WO2009142004A1 - 暖房システム - Google Patents

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WO2009142004A1
WO2009142004A1 PCT/JP2009/002210 JP2009002210W WO2009142004A1 WO 2009142004 A1 WO2009142004 A1 WO 2009142004A1 JP 2009002210 W JP2009002210 W JP 2009002210W WO 2009142004 A1 WO2009142004 A1 WO 2009142004A1
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WO
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heat
heat exchanger
storage tank
side heat
medium
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/002210
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English (en)
French (fr)
Inventor
谷本啓介
川端克宏
浅井英明
川添政宣
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by ダイキン工業株式会社 filed Critical ダイキン工業株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00Air-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
    • F24F5/0096Air-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1066Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water
    • F24D19/1072Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for the combination of central heating and domestic hot water the system uses a heat pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24FAIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/06Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the arrangements for the supply of heat-exchange fluid for the subsequent treatment of primary air in the room units

Definitions

  • the present invention relates to a heating system using a refrigerant circuit for performing a refrigeration cycle as a heat source.
  • a heating system using a refrigerant circuit for performing a refrigeration cycle as a heat source is known.
  • room heating is performed using heat released by a heat medium heated by the refrigerant circulating in the refrigerant circuit.
  • Patent Document 1 discloses a floor heating apparatus that performs floor heating as this type of heating system.
  • a hot water heat exchanger is provided in the refrigerant circuit.
  • a secondary circuit in which water circulates is connected to the hot water heat exchanger.
  • a floor heating panel is provided in the secondary circuit.
  • the hot water heat exchanger the refrigerant dissipates heat, and the water circulating in the secondary circuit is heated.
  • the hot water heated by the hot water heat exchanger radiates heat from the floor heating panel.
  • the indoor water is heated by the heat of the hot water heated by the refrigerant in the refrigerant circuit being radiated by the floor heating panel.
  • the inverter of the compressor of the refrigerant circuit is controlled so that the temperature of the hot water returning from the floor heating panel to the hot water heat exchanger becomes the target temperature.
  • the operating capacity of the compressor is controlled according to the temperature of the hot water returning from the floor heating panel to the hot water heat exchanger.
  • the temperature of the warm water returning to the warm water heat exchanger decreases as the heating load increases. That is, in the conventional heating system, the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit is adjusted according to the heating load.
  • the amount of heat obtained by the refrigeration cycle in the refrigerant circuit is determined by the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit.
  • the coefficient of performance (COP) of the refrigeration cycle also changes accordingly. The reason is that the performance of the heat exchanger changes when the flow rate of the refrigerant passing through the heat exchanger changes, or the efficiency of the compressor changes when the rotation speed of the compressor changes.
  • the heating capacity is adjusted only by changing the amount of heat obtained by the refrigeration cycle as in the conventional heating system
  • the fluctuation range of the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit becomes large.
  • the amount of time that the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit has to be set to such a value that a high coefficient of performance cannot be obtained becomes long, and the operating efficiency of the heating system is reduced. There was a fear.
  • the present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a heating system that heats a room using heat released from a heat medium of a heat transfer circuit heated by a refrigerant in a refrigerant circuit. It is to improve the driving efficiency.
  • the first invention performs a refrigeration cycle by circulating a refrigerant between a heat transfer circuit (30) for circulating a heat medium between a heat source side heat exchanger (23) and a utilization side heat exchanger (35),
  • a refrigerant circuit (21) that is connected to a heat source side heat exchanger (23) and heats the heat medium of the heat transfer circuit (30) with a refrigerant, and the heat medium is released by the use side heat exchanger (35) It is intended for a heating system that heats the room using heat.
  • the heat transfer circuit (30) of the heating system includes a heat storage tank (37) for storing the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23), and the heat source side heat exchanger (23).
  • a heat storage tank (37) for storing the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23), and the heat source side heat exchanger (23).
  • Storage operation to supply both the heat storage tank (37) and the heat source side heat exchanger (23) and both the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) and the heat medium in the heat storage tank (37)
  • the normal operation, the heat storage operation, and the use operation are selectively performed.
  • normal operation only the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) is supplied to the use side heat exchanger (35) without using the heat storage tank (37).
  • the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) is supplied to both the use side heat exchanger (35) and the heat storage tank (37).
  • the heat storage operation since a part of the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) is supplied to the heat storage tank (37), the amount of heat of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) is reduced. The heating capacity in the use side heat exchanger (35) is reduced.
  • both the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) and the heat medium in the heat storage tank (37) are supplied to the use side heat exchanger (35).
  • the heat medium is also supplied from the heat storage tank (37) to the use side heat exchanger (35), so the amount of heat of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) increases, The heating capacity in the side heat exchanger (35) is increased.
  • the amount of heat of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) is adjusted by the heat storage tank (37), thereby adjusting the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (21). Even if it does not, the heating capability in the use side heat exchanger (35) is adjusted.
  • the heat transfer circuit (30) in the heat transfer circuit (30), the heat medium that has passed through the use side heat exchanger (35), or the way through the use side heat exchanger (35).
  • the normal operation is performed.
  • the control means (50) for setting the operation of the heat transfer circuit (30) for the heat storage operation, and for the use operation when the temperature of the heat medium falls below the lower limit of the predetermined numerical range.
  • the control means (50) is a heat medium that has passed through the use side heat exchanger (35) in the heat transfer circuit (30), or heat that is in the process of passing through the use side heat exchanger (35). Detect the temperature of the medium.
  • the control means (50) causes the heat transfer circuit (30) to perform a normal operation when the detected temperature of the heat medium is a value within a predetermined numerical range.
  • the control means (50) when the detected temperature of the heat medium exceeds the upper limit of the predetermined numerical range, that is, the heating load is relatively low, and the temperature of the heat medium is lowered so much in the use side heat exchanger (35). If not, the heat transfer circuit (30) is caused to perform a heat storage operation.
  • control means (50) is configured such that when the detected temperature of the heat medium falls below a lower limit of the predetermined numerical range, that is, the heating load is relatively high and the temperature of the heat medium is relatively high in the use side heat exchanger (35). In the case of a significant decrease, the utilization operation is performed by the heat transfer circuit (30). In this second invention, the operation of the heat transfer circuit (30) using the temperature of the heat medium that has passed through the use side heat exchanger (35) or the heat medium that is in the process of passing through the use side heat exchanger (35). Therefore, the operation of the heat transfer circuit (30) is switched according to the heating load.
  • the compressor (22) for circulating the refrigerant is constituted by a compressor having a fixed operating capacity.
  • a compressor having a fixed operating capacity is used as the compressor (22) of the refrigerant circuit (21).
  • the compressor (22) continuously operates while a heat medium is circulating in the heat transfer circuit (30).
  • the compressor (22) continuously operates while the heat medium is circulating in the heat transfer circuit (30).
  • heat is continuously supplied from the refrigerant circuit (21) to the heat transfer circuit (30).
  • the heat transfer circuit (30) causes the heat medium flowing out from a lower portion of the heat storage tank (37) during the heat storage operation. It joins the heat medium from the use side heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) and is sent to the heat source side heat exchanger (23). A part of the heat medium directed from the heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) flows into the lower part of the heat storage tank (37).
  • the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) flows into the heat storage tank (37), and from the lower part of the heat storage tank (37), the heat source side
  • the heat medium sent to the heat exchanger (23) flows out.
  • a part of the heat medium from the use side heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) flows into the lower part of the heat storage tank (37), and the heat storage tank (37)
  • the heat medium to be supplied to the use side heat exchanger (35) flows out.
  • the heat medium flows out from the lower part as the heated heat medium flows in, and is supplied to the use side heat exchanger (35) in the heat storage dunk during the use operation. As the heat medium flows out, the heat medium flows in from the lower part.
  • the heat transfer circuit (30) is supplied with a heat medium flowing from the use side heat exchanger (35) toward the heat source side heat exchanger (23).
  • a pump (36) disposed in the passage (31b), a use side heat exchanger (35) in the return passage (31b), the pump (36), and a lower part of the heat storage tank (37) are communicated with each other.
  • the heat medium in the heat storage tank (37) is sucked into the pump (36) through the first communication passage (62a), and in the use operation, Part of the heat medium discharged from the pump (36) is sent to the heat storage tank (37) through the second communication passage (62b). It is done.
  • the lower part of the heat storage tank (37) communicates between the use side heat exchanger (35) and the pump (36) through the first communication passage (62a). That is, the lower part of the heat storage tank (37) communicates with the suction side of the pump (36). For this reason, during the heat storage operation, the heat medium can be discharged from the lower part of the heat storage tank (37) by the pump (36).
  • the lower part of the heat storage tank (37) communicates between the pump (36) and the heat source side heat exchanger (23) through the second communication passage (62b). That is, the lower part of the heat storage tank (37) communicates with the discharge side of the pump (36).
  • the heat medium can be sent to the lower part of the heat storage tank (37) by the pump (36).
  • any of the normal operation, the heat storage operation, and the utilization operation can be executed only by the pump (36) in the return passage (31b).
  • the pump (36) is configured such that the discharge flow rate is variable, while the heat transfer circuit (30) is configured to perform the use operation compared to the normal operation. However, the discharge flow rate of the pump (36) is set so that the discharge flow rate increases.
  • the discharge flow rate of the pump (36) is set so that the discharge flow rate is higher in the use operation than in the normal operation. For this reason, the flow rate of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) is larger in the use operation than in the normal operation.
  • the heat transfer circuit (30) is returned to the heat transfer circuit (30) through which the heat medium from the use side heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) flows.
  • the main pump (36) disposed in the passage (31b), the return passage (31b), and the communication passage (62) that communicates with the lower part of the heat storage tank (37) are disposed.
  • a sub pump (39) is provided that sends a part of the heat medium from the use side heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) to the lower part of the heat storage tank (37).
  • the sub-pump (in order to send a part of the heat medium from the use side heat exchanger (35) to the heat source side heat exchanger (23) to the lower part of the heat storage tank (37) during the use operation. 39) is used.
  • the flow rate of the heat medium sent to the lower part of the heat storage tank (37) during the use operation is determined by the discharge flow rate of the sub pump (39).
  • a ninth invention provides the indoor heat exchanger (75) disposed on the back side of the room or a partition member partitioning the room in any one of the first to eighth inventions,
  • An indoor side circuit (80) connected to the use side heat exchanger (35) and radiating heat from the indoor heat exchanger (75) by the heat medium heated by the use side heat exchanger (35) is provided.
  • the indoor side circuit (80) is connected to the use side heat exchanger (35) of the heat transfer circuit (30).
  • the indoor side circuit (80) is provided with an indoor heat exchanger (75) that is disposed in the room or on the back side of a component that partitions the room (for example, the back side of the floor material).
  • the heat medium heated by the use side heat exchanger (35) dissipates heat in the indoor heat exchanger (75).
  • the room is heated by the heat released by the indoor heat exchanger (75).
  • the amount of heat of the heat medium supplied to the use-side heat exchanger (35) can be adjusted by the heat storage tank (37), so even if the amount of refrigerant circulation in the refrigerant circuit (21) is not adjusted, It is possible to adjust the heating capacity in the use side heat exchanger (35).
  • the heating capacity in the use side heat exchanger (35) can be adjusted even if the amount of heat obtained by the refrigeration cycle is constant. For this reason, the fluctuation range of the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (21) is smaller than in the case where the heating capacity is adjusted only by the refrigeration cycle. Accordingly, since the time for which the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (21) has to be set to such a value that a high coefficient of performance cannot be obtained can be shortened, the operating efficiency of the heating system can be improved. .
  • a normal operation is performed in which the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) does not pass through the heat storage tank (37).
  • the heat storage tank (37) is disposed in the passage through which the heat medium flows from the heat source side heat exchanger (23) to the use side heat exchanger (35)
  • the heat source side heat exchanger The heat medium heated in 23
  • a normal operation is performed in which the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) does not pass through the heat storage tank (37).
  • the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) is used side heat.
  • the time to reach the exchanger (35) is shortened. Therefore, since the heat loss of the heat medium heated by the heat source side heat exchanger (23) can be reduced, the operating efficiency of the heating system can be improved.
  • a heat transfer circuit (30) using the temperature of the heat medium which passed the utilization side heat exchanger (35), or the heat medium in the middle of passing the utilization side heat exchanger (35) Therefore, the operation of the heat transfer circuit (30) is switched according to the heating load. Therefore, the heating capacity of the use side heat exchanger (35) can be appropriately adjusted according to the heating load.
  • a compressor having a fixed operating capacity is used as the compressor (22) of the refrigerant circuit (21). For this reason, by designing the refrigerant circuit (21) so that the coefficient of performance in the operating capacity of the compressor (22) is high, it is possible to operate in a state where the coefficient of performance is always high. Therefore, the operating efficiency of the heating system can be improved.
  • the use operation increases the flow rate of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) as compared to the normal operation. I have to. Therefore, the heating capacity in the use side heat exchanger (35) can be efficiently increased in the use operation.
  • the flow rate of the heat medium sent to the lower part of the heat storage tank (37) during the use operation is determined by the discharge flow rate of the sub pump (39).
  • the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) is pushed out by the heat medium sent to the lower part. Therefore, the flow rate of the heat medium supplied from the heat storage tank (37) to the use side heat exchanger (35) during the use operation is determined by the discharge flow rate of the sub pump (39). Therefore, the flow rate of the heat medium supplied from the heat storage tank (37) to the use side heat exchanger (35) during the use operation can be easily set to a desired flow rate.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a chart showing the relationship between the operation of the heat transfer circuit and the heating load in the heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit during normal operation of the heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit during the heat storage operation of the heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit during the use operation of the heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a heating and hot water supply system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a chart showing the relationship between the operation of the heat transfer circuit and the heating load in the heating system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic configuration
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit and the water supply circuit during normal operation of the heating and hot water supply system according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit and the water supply circuit during the heat storage operation of the heating and hot water supply system according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram illustrating the flow of water in the heat transfer circuit and the water supply circuit during the use operation of the heating and hot water supply system according to the second embodiment.
  • Drawing 10 is a schematic structure figure of the heating system concerning the 1st modification of other embodiments.
  • FIG. 11 is a schematic block diagram of the heating system which concerns on the 2nd modification of other embodiment.
  • Embodiment 1 of the Invention A first embodiment of the present invention will be described.
  • the first embodiment is a heating system (10) according to the present invention.
  • the heating system (10) heats the heat medium of the heat transfer circuit (30) using the heat pump heat source unit (20) as a heat source, and heats the room using the heat released by the heat medium. It is configured.
  • the refrigerant circuit (21) of the heat source unit (20) is a primary circuit
  • the heat transfer circuit (30) is a secondary circuit.
  • This heating system (10) is installed in a general household in a cold region, for example.
  • a heat source side heat exchanger (23) and a plurality of usage side heat exchangers (35, 35, 35) are connected to the heat transfer circuit (30).
  • the plurality of usage side heat exchangers (35) are connected in parallel to each other between the supply side header (33) and the return side header (34).
  • water as a heat medium circulates between the heat source side heat exchanger (23) and the plurality of usage side heat exchangers (35).
  • the heat source side heat exchanger (23) includes a first passage (23a) to which a refrigerant circuit (21) described later is connected and a second passage (23b) to which the heat transfer circuit (30) is connected. .
  • the heat source side heat exchanger (23) is configured such that heat is exchanged between the refrigerant in the first passage (23a) and the water in the second passage (23b).
  • the heat source side heat exchanger (23) is configured by, for example, a plate heat exchanger.
  • the use side heat exchanger (35) is configured as a floor heating radiator installed on the back side of the floor material or a radiator installed in the indoor space.
  • each usage side heat exchanger A passage from the outlet of the vessel (35) to the inlet of the second passage (23b) constitutes a return passage (31b).
  • an openable first on-off valve (41) is provided between the heat source side heat exchanger (23) and the supply side header (33).
  • a pump (36) having a variable operating capacity is provided between the return header (34) and the heat source side heat exchanger (23).
  • An expansion tank (38) for releasing the pressure of the heat transfer circuit (30) is connected to the suction side of the pump (36) in the return passage (31b).
  • the heat transfer circuit (30) of the first embodiment is provided with a heat storage tank (37) for storing hot water heated by the heat source side heat exchanger (23).
  • a heat storage tank (37) for storing hot water heated by the heat source side heat exchanger (23).
  • the water is full, and the temperature of the water is higher in the upper part.
  • Connected to the top of the heat storage tank (37) are a hot water inlet passage (61) for flowing warm water into the heat storage tank (37) and a hot water outlet passage (64) for discharging hot water from the heat storage tank (37). ing.
  • the hot water passage (61) branches from between the heat source side heat exchanger (23) and the first on-off valve (41) in the supply passage (31a).
  • the hot water passage (61) is provided with a second on-off valve (42) that can be freely opened and closed.
  • the hot water passage (64) merges between the first on-off valve (41) and the supply side header (33) in the supply passage (31a).
  • the hot water passage (64) is provided with a fifth open / close valve (45) that can be freely opened and closed.
  • the first communication passage (62a) is connected between the return header (34) and the pump (36) in the return passage (31b) of the first embodiment, and the pump (36) and the heat source side heat exchanger are connected.
  • the second communication passage (62b) is connected between (23).
  • the first communication passage (62a) and the second communication passage (62b) are joined at a joining passage (63) connected to the bottom surface of the heat storage tank (37) on the opposite side to the return passage (31b).
  • the first communication passage (62a) connects the lower part of the heat storage tank (37) to the suction side of the pump (36).
  • a fourth open / close valve (44) that can be freely opened and closed is provided in the first communication passage (62a).
  • the second communication passage (62b) connects the lower part of the heat storage tank (37) to the discharge side of the pump (36).
  • a third open / close valve (43) that can be freely opened and closed is provided in the second communication passage (62b).
  • only the hot water heated by the heat source side heat exchanger (23) is controlled by controlling the first to fifth on-off valves (41 to 45).
  • Normal operation of supplying to the exchanger (35), heat storage operation of supplying hot water heated by the heat source side heat exchanger (23) to both the use side heat exchanger (35) and the heat storage tank (37), Any one of the three types of usage operations of supplying both the hot water heated by the heat source side heat exchanger (23) and the hot water in the heat storage tank (37) to each usage side heat exchanger (35) is performed. Is called. Details of each operation will be described later.
  • the heat source unit (20) accommodates a refrigerant circuit (21) filled with a refrigerant.
  • the refrigerant circuit (21) is filled with a fluorocarbon refrigerant.
  • carbon dioxide may be used instead of the fluorocarbon refrigerant.
  • a compressor (22), a heat source side heat exchanger (23), a pressure reducing mechanism (24), and an outdoor heat exchanger (25) are sequentially connected to the refrigerant circuit (21).
  • the compressor (22) is configured as a compressor with a fixed operating capacity.
  • the compressor (22) is one in which the electric motor is always operated at a constant rotational speed, and its operating capacity is fixed.
  • the compressor (22) continuously operates without stopping during the operation of the heating system (10). That is, the compressor (22) performs continuous operation without stopping while water is circulating in the heat transfer circuit (30).
  • the first passage (23a) is connected to the refrigerant circuit (21).
  • the decompression mechanism (24) is configured as an electronic expansion valve with a variable opening.
  • the outdoor heat exchanger (25) is configured as a cross fin type fin-and-tube heat exchanger.
  • An outdoor fan (26) for sending air to the outdoor heat exchanger (25) is provided in the vicinity of the outdoor heat exchanger (25).
  • the heating system (10) of the first embodiment is provided with a controller (50) that controls the operating state of the heating system (10).
  • the controller (50) constitutes a control means (55).
  • Controller (50) controls the operation of the heat transfer circuit (30) based on the measured value of the outlet temperature sensor (16). Specifically, the controller (50) selects an operation to be executed from the normal operation, the heat storage operation, and the use operation based on the measured value of the outlet temperature sensor (16), and executes the selected operation to the heat transfer circuit (30). It is configured to let you.
  • the controller (50) receives the measured value (To) of the outlet temperature sensor (16) and the indoor set temperature (Ts).
  • the controller (50) is preset with a first determination value (T1) and a second determination value (T2) for selecting the operation of the heat transfer circuit (30).
  • the first determination value (T1) is a positive value.
  • the second determination value (T2) is a negative value, and the absolute value is equal to the first determination value (T1).
  • the controller (50) determines the difference (To ⁇ Ts) between the measured value (To) of the outlet temperature sensor (16) and the indoor set temperature (Ts) as a first determination value (T1) and a second determination value (T2). ) To select the operation to be performed. Specifically, the controller (50) determines that the temperature of water that has passed through each use-side heat exchanger (35) is within a predetermined numerical range (T2 + Ts or more and T1 + Ts or less) when Equation 1 below is satisfied. When it is determined that the value is the normal value, the normal operation is selected. The normal operation is selected when the indoor heating load is not so high or low as shown in FIG.
  • the controller When the controller (50) selects normal operation, the controller opens the first on-off valve (41), opens the second on-off valve (42), the third on-off valve (43), the fourth on-off valve (44), and By setting the fifth on-off valve (45) to the closed state, the heat transfer circuit (30) is caused to perform a normal operation.
  • the controller (50) determines that the following expression 2 is satisfied, that is, the temperature of the water that has passed through each use side heat exchanger (35) exceeds the upper limit value (T1 + Ts) within a predetermined numerical range. If so, the heat storage operation is selected. The heat storage operation is selected when the indoor heating load is relatively low and the temperature of the hot water does not decrease so much in each use side heat exchanger (35).
  • the controller selects the heat storage operation
  • the controller opens the first on-off valve (41), the second on-off valve (42), and the fourth on-off valve (44), and opens the third on-off valve (43) and By setting the fifth on-off valve (45) to a closed state, the heat transfer circuit (30) is caused to perform a heat storage operation. Further, the controller (50) maintains the discharge flow rate of the pump (36) in a normal operation.
  • the controller (50) determines that the following Equation 3 is satisfied, that is, the temperature of the water that has passed through each use side heat exchanger (35) is below the lower limit (T2 + Ts) within a predetermined numerical range. In such a case, the use operation is selected. The use operation is selected when the indoor heating load is relatively high and the temperature of the hot water is relatively reduced in each use-side heat exchanger (35).
  • the controller (50) selects the use operation
  • the controller (50) sets the first on-off valve (41), the third on-off valve (43), and the fifth on-off valve (45) to the open state, and the second on-off valve (42) and By setting the fourth on-off valve (44) to the closed state, the heat transfer circuit (30) is caused to perform the use operation.
  • the controller (50) sets the discharge flow rate of the pump (36) to a value larger than that in the normal operation.
  • the refrigerant circuit (21) In the refrigerant circuit (21), the refrigerant discharged from the compressor (22) circulates, whereby the heat source side heat exchanger (23) operates as a radiator (condenser), and the outdoor heat exchanger (25) A refrigeration cycle that operates as a heat absorber is performed. In this refrigeration cycle, the opening degree of the decompression mechanism (24) is adjusted as appropriate.
  • the refrigerant discharged from the compressor (22) dissipates heat into the water in the second passage (23b) and condenses in the first passage (23a) of the heat source side heat exchanger (23).
  • the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger (23) is depressurized by the decompression mechanism (24), absorbs heat from the air sent by the outdoor fan (26) in the outdoor heat exchanger (25), and evaporates.
  • the refrigerant evaporated in the outdoor heat exchanger (25) returns to the compressor (22), is compressed, and is discharged again.
  • the operation of the refrigerant circuit (21) is the same regardless of the type of operation of the heat transfer circuit (30).
  • heat transfer circuit (30) water circulates between the heat source side heat exchanger (23) and each use side heat exchanger (35), so that the heat of the refrigerant in the refrigerant circuit (21) is transferred to the heat transfer circuit ( 30) is transmitted to the room through water and the room is heated.
  • the point that water circulates between the heat source side heat exchanger (23) and each use side heat exchanger (35) is the same in the heat storage operation and the use operation described later.
  • the heat transfer circuit (30) since the fourth on-off valve (44) is in the open state, the water below the heat storage tank (37) is drawn into the pump (36) through the first communication passage (62a). Out of the heat storage tank (37). The water that has flowed out of the heat storage tank (37) merges with the water that has passed through each use side heat exchanger (35), and is sent to the heat source side heat exchanger (23).
  • the second on-off valve (42) since the second on-off valve (42) is in an open state, a part of the hot water flowing through the supply passage (31a) passes through the hot water passage (61). Flow into. Hot water having the same flow rate as that flowing out of the first communication passage (62a) flows into the heat storage tank (37). In the heat storage tank (37), the high temperature water heated by the heat source side heat exchanger (23) flows in and the lower temperature low temperature water flows out, so the amount of hot water increases.
  • the hot water in the upper layer of the heat storage tank (37) flows out through the hot water outlet passage (64).
  • the hot water flowing out from the heat storage tank (37) joins the hot water heated by the heat source side heat exchanger (23) and is supplied to each use side heat exchanger (35).
  • the third on-off valve (43) since the third on-off valve (43) is open, a part of the water discharged from the pump (36) is stored in the heat storage tank through the second communication passage (62b). (37). Water having the same flow rate as that flowing out from the hot water passage (64) flows into the heat storage tank (37).
  • the heat storage tank (37) the high-temperature water in the upper layer flows out and the relatively low-temperature water after heat dissipation flows in, so the amount of hot water decreases.
  • hot water is supplied not only from the heat source side heat exchanger (23) but also from the heat storage tank (37) to each use side heat exchanger (35), so it is supplied to each use side heat exchanger (35).
  • the flow rate of the hot water is increased compared to the normal operation. Therefore, the amount of heat of the hot water supplied to each use side heat exchanger (35) is larger than that in the normal operation, so that the heating capacity in each use side heat exchanger (35) is higher than that in the normal operation.
  • the amount of heat of the heat medium supplied to the use side heat exchanger (35) can be adjusted by the heat storage tank (37), so the amount of refrigerant circulation in the refrigerant circuit (21) need not be adjusted.
  • the heating capacity in the use side heat exchanger (35) can be adjusted even if the amount of heat obtained by the refrigeration cycle is constant. For this reason, the fluctuation range of the circulation amount of the refrigerant in the refrigerant circuit (21) is smaller than in the case where the heating capacity is adjusted only by the refrigeration cycle. Accordingly, since the time for which the amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit (21) has to be set to such a value that a high coefficient of performance cannot be obtained can be shortened, the operating efficiency of the heating system can be improved. .
  • the heat storage tank (37) is arrange
  • a compressor having a fixed operating capacity is used as the compressor (22) of the refrigerant circuit (21). For this reason, by designing the refrigerant circuit (21) so that the coefficient of performance in the operating capacity of the compressor (22) is high, it is possible to operate in a state where the coefficient of performance is always high. Therefore, the operating efficiency of the heating system can be improved.
  • Embodiment 1 heat is continuously supplied from the refrigerant circuit (21) to the heat transfer circuit (30) while the heat medium is circulating in the heat transfer circuit (30). For this reason, it is possible to make the output calorie
  • the first embodiment also includes a first communication passage (62a) for communicating the lower part of the heat storage tank (37) with the suction side of the pump (36), and a lower part of the heat storage tank (37) with the discharge side of the pump (36). Since the second communication passage (62b) that communicates with each other is provided, it is possible to perform any of the normal operation, the heat storage operation, and the use operation only by the pump (36) of the return passage (31b). . For this reason, since it can avoid providing a pump (36) separately for heat storage operation
  • the usage operation increases the flow rate of hot water supplied to the usage-side heat exchanger (35) compared to the normal operation. Yes. Therefore, the heating capacity in the use side heat exchanger (35) can be efficiently increased in the use operation.
  • Embodiment 2 of the Invention is a heating hot-water supply system (11) provided with the heating system (10) which concerns on this invention. Below, a different point from the said Embodiment 1 is demonstrated.
  • the indoor side circuit (80) through which the heat medium that exchanges heat with water in the heat transfer circuit (30) circulates is connected to the use side heat exchanger (35). Yes.
  • the indoor circuit (80) is a tertiary circuit.
  • the number of use side heat exchangers (35) is one.
  • the heat exchanger installed indoors is provided in the indoor circuit (80), it is not necessary to arrange the heat transfer circuit (30) indoors. Therefore, it is possible to incorporate the refrigerant circuit (21) and the heat transfer circuit (30) into one outdoor unit.
  • the indoor circuit (80) is provided with a plurality of indoor heat exchangers (75).
  • the plurality of indoor heat exchangers (75) are connected in parallel to each other between the headers (73, 74).
  • the indoor heat exchanger (75) is configured as a radiator for floor heating installed on the back side of a floor material, which is a partition member that divides the room, or as a radiator installed in an indoor space.
  • the indoor circuit (80) is provided with an indoor pump (76) having a constant discharge flow rate between the return side header (74) and the use side heat exchanger (35).
  • An expansion tank (78) for releasing the pressure of the indoor circuit (80) is connected to the suction side of the indoor pump (76).
  • the indoor pump (76) may be configured so that the discharge flow rate is variable.
  • a water supply circuit (70) is connected to the heat transfer circuit (30).
  • the water supply circuit (70) has a city water side passage (51) for supplying city water to the heat transfer circuit (30), and a use side passage extending to the use side such as a bath tub and shower or kitchen faucet. (52).
  • the exit end of the city water side passageway (51) is connected to the junction passageway (63).
  • the inlet end of the use side passageway (52) is connected to the hot water supply passageway (64).
  • the use side passageway (52) is provided with a mixing valve (55).
  • a branch passage (53) branched from the city water side passage (51) is connected to the mixing valve (55).
  • the mixing valve (55) is configured to be able to adjust the flow rate ratio between the warm water flowing through the use side passage (52) and the water flowing from the branch passage (53) according to the water temperature required on the use side. .
  • the city water side passageway (51) is provided with a check valve (58) that allows only the flow of water toward the heat storage tank (37).
  • An escape passage (57) for releasing the pressure of the heat storage tank (37) is connected to the top of the heat storage tank (37).
  • a relief valve (56) is provided in the relief passage (57).
  • the heat storage tank (37) has a part of the water discharged from the pump (36) through the junction passage (63) and the city. Water supplied from the water-side passage (51) flows in. Hot water flows out from the heat storage tank (37) through the hot water passage (64). The high-temperature water flowing out of the heat storage tank (37) branches into the supply passage (31a) side and the use side passage (52).
  • the heat transfer circuit (30) is provided with two pumps of a main pump (36) and a sub pump (39).
  • the main pump (36) is disposed in the return passage (31b).
  • the sub pump (39) is disposed in the second communication passage (62b).
  • the return passage (31b) side of the second communication passage (62b) is connected to the suction side of the main pump (36).
  • the controller (50) operates the sub pump (39) only during the use operation.
  • the auxiliary pump (39) sends a part of the water flowing through the return passage (31b) to the lower part of the heat storage tank (37) during the use operation, Let it flow through the hot water passage (64).
  • the discharge flow rate of the main pump (36) during the use operation is the same as the normal operation value, unlike the above embodiment. That is, the discharge flow rate of the main pump (36) is always constant. For this reason, a pump with a fixed discharge flow rate can be used for the main pump (36).
  • the flow rate of water sent to the lower part of the heat storage tank (37) during the use operation is determined by the discharge flow rate of the sub pump (39).
  • the hot water supplied to the use side heat exchanger (35) is pushed out by the water sent to the lower part. Therefore, since the flow rate of the hot water supplied from the heat storage tank (37) to the use side heat exchanger (35) during the use operation is determined by the discharge flow rate of the sub pump (39), The flow rate of the hot water supplied from the tank (37) to the use side heat exchanger (35) can be easily set to a desired flow rate.
  • cooling heat exchangers (67, 67) are provided in the return passage (31b) of the heat transfer circuit (30).
  • a plurality of cooling heat exchangers (67, 67) are provided, and are connected in parallel between the headers (68, 69).
  • Each cooling heat exchanger (67) is accommodated in an indoor unit installed in the room (not shown).
  • Each indoor unit is provided with an indoor fan (66) that sends air to the cooling heat exchanger (67).
  • each use side heat exchanger (35) is further cooled by exchanging heat with the air sent by the indoor fan (66) in each cooling heat exchanger (67).
  • the air heated by each cooling heat exchanger (67) is supplied indoors.
  • the temperature of the water returning to the heat source side heat exchanger (23) is lower than that when there is no cooling heat exchanger (67).
  • the heat source side heat exchanger (23) is used by using the heat of the water which passed each utilization side heat exchanger (35) with each heat exchanger for cooling (67).
  • the temperature of the water returning to (2) is lowered, and the temperature of the refrigerant radiated by the heat source side heat exchanger (23) is also lowered (for example, about 20 ° C.). That is, the amount of heat of the refrigerant that can be used as warm heat increases.
  • the energy required to compress the refrigerant in the compressor (22) does not increase. Therefore, it is possible to obtain a high coefficient of performance in the refrigerant circuit (21) by providing the cooling heat exchanger (67).
  • the controller (50) selects the operation of the heat transfer circuit (30) using the temperature of the heat medium that has passed through the use side heat exchanger (35), but the use side heat exchanger ( The operation of the heat transfer circuit (30) may be selected using the temperature of the heat medium in the course of passing through 35).
  • the outlet temperature sensor (16) can be arranged on the outlet side of the use side heat exchanger (35).
  • the heat medium circulating in the heat transfer circuit (30) may be a liquid other than water.
  • the present invention is useful for a heating system using a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle as a heat source.

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Abstract

 熱源側熱交換器(23)と利用側熱交換器(35)の間で熱媒体を循環させる熱搬送回路(30)に、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を貯留するための蓄熱タンク(37)を設ける。熱搬送回路(30)は、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体だけを利用側熱交換器(35)へ供給する通常動作と、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を利用側熱交換器(35)と蓄熱タンク(37)の両方へ供給する蓄熱動作と、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体と蓄熱タンク(37)内の熱媒体の両方を利用側熱交換器(35)へ供給する利用動作とを選択的に行う。

Description

暖房システム
 本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を熱源とする暖房システムに関するものである。
 従来より、冷凍サイクルを行う冷媒回路を熱源とする暖房システムが知られている。この種の暖房システムでは、冷媒回路を循環する冷媒によって加熱された熱媒体が放出する熱を利用して室内の暖房が行われる。
 例えば、特許文献1には、この種の暖房システムとして、床暖房を行う床暖房装置が開示されている。この床暖房装置では、冷媒回路に温水熱交換器が設けられている。温水熱交換器には、水が循環する二次側回路が接続されている。二次側回路には、床暖房パネルが設けられている。温水熱交換器では、冷媒が放熱して、二次側回路を循環する水が加熱される。二次側回路では、温水熱交換器で加熱された温水が床暖房パネルで放熱する。このように、この床暖房装置では、冷媒回路の冷媒によって加熱された温水が床暖房パネルで放熱することによって室内の暖房が行われる。なお、この床暖房装置では、床暖房パネルから温水熱交換器へ戻る温水の温度が目標温度になるように、冷媒回路の圧縮機のインバータが制御される。
特開2000-46417号公報
 ところで、従来の暖房システムでは、床暖房パネルから温水熱交換器へ戻る温水の温度に応じて圧縮機の運転容量が制御されていた。温水熱交換器へ戻る温水の温度は、暖房負荷が高いほど低くなる。つまり、従来の暖房システムでは、冷媒回路における冷媒の循環量が、暖房負荷に応じて調節されていた。
 ここで、冷媒回路での冷凍サイクルにより得られる温熱量は、冷媒回路における冷媒の循環量によって決まる。一方、冷媒回路における冷媒の循環量が変化すると、それに伴って冷凍サイクルの成績係数(COP)も変化する。その理由としては、熱交換器を通過する冷媒の流速が変化すると熱交換器の性能が変化することや、圧縮機の回転速度が変化すると圧縮機の効率が変化すること等が挙げられる。
 このため、従来の暖房システムのように、暖房能力の調節を冷凍サイクルによって得られる温熱量の変更だけによって行う場合は、冷媒回路における冷媒の循環量の変動幅が大きくなってしまう。このため、従来の暖房システムでは、冷媒回路での冷媒の循環量を、それほど高い成績係数が得られないような値に設定せざるを得なくなる時間が長くなり、暖房システムの運転効率が低下するおそれがあった。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒回路の冷媒によって加熱した熱搬送回路の熱媒体が放出する熱を利用して室内を暖房する暖房システムにおいて、暖房システムの運転効率を向上させることにある。
 第1の発明は、熱源側熱交換器(23)と利用側熱交換器(35)の間で熱媒体を循環させる熱搬送回路(30)と、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行い、上記熱源側熱交換器(23)に接続されて上記熱搬送回路(30)の熱媒体を冷媒で加熱する冷媒回路(21)とを備え、上記利用側熱交換器(35)で熱媒体が放出する熱を利用して室内を暖房する暖房システムを対象とする。そして、この暖房システムの熱搬送回路(30)は、上記熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を貯留するための蓄熱タンク(37)を備え、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体だけを上記利用側熱交換器(35)へ供給する通常動作と、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を該利用側熱交換器(35)と上記蓄熱タンク(37)の両方へ供給する蓄熱動作と、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体と該蓄熱タンク(37)内の熱媒体の両方を該利用側熱交換器(35)へ供給する利用動作とを選択的に行う。
 第1の発明では、通常動作と蓄熱動作と利用動作が選択的に行われる。通常動作では、蓄熱タンク(37)を用いることなく、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体だけが、利用側熱交換器(35)へ供給される。蓄熱動作では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が、利用側熱交換器(35)と蓄熱タンク(37)の両方へ供給される。蓄熱動作では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体の一部が蓄熱タンク(37)へ供給されるので、利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の熱量が減少し、その利用側熱交換器(35)における加熱能力が減少する。利用動作では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体と蓄熱タンク(37)内の熱媒体の両方が、利用側熱交換器(35)へ供給される。利用動作では、蓄熱タンク(37)からも利用側熱交換器(35)へ熱媒体が供給されるので、利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の熱量が増加し、その利用側熱交換器(35)における加熱能力が増加する。このように、この第1の発明では、利用側熱交換器(35)に供給する熱媒体の熱量を蓄熱タンク(37)によって調節することで、冷媒回路(21)における冷媒の循環量を調節しなくても、利用側熱交換器(35)における加熱能力が調節される。
 第2の発明は、上記第1の発明において、上記熱搬送回路(30)において上記利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体、又は該利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を検出し、該熱媒体の温度が所定の数値範囲内の値である場合には上記通常動作に、該熱媒体の温度が上記所定の数値範囲の上限値を上回る場合には上記蓄熱動作に、該熱媒体の温度が上記所定の数値範囲の下限値を下回る場合には上記利用動作に、上記熱搬送回路(30)の動作を設定する制御手段(50)を備えている。
 第2の発明では、制御手段(50)が、熱搬送回路(30)において利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体、又は該利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を検出する。制御手段(50)は、検出した熱媒体の温度が所定の数値範囲内の値である場合には、熱搬送回路(30)に通常動作を行わせる。また、制御手段(50)は、検出した熱媒体の温度が所定の数値範囲の上限値を上回る場合、つまり暖房負荷が比較的低く利用側熱交換器(35)で熱媒体の温度がそれほど低下しない場合には、熱搬送回路(30)に蓄熱動作を行わせる。また、制御手段(50)は、検出した熱媒体の温度が所定の数値範囲の下限値を下回る場合、つまり暖房負荷が比較的高く利用側熱交換器(35)で熱媒体の温度が比較的大きく低下する場合には、熱搬送回路(30)に利用動作を行わせる。この第2の発明では、利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体、又は利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を用いて熱搬送回路(30)の動作を制御しているので、暖房負荷に応じて熱搬送回路(30)の動作が切り換えられる。
 第3の発明は、上記第1又は第2の発明において、上記冷媒回路(21)では、冷媒を循環させる圧縮機(22)が運転容量が固定の圧縮機により構成されている。
 第3の発明では、冷媒回路(21)の圧縮機(22)として、運転容量が固定の圧縮機が用いられている。
 第4の発明は、上記第3の発明において、上記冷媒回路(21)では、上記熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は上記圧縮機(22)が連続運転を行う。
 第4の発明では、熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は、圧縮機(22)が連続運転を行う。つまり、熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は、冷媒回路(21)から熱搬送回路(30)へ連続的に熱が供給される。
 第5の発明は、上記第1乃至第4の何れか1つの発明において、上記熱搬送回路(30)が、上記蓄熱動作の際には上記蓄熱タンク(37)の下部から流出した熱媒体が上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体に合流して上記熱源側熱交換器(23)へ送られ、上記利用動作の際には上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部が上記蓄熱タンク(37)の下部へ流入するように構成されている。
 第5の発明では、蓄熱動作の際に、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体の一部が蓄熱タンク(37)に流入し、蓄熱タンク(37)の下部からは熱源側熱交換器(23)へ送る熱媒体が流出する。一方、利用動作の際には、利用側熱交換器(35)から熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部が蓄熱タンク(37)の下部へ流入し、蓄熱タンク(37)からは利用側熱交換器(35)へ供給する熱媒体が流出する。蓄熱動作中の蓄熱タンク(37)では、加熱後の熱媒体が流入するのに伴って下部から熱媒体を流出させ、利用動作中の蓄熱ダンクでは、利用側熱交換器(35)へ供給する熱媒体が流出するのに伴って下部から熱媒体を流入させている。
 第6の発明は、上記第5の発明において、上記熱搬送回路(30)には、上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体が流通する戻り通路(31b)に配置されたポンプ(36)と、該戻り通路(31b)における利用側熱交換器(35)とポンプ(36)の間と上記蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる第1連通通路(62a)と、該戻り通路(31b)におけるポンプ(36)と熱源側熱交換器(23)の間と該蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる第2連通通路(62b)とが設けられ、上記蓄熱動作の際には、上記蓄熱タンク(37)の熱媒体が上記第1連通通路(62a)を通じて上記ポンプ(36)に吸い込まれ、上記利用動作の際には、上記ポンプ(36)から吐出された熱媒体の一部が上記第2連通通路(62b)を通じて上記蓄熱タンク(37)へ送られる。
 第6の発明では、蓄熱タンク(37)の下部が、第1連通通路(62a)を通じて利用側熱交換器(35)とポンプ(36)の間に連通している。つまり、蓄熱タンク(37)の下部が、ポンプ(36)の吸入側に連通している。このため、蓄熱動作の際に、ポンプ(36)によって蓄熱タンク(37)の下部から熱媒体を流出させることが可能である。また、蓄熱タンク(37)の下部が、第2連通通路(62b)を通じてポンプ(36)と熱源側熱交換器(23)の間に連通している。つまり、蓄熱タンク(37)の下部が、ポンプ(36)の吐出側に連通している。このため、利用動作の際に、ポンプ(36)によって蓄熱タンク(37)の下部へ熱媒体を送り込むことが可能である。この第6の発明では、通常動作と蓄熱動作と利用動作の何れの動作でも、戻り通路(31b)のポンプ(36)のみで実行することが可能である。
 第7の発明は、上記第6の発明において、上記ポンプ(36)は、吐出流量が可変に構成される一方、上記熱搬送回路(30)では、上記通常動作に比べて上記利用動作の方が吐出流量が多くなるように上記ポンプ(36)の吐出流量が設定される。
 第7の発明では、通常動作に比べて利用動作の方が吐出流量が多くなるようにポンプ(36)の吐出流量が設定される。このため、通常動作に比べて利用動作の方が、利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の流量が多くなる。
 第8の発明は、上記第5の発明において、上記熱搬送回路(30)には、上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体が流通する戻り通路(31b)に配置された主ポンプ(36)と、該戻り通路(31b)と上記蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる連通通路(62)に配置されて、上記利用動作の際に上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部を上記蓄熱タンク(37)の下部へ送る副ポンプ(39)とが設けられている。
 第8の発明では、利用動作の際に利用側熱交換器(35)から熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部を蓄熱タンク(37)の下部へ送るのに副ポンプ(39)が用いられている。利用動作の際に蓄熱タンク(37)の下部へ送られる熱媒体の流量は、副ポンプ(39)の吐出流量によって決定される。
 第9の発明は、上記第1乃至第8の何れか1つの発明において、上記室内、又は該室内を区画する区画部材の裏側に配置された室内熱交換器(75)が設けられると共に、上記利用側熱交換器(35)に接続され、該利用側熱交換器(35)で加熱された熱媒体が該室内熱交換器(75)で放熱する室内側回路(80)を備えている。
 第9の発明では、熱搬送回路(30)の利用側熱交換器(35)に、室内側回路(80)が接続されている。室内側回路(80)には、室内、又は室内を区画する構成部材の裏側(例えば床面材の裏側)に配置された室内熱交換器(75)が設けられている。室内側回路(80)では、利用側熱交換器(35)で加熱された熱媒体が室内熱交換器(75)で放熱する。室内は、室内熱交換器(75)が放出する熱によって暖房される。
 本発明では、利用側熱交換器(35)に供給する熱媒体の熱量を蓄熱タンク(37)によって調節することができるので、冷媒回路(21)における冷媒の循環量を調節しなくても、利用側熱交換器(35)における加熱能力を調節することが可能である。利用側熱交換器(35)における加熱能力は、冷凍サイクルによって得られる温熱量が一定でも調節可能である。このため、冷凍サイクルだけで加熱能力を調節する場合に比べて、冷媒回路(21)における冷媒の循環量の変動幅が小さくなる。従って、冷媒回路(21)での冷媒の循環量を、それほど高い成績係数が得られないような値に設定せざるを得なくなる時間を短縮できるので、暖房システムの運転効率を向上させることができる。
 また、本発明では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が蓄熱タンク(37)を経由しない通常動作が行われる。ここで、例えば熱源側熱交換器(23)から利用側熱交換器(35)へ向かう熱媒体が流通する通路に蓄熱タンク(37)が配置されている場合には、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が一旦蓄熱タンク(37)内に貯められる。このため、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が利用側熱交換器(35)に到達するまでの時間が長くなり、その間に熱媒体が放熱して熱ロスが比較的大きくなってしまう。これに対して、本発明では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が蓄熱タンク(37)を経由しない通常動作が行われる。通常動作では、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が蓄熱タンク(37)を経由する場合に比べて、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体が利用側熱交換器(35)に到達するまでの時間が短くなる。従って、熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体の放熱ロスを減少させることができるので、暖房システムの運転効率を向上させることができる。
 また、上記第2の発明では、利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体、又は利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を用いて熱搬送回路(30)の動作を制御しているので、暖房負荷に応じて熱搬送回路(30)の動作が切り換えられる。従って、暖房負荷に応じて利用側熱交換器(35)の加熱能力を適切に調節することができる。
 また、上記第3の発明では、冷媒回路(21)の圧縮機(22)として運転容量が固定の圧縮機を用いている。このため、圧縮機(22)の運転容量における成績係数が高くなるように冷媒回路(21)を設計することで、常に成績係数が高くなる状態で運転を行うことができる。従って、暖房システムの運転効率を向上させることができる。
 また、上記第4の発明では、熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は、冷媒回路(21)から熱搬送回路(30)へ連続的に熱が供給される。このため、冷媒回路(21)の単位時間当たりの出力熱量を小さくすることが可能である。従って、圧縮機(22)を含めて冷媒回路(21)の構成を小型化することができる。また、圧縮機(22)の発停に伴うエネルギーロスをなくすことができるので、暖房システムの運転効率を向上させることが可能である。
 また、上記第6の発明では、ポンプ(36)の吸入側に蓄熱タンク(37)の下部を連通させる第1連通通路(62a)と、ポンプ(36)の吐出側に蓄熱タンク(37)の下部を連通させる第2連通通路(62b)とを設けているので、戻り通路(31b)のポンプ(36)のみで、通常動作と蓄熱動作と利用動作の何れの動作でも実行することが可能である。このため、蓄熱動作や利用動作のために別途にポンプ(36)を設けることを回避できるので、熱搬送回路(30)の構成を簡素化することができる。
 また、上記第7の発明では、ポンプ(36)の吐出流量の制御によって、通常動作に比べて利用動作の方が利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の流量を多くなるようにしている。従って、利用動作において利用側熱交換器(35)における加熱能力を効率的に高めることができる。
 また、上記第8の発明では、利用動作の際に蓄熱タンク(37)の下部へ送られる熱媒体の流量が、副ポンプ(39)の吐出流量によって決定されるようにしている。蓄熱タンク(37)では、下部へ送られた熱媒体によって利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体が押し出される。従って、利用動作の際に蓄熱タンク(37)から利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の流量は、副ポンプ(39)の吐出流量によって決定されることになる。従って、利用動作の際に蓄熱タンク(37)から利用側熱交換器(35)へ供給される熱媒体の流量を所望の流量に容易に設定することができる。
図1は、本実施形態1に係る暖房システムの概略構成図である。 図2は、本実施形態1に係る暖房システムにおける熱搬送回路の動作と暖房負荷の関係を示す図表である。 図3は、本実施形態1に係る暖房システムの通常動作中の熱搬送回路の水の流れを示す概略構成図である。 図4は、本実施形態1に係る暖房システムの蓄熱動作中の熱搬送回路の水の流れを示す概略構成図である。 図5は、本実施形態1に係る暖房システムの利用動作中の熱搬送回路の水の流れを示す概略構成図である。 図6は、本実施形態2に係る暖房給湯システムの概略構成図である。 図7は、本実施形態2に係る暖房給湯システムの通常動作中の熱搬送回路及び給水用回路の水の流れを示す概略構成図である。 図8は、本実施形態2に係る暖房給湯システムの蓄熱動作中の熱搬送回路及び給水用回路の水の流れを示す概略構成図である。 図9は、本実施形態2に係る暖房給湯システムの利用動作中の熱搬送回路及び給水用回路の水の流れを示す概略構成図である。 図10は、その他の実施形態の第1変形例に係る暖房システムの概略構成図である。 図11は、その他の実施形態の第2変形例に係る暖房システムの概略構成図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 《発明の実施形態1》
 本発明の実施形態1について説明する。本実施形態1は、本発明に係る暖房システム(10)である。この暖房システム(10)は、ヒートポンプ式の熱源ユニット(20)を熱源として熱搬送回路(30)の熱媒体を加熱し、その熱媒体が放出する熱を利用して室内の暖房を行うように構成されている。この暖房システム(10)では、熱源ユニット(20)の冷媒回路(21)が一次側回路になって熱搬送回路(30)が二次側回路になっている。この暖房システム(10)は、例えば寒冷地の一般家庭に設置される。
 具体的に、熱搬送回路(30)には、図1に示すように、熱源側熱交換器(23)と、複数の利用側熱交換器(35,35,35)とが接続されている。複数の利用側熱交換器(35)は、供給側ヘッダ(33)と戻り側ヘッダ(34)の間において互いに並列に接続されている。熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)と複数の利用側熱交換器(35)との間で、熱媒体である水が循環する。
 熱源側熱交換器(23)は、後述する冷媒回路(21)が接続された第1通路(23a)と、熱搬送回路(30)が接続された第2通路(23b)とを備えている。熱源側熱交換器(23)は、第1通路(23a)の冷媒と第2通路(23b)の水とが熱交換を行うように構成されている。熱源側熱交換器(23)は、例えばプレート式の熱交換器により構成されている。また、利用側熱交換器(35)は、床面材の裏側に設置される床暖房用のラジエータや、室内空間に設置されるラジエータとして構成されている。
 熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)の出口から各利用側熱交換器(35)の入口に至るまでの通路が供給通路(31a)を構成し、各利用側熱交換器(35)の出口から第2通路(23b)の入口へ至るまでの通路が戻り通路(31b)を構成している。供給通路(31a)では、熱源側熱交換器(23)と供給側ヘッダ(33)の間に、開閉自在の第1開閉弁(41)が設けられている。一方、戻り通路(31b)では、戻り側ヘッダ(34)と熱源側熱交換器(23)との間に、運転容量が可変のポンプ(36)が設けられている。また、戻り通路(31b)におけるポンプ(36)の吸入側には、熱搬送回路(30)の圧力を逃がすための膨張タンク(38)が接続されている。また、戻り通路(31b)における戻り側ヘッダ(34)とポンプ(36)の間には、各利用側熱交換器(35)で放熱した水の温度を計測するための出口温度センサ(16)が設けられている。
 また、本実施形態1の熱搬送回路(30)には、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水を貯留するための蓄熱タンク(37)が設けられている。蓄熱タンク(37)では、水が満杯になっており、上方ほど水の温度が高くなっている。蓄熱タンク(37)の頂部には、蓄熱タンク(37)に温水を流入させるための入湯通路(61)と、蓄熱タンク(37)から温水を流出させるための出湯通路(64)とが接続されている。入湯通路(61)は、供給通路(31a)における熱源側熱交換器(23)と第1開閉弁(41)の間から分岐している。入湯通路(61)には、開閉自在の第2開閉弁(42)が設けられている。一方、出湯通路(64)は、供給通路(31a)における第1開閉弁(41)と供給側ヘッダ(33)との間に合流している。出湯通路(64)には、開閉自在の第5開閉弁(45)が設けられている。
 また、本実施形態1の戻り通路(31b)には、戻り側ヘッダ(34)とポンプ(36)の間に第1連通通路(62a)が接続され、ポンプ(36)と熱源側熱交換器(23)の間に第2連通通路(62b)が接続されている。第1連通通路(62a)と第2連通通路(62b)は、戻り通路(31b)とは逆側が、蓄熱タンク(37)の底面に接続された合流通路(63)で合流している。第1連通通路(62a)は、蓄熱タンク(37)の下部をポンプ(36)の吸入側に連通させる。第1連通通路(62a)には、開閉自在の第4開閉弁(44)が設けられている。一方、第2連通通路(62b)は、蓄熱タンク(37)の下部をポンプ(36)の吐出側に連通させる。第2連通通路(62b)には、開閉自在の第3開閉弁(43)が設けられている。
 本実施形態1の熱搬送回路(30)では、第1から第5開閉弁(41~45)を制御することによって、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水だけを各利用側熱交換器(35)へ供給する通常動作と、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水を各利用側熱交換器(35)と蓄熱タンク(37)の両方へ供給する蓄熱動作と、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水と蓄熱タンク(37)内の温水の両方を各利用側熱交換器(35)へ供給する利用動作の3種類の動作のうち何れかが行われる。各動作についての詳細は後述する。
 熱源ユニット(20)には、冷媒が充填された冷媒回路(21)が収容されている。冷媒回路(21)には、フロン系冷媒が充填されている。但し、フロン系の冷媒の代わりに二酸化炭素を用いてもよい。冷媒回路(21)には、圧縮機(22)、熱源側熱交換器(23)、減圧機構(24)、及び室外熱交換器(25)が順番に接続されている。
 圧縮機(22)は、運転容量が固定の圧縮機として構成されている。圧縮機(22)は、電動機が常に一定の回転速度で運転されるものであって、その運転容量が固定になっている。圧縮機(22)は、暖房システム(10)の運転中は停止することなく連続運転を行う。つまり、圧縮機(22)は、熱搬送回路(30)で水が循環している間は停止することなく連続運転を行う。
 熱源側熱交換器(23)は、第1通路(23a)が冷媒回路(21)に接続されている。減圧機構(24)は、開度可変の電子膨張弁として構成されている。室外熱交換器(25)は、クロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器として構成されている。室外熱交換器(25)の近傍には、室外熱交換器(25)に空気を送るための室外ファン(26)が設けられている。
  〈コントローラの構成〉
 本実施形態1の暖房システム(10)には、暖房システム(10)の運転状態を制御するコントローラ(50)が設けられている。コントローラ(50)は、制御手段(55)を構成している。
 コントローラ(50)は、出口温度センサ(16)の計測値に基づいて熱搬送回路(30)の動作を制御する。具体的に、コントローラ(50)は、出口温度センサ(16)の計測値に基づいて通常動作と蓄熱動作と利用動作から実行する動作を選択し、選択した動作を熱搬送回路(30)に実行させるように構成されている。
 コントローラ(50)には、出口温度センサ(16)の計測値(To)と、室内の設定温度(Ts)とが入力される。また、コントローラ(50)には、熱搬送回路(30)の動作を選択するための第1判定値(T1)及び第2判定値(T2)が、予め設定されている。第1判定値(T1)はプラスの値になっている。第2判定値(T2)は、マイナスの値になっており、絶対値が第1判定値(T1)に等しくなっている。
 コントローラ(50)は、出口温度センサ(16)の計測値(To)と室内の設定温度(Ts)との差(To-Ts)を、第1判定値(T1)及び第2判定値(T2)と比較することによって、実行する動作を選択する。具体的に、コントローラ(50)は、下記の式1が成立する場合、つまり、各利用側熱交換器(35)を通過した水の温度が所定の数値範囲(T2+Ts以上T1+Ts以下の範囲)内の値であると判断した場合には、通常動作を選択する。通常動作は、図2に示すように、室内の暖房負荷がそれほど高くも低くもないときに選択される。コントローラ(50)は、通常動作を選択すると、第1開閉弁(41)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)及び第5開閉弁(45)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に通常動作を実行させる。
 式1:T2≦To-Ts≦T1
 また、コントローラ(50)は、下記の式2が成立する場合、つまり、各利用側熱交換器(35)を通過した水の温度が所定の数値範囲内の上限値(T1+Ts)を上回ると判断した場合には、蓄熱動作を選択する。蓄熱動作は、室内の暖房負荷が比較的低く各利用側熱交換器(35)で温水の温度がそれほど低下しない場合に選択される。コントローラ(50)は、蓄熱動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第2開閉弁(42)及び第4開閉弁(44)を開状態に設定し、第3開閉弁(43)及び第5開閉弁(45)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に蓄熱動作を実行させる。また、コントローラ(50)は、ポンプ(36)の吐出流量を通常動作のまま維持する。
 式2:T1<To-Ts
 また、コントローラ(50)は、下記の式3が成立する場合、つまり、各利用側熱交換器(35)を通過した水の温度が所定の数値範囲内の下限値(T2+Ts)を下回ると判断した場合には、利用動作を選択する。利用動作は、室内の暖房負荷が比較的高く各利用側熱交換器(35)で温水の温度が比較的大きく低下する場合に選択される。コントローラ(50)は、利用動作を選択すると、第1開閉弁(41)、第3開閉弁(43)及び第5開閉弁(45)を開状態に設定し、第2開閉弁(42)及び第4開閉弁(44)を閉状態に設定することによって、熱搬送回路(30)に利用動作を実行させる。また、コントローラ(50)は、ポンプ(36)の吐出流量を通常動作よりも大きな値に設定する。
 式3:To-Ts<T2
  -運転動作-
 本実施形態1の暖房システム(10)の動作について説明する。なお、この暖房システム(10)では、電源がオンになっている間は、冷媒回路(21)で圧縮機(22)が連続運転を行い、熱搬送回路(30)でポンプ(36)が連続運転を行う。
 まず冷媒回路(21)の動作について説明する。冷媒回路(21)では、圧縮機(22)から吐出された冷媒が循環することによって、熱源側熱交換器(23)が放熱器(凝縮器)として動作して、室外熱交換器(25)が吸熱器として動作する冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、減圧機構(24)の開度が適宜調節される。
 具体的に、圧縮機(22)から吐出された冷媒は、熱源側熱交換器(23)の第1通路(23a)において第2通路(23b)の水に放熱して凝縮する。熱源側熱交換器(23)で凝縮した冷媒は、減圧機構(24)で減圧され、室外熱交換器(25)において室外ファン(26)が送る空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器(25)で蒸発した冷媒は、圧縮機(22)に戻って圧縮され、再び吐出される。なお、冷媒回路(21)の動作は、熱搬送回路(30)の動作の種類によらず同じである。
 続いて、熱搬送回路(30)の動作について説明する。以下では、熱搬送回路(30)の動作を通常動作、蓄熱動作、利用動作の順番に説明する。
  〈通常動作〉
 通常動作では、図3に示すように、第1開閉弁(41)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)、第3開閉弁(43)、第4開閉弁(44)及び第5開閉弁(45)が閉状態に設定される。熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)の第2通路(23b)で冷媒によって加熱された温水が、供給通路(31a)を通じて供給側ヘッダ(33)に流入する。供給側ヘッダ(33)では、温水が各利用側熱交換器(35)に分配される。各利用側熱交換器(35)では、分配された温水が室内へ放熱して冷却される。各利用側熱交換器(35)で放熱した水は、戻り側ヘッダ(34)で他の利用側熱交換器(35)を放熱した水と合流し、熱源側熱交換器(23)に戻って再び加熱される。
 熱搬送回路(30)では、熱源側熱交換器(23)と各利用側熱交換器(35)の間で水が循環することで、冷媒回路(21)の冷媒の熱が熱搬送回路(30)の水を介して室内に伝達され、室内が暖房される。なお、熱源側熱交換器(23)と各利用側熱交換器(35)の間で水が循環する点は、後述する蓄熱動作及び利用動作でも同じである。
  〈蓄熱動作〉
 蓄熱動作では、図4に示すように、第1開閉弁(41)、第2開閉弁(42)及び第4開閉弁(44)が開状態に設定され、第3開閉弁(43)及び第5開閉弁(45)が閉状態に設定される。ポンプ(36)の運転容量は、通常動作と同じ値に設定される。以下では、通常動作と異なる点について説明する。
 熱搬送回路(30)では、第4開閉弁(44)が開状態になっているので、蓄熱タンク(37)の下層の水が、第1連通通路(62a)を通じてポンプ(36)に吸入されて、蓄熱タンク(37)から流出する。蓄熱タンク(37)から流出した水は、各利用側熱交換器(35)を通過した水と合流して、熱源側熱交換器(23)へ送られる。また、熱搬送回路(30)では、第2開閉弁(42)が開状態になっているので、供給通路(31a)を流れる温水の一部が、入湯通路(61)を通じて蓄熱タンク(37)へ流入する。蓄熱タンク(37)には、第1連通通路(62a)から流出する流量と同じ流量の温水が流入する。蓄熱タンク(37)では、熱源側熱交換器(23)で加熱された高温の水が流入して下層の低温の水が流出するので、温水量が増加する。
 蓄熱動作では、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水の一部が蓄熱タンク(37)へ供給されるので、各利用側熱交換器(35)へ供給される温水の流量が通常動作に比べて少なくなる。従って、各利用側熱交換器(35)へ供給される温水の熱量が通常動作に比べて少なくなるので、各利用側熱交換器(35)における加熱能力が通常動作に比べて低くなる。
  〈利用動作〉
 利用動作では、図5に示すように、第1開閉弁(41)、第3開閉弁(43)及び第5開閉弁(45)が開状態に設定され、第2開閉弁(42)及び第4開閉弁(44)が閉状態に設定される。ポンプ(36)の吐出流量は、通常動作よりも大きな値に設定される。以下では、通常動作と異なる点について説明する。
 熱搬送回路(30)では、第5開閉弁(45)が開状態になっているので、蓄熱タンク(37)の上層の温水が、出湯通路(64)を通じて流出する。蓄熱タンク(37)から流出した温水は、熱源側熱交換器(23)で加熱された温水と合流して、各利用側熱交換器(35)へ供給される。また、熱搬送回路(30)では、第3開閉弁(43)が開状態になっているので、ポンプ(36)から吐出された水の一部が、第2連通通路(62b)を通じて蓄熱タンク(37)へ供給される。蓄熱タンク(37)には、出湯通路(64)から流出する流量と同じ流量の水が流入する。蓄熱タンク(37)では、上層の高温の水が流出して放熱後の比較的低温の水が流入するので、温水量が減少する。
 利用動作では、熱源側熱交換器(23)だけでなく蓄熱タンク(37)からも各利用側熱交換器(35)へ温水が供給されるので、各利用側熱交換器(35)へ供給される温水の流量が通常動作に比べて多くなる。従って、各利用側熱交換器(35)へ供給される温水の熱量が通常動作に比べて多くなるので、各利用側熱交換器(35)における加熱能力が通常動作に比べて高くなる。
  -実施形態1の効果-
 本実施形態1では、利用側熱交換器(35)に供給する熱媒体の熱量を蓄熱タンク(37)によって調節することができるので、冷媒回路(21)における冷媒の循環量を調節しなくても、利用側熱交換器(35)における加熱能力を調節することが可能である。利用側熱交換器(35)における加熱能力は、冷凍サイクルによって得られる温熱量が一定でも調節可能である。このため、冷凍サイクルだけで加熱能力を調節する場合に比べて、冷媒回路(21)における冷媒の循環量の変動幅が小さくなる。従って、冷媒回路(21)での冷媒の循環量を、それほど高い成績係数が得られないような値に設定せざるを得なくなる時間を短縮できるので、暖房システムの運転効率を向上させることができる。
 また、本実施形態1では、蓄熱を行わない通常動作が行われるので、例えば蓄熱タンク(37)が熱源側熱交換器(23)と利用側熱交換器(35)の間に配置されている場合に比べて、蓄熱タンク(37)における放熱量を削減することができる。
 また、本実施形態1では、利用側熱交換器(35)を通過した水の温度を用いて熱搬送回路(30)の動作を制御しているので、暖房負荷に応じて熱搬送回路(30)の動作が切り換えられる。従って、暖房負荷に応じて利用側熱交換器(35)の加熱能力を適切に調節することができる。
 また、本実施形態1では、冷媒回路(21)の圧縮機(22)として運転容量が固定の圧縮機を用いている。このため、圧縮機(22)の運転容量における成績係数が高くなるように冷媒回路(21)を設計することで、常に成績係数が高くなる状態で運転を行うことができる。従って、暖房システムの運転効率を向上させることができる。
 また、本実施形態1では、熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は、冷媒回路(21)から熱搬送回路(30)へ連続的に熱が供給される。このため、冷媒回路(21)の単位時間当たりの出力熱量を小さくすることが可能である。従って、圧縮機(22)を含めて冷媒回路(21)の構成を小型化することができる。また、圧縮機(22)の発停に伴うエネルギーロスをなくすことができるので、暖房システムの運転効率を向上させることが可能である。
 また、本実施形態1は、ポンプ(36)の吸入側に蓄熱タンク(37)の下部を連通させる第1連通通路(62a)と、ポンプ(36)の吐出側に蓄熱タンク(37)の下部を連通させる第2連通通路(62b)とを設けているので、戻り通路(31b)のポンプ(36)のみで、通常動作と蓄熱動作と利用動作の何れの動作でも実行することが可能である。このため、蓄熱動作や利用動作のために別途にポンプ(36)を設けることを回避できるので、熱搬送回路(30)の構成を簡素化することができる。
 また、本実施形態1では、ポンプ(36)の吐出流量の制御によって、通常動作に比べて利用動作の方が利用側熱交換器(35)へ供給される温水の流量を多くなるようにしている。従って、利用動作において利用側熱交換器(35)における加熱能力を効率的に高めることができる。
 《発明の実施形態2》
 本発明の実施形態2について説明する。本実施形態2は、本発明に係る暖房システム(10)を備える暖房給湯システム(11)である。以下では、上記実施形態1と異なる点について説明する。
 図6に示すように、実施形態2では、熱搬送回路(30)の水と熱交換を行う熱媒体が循環する室内側回路(80)が、利用側熱交換器(35)に接続されている。室内側回路(80)は三次側回路になっている。なお、利用側熱交換器(35)の個数は1つである。この実施形態2では、室内に設置する熱交換器を室内側回路(80)に設けているので、熱搬送回路(30)を室内側に配設する必要がない。従って、冷媒回路(21)と熱搬送回路(30)とを1つの室外ユニットに組み込むことが可能である。
 室内側回路(80)には、室内熱交換器(75)が複数設けられている。複数の室内熱交換器(75)は、ヘッダ(73,74)の間において互いに並列に接続されている。室内熱交換器(75)は、室内を区画する区画部材である床面材の裏側に設置される床暖房用のラジエータや、室内空間に設置されるラジエータとして構成されている。
 室内側回路(80)には、戻り側のヘッダ(74)と利用側熱交換器(35)の間に、吐出流量が一定の室内用ポンプ(76)が設けられている。また、室内用ポンプ(76)の吸入側には、室内側回路(80)の圧力を逃がすための膨張タンク(78)が接続されている。なお、室内用ポンプ(76)は、吐出流量が可変に構成されていてもよい。
 熱搬送回路(30)には、給水用回路(70)が接続されている。給水用回路(70)は、市水を熱搬送回路(30)に供給するための市水側通路(51)と、風呂場の浴槽及びシャワーや台所の蛇口などの利用側へ延びる利用側通路(52)とを備えている。市水側通路(51)の出口端は、合流通路(63)に接続されている。一方、利用側通路(52)の入口端は、出湯通路(64)に接続されている。
 利用側通路(52)には、混合弁(55)が設けられている。混合弁(55)には、市水側通路(51)から分岐した分岐通路(53)が接続されている。混合弁(55)は、利用側で必要となる水温に応じて、利用側通路(52)を流通する温水と分岐通路(53)から流入する水との流量割合を調節可能に構成されている。
 また、市水側通路(51)には、蓄熱タンク(37)へ向かう水の流れのみを許容する逆止弁(58)が設けられている。また、蓄熱タンク(37)の頂部には、蓄熱タンク(37)の圧力を逃がすための逃し通路(57)が接続されている。逃し通路(57)には逃し弁(56)が設けられている。
  -動作動作-
 本実施形態2の暖房給湯システム(11)において、給水用回路(70)の利用側で温水を利用する場合の動作について説明する。
 熱搬送回路(30)が通常動作を行う場合、図7に示すように、蓄熱タンク(37)には市水側通路(51)を通じて低温の水が流入し、蓄熱タンク(37)からは利用側通路(52)を通じて高温の水が流出する。蓄熱タンク(37)では、温水量が減少する。
 熱搬送回路(30)が蓄熱動作を行う場合、図8に示すように、蓄熱タンク(37)には、供給通路(31a)を流れる温水の一部が、入湯通路(61)を通じて流入する。蓄熱タンク(37)からは、利用側通路(52)を通じて高温の水が流出すると共に、合流通路(63)を通じて低温の水が流出する。合流通路(63)には、市水側通路(51)の水が合流する。
 熱搬送回路(30)が利用動作を行う場合、図9に示すように、蓄熱タンク(37)には、合流通路(63)を通じて、ポンプ(36)から吐出された水の一部と、市水側通路(51)から供給される水とが流入する。蓄熱タンク(37)からは、出湯通路(64)を通じて高温の水が流出する。蓄熱タンク(37)から流出した高温の水は、供給通路(31a)側と利用側通路(52)とに分岐する。
 《その他の実施形態》
 上記実施形態は、以下の変形例のように構成してもよい。
  -第1変形例-
 第1変形例では、図10に示すように、熱搬送回路(30)に、主ポンプ(36)と副ポンプ(39)の2つのポンプが設けられている。主ポンプ(36)は戻り通路(31b)に配置されている。副ポンプ(39)は第2連通通路(62b)に配置されている。なお、この第1変形例では、第2連通通路(62b)の戻り通路(31b)側が、主ポンプ(36)の吸入側に接続されている。
 コントローラ(50)は、利用動作のときだけ副ポンプ(39)を運転させる。副ポンプ(39)は、図10に示すように、利用動作の際に戻り通路(31b)を流通する水の一部を蓄熱タンク(37)の下部へ送り、蓄熱タンク(37)の温水を出湯通路(64)を通じて流出させる。なお、利用動作の際の主ポンプ(36)の吐出流量は、上記実施形態と異なり、通常動作の値と同じである。つまり、主ポンプ(36)の吐出流量は常に一定である。このため、主ポンプ(36)には、吐出流量が固定のポンプを用いることができる。
 この第1変形例では、利用動作の際に蓄熱タンク(37)の下部へ送られる水の流量が、副ポンプ(39)の吐出流量によって決定される。蓄熱タンク(37)では、下部へ送られた水によって利用側熱交換器(35)へ供給される温水が押し出される。従って、利用動作の際に蓄熱タンク(37)から利用側熱交換器(35)へ供給される温水の流量は、副ポンプ(39)の吐出流量によって決定されるので、利用動作の際に蓄熱タンク(37)から利用側熱交換器(35)へ供給される温水の流量を所望の流量に容易に設定することができる。
  -第2変形例-
 第2変形例では、図11に示すように、熱搬送回路(30)の戻り通路(31b)に、冷却用熱交換器(67,67)が設けられている。冷却用熱交換器(67,67)は、複数設けられ、ヘッダ(68,69)の間において互いに並列に接続されている。各冷却用熱交換器(67)は、室内に設置される室内機に収容されている(図示省略)。各室内機には、冷却用熱交換器(67)へ空気を送る室内ファン(66)が設けられている。
 この第2変形例では、各利用側熱交換器(35)で冷却された水が、各冷却用熱交換器(67)において室内ファン(66)が送る空気と熱交換を行ってさらに冷却される。各冷却用熱交換器(67)で加熱された空気は室内へ供給される。熱源側熱交換器(23)に戻る水の温度は、冷却用熱交換器(67)がない場合に比べて低くなる。
 なお、この第2変形例の冷媒回路(21)では、冷凍サイクルの高圧圧力が冷媒の臨界圧力よりも高くなる超臨界の冷凍サイクルが行われる。冷媒回路(21)の冷媒には、二酸化炭素が用いられている。
 ここで、冷媒回路(21)で超臨界の冷凍サイクルが行われる場合、冷却用熱交換器(67)がなければ、熱源側熱交換器(23)に戻る水の温度は比較的高くなり、熱源側熱交換器(23)で放熱した冷媒の温度も、比較的高い温度(例えば40℃ぐらい)になる。このため、温熱として利用できる冷媒の熱量が少なく、冷媒回路(21)における冷凍サイクルの成績係数がそれほど高い値にならないという問題がある。
 これに対し、この第2変形例では、各利用側熱交換器(35)を通過した水の温熱を各冷却用熱交換器(67)で利用することで、熱源側熱交換器(23)に戻る水の温度が低くなり、熱源側熱交換器(23)で放熱した冷媒の温度も低い温度(例えば20℃ぐらい)になる。つまり、温熱として利用できる冷媒の熱量が多くなる。このとき、圧縮機(22)において冷媒の圧縮に要するエネルギーは増大しない。従って、冷却用熱交換器(67)を設けることで、冷媒回路(21)において高い成績係数を得ることが可能となる。
  -第3変形例-
 上記実施形態では、コントローラ(50)が、利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体の温度を用いて熱搬送回路(30)の動作を選択しているが、利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を用いて熱搬送回路(30)の動作を選択してもよい。例えば利用側熱交換器(35)が1つの場合に、出口温度センサ(16)を利用側熱交換器(35)の出口側に配置することができる。
  -第4変形例-
 上記実施形態について、熱搬送回路(30)を循環する熱媒体が水以外の液体であってもよい。
 なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
 以上説明したように、本発明は、冷凍サイクルを行う冷媒回路を熱源とする暖房システムについて有用である。
  10  暖房システム
  20  熱源ユニット
  21  冷媒回路
  23  熱源側熱交換器
  30  熱搬送回路
  31a 供給通路
  31b 戻り通路
  35  利用側熱交換器
  36  ポンプ
  37  蓄熱タンク
  50  コントローラ(制御手段)

Claims (9)

  1.  熱源側熱交換器(23)と利用側熱交換器(35)の間で熱媒体を循環させる熱搬送回路(30)と、
     冷媒を循環させて冷凍サイクルを行い、上記熱源側熱交換器(23)に接続されて上記熱搬送回路(30)の熱媒体を冷媒で加熱する冷媒回路(21)とを備え、
     上記利用側熱交換器(35)で熱媒体が放出する熱を利用して室内を暖房する暖房システムであって、
     上記熱搬送回路(30)は、上記熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を貯留するための蓄熱タンク(37)を備え、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体だけを上記利用側熱交換器(35)へ供給する通常動作と、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体を該利用側熱交換器(35)と上記蓄熱タンク(37)の両方へ供給する蓄熱動作と、該熱源側熱交換器(23)で加熱された熱媒体と該蓄熱タンク(37)内の熱媒体の両方を該利用側熱交換器(35)へ供給する利用動作とを選択的に行うことを特徴とする暖房システム。
  2.  請求項1において、
     上記熱搬送回路(30)において上記利用側熱交換器(35)を通過した熱媒体、又は該利用側熱交換器(35)を通過する途中の熱媒体の温度を検出し、該熱媒体の温度が所定の数値範囲内の値である場合には上記通常動作に、該熱媒体の温度が上記所定の数値範囲の上限値を上回る場合には上記蓄熱動作に、該熱媒体の温度が上記所定の数値範囲の下限値を下回る場合には上記利用動作に、上記熱搬送回路(30)の動作を設定する制御手段(50)を備えていることを特徴とする暖房システム。
  3.  請求項1又は2において、
     上記冷媒回路(21)に設けられる圧縮機(22)は、その運転容量が固定となっていることを特徴とする暖房システム。
  4.  請求項3において、
     上記冷媒回路(21)では、上記熱搬送回路(30)で熱媒体が循環している間は上記圧縮機(22)が連続運転を行うことを特徴とする暖房システム。
  5.  請求項1において、
     上記熱搬送回路(30)は、上記蓄熱動作の際には上記蓄熱タンク(37)の下部から流出した熱媒体が上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体に合流して上記熱源側熱交換器(23)へ送られ、上記利用動作の際には上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部が上記蓄熱タンク(37)の下部へ流入するように構成されていることを特徴とする暖房システム。
  6.  請求項5において、
     上記熱搬送回路(30)には、上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体が流通する戻り通路(31b)に配置されたポンプ(36)と、該戻り通路(31b)における利用側熱交換器(35)とポンプ(36)の間と上記蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる第1連通通路(62a)と、該戻り通路(31b)におけるポンプ(36)と熱源側熱交換器(23)の間と該蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる第2連通通路(62b)とが設けられ、
     上記蓄熱動作の際には、上記蓄熱タンク(37)の熱媒体が上記第1連通通路(62a)を通じて上記ポンプ(36)に吸い込まれ、上記利用動作の際には、上記ポンプ(36)から吐出された熱媒体の一部が上記第2連通通路(62b)を通じて上記蓄熱タンク(37)へ送られることを特徴とする暖房システム。
  7.  請求項6において、
     上記ポンプ(36)は、吐出流量が可変に構成される一方、
     上記熱搬送回路(30)では、上記通常動作に比べて上記利用動作の方が吐出流量が多くなるように上記ポンプ(36)の吐出流量が設定されることを特徴とする暖房システム。
  8.  請求項5において、
     上記熱搬送回路(30)には、上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体が流通する戻り通路(31b)に配置された主ポンプ(36)と、該戻り通路(31b)と上記蓄熱タンク(37)の下部とを連通させる連通通路(62)に配置されて、上記利用動作の際に上記利用側熱交換器(35)から上記熱源側熱交換器(23)へ向かう熱媒体の一部を上記蓄熱タンク(37)の下部へ送る副ポンプ(39)とが設けられていることを特徴とする暖房システム。
  9.  請求項1において、
     上記室内、又は該室内を区画する区画部材の裏側に配置された室内熱交換器(75)が設けられると共に、上記利用側熱交換器(35)に接続され、該利用側熱交換器(35)で加熱された熱媒体が該室内熱交換器(75)で放熱する室内側回路(80)を備えていることを特徴とする暖房システム。
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