the valves 21 and 24 and the pump 12 to be warmed and supplied to the header 8, and a portion is directly supplied to the header 8. The drought water supplied to this header 8 is used for heating and hot water supply, and
A part of it is sent to the heat exchanger 19. On the other hand, heat exchanger 2
The refrigerant that releases heat and liquefies at 9 undergoes adiabatic expansion at the expansion valve 4 and becomes a low-temperature, low-pressure refrigerant, which is supplied to the heat exchanger 1 . The refrigerant supplied to the heat exchanger 1 absorbs heat from the water passing through the heat exchanger 1, vaporizes, becomes refrigerant gas, and returns to the heat exchanger 16 via the compressor 2. In the heat exchanger 1, the water that has been cooled by 7J is passed through the header 11 and the valve 28.
．． It is sent to the heat exchanger 19 via the header 10 and the pump 13, where it is entertained by the hot water supplied via the header 8, and returns to the heat exchanger 1 again. The hot water supplied from the header 8 to the heat exchanger 19 releases heat to the water supplied via the pump 13 in the heat exchanger 19, and then is supplied to the header 9 via the valve 27, and from this header 9. valve 25,
It is sent to the heat exchanger 29 via the pump 30 and valve 23.
なお、暖房と同時に冷房も行う場合（ビル等においては
、建物の中心部の部屋を冷房し、外周部の部屋を暖房す
る場合がある）は、弁２８を閉状態とし、ヘッダ１１に
得られる冷水を冷房用に用いればよい。この場合、ヘッ
ダ１ｏへ供給される水の温度によってはヘッダ８から熱
交換器１９へ供給する温水の量を減らし、あるいは零と
づることが可能になる。Note that when cooling is performed at the same time as heating (in a building, etc., rooms in the center of the building may be cooled and rooms in the outer periphery may be heated), the valve 28 is closed and the header 11 is heated. Cold water can be used for cooling. In this case, depending on the temperature of the water supplied to the header 1o, the amount of hot water supplied from the header 8 to the heat exchanger 19 can be reduced or reduced to zero.
以上が第２図および第３図に示すこの発明の一実施例の
詳細である。この実施例によれば、冷房時において、冷
水製造の成績係数（ＣＯＰ）が１．３、エンジン５の廃
熱回収による成績係数が０．５、合計１．８という高い
成績係数が得られる。また、暖房時においては、温水需
要のみの場合においてほぼボイラ並みの成績係数０．８
が得られ、また、冷水需要、もある場合には、温水製造
の成績係数が１．８、冷水製造の成績係数が１．０、合
計２．８という高い成績係数が得られる。The above are details of one embodiment of the present invention shown in FIGS. 2 and 3. According to this embodiment, during cooling, a high coefficient of performance (COP) for cold water production is 1.3, a coefficient of performance for waste heat recovery from the engine 5 is 0.5, and a total coefficient of performance of 1.8 can be obtained. In addition, during heating, the coefficient of performance is 0.8, which is almost the same as a boiler when there is only hot water demand.
is obtained, and if there is also a demand for cold water, a high coefficient of performance of 1.8 for hot water production, 1.0 for cold water production, and a total of 2.8 can be obtained.
なお、本シスデムは空気熱交換器を用いることも勿論可
能である。Note that it is of course possible to use an air heat exchanger in this system.
以上説明したように、この発明によれば従来のヒートポ
ンプシステムにおける空気熱交換器に代えて水（媒体）
と冷媒との熱交換器を行う熱交換器を設け、かつ、この
熱交換器を通過する水を冷却する冷却塔を設けたので、
次の各利点を得ることができる。As explained above, according to the present invention, water (medium) is used instead of the air heat exchanger in the conventional heat pump system.
A heat exchanger was installed to exchange heat between the heat exchanger and the refrigerant, and a cooling tower was installed to cool the water passing through the heat exchanger.
You can get the following advantages:
■従来の空気熱交換器を用いたコニンジン駆動ヒートポ
ンプに比較し、価格を３０〜５０％下げることが可能に
なる。■The price can be reduced by 30 to 50% compared to a conventional heat pump using an air heat exchanger.
■空気熱交換器を設置づる場合に比較し、外部設置面積
を半分以下にすることができる。■Compared to installing an air heat exchanger, the external installation area can be reduced by more than half.
■外気温が低い場合においても充分使用−することかで
きる。■It can be used satisfactorily even when the outside temperature is low.
■第１、第２の熱交換器を共に地下室に設直し、冷却塔
のみを屋上に設＠づることが可能となり、この結果、冷
媒配管を極めて短かくすることができる。■Both the first and second heat exchangers can be reinstalled in the basement, and only the cooling tower can be installed on the roof. As a result, the refrigerant piping can be made extremely short.
■空気熱交換器を用いたヒートポンプシステムに比較し
、冷水製造時の成績係数が向上Ｊる。■Compared to a heat pump system using an air heat exchanger, the coefficient of performance when producing chilled water is improved.
なお、この発明によれば、従来のボイラおよび冷凍機に
よる冷暖房システムに比較し、ランニングコストを大幅
に減らずことがＣきるのは勿論である。In addition, according to the present invention, it goes without saying that running costs can be reduced significantly compared to conventional heating and cooling systems using boilers and refrigerators.
第１図（イ）、（ロ）は共に従来のヒートポンプシステ
ムの一例を示づ概略構成図であり、同図（イ）は冷水製
造時、（ロ）は温水製造時の構成を示す図、第２図、第
３図は共にこの発明の一実施例の構成を示づ概略構成図
であり、ｗＳ２図は冷水製造時、第３図は温水製造時の
構成を示１図である。
１・・・・・・熱交換器（第１の熱交換器）、２・・・
・・・圧縮機、４・・・・・・膨張弁、１６・・・・・
・受液器、１７・・・・・・冷却塔、２９・・・・・・
熱交換器（第２の熱交換器）、。
出願人 株式会社 新潟鉄工所
清水建設株式会社
第２図
第３図
３３５Figures 1 (a) and (b) are both schematic configuration diagrams showing an example of a conventional heat pump system, in which (a) is a diagram showing the configuration when producing cold water, and (b) is a diagram showing the configuration when producing hot water. 2 and 3 are both schematic configuration diagrams showing the configuration of an embodiment of the present invention, where FIG. 2 shows the configuration when producing cold water, and FIG. 3 shows the configuration when producing hot water. 1... Heat exchanger (first heat exchanger), 2...
...Compressor, 4...Expansion valve, 16...
・Liquid receiver, 17... Cooling tower, 29...
heat exchanger (second heat exchanger); Applicant: Niigata Iron Works Co., Ltd. Shimizu Corporation Co., Ltd. Figure 2 Figure 3 335
Claims (1)
器によって気化された前記冷媒を圧縮する圧縮機と、こ
の圧縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮させる第２
の熱交換器と、この第２の熱交換器によって液化された
前記冷媒を断熱膨張させて前記第１の熱交換器へ供給す
る膨張弁と、非制御体を冷却づる場合において前記第２
の熱交換器を通過する媒体を冷却する冷却塔とを具備し
、前記被制御体を冷却するときは、前記被制御体を前記
第１の熱交換器を通しで移動させると共に、前記第２の
熱交換器を通過する媒体を前記冷却塔へ供給して冷却し
、一方、前記被制御体を加熱づるときは、前記被制御体
を前記第２の熱交換器を通して移動させることを特徴と
するヒートポンプシステム。a first heat exchanger that evaporates refrigerant; a compressor that compresses the refrigerant vaporized by the first heat exchanger; and a second heat exchanger that condenses the refrigerant compressed by the compressor.
a heat exchanger; an expansion valve that adiabatically expands the refrigerant liquefied by the second heat exchanger and supplies the refrigerant to the first heat exchanger;
a cooling tower that cools a medium passing through the heat exchanger, and when cooling the controlled object, the controlled object is moved through the first heat exchanger, and the controlled object is moved through the first heat exchanger, and The medium passing through the second heat exchanger is supplied to the cooling tower for cooling, while when heating the controlled object, the controlled object is moved through the second heat exchanger. heat pump system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056232A JPS59183268A (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | Heat pump system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58056232A JPS59183268A (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | Heat pump system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59183268A true JPS59183268A (en) | 1984-10-18 |
| JPH0340304B2 JPH0340304B2 (en) | 1991-06-18 |
Family
ID=13021354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58056232A Granted JPS59183268A (en) | 1983-03-31 | 1983-03-31 | Heat pump system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59183268A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63131959A (en) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | 東京都 | Heat pump with auxiliary heater |
| JPS63223469A (en) * | 1987-03-11 | 1988-09-16 | 株式会社竹中工務店 | Heat pump with heating tower |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4944383A (en) * | 1972-09-04 | 1974-04-26 |
-
1983
- 1983-03-31 JP JP58056232A patent/JPS59183268A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0340304B2 (en) | 1991-06-18 |
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