CN102326039A - 热泵*** - Google Patents
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Abstract
一种热泵***(1),包括热源单元(2)、排出制冷剂连通管(12)、液体制冷剂连通管(13)、气体制冷剂连通管(14)、第一利用单元(4a)及第二利用单元(10a),第一利用单元(4a)具有能作为从排出制冷剂连通管(12)被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的第一利用侧热交换器(41a),并能进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器(41a)中的散热来加热水介质的运转,第二利用单元(10a)具有能作为从液体制冷剂连通管(13)被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的第二利用侧热交换器(101a),并能进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器(101a)中的蒸发来冷却空气介质的运转。
Description
技术领域
本发明涉及一种热泵***,尤其涉及能利用热泵循环来加热水介质的热泵***。
背景技术
目前,有一种如专利文献1(日本专利特开昭60-164157号公报)所示的能利用热泵循环来加热水的热泵供热水机。这种热泵供热水机主要具有压缩机、制冷剂-水热交换器及热源侧热交换器,通过制冷剂在制冷剂-水热交换器中的散热来加热水,并将由此获得的温水供给至储热水槽。
发明内容
在上述现有的热泵供热水机中,由于进行在热源侧热交换器中对作为热源的外部气体进行冷却的运转,因此,若能将该制冷剂所获得的冷却热用于其它用途,则能获得节能的热泵***。
本发明的技术问题在于实现能利用热泵循环来加热水介质的热泵***的节能化。
第一方面的热泵***包括热源单元、排出制冷剂连通管、液体制冷剂连通管、气体制冷剂连通管、第一利用单元、第二利用单元。热源单元具有热源侧压缩机、热源侧热交换器及热源侧切换机构,其中,上述热源侧压缩机对热源侧制冷剂进行压缩,上述热源侧切换机构能在热源侧散热运转状态和热源侧蒸发运转状态之间进行切换,其中该热源侧散热运转状态使热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用,该热源侧蒸发运转状态使上述热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。排出制冷剂连通管无论热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态和热源侧蒸发运转状态中的哪一状态都能将热源侧制冷剂从热源侧压缩机的排出侧导出至热源单元外。液体制冷剂连通管能在热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的出口导出至热源单元外,且能在热源侧切换机构处于热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从热源单元外导入作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器的入口。气体制冷剂连通管能将热源侧制冷剂从热源单元外导入热源侧压缩机的吸入侧。第一利用单元与排出制冷剂连通管及液体制冷剂连通管连接,并具有能作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的第一利用侧热交换器,该第一利用单元能进行以下运转:将在第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质。第二利用单元与液体制冷剂连通管及气体制冷剂连通管连接,并具有第二利用侧热交换器,该第二利用侧热交换器能在热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态时作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,该第二利用单元能进行以下运转:将在第二利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质。
在该热泵***中,不仅能进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转,还能在进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转的同时,将热源侧制冷剂因加热水介质而获得的冷却热利用于通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质的运转中,因此,例如,如将在第一利用单元中被加热后的水介质用于供应热水并将在第二利用单元中被冷却后的空气介质用于室内的制冷等那样,能有效利用现有热泵供热水机中只是在热源侧热交换器中冷却外部气体而未被有效利用的冷却热,藉此,可实现能利用热泵循环来加热水介质的热泵***的节能化。
第二方面的热泵***是在第一方面的热泵***的基础上,当第二利用单元进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质的运转时,第一利用单元进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转。
在该热泵***中,第二利用单元进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来加热空气介质的运转,并将热源侧制冷剂因冷却空气介质而获得的热根据需要用于第一利用单元进行的通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转。
第三方面的热泵***是在第二方面的热泵***的基础上,热泵***还包括储热水单元,该储热水单元用于积存在第一利用单元中被加热后的水介质或因与在第一利用单元中被加热后的水介质的热交换而被加热的水介质,在积存于储热水单元中的水介质的温度即储热水温度处于规定的储热水设定温度以下的情况下,第一利用单元进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转。
在该热泵***中,第二利用单元进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质的运转,且在储热水温度处于储热水设定温度以下的情况下,第一利用单元进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转,因此,能有效利用热源侧制冷剂因冷却空气介质而获得的热,并能将储热水温度维持在储热水设定温度以上。
第四方面的热泵***是在第一方面至第三方面中任一方面的热泵***的基础上,气体制冷剂连通管能在热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从热源单元外导入热源侧压缩机的吸入侧,且能在热源侧切换机构处于热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从热源侧压缩机的排出侧导出至热源单元外,第二利用单元能进行以下运转:第二利用侧热交换器在热源侧切换机构处于热源侧蒸发运转状态时作为从气体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,将在第二利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的散热来加热空气介质。
在该热泵***中,由于能在热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质的运转,且能在热源侧切换机构处于热源侧蒸发运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的散热来加热空气介质的运转,因此,例如,能将在第一利用单元中被加热后的水介质用于供应热水,并将第二利用单元用于室内的制冷及制热。
第五方面的热泵***是在第一方面至第四方面中任一方面的热泵***的基础上,第一利用单元还与气体制冷剂连通管连接,热泵***还包括利用侧切换机构,该利用侧切换机构能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使第一利用侧热交换器作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使第一利用侧热交换器作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用。此外,第一利用单元能进行以下运转:在利用侧切换机构处于水介质加热运转状态时将在第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质,并且,第一利用单元能进行以下运转:在利用侧切换机构处于水介质冷却运转状态时将在第一利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质。
在该热泵***中,能切换地进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质的运转和通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质的运转,而且,能在进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质的运转的同时,进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质的运转,因此,例如,能进行将在第一利用单元中被冷却后的水介质用于暖气片、地板制热面板(日文:床暖房パネル)等并将在第二利用单元中被冷却后的空气介质用于室内的制冷等这样的将第一利用单元与第二利用单元组合在一起的舒适的空气调节。
第六方面的热泵***是在第四方面的热泵***的基础上,第一利用单元还与气体制冷剂连通管连接,热泵***还包括利用侧切换机构,该利用侧切换机构能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使第一利用侧热交换器作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使第一利用侧热交换器作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用。此外,第一利用单元能进行以下运转:在利用侧切换机构处于水介质加热运转状态时将在第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质,并且,第一利用单元能进行以下运转:在利用侧切换机构处于水介质冷却运转状态时将在第一利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质,在判定为需进行热源侧热交换器的除霜的情况下,进行以下除霜运转:通过使热源侧切换机构处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使第二利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使利用侧切换机构处于水介质冷却运转状态来使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。
在该热泵***中,当对热源侧热交换器进行除霜时,使第二利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,因此,与仅使第二利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的情况相比,能缩短除霜运转时间,另外,还能抑制在第二利用单元中被冷却的空气介质的温度变低。
第七方面的热泵***是在第六方面的热泵***的基础上,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于规定的冻结下限温度以下的情况下,中止使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态。
在该热泵***中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于冻结下限温度以下的情况下,中止使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态,因此,能防止水介质因除霜运转而冻结。
第八方面的热泵***是在第六方面的热泵***的基础上,热泵***还包括第一利用侧流量调节阀,该第一利用侧流量调节阀能改变在第一利用侧热交换器中流动的热源侧制冷剂的流量。此外,在该热泵***中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于规定的冻结注意温度以下的情况下,进行使第一利用侧流量调节阀的开度变小的控制,在从除霜运转开始起经过的时间即除霜运转时间为规定的除霜运转设定时间以下、热源侧热交换器的除霜未完成的情况下,使直至开始下次热源侧热交换器的除霜为止的规定的除霜时间间隔设定值变小。
在该热泵***中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于冻结注意温度以下的情况下,进行使第一利用侧流量调节阀的开度变小的控制,因此,能防止水介质的冻结并能继续除霜运转。
然而,虽然在这样进行使第一利用侧流量调节阀的开度变小的控制时能防止水介质的冻结,但可能会因热源侧热交换器的除霜未充分进行、产生冰的溶化残余并反复进行这样的除霜运转,而在热源侧热交换器中产生冰生长的结冰现象,从而使热源侧热交换器不能作为热源侧制冷剂的蒸发器充分地起作用。
因此,在该热泵***中,除了上述那样的第一利用侧流量调节阀的控制,还在除霜运转时间为除霜运转设定时间以下、热源侧热交换器的除霜未完成的情况下,使直至开始下次热源侧热交换器的除霜为止的除霜时间间隔设定值变小,藉此,一边能防止水介质的冻结且抑制结冰现象的产生,一边能进行除霜运转。
第九方面的热泵***是在第五方面至第八方面中任一方面的热泵***的基础上,热泵***还包括第一制冷剂回收机构,该第一制冷剂回收机构无论利用侧切换机构处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使排出制冷剂连通管与气体制冷剂连通管连通。
在第五方面至第八方面中任一方面的热泵***这样的还包括能在使第一利用侧热交换器作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的利用侧切换机构的结构中,在第一利用单元进行通过热源侧制冷剂的蒸发来冷却水介质的运转、或者停止第一利用单元的运转并进行第二利用单元的运转的情况下(即,在不使用排出制冷剂连通管的运转的情况下),从热源侧压缩机排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管,从而可能使被吸入热源侧压缩机中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***中,设置无论利用侧切换机构处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使排出制冷剂连通管与气体制冷剂连通管连通的第一制冷剂回收机构,从而使热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管,藉此,能抑制制冷剂循环量不足的产生。
第十方面的热泵***是在第五至第九方面中任一方面的热泵***的基础上,热泵***还包括第二制冷剂回收机构,该第二制冷剂回收机构无论利用侧切换机构处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使第一利用侧热交换器与气体制冷剂连通管连通。
在第五方面至第九方面中任一方面的热泵***这样的还包括能在使第一利用侧热交换器作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的利用侧切换机构的结构中,在停止第一利用单元的运转并进行第二利用单元的运转的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一利用侧热交换器,从而可能使被吸入热源侧压缩机中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***中,还设置无论利用侧切换机构处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使第一利用侧热交换器与气体制冷剂连通管连通的第二制冷剂回收机构,从而使热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器,藉此,能抑制制冷剂循环量不足的产生。
第十一方面的热泵***是在第五方面至第十方面中任一方面的热泵***的基础上,在利用侧切换机构处于水介质冷却运转状态而第二利用单元至少运转的情况下,当判定为被吸入热源侧压缩机中的热源侧制冷剂的流量不足时,进行以下制冷剂回收运转:通过使利用侧切换机构处于水介质加热运转状态来使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用。
在第五方面至第十方面中任一方面的热泵***这样的还包括能在使第一利用侧热交换器作为从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器作为从液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的利用侧切换机构的结构中,在进行第一利用单元通过热源侧制冷剂的蒸发来冷却水介质的运转、或者停止第一利用单元的运转并进行第二利用单元的运转的情况下,从热源侧压缩机排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管,从而可能使被吸入热源侧压缩机中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足),另外,在停止第一利用单元的运转并进行第二利用单元的运转的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一热源侧热交换器,从而可能使被吸入热源侧压缩机中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***中,在利用侧切换机构处于水介质冷却运转状态而第二利用单元至少运转的情况下,当判定为被吸入热源侧压缩机的热源侧制冷剂的流量不足时,进行通过使利用侧切换机构处于水介质加热运转状态来使第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用的制冷剂回收运转,从而使热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管,另外,使热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器,藉此,能抑制制冷剂循环量不足的产生。
第十二方面的热泵***是在第一方面至第十一方面中任一方面的热泵***的基础上,第一利用侧热交换器是进行热源侧制冷剂与水介质之间的热交换的热交换器。
第十三方面的热泵***是在第十二方面的热泵***的基础上,热泵***还包括水介质回路,该水介质回路具有容量可变型循环泵,且供在第一利用侧热交换器中与热源侧制冷剂之间进行热交换的水介质循环。此外,在热源侧压缩机排出侧的热源侧制冷剂的压力与热源侧压缩机吸入侧的热源侧制冷剂的压力之间的压力差即热源侧出入口压力差处于规定的热源侧低差压保护压力差以下的情况下,该热泵***进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变小。
在构成为水介质在水介质回路中循环的情况下,在第一利用单元的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低的运转条件下,热源侧压缩机排出侧的热源侧制冷剂的压力会降低,从而使热源侧出入口压力差变小,并使热源侧压缩机内的制冷机油的循环变差,由此可能产生润滑不足。
若不顾上述情况而进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变大,则会导致在第一利用侧热交换器中流动的水介质的温度不易变高,从而阻碍热源侧出入口压力差变大。
因此,在该热泵***中,设置容量可变型循环泵,并且,在热源侧压缩机排出侧的热源侧制冷剂的压力与热源侧压缩机吸入侧的热源侧制冷剂的压力之间的压力差即热源侧出入口压力差处于热源侧低差压保护压力差以下的情况下,进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变小,藉此,即便在第一利用单元的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低、热源侧出入口压力差容易变小的情况下,也能以不强迫热源侧压缩机进行不稳定运转的方式确保热源侧出入口压力差,从而能使热源侧压缩机的润滑不足不易发生。
第十四方面的热泵***是在第十三方面的热泵***的基础上,在热源侧出入口压力差比热源侧低差压保护压力差大的情况下,进行循环泵的容量控制,以使第一利用侧热交换器出口处的水介质的温度与第一利用侧热交换器入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为规定的目标水介质出入口温度差。
在该热泵***中,在热源侧出入口压力差比热源侧低差压保护压力差大、热源侧压缩机的润滑不足不易产生的情况下,进行循环泵的容量控制以使第一利用侧热交换器出口处的水介质的温度与第一利用侧热交换器入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差,因此,能在适合于第一利用侧热交换器的热交换能力的条件下进行运转。
第十五方面的热泵***是在第十四方面的热泵***的基础上,在热源侧出入口压力差处于热源侧低差压保护压力差以下的情况下,使目标水介质出入口温度差变大。
在该热泵***中,在使水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差的循环泵的容量控制中,通过增大目标水介质出入口温度差来减小在水介质回路中循环的水介质的流量,因此,无论热源侧出入口压力差是否为热源侧低差压保护压力差以下,都能采用使水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差的循环泵的容量控制。
第十六方面的热泵***是在第一方面至第十一方面中任一方面的热泵***的基础上,第一利用侧热交换器是进行从排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂与和热源侧制冷剂不同的利用侧制冷剂之间的热交换的热交换器,第一利用单元还具有:对利用侧制冷剂进行压缩的利用侧压缩机;以及能作为利用侧制冷剂的散热器起作用来加热水介质的制冷剂-水热交换器,利用侧压缩机及制冷剂-水热交换器与第一利用侧热交换器一起构成供利用侧制冷剂循环的利用侧制冷剂回路。
在该热泵***中,在第一利用侧热交换器内,在利用侧制冷剂回路中循环的利用侧制冷剂因热源侧制冷剂的散热而被加热,利用侧制冷剂回路能利用从该热源侧制冷剂获得的热来形成温度比热源侧制冷剂所循环的制冷剂回路的制冷循环的温度高的制冷循环,因此,能通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器中的散热来获得高温的水介质。
第十七方面的热泵***是在第十六方面的热泵***的基础上,热泵***还包括水介质回路,该水介质回路具有容量可变型循环泵,且供在上述制冷剂-水热交换器中与利用侧制冷剂之间进行热交换的水介质循环。此外,在利用侧压缩机排出侧的利用侧制冷剂的压力与利用侧压缩机吸入侧的利用侧制冷剂的压力之间的压力差即利用侧出入口压力差处于规定的利用侧低差压保护压力差以下的情况下,该热泵***进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变小。
在构成为水介质在水介质回路中循环的情况下,在第一利用单元的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低的运转条件下,利用侧压缩机排出侧的利用侧制冷剂的压力会降低,从而使利用侧出入口压力差变小,并使利用侧压缩机内的制冷机油的循环变差,由此可能产生润滑不足。
若不顾上述情况而进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变大,则会导致在制冷剂-水热交换器中流动的水介质的温度不易变高,从而阻碍利用侧出入口压力差变大。
因此,在该热泵***中,设置容量可变型循环泵,在利用侧压缩机排出侧的利用侧制冷剂的压力与利用侧压缩机吸入侧的利用侧制冷剂的压力之间的压力差即利用侧出入口压力差处于利用侧低差压保护压力差以下的情况下,进行循环泵的容量控制以使在水介质回路中循环的水介质的流量变小,藉此,即便在第一利用单元的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低、利用侧出入口压力差容易变小的情况下,也能以不强迫利用侧压缩机进行不稳定运转的方式确保利用侧出入口压力差,从而能使利用侧压缩机的润滑不足不易发生。
第十八方面的热泵***是在第十七方面的热泵***的基础上,在利用侧出入口压力差比利用侧低差压保护压力差大的情况下,进行循环泵的容量控制,以使制冷剂-水热交换器出口处的水介质的温度与制冷剂-水热交换器入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为规定的目标水介质出入口温度差。
在该热泵***中,在利用侧出入口压力差比利用侧低差压保护压力差大、利用侧压缩机的润滑不足不易产生的情况下,进行循环泵的容量控制以使制冷剂-水热交换器出口处的水介质的温度与制冷剂-水热交换器入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差,因此,能在适合于制冷剂-水热交换器的热交换能力的条件下进行运转。
第十九方面的热泵***是在第十八方面的热泵***的基础上,在利用侧出入口压力差处于利用侧低差压保护压力差以下的情况下,使目标水介质出入口温度差变大。
在该热泵***中,在使水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差的循环泵的容量控制中,通过增大目标水介质出入口温度差来减小在水介质回路中循环的水介质的流量,因此,无论利用侧出入口压力差是否为利用侧低差压保护压力差以下,都能采用使水介质出入口温度差变为目标水介质出入口温度差的循环泵的容量控制。
第二十方面的热泵***是在第一方面至十九方面中任一方面的热泵***的基础上,存在多个第二利用单元,这多个第二利用单元彼此通过液体制冷剂连通管及气体制冷剂连通管而被并列连接在一起。
在该热泵***中,能应对需进行空气介质的冷却的多个场所、用途。
第二十一方面的热泵***是在第一方面至二十方面中任一方面的热泵***的基础上,存在多个第一利用单元,这多个第一利用单元彼此通过排出制冷剂连通管及液体制冷剂连通管而被并列连接在一起。
在该热泵***中,能应对需进行水介质的加热的多个场所、用途。
附图说明
图1是本发明第一实施方式及变形例1的热泵***的示意结构图。
图2是表示在第一实施方式及第二实施方式的水介质回路中循环的水介质的流量控制的流程图。
图3是第一实施方式的变形例2~5、8的热泵***的示意结构图。
图4是表示第一实施方式的变形例3及第二实施方式的变形例2中的除霜运转的流程图。
图5是表示第一实施方式的变形例4及第二实施方式的变形例3中的除霜运转的流程图。
图6是表示第一实施方式的变形例5及第二实施方式的变形例4中的除霜运转的流程图。
图7是表示第一实施方式的变形例5及第二实施方式的变形例4中的除霜时间间隔的改变处理的流程图。
图8是第一实施方式的变形例6、8的热泵***的示意结构图。
图9是第一实施方式的变形例7、8的热泵***的示意结构图。
图10是表示第一实施方式的变形例8及第二实施方式的变形例7中的制冷剂回收运转的流程图。
图11是第一实施方式的变形例9的热泵***的示意结构图。
图12是第一实施方式的变形例10的热泵***的示意结构图。
图13是第一实施方式的变形例10的热泵***的示意结构图。
图14是第一实施方式的变形例10的热泵***的示意结构图。
图15是第一实施方式的变形例11的热泵***的示意结构图。
图16是本发明第二实施方式的变形例1的热泵***的示意结构图。
图17是第二实施方式的变形例2~4、8的热泵***的示意结构图。
图18是第二实施方式的变形例5、7的热泵***的示意结构图。
图19是第二实施方式的变形例6、7的热泵***的示意结构图。
图20是第二实施方式的变形例8的热泵***的示意结构图。
图21是第二实施方式的变形例9的热泵***的示意结构图。
图22是第二实施方式的变形例9的热泵***的示意结构图。
图23是第二实施方式的变形例9的热泵***的示意结构图。
图24是第二实施方式的变形例10的热泵***的示意结构图。
具体实施方式
以下,根据附图对本发明的热泵***的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
<结构>
-整体-
图1是本发明第一实施方式的热泵***1的示意结构图。热泵***1是能进行利用蒸汽压缩式的热泵循环来加热水介质的运转等的装置。
热泵***1主要包括热源单元2、第一利用单元4a、第二利用单元10a、排出制冷剂连通管12、液体制冷剂连通管13、气体制冷剂连通管14、储热水单元8a、温水制热单元9a、水介质连通管15a及水介质连通管16a,通过制冷剂连通管12、13、14将热源单元2、第一利用单元4a、第二利用单元10a连接在一起来构成热源侧制冷剂回路20,通过水介质连通管15a、16a将第一利用单元4a、储热水单元8a及温水制热单元9a连接在一起来构成水介质回路80a。在热源侧制冷剂回路20中封入有HFC类制冷剂中的一种制冷剂即HFC-410A作为热源侧制冷剂,另外,还封入有对HFC类制冷剂具有相溶性的脂类或醚类制冷机油以对热源侧压缩机21(后述)进行润滑。另外,作为水介质的水在水介质回路80a中循环。
-热源单元-
热源单元2设置于室外,经由制冷剂连通管12、13、14而与利用单元4a、10a连接,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。
热源单元2主要具有热源侧压缩机21、油分离机构22、热源侧切换机构23、热源侧热交换器24、热源侧膨胀机构25、吸入返回管26、过冷却器27、热源侧储罐28、液体侧截止阀29、气体侧截止阀30及排出侧截止阀31。
热源侧压缩机21是对热源侧制冷剂进行压缩的机构,在此,采用收容于壳体(未图示)内的旋转式、涡旋式等容积式的压缩元件(未图示)被同样收容于壳体内的热源侧压缩机电动机21a驱动的密闭式压缩机。在该热源侧压缩机21的壳体内形成有充满经压缩元件压缩后的热源侧制冷剂的高压空间(未图示),在该高压空间中积存有制冷机油。热源侧压缩机电动机21a能利用逆变器装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行热源侧压缩机21的容量控制。
油分离机构22是用于将从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂中所包含的制冷机油分离并使其返回至热源侧压缩机的吸入侧的机构,主要具有:设于热源侧压缩机21的热源侧排出管21b的油分离器22a;以及将油分离器22a与热源侧压缩机21的热源侧吸入管21c连接在一起的回油管22b。油分离器22a是将从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂中所包含的制冷机油分离的设备。回油管22b具有毛细管,是使油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油返回至热源侧压缩机21的热源侧吸入管21c中的制冷剂管。
热源侧切换机构23是能在使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧散热运转状态和使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧蒸发运转状态之间进行切换的四通切换阀,其与热源侧排出管21b、热源侧吸入管21c、和热源侧热交换器24的气体侧连接的第一热源侧气体制冷剂管23a、和气体侧截止阀30连接的第二热源侧气体制冷剂管23b连接。此外,热源侧切换机构23能进行使热源侧排出管21b与第一热源侧气体制冷剂管23a连通并使第二热源侧气体制冷剂管23b与热源侧吸入管21c连通(对应于热源侧散热运转状态,参照图1的热源侧切换机构23的实线)、或者使热源侧排出管21b与第二热源侧气体制冷剂管23b连通并使第一热源侧气体制冷剂管23a与热源侧吸入管21c连通(对应于热源侧蒸发运转状态,参照图1的热源侧切换机构23的虚线)的切换。热源侧切换机构23并不限定于四通切换阀,例如,也可以是通过组合多个电磁阀等方式而构成为具有与上述相同的切换热源侧制冷剂流动方向的功能的构件。
热源侧热交换器24是通过进行热源侧制冷剂与室外空气之间的热交换而作为热源侧制冷剂的散热器或蒸发器起作用的热交换器,在其液体侧连接有热源侧液体制冷剂管24a,在其气体侧连接有第一热源侧气体制冷剂管23a。在该热源侧热交换器24中与热源侧制冷剂进行热交换的室外空气是由被热源侧风扇电动机32a驱动的热源侧风扇32供给的。
热源侧膨胀阀25是进行在热源侧热交换器24中流动的热源侧制冷剂的减压等的电动膨胀阀,其设于热源侧液体制冷剂管24a。
吸入返回管26是将在热源侧液体制冷剂管24a中流动的热源侧制冷剂的一部分分支并使其返回至热源侧压缩机21的吸入侧的制冷剂管,在此,其一端与热源侧液体制冷剂管24a连接,其另一端与热源侧吸入管21c连接。此外,在吸入返回管26上设有能进行开度控制的吸入返回膨胀阀26a。该吸入返回膨胀阀26a由电动膨胀阀构成。
过冷却器27是进行在热源侧液体制冷剂管24a中流动的热源侧制冷剂与在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂(更具体而言是被吸入返回膨胀阀26a减压后的制冷剂)之间的热交换的热交换器。
热源侧储罐28设于热源侧吸入管21c,是用于将在热源侧制冷剂回路20中循环的热源侧制冷剂在从热源侧吸入管21c被吸入热源侧压缩机21之前暂时积存的容器。
液体侧截止阀29是设于热源侧液体制冷剂管24a与液体制冷剂连通管13的连接部的阀。气体侧截止阀30是设于第二热源侧气体制冷剂管23b与气体制冷剂连通管14的连接部的阀。排出侧截止阀31是设于从热源侧排出管21b分支的热源侧排出分支管21d与气体制冷剂连通管14的连接部的阀。
另外,在热源单元2中设有各种传感器。具体而言,在热源单元2中设有热源侧吸入压力传感器33、热源侧排出压力传感器34、热源侧热交换温度传感器35及外部气体温度传感器36,其中,上述热源侧吸入压力传感器33对热源侧压缩机21吸入侧的热源侧制冷剂的压力即热源侧吸入压力Ps1进行检测,上述热源侧排出压力传感器34对热源侧压缩机21排出侧的热源侧制冷剂的压力即热源侧排出压力Pd1进行检测,上述热源侧热交换温度传感器35对热源侧热交换器24液体侧的热源侧制冷剂的温度即热源侧热交换器温度Thx进行检测,上述外部气体温度传感器36对外部气体温度To进行检测。
-排出制冷剂连通管-
排出制冷剂连通管12经由排出侧截止阀31而与热源侧排出分支管21d连接,其是如下制冷剂管:无论热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态和热源侧蒸发运转状态中的哪一个状态都能将热源侧制冷剂从热源侧压缩机21的排出侧导出至热源单元2外。
-液体制冷剂连通管-
液体制冷剂连通管13经由液体侧截止阀29而与热源侧液体制冷剂管24a连接,其是如下制冷剂管:能在热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器24的出口导出至热源单元2外,且能在热源侧切换机构23处于热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从热源单元2外导入作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器24的入口。
-气体制冷剂连通管-
气体制冷剂连通管14经由气体侧截止阀30而与第二热源侧气体制冷剂管23b连接,其是如下制冷剂管:能在热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从热源单元2外导入热源侧压缩机21的吸入侧,且能在热源侧切换机构23处于热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从热源侧压缩机21的排出侧导出至热源单元2外。
-第一利用单元-
第一利用单元4a设置于室内,经由制冷剂连通管12、13而与热源单元2及第二利用单元10a连接,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。另外,第一利用单元4a经由水介质连通管15a、16a而与储热水单元8a及温水制热单元9a连接,从而构成水介质回路80a的一部分。
第一利用单元4a主要具有第一利用侧热交换器41a、第一利用侧流量调节阀42a及循环泵43a。
第一利用侧热交换器41a是通过进行热源侧制冷剂与水介质之间的热交换而作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热交换器,在其供热源侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有第一利用侧液体制冷剂管45a,在其供热源侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第一利用侧排出制冷剂管46a,在其供水介质流动的流路的入口侧连接有第一利用侧水入口管47a,在其供水介质流动的流路的出口侧连接有第一利用侧水出口管48a。在第一利用侧液体制冷剂管45a上连接有液体制冷剂连通管13,在第一利用侧排出制冷剂管46a上连接有排出制冷剂连通管12,在第一利用侧水入口管47a上连接有水介质连通管15a,在第一利用侧水出口管48a上连接有水介质连通管16a。
第一利用侧流量调节阀42a是能通过进行开度控制来改变在第一利用侧热交换器41a中流动的热源侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于第一利用侧液体制冷剂管45a。
在第一利用侧排出制冷剂管46a上设有第一利用侧排出单向阀49a,该第一利用侧排出单向阀49a允许热源侧制冷剂从排出制冷剂连通管12流向第一利用侧热交换器41a,并禁止热源侧制冷剂从第一利用侧热交换器41a流向排出制冷剂连通管12。
循环泵43a是进行水介质的升压的机构,在此,采用离心式或容积式的泵元件(未图示)被循环泵电动机44a驱动的泵。循环泵43a设于第一利用侧水出口管48a。循环泵电动机44能利用逆变器装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行循环泵43a的容量控制。
藉此,第一利用单元4a能进行以下供热水运转:通过使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用来将在第一利用侧热交换器41a中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管13,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质。
另外,在第一利用单元4a中设有各种传感器。具体而言,在第一利用单元4a中设有第一利用侧热交换温度传感器50a、水介质出口温度传感器51a及水介质出口温度传感器52a,其中,上述第一利用侧热交换温度传感器50a对第一利用侧热交换器41a液体侧的热源侧制冷剂的温度即第一利用侧制冷剂温度Tsc1进行检测,上述水介质出口温度传感器51a对第一利用侧热交换器41a入口处的水介质的温度即水介质入口温度Twr进行检测,上述水介质出口温度传感器52a对第一利用侧热交换器41a出口处的水介质的温度即水介质出口温度Twl进行检测。
-储热水单元-
储热水单元8a设置于室内,经由水介质连通管15a、16a而与第一利用单元4a连接,从而构成水介质回路80a的一部分。
储热水单元8a主要具有储热水箱81a和热交换线圈82a。
储热水箱81a是积存作为用于供应热水的水介质的水的容器,在其上部连接有用于朝水龙头、淋浴器等输送变为温水的水介质的供热水管83a,在其下部连接有用于进行被供热水管83a消耗的水介质的补充的供水管84a。
热交换线圈82a设于储热水箱81a内,是通过进行在水介质回路80a中循环的水介质与储热水箱81a内的水介质之间的热交换而作为储热水箱81a内的水介质的加热器起作用的热交换器,在其入口连接有水介质连通管16a,在其出口连接有水介质连通管15a。
藉此,储热水单元8a能利用第一利用单元4a中被加热后的在水介质回路80a中循环的水介质来加热储热水箱81a内的水介质并将其作为温水加以积存。在此,作为储热水单元8a,采用将与在第一利用单元4a中被加热后的水介质进行热交换而被加热的水介质积存于储热水箱的储热水单元,但也可采用将在第一利用单元4a中被加热后的水介质积存于储热水箱的储热水单元。
另外,在储热水单元8a中设有各种传感器。具体而言,在储热水单元8a中设有储热水温度传感器85a,该储热水温度传感器85a用于对积存于储热水箱81a中的水介质的温度即储热水温度Twh进行检测。
-温水制热单元-
温水制热单元9a设置于室内,经由水介质连通管15a、16a而与第一利用单元4a连接,从而构成水介质回路80a的一部分。
温水制热单元9a主要具有热交换面板91a,构成暖气片、地板制热面板等。
热交换面板91a在暖气片的情况下设于室内的墙壁附近等,在地板制热面板的情况下设于室内的地板下等,该热交换面板91a是作为在水介质回路80a中循环的水介质的散热器起作用的热交换器,在其入口连接有水介质连通管16a,在其出口连接有水介质连通管15a。
-水介质连通管-
水介质连通管15a与储热水单元8a的热交换线圈82a的出口及温水制热单元9a的热交换面板91a的出口连接。水介质连通管16a与储热水单元8a的热交换线圈82a的入口及温水制热单元9a的热交换面板91a的入口连接。在水介质连通管16a上设有水介质侧切换机构161a,该水介质侧切换机构161a能进行将在水介质回路80a中循环的水介质供给至储热水单元8a和温水制热单元9a双方、或供给至储热水单元8a和温水制热单元9a中的任一个单元的切换。该水介质侧切换机构161a由三通阀构成。
-第二利用单元-
第二利用单元10a设置于室内,经由制冷剂连通管13、14而与热源单元2连接,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。
第二利用单元10a主要具有第二利用侧热交换器101a和第二利用侧流量调节阀102a。
第二利用侧热交换器101a是通过进行热源侧制冷剂与作为空气介质的室内空气之间的热交换而作为热源侧制冷剂的散热器或蒸发器起作用的热交换器,在其液体侧连接有第二利用侧液体制冷剂管103a,在其气体侧连接有第二利用侧气体制冷剂管104a。在第二利用侧液体制冷剂管103a上连接有液体制冷剂连通管13,在第二利用侧气体制冷剂管104上连接有气体制冷剂连通管14。在该第二利用侧热交换器101a中与热源侧制冷剂进行热交换的空气介质是由被利用侧风扇电动机106a驱动的利用侧风扇105a供给的。
第二利用侧流量调节阀102a是能通过进行开度控制来改变在第二利用侧热交换器101a中流动的热源侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于第二利用侧液体制冷剂管103a。
藉此,第二利用单元10a能进行以下制冷运转:在热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态时,通过使第二利用侧热交换器101a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,将在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的热源侧制冷剂导出至气体制冷剂连通管14,并通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质,并且,第二利用单元10a能进行以下制热运转:在热源侧切换机构23处于热源侧蒸发运转状态时,通过使第二利用侧热交换器101a作为从气体制冷剂连通管14被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,将在第二利用侧热交换器101a中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管13,并通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的散热来加热空气介质。
另外,在第二利用单元10a中设有各种传感器。具体而言,在第二利用单元10a中设有对室内温度Tr进行检测的室内温度传感器107a。
另外,在热泵***1中还设有进行以下运转和各种控制的控制部(未图示)。
<动作>
接着,对热泵***1的动作进行说明。
作为热泵***1的运转模式,有仅进行第一利用单元4a的供热水运转(即,储热水单元8a和/或温水制热单元9a的运转)的供热水运转模式、仅进行第二利用单元10a的制冷运转的制冷运转模式、仅进行第二利用单元10a的制热运转的制热运转模式、进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的供热水制热运转模式、以及进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供热水制冷运转模式。
以下,对热泵装置1在五个运转模式下的动作进行说明。
-供热水运转模式-
在仅进行第一利用单元4a的供热水运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧蒸发运转状态(图1的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a及第二利用侧流量调节阀102a被关闭。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a和/或温水制热单元9a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在水介质回路80a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在第一利用侧热交换器41a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a和/或温水制热单元9a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。被输送至温水制热单元9a后的水介质在热交换面板91a中散热,藉此,来对室内的墙壁附近等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,来执行仅进行第一利用单元4a的供热水运转的供热水运转模式下的动作。
-制冷运转模式-
在仅进行第二利用单元10a的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图1的热源侧切换机构23的实线所示的状态),第一利用侧流量调节阀42a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管24a被分支到吸入返回管26的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷却状态。在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器27中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发,藉此,来进行室内的制冷。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的低压的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
就这样,来执行仅进行第二利用单元10a的制冷运转的制冷运转模式下的动作。
-制热运转模式-
在仅进行第二利用单元10a的制热运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图1的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a及第一利用侧流量调节阀42a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23、第二热源侧气体制冷剂管23b及气体侧截止阀30而从热源单元2被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而散热,藉此,来进行室内的制热。在第二利用侧热交换器101a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧流量调节阀102a及第二利用侧液体制冷剂管103a而从第二利用单元10a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
就这样,来执行仅进行第二利用单元10a的制热运转的制热运转模式下的动作。
-供热水制热运转模式-
在进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧蒸发运转状态(图1的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a被关闭。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a和/或温水制热单元9a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12,其余部分经由热源侧切换机构23、第二热源侧气体制冷剂管23b及气体侧截止阀30而从热源单元2被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而散热,藉此,来进行室内的制热。在第二利用侧热交换器101a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧流量调节阀102a及第二利用侧液体制冷剂管103a而从第二利用单元10a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
从第二利用单元10a及第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中合流并被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在水介质回路80a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在第一利用侧热交换器41a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a和/或温水制热单元9a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。被输送至温水制热单元9a后的水介质在热交换面板91a中散热,藉此,来对室内的墙壁附近等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,来执行进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的供热水制热运转模式下的动作。
-供热水制冷运转模式-
在进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图1的热源侧切换机构23的实线所示的状态)。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12,其余部分经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管24a被分支到吸入返回管26的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷却状态。在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器27中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
从热源单元2及第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中合流并被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发,藉此,来进行室内的制冷。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的低压的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在水介质回路80a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在第一利用侧热交换器41a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。
就这样,来执行进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供热水制冷运转模式下的动作。
-在水介质回路中循环的水介质的流量控制-
接着,对水介质回路80a中循环的水介质在上述供热水运转、供热水制热运转及供热水制冷运转中的流量控制进行说明。
在该热泵***1中,进行循环泵43a的容量控制,以使第一利用侧热交换器41a出口处的水介质的温度(即,水介质出口温度Twl)与第一利用侧热交换器41a入口处的水介质的温度(即,水介质入口温度Twr)之间的温度差(即,Twl-Twr)即水介质出入口温度差ΔTw变为规定的目标水介质出入口温度差ΔTws。更具体而言,在水介质出入口温度差ΔTw比目标水介质出入口温度差ΔTws大的情况下,判定在水介质回路80a中循环的水介质的流量较少,从而通过增大循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来进行控制以使循环泵43a的运转容量变大,在水介质出入口温度差ΔTw比目标水介质出入口温度差ΔTws小的情况下,判定在水介质回路80a中循环的水介质的流量较多,从而通过减小循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来进行控制以使循环泵43a的运转容量变小。藉此,可适当地控制在水介质回路80a中循环的水介质的流量。目标水介质出入口温度差ΔTws是考虑了第一利用侧热交换器41a的热交换能力的设计条件等而被设定的。
然而,在第一利用单元4a的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低的运转条件中,热源侧压缩机21排出侧的热源侧制冷剂的压力(即,热源侧排出压力Pd1)会降低,从而使热源侧排出压力Pd1与热源侧压缩机21吸入侧的热源侧制冷剂的压力(即,热源侧吸入压力Ps1)之间的压力差(Pd1-Ps1)即热源侧出入口压力差ΔP1变小,并在热源侧压缩机21内的制冷机油的循环变差,由此可能会发生润滑不足。
若不顾上述情况而进行循环泵43a的容量控制以使在水介质回路80a中循环的水介质的流量变大,则会导致在第一利用侧热交换器41a中流动的水介质的温度不易变高,从而阻碍热源侧出入口压力差ΔP1变大。
因此,在该热泵***1中,在热源侧出入口压力差ΔP1为规定的热源侧低差压保护压力差ΔP1s以下的情况下,进行循环泵43a的容量控制以使在水介质回路80a中循环的水介质的流量变小。更具体而言,如图2所示,在热源侧出入口压力差ΔP1比热源侧低差压保护压力差ΔP1s大的情况下(步骤S2→步骤S1),与上述相同,进行循环泵43a的容量控制以使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws(ΔTws=初始值)(步骤S1),在热源侧出入口压力差ΔP1为热源侧低差压保护压力差ΔP1s以下的情况下(步骤S2→步骤S3),进行控制,以通过增大目标水介质出入口温度差ΔTws(步骤S3,ΔTws=初始值+修正值)来形成需要减小在水介质回路80a中循环的水介质的流量的判定,从而通过减小循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来使循环泵43a的运转容量变小。热源侧低差压保护压力差ΔP1s是考虑了热源侧压缩机21的润滑结构的设计条件等而被设定的。
藉此,在第一利用侧热交换器41a中流动的水介质的温度容易变高,从而能促进热源侧出入口压力差ΔP1变大。
此外,在热源侧出入口压力差ΔP1变得比热源侧低差压保护压力差ΔP1s大后(步骤S2→步骤S1),减小目标水介质出入口温度差ΔTws(步骤S1,ΔTws=初始值),从而转移至通常的循环泵43a的容量控制。
<特征>
该热泵***1具有如下特征。
-A-
在该热泵***1中,不仅能进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转,还能在进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转的同时,将热源侧制冷剂因加热水介质而获得的冷却热利用于通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转中,因此,如上所述,如将在第一利用单元4a中被加热后的水介质用于供应热水并将在第二利用单元10a中被冷却后的空气介质用于室内的制冷等那样,能有效利用现有热泵供热水机中只是在热源侧热交换器中冷却外部气体而未被有效利用的冷却热,藉此,可实现能利用热泵循环来加热水介质的热泵***的节能化。
-B-
在该热泵***1中,能在热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转(制冷运转),且能在热源侧切换机构23处于热源侧蒸发运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的散热来加热空气介质的运转(制热运转),因此,如上所述,能将在第一利用单元4a中被加热后的水介质用于供应热水,并将第二利用单元10a用于室内的制冷及制热。
-C-
在该热泵***1中,即便在第一利用单元4a的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低、热源侧出入口压力差ΔP1容易变小的情况下,也能以不强迫热源侧压缩机21进行不稳定运转的方式确保热源侧出入口压力差ΔP1,从而使热源侧压缩机21的润滑不足不易发生。另外,在该热泵***1中,在热源侧出入口压力差ΔP1比热源侧低差压保护压力差ΔP1s大的情况下,进行循环泵43a的容量控制以使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws,因此,能在适合于第一利用侧热交换器41a的热交换能力的条件下进行运转。此外,在该热泵***1中,在使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws的循环泵43a的容量控制中,通过增大目标水介质出入口温度差ΔTws来减小在水介质回路80a中循环的水介质的流量,因此,无论热源侧出入口压力差ΔP1是否为热源侧低差压保护压力差ΔP1s以下,都能采用使水介质出入口温度差ΔTw成为目标水介质出入口温度差ΔTws的循环泵43a的容量控制。
(1)变形例1
为了更有效地利用上述热泵***1(参照图1)的供热水制冷运转,当第二利用单元10a进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转(制冷运转)时,也可根据需要使第一利用单元4a进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转(供热水运转)。
例如,当进行制冷运转时,在储热水单元8a的储热水温度Twh变为规定的储热水设定温度Twhs以下的情况下,也可使第一利用单元4a进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转(供热水运转)(即,进行供热水制冷运转模式)。
藉此,能有效利用热源侧制冷剂因冷却空气介质而获得的热,并能将储热水温度Twh维持在储热水设定温度Twhs以上。
(2)变形例2
在上述热泵***1(参照图1)中,能进行通过使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的散热器起作用来加热水介质的供热水运转,但除此之外,如图3所示,还可采用以下方案:将第一利用单元4a与气体制冷剂连通管14连接在一起,并设置第一利用侧切换机构53a,该第一利用侧切换机构53a能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,以便能进行以下运转(供热水运转):在第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态时将在第一利用侧热交换器41a中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管13,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质,并且,以便能进行以下运转:在第一利用侧切换机构53a处于水介质冷却运转状态时将在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的热源侧制冷剂导出至气体制冷剂连通管14,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发来冷却水介质。
在第一利用侧热交换器41a的供热源侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第一利用侧排出制冷剂管46a和第一利用侧气体制冷剂管54a。在第一利用侧气体制冷剂管54a上连接有气体制冷剂连通管14。第一利用侧切换机构53a具有设于第一利用侧排出制冷剂管46a的第一利用侧排出开闭阀55a(此处,省略第一利用侧排出单向阀49a)和设于第一利用侧气体制冷剂管54a的第一利用侧气体开闭阀56a,通过打开第一利用侧排出开闭阀55a且关闭第一利用侧气体开闭阀56a而处于水介质加热运转状态,通过关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a而处于水介质冷却运转状态。第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a均由能进行开闭控制的电磁阀构成。第一利用侧切换机构53a也可由三通阀等构成。
在该热泵***1中,通过使第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态(即,打开第一利用侧排出开闭阀55a且关闭第一利用侧气体开闭阀56a的状态),能执行与上述热泵***1(参照图1)相同的供热水运转模式下的动作、供热水制热模式下的动作。而且,在该热泵***1中,也能执行进行第一利用单元4a的供冷水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供冷水制冷运转模式下的动作。
以下,对该供冷水制冷运转模式下的动作进行说明。
在进行第一利用单元4a的供冷水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图3的热源侧切换机构23的实线所示的状态),第一利用侧切换机构53a被切换至水介质冷却运转状态(即,关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a的状态)。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝温水制热单元9a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管24a被分支到吸入返回管26的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷却状态。在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器27中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中分支并被输送至第一利用单元4a及第二利用单元10a。
被输送至第二利用单元10a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发,藉此,来进行室内的制冷。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至第一利用单元4a后的热源侧制冷剂被输送至第一利用侧流量调节阀42a。被输送至第一利用侧流量调节阀42a后的热源侧制冷剂在第一利用侧流量调节阀42a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第一利用侧液体制冷剂管45a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的低压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由构成第一利用侧切换机构53a的第一利用侧气体开闭阀56a及第一利用侧气体制冷剂管54a而从第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14。
从第二利用单元10a及第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14后的热源侧制冷剂在气体制冷剂连通管14中合流并被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在水介质回路80a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发来对在水介质回路80a中循环的水介质进行冷却。在第一利用侧热交换器41a中被冷却后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至温水制热单元9a。被输送至温水制热单元9a后的水介质在热交换面板91a中吸热,藉此,来对室内的墙壁附近等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
就这样,来执行进行第一利用单元4a的供冷水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供热水制冷运转模式下的动作。
藉此,在该热泵***1中,能切换地进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转(供热水运转)和通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发来冷却水介质的运转(供冷水运转),而且,能在进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转(制冷运转)的同时进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发来冷却水介质的运转(供冷水运转),因此,如上所述,能进行将在第一利用单元4a中被冷却后的水介质用于暖气片、地板制热面板并将在第二利用单元10a中被冷却后的空气介质用于室内的制冷等这样的将第一利用单元4a与第二利用单元10a组合在一起的舒适的空气调节。
(3)变形例3
在具有变形例2的结构的热泵***1(参照图3)中,在因供热水运转模式、制热运转模式及供热水制热运转模式下的动作而判定为需进行热源侧热交换器24的除霜的情况下,能进行以下除霜运转:通过使热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使第一利用侧切换机构53a处于水介质冷却运转状态(即,关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a的状态)来使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。
以下,使用图4对该除霜运转中的动作进行说明。
首先,进行是否满足规定的除霜运转开始条件(即,热源侧热交换器24的除霜是否是必要的)的判定(步骤S11)。在此,根据除霜时间间隔Δtdf(即,从上次的除霜运转结束起经过的累计运转时间)是否到达规定的除霜时间间隔设定值Δtdfs来判定是否满足除霜运转开始条件。
此外,在判定为满足了除霜运转开始条件的情况下,开始以下的除霜运转(步骤S12)。
在开始除霜运转时,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图3的热源侧切换机构23的实线所示的状态),第一利用侧切换机构53a被切换至水介质冷却运转状态(即,关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a的状态),吸入返回膨胀阀26a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与附着于热源侧热交换器24的冰进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中未流动,因此,被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换,就可经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中分支并被输送至第一利用单元4a及第二利用单元10a。
被输送至第二利用单元10a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至第一利用单元4a后的热源侧制冷剂被输送至第一利用侧流量调节阀42a。被输送至第一利用侧流量调节阀42a后的热源侧制冷剂在第一利用侧流量调节阀42a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第一利用侧液体制冷剂管45a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的低压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由构成第一利用侧切换机构53a的第一利用侧气体开闭阀56a及第一利用侧气体制冷剂管54a而从第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14。
从第二利用单元10a及第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14后的热源侧制冷剂在气体制冷剂连通管14中合流并被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
就这样,开始以下除霜运转:通过使热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使第一利用侧切换机构53a处于水介质冷却运转状态来使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。
接着,进行是否满足规定的除霜运转结束条件(即,热源侧热交换器24的除霜是否结束了)的判定(步骤S13)。在此,根据热源侧热交换器温度Thx是否到达了规定的除霜完成温度Thxs、或从除霜运转开始起经过的时间即除霜运转时间tdf是否到达了规定的除霜运转设定时间tdfs,来判定是否满足除霜运转结束条件。
此外,在判定为满足了除霜运转结束条件的情况下,结束除霜运转,并进行返回至供热水运转模式、制热运转模式或供热水制热运转模式的处理(步骤S14)。
藉此,在该热泵***1中,当对热源侧热交换器24进行除霜时,使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,因此,与仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的情况相比,能缩短除霜运转时间tdf,另外,还能抑制在第二利用单元10a中被冷却的空气介质的温度变低。
(4)变形例4
在变形例3的热泵***1所采用的除霜运转中,不仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,也使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,因此,因热源侧制冷剂的蒸发而被冷却的水介质可能会冻结。
因此,在该热泵***1的除霜运转中,如图5所示,在判定为满足除霜运转结束条件之前(步骤S13)因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于规定的冻结下限温度Tfm以下的情况下(步骤S15),中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态(步骤S16)。在此,为了中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态,关闭第一利用侧流量调节阀42a和/或第一利用侧气体开闭阀56a。此外,在中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态后,进行仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的除霜运转直至满足除霜运转结束条件(步骤S13→步骤S14)。
藉此,在该热泵***1中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结下限温度Tfm以下的情况下,中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态,因此,能防止水介质因除霜运转而冻结。
(5)变形例5
在变形例3的热泵***1所采用的除霜运转中,不仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,也使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,因此,因热源侧制冷剂的蒸发而被冷却的水介质可能会冻结。
因此,在该热泵***1的除霜运转中,如图6所示,在判定为满足除霜运转结束条件之前(步骤S13)因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于规定的冻结注意温度Tfa以下的情况下(步骤S17),进行减小第一利用侧流量调节阀42a的开度的控制(步骤S18)。此外,使第一利用侧热交换器41a的作为热源侧制冷剂的蒸发器的功能逐渐减弱,并进行使第一利用侧热交换器41a及第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的除霜运转直至满足除霜运转结束条件(步骤S13→步骤S14)。在此,也可改变冻结注意温度Tfa以使其随着第一利用侧流量调节阀42a的开度变小而变小。
藉此,在该热泵***1中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结注意温度Tfa以下的情况下,进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制,因此,能防止水介质的冻结并能继续除霜运转。
然而,虽然在这样进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制时能防止水介质的冻结,但可能会因热源侧热交换器24的除霜未充分进行、产生冰的溶化残余并反复进行这样的除霜运转,而在热源侧热交换器24中产生冰生长的结冰现象,从而使热源侧热交换器24不能作为热源侧制冷剂的蒸发器充分地起作用。
因此,在该热泵***1的除霜运转中,如图7所示,除了上述那样的第一利用侧流量调节阀42a的控制之外,还在除霜运转时间tdf为除霜运转设定时间tdfs以下、热源侧热交换器24的除霜未完成的情况下,即在热源侧热交换器温度Thx达到规定的除霜完成温度Thxs之前除霜运转时间tdf达到除霜运转设定时间tdfs的情况下(步骤S19),使直至开始下次热源侧热交换器24的除霜运转为止的除霜时间间隔设定值Δtdfs变小(步骤S20,Δtdfs=Δtdfs-修正值)。相反地,在除霜运转时间tdf不足除霜运转设定时间tdfs而完成了热源侧热交换器24的除霜的情况下,即在除霜运转时间tdf达到除霜运转设定时间tdfs之前热源侧热交换器温度Thx达到规定的除霜完成温度Thxs的情况下(步骤S19),还判定除霜运转时间tdf是否处于规定的除霜运转完成时间tdfg以下(步骤21),在除霜运转时间tdf未处于除霜运转完成时间tdfg以下的情况下,使下次除霜运转的除霜运转时间间隔设定值Δtdfs维持当前的设定值(步骤S21→步骤S19,Δtdfs=Δtdfs),在除霜运转时间tdf处于除霜运转完成时间tdfg以下的情况下,使除霜时间间隔设定值Δtdfs变大(步骤S22,Δtdfs=Δtdfs+修正值)。
藉此,在该热泵***1中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结注意温度Tfa以下的情况下,除了进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制之外,还在除霜运转时间tdf为除霜运转设定时间tdfs以下、热源侧热交换器24的除霜未完成的情况下,使直至开始下次热源侧热交换器24的除霜为止的除霜时间间隔设定值Δtdfs变小,藉此,能一边防止水介质的冻结且抑制结冰现象的产生,一边进行除霜运转。
(6)变形例6
在变形例2~5中的热泵***1(参照图3)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在进行第一利用单元4a通过热源侧制冷剂的蒸发来冷却水介质的运转(供冷水运转)或停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下(即,在不使用排出制冷剂连通管12的运转的情况下),从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管12,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***1中,如图8所示,设置第一制冷剂回收机构57a,该第一制冷剂回收机构57a无论第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使排出制冷剂连通管12与气体制冷剂连通管14连通。在此,第一制冷剂回收机构57a是具有毛细管的制冷剂管,其一端与第一利用侧排出制冷剂管46a中将第一利用侧排出开闭阀55a和排出制冷剂连通管12连接在一起的部分连接,其另一端与第一利用侧气体制冷剂管54a中将第一利用侧气体开闭阀56a和气体制冷剂连通管14连接在一起的部分连接,能与第一利用侧排出开闭阀55a、第一利用侧气体开闭阀56a的打开关闭状态无关地使排出制冷剂连通管12与气体制冷剂连通管14连通。
藉此,在该热泵***1中,由于热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管12,因此能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(7)变形例7
在变形例2~6的热泵***1(参照图3及图8)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一利用侧热交换器41a,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***1中,如图9所示,设置第二制冷剂回收机构58a,该第二制冷剂回收机构58a无论第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使第一利用侧热交换器41a与气体制冷剂连通管14连通。在此,第二制冷剂回收机构58a是具有毛细管的制冷剂管,其一端与第一利用侧气体制冷剂管54a中将第一利用侧热交换器41a的气体侧和第一利用侧气体开闭阀56a连接在一起的部分连接,其另一端与第一利用侧气体制冷剂管54a中将第一利用侧气体开闭阀56a和气体制冷剂连通管14连接在一起的部分连接,即便在停止了第一利用单元4a的运转的情况下,也可绕过第一利用侧气体开闭阀56a而使第一利用侧热交换器41a的气体侧与气体制冷剂连通管14连通。
藉此,在该热泵***1中,由于热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器41a,因此能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(8)变形例8
在变形例2~7中的热泵***1(参照图3、图8及图9)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在进行第一利用单元4a通过热源侧制冷剂的冷却来冷却水介质的运转(供冷水运转)或停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下(即,在不使用排出制冷剂连通管12的运转的情况下),从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管12,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足),另外,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一利用侧热交换器41a,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
这种制冷剂循环量不足被认为通过设置变形例7、8的第一制冷剂回收机构57a、第二制冷剂回收机构58a是可以大致消除的,但会因容易产生上述制冷剂循环量不足的运转长时间持续或者构成第一利用侧切换机构53a的第一利用侧排出开闭阀55a、第一利用侧气体开闭阀56a的关闭不够紧等,而或多或少地留有被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)的可能性。
因此,在该热泵***1中,如图10所示,在第一利用侧切换机构53a处于水介质冷却运转状态而第二利用单元10a至少运转的情况下,当判定为被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足时(步骤S31),进行以下制冷剂回收运转:通过使第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态来使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的散热器起作用(步骤S32)。在此,至于被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量是否不足,例如,在热源侧吸入压力Ps1处于规定的制冷剂循环量不足压力Prc1以下的情况下,判定为产生制冷剂循环量不足。另外,在制冷剂回收运转时,使第二利用单元10a的运转维持制冷剂回收运转前的运转状态。此外,在使制冷剂回收运转进行规定的制冷剂回收运转时间trc1后(步骤S33),使第一利用单元4a恢复到制冷剂回收运转前的运转状态(步骤S34)。
藉此,在该热泵***1中,由于热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管12,另外,热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器41a,因此,能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(9)变形例9
在变形例2~8的热泵***1(参照图3、图8及图9)中,由于利用第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a构成第一利用侧切换机构53a,因此,在伴随进行供热水运转的运转模式中的任一个模式下,都仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a供给热源侧制冷剂。
然而,在伴随进行供热水运转的运转模式中的供热水运转模式、供热水制热运转模式下,热源侧制冷剂不仅在排出制冷剂连通管12中达到制冷剂循环的高压,在气体制冷剂连通管14中也达到制冷剂循环的高压。因此,在供热水运转模式、供热水制热运转模式下,也可以是不仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,也从气体制冷剂连通管14朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂。
因此,在该热泵***1中,如图11所示,还将第一利用侧气体单向阀59a及第一利用侧旁通制冷剂管60a设于第一利用侧气体制冷剂管54a,从而与第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a一起构成第一利用侧切换机构53a。在此,第一利用侧气体单向阀59a设于第一利用侧气体制冷剂管54a中将第一利用侧气体开闭阀56a与气体制冷剂连通管14连接在一起的部分。第一利用侧气体单向阀59a是允许热源侧制冷剂从第一利用侧热交换器41a流向气体制冷剂连通管14并禁止热源侧制冷剂从气体制冷剂连通管14流向第一利用侧热交换器41a的单向阀,藉此,禁止了热源侧制冷剂经由第一利用侧气体开闭阀56a而从气体制冷剂连通管14流向第一利用侧热交换器41a。第一利用侧旁通制冷剂管60a以绕过第一利用侧气体开闭阀56a及第一利用侧气体单向阀59a的方式与第一利用侧气体制冷剂管54a连接,从而构成第一利用侧气体制冷剂管54a的一部分。在第一利用侧旁通制冷剂管60a上设有第一利用侧旁通单向阀59a,该第一利用侧旁通单向阀允许热源侧制冷剂从气体制冷剂连通管14流向第一利用侧热交换器41a并禁止热源侧制冷剂从第一利用侧热交换器41a流向气体制冷剂连通管14,藉此,允许热源侧制冷剂经由第一利用侧旁通制冷剂管60a而从气体制冷剂连通管14流向第一利用侧热交换器41a。
藉此,在该热泵***1中,由于能在供热水运转模式及供热水制热运转模式下不仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,也从气体制冷剂连通管14朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,因此,能减少从热源单元2朝第一利用单元4a供给的热源侧制冷剂的压力损失,从而有助于供热水能力、运转效率的提高。
(10)变形例10
在上述热泵***1(参照图3、图8、图9及图11)中,一个第一利用单元4a和一个第二利用单元10a经由制冷剂连通管12、13、14而与热源单元2连接,但如图12~图14所示(此处省略温水制热单元、储热水单元及水介质回路80a、80b等的图示),也可将多个(此处是两个)第一利用单元4a、4b通过制冷剂连通管12、13、14彼此并列地连接在一起、和/或将多个(此处是两个)第二利用单元10a、10b通过制冷剂连通管13、14而彼此并列地连接在一起。由于第一利用单元4b的结构与第一利用单元4a的结构相同,因此对第一利用单元4b的结构分别标注下标“b”以代替表示第一利用单元4a的各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。另外,由于第二利用单元10b的结构与第二利用单元10a的结构相同,因此对第二利用单元10b的结构分别标注下标“b”以代替表示第二利用单元10a的各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。
藉此,在这些热泵***1中,能应对需进行水介质的加热的多个场所、用途,另外,还能应对需进行空气介质的冷却的多个场所、用途。
(11)变形例11
在上述热泵***1(参照图3、图8、图9及图11~图14)中,在第二利用单元10a、10b内设有第二利用侧流量调节阀102a、102b,但如图15所示(此处省略温水制热单元、储热水单元及水介质回路80a等的图示),也可从第二利用单元10a、10b中省略第二利用侧流量调节阀102a、102b,并设置具有第二利用侧流量调节阀102a、102b的膨胀阀单元17。
(第二实施方式)
在上述第一实施方式及其变形例的热泵***1中,例如,为了获得65℃以上的温水这样的高温的水介质,需要在提高热源侧压缩机21排出侧的热源侧制冷剂的压力等运转效率较差的条件下进行运转,这点可认为是不太理想的。
因此,在该热泵***200中,在上述第一实施方式的热泵***1(参照图1)的结构中,如图16所示,将第一利用侧热交换器41a作为进行从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂与和热源侧制冷剂不同的利用侧制冷剂之间的热交换的热交换器,并在第一利用单元4a中设置对利用侧制冷剂进行压缩的利用侧压缩机62a(后述)、能作为利用侧制冷剂的散热器起作用来对水介质进行加热的制冷剂-水热交换器65a(后述)等,从而与第一利用侧热交换器41a一起构成供利用侧制冷剂循环的利用侧制冷剂回路40a。以下,对该热泵***200的结构进行说明。
<结构>
-整体-
图16是本发明第二实施方式的热泵***200的示意结构图。热泵***200是能进行利用蒸汽压缩式的热泵循环来加热水介质的运转等的装置。
热泵***200主要包括热源单元2、第一利用单元4a、第二利用单元10a、排出制冷剂连通管12、液体制冷剂连通管13、气体制冷剂连通管14、储热水单元8a、温水制热单元9a、水介质连通管15a及水介质连通管16a,通过制冷剂连通管12、13、14将热源单元2、第一利用单元4a、第二利用单元10a连接在一起来构成热源侧制冷剂回路20,第一利用单元4a构成利用侧制冷剂回路40a,通过水介质连通管15a、16a将第一利用单元4a、储热水单元8a及温水制热单元9a连接在一起来构成水介质回路80a。在热源侧制冷剂回路20中封入有HFC类制冷剂中的一种制冷剂即HFC-410A作为热源侧制冷剂,另外,还封入有对HFC类制冷剂具有相溶性的脂类或醚类制冷机油以对热源侧压缩机21进行润滑。此外,在利用侧制冷剂回路40a中封入有HFC类制冷剂中的一种制冷剂即HFC-134a作为利用侧制冷剂,另外,还封入有对HFC类制冷剂具有相溶性的脂类或醚类制冷机油以对利用侧压缩机62a进行润滑。作为利用侧制冷剂,从使用对高温的制冷循环有利的制冷剂这样的观点来看,较为理想的是使用相当于饱和气体温度65℃的压力的计示压力最高在2.8MPa以下、优选在2.0MPa以下的制冷剂。此外,HFC-134是具有这种饱和压力特性的制冷剂中的一种制冷剂。另外,作为水介质的水在水介质回路80a中循环。
在以下涉及结构的说明中,对具有与第一实施方式的热泵***1(参照图1)相同的结构的热源单元2、第二利用单元10a、储热水单元8a、温水制热单元9a、排出制冷剂连通管12、液体制冷剂连通管13、气体制冷剂连通管14及水介质连通管15a、16a的结构标注相同的符号并省略其说明,仅对第一利用单元4a的结构进行说明。
-第一利用单元-
第一利用单元4a设置于室内,经由制冷剂连通管12、13而与热源单元2及第二利用单元10a连接,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。另外,第一利用单元4a构成利用侧制冷剂回路40a。此外,第一利用单元4a经由水介质连通管15a、16a而与储热水单元8a及温水制热单元9a连接,从而构成水介质回路80a的一部分。
第一利用单元4a主要具有第一利用侧热交换器41a、第一利用侧流量调节阀42a、利用侧压缩机62a、制冷剂-水热交换器65a、制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a、利用侧储罐67a及循环泵43a。
第一利用侧热交换器41a是通过进行热源侧制冷剂与利用侧制冷剂之间的热交换而作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热交换器,在其供热源侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有第一利用侧液体制冷剂管45a,在其供热源侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第一利用侧排出制冷剂管46a,在其供利用侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有级联侧液体制冷剂管68a,在其供利用侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第二级联侧气体制冷剂管69a。在第一利用侧液体制冷剂管45a上连接有液体制冷剂连通管13,在第一利用侧排出制冷剂管46a上连接有排出制冷剂连通管12,在级联侧液体制冷剂管68a上连接有制冷剂-水热交换器65a,在第二级联侧气体制冷剂管69a上连接有利用侧压缩机62a。
第一利用侧流量调节阀42a是能通过进行开度控制来改变在第一利用侧热交换器41a中流动的热源侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于第一利用侧液体制冷剂管45a。
在第一利用侧排出制冷剂管46a上设有第一利用侧排出单向阀49a,该第一利用侧排出单向阀49a允许热源侧制冷剂从排出制冷剂连通管12流向第一利用侧热交换器41a,并禁止热源侧制冷剂从第一利用侧热交换器41a流向排出制冷剂连通管12。
利用侧压缩机62a是对利用侧制冷剂进行压缩的机构,在此,采用收容于壳体(未图示)内的旋转式、涡旋式等容积式的压缩元件(未图示)被同样收容于壳体内的利用侧压缩机电动机63a驱动的密闭式压缩机。在该利用侧压缩机62a的壳体内形成有充满经压缩元件压缩后的热源侧制冷剂的高压空间(未图示),在该高压空间中积存有制冷机油。利用侧压缩机电动机63a能利用逆变器装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行利用侧压缩机62a的容量控制。另外,在利用侧压缩机62a的排出侧连接有级联侧排出管70a,在利用侧压缩机62a的吸入侧连接有级联侧吸入管71a。该级联侧吸入管71a与第二级联侧气体制冷剂管69a连接。
制冷剂-水热交换器65a是通过进行利用侧制冷剂与水介质之间的热交换而作为利用侧制冷剂的散热器起作用的热交换器,在其供利用侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有级联侧液体制冷剂管68a,在其供利用侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第一级联侧气体制冷剂管72a,在其供水介质流动的流路的入口侧连接有第一利用侧水入口管47a,在其供水介质流动的流路的出口侧连接有第一利用侧水出口管48a。第一级联侧气体制冷剂管72a与级联侧排出管70a连接,在第一利用侧水入口管47a上连接有水介质连通管15a,在第一利用侧水出口管48a上连接有水介质连通管16a。
制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a是能通过进行开度控制来改变在制冷剂-水热交换器65a中流动的利用侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于级联侧液体制冷剂管68a。
利用侧储罐67a设于级联侧吸入管71a,是用于将在利用侧制冷剂回路40a中循环的利用侧制冷剂在其从级联侧吸入管71a被吸入利用侧压缩机62a之前暂时积存的容器。
这样,通过制冷剂管71a、70a、72a、68a、69a将利用侧压缩机62a、制冷剂-水热交换器65a、制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a及第一利用侧热交换器41a连接在一起以构成利用侧制冷剂回路40a。
循环泵43a是进行水介质的升压的机构,在此,采用离心式或容积式的泵元件(未图示)被循环泵电动机44a驱动的泵。循环泵43a设于第一利用侧水出口管48a。循环泵电动机44能利用逆变器装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行循环泵43a的容量控制。
藉此,第一利用单元4a能进行以下供热水运转:通过使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用来将在第一利用侧热交换器41a中散热后的热源侧制冷剂导出至液体制冷剂连通管13,并通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来对在利用侧制冷剂回路40a中循环的利用侧制冷剂进行加热,该加热后的利用侧制冷剂在利用侧压缩机62a中被压缩后,通过在制冷剂-水热交换器65a中散热来加热水介质。
另外,在第一利用单元4a中设有各种传感器。具体而言,在第一利用单元4a中设有第一利用侧热交换温度传感器50a、第一制冷剂-水热交换温度传感器73a、水介质出口温度传感器51a、水介质出口温度传感器52、利用侧吸入压力传感器74a、利用侧排出压力传感器75a及利用侧排出温度传感器76a,其中,上述第一利用侧热交换温度传感器50a对第一利用侧热交换器41a液体侧的热源侧制冷剂的温度即第一利用侧制冷剂温度Tsc1进行检测,上述第一制冷剂-水热交换温度传感器73a对制冷剂-水热交换器65a液体侧的利用侧制冷剂的温度即级联侧制冷剂温度Tsc2进行检测,上述水介质出口温度传感器51a对制冷剂-水热交换器65a入口处的水介质的温度即水介质入口温度Twr进行检测,上述水介质出口温度传感器52a对制冷剂-水热交换器65a出口处的水介质的温度即水介质出口温度Twl进行检测,上述利用侧吸入压力传感器74a对利用侧压缩机62a吸入侧的利用侧制冷剂的压力即利用侧吸入压力Ps2进行检测,上述利用侧排出压力传感器75a对利用侧压缩机62a排出侧的利用侧制冷剂的压力即利用侧排出压力Pd2进行检测,上述利用侧排出温度传感器76a对利用侧压缩机62a排出侧的利用侧制冷剂的温度即利用侧排出温度Td2进行检测。
另外,在热泵***200中还设有进行以下运转和各种控制的控制部(未图示)。
<动作>
接着,对热泵***200的动作进行说明。
作为热泵***200的运转模式,有仅进行第一利用单元4a的供热水运转(即,储热水单元8a和/或温水制热单元9a的运转)的供热水运转模式、仅进行第二利用单元10a的制冷运转的制冷运转模式、仅进行第二利用单元10a的制热运转的制热运转模式、进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的供热水制热运转模式、以及进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供热水制冷运转模式。
以下,对热泵装置200在五个运转模式下的动作进行说明。
-供热水运转模式-
在仅进行第一利用单元4a的供热水运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧蒸发运转状态(图16的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a及第二利用侧流量调节阀102a被关闭。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a和/或温水制热单元9a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在利用侧制冷剂回路40a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂以使该利用侧制冷剂蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的利用侧制冷剂经由第二级联侧气体制冷剂管69a而被输送至利用侧储罐67a。被输送至利用侧储罐67a后的低压的利用侧制冷剂经由级联侧吸入管71a而被吸入利用侧压缩机62a中,并在被压缩至制冷循环的高压后,被排出至级联侧排出管70a。被排出至级联侧排出管70a后的高压的利用侧制冷剂经由第一级联侧气体制冷剂管72a而被输送至制冷剂-水热交换器65a。被输送至制冷剂-水热交换器65a后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在制冷剂-水热交换器65a中散热后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由级联侧液体制冷剂管(日文:カスケ一ド側液冷媒管)68a而被再次输送至第一利用侧热交换器41a。
另外,在水介质回路80a中,通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器65a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a和/或温水制热单元9a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。被输送至温水制热单元9a后的水介质在热交换面板91a中散热,藉此,来对室内的墙壁附近等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,来执行仅进行第一利用单元4a的供热水运转的供热水运转模式下的动作。
-制冷运转模式-
在仅进行第二利用单元10a的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图16的热源侧切换机构23的实线所示的状态),第一利用侧流量调节阀42a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管24a被分支到吸入返回管26的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷却状态。在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器27中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发,藉此,来进行室内的制冷。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的低压的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
就这样,来执行仅进行第二利用单元10a的制冷运转的制冷运转模式下的动作。
-制热运转模式-
在仅进行第二利用单元10a的制热运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图16的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a及第一利用侧流量调节阀42a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23、第二热源侧气体制冷剂管23b及气体侧截止阀30而从热源单元2被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而散热,藉此,来进行室内的制热。在第二利用侧热交换器101a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧流量调节阀102a及第二利用侧液体制冷剂管103a而从第二利用单元10a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
就这样,来执行仅进行第二利用单元10a的制热运转的制热运转模式下的动作。
-供热水制热运转模式-
在进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧蒸发运转状态(图16的热源侧切换机构23的虚线所示的状态),吸入返回膨胀阀26a被关闭。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a和/或温水制热单元9a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12,其余部分经由热源侧切换机构23、第二热源侧气体制冷剂管23b及气体侧截止阀30而从热源单元2被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而散热,藉此,来进行室内的制热。在第二利用侧热交换器101a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第二利用侧流量调节阀102a及第二利用侧液体制冷剂管103a而从第二利用单元10a被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
从第二利用单元10a及第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中合流并被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀29而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中不流动,因此被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至热源侧膨胀阀25。被输送至热源侧膨胀阀25后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀25中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由热源侧液体制冷剂管24a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的低压的制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器24中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第一热源侧气体制冷剂管23a及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在利用侧制冷剂回路40a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂以使该利用侧制冷剂蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的利用侧制冷剂经由第二级联侧气体制冷剂管69a而被输送至利用侧储罐67a。被输送至利用侧储罐67a后的低压的利用侧制冷剂经由级联侧吸入管71a而被吸入利用侧压缩机62a中,并在被压缩至制冷循环的高压后,被排出至级联侧排出管70a。被排出至级联侧排出管70a后的高压的利用侧制冷剂经由第一级联侧气体制冷剂管72a而被输送至制冷剂-水热交换器65a。被输送至制冷剂-水热交换器65a后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在制冷剂-水热交换器65a中散热后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由级联侧液体制冷剂管68a而被再次输送至第一利用侧热交换器41a。
另外,在水介质回路80a中,通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器65a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a和/或温水制热单元9a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。被输送至温水制热单元9a后的水介质在热交换面板91a中散热,藉此,来对室内的墙壁附近等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,来执行进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制热运转的供热水制热运转模式下的动作。
-供热水制冷运转模式-
在进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图16的热源侧切换机构23的实线所示的状态)。另外,在水介质回路80a中,水介质切换机构161a被切换至朝储热水单元8a供给水介质的状态。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀31而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12,其余部分经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与由热源侧风扇32供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管24a被分支到吸入返回管26的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷却状态。在吸入返回管26中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器27中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被输送至第一利用单元4a。被输送至第一利用单元4a后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧排出制冷剂管46a及第一利用侧排出单向阀49a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂进行热交换而散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧流量调节阀42a及第一利用侧液体制冷剂管45a而从第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13。
从热源单元2及第一利用单元4a被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中合流并被输送至第二利用单元10a。被输送至第二利用单元10a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发,藉此,来进行室内的制冷。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至气体制冷剂连通管14后的低压的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在利用侧制冷剂回路40a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂以使该利用侧制冷剂蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的利用侧制冷剂经由第二级联侧气体制冷剂管69a而被输送至利用侧储罐67a。被输送至利用侧储罐67a后的低压的利用侧制冷剂经由级联侧吸入管71a而被吸入利用侧压缩机62a中,并在被压缩至制冷循环的高压后,被排出至级联侧排出管70a。被排出至级联侧排出管70a后的高压的利用侧制冷剂经由第一级联侧气体制冷剂管72a而被输送至制冷剂-水热交换器65a。被输送至制冷剂-水热交换器65a后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而散热。在制冷剂-水热交换器65a中散热后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由级联侧液体制冷剂管68a而被再次输送至第一利用侧热交换器41a。
另外,在水介质回路80a中,通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热来对在水介质回路80a中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器65a中被加热后的水介质经由第一利用侧水出口管48a而被吸入循环泵43a中,并在压力上升后,从第一利用单元4a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质经由水介质侧切换机构161a而被输送至储热水单元8a。被输送至储热水单元8a后的水介质在热交换线圈82a中与储热水箱81a内的水介质进行热交换而散热,藉此,来对储热水箱81a内的水介质进行加热。
就这样,来执行进行第一利用单元4a的供热水运转并进行第二利用单元10a的制冷运转的供热水制冷运转模式下的动作。
-在水介质回路中循环的水介质的流量控制-
接着,对水介质回路80a中循环的水介质在上述供热水运转、供热水制热运转及供热水制冷运转中的流量控制进行说明。
在该热泵***200中,进行循环泵43a的容量控制,以使制冷剂-水热交换器65a出口处的水介质的温度(即,水介质出口温度Twl)与制冷剂-水热交换器65a入口处的水介质的温度(即,水介质入口温度Twr)之间的温度差(即,Twl-Twr)即水介质出入口温度差ΔTw变为规定的目标水介质出入口温度差ΔTws。更具体而言,在水介质出入口温度差ΔTw比目标水介质出入口温度差ΔTws大的情况下,判定为在水介质回路80a中循环的水介质的流量较少,从而通过增大循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来进行控制以使循环泵43a的运转容量变大,在水介质出入口温度差ΔTw比目标水介质出入口温度差ΔTws小的情况下,判定为在水介质回路80a中循环的水介质的流量较多,从而通过减小循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来进行控制以使循环泵43a的运转容量变小。藉此,可适当地控制在水介质回路80a中循环的水介质的流量。目标水介质出入口温度差ΔTws是考虑了制冷剂-水热交换器65a的热交换能力的设计条件等而被设定的。
然而,在第一利用单元4a的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低的运转条件中,利用侧压缩机62a排出侧的利用侧制冷剂的压力(即,利用侧排出压力Pd2)会降低,从而使利用侧排出压力Pd2与利用侧压缩机62a吸入侧的利用侧制冷剂的压力(即,利用侧吸入压力Ps2)之间的压力差(Pd2-Ps2)即利用侧出入口压力差ΔP2变小,并使利用侧压缩机62a内的制冷机油的循环变差,由此可能会发生润滑不足。
若不顾上述情况而进行循环泵43a的容量控制以使在水介质回路80a中循环的水介质的流量变大,则会导致在制冷剂-水热交换器65a中流动的水介质的温度不易变高,从而阻碍利用侧出入口压力差ΔP2变大。
因此,在该热泵***200中,在利用侧出入口压力差ΔP2为规定的利用侧低差压保护压力差ΔP2s以下的情况下,进行循环泵43a的容量控制以使在水介质回路80a中循环的水介质的流量变小。更具体而言,如图2所示(不过,将步骤S2的ΔP1及ΔP1s替换为ΔP2及ΔP2s),在利用侧出入口压力差ΔP2比利用侧低差压保护压力差ΔP2s大的情况下(步骤S2→步骤S1),与上述相同,进行循环泵43a的容量控制以使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws(ΔTws=初始值)(步骤S1),在利用侧出入口压力差ΔP2为利用侧低差压保护压力差ΔP2s以下的情况下(步骤S2→步骤S3),进行控制,以通过增大目标水介质出入口温度差ΔTws(步骤S3,ΔTws=初始值+修正值)来形成需要减小在水介质回路80a中循环的水介质的流量的判定,从而通过减小循环泵电动机44a的转速(即,运转频率)来使循环泵43a的运转容量变小。利用侧低差压保护压力差ΔP2s是考虑了利用侧压缩机62a的润滑结构的设计条件等而被设定的。
藉此,在制冷剂-水热交换器65a中流动的水介质的温度容易变高,从而能促进利用侧出入口压力差ΔP2变大。另外,通过使在制冷剂-水热交换器65a中流动的水介质的温度容易变高,也使在利用侧制冷剂回路40a中循环的利用侧制冷剂的温度容易变高,因此,在第一利用侧热交换器41a中与利用侧制冷剂进行热交换的热源侧制冷剂的温度也容易变高,藉此,也可促进热源侧压缩机21的热源侧出入口压力差ΔP1变大。
此外,在利用侧出入口压力差ΔP2变得比利用侧低差压保护压力差ΔP2s大后(步骤S2→步骤S1),减小目标水介质出入口温度差ΔTws(步骤S1,ΔTws=初始值),并转移至通常的循环泵43a的容量控制。
<特征>
该热泵***200具有如下特征。
-A-
在该热泵***200中,在热源侧制冷剂回路20与水介质回路80a之间存在利用侧制冷剂回路40a,这点与第一实施方式的热泵***1不同,但与第一实施方式的热泵***1一样,不仅能进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转,还能在进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热来加热水介质的运转的同时,将热源侧制冷剂因加热水介质而获得的冷却热利用于通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转中,因此,如上所述,如将在第一利用单元4a中被加热后的水介质用于供应热水并将在第二利用单元10a中被冷却后的空气介质用于室内的制冷等那样,能有效利用现有热泵供热水机中只是在热源侧热交换器中冷却外部气体而未被有效利用的冷却热,藉此,可实现能利用热泵循环来加热水介质的热泵***的节能化。而且,在该热泵***200中,第一利用侧热交换器41a成为通过热源侧制冷剂与利用侧制冷剂之间的热交换直接进行热的传递的热交换器,从热源侧制冷剂回路20被传递至利用侧制冷剂回路40a时的热损失较少,从而对获得高温的水介质做出贡献。
-B-
在该热泵***200中,在第一利用侧热交换器41a内,在利用侧制冷剂回路40a中循环的利用侧制冷剂因热源侧制冷剂的散热而被加热,利用侧制冷剂回路40a能利用从该热源侧制冷剂获得的热来形成温度比热源侧制冷剂所循环的热源侧制冷剂回路20的制冷循环的温度高的制冷循环,因此,能通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热来获得高温的水介质。
-C-
在该热泵***200中,由于能在热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转(制冷运转),且能在热源侧切换机构23处于热源侧蒸发运转状态时进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的散热来加热空气介质的运转(制热运转),因此,如上所述,能将在第一利用单元4a中被加热后的水介质用于供应热水,并将第二利用单元10a用于室内的制冷及制热。
-D-
在该热泵***200中,即便在第一利用单元4a的运转刚开始之后等这样的水介质的温度较低、热源侧出入口压力差ΔP1容易变小的情况下,也能以不强迫利用侧压缩机62a进行不稳定运转的方式确保利用侧出入口压力差ΔP2,从而使利用侧压缩机62a的润滑不足不易发生。而且,通过使在制冷剂-水热交换器65a中流动的水介质的温度容易变高,结果是也确保了热源侧压缩机21的热源侧出入口压力差ΔP1,因此,能使热源侧压缩机21的润滑不足不易发生。另外,在该热泵***200中,在利用侧出入口压力差ΔP2比利用侧低差压保护压力差ΔP2s大的情况下,进行循环泵43a的容量控制以使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws,因此,能在适合于制冷剂-水侧热交换器65a的热交换能力的条件下进行运转。此外,在该热泵***200中,在使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws的循环泵43a的容量控制中,通过增大目标水介质出入口温度差ΔTws来减小在水介质回路80a中循环的水介质的流量,因此,无论利用侧出入口压力差ΔP2是否为利用侧低差压保护压力差ΔP2s以下,都能采用使水介质出入口温度差ΔTw变为目标水介质出入口温度差ΔTws的循环泵43a的容量控制。
(1)变形例1
为了更有效地利用上述热泵***200(参照图16)的供热水制冷运转,与第一实施方式的变形例1的热泵***1一样,当第二利用单元10a进行通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中的蒸发来冷却空气介质的运转(制冷运转)时,也可根据需要使第一利用单元4a进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热)来加热水介质的运转(供热水运转)。
例如,当进行制冷运转时,在储热水单元8a的储热水温度Twh变为规定的储热水设定温度Twhs以下的情况下,也可使第一利用单元4a进行通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的散热(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的散热)来加热水介质的运转(供热水运转)(即,进行供热水制冷运转模式)。
藉此,能有效利用热源侧制冷剂因冷却空气介质而获得的热,并能将储热水温度Twh维持在储热水设定温度Twhs以上。
(2)变形例2
在上述热泵***200(参照图16)中,如图17所示,还可采用以下方案:在利用侧制冷剂回路40a中进一步设置第二利用侧切换机构64a,该第二利用侧切换机构64a能在利用侧散热运转状态和利用侧蒸发运转状态之间进行切换,其中该利用侧散热运转状态使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的散热器起作用并使第一利用侧热交换器41a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用,该利用侧蒸发运转状态使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用并使第一利用侧热交换器41a作为利用侧制冷剂的散热器起作用,此外,将第一利用侧单元4a与气体制冷剂连通管14连接在一起,并设置第一利用侧切换机构53a,该第一利用侧切换机构53a能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用。
在此,第二利用侧切换机构64a是四通切换阀,与级联侧排出管70a、级联侧吸入管71a、第一级联侧气体制冷剂管72a、第二级联侧气体制冷剂管69a连接。此外,第二利用侧切换机构64a能进行使级联侧排出管70a与第一级联侧气体制冷剂管72a连通并使第二级联侧气体制冷剂管69a与级联侧吸入管71a连通(对应于利用侧散热运转状态,参照图17的第二利用侧切换机构64a的实线)、或者使级联侧排出管70a与第二级联侧气体制冷剂管69a连通并使第一级联侧气体制冷剂管72a与级联侧吸入管71a连通(对应于利用侧蒸发运转状态,参照图17的第二利用侧切换机构64a的虚线)的切换。第二利用侧切换机构64a并不限定于四通切换阀,例如,也可以是通过组合多个电磁阀等方式而构成为具有与上述相同的切换利用侧制冷剂流动方向的功能的构件。
在第一利用侧热交换器41a的供热源侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第一利用侧排出制冷剂管46a和第一利用侧气体制冷剂管54a。在第一利用侧气体制冷剂管54a上连接有气体制冷剂连通管14。第一利用侧切换机构53a具有设于第一利用侧排出制冷剂管46a的第一利用侧排出开闭阀55a(此处,省略第一利用侧排出单向阀49a)和设于第一利用侧气体制冷剂管54a的第一利用侧气体开闭阀56a,通过打开第一利用侧排出开闭阀55a且关闭第一利用侧气体开闭阀56a而处于水介质加热运转状态,通过关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a而处于水介质冷却运转状态。第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a均由能进行开闭控制的电磁阀构成。第一利用侧切换机构53a也可由三通阀等构成。
在具有这种结构的热泵***200中,在因供热水运转模式、制热运转模式及供热水制热运转模式下的动作而判定为需进行热源侧热交换器24的除霜的情况下,能进行以下除霜运转:通过使热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使第二利用侧切换机构64a处于利用侧蒸发运转状态来使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用,且使第一利用侧热交换器41a作为利用侧制冷剂的散热器起作用。
以下,使用图4对该除霜运转中的动作进行说明。
首先,进行是否满足规定的除霜运转开始条件(即,热源侧热交换器24的除霜是否是必要的)的判定(步骤S11)。在此,根据除霜时间间隔Δtdf(即,从上次的除霜运转结束起经过的累计运转时间)是否到达规定的除霜时间间隔设定值Δtdfs来判定是否满足除霜运转开始条件。
此外,在判定为满足了除霜运转开始条件的情况下,开始以下的除霜运转(步骤S12)。
当开始除霜运转时,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23被切换至热源侧散热运转状态(图17的热源侧切换机构23的实线所示的状态),在利用侧制冷剂回路40a中,第二利用侧切换机构64a被切换至利用侧蒸发运转状态(图17的第二利用侧切换机构64a的虚线所示的状态),第一利用侧切换机构53a被切换至水介质冷却运转状态(即,关闭第一利用侧排出开闭阀55a且打开第一利用侧气体开闭阀56a的状态),吸入返回膨胀阀26a被关闭。
在这种状态的热源侧制冷剂回路20中,制冷循环中的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被吸入热源侧压缩机21中,并在被压缩至制冷循环中的高压后,被排出至热源侧排出管21b。被排出至热源侧排出管21b的高压的热源侧制冷剂在油分离器22a中使制冷机油分离。在油分离器22a中从热源侧制冷剂分离出的制冷机油经由回油管22b而返回至热源侧吸入管21c。制冷机油被分离后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23及第一热源侧气体制冷剂管23a而被输送至热源侧热交换器24。被输送至热源侧热交换器24后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器24中与附着于热源侧热交换器24的冰进行热交换而散热。在热源侧热交换器中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀25而被输送至过冷却器27。由于热源侧制冷剂在吸入返回管26中未流动,因此,被输送至过冷却器27后的热源侧制冷剂不进行热交换,就可经由热源侧液体制冷剂管24a及液体侧截止阀29而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
被输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂在液体制冷剂连通管13中分支并被输送至第一利用单元4a及第二利用单元10a。
被输送至第二利用单元10a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧流量调节阀102a。被输送至第二利用侧流量调节阀102a后的热源侧制冷剂在第二利用侧流量调节阀102a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二利用侧液体制冷剂管103a而被输送至第二利用侧热交换器101a。被输送至第二利用侧热交换器101a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器101a中与由利用侧风扇105a供给来的空气介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器101a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二利用侧气体制冷剂管104a而从第二利用单元10a被输送至气体制冷剂连通管14。
被输送至第一利用单元4a后的热源侧制冷剂被输送至第一利用侧流量调节阀42a。被输送至第一利用侧流量调节阀42a后的热源侧制冷剂在第一利用侧流量调节阀42a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第一利用侧液体制冷剂管45a而被输送至第一利用侧热交换器41a。被输送至第一利用侧热交换器41a后的低压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中与在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的高压的利用侧制冷剂进行热交换而蒸发。在第一利用侧热交换器41a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由构成第一利用侧切换机构53a的第一利用侧气体开闭阀56a及第一利用侧气体制冷剂管54a而从第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14。
从第二利用单元10a及第一利用单元4a被输送至气体制冷剂连通管14后的热源侧制冷剂在气体制冷剂连通管14中合流并被输送至热源单元2。被输送至热源单元2后的低压的热源侧制冷剂经由气体侧截止阀30、第二热源侧气体制冷剂管23b及热源侧切换机构23而被输送至热源侧储罐28。被输送至热源侧储罐28后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21中。
另一方面,在利用侧制冷剂回路40a中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发来使在利用侧制冷剂回路40a中循环的制冷循环的高压的利用侧制冷剂散热。在第一利用侧热交换器41a中散热后的高压的利用侧制冷剂被输送至制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a。被输送至制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换侧流量调节阀66a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由级联侧液体制冷剂管68a而被输送至制冷剂-水热交换器65a。被输送至制冷剂-水热交换器65a后的低压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中与利用循环泵43a在水介质回路80a中循环的水介质进行热交换而蒸发。在制冷剂-水热交换器65a中蒸发后的低压的利用侧制冷剂经由第一级联侧气体制冷剂管72a及第二利用侧切换机构64a而被输送至利用侧储罐67a。被输送至利用侧储罐67a后的低压的利用侧制冷剂经由级联侧吸入管71a而被吸入利用侧压缩机62a中,并在被压缩至制冷循环的高压后,被排出至级联侧排出管70a。被排出至级联侧排出管70a后的高压的利用侧制冷剂经由第二利用侧切换机构64a及第二级联侧气体制冷剂管69a而被再次输送至第一利用侧热交换器41a。
就这样,开始以下除霜运转:通过使热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使第二利用侧切换机构64a处于利用侧蒸发运转状态来使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用,且使第一利用侧热交换器41a作为利用侧制冷剂的散热器(即,作为热源侧制冷剂的蒸发器)起作用。
接着,进行是否满足规定的除霜运转结束条件(即,热源侧热交换器24的除霜是否结束了)的判定(步骤S13)。在此,根据热源侧热交换器温度Thx是否达到了规定的除霜完成温度Thxs、或从除霜运转开始起经过的时间即除霜运转时间tdf是否达到了规定的除霜运转设定时间tdfs,来判定是否满足除霜运转结束条件。
此外,在判定为满足了除霜运转结束条件的情况下,结束除霜运转,并进行返回至供热水运转模式、制热运转模式或供热水制热运转模式的处理(步骤S14)。
藉此,在该热泵***200中,当对热源侧热交换器24进行除霜时,不仅通过使热源侧切换机构23处于热源侧散热运转状态来使热源侧热交换器24作为热源侧制冷剂的散热器起作用,还通过使第二利用侧切换机构64a处于利用侧蒸发运转状态来使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用,且使第一利用侧热交换器41a作为利用侧制冷剂的散热器起作用,因此,能在第一利用侧热交换器41a中通过利用侧制冷剂的散热来对在热源侧热交换器24中散热冷却后的热源侧制冷剂进行加热,并能通过在制冷剂-水热交换器65a中使利用侧制冷剂蒸发来对在第一利用侧热交换器41a中散热冷却后的利用侧制冷剂进行加热,藉此,能可靠地进行热源侧热交换器24的除霜。而且,由于第二利用侧热交换器101a也作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,因此,能缩短除霜运转时间tdf,另外,还能抑制在第二利用单元10a中被冷却的空气介质的温度变低。
(3)变形例3
在变形例2的热泵***200所采用的除霜运转中,不仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,也使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,也使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用),因此,因热源侧制冷剂的蒸发(即,利用侧制冷剂的蒸发)而被冷却的水介质可能会冻结。
因此,在该热泵***200的除霜运转中,如图5所示,在判定为满足除霜运转结束条件之前(步骤S13)因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的蒸发)而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于规定的冻结下限温度Tfm以下的情况下(步骤S15),中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用)的状态(步骤S16)。在此,为了中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用)的状态,关闭第一利用侧流量调节阀42a和/或第一利用侧气体开闭阀56a,并停止利用侧压缩机62a。此外,在中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用)的状态后,进行仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的除霜运转直至满足除霜运转结束条件(步骤S13→步骤S14)。
藉此,在该热泵***200中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的蒸发)而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结下限温度Tfm以下的情况下,中止使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用)的状态,因此,能防止水介质因除霜运转而冻结。
(4)变形例4
在变形例2的热泵***200所采用的除霜运转中,不仅使第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,也使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用(即,也使制冷剂-水热交换器65a作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用),因此,因热源侧制冷剂的蒸发(即,利用侧制冷剂的蒸发)而被冷却的水介质可能会冻结。
因此,在该热泵***200的除霜运转中,如图6所示,在判定为满足除霜运转结束条件之前(步骤S13)因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发(即,利用侧制冷剂的蒸发)而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于规定的冻结注意温度Tfa以下的情况下(步骤S17),进行减小第一利用侧流量调节阀42a的开度的控制(步骤S18)。此外,使第一利用侧热交换器41a的作为热源侧制冷剂的蒸发器的功能(即,制冷剂-水热交换器65a的作为利用侧制冷剂的蒸发器的功能)逐渐减弱,并进行使第一利用侧热交换器41a及第二利用侧热交换器101a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的除霜运转直至满足除霜运转结束条件(步骤S13→步骤S14)。在此,也可改变冻结注意温度Tfa以使其随着第一利用侧流量调节阀42a的开度变小而变小。
藉此,在该热泵***200中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的蒸发)而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结注意温度Tfa以下的情况下,进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制,因此,能防止水介质的冻结并能继续除霜运转。
然而,虽然在这样进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制时能防止水介质的冻结,但可能会因热源侧热交换器24的除霜未充分进行、产生冰的溶化残余并反复进行这样的除霜运转,而在热源侧热交换器24中产生冰生长的结冰现象,从而使热源侧热交换器24不能作为热源侧制冷剂的蒸发器充分地起作用。
因此,在该热泵***200的除霜运转中,如图7所示,除了上述那样的第一利用侧流量调节阀42a的控制之外,还在除霜运转时间tdf为除霜运转设定时间tdfs以下、热源侧热交换器24的除霜未完成的情况下,即在热源侧热交换器温度Thx达到规定的除霜完成温度Thxs之前除霜运转时间tdf达到除霜运转设定时间tdfs的情况下(步骤S19),使直至开始下次热源侧热交换器24的除霜运转为止的除霜时间间隔设定值Δtdfs变小(步骤S20,Δtdfs=Δtdfs-修正值)。相反地,在除霜运转时间tdf不足除霜运转设定时间tdfs而完成了热源侧热交换器24的除霜的情况下,即在除霜运转时间tdf达到除霜运转设定时间tdfs之前热源侧热交换器温度Thx达到规定的除霜完成温度Thxs的情况下(步骤S19),还判定除霜运转时间tdf是否处于规定的除霜运转完成时间tdfg以下(步骤21),在除霜运转时间tdf未处于除霜运转完成时间tdfg以下的情况下,使下次除霜运转的除霜运转时间间隔设定值Δtdfs维持当前的设定值(步骤S21→步骤S19,Δtdfs=Δtdfs),在除霜运转时间tdf处于除霜运转完成时间tdfg以下的情况下,使除霜时间间隔设定值Δtdfs变大(步骤S22,Δtdfs=Δtdfs+修正值)。
藉此,在该热泵***200中,在除霜运转中,在因热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器41a中的蒸发(即,利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器65a中的蒸发)而被冷却的水介质的温度(此处是水介质出口温度Twl)处于冻结注意温度Tfa以下的情况下,除了进行使第一利用侧流量调节阀42a的开度变小的控制之外,还在除霜运转时间tdf为除霜运转设定时间tdfs以下、热源侧热交换器24的除霜未完成的情况下,使直至开始下次热源侧热交换器24的除霜为止的除霜时间间隔设定值Δtdfs变小,藉此,一边能防止水介质的冻结且抑制结冰现象的产生,一边能进行除霜运转。
(5)变形例5
在变形例2~4中的热泵***200(参照图17)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下(即,在不使用排出制冷剂连通管12的运转的情况下),从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管12,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***200中,如图18所示,与第一实施方式的变形例6(参照图8)一样,设置第一制冷剂回收机构57a,该第一制冷剂回收机构57a无论第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使排出制冷剂连通管12与气体制冷剂连通管14连通。
藉此,在该热泵***200中,由于热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管12,因此能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(6)变形例6
在变形例2~5的热泵***200(参照图17及图18)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一利用侧热交换器41a,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
因此,在该热泵***1中,如图19所示,与第一实施方式的变形例7(参照图9)一样,设置第二制冷剂回收机构58a,该第二制冷剂回收机构58a无论第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使第一利用侧热交换器41a与气体制冷剂连通管14连通。
藉此,在该热泵***200中,由于热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器41a,因此能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(7)变形例7
在变形例2~6中的热泵***200(参照图17~图19)这样的包括能在使第一利用侧热交换器41a作为从排出制冷剂连通管12被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的水介质加热运转状态和使第一利用侧热交换器41a作为从液体制冷剂连通管13被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用的水介质冷却运转状态之间进行切换的第一利用侧切换机构53a的结构中,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下(即,在不使用排出制冷剂连通管12的运转的情况下),从热源侧压缩机21排出的热源侧制冷剂会积存于排出制冷剂连通管12,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足),另外,在停止第一利用单元4a的运转并进行第二利用单元10a的运转(制冷运转、制热运转)的情况下,热源侧制冷剂会积存于第一利用侧热交换器41a,从而可能使被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)。
这种制冷剂循环量不足被认为通过设置变形例6、7的第一制冷剂回收机构57a、第二制冷剂回收机构58a是可以大致消除的,但会因容易产生上述制冷剂循环量不足的运转长时间持续或者构成第一利用侧切换机构53a的第一利用侧排出开闭阀55a、第一利用侧气体开闭阀56a的关闭不够紧等,而或多或少地留有被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足(即,制冷剂循环量不足)的可能性。
因此,在该热泵***200中,如图10所示,与第一实施方式的变形例8一样,在第一利用侧切换机构53a处于水介质冷却运转状态而第二利用单元10a至少运转的情况下,当判定为被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量不足时(步骤S31),进行以下制冷剂回收运转:通过使第一利用侧切换机构53a处于水介质加热运转状态来使第一利用侧热交换器41a作为热源侧制冷剂的散热器起作用(步骤S32)。在此,至于被吸入热源侧压缩机21中的热源侧制冷剂的流量是否不足,例如,在热源侧吸入压力Ps1处于规定的制冷剂循环量不足压力Prc1以下的情况下,判定为产生制冷剂循环量不足。另外,在制冷剂回收运转时,使第二利用单元10a的运转维持制冷剂回收运转前的运转状态。此外,在使制冷剂回收运转进行规定的制冷剂回收运转时间trc1后(步骤S33),使第一利用单元4a恢复到制冷剂回收运转前的运转状态(步骤S34)。
藉此,在该热泵***200中,由于热源侧制冷剂不易积存于排出制冷剂连通管12,另外,热源侧制冷剂不易积存于第一利用侧热交换器41a,因此,能抑制热源侧制冷剂回路20中的制冷剂循环量不足的发生。
(8)变形例8
在变形例2~7的热泵***200(参照图17~图19)中,由于利用第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a构成第一利用侧切换机构53a,因此,在伴随进行供热水运转的运转模式中的任一个模式下,都仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a供给热源侧制冷剂。
然而,在伴随进行供热水运转的运转模式中的供热水运转模式、供热水制热运转模式下,热源侧制冷剂不仅在排出制冷剂连通管12中达到制冷剂循环的高压,在气体制冷剂连通管14中也达到制冷剂循环的高压。因此,在供热水运转模式、供热水制热运转模式下,也可以是不仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,也从气体制冷剂连通管14朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂。
因此,在该热泵***200中,如图20所示,与第一实施方式的变形例9(参照图11)一样,还将第一利用侧气体单向阀59a及第一利用侧旁通制冷剂管60a设于第一利用侧气体制冷剂管54a,从而与第一利用侧排出开闭阀55a及第一利用侧气体开闭阀56a一起构成第一利用侧切换机构53a。
藉此,在该热泵***200中,由于能在供热水运转模式及供热水制热运转模式下不仅从排出制冷剂连通管12朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,也从气体制冷剂连通管14朝第一利用单元4a输送高压的热源侧制冷剂,因此,能减少从热源单元2朝第一利用单元4a供给的热源侧制冷剂的压力损失,从而有助于供热水能力、运转效率的提高。
(9)变形例9
在上述热泵***200(参照图17~图20)中,一个第一利用单元4a和一个第二利用单元10a经由制冷剂连通管12、13、14而与热源单元2连接,但与第一实施方式的变形例10(参照图12~图14)一样,如图21~图23所示(此处省略温水制热单元、储热水单元及水介质回路80a、80b等的图示),也可将多个(此处是两个)第一利用单元4a、4b通过制冷剂连通管12、13、14彼此并列地连接在一起、和/或将多个(此处是两个)第二利用单元10a、10b通过制冷剂连通管12、14彼此并列地连接在一起。由于第一利用单元4b的结构与第一利用单元4a的结构相同,因此对第一利用单元4b的结构分别标注下标“b”以代替表示第一利用单元4a的各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。另外,由于第二利用单元10b的结构与第二利用单元10a的结构相同,因此对第二利用单元10b的结构分别标注下标“b”以代替表示第二利用单元10a的各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。
藉此,在这些热泵***200中,能应对需进行水介质的加热的多个场所、用途,另外,还能应对需进行空气介质的冷却的多个场所、用途。
(10)变形例10
在上述热泵***200(参照图17~图21)中,在第二利用单元10a、10b内设有第二利用侧流量调节阀102a、102b,但如图24所示(此处省略温水制热单元、储热水单元及水介质回路80a等的图示),也可从第二利用单元10a、10b中省略第二利用侧流量调节阀102a、102b,并设置具有第二利用侧流量调节阀102a、102b的膨胀阀单元17。
(其它实施方式)
以上,根据附图对本发明的实施方式及其变形例进行了说明,但具体结构并不限定于这些实施方式及其变形例,可在不脱离发明的要点的范围内进行改变。
<A>
在第一实施方式及其变形例的热泵***1中,例如,也可通过使第二热源侧气体制冷剂管23b与热源侧吸入管21c连通来将气体制冷剂连通管14用作供制冷循环中的低压的热源侧制冷剂流动的制冷剂管,藉此,使第二利用侧热交换器101a、101b仅作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,将第二利用单元10a、10b作为制冷专用的利用单元。即便在该情况下,也能进行供热水制冷运转模式下的运转,从而能实现节能化。
<B>
在第二实施方式及其变形例的热泵***200中,例如,也可通过使第二热源侧气体制冷剂管23b与热源侧吸入管21c连通来将气体制冷剂连通管14用作供制冷循环中的低压的热源侧制冷剂流动的制冷剂管,藉此,使第二利用侧热交换器101a、101b仅作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,将第二利用单元10a、10b作为制冷专用的利用单元。即便在该情况下,也能进行供热水制冷运转模式下的运转,从而能实现节能化。
<C>
在第一实施方式、第二实施方式及它们的变形例的热泵***1、200中,第二利用单元10a、10b也可以不是使用于室内的制冷制热的利用单元,而是使用于冷藏、冷冻等与制冷制热不同的用途的利用单元。
<D>
在第二实施方式及其变形例的热泵***200中,使用HFC-134a作为利用侧制冷剂,但并不限定于此,例如,只要是HFO-1234yf(2,3,3,3-四氟-1-丙烯)等相当于饱和气体温度65℃的压力的计示压力最高在2.8MPa以下、优选在2.0MPa以下的制冷剂即可。
工业上的可利用性
若利用本发明,则可实现能利用热泵循环来加热水介质的热泵***的节能化。
(符号说明)
1、200热泵***
2热源单元
4a、4b第一利用单元
10a、10b第二利用单元
12排出制冷剂连通管
13液体制冷剂连通管
14气体制冷剂连通管
21热源侧压缩机
23热源侧切换机构
24热源侧热交换器
40a、40b利用侧制冷剂回路
41a、41b第一利用侧热交换器
42a、42b第一利用侧流量调节阀
43a、43b循环泵
53a、53b利用侧切换机构
57a、57b第一制冷剂回收机构
58a、58b第二制冷剂回收机构
62a、62b利用侧压缩机
65a、65b制冷剂-水热交换器
80a、80b水介质回路
101a、101b第二利用侧热交换器
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开昭60-164157号公报
Claims (21)
1.一种热泵***(1、200),其特征在于,包括:
热源单元(2),该热源单元(2)具有热源侧压缩机(21)、热源侧热交换器(24)及热源侧切换机构(23),其中,所述热源侧压缩机(21)对热源侧制冷剂进行压缩,所述热源侧切换机构(23)能在热源侧散热运转状态和热源侧蒸发运转状态之间进行切换,其中该热源侧散热运转状态使所述热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用,该热源侧的该热源侧蒸发运转状态使所述热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用;
排出制冷剂连通管(12),该排出制冷剂连通管(12)无论所述热源侧切换机构处于所述热源侧散热运转状态和所述热源侧蒸发运转状态中的哪一状态都能将热源侧制冷剂从所述热源侧压缩机的排出侧导出至所述热源单元外;
液体制冷剂连通管(13),该液体制冷剂连通管(13)能在所述热源侧切换机构处于所述热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的所述热源侧热交换器的出口导出至所述热源单元外,且能在所述热源侧切换机构处于所述热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从所述热源单元外导入作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的所述热源侧热交换器的入口;
气体制冷剂连通管(14),该气体制冷剂连通管(14)能将热源侧制冷剂从所述热源单元外导入所述热源侧压缩机的吸入侧;
第一利用单元(4a、4b),该第一利用单元(4a、4b)与所述排出制冷剂连通管及所述液体制冷剂连通管连接,并具有能作为从所述排出制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用的第一利用侧热交换器(41a、41b),该第一利用单元(4a、4b)能进行以下运转:将在所述第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至所述液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质;以及
第二利用单元(10a、10b),该第二利用单元(10a、10b)与所述液体制冷剂连通管及所述气体制冷剂连通管连接,并具有第二利用侧热交换器(101a、101b),该第二利用侧热交换器(101a、101b)能在所述热源侧切换机构处于所述热源侧散热运转状态时作为从所述液体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,该第二利用单元(10a、10b)能进行以下运转:将在所述第二利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至所述气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第二利用侧热交换器中的蒸发来冷却空气介质。
2.如权利要求1所述的热泵***(1、200),其特征在于,
当所述第二利用单元(10a、10b)进行通过热源侧制冷剂在所述第二利用侧热交换器(101a、101b)中的蒸发来冷却空气介质的运转时,所述第一利用单元(4a、4b)进行通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器(41a、41b)中的散热来加热水介质的运转。
3.如权利要求2所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述热泵***(1、200)还包括储热水单元,该储热水单元用于积存在所述第一利用单元(4a、4b)中被加热后的水介质或因与在所述第一利用单元中被加热后的水介质的热交换而被加热的水介质,
在积存于所述储热水单元中的水介质的温度即储热水温度处于规定的储热水设定温度以下的情况下,所述第一利用单元进行通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器(41a、41b)中的散热来加热水介质的运转。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述气体制冷剂连通管(14)能在所述热源侧切换机构(23)处于所述热源侧散热运转状态时将热源侧制冷剂从所述热源单元(2)外导入所述热源侧压缩机(21)的吸入侧,且能在所述热源侧切换机构处于所述热源侧蒸发运转状态时将热源侧制冷剂从所述热源侧压缩机的排出侧导出至所述热源单元外,
所述第二利用单元(10a、10b)能进行以下运转:所述第二利用侧热交换器(101a、101b)在所述热源侧切换机构处于所述热源侧蒸发运转状态时作为从所述气体制冷剂连通管被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,将在所述第二利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至所述液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第二利用侧热交换器中的散热来加热空气介质。
5.如权利要求1至4中任一项所述的热泵***(1),其特征在于,
所述第一利用单元(4a、4b)还与所述气体制冷剂连通管(14)连接,
所述热泵***(1)还包括利用侧切换机构(53a、53b),该利用侧切换机构(53a、53b)能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使所述第一利用侧热交换器(41a、41b)作为从所述排出制冷剂连通管(12)被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使所述第一利用侧热交换器作为从所述液体制冷剂连通管(13)被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,
所述第一利用单元能进行以下运转:在所述利用侧切换机构处于所述水介质加热运转状态时将在所述第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至所述液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质,并且,所述第一利用单元能进行以下运转:在所述利用侧切换机构处于所述水介质冷却运转状态时将在所述第一利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至所述气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质。
6.如权利要求4所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述第一利用单元(4a、4b)还与所述气体制冷剂连通管(14)连接,
所述热泵***(1、200)还包括利用侧切换机构(53a、53b),该利用侧切换机构(53a、53b)能在水介质加热运转状态和水介质冷却运转状态之间进行切换,其中该水介质加热运转状态使所述第一利用侧热交换器(41a、41b)作为从所述排出制冷剂连通管(12)被导入的热源侧制冷剂的散热器起作用,该水介质冷却运转状态使所述第一利用侧热交换器作为从所述液体制冷剂连通管(13)被导入的热源侧制冷剂的蒸发器起作用,
所述第一利用单元能进行以下运转:在所述利用侧切换机构处于所述水介质加热运转状态时将在所述第一利用侧热交换器中散热后的热源侧制冷剂导出至所述液体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的散热来加热水介质,并且,所述第一利用单元能进行以下运转:在所述利用侧切换机构处于所述水介质冷却运转状态时将在所述第一利用侧热交换器中蒸发后的热源侧制冷剂导出至所述气体制冷剂连通管,并通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质,
在判定为需进行所述热源侧热交换器(24)的除霜的情况下,进行以下除霜运转:通过使所述热源侧切换机构(23)处于所述热源侧散热运转状态来使所述热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的散热器起作用,且使所述第二利用侧热交换器(101a、101b)作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用,并且,通过使所述利用侧切换机构处于所述水介质冷却运转状态来使所述第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。
7.如权利要求6所述的热泵***(1、200),其特征在于,
在所述除霜运转中,在因热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器(41a、41b)中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于规定的冻结下限温度以下的情况下,中止使所述第一利用侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的状态。
8.如权利要求6所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述热泵***(1、200)还包括第一利用侧流量调节阀(42a、42b),该第一利用侧流量调节阀(42a、42b)能改变在所述第一利用侧热交换器(41a、41b)中流动的热源侧制冷剂的流量,
在所述除霜运转中,在因热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器中的蒸发而被冷却的水介质的温度处于规定的冻结注意温度以下的情况下,进行使所述第一利用侧流量调节阀的开度变小的控制,在从除霜运转开始起经过的时间即除霜运转时间为规定的除霜运转设定时间以下、所述热源侧热交换器(24)的除霜未完成的情况下,使直至开始下次所述热源侧热交换器的除霜为止的规定的除霜时间间隔设定值变小。
9.如权利要求5至8中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述热泵***(1、200)还包括第一制冷剂回收机构(57a、57b),该第一制冷剂回收机构(57a、57b)无论所述利用侧切换机构(53a、53b)处于所述水介质加热运转状态和所述水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使所述排出制冷剂连通管(12)与所述气体制冷剂连通管(14)连通。
10.如权利要求5至9中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
所述热泵***(1、200)还包括第二制冷剂回收机构(58a、58b),该第二制冷剂回收机构(58a、58b)无论所述利用侧切换机构(53a、53b)处于所述水介质加热运转状态和所述水介质冷却运转状态中的哪一个状态都使所述第一利用侧热交换器(41a、41b)与所述气体制冷剂连通管(14)连通。
11.如权利要求5至10中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
在所述利用侧切换机构(53a、53b)处于所述水介质冷却运转状态而所述第二利用单元(10a、10b)至少运转的情况下,当判定为被吸入所述热源侧压缩机(21)中的热源侧制冷剂的流量不足时,进行以下制冷剂回收运转:通过使所述利用侧切换机构处于所述水介质加热运转状态来使所述第一利用侧热交换器(41a、41b)作为热源侧制冷剂的散热器起作用。
12.如权利要求1至11中任一项所述的热泵***(1),其特征在于,
所述第一利用侧热交换器(41a、41b)是进行热源侧制冷剂与水介质之间的热交换的热交换器。
13.如权利要求12所述的热泵***(1),其特征在于,
所述热泵***(1)还包括水介质回路(80a、80b),该水介质回路(80a、80b)具有容量可变型循环泵(43a、43b),且供在所述第一利用侧热交换器(41a、41b)中与热源侧制冷剂之间进行热交换的水介质循环,
在所述热源侧压缩机(21)的排出侧的热源侧制冷剂的压力与所述热源侧压缩机的吸入侧的热源侧制冷剂的压力之间的压力差即热源侧出入口压力差处于规定的热源侧低差压保护压力差以下的情况下,进行所述循环泵的容量控制以使在所述水介质回路中循环的水介质的流量变小。
14.如权利要求13所述的热泵***(1),其特征在于,
在所述热源侧出入口压力差比所述热源侧低差压保护压力差大的情况下,进行所述循环泵(43a、43b)的容量控制,以使所述第一利用侧热交换器(41a、41b)的出口处的水介质的温度与所述第一利用侧热交换器的入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为规定的目标水介质出入口温度差。
15.如权利要求14所述的热泵***(1),其特征在于,
在所述热源侧出入口压力差处于所述热源侧低差压保护压力差以下的情况下,使所述目标水介质出入口温度差变大。
16.如权利要求1至11中任一项所述的热泵***(200),其特征在于,
所述第一利用侧热交换器(41a、41b)是进行从所述排出制冷剂连通管(12)被导入的热源侧制冷剂与和热源侧制冷剂不同的利用侧制冷剂之间的热交换的热交换器,
所述第一利用单元(4a、4b)还具有:对利用侧制冷剂进行压缩的利用侧压缩机(62a、62b);以及能作为利用侧制冷剂的散热器起作用来加热水介质的制冷剂-水热交换器(65a、65b),所述利用侧压缩机(62a、62b)及所述制冷剂-水热交换器(65a、65b)与所述第一利用侧热交换器一起构成供利用侧制冷剂循环的利用侧制冷剂回路(40a、40b)。
17.如权利要求16所述的热泵***(200),其特征在于,
所述热泵***(200)还包括水介质回路(80a、80b),该水介质回路(80a、80b)具有容量可变型循环泵(43a、43b),且供在所述制冷剂-水热交换器(65a、65b)中与利用侧制冷剂之间进行热交换的水介质循环,
在所述利用侧压缩机(62a、62b)的排出侧的利用侧制冷剂的压力与所述利用侧压缩机的吸入侧的利用侧制冷剂的压力之间的压力差即利用侧出入口压力差处于规定的利用侧低差压保护压力差以下的情况下,进行所述循环泵的容量控制以使在所述水介质回路中循环的水介质的流量变小。
18.如权利要求17所述的热泵***(200),其特征在于,
在所述利用侧出入口压力差比所述利用侧低差压保护压力差大的情况下,进行所述循环泵(43a、43b)的容量控制,以使所述制冷剂-水热交换器(65a、65b)的出口处的水介质的温度与所述制冷剂-水热交换器的入口处的水介质的温度之间的温度差即水介质出入口温度差变为规定的目标水介质出入口温度差。
19.如权利要求18所述的热泵***(200),其特征在于,
在所述利用侧出入口压力差处于所述利用侧低差压保护压力差以下的情况下,使所述目标水介质出入口温度差变大。
20.如权利要求1至19中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
存在多个所述第二利用单元(10a、10b),多个所述第二利用单元(10a、10b)彼此通过所述液体制冷剂连通管(13)及所述气体制冷剂连通管(14)而被并列连接在一起。
21.如权利要求1至20中任一项所述的热泵***(1、200),其特征在于,
存在多个所述第一利用单元(4a、4b),多个所述第一利用单元(4a、4b)彼此通过所述排出制冷剂连通管(12)及所述液体制冷剂连通管(13)而被并列连接在一起。
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