WO2023047456A1

WO2023047456A1 - 冷暖房システム

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Publication number: WO2023047456A1
Application number: PCT/JP2021/034543
Authority: WO
Inventors: 正樹小松
Original assignee: 三菱電機ビルソリューションズ株式会社
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2023-03-30
Also published as: JPWO2023047456A1; CN117957410A

Abstract

第１の電動弁（Ｖ１）は、複数の水熱源ヒートポンプユニット（１）の熱源水の流出口と、冷却塔（２）の熱源水の流入口との間に配置される。第２の電動弁（Ｖ２）は、複数の水熱源ヒートポンプユニット（１）の熱源水の流出口と、太陽熱温水器（１０）の熱源水の流入口との間に配置される。第３の電動弁（Ｖ３）は、複数の水熱源ヒートポンプユニット（１）の熱源水の流出口と、熱源水槽（９）の流入口との間に配置される。冷却塔（２）の熱源水の流出口は、熱源水槽（９）の流入口と接続される。太陽熱温水器（１０）の熱源水の流出口は、熱源水槽（９）の流入口と接続される。制御装置（１２）は、第１の電動弁（Ｖ１）、第２の電動弁（Ｖ２）、および第３の電動弁（Ｖ３）を制御する。

Description

冷暖房システム

　本開示は、冷暖房システムに関する。

　太陽熱温水器を備えた冷暖房システムが知られている。たとえば、特許文献１のシステムでは、暖房運転時には、太陽熱温水器によって暖められた温水を用い、冷房運転時は、冷却塔によって冷却された冷却水を用いる。

特開２００９－２３６４４１号公報

　特許文献１では、空気調和装置が冷房運転状態にある場合は、７０～９５℃の温水が貯湯槽から吸収式冷凍機に供給される。吸収式冷凍機に供給される温水の温度は温度センサによって検出される。温度センサで検出した温水温度が７０℃より高い場合にだけ、冷却塔が運転する。すなわち、日中において、空気調和装置が冷房運転している場合に限り、冷却塔は動作する。冷却塔は、夜間には動作しないので、冷却水を十分に冷却できない。その結果、冷房運転の効率が低い。

　それゆえに、本開示は、冷房運転の効率の高い冷暖房システムを提供することである。

　本開示の冷暖房システムは、熱源水を冷却する冷却塔と、各々が、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットと、熱源水槽の熱源水を複数の水熱源ヒートポンプユニットに供給するための熱源水ポンプと、複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、冷却塔の熱源水の流入口との間に配置される第１の電動弁と、複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、太陽熱温水器の熱源水の流入口との間に配置される第２の電動弁と、複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、熱源水槽の流入口との間に配置される第３の電動弁とを備える。冷却塔の熱源水の流出口は、熱源水槽の流入口と接続される。太陽熱温水器の熱源水の流出口は、熱源水槽の流入口と接続される。本開示の冷暖房システムは、第１の電動弁、第２の電動弁、および第３の電動弁を制御する制御装置を備える。

　本開示の冷暖房システムは、高い効率で冷房運転を実行できる。

参考例１の冷暖房システムの構成を表わす図である。実施の形態１の冷暖房システムの構成を表わす図である。実施の形態１の水熱源ヒートポンプユニット１の構成を表わす図である。第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態と、熱源水の流れを表わす図である。水熱源ヒートポンプユニット１の動作と、熱源水の温度との関係を説明するための図である。冬季における日射量が基準日射量未満のときの熱源水の流れを表わす図である。冬季における日射量が基準日射量以上のときの熱源水の流れを表わす図である。夏季および中間期における熱源水の流れを表わす図である。実施の形態１における冬季における冷暖房システムの制御手順を表わすフロ－チャートである。実施の形態１における夏季および中間期の日中における冷暖房システムの制御手順を表わすフローチャートである。実施の形態１における夏季および中間期の夜間における冷暖房システムの制御手順を表わすフローチャートである。参考例２の冷暖房システムの構成を表わす図である。実施の形態２の冷暖房システムの構成を表わす図である。実施の形態２の水熱源ヒートポンプユニット１の構成を表わす図である。

　以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
　実施の形態１．
　図１は、参考例１の冷暖房システムの構成を表わす図である。

　参考例１の冷暖房システムは、熱源水を温める補助ボイラ７と、膨張タンク３と、熱源水を冷却する冷却塔２と、電動弁５，６と、圧力調整弁４と、複数の水熱源ヒートポンプユニット１とを備える。

　夏期および中間期には、複数の水熱源ヒートポンプユニット１は、冷房運転のみ実行される。この場合、熱源水の温度が上昇するので、冷暖房システムは、冷却塔２を運転することによって、熱源水の温度の上昇を抑える。

　冬期には、冷房運転を実行する水熱源ヒートポンプユニット１と、暖房運転を実行する水熱源ヒートポンプユニット１とが混在する。暖房熱負荷が冷房熱負荷よりも大きい場合は、熱源水の温度が低下するので、冷暖房システムは、補助ボイラ７によって熱源水の温度の低下を抑制する。冷房熱負荷が暖房熱負荷よりも大きい場合は、熱源水の温度が上昇するので、冷暖房システムは、冷却塔２を運転することによって、熱源水の温度の上昇を抑える。

　参考例１の冷暖房システムは、以下のような問題を有する。
　冬期において、暖房熱負荷が冷房熱負荷よりも大きい場合は、補助ボイラ７を運転する必要がある。また、このときに、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２による熱源水が放熱される。

　日中の冷房運転時のみ、冷却塔２は運転するので、冷却塔２の冷却能力が向上する外気の湿球温度が低い夜間に冷却塔２は停止したままである。

　図２は、実施の形態１の冷暖房システムの構成を表わす図である。
　この冷暖房システムは、複数の水熱源ヒートポンプユニット１と、熱源水ポンプ８と、熱源水槽９と、冷却塔２と、太陽熱温水器１０と、日射計１１と、第１の電動弁Ｖ１と、第２の電動弁Ｖ２と、第３の電動弁Ｖ３と、圧力調整弁４とを備える。

　熱源水槽９は、最下位階に設置される。冷却塔２と、太陽熱温水器１０と、日射計１１とは、屋上に設置される。

　水熱源ヒートポンプユニット１は、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する。水熱源ヒートポンプユニット１が冷房運転するときは、水熱源ヒートポンプユニット１によって、熱源水は暖められる。水熱源ヒートポンプユニット１が暖房運転するときは、水熱源ヒートポンプユニット１によって、熱源水は冷却される。

　熱源水ポンプ８は、熱源水往管６１に配置される。熱源水ポンプ８は、熱源水槽９に貯えられた熱源水を水熱源ヒートポンプユニット１に供給する。

　熱源水槽９は、熱源水を貯える。熱源水槽９の流出口は、熱源水往管６１に接続される。熱源水槽９の流入口は、熱源水還管６２に接続される。熱源水槽９を設置することによって、冷却塔２の容量を低減することができる。

　冷却塔２は、外気を内部に供給するファンを備える。冷却塔２は、熱源水を外気と接触させることによって、熱源水を冷却する。ファンの運転は制御装置１２からの指令に従って制御される。

　太陽熱温水器１０は、太陽熱により温水を生成する。太陽熱温水器１０は、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した水を温める。本実施の形態では、補助ボイラ７の代わりに、太陽熱温水器１０を用いるので、省エネを実現することができる。

　日射計１１は、太陽熱温水器１０の近傍に配置される。日射計１１は、日射量を計測する。

　第１の電動弁Ｖ１は、複数の水熱源ヒートポンプユニット１の熱源水の流出口と、冷却塔２の熱源水の流入口との間に配置される。冷却塔２の熱源水の流出口は、熱源水槽９の流入口と接続される。

　第２の電動弁Ｖ２は、複数の水熱源ヒートポンプユニット１の熱源水の流出口と、太陽熱温水器１０の熱源水の流入口との間に配置される。太陽熱温水器１０の熱源水の流出口は、熱源水槽９の流入口と接続される。

　第３の電動弁Ｖ３は、複数の水熱源ヒートポンプユニット１の熱源水の流出口と、熱源水槽９の流入口との間に配置される。

　熱源水槽９と水熱源ヒートポンプユニット１の流入口とは、熱源水往管６１、枝管６１ａ、および分岐管６１ｂを通じて接続される。水熱源ヒートポンプユニット１の流出口と分岐点Ｎ１とは、分岐管６２ｂ、枝管６２ａ、および熱源水還管６２を通じて接続される。

　分岐点Ｎ１と接続箇所Ｎ２とは、分岐配管６３によって接続される。分岐配管６３に第２の電動弁Ｖ２および太陽熱温水器１０が配置される。分岐点Ｎ１と接続箇所Ｎ３は、分岐配管６４によって接続される。分岐配管６４に第３の電動弁Ｖ３が配置される。

　熱源水還管６２は、分岐点Ｎ１、接続箇所Ｎ２、接続箇所Ｎ３を経て、熱源水槽９に接続される。分岐点Ｎ１と接続箇所Ｎ２との間に、第１の電動弁Ｖ１、および冷却塔２が配置される。

　熱源水往管６１の分岐箇所Ｎ４と、熱源水還管６２の分岐箇所Ｎ５とは、バイパス配管６５によって接続される。バイパス配管６５に圧力調整弁４が配置される。圧力調整弁４の開度を制御することによって、バイパス配管６５に流れる熱源水の量が調整される。

　制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３を制御する。

　図３は、実施の形態１の水熱源ヒートポンプユニット１の構成を表わす図である。
　水熱源ヒートポンプユニット１は、圧縮機４０と、吸込側配管４１と、吐出側配管４２と、空調用熱交換器（コイル）５０、膨張弁（キャピラリーチューブ）５１と、熱源水側熱交換器５２と、給気ファン５５と、フィルタ５７とを備える。

　圧縮機４０には、熱媒を圧縮機４０に入れる吸込側配管４１と、圧縮機４０から熱媒を出す吐出側配管４２が接続されている。圧縮機４０は、インバータ制御により、周波数が可変に構成されている。

　吸込側配管４１と吐出側配管４２は、四方弁４３を介して、熱媒循環経路４４の第１端側４４ａと第２端側４４ｂとに接続されている。四方弁４３は、冷房運転状態と暖房運転状態とにおいて、熱媒の循環経路を切り替える。

　空調用熱交換器５０、膨張弁５１及び熱源水側熱交換器５２と圧縮機４０との間を、熱媒としてＨＦＣ等の代替フロン系冷媒が流通し冷凍サイクルが構成される。

　給気ファン５５は、空調用熱交換器５０において熱媒と熱交換させて所望の温度にした給気ＳＡを、空調対象空間に供給する。

　給気ファン５５の稼動により、各空調対象空間内から水熱源ヒートポンプユニット１内に吸い込んだ還気ＲＡと、不図示の排気ファンによって各空調対象空間の天井空間に供給された外気ＯＡとが混合された後、空調用熱交換器５０で所望の温度とされ、給気ＳＡとなって各空調対象空間に供給されている。

　熱源水側熱交換器５２には、熱源水往管６１の枝管６１ａに通じる分岐管６１ｂと、熱源水還管６２の枝管６２ａに通じる分岐管６２ｂが接続されることによって、熱源水が循環供給されている。熱媒循環経路４４は、熱源水側熱交換器５２内を貫通している。より具体的には、熱媒循環経路４４は蛇行する二重管の内管として設けられており、熱媒循環経路４４内を移動する熱媒が、熱源水側熱交換器５２内を通過する際に、熱源水と伝熱面を介して熱的に接触して加熱もしくは冷却されるようになっている。

　水熱源ヒートポンプユニット１の運転状態は、冷房運転、送風運転または暖房運転に適宜切り替えられる。

　冷房運転を行う場合は、四方弁４３の切替え操作により、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の第２端側４４ｂとを接続し、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の第１端側４４ａとを接続した状態とする。これにより、圧縮機４０から吐出側配管４２を通じて供給した熱媒を、熱媒循環経路４４において、熱源水側熱交換器５２、膨張弁５１、空調用熱交換器５０の順に通過させ、吸込側配管４１から再び圧縮機４０に戻すようにする。その結果、吐出側配管４２を通じて圧縮機４０から供給された高圧ガス熱媒が、熱源水側熱交換器５２で熱源水に放熱して高圧液熱媒に変化し、膨張弁５１で減圧され、該減圧された液熱媒が空調用熱交換器５０で蒸発する際に空調対象空気を冷却することができ、空調用熱交換器５０を出た低圧ガス熱媒は圧縮機４０に戻される。

　空調用熱交換器５０を蒸発器として機能させることにより、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を冷却し、給気ＳＡとして各空調対象空間に供給する。

　暖房運転を行う場合は、四方弁４３の切替え操作により、吸込側配管４１と熱媒循環経路４４の第１端側４４ａとを接続し、吐出側配管４２と熱媒循環経路４４の第２端側４４ｂとを接続した状態とする。これにより、圧縮機４０から吐出側配管４２を通じて供給した熱媒を、熱媒循環経路４４において、空調用熱交換器５０、膨張弁５１、熱源水側熱交換器５２の順に通過させ、吸込側配管４１から再び圧縮機４０に戻すようにする。その結果、吐出側配管４２を通じて圧縮機４０から供給された高圧ガス熱媒が、空調用熱交換器５０で凝縮される際に空調対象空気を加熱することができ、空調用熱交換器５０を出た高圧液熱媒は、膨張弁５１で減圧され、熱源水側熱交換器５２で熱源水から吸熱して低圧ガス熱媒となり、圧縮機４０に戻される。

　空調用熱交換器５０を凝縮器として機能させることにより、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を加熱し、給気ＳＡとして各空調対象空間に供給する。

　送風運転を行う場合は、圧縮機４０の稼動を停止させ、熱媒循環経路４４における熱媒の循環を停止させる。こうして、給気ファン５５の稼動によって空調用熱交換器５０に通過させた空調対象空気（還気ＲＡ及び外気ＯＡ）を熱交換させずに、給気ＳＡとして空調対象空間に供給することで換気運転を行う。

　図４は、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態と、熱源水の流れを表わす図である。

　第１の電動弁Ｖ１が開状態、第２の電動弁Ｖ２が閉状態、第３の電動弁Ｖ３が閉状態のときには、熱源水は、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れ、その後、熱源水槽９に戻る。

　第１の電動弁Ｖ１が閉状態、第２の電動弁Ｖ２が開状態、第３の電動弁Ｖ３が閉状態のときには、熱源水は、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、太陽熱温水器１０に流れ、その後、熱源水槽９に戻る。

　第１の電動弁Ｖ１が閉状態、第２の電動弁Ｖ２が閉状態、第３の電動弁Ｖ３が開状態のときには、熱源水は、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通り（すなわち、吸熱または放熱する機器に流れずに）して、熱源水槽９に戻る。

　以下の説明において、１年のうち、冬季、夏季、および中間期に相当する期間は、予め定められているものとする。たとえば、冬季は、１２月～３月とし、夏季は、６月～９月とし、中間期は、４月～５月、および１０月～１１月とすることができる。１日のうち、日中および夜間に相当する時間帯は、予め定められているものとする。たとえば、夜間は、２０時～６時とし、日中は、６時～２０時とすることができる。

　冬季には、水熱源ヒートポンプユニット１の運転は、暖房運転または冷房運転となる。よって、複数の水熱源ヒートポンプユニット１のうち、冷房運転しているものと暖房運転しているものとが混在する。夏季および中間期は、水熱源ヒートポンプユニット１の運転は、冷房運転のみとなる。

　図５は、水熱源ヒートポンプユニット１の動作と、熱源水の温度との関係を説明するための図である。

　水熱源ヒートポンプユニット１の暖房運転が可能な熱源水の温度は５℃以上、４５℃以下である。水熱源ヒートポンプユニット１の冷房運転が可能な熱源水の温度は７℃以上、４５℃以下である。

　図６は、冬季における日射量が基準日射量未満のときの熱源水の流れを表わす図である。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）未満のときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通りする。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、上限温度Ｔｔｈ（３０℃）を超えるときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）以上、かつ上限温度Ｔｔｈ（３０℃）以下のときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水の流れは変化しない。すなわち、熱源水が冷却塔２に流れている場合には、冷却塔２に流れ続け、熱源水が素通りしている場合には、素通りを続ける。

　図７は、冬季における日射量が基準日射量以上のときの熱源水の流れを表わす図である。

　初期状態において、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水が素通りしている場合において、以下のように動作する。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）未満となったときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、太陽熱温水器１０に流れる。熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、上限温度Ｔｔｈ（３０℃）を超えたときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）以上、かつ上限温度Ｔｔｈ（３０℃）以下のときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通りを続ける。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）未満のときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、太陽熱温水器１０に流れる。

　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）以上、かつ上限温度Ｔｔｈ（３０℃）以下のときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水の流れは変化しない。すなわち、熱源水が冷却塔２に流れている場合には、冷却塔２に流れ続け、熱源水が太陽熱温水器１０に流れている場合には、太陽熱温水器１０に流れ続ける。

　図６および図７において、下限温度Ｔｔｌを２０℃に設定し、上限温度Ｔｔｈを３０℃に設定したのは、この範囲において、水熱源ヒートポンプユニット１が冷房運転および暖房運転可能であり、かつ、複数の水熱源ヒートポンプユニット１が効率的な運転ができるからである。

　図８は、夏季および中間期における熱源水の流れを表わす図である。
　熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、第１の閾値温度（水熱源ヒートポンプユニットの冷房可能水温の下限値（（７℃））を超えるときには、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。

　制御装置１２は、夏季および中間期の夜間において、熱源水槽９の熱源水の温度が第１の閾値温度を超えるときに、第１の電動弁Ｖ１を開き、第２の電動弁Ｖ２および第３の電動弁Ｖ３を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２によって熱源水を冷却することができる。したがって、外気の湿球温度の低い夜間に、冷却塔２と熱源水ポンプ８とを運転して、熱源水槽９の熱源水の温度を下げることができるので、日中の水熱源ヒートポンプユニット１に冷房運転の効率を向上させることができる。

　制御装置１２は、夏季および中間期の夜間の時間帯において、熱源水槽９の熱源水の温度が第１の閾値温度以下のときに、熱源水ポンプ８を停止させ、冷却塔２のファンを停止させる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準値（基準日射量）未満であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第２の閾値温度（下限温度Ｔｔｌ（２０℃））未満のときに、第３の電動弁Ｖ３を開き、かつ、第１の電動弁Ｖ１および第２の電動弁Ｖ２を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２にも、太陽熱温水器１０にも流れずに、熱源水槽９に戻る。よって、熱源水を加熱も、冷却もされないようにすることができる。したがって、暖房熱負荷の大きい日には、冷却塔２において熱源水が放熱するのを防止することができる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準値（基準日射量）未満であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第３の閾値温度（上限温度Ｔｔｈ（３０℃））を超えるときに、第１の電動弁Ｖ１を開き、かつ、第２の電動弁Ｖ２および第３の電動弁Ｖ３を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２によって熱源水を冷却することができる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準値（基準日射量）未満であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第２の閾値温度（下限温度Ｔｔｌ（２０℃））以上、かつ第３の閾値温度（上限温度Ｔｔｈ（３０℃））以下のときに、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態を維持する。これにより、熱源水を加熱するか、冷却するか、加熱も冷却もしないかの状態を維持することができる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準（基準日射量）値以上であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第２の閾値温度（下限温度Ｔｔｌ（２０℃））未満のときに、第２の電動弁Ｖ２を開き、かつ、第１の電動弁Ｖ１および第３の電動弁Ｖ３を閉じる。これにより、熱源水は、太陽熱温水器１０に流れるので、太陽熱温水器１０によって熱源水を加熱することができる。したがって、冬季の晴天時には、太陽熱温水器１０と熱源水槽９との併用によって、熱源水槽９内の熱源水の温度を上昇させておき（蓄熱）、その後の、曇天または雨天によって暖房負荷が大きくなる日に備えることができる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準値（基準日射量）以上であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第３の閾値温度（上限温度Ｔｔｈ（３０℃））を超えるときに、第１の電動弁Ｖ１を開き、かつ、第２の電動弁Ｖ２および第３の電動弁Ｖ３を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２によって熱源水を冷却することができる。

　制御装置１２は、冬期において、日射量が第１の基準値（基準日射量）以上であり、かつ熱源水槽９の熱源水の温度が第２の閾値温度（下限温度Ｔｔｌ（２０℃））以上、かつ第３の閾値温度（上限温度Ｔｔｈ（３０℃））以下のときに、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態を維持する。これにより、熱源水を加熱するか、冷却するか、加熱も冷却もしないかの状態を維持することができる。

　制御装置１２は、夏季および中間期の日中の時間帯において、熱源水槽９の熱源水の温度が第１の閾値温度を超えるときに、第１の電動弁Ｖ１を開き、第２の電動弁Ｖ２および第３の電動弁Ｖ３を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２によって熱源水を冷却することができる。

　制御装置１２は、夏季および中間期の日中の時間帯において、熱源水槽９の熱源水の温度が第１の閾値温度（７℃）以下のときに、第３の電動弁Ｖ３を開き、第１の電動弁Ｖ１および第２の電動弁Ｖ２を閉じる。これにより、熱源水は、冷却塔２にも、太陽熱温水器１０にも流れずに、熱源水槽９に戻る。よって、熱源水を加熱も、冷却もされないようにすることができる。また、熱源水が冷房可能水温の下限値（７℃）よりも低くなるのを防止できる。

　図９は、実施の形態１における冬季における冷暖房システムの制御手順を表わすフロ－チャートである。

　ステップＳ１０１において、制御装置１２は、熱源水ポンプ８を運転させ、第３の電動弁Ｖ３のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通りする。

　ステップＳ１０２において、複数の水熱源ヒートポンプユニット１の各々は、任意に、暖房運転、冷房運転、または停止する。

　ステップＳ１０３において、日射計１１によって検出された日射量Ｓｑが基準日射量Ｓｑ０未満のときに、処理がステップＳ１０４に進み、日射計１１によって検出された日射量Ｓｑが基準日射量Ｓｑ０以上のときに、処理がステップＳ１０７に進む。

　ステップＳ１０４において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）未満のときには、処理がステップＳ１０５に進み、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、上限温度Ｔｔｈ（３０℃）を超えるときには、処理がステップＳ１０６に進む。

　ステップＳ１０５において、制御装置１２は、第３の電動弁Ｖ３のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通りする。その後、処理がステップＳ１０３に戻る。

　ステップＳ１０６において、制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。このときに、制御装置１２は、冷却塔２のファンを運転させる。その後、処理がステップＳ１０３に戻る。

　ステップＳ１０４において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）以上、かつ上限温度Ｔｔｈ（３０℃）以下のときには、処理がステップＳ１０３に戻る。これによって、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態は変化しない。よって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水の流れる先は、変化しない。

　ステップＳ１０７において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）未満のときには、処理がステップＳ１０８に進み、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、上限温度Ｔｔｈ（３０℃）を超えるときには、処理がステップＳ１０９に進む。

　ステップＳ１０８において、制御装置１２は、第２の電動弁Ｖ２のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、太陽熱温水器１０へ流れる。その後、処理がステップＳ１０３に戻る。

　ステップＳ１０９において、制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。このときに、制御装置１２は、冷却塔２のファンを運転させる。その後、処理がステップＳ１０３に戻る。

　ステップＳ１０７において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、下限温度Ｔｔｌ（２０℃）以上、かつ上限温度Ｔｔｈ（３０℃）以下のときには、処理がステップＳ１０３に戻る。これによって、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３の状態は変化しない。よって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水の流れる先は、変化しない。

　図１０は、実施の形態１における夏季および中間期の日中における冷暖房システムの制御手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ２０１において、制御装置１２は、熱源水ポンプ８を運転させる。制御装置１２は、冷却塔２のファンを運転させる。制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。

　ステップＳ２０２において、複数の水熱源ヒートポンプユニット１の各々は、任意に、冷房運転、または停止する。

　ステップＳ２０３において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、第１の閾値温度（７℃）以下のときには、処理がステップＳ２０４に進み、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、第１の閾値温度（７℃）を超えるときには、処理がステップＳ２０５に進む。

　ステップＳ２０４において、制御装置１２は、第３の電動弁Ｖ３のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、素通りする。その後、処理がステップＳ２０３に戻る。

　ステップＳ２０５において、制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。その後、処理がステップＳ２０３に戻る。

　図１１は、実施の形態１における夏季および中間期の夜間における冷暖房システムの制御手順を表わすフローチャートである。

　ステップＳ３０１において、制御装置１２は、熱源水ポンプ８を運転させる。制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。

　ステップＳ３０２において、制御装置１２は、冷却塔２のファンを運転させる。
　ステップＳ３０３において、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、第１の閾値温度（７℃）以下のときには、処理がステップＳ３０４に進み、熱源水槽９の熱源水の温度Ｔｔが、第１の閾値温度（７℃）を超えるときには、処理がステップＳ３０５に進む。

　ステップＳ３０４において、制御装置１２は、熱源水ポンプ８を停止させる。制御装置１２は、冷却塔２のファンを停止させる。その後、処理が終了する。

　ステップＳ３０５において、制御装置１２は、第１の電動弁Ｖ１のみを開いた状態にする。これによって、水熱源ヒートポンプユニット１から流出した熱源水は、冷却塔２に流れる。その後、処理がステップＳ３０３に戻る。

　実施の形態２．
　図１２は、参考例２の冷暖房システムの構成を表わす図である。

　参考例２の冷暖房システムが、参考例１の冷暖房システムと相違する点は、水熱源ヒートポンプユニット１の構成である。

　参考例２の冷暖房システムは、参考例１の冷暖房システムと、同様に以下の問題を有する。

　冬期において、暖房熱負荷が冷房熱負荷よりも大きい場合は、補助ボイラ７を運転する必要がある。また、このときに、熱源水は、冷却塔２に流れるので、冷却塔２による熱源水が放熱される。

　図１３は、実施の形態２の冷暖房システムの構成を表わす図である。
　実施の形態２の冷暖房システムが、実施の形態１の冷暖房システムと相違する点は、水熱源ヒートポンプユニット１の構成である。

　熱源水槽９と水熱源ヒートポンプユニット１の流入口とは、熱源水往管６１、枝管６１ａを通じて接続される。水熱源ヒートポンプユニット１の流出口と分岐点Ｎ１とは、枝管６２ａ、および熱源水還管６２を通じて接続される。

　制御装置１２は、実施の形態１と同様に、第１の電動弁Ｖ１、第２の電動弁Ｖ２、および第３の電動弁Ｖ３を制御する。

　図１４は、実施の形態２の水熱源ヒートポンプユニット１の構成を表わす図である。
　水熱源ヒートポンプユニット１は、熱源機２０と、分流コントローラ２１と、複数の室内機２２とを備える。熱源機２０、分流コントローラ２１、および複数の室内機２２は、水冷式ビル用マルチエアコンを構成する。

　熱源機２０は、枝管６１ａを流れる熱源水を用いて、吸熱または放熱を行なう。
　分流コントローラ２１は、暖房を行う室内機２２に気体の冷媒を供給し、冷房を行う室内機２２に液体の冷媒を供給するための流路を形成する。部屋ごとに１個以上の室内機２２が設置される。室内機２２は、設置されている部屋に冷気又は暖気を供給する。室内機２２は、運転モードおよび室温設定を個々に設定できる。

　熱源機２０は、冷媒が流れる圧縮機９１および流路切替装置９２と、冷媒および熱源水が流れる水冷凝縮器９４とを備える。水冷凝縮器９４は、二重管式であって、内側を熱源水が流れ、外側を冷媒が流れる。

　室内機２２は、冷媒が流れる室内熱交換器９３と、送風機９６とを備える。
　運転モードが冷房の場合の、水熱源ヒートポンプユニット１の動作を説明する。図１４において、暖房時における冷媒の流通方向が実線矢印で示されている。

　圧縮機９１から吐出される冷媒が室内熱交換器９３に流入するように、流路切替装置９２の流路が切り替えられる。低温低圧の冷媒が圧縮機９１によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機９１から吐出される。圧縮機９１から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置９２を経由して、室内熱交換器９３に流入する。室内熱交換器９３に流入した冷媒は、室内熱交換器９３において、空気と熱交換することで凝縮し、低温高圧の液冷媒となって室内熱交換器９３から流出する。室内熱交換器９３から流出した液冷媒は、水冷凝縮器９４によって低温低圧の液冷媒になる。低温低圧の液冷媒は、流路切替装置９２を経て、圧縮機９１に流入する。

　水冷凝縮器９４から流出した熱源水は、枝管６２ａを経て、熱源水還管６２に流れる。
　運転モードが暖房の場合の、水熱源ヒートポンプユニット１の動作を説明する。図１４において、冷房時における冷媒の流通方向が破線矢印で示されている。

　低温低圧の冷媒が圧縮機９１によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機９１から吐出される。圧縮機９１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置９２を経て、水冷凝縮器９４に流れる。ガス冷媒は、水冷凝縮器９４によって低温低圧の液冷媒になって、室内熱交換器９３に流入する。室内熱交換器９３に流入した冷媒は、室内熱交換器９３において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器９３から流出する。室内熱交換器９３から流出した冷媒は、流路切替装置９２を経て、圧縮機９１に流入する。

　水冷凝縮器９４から流出した熱源水は、枝管６２ａを経て、熱源水還管６２に流れる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　水熱源ヒートポンプユニット、２　冷却塔、３　膨張タンク、４　圧力調整弁、５，６　電動弁、７　補助ボイラ、８　熱源水ポンプ、９　熱源水槽、１０　太陽熱温水器、１１　日射計、１２　制御装置、２０　熱源機、２１　分流コントローラ、２２　室内機、４０，９１　圧縮機、４１　吸込側配管、４２　吐出側配管、４３　四方弁、４４　熱媒循環経路、４４ａ　第１端側、４４ｂ　第２端側、５０　空調用熱交換器、５１　膨張弁、５２　熱源水側熱交換器、５５　給気ファン、５７　フィルタ、６１　熱源水往管、６１ａ，６２ａ　枝管、６１ｂ，６２ｂ　分岐管、６２　熱源水還管、６３，６４　分岐配管、６５　バイパス配管、９２　流路切替装置、９３　室内熱交換器、９４　水冷凝縮器、Ｖ１　第１の電動弁、Ｖ２　第２の電動弁、Ｖ３　第３の電動弁。

Claims

　冷暖房システムであって、
　熱源水を冷却する冷却塔と、
　前記熱源水を加熱する太陽熱温水器と、
　各々が、空調対象空間を冷房する冷房運転または暖房する暖房運転を実行する複数の水熱源ヒートポンプユニットと、
　前記熱源水槽の熱源水を前記複数の水熱源ヒートポンプユニットに供給するための熱源水ポンプと、
　前記複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、前記冷却塔の熱源水の流入口との間に配置される第１の電動弁と、
　前記複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、前記太陽熱温水器の熱源水の流入口との間に配置される第２の電動弁と、
　前記複数の水熱源ヒートポンプユニットの熱源水の流出口と、前記熱源水槽の流入口との間に配置される第３の電動弁とを備え、
　前記冷却塔の熱源水の流出口は、前記熱源水槽の流入口と接続され、前記太陽熱温水器の熱源水の流出口は、前記熱源水槽の流入口と接続され、
　前記冷暖房システムは、さらに、
　前記第１の電動弁、前記第２の電動弁、および前記第３の電動弁を制御する制御装置を備えた、冷暖房システム。
　前記制御装置は、夏季および中間期の夜間において、前記熱源水槽の熱源水の温度が第１の閾値温度を超えるときに、前記第１の電動弁を開き、前記第２の電動弁および前記第３の電動弁を閉じる、請求項１記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、夏季および中間期の夜間の時間帯において、前記熱源水槽の熱源水の温度が前記第１の閾値温度以下のときに、前記熱源水ポンプを停止させ、前記冷却塔のファンを停止させる、請求項２記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、日射量が第１の基準値未満であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が第２の閾値温度未満のときに、前記第３の電動弁を開き、かつ、前記第１の電動弁および前記第２の電動弁を閉じる、請求項１記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、前記日射量が前記第１の基準値未満であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が第３の閾値温度を超えるときに、前記第１の電動弁を開き、かつ、前記第２の電動弁および前記第３の電動弁を閉じる、請求項４記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、前記日射量が前記第１の基準値未満であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が前記第２の閾値温度以上、かつ前記第３の閾値温度以下のときに、前記第１の電動弁、前記第２の電動弁、および前記第３の電動弁の状態を維持する、請求項５に記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、日射量が第１の基準値以上であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が第２の閾値温度未満のときに、前記第２の電動弁を開き、かつ、前記第１の電動弁および前記第３の電動弁を閉じる、請求項１記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、前記日射量が前記第１の基準値以上であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が第３の閾値温度を超えるときに、前記第１の電動弁を開き、かつ、前記第２の電動弁および前記第３の電動弁を閉じる、請求項７に記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、冬期において、前記日射量が前記第１の基準値以上であり、かつ前記熱源水槽の熱源水の温度が前記第２の閾値温度以上、かつ前記第３の閾値温度以下のときに、前記第１の電動弁、前記第２の電動弁、および前記第３の電動弁の状態を維持する、請求項８に記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、夏季および中間期の日中の時間帯において、前記熱源水槽の熱源水の温度が第１の閾値温度を超えるときに、前記第１の電動弁を開き、前記第２の電動弁および前記第３の電動弁を閉じる、請求項１記載の冷暖房システム。
　前記制御装置は、夏季および中間期の日中の時間帯において、前記熱源水槽の熱源水の温度が前記第１の閾値温度以下のときに、前記第３の電動弁を開き、前記第１の電動弁および前記第２の電動弁を閉じる、請求項１０記載の冷暖房システム。
　前記第１の閾値温度は、前記水熱源ヒートポンプユニットの冷房可能水温の下限値である、請求項２、３、１０、または１１のいずれか１項に記載の冷暖房システム。
　前記水熱源ヒートポンプユニットの暖房可能水温は、５℃以上かつ４５℃以下であり、前記水熱源ヒートポンプユニットの冷房可能水温は、７℃以上かつ４５℃以下である場合に、前記第２の閾値温度は、２０℃である、請求項４、６、７、または９のいずれか１項に記載の冷暖房システム。
　前記水熱源ヒートポンプユニットの暖房可能水温は、５℃以上かつ４５℃以下であり、前記水熱源ヒートポンプユニットの冷房可能水温は、７℃以上かつ４５℃以下である場合に、前記第３の閾値温度は、３０℃である、請求項５、６、８、または９のいずれか１項に記載の冷暖房システム。