JPWO2011089652A1 - 空調給湯複合システム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態に係る空調給湯複合システムAの冷媒回路構成の一例を示す冷媒回路図である。図2は、空調用冷媒系統100側及び給湯用冷媒系統200側の冷媒状態の推移を表すp−h線図である。図1及び図2に基づいて、空調給湯複合システムAの冷媒回路構成及び動作について説明する。この空調給湯複合システムAは、空調用冷媒系統100及び給湯用冷媒系統200の2つの冷凍サイクル(ヒートポンプサイクル)を1つに纏めたものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
{構成}
空調用冷媒系統100は、熱源ユニット10と、負荷側ユニット30(負荷側ユニット30a、負荷側ユニット30b)と、冷暖分岐ユニット20と、給湯ユニット40の一部と、によって構成されている。このうち、負荷側ユニット30、給湯ユニット40は、冷暖分岐ユニット20を介して熱源ユニット10に対して並列となるように接続されている。そして、熱源ユニット10と、負荷側ユニット30と、給湯ユニット40との、間に設置される冷暖分岐ユニット20が空調用冷媒の流れを切り換えることで、負荷側ユニット30、給湯ユニット40としての機能を発揮させるようになっている。
熱源ユニット10は、冷暖分岐ユニット20を介して、負荷側ユニット30、給湯ユニット40に温熱又は冷熱を供給する機能を有している。この熱源ユニット10には、圧縮機(熱源側圧縮機)11と、流路切替手段である四方弁12と、熱源側熱交換器13aと、アキュムレーター15とが直列に接続されて搭載されている。また、熱源ユニット10には、熱源側熱交換器13aに空気を供給するためのファン等の送風機13bが熱源側熱交換器13aの近傍位置に設置されている。
負荷側ユニット30は、熱源ユニット10からの温熱又は冷熱の供給を受けて暖房負荷又は冷房負荷を担当する機能を有している。負荷側ユニット30には、負荷側絞り装置32と、負荷側熱交換器(室内熱交換器)31とが、直列に接続されて搭載されている。なお、図1では、2台の負荷側ユニット30が搭載されている状態を例に示しているが、台数を特に限定するものではない。また、負荷側ユニット30には、負荷側熱交換器31に空気を供給するためのファン等の送風機を負荷側熱交換器31の近傍に設けるとよい。
冷暖分岐ユニット20は、利用側ユニット(負荷側ユニット30、給湯ユニット40)と、熱源ユニット10とを、接続し、電磁弁24a、電磁弁24b、電磁弁24cのそれぞれを択一的に開閉することにより、負荷側熱交換器31を放熱器又は蒸発器とするか、冷媒−冷媒熱交換器41を冷水器又は給湯機とするかを決定する機能を有している。この冷暖分岐ユニット20は、気液分離器21と、電磁弁24aと、電磁弁24bと、電磁弁24cと、絞り装置22と、バイパス用絞り装置23と、を少なくとも有している。
給湯ユニット40の一部は、熱源ユニット10からの温熱又は冷熱を冷媒−冷媒熱交換器41を介して給湯用冷媒系統200に供給する機能を有している。給湯ユニットの一部は、冷媒−冷媒熱交換器41の空調用冷媒側、及び、空調用冷媒系統側絞り装置45で構成されており、空調用冷媒系統100の一部を構成している。つまり、空調用冷媒系統100と給湯用冷媒系統200とは、冷媒−冷媒熱交換器41を介して接続されているのである。
空調給湯複合システムAが実行する運転モードには、冷房運転サイクル状態において駆動している全部の負荷側ユニット30(負荷側ユニット30a、負荷側ユニット30b)が冷房運転を実行する全冷房運転モード、暖房運転サイクル状態において駆動している全部の負荷側ユニット30が暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房運転サイクル状態の冷暖混在運転時において冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、暖房運転サイクル状態の冷暖混在運転時において暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードが存在する。なお、冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードでは、負荷側ユニット30aが冷房負荷を、負荷側ユニット30bが暖房負荷を、それぞれ担当しているものとして説明する。
低圧のガス冷媒が圧縮機11に吸入される。圧縮機11で高温・高圧にされた空調用冷媒は、圧縮機11から吐出して、四方弁12を経由し、熱源側熱交換器13aに流入する。熱源側熱交換器13aに流入した高圧ガス冷媒は、送風機13bから供給される空気と熱交換することで放熱し、高圧の液冷媒となり、逆止弁14aを経て、高圧主管1を介して熱源ユニット10から流出する。熱源ユニット10から流出した高圧液冷媒は、冷暖分岐ユニット20の気液分離器21に流入する。
低圧のガス冷媒が圧縮機11に吸入される。圧縮機11で高温・高圧にされた空調用冷媒は、圧縮機11から吐出して、四方弁12、逆止弁14bを経て、高圧主管1を介して熱源ユニット10から流出する。熱源ユニット10から流出した高圧ガス冷媒は、冷暖分岐ユニット20の気液分離器21に流入する。気液分離器21に流入した高圧ガス冷媒は、気液分離器21から流出した後に分流されて電磁弁24aと電磁弁24bを経て、ガス枝管4aとガス枝管4bを流れる。
低圧のガス冷媒が圧縮機11に吸入される。圧縮機11で高温・高圧にされた空調用冷媒は、圧縮機11から吐出して、四方弁12を経由し、熱源側熱交換器13aに流入する。熱源側熱交換器13aに流入した高圧ガス冷媒は、送風機13bから供給される空気と熱交換することで放熱し、高圧の液とガスの二相冷媒となり、逆止弁14aを経て、高圧主管1を介して熱源ユニット10から流出する。熱源ユニット10から流出した高圧二相冷媒は、冷暖分岐ユニット20の気液分離器21に流入する。
低圧のガス冷媒が圧縮機11に吸入される。圧縮機11で高温・高圧にされた空調用冷媒は、圧縮機11から吐出して、四方弁12、逆止弁14bを経て、高圧主管1を介して熱源ユニット10から流出する。熱源ユニット10から流出した高圧ガス冷媒は、冷暖分岐ユニット20の気液分離器21に流入する。気液分離器21に流入した高圧ガス冷媒は、気液分離器21から流出して電磁弁24bを経て、ガス枝管4bを流れる。
{構成}
給湯用冷媒系統200は、給湯ユニット40の空調用冷媒系統100を構成していない残りの一部と、水熱交換器43を介して熱交換を実行する水回路46の一部と、で構成されている。
給湯ユニット40の残りの一部は、冷媒−冷媒熱交換器41を介して受け取った温熱又は冷熱を水熱交換器43を介して水回路46に供給する機能を有している。給湯ユニットの残りの一部は、給湯ユニット側圧縮機42、水熱交換器43、給湯用冷媒系統絞り装置44、及び、冷媒−冷媒熱交換器41の給湯用冷媒側で構成されており、給湯用冷媒系統の一部を構成している。
まず、給湯ユニット側圧縮機42で高温・高圧にされた給湯用冷媒は、給湯ユニット側圧縮機42から吐出して、ガス管6を流れて水熱交換器43に流入する。この水熱交換器43では、流入した給湯用冷媒が放熱することで水回路46を循環している水を加熱する。水熱交換器43から流出した給湯用冷媒は、液管7を流れて給湯用冷媒系統側絞り装置44で空調用冷媒系統100の冷媒−冷媒熱交換器41の出口温度以下まで膨張される。膨張された給湯用冷媒は、液管8を流れて冷媒−冷媒熱交換器41で、空調用冷媒系統側を流れる空調用冷媒から受熱して蒸発する。冷媒−冷媒熱交換器41から流出して給湯用冷媒は、ガス管5を流れて給湯ユニット側圧縮機42へ戻る。
水回路46は、図示省略のポンプや貯湯タンクによって構成されている。つまり、水回路46は、水熱交換器43で加熱又は冷却された水を循環させることで成立している。なお、水回路46を構成している水配管は、銅管やステンレス管、鋼管、塩化ビニル系配管などによって構成するとよい。なお、水回路46として説明しているが、水に限らず、不凍液等を循環させるようにしてもよい。
熱源ユニット制御手段310により、空調用冷媒系統100の蒸発温度を任意に設定した目標値に収束させるため、制御指令311の一部である圧縮機11の運転周波数を変化させることで制御する。また、熱源ユニット制御手段310により、空調用冷媒系統100の凝縮温度を任意に設定した目標値に収束させるため、制御指令311の一部である熱源側熱交換器13aの熱交換容量を変化させることで制御する。なお、制御指令311は、熱源ユニット10から得られた計測情報312を基にして決定する。
熱源ユニット制御手段310により、空調用冷媒系統100の凝縮温度を任意に設定した目標値に収束させるため、制御指令311の一部である圧縮機11の運転周波数を変化させることで制御する。また、熱源ユニット制御手段310により、空調用冷媒系統100の蒸発温度を任意に設定した目標値に収束させるため、制御指令311の一部である熱源側熱交換器13aの熱交換容量を変化させることで制御する。なお、制御指令311は、熱源ユニット10から得られた計測情報312を基にして決定する。
Claims (4)
- 少なくとも熱源側圧縮機及び熱源側熱交換器が搭載された少なくとも1台の熱源ユニットと、
前記熱源ユニットに対して並列に接続され、少なくとも負荷側熱交換器が搭載された複数台の負荷側ユニットと、
前記熱源ユニットに対して並列に接続され、少なくとも冷媒−冷媒熱交換器、水熱交換器、及び、給湯ユニット側圧縮機が搭載された給湯ユニットと、
前記熱源ユニットと前記負荷側ユニット及び前記給湯ユニットとの間に介在し、前記熱源ユニットで生成された温熱又は冷熱を前記負荷側ユニット及び前記給湯ユニットに伝達する少なくとも1台の中継機とを備えた空調給湯複合システムであって、
冷房運転サイクル状態において、前記負荷側ユニットにおける暖房負荷、及び、前記給湯ユニットにおける給湯負荷が所定の基準値より少ないとき、前記熱源ユニットにおける目標凝縮温度を低減させる
ことを特徴とする空調給湯複合システム。 - 前記複数台の負荷側ユニットの全部が冷房運転を行ない、かつ、前記給湯ユニットにおける給湯負荷が所定の基準値より少ないとき、前記熱源ユニットにおける目標凝縮温度を低減させる
ことを特徴とする請求項1に記載の空調給湯複合システム。 - 前記熱源側熱交換器の熱交換容量を増加することで前記熱源ユニットにおける目標凝縮温度を低減させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空調給湯複合システム。 - 前記熱源側圧縮機として前記給湯ユニット側圧縮機の容量以上のものを用い、
前記熱源ユニットにおける目標凝縮温度を低減させることによって、前記熱源側圧縮機の入力の低減、及び、前記給湯ユニット側圧縮機の入力の増加を図るようにしている
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の空調給湯複合システム。
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