WO2022123626A1 - 給湯暖房システム - Google Patents

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WO2022123626A1
WO2022123626A1 PCT/JP2020/045476 JP2020045476W WO2022123626A1 WO 2022123626 A1 WO2022123626 A1 WO 2022123626A1 JP 2020045476 W JP2020045476 W JP 2020045476W WO 2022123626 A1 WO2022123626 A1 WO 2022123626A1
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WO
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heat
heat source
temperature
pump
controller
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PCT/JP2020/045476
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French (fr)
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武徳 松本
那央都 石井
月音 松上
仁隆 門脇
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三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2020/045476 priority patent/WO2022123626A1/ja
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • This disclosure relates to a hot water supply / heating system equipped with a heat source machine that supplies heat to load-side equipment.
  • the primary side circulation circuit includes a heat source that functions as a heating unit, a first pump that circulates a heat medium in the primary side circulation circuit, and a first temperature detection unit that detects the temperature of the heat medium.
  • the secondary side circulation circuit includes a heat storage tank that serves as a load side device, a second pump that circulates water in the secondary side circulation circuit, and a second temperature detection unit that detects the temperature of water. The heat exchanger exchanges heat between the heat medium flowing through the primary side circulation circuit and the water flowing through the secondary side circulation circuit.
  • the hot water supply system disclosed in Patent Document 1 raises the temperature of the heat medium of the primary side circulation circuit when the temperature of the hot water supplied from the secondary side circulation circuit to the heat storage tank is lower than the target temperature. Increase the frequency of the compressor of the heat source or increase the flow rate of the heat medium of the primary circulation circuit.
  • the flow rate of the heat medium flowing through the primary side circulation circuit and the flow rate of hot water flowing through the secondary side circulation circuit are the same in order to suppress deterioration of the coefficient of performance of the heat source.
  • the first pump and the second pump are controlled in such a manner.
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a hot water supply / heating system capable of raising the temperature of the fluid in the secondary circuit even when the heating capacity of the primary circuit reaches the limit. It is something to do.
  • the hot water supply and heating system includes a heat source machine that generates heat, a heat medium heat exchanger that relays the supply of the heat from the heat source machine to the load side device, and the heat source machine and the heat medium heat exchanger.
  • the temperature of the primary side fluid which is the temperature of the second pump that circulates the second heat medium between the device and the heat source machine, and the temperature of the first heat medium that flows out from the heat source machine via the primary side circuit is detected.
  • a first temperature sensor a heat source machine controller that controls a heating capacity that is the amount of heat generated in the heat source machine, a pump controller that controls the second pump based on control information received from the heat source machine controller, and a pump controller.
  • the heat source machine controller has a primary side determination means for determining whether or not the primary side fluid temperature detected by the first temperature sensor is lower than the primary side target temperature, and the primary side.
  • the ability determination means for determining whether or not the heating capacity of the heat source machine is the same as a predetermined upper limit value.
  • the heating capacity of the heat source machine is determined to be the same as the upper limit value by the capacity determining means, the upper limit is reached, which is information that the heating capacity of the heat source machine has reached the upper limit value as the control information. It has a notification means for transmitting information to the pump controller, and the pump controller has a pump control means for lowering the operating frequency of the second pump when the upper limit arrival information is received from the heat source machine controller. be.
  • the pump controller can raise the temperature of the fluid in the secondary circuit by controlling the second pump to reduce the flow rate of the fluid in the secondary circuit.
  • FIG. It is a figure which shows one configuration example of the hot water supply heating system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows one configuration example of the heat source machine shown in FIG. It is a figure which shows one configuration example of the inverter shown in FIG. It is a functional block diagram which shows one configuration example of the heat source machine controller shown in FIG. It is a functional block diagram which shows one configuration example of the pump controller shown in FIG. It is a hardware configuration diagram which shows one configuration example of the heat source machine controller shown in FIG. It is a hardware configuration diagram which shows another configuration example of the heat source machine controller shown in FIG. It is a figure which shows the configuration example of the hot water supply heating system of a comparative example.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a hot water supply / heating system according to the first embodiment.
  • the hot water supply / heating system 100 includes a heat source machine 1, a heat medium heat exchanger 7, a primary side circuit 12 connecting the heat source machine 1 and the heat medium heat exchanger 7, and heat medium heat. It has a secondary circuit 13 for connecting the exchanger 7 and the load side device 4, and a pump controller 11.
  • the load-side device 4 is, for example, a radiator for heating or a hot water storage tank.
  • the first pump 2 that circulates the first heat medium in the primary side circuit 12 and the primary side fluid temperature Tw1 that is the temperature of the first heat medium flowing out from the heat source machine 1 are detected.
  • a first temperature sensor 3 is provided.
  • the first heat medium is water will be described, but an antifreeze solution such as brine may be used.
  • the secondary side circuit 13 includes a second pump 5 that circulates the second heat medium through the secondary side circuit 13, a second temperature sensor 6 that detects the temperature of the second heat medium that circulates through the secondary side circuit 13.
  • a third temperature sensor 10 is provided. In the first embodiment, the case where the second heat medium is water will be described.
  • the second temperature sensor 6 detects the secondary side fluid inlet temperature Tw2in, which is the temperature of the second heat medium flowing from the heat medium heat exchanger 7 to the load side device 4 via the secondary side circuit 13.
  • the third temperature sensor 10 detects the secondary side fluid outlet temperature Tw2out, which is the temperature of the second heat medium flowing out from the load side device 4 to the secondary side circuit 13.
  • the heat medium heat exchanger 7 is a device that relays the supply of heat from the heat source machine 1 to the load side device 4.
  • the heat medium heat exchanger 7 exchanges heat between the first heat medium circulating in the primary side circuit 12 and the second heat medium circulating in the secondary side circuit 13.
  • the pump controller 11 is connected to the communication device 8, the first pump 2, and the second pump 5 provided in the heat source machine 1 via the signal line 51.
  • the pump controller 11 is connected to the second temperature sensor 6 and the third temperature sensor 10 via a signal line (not shown).
  • the second pump 5 has an inverter 9 that adjusts the operating frequency of the motor (not shown). In the first embodiment, for convenience of explanation, the inverter 9 is shown in the figure as a configuration different from that of the second pump 5.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the heat source machine shown in FIG.
  • the heat source machine 1 includes a compressor 21, a heat source side heat exchanger 23, an expansion valve 24, a fan 25, a load side heat exchanger 26, a heat source machine controller 30, and a communication device. Has 8 and.
  • the compressor 21, the heat source side heat exchanger 23, the expansion valve 24, and the load side heat exchanger 26 are connected by a refrigerant pipe 27 to form a refrigerant circuit 20.
  • the heat source controller 30 is connected to the compressor 21, the expansion valve 24, the communication device 8, and the first temperature sensor 3 via a signal line (not shown).
  • the compressor 21 sucks the refrigerant from the refrigerant pipe 27, compresses the sucked refrigerant, and discharges it to the refrigerant pipe 27.
  • the compressor 21 is, for example, an inverter compressor whose capacity is changed by controlling the operating frequency Fc.
  • the load side heat exchanger 26 is a heat exchanger that functions as a condenser. In the load side heat exchanger 26, the refrigerant discharged from the compressor 21 and the first heat medium circulating in the primary side circuit 12 exchange heat.
  • the expansion valve 24 decompresses and expands the refrigerant flowing from the load side heat exchanger 26.
  • the expansion valve 24 is, for example, an electric expansion valve capable of adjusting the flow rate of the refrigerant.
  • the fan 25 rotates to supply air to the heat source side heat exchanger 23.
  • the fan 25 is, for example, a propeller fan.
  • the heat source side heat exchanger 23 is a heat exchanger that functions as an evaporator. In the heat source side heat exchanger 23, the low-temperature low-pressure refrigerant flowing out of the expansion valve 24 and the air supplied by the fan 25 exchange heat.
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration example of the heat source machine controller shown in FIG. 2.
  • the heat source machine controller 30 is a controller that controls the heating capacity, which is the amount of heat generated by the heat source machine 1.
  • the heat source controller 30 is, for example, a microcomputer.
  • the heat source machine controller 30 has a primary side determination unit 31, a capacity determination unit 32, a refrigeration cycle control unit 33, and a notification unit 34.
  • the primary side determination means 31 determines whether or not the primary side fluid temperature Tw1 detected by the first temperature sensor 3 is lower than the primary side target temperature Tw1s, and the determination result is determined by the capacity determination means 32 and the refrigeration cycle control. It is transmitted to the means 33.
  • the capacity determination means 32 determines that the primary side fluid temperature Tw1 is lower than the primary side target temperature Tw1s by the primary side determination means 31, the heating capacity of the heat source machine 1 is the same as a predetermined upper limit value. Whether or not it is determined, and the determination result is transmitted to the notification means 34.
  • the capacity determining means 32 acquires information on the operating frequency Fc of the compressor 21 from the refrigerating cycle control means 33, and determines whether or not the operating frequency Fc is the same as the maximum frequency Fmax to heat the heat source machine 1. Determine if the ability is the same as the upper limit.
  • the refrigeration cycle control means 33 acquires the primary side fluid temperature Tw1 detected by the first temperature sensor 3 via the primary side determination means 31 and the capacity determination means 32. Then, the refrigeration cycle control means 33 controls the opening degree of the expansion valve 24 and the operating frequency Fc of the compressor 21 so that the primary side fluid temperature Tw1 coincides with the primary side target temperature Tw1s within a predetermined range. ..
  • the refrigerating cycle control means 33 determines that the primary side fluid temperature Tw1 is lower than the primary side target temperature Tw1s and the capacity determining means 32 determines that the heating capacity of the heat source machine 1 is lower than the upper limit value, the heat source machine 1 Increase the heating capacity. Specifically, the refrigeration cycle control means 33 makes the operating frequency Fc of the compressor 21 larger than the currently set value.
  • the notification means 34 is information that the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value as control information.
  • the arrival information is transmitted to the pump controller 11 via the communication device 8. Further, the notification means 34 may be set in advance as to whether or not to transmit the upper limit arrival information to the pump controller 11 when the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value.
  • two types of patterns can be considered as setting patterns.
  • the setting pattern two types of patterns 1 and 2 will be described.
  • Pattern 1 is a pattern in which it is possible to set whether or not to transmit the upper limit arrival information to the pump controller 11 when the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value, depending on the presence or absence of a confirmation command.
  • the notification means 34 transmits the upper limit arrival information to the pump controller 11 when the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value.
  • the notification means 34 does not transmit the upper limit arrival information to the pump controller 11 even if the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value.
  • the pattern 2 is a pattern in which the upper limit arrival information is always transmitted to the pump controller 11 when the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value.
  • the pattern 1 or 2 is set in the notification means 34 in advance by the user or the installer of the hot water supply / heating system 100.
  • the presence / absence of the confirmation command is set in the notification means 34 in advance by the user or the installer of the hot water supply / heating system 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the inverter shown in FIG.
  • the inverter 9 includes a power conversion circuit 56 that converts an AC voltage supplied from an AC power supply into a DC voltage, and an inverter circuit 57 that converts the DC voltage into a three-phase AC and supplies power to the motor 55 of the second pump 5.
  • the inverter circuit 57 has, for example, six transistor elements. Each transistor element performs an on operation and an off operation according to an operation signal input from the pump controller 11.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration example of the pump controller shown in FIG.
  • the pump controller 11 is a controller that controls the first pump 2 and the second pump 5 based on the control information received from the heat source machine controller 30.
  • the pump controller 11 is, for example, a microcomputer.
  • the pump controller 11 has a secondary side determination means 41 and a pump control means 42.
  • the secondary side determination means 41 receives the upper limit arrival information from the heat source machine controller 30, it determines whether or not the heat load generated by the load side device 4 is low based on the secondary side fluid inlet temperature Tw2in, and determines the determination result. It is transmitted to the pump control means 42. For example, when the secondary side determination means 41 calculates the temperature difference ⁇ Tw2d between the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s and the temperature difference ⁇ Tw2d is equal to or less than a predetermined first threshold value Tth1. Judge that the heat load is low.
  • the secondary side target temperature Tw2s is set by the user who uses the load side device 4.
  • the secondary side determination means 41 may determine the heat load of the load side device 4 as follows.
  • the secondary side determination means 41 calculates the temperature difference ⁇ Tw2 between the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side fluid outlet temperature Tw2out. Then, the secondary side determination means 41 determines that the heat load is low when the temperature difference ⁇ Tw2 is equal to or less than the predetermined second threshold value Tth2.
  • the pump control means 42 controls the start and stop of the first pump 2 and the second pump 5. Further, when the secondary side determination means 41 determines that the heat load of the load side device 4 is low, the pump control means 42 lowers the operating frequency of the second pump 5. Specifically, the pump control means 42 transmits an operation signal for reducing the current supplied to the motor 55 shown in FIG. 3 to the inverter circuit 57.
  • FIG. 6 is a hardware configuration diagram showing a configuration example of the heat source machine controller shown in FIG.
  • the heat source controller 30 shown in FIG. 4 is composed of a processing circuit 61 as shown in FIG.
  • the primary side determination means 31, the capacity determination means 32, the refrigeration cycle control means 33, and the notification means 34 shown in FIG. 4 are realized by the processing circuit 61.
  • the processing circuit 61 may be, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate). Array), or a combination of these.
  • the functions of the primary side determination means 31, the capacity determination means 32, the refrigeration cycle control means 33, and the notification means 34 may be realized by the processing circuit 61, and the functions of the means may be realized by one processing circuit 61. You may.
  • FIG. 7 is a hardware configuration diagram showing another configuration example of the heat source machine controller shown in FIG.
  • the heat source controller 30 shown in FIG. 4 is composed of a processor 71 such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory 72 as shown in FIG. Will be done.
  • a processor 71 such as a CPU (Central Processing Unit)
  • a memory 72 as shown in FIG. Will be done.
  • Each function of the primary side determination means 31, the capacity determination means 32, the refrigeration cycle control means 33, and the notification means 34 is realized by the processor 71 and the memory 72.
  • the processor 71 and the memory 72 are connected via the bus 73.
  • the functions of the primary side determination means 31, the capacity determination means 32, the refrigeration cycle control means 33, and the notification means 34 are realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. ..
  • the software and firmware are written as a program and stored in the memory 72.
  • the processor 71 realizes the function of each means by reading and executing the program stored in the memory 72.
  • a non-volatile semiconductor memory such as a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable and Programmable ROM), and an EPROM (Electrically Erasable and Projectable ROM) is used.
  • a volatile semiconductor memory of RAM Random Access Memory
  • a detachable recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a CD (Compact Disc), an MD (Mini Disc), and a DVD (Digital Versaille Disc) may be used.
  • the hardware configuration of the pump controller 11 may also be the configuration described with reference to FIG. 6 or the configuration described with reference to FIG. 7. Further, in the first embodiment, the pump controller 11 is connected to the communication device 8, the first pump 2, the second pump 5, the second temperature sensor 6, and the third temperature sensor 10 via a signal line. As described in the above, the communication connection means is not limited to wired, and may be wireless. The case where the heat source controller 30 is connected to the compressor 21, the expansion valve 24, the communication device 8, and the first temperature sensor 3 via a signal line has been described, but the communication connection means is not limited to wired but wireless. You may.
  • the communication between the pump controller 11 and the communication device 8 may be performed according to a predetermined communication protocol or communication standard, or may be merely on and off signals.
  • the communication protocol is, for example, Modbus®.
  • the communication standard is, for example, Wi-Fi®.
  • the notification means 34 transmits an on signal to the pump controller 11 via the communication device 8, and when the heating capacity of the heat source machine 1 is lower than the upper limit value, the notification means 34 transmits the on signal to the pump controller 11.
  • the signal transmitted to the pump controller 11 via the communication device 8 is maintained as an off signal.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a hot water supply / heating system of a comparative example.
  • the hot water supply / heating system 200 includes a heat source machine 111, a primary side circuit 121, and a secondary side circuit 131.
  • the primary side circuit 121 is provided with the first pump 152
  • the secondary side circuit 131 is provided with the second pump 155.
  • the hot water supply / heating system 200 has a configuration in which the operating frequency of the second pump 155 cannot be adjusted.
  • the fluid of each circuit of the primary side circuit 121 and the secondary side circuit 131 is water will be described.
  • the target temperature of the secondary circuit 131 is determined by the heat load generated by the load side device 4.
  • the heating for raising the water flowing through the secondary side circuit 131 to the target temperature is the heat exchange between the water circulating in the primary side circuit 121 and the water flowing through the secondary side circuit 131 in the heat medium heat exchanger 7. It is done by.
  • the heat source machine controller (not shown) raises the target temperature of the primary circuit 121 and adjusts the temperature with the heating unit of the primary circuit 121. do. In this way, when the target temperature of the secondary side circuit 131 rises, the hot water supply / heating system 200 adjusts the temperature within the range of the heating capacity of the heat source machine 111 of the primary side circuit 121.
  • Q is the calorific value [kW]
  • Gw is the flow rate of water [t / h]
  • Cp is the specific heat of water [kj / kg].
  • ⁇ Tw is the temperature difference of water (outlet water temperature To-inlet water temperature Ti) [° C.].
  • the left side of the equation (1) is the primary circuit 121
  • the right side of the equation (1) is the secondary circuit 131.
  • the heating capacity of the heat source machine 111 of the primary circuit 121 reaches the limit
  • the amount of heat Q on the left side is constant
  • the Cp on the right side is constant due to physical characteristics.
  • the temperature difference ⁇ Tw becomes large. That is, in order to raise the water temperature of the secondary circuit 131, the flow rate Gw of the secondary circuit 131 may be reduced.
  • the hot water supply / heating system 200 of the comparative example has a configuration in which the operating frequency of the second pump 155 cannot be adjusted, the flow rate of the secondary side circuit 131 cannot be controlled, and the flow rate of the secondary side circuit 131 becomes constant.
  • FIG. 9 shows a process executed by the heat source machine controller 30.
  • FIG. 10 shows a process executed by the pump controller 11.
  • the primary side determination means 31 acquires information on the primary side fluid temperature Tw1 from the first temperature sensor 3 at a predetermined cycle (step S101). The primary side determination means 31 determines whether or not the primary side fluid temperature Tw1 is lower than the primary side target temperature Tw1s (step S102). When the determination in step S102 is No, the primary side determination means 31 determines whether or not the primary side fluid temperature Tw1 is higher than the primary side target temperature Tw1s (step S103).
  • step S103 when the primary side fluid temperature Tw1 is the same as the primary side target temperature Tw1s, the refrigeration cycle control means 33 maintains the heating capacity (step S104). As a result of the determination in step S103, when the primary side fluid temperature Tw1 is higher than the primary side target temperature Tw1s, the refrigeration cycle control means 33 reduces the heating capacity (step S105).
  • step S102 when the primary side fluid temperature Tw1 is lower than the primary side target temperature Tw1s, the capacity determining means 32 determines whether or not the heating capacity is the same as the upper limit value (step S106). .. When the heating capacity is lower than the upper limit, the refrigeration cycle control means 33 increases the heating capacity (step S107). As a result of the determination in step S106, when the heating capacity is the same as the upper limit value, the notification means 34 determines whether or not the pattern 1 is set (step S108).
  • the notification means 34 determines whether or not there is a confirmation command for the heating capacity (step S109). When there is a confirmation command of the heating capacity, the notification means 34 transmits the upper limit arrival information to the pump controller 11 (step S110). As a result of the determination in step S109, if there is a command for confirming the heating capacity, the notification means 34 instructs the primary side determination means 31 to perform the determination process in step S101. On the other hand, if the pattern 1 is not set as a result of the determination in step S108, since the pattern 2 is set, the notification means 34 transmits the upper limit arrival information to the pump controller 11 (step S110).
  • the secondary side determination means 41 of the pump controller 11 receives the upper limit arrival information from the heat source controller 30, as shown in FIG. 10, the secondary side determination means 41 acquires the information of the secondary side fluid inlet temperature Tw2in from the second temperature sensor 6 (as shown in FIG. 10). Step S111).
  • the secondary side determination means 41 determines whether or not the heat load generated by the load side device 4 is low based on the secondary side fluid inlet temperature Tw2in. Specifically, the secondary side determination means 41 calculates the temperature difference ⁇ Tw2d between the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s. Subsequently, the secondary side determination means 41 determines whether or not the temperature difference ⁇ Tw2d is equal to or less than the predetermined first threshold value Tth1 (step S112).
  • step S112 when the temperature difference ⁇ Tw2d is larger than the first threshold value Tth1, the secondary side determination means 41 instructs the primary side determination means 31 of the heat source controller 30 to perform the determination process in step S101.
  • the pump control means 42 controls the inverter 9 to lower the operating frequency of the second pump 5 (step S113).
  • the secondary side determination means 41 determines whether or not the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s match (step S114).
  • the secondary side determination means 41 When the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s do not match, the secondary side determination means 41 returns to the process of step S111. On the other hand, as a result of the determination in step S114, when the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s match, the secondary side determination means 41 steps to the primary side determination means 31 of the heat source controller 30. Instruct the determination process of S101.
  • the pump controller 11 determines whether or not the heat source machine 1 which is the heating unit of the primary circuit 12 has reached the capacity limit. Can be confirmed. Then, the pump controller 11 adjusts the flow rate of the fluid in the secondary circuit 13 when the heat source machine 1 has reached the capacity limit but the temperature of the fluid in the secondary circuit 13 has not reached the target temperature. Therefore, the temperature of the fluid in the secondary circuit 13 can reach the target temperature. In this case, since the heat load of the load-side device 4 is low, the change in the flow rate of the secondary-side circuit 13 is not noticed by the user, and the temperature of the fluid in the secondary-side circuit 13 is raised to the secondary-side target temperature Tw2s. be able to.
  • the secondary side determination means 41 compares the temperature difference ⁇ Tw2d between the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side target temperature Tw2s with the first threshold value Tth1 for determination. Although it was explained in the case of doing, it is not limited to this case.
  • the secondary side determination means 41 compares the temperature difference ⁇ Tw2 between the secondary side fluid inlet temperature Tw2in and the secondary side fluid outlet temperature Tw2out with the second threshold value Tth2, and determines the heat load of the load side device 4. May be good.
  • the pump control means 42 receives the upper limit arrival information from the heat source machine controller 30 via the secondary side determination means 41, the pump control means 42 lowers the operating frequency of the second pump 5 regardless of the determination result of the secondary side determination means 41. May be good. This is because even if the flow rate of the secondary circuit 13 decreases, if the change in the flow rate is small, the user may not notice the change in the flow rate.
  • FIG. 11 is a block diagram for explaining another example of the control performed by the pump controller shown in FIG.
  • a light 15 such as an LED (Light Emitting Diode) is connected to the pump controller 11.
  • the light 15 is provided at a position that can be visually recognized by the user who uses the load-side device 4.
  • the load-side device 4 is a heating radiator, the load-side device 4 is provided with a light 15.
  • the user If the temperature of the fluid used in the load-side device 4 does not rise to the target temperature, the user tries to change the set temperature to a value higher than the current set value, but when the light 15 is turned on, the user can use it. It can be recognized that the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit. As a result, it is possible to prevent the user from forcibly raising the secondary side target temperature Tw2s of the secondary side circuit 13.
  • the hot water supply / heating system 100 of the first embodiment includes a heat source machine 1 that generates heat, a heat medium heat exchanger 7 that relays heat supply from the heat source machine 1 to the load side device 4, and a primary side circuit 12. , A secondary side circuit 13, a heat source machine controller 30, and a pump controller 11.
  • the primary side circuit 12 is a circuit in which the first heat medium circulates between the heat source machine 1 and the heat medium heat exchanger 7.
  • the primary side circuit 12 contains the temperatures of the first pump 2 that circulates the first heat medium between the heat source machine 1 and the heat medium heat exchanger 7 and the temperature of the first heat medium that flows out from the heat source machine 1.
  • a first temperature sensor 3 for detecting the primary side fluid temperature Tw1 is provided.
  • the secondary side circuit 13 is a circuit in which a second heat medium flows between the load side device 4 and the heat medium heat exchanger 7.
  • the secondary side circuit 13 is provided with a second pump 5 for circulating a second heat medium between the load side device 4 and the heat medium heat exchanger 7.
  • the heat source machine controller 30 is a controller that controls the heating capacity, which is the amount of heat generated in the heat source machine 1, and has a primary side determination means 31, a capacity determination means 32, and a notification means 34.
  • the primary side determination means 31 determines whether or not the primary side fluid temperature Tw1 detected by the first temperature sensor 3 is lower than the primary side target temperature Tw1s.
  • the heating capacity of the heat source machine 1 is the same as a predetermined upper limit value. Judge whether or not.
  • the capacity determining means 32 determines that the heating capacity of the heat source machine 1 is the same as the upper limit value
  • the notification means 34 is information that the heating capacity of the heat source machine 1 has reached the upper limit value as control information.
  • the arrival information is transmitted to the pump controller 11.
  • the pump controller 11 controls the second pump 5 based on the control information received from the heat source controller 30.
  • the pump controller 11 has a pump control means 42 that lowers the operating frequency of the second pump 5 when it receives the upper limit arrival information from the heat source controller 30.
  • the pump controller 11 can confirm that the heating capacity of the primary circuit 12 has reached the limit. As a result, the pump controller 11 can raise the temperature of the fluid in the secondary circuit 13 by controlling the second pump 5 to reduce the flow rate of the fluid in the secondary circuit 13.
  • the pump controller 11 determines whether or not the heat load generated by the load-side device is low, and controls to lower the operating frequency of the second pump 5 when the heat load is low. good. In this case, even if the flow rate of the fluid in the secondary circuit 13 decreases, the heat load of the load side device 4 is low, so that the change in the flow rate of the secondary circuit 13 is not noticed by the user, and the secondary circuit The temperature of the fluid of 13 can be raised to the secondary side target temperature Tw2s.
  • the communication device 8 may not be provided.
  • the communication standard between the heat source controller 30 and the pump controller 11 is the same, the communication device 8 may be omitted.
  • the first embodiment can be applied to an existing hot water supply / heating system in which the pump controller 11 is not provided.
  • the first embodiment can be applied to the hot water supply / heating system of the comparative example shown in FIG.
  • 1 heat source machine 2 1st pump, 3 1st temperature sensor, 4 load side equipment, 5 2nd pump, 6 2nd temperature sensor, 7 heat medium heat exchanger, 8 communication equipment, 9 inverter, 10 3rd temperature sensor , 11 pump controller, 12 primary side circuit, 13 secondary side circuit, 15 light, 20 refrigerant circuit, 21 compressor, 23 heat source side heat exchanger, 24 expansion valve, 25 fan, 26 load side heat exchanger, 27 Refrigerator piping, 30 heat source unit controller, 31 primary side determination means, 32 capacity determination means, 33 refrigeration cycle control means, 34 notification means, 41 secondary side determination means, 42 pump control means, 51 signal line, 55 motor, 56.
  • Power conversion circuit Power conversion circuit, 57 inverter circuit, 61 processing circuit, 71 processor, 72 memory, 73 bus, 100 hot water supply and heating system, 111 heat source machine, 121 primary side circuit, 131 secondary side circuit, 152 first pump, 155 second Pump, 200 hot water supply and heating system.

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Abstract

給湯暖房システムは、熱源機と、熱源機から負荷側機器への熱の供給を中継する熱媒体熱交換器と、熱源機と熱媒体熱交換器との間で第１熱媒体を循環させる第１ポンプが設けられた１次側回路と、負荷側機器と熱媒体熱交換器との間で第２熱媒体を流通させる第２ポンプが設けられた２次側回路と、熱源機から流出される第１熱媒体の温度である１次側流体温度を検出する第１温度センサと、熱源機コントローラと、ポンプコントローラとを有し、熱源機コントローラは、１次側流体温度が１次側目標温度より低いか否かを判定し、１次側流体温度が１次側目標温度よりも低い場合、熱源機の加熱能力が上限値と同じか否かを判定し、熱源機の加熱能力が上限値と同じ場合、熱源機の加熱能力が上限値に達している旨の上限到達情報をポンプコントローラに送信し、ポンプコントローラは、熱源機コントローラから上限到達情報を受信すると、第２ポンプの運転周波数を下げる。

Description

給湯暖房システム
　本開示は、負荷側機器に熱を供給する熱源機を備えた給湯暖房システムに関する。
　従来、熱源側の１次側循環回路と、負荷側の２次側循環回路と、１次側循環回路および２次側循環回路と接続される熱交換器とを有する給湯システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。１次側循環回路は、加熱ユニットとして機能する熱源と、１次側循環回路に熱媒体を循環させる第１ポンプと、熱媒体の温度を検出する第１温度検知部とを有する。２次側循環回路は、負荷側機器となる蓄熱槽と、２次側循環回路に水を循環させる第２ポンプと、水の温度を検出する第２温度検知部とを有する。熱交換器は、１次側循環回路を流通する熱媒体と２次側循環回路を流通する水とを熱交換させる。
　特許文献１に開示された給湯システムは、２次側循環回路から蓄熱槽へ供給される温水の温度が目標温度未満である場合、１次側循環回路の熱媒体の温度を上昇させるために、熱源の圧縮機の周波数を上昇させるか、１次側循環回路の熱媒体の流量を上昇させる。特許文献１に開示された給湯システムは、熱源の成績係数の悪化を抑制するために、１次側循環回路を流れる熱媒体の流量と２次側循環回路を流れる温水の流量とが同じになるように第１ポンプおよび第２ポンプを制御する。
国際公開第２０１９／１１１３７９号
　しかし、特許文献１に開示された給湯システムでは、熱源の加熱能力が上限に到達し、１次側循環回路の熱媒体の温度が目標温度に到達できない場合にも、１次側循環回路および２次側循環回路の各回路の流量を同じにする制御を行う。そのため、２次側循環回路への熱供給が不足してしまうおそれがある。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、１次側回路の加熱能力が限界に達しても２次側回路の流体の温度を上げることができる給湯暖房システムを提供するものである。
　本開示に係る給湯暖房システムは、熱を生成する熱源機と、前記熱源機から負荷側機器への前記熱の供給を中継する熱媒体熱交換器と、前記熱源機と前記熱媒体熱交換器との間で第１熱媒体が循環する１次側回路と、前記１次側回路に設けられ、前記熱源機と前記熱媒体熱交換器との間で前記第１熱媒体を循環させる第１ポンプと、前記負荷側機器と前記熱媒体熱交換器との間で第２熱媒体が流通する２次側回路と、前記２次側回路に設けられ、前記負荷側機器と前記熱媒体熱交換器との間で前記第２熱媒体を流通させる第２ポンプと、前記熱源機から前記１次側回路を介して流出される前記第１熱媒体の温度である１次側流体温度を検出する第１温度センサと、前記熱源機における前記熱の発生量である加熱容量を制御する熱源機コントローラと、前記熱源機コントローラから受信する制御情報に基づいて前記第２ポンプを制御するポンプコントローラと、を有し、前記熱源機コントローラは、前記第１温度センサによって検出される前記１次側流体温度が１次側目標温度より低いか否かを判定する１次側判定手段と、前記１次側判定手段によって前記１次側流体温度が前記１次側目標温度よりも低いと判定される場合、前記熱源機の加熱能力が予め決められた上限値と同じか否かを判定する能力判定手段と、前記能力判定手段によって前記熱源機の加熱能力が前記上限値と同じと判定される場合、前記制御情報として、前記熱源機の加熱能力が前記上限値に達している旨の情報である上限到達情報を前記ポンプコントローラに送信する報知手段と、を有し、前記ポンプコントローラは、前記熱源機コントローラから前記上限到達情報を受信すると、前記第２ポンプの運転周波数を下げるポンプ制御手段を有するものである。
　本開示によれば、熱源機の加熱能力が上限値に達している場合、熱源機の加熱能力が上限値に達したことを示す情報が熱源機からポンプコントローラに通知される。そのため、ポンプコントローラは第２ポンプを制御して２次側回路の流体の流量を下げることで、２次側回路の流体の温度を上げることができる。
実施の形態１に係る給湯暖房システムの一構成例を示す図である。 図１に示した熱源機の一構成例を示す図である。 図１に示したインバータの一構成例を示す図である。 図２に示した熱源機コントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。 図１に示したポンプコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。 図４に示した熱源機コントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。 図４に示した熱源機コントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。 比較例の給湯暖房システムの構成例を示す図である。 実施の形態１に係る給湯暖房システムの動作手順を示すフローチャートである。 実施の形態１に係る給湯暖房システムの動作手順を示すフローチャートである。 図１に示したポンプコントローラが行う制御の別の例を説明するためのブロック図である。
実施の形態１．
　本実施の形態１の給湯暖房システムの構成を説明する。図１は、実施の形態１に係る給湯暖房システムの一構成例を示す図である。図１に示すように、給湯暖房システム１００は、熱源機１と、熱媒体熱交換器７と、熱源機１と熱媒体熱交換器７とを接続する１次側回路１２と、熱媒体熱交換器７と負荷側機器４とを接続する２次側回路１３と、ポンプコントローラ１１とを有する。負荷側機器４は、例えば、暖房用ラジエータまたは貯湯タンクである。
　１次側回路１２には、１次側回路１２に第１熱媒体を循環させる第１ポンプ２と、熱源機１から流出する第１熱媒体の温度である１次側流体温度Ｔｗ１を検出する第１温度センサ３とが設けられている。本実施の形態１では、第１熱媒体が水の場合で説明するが、ブライン等の不凍液であってもよい。
　２次側回路１３には、２次側回路１３に第２熱媒体を流通させる第２ポンプ５と、２次側回路１３を流通する第２熱媒体の温度を検出する第２温度センサ６および第３温度センサ１０とが設けられている。本実施の形態１では、第２熱媒体が水の場合で説明する。第２温度センサ６は、熱媒体熱交換器７から２次側回路１３を介して負荷側機器４に流入する第２熱媒体の温度である２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎを検出する。第３温度センサ１０は、負荷側機器４から２次側回路１３に流出する第２熱媒体の温度である２次側流体出口温度Ｔｗ２ｏｕｔを検出する。
　熱媒体熱交換器７は、熱源機１から負荷側機器４への熱の供給を中継する機器である。熱媒体熱交換器７は、１次側回路１２を循環する第１熱媒体と２次側回路１３を流通する第２熱媒とに熱交換をさせる。ポンプコントローラ１１は、熱源機１に設けられた通信機器８、第１ポンプ２および第２ポンプ５と、信号線５１を介して接続される。ポンプコントローラ１１は、第２温度センサ６および第３温度センサ１０と信号線（図示せず）を介して接続される。第２ポンプ５は、モータ（図示せず）の運転周波数を調整するインバータ９を有する。本実施の形態１では、説明の便宜上、インバータ９を第２ポンプ５とは別の構成として図に示している。
　図２は、図１に示した熱源機の一構成例を示す図である。図２に示すように、熱源機１は、圧縮機２１と、熱源側熱交換器２３と、膨張弁２４と、ファン２５と、負荷側熱交換器２６と、熱源機コントローラ３０と、通信機器８とを有する。圧縮機２１、熱源側熱交換器２３、膨張弁２４および負荷側熱交換器２６が冷媒配管２７で接続され、冷媒回路２０が構成される。熱源機コントローラ３０は、圧縮機２１、膨張弁２４、通信機器８および第１温度センサ３と、信号線（図示せず）を介して接続される。
　圧縮機２１は、冷媒配管２７から冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して冷媒配管２７に吐出する。圧縮機２１は、例えば、運転周波数Ｆｃを制御することで容量が変化するインバータ圧縮機である。負荷側熱交換器２６は凝縮器として機能する熱交換器である。負荷側熱交換器２６において、圧縮機２１から吐出した冷媒と１次側回路１２を循環する第１熱媒体とが熱交換する。膨張弁２４は、負荷側熱交換器２６から流入する冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁２４は、例えば、冷媒の流量を調整できる電動膨張弁である。ファン２５は、回転することで、空気を熱源側熱交換器２３に供給する。ファン２５は、例えば、プロペラファンである。熱源側熱交換器２３は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２３において、膨張弁２４から流出した低温低圧の冷媒とファン２５によって供給される空気とが熱交換する。
　次に、図２に示した熱源機コントローラ３０の構成を説明する。図４は、図２に示した熱源機コントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。熱源機コントローラ３０は、熱源機１で生成される熱の発生量である加熱容量を制御するコントローラである。熱源機コントローラ３０は、例えば、マイクロコンピュータである。熱源機コントローラ３０は、１次側判定手段３１と、能力判定手段３２と、冷凍サイクル制御手段３３と、報知手段３４とを有する。
　１次側判定手段３１は、第１温度センサ３によって検出される１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓより低いか否かを判定し、判定結果を能力判定手段３２および冷凍サイクル制御手段３３に送信する。能力判定手段３２は、１次側判定手段３１によって１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも低いと判定される場合、熱源機１の加熱能力が予め決められた上限値と同じか否かを判定し、判定結果を報知手段３４に送信する。例えば、能力判定手段３２は、圧縮機２１の運転周波数Ｆｃの情報を冷凍サイクル制御手段３３から取得し、運転周波数Ｆｃが最大周波数Ｆｍａｘと同じか否かを判定することで、熱源機１の加熱能力が上限値と同じか否かを判定する。
　冷凍サイクル制御手段３３は、第１温度センサ３によって検出される１次側流体温度Ｔｗ１を、１次側判定手段３１および能力判定手段３２を介して取得する。そして、冷凍サイクル制御手段３３は、１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓと決められた範囲で一致するように、膨張弁２４の開度および圧縮機２１の運転周波数Ｆｃを制御する。冷凍サイクル制御手段３３は、１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも低く、能力判定手段３２によって熱源機１の加熱能力が上限値より低いと判定される場合、熱源機１の加熱容量を上昇させる。具体的には、冷凍サイクル制御手段３３は、圧縮機２１の運転周波数Ｆｃを、現在設定されている値よりも大きくする。
　報知手段３４は、能力判定手段３２によって熱源機１の加熱能力が上限値と同じと判定される場合、制御情報として、熱源機１の加熱能力が上限値に達している旨の情報である上限到達情報を、通信機器８を介してポンプコントローラ１１に送信する。また、報知手段３４に、熱源機１の加熱能力が上限値に達している場合に上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信するか否かが予め報知手段３４に設定されていてもよい。例えば、設定パターンとして、２種類のパターンが考えられる。ここでは、設定パターンの一例として、パターン１および２の２種類の場合を説明する。
　パターン１は、熱源機１の加熱能力が上限値に達している場合に上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信するか否かを確認指令の有無によって設定できるパターンである。パターン１が設定され、確認指令がある場合、報知手段３４は、熱源機１の加熱能力が上限値に達している場合、上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信する。パターン１が設定されているが、確認指令がない場合、報知手段３４は、熱源機１の加熱能力が上限値に達していても、上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信しない。
　一方、パターン２は、熱源機１の加熱能力が上限値に達している場合、常に上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信するパターンである。パターン１または２が、ユーザまたは給湯暖房システム１００の設置業者によって予め報知手段３４に設定される。パターン１が報知手段３４に設定される場合、確認指令の有無が、ユーザまたは給湯暖房システム１００の設置業者によって予め報知手段３４に設定される。
　図３は、図１に示したインバータの一構成例を示す図である。インバータ９は、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する電力変換回路５６と、直流電圧を３相交流に変換して電力を第２ポンプ５のモータ５５に供給するインバータ回路５７とを有する。インバータ回路５７は、例えば、６つのトランジスタ素子を有する。各トランジスタ素子はポンプコントローラ１１から入力される動作信号にしたがってオン動作およびオフ動作を行う。
　次に、図１に示したポンプコントローラ１１の構成を説明する。図５は、図１に示したポンプコントローラの一構成例を示す機能ブロック図である。ポンプコントローラ１１は、熱源機コントローラ３０から受信する制御情報に基づいて第１ポンプ２および第２ポンプ５を制御するコントローラである。ポンプコントローラ１１は、例えば、マイクロコンピュータである。ポンプコントローラ１１は、２次側判定手段４１と、ポンプ制御手段４２とを有する。
　２次側判定手段４１は、熱源機コントローラ３０から上限到達情報を受信すると、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎに基づいて負荷側機器４で生じる熱負荷が低いか否かを判定し、判定結果をポンプ制御手段４２に送信する。例えば、２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとの温度差ΔＴｗ２ｄを算出し、温度差ΔＴｗ２ｄが予め決められた第１閾値Ｔｔｈ１以下である場合、熱負荷が低いと判定する。２次側目標温度Ｔｗ２ｓは、負荷側機器４を使用するユーザによって設定される。
　また、２次側判定手段４１は、次のようにして、負荷側機器４の熱負荷を判定してもよい。２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側流体出口温度Ｔｗ２ｏｕｔとの温度差ΔＴｗ２を算出する。そして、２次側判定手段４１は、温度差ΔＴｗ２が予め決められた第２閾値Ｔｔｈ２以下である場合、熱負荷が低いと判定する。
　ポンプ制御手段４２は、第１ポンプ２および第２ポンプ５の起動および停止を制御する。また、ポンプ制御手段４２は、２次側判定手段４１によって負荷側機器４の熱負荷が低いと判定される場合、第２ポンプ５の運転周波数を下げる。具体的には、ポンプ制御手段４２は、図３に示したモータ５５に供給される電流を小さくする動作信号をインバータ回路５７に送信する。
　ここで、図４に示した熱源機コントローラ３０および図５に示したポンプコントローラ１１のハードウェアの一例を説明する。ここでは、図４に示した熱源機コントローラ３０のハードウェア構成例を説明するが、ポンプコントローラ１１のハードウェア構成は熱源機コントローラ３０のハードウェア構成と同様なため、その詳細な説明を省略する。
　図６は、図４に示した熱源機コントローラの一構成例を示すハードウェア構成図である。熱源機コントローラ３０の各種機能がハードウェアで実行される場合、図４に示した熱源機コントローラ３０は、図６に示すように、処理回路６１で構成される。図４に示した、１次側判定手段３１、能力判定手段３２、冷凍サイクル制御手段３３および報知手段３４は、処理回路６１により実現される。
　各機能がハードウェアで実行される場合、処理回路６１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、または、これらを組み合わせたものに該当する。１次側判定手段３１、能力判定手段３２、冷凍サイクル制御手段３３および報知手段３４の各手段の機能それぞれを処理回路６１で実現してもよく、各手段の機能を１つの処理回路６１で実現してもよい。
　また、図４に示した熱源機コントローラの別のハードウェアの一例を説明する。図７は、図４に示した熱源機コントローラの別の構成例を示すハードウェア構成図である。熱源機コントローラ３０の各種機能がソフトウェアで実行される場合、図４に示した熱源機コントローラ３０は、図７に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ７１と、メモリ７２とで構成される。１次側判定手段３１、能力判定手段３２、冷凍サイクル制御手段３３および報知手段３４の各機能は、プロセッサ７１およびメモリ７２により実現される。プロセッサ７１およびメモリ７２はバス７３を介して接続される。
　各機能がソフトウェアで実行される場合、１次側判定手段３１、能力判定手段３２、冷凍サイクル制御手段３３および報知手段３４の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ７２に格納される。プロセッサ７１は、メモリ７２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各手段の機能を実現する。
　メモリ７２として、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）およびＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　Ｅｒａｓａｂｌｅ　ａｎｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）等の不揮発性の半導体メモリが用いられる。また、メモリ７２として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）の揮発性の半導体メモリが用いられてもよい。さらに、メモリ７２として、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）およびＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）等の着脱できる記録媒体が用いられてもよい。
　なお、ポンプコントローラ１１のハードウェア構成も、図６を参照して説明した構成であってもよく、図７を参照して説明した構成であってもよい。また、本実施の形態１においては、ポンプコントローラ１１が、通信機器８、第１ポンプ２、第２ポンプ５、第２温度センサ６および第３温度センサ１０と信号線を介して接続される場合で説明したが、通信接続手段は有線に限らず、無線であってもよい。熱源機コントローラ３０が、圧縮機２１、膨張弁２４、通信機器８および第１温度センサ３と信号線を介して接続される場合で説明したが、通信接続手段は有線に限らず、無線であってもよい。
　さらに、ポンプコントローラ１１と通信機器８との通信は、予め決められた通信プロトコルまたは通信規格にしたがって行われてもよく、単なるオンおよびオフの信号であってもよい。通信プロトコルは、例えば、Ｍｏｄｂｕｓ（登録商標）である。無線通信の場合、通信規格は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）である。通信がオンおよびオフの信号である場合、基準となる閾値電圧以上の電圧をオン信号とし、閾値電圧より低い電圧をオフ信号とする。報知手段３４は、熱源機１の加熱能力が上限値に到達している場合、通信機器８を介してオン信号をポンプコントローラ１１に送信し、熱源機１の加熱能力が上限値より低い場合、通信機器８を介してポンプコントローラ１１に送信する信号をオフ信号に維持する。
　次に、本実施の形態１の給湯暖房システム１００の動作を説明する前に、比較例の給湯暖房システムについて説明する。図８は、比較例の給湯暖房システムの構成例を示す図である。給湯暖房システム２００は、熱源機１１１と、１次側回路１２１と、２次側回路１３１とを有する。１次側回路１２１に第１ポンプ１５２が設けられ、２次側回路１３１に第２ポンプ１５５が設けられている。給湯暖房システム２００は、第２ポンプ１５５の運転周波数を調整できない構成である。比較例においては、１次側回路１２１および２次側回路１３１のそれぞれの回路の流体が水の場合で説明する。
　２次側回路１３１の目標温度は、負荷側機器４で生じる熱負荷によって決まる。２次側回路１３１を流通する水を目標温度まで上げるための加熱は、熱媒体熱交換器７において、１次側回路１２１を循環する水と２次側回路１３１を流通する水との熱交換によって行われる。２次側回路１３１の水温が目標温度に達しないとき、熱源機コントローラ（図示せず）は、１次側回路１２１の目標温度を高くして、１次側回路１２１の加熱ユニットで温度を調整する。このようにして、給湯暖房システム２００は、２次側回路１３１の目標温度が上昇すると、１次側回路１２１の熱源機１１１の加熱能力の範囲で温度調節を行う。
　一般的に、熱量、流体の流量および流体の温度の関係は、式（１）で表される。
　Ｑ ＝　Ｇｗ ×　Ｃｐ　×　ΔＴｗ　・・・（１）
　式（１）において、Ｑは熱量［ｋＷ］であり、Ｇｗは水の流量［ｔ／ｈ］であり、Ｃｐは水の比熱［ｋｊ／ｋｇ］である。ΔＴｗは、水の温度差（出口水温Ｔｏ－入口水温Ｔｉ）［℃］である。
　式（１）の左辺を１次側回路１２１、式（１）の右辺を２次側回路１３１とする。１次側回路１２１の熱源機１１１の加熱能力が限界に達した場合、左辺の熱量Ｑは一定であり、右辺のＣｐは物性のため定数となる。この場合、２次側回路１３１の流量Ｇｗを小さくすることで、温度差ΔＴｗは大きくなる。つまり、２次側回路１３１の水温を上昇させるためには、２次側回路１３１の流量Ｇｗを減少させればよい。しかし、比較例の給湯暖房システム２００は、第２ポンプ１５５の運転周波数を調整できない構成なので、２次側回路１３１の流量を制御できず、２次側回路１３１の流量が一定となる。
　本実施の形態１の給湯暖房システム１００の動作を説明する。図９および図１０は、実施の形態１に係る給湯暖房システムの動作手順を示すフローチャートである。図９は、熱源機コントローラ３０が実行する処理を示す。図１０は、ポンプコントローラ１１が実行する処理を示す。
　１次側判定手段３１は、予め決められた周期で、第１温度センサ３から１次側流体温度Ｔｗ１の情報を取得する（ステップＳ１０１）。１次側判定手段３１は、１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも１次側流体温度Ｔｗ１が低いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の判定がＮｏの場合、１次側判定手段３１は、１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
　ステップＳ１０３の判定の結果、１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓと同じ場合、冷凍サイクル制御手段３３は、加熱容量を維持する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０３の判定の結果、１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも高い場合、冷凍サイクル制御手段３３は、加熱容量を低下させる（ステップＳ１０５）。
　一方、ステップＳ１０２の判定の結果、１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも１次側流体温度Ｔｗ１が低い場合、能力判定手段３２は、加熱能力が上限値と同じか否かを判定する（ステップＳ１０６）。加熱能力が上限値より低い場合、冷凍サイクル制御手段３３は、加熱容量を増加させる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０６の判定の結果、加熱能力が上限値と同じである場合、報知手段３４は、パターン１が設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
　ステップＳ１０８の判定の結果、パターン１が設定されている場合、報知手段３４は、加熱能力の確認指令があるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。加熱能力の確認指令がある場合、報知手段３４は、上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１０９の判定の結果、加熱能力の確認指令がある場合、報知手段３４は、１次側判定手段３１にステップＳ１０１の判定処理を指示する。一方、ステップＳ１０８の判定の結果、パターン１が設定されていない場合、パターン２が設定されているため、報知手段３４は、上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信する（ステップＳ１１０）。
　ポンプコントローラ１１の２次側判定手段４１は、熱源機コントローラ３０から上限到達情報を受信すると、図１０に示すように、第２温度センサ６から２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎの情報を取得する（ステップＳ１１１）。２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎに基づいて負荷側機器４で生じる熱負荷が低いか否かを判定する。具体的には、２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとの温度差ΔＴｗ２ｄを算出する。続いて、２次側判定手段４１は、温度差ΔＴｗ２ｄが予め決められた第１閾値Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。
　ステップＳ１１２の判定の結果、温度差ΔＴｗ２ｄが第１閾値Ｔｔｈ１より大きい場合、２次側判定手段４１は、熱源機コントローラ３０の１次側判定手段３１にステップＳ１０１の判定処理を指示する。ステップＳ１１２の判定の結果、温度差ΔＴｗ２ｄが第１閾値Ｔｔｈ１以下である場合、ポンプ制御手段４２は、インバータ９を制御して第２ポンプ５の運転周波数を下げる（ステップＳ１１３）。その後、２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１１４）。２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとが一致しない場合、２次側判定手段４１はステップＳ１１１の処理に戻る。一方、ステップＳ１１４の判定の結果、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとが一致する場合、２次側判定手段４１は、熱源機コントローラ３０の１次側判定手段３１にステップＳ１０１の判定処理を指示する。
　本実施の形態１によれば、図９および図１０を参照して説明したように、ポンプコントローラ１１は、１次側回路１２の加熱ユニットである熱源機１が能力限界に達しているか否かを確認できる。そして、ポンプコントローラ１１は、熱源機１が能力限界に達しているが、２次側回路１３の流体の温度が目標温度に到達していない場合、２次側回路１３の流体の流量を調整して、２次側回路１３の流体の温度を目標温度に到達させることができる。この場合、負荷側機器４の熱負荷が低い状態なので、２次側回路１３の流量の変化がユーザに気づかれずに、２次側回路１３の流体の温度を２次側目標温度Ｔｗ２ｓまで上昇させることができる。
　なお、図１０に示すステップＳ１１１およびＳ１１２において、２次側判定手段４１が、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側目標温度Ｔｗ２ｓとの温度差ΔＴｗ２ｄと第１閾値Ｔｔｈ１とを比較して判定する場合で説明したが、この場合に限らない。２次側判定手段４１は、２次側流体入口温度Ｔｗ２ｉｎと２次側流体出口温度Ｔｗ２ｏｕｔとの温度差ΔＴｗ２と第２閾値Ｔｔｈ２とを比較して、負荷側機器４の熱負荷を判定してもよい。
　また、図１０を参照して、２次側判定手段４１によって負荷側機器４の熱負荷が低いと判定された場合に２次側回路１３の流量を減らす場合を説明したが、その場合に限らない。ポンプ制御手段４２は、熱源機コントローラ３０から２次側判定手段４１を介して上限到達情報を受信すると、２次側判定手段４１の判定結果によらず、第２ポンプ５の運転周波数を下げてもよい。２次側回路１３の流量が減っても流量の変化が少なければ、ユーザが流量の変化に気づかないこともあるからである。
　一方、ユーザは、２次側回路１３の流量が減ったことに気づく場合、負荷側機器４の故障など異常が発生したと疑うことが考えられる。そのため、ポンプコントローラ１１は、熱源機１の加熱能力が上限値に達していることをユーザに報知してもよい。図１１は、図１に示したポンプコントローラが行う制御の別の例を説明するためのブロック図である。
　図１１に示すように、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）等のライト１５がポンプコントローラ１１に接続されている。ライト１５は、負荷側機器４を使用するユーザが視覚によって認識できる位置に設けられている。例えば、負荷側機器４が暖房用ラジエータである場合、負荷側機器４にライト１５が設けられている。
　負荷側機器４で使用される流体の温度が目標温度に上がらない場合、ユーザは設定温度を現在の設定値よりも高い値に変更しようとするが、ライト１５が点灯することで、ユーザは、熱源機１の加熱能力が上限値に達していることを認識できる。その結果、ユーザが２次側回路１３の２次側目標温度Ｔｗ２ｓを無理に上げてしまうことを防止できる。
　本実施の形態１の給湯暖房システム１００は、熱を生成する熱源機１と、熱源機１から負荷側機器４への熱の供給を中継する熱媒体熱交換器７と、１次側回路１２と、２次側回路１３と、熱源機コントローラ３０と、ポンプコントローラ１１とを有する。１次側回路１２は、熱源機１と熱媒体熱交換器７との間で第１熱媒体が循環する回路である。１次側回路１２には、熱源機１と熱媒体熱交換器７との間で第１熱媒体を循環させる第１ポンプ２と、熱源機１から流出される第１熱媒体の温度である１次側流体温度Ｔｗ１を検出する第１温度センサ３とが設けられている。２次側回路１３は、負荷側機器４と熱媒体熱交換器７との間で第２熱媒体が流通する回路である。２次側回路１３には、負荷側機器４と熱媒体熱交換器７との間で第２熱媒体を流通させる第２ポンプ５が設けられている。熱源機コントローラ３０は、熱源機１における熱の発生量である加熱容量を制御するコントローラであり、１次側判定手段３１、能力判定手段３２および報知手段３４を有する。１次側判定手段３１は、第１温度センサ３によって検出される１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓより低いか否かを判定する。能力判定手段３２は、１次側判定手段３１によって１次側流体温度Ｔｗ１が１次側目標温度Ｔｗ１ｓよりも低いと判定される場合、熱源機１の加熱能力が予め決められた上限値と同じか否かを判定する。報知手段３４は、能力判定手段３２によって熱源機１の加熱能力が上限値と同じと判定される場合、制御情報として、熱源機１の加熱能力が上限値に達している旨の情報である上限到達情報をポンプコントローラ１１に送信する。ポンプコントローラ１１は、熱源機コントローラ３０から受信する制御情報に基づいて第２ポンプ５を制御する。ポンプコントローラ１１は、熱源機コントローラ３０から上限到達情報を受信すると、第２ポンプ５の運転周波数を下げるポンプ制御手段４２を有する。
　本実施の形態１によれば、熱源機１の加熱能力が上限値に達している場合、熱源機１の加熱能力が上限値に達したことを示す情報が熱源機１からポンプコントローラ１１に通知される。そのため、ポンプコントローラ１１は、１次側回路１２の加熱能力が限界に達していることを確認できる。その結果、ポンプコントローラ１１は、第２ポンプ５を制御して２次側回路１３の流体の流量を下げることで、２次側回路１３の流体の温度を上げることができる。
　また、本実施の形態１において、ポンプコントローラ１１は、負荷側機器で生じる熱負荷が低いか否かを判定し、熱負荷が低い場合に第２ポンプ５の運転周波数を下げる制御を行ってもよい。この場合、２次側回路１３の流体の流量が低下しても、負荷側機器４の熱負荷が低い状態なので、２次側回路１３の流量の変化がユーザに気づかれずに、２次側回路１３の流体の温度を２次側目標温度Ｔｗ２ｓまで上昇させることができる。
　なお、本実施の形態１において、熱源機１に通信機器８が設けられている場合で説明したが、通信機器８が設けられていなくてもよい。例えば、熱源機コントローラ３０とポンプコントローラ１１との通信規格が同じ場合、通信機器８はなくてもよい。また、ポンプコントローラ１１が設けられていない既存の給湯暖房システムに、本実施の形態１を適用することができる。例えば、図８に示した比較例の給湯暖房システムに、本実施の形態１を適用することもできる。
　１　熱源機、２　第１ポンプ、３　第１温度センサ、４　負荷側機器、５　第２ポンプ、６　第２温度センサ、７　熱媒体熱交換器、８　通信機器、９　インバータ、１０　第３温度センサ、１１　ポンプコントローラ、１２　１次側回路、１３　２次側回路、１５　ライト、２０　冷媒回路、２１　圧縮機、２３　熱源側熱交換器、２４　膨張弁、２５　ファン、２６　負荷側熱交換器、２７　冷媒配管、３０　熱源機コントローラ、３１　１次側判定手段、３２　能力判定手段、３３　冷凍サイクル制御手段、３４　報知手段、４１　２次側判定手段、４２　ポンプ制御手段、５１　信号線、５５　モータ、５６　電力変換回路、５７　インバータ回路、６１　処理回路、７１　プロセッサ、７２　メモリ、７３　バス、１００　給湯暖房システム、１１１　熱源機、１２１　１次側回路、１３１　２次側回路、１５２　第１ポンプ、１５５　第２ポンプ、２００　給湯暖房システム。

Claims (5)

  1. 　熱を生成する熱源機と、
    　前記熱源機から負荷側機器への前記熱の供給を中継する熱媒体熱交換器と、
    　前記熱源機と前記熱媒体熱交換器との間で第１熱媒体が循環する１次側回路と、
    　前記１次側回路に設けられ、前記熱源機と前記熱媒体熱交換器との間で前記第１熱媒体を循環させる第１ポンプと、
    　前記負荷側機器と前記熱媒体熱交換器との間で第２熱媒体が流通する２次側回路と、
    　前記２次側回路に設けられ、前記負荷側機器と前記熱媒体熱交換器との間で前記第２熱媒体を流通させる第２ポンプと、
    　前記熱源機から前記１次側回路を介して流出される前記第１熱媒体の温度である１次側流体温度を検出する第１温度センサと、
    　前記熱源機における前記熱の発生量である加熱容量を制御する熱源機コントローラと、
    　前記熱源機コントローラから受信する制御情報に基づいて前記第２ポンプを制御するポンプコントローラと、
    　を有し、
    　前記熱源機コントローラは、
    　前記第１温度センサによって検出される前記１次側流体温度が１次側目標温度より低いか否かを判定する１次側判定手段と、
    　前記１次側判定手段によって前記１次側流体温度が前記１次側目標温度よりも低いと判定される場合、前記熱源機の加熱能力が予め決められた上限値と同じか否かを判定する能力判定手段と、
    　前記能力判定手段によって前記熱源機の加熱能力が前記上限値と同じと判定される場合、前記制御情報として、前記熱源機の加熱能力が前記上限値に達している旨の情報である上限到達情報を前記ポンプコントローラに送信する報知手段と、を有し、
    　前記ポンプコントローラは、
    　前記熱源機コントローラから前記上限到達情報を受信すると、前記第２ポンプの運転周波数を下げるポンプ制御手段を有する、
    　給湯暖房システム。
  2. 　前記熱媒体熱交換器から前記２次側回路を介して前記負荷側機器に流入する前記第２熱媒体の温度である２次側流体入口温度を検出する第２温度センサを有し、
    　前記ポンプコントローラは、
    　前記熱源機コントローラから前記上限到達情報を受信すると、前記２次側流体入口温度に基づいて前記負荷側機器で生じる熱負荷が低いか否かを判定する２次側判定手段を有し、
    　前記ポンプ制御手段は、
    　前記２次側判定手段によって前記熱負荷が低いと判定される場合、前記第２ポンプの運転周波数を下げる、
    　請求項１に記載の給湯暖房システム。
  3. 　前記２次側判定手段は、
    　前記２次側流体入口温度と２次側目標温度との温度差が予め決められた第１閾値以下である場合、前記熱負荷が低いと判定する、
    　請求項２に記載の給湯暖房システム。
  4. 　前記負荷側機器から前記２次側回路に流出する前記第２熱媒体の温度である２次側流体出口温度を検出する第３温度センサを有し、
    　前記２次側判定手段は、
    　前記２次側流体入口温度と前記２次側流体出口温度との温度差が予め決められた第２閾値以下である場合、前記熱負荷が低いと判定する、
    　請求項２に記載の給湯暖房システム。
  5. 　前記ポンプコントローラに接続されるライトを有し、
    　前記ポンプコントローラは、前記熱源機コントローラから前記上限到達情報を受信すると、前記ライトを点灯させる、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の給湯暖房システム。
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