CN102713461A - 热泵*** - Google Patents

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Abstract

热泵***(1)是通过将进行使用水介质的制冷运转或制热运转的利用单元(5a、5b)连接到具有热源侧热交换器(26a、26b)的热源单元(2)而构成的,且能进行制冷运转和制热运转的同时运转。在外部气体温度(Ta)处于25℃以下、且冷却运转和加热运转并存的情况下,热泵***(1)进行运转,以使作为制冷剂的散热器起作用的热源侧冷凝温度(Tc1s)低于40℃。

Description

热泵***
技术领域
本发明涉及热泵***,尤其涉及通过将进行水介质的冷却运转或加热运转的多个利用单元连接到具有多个热源侧热交换器的热源单元而构成的、能进行冷却运转及加热运转的同时运转的热泵***。
背景技术
目前,存在一种专利文献1(日本专利特开2006-343052号公报)中所示的空调装置。该空调装置(热泵***)是通过将具有室内热交换器(利用侧热交换器)的多个室内机(利用单元)连接到具有压缩机和第一及第二室外热交换器(多个热源侧热交换器)的室外机(热源单元)而构成的。该热泵***能进行制冷运转(冷却运转)及制热运转(加热运转)的同时运转。更具体而言,在针对每个利用单元设定了冷却运转或加热运转的状态下,该热泵***能进行根据多个利用单元整体的热负载使多个热源侧热交换器作为制冷剂的蒸发器或制冷剂的散热器起作用,从而与多个利用单元整体的热负载平衡的运转。
发明内容
在上述现有热泵***中,在进行冷却运转的利用单元和进行加热运转的利用单元并存的情况下,多个利用单元整体的热负载有变小的倾向。因此,对多个热源侧热交换器所要求的热负载变小,需使多个热源侧热交换器的一部分作为制冷剂的散热器起作用,且使其余部分作为制冷剂的蒸发器起作用。而且,为了进行加热运转,需将相当于作为制冷剂的散热器起作用的利用侧热交换器和热源侧热交换器中的制冷剂的饱和温度的冷凝温度维持在规定温度以上。即,在冷却运转和加热运转并存的情况下,需将冷凝温度维持在规定温度以上,并使多个热源侧热交换器的一部分作为制冷剂的散热器起作用,且使其余部分作为制冷剂的蒸发器起作用,以与多个利用单元整体的热负载平衡。
然而,尽管对多个热源侧热交换器所要求的热负载较小,但利用上述多个热源侧热交换器来与多个利用单元整体的热负载平衡的运转仍会增加压缩机的运转容量。因此,存在压缩机的消耗功率较大、运转效率较低这样的问题。另外,当形成低外部气体温度的条件时,作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力有变大的倾向。因此,存在难以利用多个热源侧热交换器来与多个利用单元整体的热负载平衡这样的问题。特别地,在采用具有以下利用侧热交换器的利用单元的情况下,需将加热运转时的冷凝温度维持在50℃左右以上,在冷却运转时,该利用侧热交换器通过制冷剂与水介质之间的热交换而在制冷剂蒸发的同时对水介质进行冷却,在加热运转时,该利用侧热交换器通过制冷剂与水介质之间的热交换而在制冷剂散热的同时对水介质进行加热。因此,在采用具有进行制冷剂的冷却或加热的利用侧热交换器的利用单元的情况下,在外部气体温度低且冷却运转和加热运转并存的情况下,作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力增大的倾向变强,运转效率降低的问题进一步显著。
本发明的技术问题在于,在通过将进行水介质的冷却运转或加热运转的多个利用单元连接到具有多个热源侧热交换器的热源单元而构成的、能进行冷却运转及加热运转的同时运转的热泵***中,即便在外部气体低且冷却运转和加热运转并存的情况下,也能高效地进行运转。
本发明第一技术方案的热泵***具有热源侧制冷剂回路和控制部。热源侧制冷剂回路是通过将具有利用侧热交换器的多个利用单元连接到具有对热源侧制冷剂进行压缩的热源侧压缩机和多个热源侧热交换器的热源单元而构成的。在针对每个利用单元设定了通过热源侧制冷剂在利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质的冷却运转或通过热源侧制冷剂在利用侧热交换器中的散热来加热水介质的加热运转的状态下,控制部能进行根据多个利用单元整体的热负载使多个热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器或热源侧制冷剂的散热器起作用,从而与多个利用单元整体的热负载平衡的运转。另外,各利用单元还具有利用侧制冷剂回路,该利用侧制冷剂回路是通过将对利用侧制冷剂进行压缩的利用侧压缩机与通过利用侧制冷剂和水介质之间的热交换来加热水介质的制冷剂-水热交换器连接在一起而构成的。在利用侧制冷剂回路中,在加热运转时,制冷剂-水热交换器作为利用侧制冷剂的散热器起作用,利用侧热交换器作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用、且作为热源侧制冷剂的散热器起作用。此外,在外部气体温度处于25℃以下、且冷却运转和加热运转并存的情况下,控制部进行运转,以使作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器中的热源侧冷凝温度低于40℃,该热源侧冷凝温度相当于热源侧制冷剂的饱和温度。
在外部气体温度处于25℃以下这样的低外部气体温度的条件下,与热源侧冷凝温度(50℃左右以上)的温度差处于25℃以上。因此,在冷却运转和加热运转并存的情况下,作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力变大的倾向非常显著,难以控制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力。若降低热源侧冷凝温度,则能抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力变大的倾向,容易进行控制,但相反地,难以将热源侧冷凝温度维持在50℃左右以上,难以充分加热水介质。
这样,在外部气体温度处于25℃以下且冷却运转和加热运转并存的情况下,难以使维持用于加热运转的热源侧冷凝温度和控制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力这两者都实现。
因此,在该热泵***中,如上所述,在各利用单元中设置利用侧压缩机及制冷剂-水热交换器,还在各利用单元中具有利用侧热交换器可作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用、且可作为热源侧制冷剂的散热器起作用的利用侧制冷剂回路。
藉此,在该热泵***中,在加热运转时,能通过基于热源侧制冷剂回路及利用侧制冷剂回路的复叠式制冷循环来加热水介质。因此,即便被输送至利用侧热交换器的热源侧制冷剂的热源侧冷凝温度较低,也能提高在制冷剂-水热交换器中与水介质进行热交换的利用侧制冷剂的冷凝温度。即,在该热泵***中,在加热运转时,由于通过基于热源侧制冷剂回路及利用侧制冷剂回路的复叠式制冷循环来加热水介质,因此能降低被输送至利用侧热交换器的热源侧制冷剂的热源侧冷凝温度。
因此,在该热泵***中,即便在外部气体温度处于25℃以下、且制冷运转和制热运转并存的情况下,也无需将热源侧冷凝温度维持在50℃左右以上,从而能以热源侧冷凝温度低于40℃的方式进行运转。此外,若使热源侧冷凝温度低于40℃,则外部气体温度(例如25℃)与热源侧冷凝温度(低于40℃)之间的温度差低于15℃,与热源侧冷凝温度为50℃左右的情况下的温度差(25℃)相比,能将温度差抑制到大致一半。藉此,能大幅抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力,并能一边进行期望的加热运转,一边与多个利用单元整体的热负载平衡。此外,也能抑制热源侧压缩机的运转容量增加,因此,能抑制热源侧压缩机的消耗功率变大,并能高效地进行运转。
本发明第二技术方案的热泵***是在第一技术方案的热泵***的基础上,利用侧热交换器具有第一利用侧热交换器和第二利用侧热交换器。第一利用侧热交换器是在加热运转时作为利用侧制冷剂的蒸发器且作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热交换器。第二利用侧热交换器是在冷却运转时通过热源侧制冷剂与水介质之间的热交换来冷却水介质的热交换器。利用侧制冷剂回路是通过将利用侧压缩机、制冷剂-水热交换器及第一利用侧热交换器连接在一起而构成的。
在该热泵***中,利用侧热交换器被划分为加热运转用的第一利用侧热交换器和冷却运转用的第二利用侧热交换器。因此,在该热泵***中,例如,作为利用侧热交换器,与采用能供热源侧制冷剂、利用侧制冷剂及水介质流动的利用侧热交换器的结构的情况相比,能简化热交换器的结构。
本发明第三技术方案的热泵***是在第二技术方案的热泵***的基础上,各利用单元能同时进行加热运转和冷却运转。加热运转是通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器中的散热及利用侧制冷剂回路的运转来加热水介质的运转。冷却运转是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水介质的运转。
在该热泵***中,各利用单元能同时进行加热运转和冷却运转,因此,例如能同时进行基于冷却运转的室内的制冷和基于加热运转的供热水。因此,该热泵***对于有时同时进行供热水和制冷的集合住宅等是有效的。
本发明第四技术方案的热泵***是在第三技术方案的热泵***的基础上,制冷剂-水热交换器与储热水箱连接在一起。储热水箱是对在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质进行积存、或者对通过与在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质热交换而被加热的水介质进行积存的容器。此外,在冷却运转时积存于储热水箱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,控制部进行加热运转。
在该热泵***中,在冷却运转时,在储热水温度处于规定的储热水设定温度以下的情况下,进行加热运转。因此,在该热泵***中,能有效利用热源侧制冷剂在冷却运转中冷却水介质所获得的热量,并能将储热水温度维持在储热水设定温度以上。
本发明第五技术方案的热泵***是在第一技术方案至第四技术方案中的任一技术方案的热泵***的基础上,热源侧压缩机是容量可变型的压缩机。控制部控制热源侧压缩机的运转容量,以使热源侧冷凝温度达到规定的目标热源侧冷凝温度。在外部气体温度处于25℃以下、且冷却运转和加热运转并存的情况下,控制部将目标热源侧冷凝温度设定为低于40℃。
在该热泵***中,在外部气体温度处于25℃以下且冷却运转和加热运转并存的情况下,通过控制热源侧压缩机的运转容量来进行使热源侧冷凝温度低于40℃的运转。在此,由于控制热源侧压缩机的运转容量以使热源侧冷凝温度达到目标热源侧冷凝温度,因此能通过将目标热源侧冷凝温度设定为低于40℃来使热源侧冷凝温度稳定在低于40℃。
本发明第六技术方案的热泵***是在第五技术方案的热泵***的基础上,热源单元还具有风量可变型的热源侧风扇,该热源侧风扇供给作为多个热源侧热交换器的冷却源或加热源的空气。在外部气体温度处于25℃以下、且冷却运转和加热运转并存的情况下,控制部控制热源侧风扇的运转风量,以使热源侧冷凝温度达到目标热源侧冷凝温度。
在该热泵***中,在外部气体温度处于25℃以下且冷却运转和加热运转并存的情况下,在对热源侧压缩机的运转容量进行控制的同时,对热源侧风扇的运转风量进行控制,藉此来进行使热源侧冷凝温度低于40℃的运转。因此,能进一步抑制热源侧热交换器的散热能力,因而能更为高效地进行运转。
本发明第七技术方案的热泵***是在第一技术方案至第六技术方案中的任一技术方案的热泵***的基础上,在规定的情况下,控制部间歇地进行冷却运转。规定的情况是指外部气体温度处于10℃以下、且冷却运转和加热运转并存、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器、且热源侧蒸发温度处于规定的下限蒸发温度以下的情况。热源侧蒸发温度是相当于作为制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度的温度。
在外部气体温度处于10℃以下、且冷却运转和加热运转并存、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器的情况下,热源侧蒸发温度可能处于0℃以下。藉此,在进行冷却运转的利用侧热交换器中流动的热源侧制冷剂的温度也处于0℃以下,在利用侧热交换器中因热源侧制冷剂的蒸发而被冷却的水介质可能冻结。对此,为了在进行冷却运转的利用侧热交换器的热源侧制冷剂的出口防止热源侧制冷剂的压力降低,也可考虑设置压力调节阀,但可能会因该压力调节阀的压力损失而不能高效地进行运转。
因此,在该热泵***中,如上所述,在外部气体温度处于10℃以下、且冷却运转和加热运转并存、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器、且热源侧蒸发温度处于规定的下限蒸发温度以下的情况下,间歇地进行冷却运转。
藉此,在该热泵***中,能一边抑制水介质的冻结,另外,一边还能抑制效率的降低,并能进行冷却运转。
本发明第八技术方案的热泵***是在第一技术方案至第七技术方案中的任一技术方案的热泵***的基础上,在利用侧热交换器的冷却运转时的热源侧制冷剂的出口设有在不进行冷却运转时关闭、在冷却运转时打开的利用侧热交换出口开闭阀。
在外部气体温度低、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器的情况下,相当于作为制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度的温度即热源侧蒸发温度可能会非常低。因此,在不进行冷却运转时,利用侧热交换器内的热源侧制冷剂处于低温,水介质可能会被冷却而冻结。
因此,在该热泵***中,如上所述,在利用侧热交换器的冷却运转时的热源侧制冷剂的出口设有在不进行冷却运转时关闭、在冷却运转时打开的利用侧热交换出口开闭阀。
藉此,能使不进行冷却运转时的利用侧热交换器的热源侧制冷剂不处于低温,能抑制水介质的冻结。
本发明第九技术方案的热泵***是在第一技术方案至第八技术方案中的任一技术方案的热泵***的基础上,加热运转能将水介质加热至65℃以上。
该热泵***对于暖气片、供热水等需要高温水介质的用途是有效的。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的热泵***的示意结构图。
图2是通过热源侧制冷剂回路的单一制冷循环进行加热运转的情况下的循环图。
图3是通过热源侧制冷剂回路及利用侧制冷剂回路的复叠式制冷循环进行加热运转的情况下的循环图。
图4是本发明第二实施方式的热泵***的示意结构图。
图5是表示第二实施方式的变形例1的从制冷运转朝制冷供热水运转的转移处理的流程图。
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。
(1)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是能利用蒸汽压缩式的热泵循环来进行制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)的装置。
热泵***1主要包括:热源单元2;多个(图1中为两个)利用单元5a、5b;排出制冷剂连通管12;液体制冷剂连通管13;吸入制冷剂连通管14;水介质制冷制热单元75a、75b(水介质利用设备);以及水介质连通管15a、16a、15b、16b。此外,热源单元2和利用单元5a、5b通过经由制冷剂连通管12、13、14连接在一起而构成热源侧制冷剂回路20。利用单元5a、5b构成利用侧制冷剂回路50a、50b。利用单元5a、5b和水介质制冷制热单元75a、75b通过经由水介质连通管15a、16a、15b、16b连接在一起而构成水介质回路70a、70b。在热源侧制冷剂回路20中封入有作为HFC类制冷剂中的一种的HFC-410A以作为热源侧制冷剂。另外,在利用侧制冷剂回路50a、50b中封入有作为HFC类制冷剂中的一种的HFC-134a以作为利用侧制冷剂。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角度考虑,较为理想的是使用相当于饱和气体温度65℃的压力以计示压力表示最高在2.8MPa以下、优选在2.0MPa以下的制冷剂。此外,HFC-134a是具有这种饱和压力特性的制冷剂中的一种。另外,作为水介质的水在水介质回路70a、70b中循环。
-热源单元-
热源单元2设置于室外(例如集合住宅、大楼的屋顶等)。热源单元2经由制冷剂连通管12、13、14而与利用单元5a、5b连接在一起,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。
热源单元2主要包括:热源侧压缩机21;油分离机构22;第一热源侧切换机构23a;第二热源侧切换机构23b;第一热源侧热交换器26a;第二热源侧热交换器26b;第一热源侧膨胀阀28a;第二热源侧膨胀阀28b;第一吸入返回管29a;第二吸入返回管29b;第一过冷却器31a;第二过冷却器31b;液体侧截止阀33;吸入侧截止阀34;排出侧截止阀35;以及第三热源侧切换机构39。
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,以作为热源侧压缩机21。热源侧压缩机电动机21a能利用逆变装置(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21的吸入侧的机构。油分离机构22主要包括: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。另外,在热源侧吸入管21c上连接着热源侧气体制冷剂管25。热源侧气体制冷剂管25是用于将热源侧制冷剂从热源单元2外(更具体而言是吸入制冷剂连通管14)导入热源侧压缩机21的吸入侧的制冷剂管。
第一热源侧切换机构23a是能在第一热源侧散热运转状态与第一热源侧蒸发运转状态之间进行切换的四通切换阀,其中,在上述第一热源侧散热运转状态中,使第一热源侧热交换器26a作为热源侧制冷剂的散热器起作用,在上述第一热源侧蒸发运转状态中,使第一热源侧热交换器26a作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。第一热源侧切换机构23a与热源侧排出管21b、热源侧吸入管21c、第一热源侧气体制冷剂管24a连接,该第一热源侧气体制冷剂管24a与第一热源侧热交换器26a的气体侧连接。此外,第一热源侧切换机构23a的四个端口中的一个端口经由毛细管48a而与热源侧吸入管21c连通,藉此,第一热源侧切换机构23a作为三通切换阀起作用。第一热源侧切换机构23a能进行使热源侧排出管21b与第一热源侧气体制冷剂管24a连通的切换(对应于第一热源侧散热运转状态,参照图1的第一热源侧切换机构23a的实线)。另外,第一热源侧切换机构23a能进行使第一热源侧气体制冷剂管24a与热源侧吸入管21c连通的切换(对应于第一热源侧蒸发运转状态,参照图1的第一热源侧切换机构23a的虚线)。第一利用侧切换机构23a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加以使用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。
第二热源侧切换机构23b是能在第二热源侧散热运转状态与第二热源侧蒸发运转状态之间进行切换的四通切换阀,其中,在上述第二热源侧散热运转状态中,使第二热源侧热交换器26b作为热源侧制冷剂的散热器起作用,在上述第二热源侧蒸发运转状态中,使第二热源侧热交换器26b作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用。第二热源侧切换机构23b与热源侧排出管21b、热源侧吸入管21c(更具体而言是与热源侧气体制冷剂管25及热源侧吸入管21c连通的连通管38)、第二热源侧气体制冷剂管24b连接,该第二热源侧气体制冷剂管24b与第二热源侧热交换器26b的气体侧连接。即,热源侧排出管21b为与第一热源侧切换机构23a及第二热源侧切换机构23b这两个切换机构连接的分支管。此外,第二热源侧切换机构23b的四个端口中的一个端口经由毛细管48b而与连通管38连通,藉此,第二热源侧切换机构23b作为三通切换阀起作用。第二热源侧切换机构23b能进行使热源侧排出管21b与第二热源侧气体制冷剂管24b连通的切换(对应于第二热源侧散热运转状态,参照图1的第二热源侧切换机构23b的实线)。另外,第二热源侧切换机构23b能进行使第二热源侧气体制冷剂管24b与热源侧吸入管21c连通的切换(对应于第二热源侧蒸发运转状态,参照图1的第二热源侧切换机构23b的虚线)。第二热源侧切换机构23b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加以使用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。
第三热源侧切换机构39是设于从热源侧排出管21b分支出的热源侧排出分支管21d的四通切换阀。第三热源侧切换机构39是能在制冷制热同时运转状态与制冷制热切换运转状态之间进行切换的四通切换阀,其中,上述制冷制热同时运转状态用于构成能使热源单元2进行制冷制热同时运转的热泵***,上述制冷制热切换运转状态用于构成能使热源单元2进行制冷制热切换运转的热泵***。第三热源侧切换机构39与热源侧排出分支管21d、热源侧吸入管21c(更具体而言是与热源侧气体制冷剂管25及热源侧吸入管21c连通的连通管40)连接。此外,第三热源侧切换机构39的四个端口中的一个端口经由毛细管39a而与连通管40连通,藉此,第三热源侧切换机构39b作为三通切换阀起作用。第三热源侧切换机构39能与第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的切换动作无关地进行以下切换:使热源侧排出分支管21d作为用于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(更具体而言是排出制冷剂连通管12)的制冷剂管起作用(对应于制冷制热同时运转状态,参照图1的第三热源侧切换机构39的实线)。另外,第三热源侧切换机构39能与第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的切换动作相对应地进行以下切换:使热源侧排出分支管21d作为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外的制冷剂管起作用,另外,还作为将热源侧制冷剂从热源单元2外导入热源侧压缩机21的吸入侧起作用(对应于制冷制热切换运转状态,参照图1的第三热源侧切换机构39的虚线)。第三热源侧切换机构39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加以使用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。
第一热源侧热交换器26a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,在其液体侧连接有第一热源侧液体制冷剂管27a,在其气体侧连接有第一热源侧气体制冷剂管24a。第一热源侧液体制冷剂管27a是用于将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的第一热源侧热交换器26a的出口导出至热源侧液体制冷剂合流管27的制冷剂管。另外,第一热源侧液体制冷剂管27a也是用于将热源侧制冷剂从热源侧液体制冷剂合流管27导入作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的第一热源侧热交换器26a的入口的制冷剂管。在第一热源侧热交换器26中与热源侧制冷剂进行热交换的室外空气是由第一热源侧风扇电动机37a驱动的第一热源侧风扇36a供给的。第一热源侧风扇电动机37a能利用逆变装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行第一热源侧风扇36a的风量控制。
第一热源侧膨胀阀28a是对在第一热源侧热交换器26a中流动的热源侧制冷剂进行减压等的电动膨胀阀,其设于第一热源侧液体制冷剂管27a。
第一吸入返回管29a是将在第一热源侧液体制冷剂管27a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,其一端与第一热源侧液体制冷剂管27a连接,其另一端与热源侧吸入管21c连接。此外,在第一吸入返回管29a上设有能进行开度控制的第一吸入返回膨胀阀30a。该第一吸入返回膨胀阀30a由电动膨胀阀构成。
第一过冷却器31a是进行在第一热源侧液体制冷剂管27a中流动的制冷剂与在第一吸入返回管29a中流动的热源侧制冷剂(更具体而言是被第一吸入返回膨胀阀30a减压后的热源侧制冷剂)之间的热交换的热交换器。
第二热源侧热交换器26b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,在其液体侧连接有第二热源侧液体制冷剂管27b,在其气体侧连接有第二热源侧气体制冷剂管24b。第二热源侧液体制冷剂管27b是用于将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的第二热源侧热交换器26b的出口导出至热源侧液体制冷剂合流管27的制冷剂管。另外,第二热源侧液体制冷剂管27b也是用于将热源侧制冷剂从热源侧液体制冷剂合流管27导入作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的第二热源侧热交换器26b的入口的制冷剂管。即,第一热源侧液体制冷剂管27a及第二热源侧液体制冷剂管27b是从热源侧液体制冷剂合流管27分支的制冷剂管。热源侧液体制冷剂合流管27是用于将热源侧制冷剂从第一热源侧液体制冷剂管27a及第二热源侧液体制冷剂管27b的合流部分导出至热源单元2外(更具体而言是液体制冷剂连通管13)的制冷剂管。另外,热源侧液体制冷剂合流管27也是将热源侧制冷剂从热源单元2外导入第一热源侧液体制冷剂管27a及第二热源侧液体制冷剂管27b的合流部分的制冷剂管。在第二热源侧热交换器26中与热源侧制冷剂进行热交换的室外空气是由第二热源侧风扇电动机37b驱动的第二热源侧风扇36b供给的。第二热源侧风扇电动机37b能利用逆变装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行第二热源侧风扇36b的风量控制。
第二热源侧膨胀阀28b是对在第二热源侧热交换器26b中流动的热源侧制冷剂进行减压等的电动膨胀阀,其设于第二热源侧液体制冷剂管27b。
第二吸入返回管29b是将在第二热源侧液体制冷剂管27b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,其一端与第二热源侧液体制冷剂管27b连接,其另一端与热源侧吸入管21c连接。此外,在第二吸入返回管29b上设有能进行开度控制的第二吸入返回膨胀阀30b。该第二吸入返回膨胀阀30b由电动膨胀阀构成。
第二过冷却器31b是进行在第二热源侧液体制冷剂管27b中流动的制冷剂与在第二吸入返回管29b中流动的热源侧制冷剂(更具体而言是被第二吸入返回膨胀阀30b减压后的热源侧制冷剂)之间的热交换的热交换器。
液体侧截止阀33是设于热源侧液体制冷剂合流管27与液体制冷剂连通管13的连接部的阀。吸入侧截止阀34是设于热源侧气体制冷剂管25与吸入制冷剂连通管14的连接部的阀。排出侧截止阀35是设于热源侧排出分支管21d与排出制冷剂连通管12的连接部的阀。
另外,在热源单元2中设有各种传感器。更具体而言,在热源单元2中设有热源侧吸入压力传感器41、热源侧排出压力传感器42、热源侧吸入温度传感器43、热源侧排出温度传感器44、第一热源侧热交换气体侧温度传感器45a、第二热源侧热交换气体侧温度传感器45b、第一热源侧热交换液体侧温度传感器46a、第二热源侧热交换液体侧温度传感器46b、外部气体温度传感器47。热源侧吸入压力传感器41是对热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的吸入侧的压力即热源侧吸入压力Ps1进行检测的压力传感器。热源侧排出压力传感器42是对热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的排出侧的压力即热源侧排出压力Pd1进行检测的压力传感器。热源侧吸入温度传感器43是对热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的吸入侧的温度即热源侧吸入温度Ts1进行检测的温度传感器。热源侧排出温度传感器44是对热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的排出侧的温度即热源侧排出温度Td1进行检测的温度传感器。第一热源侧热交换气体侧温度传感器45a、第二热源侧热交换气体侧温度传感器45b是对制冷剂在第一热源侧热交换器26a、第二热源侧热交换器26b的气体侧的温度即热源侧热交换气体侧温度Thg1、Thg2进行检测的温度传感器。第一热源侧热交换液体侧温度传感器46a、第二热源侧热交换液体侧温度传感器46b是对热源侧制冷剂在第一热源侧热交换器26a、第二热源侧热交换器26b的液体侧的温度即热源侧热交换液体侧温度Thl1、Thl2进行检测的温度传感器。外部气体温度传感器47是对外部气体温度To进行检测的温度传感器。此外,热源单元2具有热源侧控制部49,该热源侧控制部49对构成热源单元2的各部分的动作进行控制。此外,热源侧控制部49具有用于进行热源单元2的控制的微型计算机、存储器等。热源侧控制部49能与后述利用单元5a、5b的利用侧控制部69a、69b进行控制信号等的交换。
―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35而与热源侧排出分支管21d连接。排出制冷剂连通管12是这样的制冷剂管:在第三热源侧切换机构39处于制冷制热同时运转状态的情况下,无论第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b处于热源侧散热运转状态及热源侧蒸发运转状态中的哪一个运转状态,排出制冷剂连通管12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33而与热源侧液体制冷剂合流管27连接。液体制冷剂连通管13是能在第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b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第一热源侧热交换器26a、第二热源侧热交换器26b的出口导出至热源单元2外的制冷剂管。另外,液体制冷剂连通管13是能在第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b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第一热源侧热交换器26a、第二热源侧热交换器26b的入口的制冷剂管。
―吸入制冷剂连通管―
吸入制冷剂连通管14经由吸入侧截止阀34而与热源侧气体制冷剂管25连接。吸入制冷剂连通管14是这样的制冷剂管:无论第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b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运转状态,吸入制冷剂连通管14都能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。
-利用单元-
利用单元5a、5b设置于室内(例如集合住宅的各户、大楼的各划区等)。利用单元5a、5b经由制冷剂连通管12、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。另外,利用单元5a、5b构成利用侧制冷剂回路50a、50b。此外,利用单元5a、5b经由水介质连通管15a、16a、15b、16b而与水介质制冷制热单元75a、75b连接在一起,从而构成水介质回路70a、70b的一部分。利用单元5b的结构与利用单元5a的结构相同。因此,在此仅说明利用单元5a的结构,至于利用单元5b的结构,则标注下标“b”以代替表示利用单元5a各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。
利用单元5a主要具有第一利用侧热交换器51a、第一利用侧膨胀阀52a、第二利用侧热交换器151a、第二利用侧膨胀阀152a、利用侧压缩机55a、制冷剂-水热交换器57a、制冷剂-水热交换侧膨胀阀58a、利用侧储罐59a、循环泵71a。
第一利用侧热交换器51a是通过进行热源侧制冷剂与利用侧制冷剂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。在第一利用侧热交换器51a的供热源侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有利用侧热交换出入口连接管53a,在第一利用侧热交换器51a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气体制冷剂管54a。另外,在第一利用侧热交换器51a的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66a,在第一利用侧热交换器51a的供利用侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有级联侧气体制冷剂管67a。利用侧热交换出入口连接管53a是用于将热源侧制冷剂从作为热源侧制冷剂的散热器起作用的第一利用侧热交换器51a的出口导出至利用单元5a外(更具体而言是液体制冷剂连通管13)的制冷剂管。第一利用侧气体制冷剂管54a是用于将热源侧制冷剂从利用单元5a外(更具体而言是气体制冷剂连通管14)导入作为热源侧制冷剂的散热器起作用的第一利用侧热交换器51a的入口的制冷剂管。在级联侧液体制冷剂管66a上连接有制冷剂-水热交换器57a,在级联侧气体制冷剂管67a上连接有利用侧压缩机55a。
第一利用侧膨胀阀52a是能通过进行开度控制来改变在第一利用侧热交换器51a中流动的热源侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于利用侧热交换出入口连接管53a。
利用侧压缩机55a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56a驱动的密闭式压缩机,以作为利用侧压缩机55a。利用侧压缩机电动机56a能利用逆变装置(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55a的容量控制。另外,在利用侧压缩机55a的排出侧连接有级联侧排出管60a,在利用侧压缩机55a的吸入侧连接有级联侧气体制冷剂管67a。
制冷剂-水热交换器57a是通过进行利用侧制冷剂与水介质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。在制冷剂-水热交换器57a的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66a,在制冷剂-水热交换器57a的供利用侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有级联侧气体制冷剂管67a。另外,在制冷剂-水热交换器57a的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73a,在制冷剂-水热交换器57a的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74a。第一利用侧水入口管73a是用于将水介质从利用单元5a外(更具体而言是水介质连通管15a)导入作为水介质的加热器起作用的制冷剂-水热交换器57a的入口的水介质管。第一利用侧水出口管74a是用于将水介质从作为水介质的加热器起作用的制冷剂-水热交换器57a的出口导出至利用单元5a外(更具体而言是水介质连通管16a)的水介质管。
制冷剂-水热交换侧膨胀阀58a是能通过进行开度控制来改变在制冷剂-水热交换器57a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66a。
利用侧储罐59a设于级联侧气体制冷剂管67a,是用于将在利用侧制冷剂回路50a中循环的利用侧制冷剂在从级联侧吸入管67a被吸入利用侧压缩机55a之前暂时积存的容器。
这样,利用侧压缩机55a、制冷剂-水热交换器57a、制冷剂-水热交换侧膨胀阀58a、利用侧热交换器51a及利用侧储罐59a经由制冷剂管60a、66a而连接在一起,从而构成利用侧制冷剂回路50a。
循环泵71a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72a驱动的泵。循环泵71a设于第一利用侧水出口管73a。循环泵电动机72a能利用逆变装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行循环泵71a的容量控制。
第二利用侧热交换器151a是通过进行热源侧制冷剂与水介质的热交换而作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。在第二利用侧热交换器151a的供热源侧制冷剂流动的流路的液体侧连接有利用侧热交换出入口连接管53a,在第二利用侧热交换器151a的供热源侧制冷剂流动的流路的气体侧连接有第二利用侧气体制冷剂管153a。即,利用侧热交换出入口连接管53a作为将第一利用侧热交换器51a的热源侧制冷剂的出口与第二利用侧热交换器151a的热源侧制冷剂的入口连接的制冷剂管起作用。因此,利用侧热交换出入口连接管53a也是用于将热源侧制冷剂从利用单元5a外(更具体而言是液体制冷剂连通管13)导入作为热源侧制冷剂的散热器起作用的第二利用侧热交换器151a的入口的制冷剂管。在第二利用侧气体制冷剂管153a上设有能进行开闭控制的利用侧热交换出口开闭阀154a。利用侧热交换出口开闭阀154a由电磁阀构成。另外,在第二利用侧热交换器151a的供水介质流动的流路的入口侧连接有第二利用侧水入口管173a,在第二利用侧热交换器151a的供水介质流动的流路的出口侧连接有第二利用侧水出口管174a。第二利用侧水入口管173a通过冷温水切换机构175a从第一利用侧水入口管73a的比循环泵71a更靠下游侧的部分分支出。第二利用侧水出口管174a与第一利用侧水出口管74a合流。冷温水切换机构175a是用于实现在制冷剂-水热交换器57a中被加热后的水介质或在第二利用侧热交换器151a中被冷却后的水介质在利用单元5与设于利用单元5外的水介质制冷制热单元75a之间选择性地进行交换的机构。冷温水切换机构175a由三通阀构成。
第二利用侧膨胀阀152a是能通过进行开度控制来改变在第二利用侧热交换器151a中流动的热源侧制冷剂的流量的电动膨胀阀,其设于利用侧热交换出入口连接管53a。
另外,在利用单元5a中设有各种传感器。具体而言,在利用单元5a中设有第一利用侧热交换液体侧温度传感器61a、第二利用侧热交换气体侧温度传感器156a、第二利用侧液体制冷剂管温度传感器65a、第二利用侧热交换液体侧温度传感器155a、水介质入口温度传感器63a、第一水介质出口温度传感器64a、第二水介质出口温度传感器159a、利用侧吸入压力传感器68a、利用侧排出压力传感器69a、利用侧排出温度传感器157a、制冷剂-水热交换温度传感器158a、级联侧液体制冷剂管温度传感器160a。第一利用侧热交换液体侧温度传感器61a是对热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a的液体侧的温度即第一利用侧热交换液体侧温度Tul1a进行检测的温度传感器。第二利用侧热交换气体侧温度传感器156a是对热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a的气体侧的温度即第二利用侧热交换气体侧温度Tug2a进行检测的温度传感器。第二利用侧液体制冷剂管温度传感器65a是对热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a的上游侧的温度Tuv2a进行检测的温度传感器。第二利用侧热交换液体侧温度传感器155a是对热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a的液体侧的温度即第二利用侧热交换液体侧温度Tul2a进行检测的温度传感器。水介质入口温度传感器63a是对水介质在制冷剂-水热交换器57a的入口和第二利用侧热交换器151a的入口的温度即水介质入口温度Twra进行检测的温度传感器。第一水介质出口温度传感器64a是对水介质在制冷剂-水热交换器57a的出口的温度即水介质出口温度Twl1a进行检测的温度传感器。第二水介质出口温度传感器159a是对水介质在第二利用侧热交换器151a的出口的温度即水介质出口温度Twl2a进行检测的温度传感器。利用侧吸入压力传感器68a是对利用侧制冷剂在利用侧压缩机55a的吸入侧的压力即利用侧吸入压力Ps2a进行检测的压力传感器。利用侧排出压力传感器69a是对利用侧制冷剂在利用侧压缩机55a的排出侧的压力即利用侧排出压力Pd2a进行检测的压力传感器。利用侧排出温度传感器157a是对利用侧制冷剂在利用侧压缩机55a的排出侧的压力即利用侧排出温度Td2a进行检测的温度传感器。制冷剂-水热交换温度传感器158a是对利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a的液体侧的温度即级联侧制冷剂温度Tpl1a进行检测的温度传感器。级联侧液体制冷剂管温度传感器160a是对利用侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a的液体侧的温度Tpl2a进行检测的温度传感器。另外,利用单元5a具有对构成利用单元5a的各部分的动作进行控制的利用侧控制部69a。此外,利用侧控制部69a具有用于进行利用单元5a的控制的微型计算机、存储器等。利用侧控制部69a能与遥控器(未图示)进行控制信号等的交换或与热源单元2的热源侧控制部49进行控制信号等的交换。
-水介质制冷制热单元-
水介质制冷制热单元75a、75b(水介质利用设备)设置于室内(例如集合住宅的各户、大楼的各划区等)。水介质制冷制热单元75a、75b经由水介质连通管15a、15b、16a、16b而与利用单元5a、5b连接,从而构成水介质回路70a、70b的一部分。水介质制冷制热单元75b的结构与水介质制冷制热单元75a的结构相同。因此,在此仅说明水介质制冷制热单元75a的结构,至于水介质制冷制热单元75b的结构,则标注下标“b”以代替表示水介质制冷制热单元75a各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。
水介质制冷制热单元75a主要具有热交换面板76a,构成暖气片、地板制冷制热面板等。
在暖气片的情况下,热交换面板76a设于室内的墙壁等,在地板制冷制热面板的情况下,热交换面板76a设于室内的地板下等。热交换面板76a是作为在水介质回路70a中循环的水介质的散热器或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。
―水介质连通管―
水介质连通管15a、15b与第一利用侧水入口管73a、73b连接。水介质连通管15a、15b是能将水介质从利用单元5a、5b外(更具体而言是水介质制冷制热单元75a、75b)导入作为水介质的加热器起作用的第一利用侧热交换器51a、51b的入口或作为水介质的冷却器起作用的第二利用侧热交换器151a、151b的入口的水介质管。
水介质连通管16a、16b与第一利用侧水出口管74a、74b连接。水介质连通管16a、16b是能将水介质从作为水介质的加热器起作用的第一利用侧热交换器51a、51b的出口或作为水介质的冷却器起作用的第二利用侧热交换器151a、151b的出口导出至利用单元5a、5b外(更具体而言是水介质制冷制热单元75a、75b)的水介质管。
此外,由利用侧控制部69a、69b和热源侧控制部49构成进行热泵***1的运转控制的控制部1a,进行以下运转和各种控制。
<动作>
接着,对热泵***1的动作进行说明。
作为热泵***1的运转,存在全制热运转模式、制冷制热同时运转模式、全制冷运转模式。全制热运转模式是在只存在被设定为制热运转(加热运转)的利用单元的状态下仅进行制热运转的运转模式。制冷制热同时运转模式是在利用单元5a、5b中的一个利用单元被设定为制冷运转(冷却运转)、且利用单元5a、5b中的另一个利用单元被设定为制热运转(加热运转)的状态下进行制冷运转和制热运转并存的运转的运转模式。全制冷运转模式是在只存在被设定为制冷运转(冷却运转)的利用单元的状态下仅进行制冷运转的运转模式。另外,能根据利用单元5a、5b整体的热负载(制冷负载和制热负载的合计)将制冷制热同时运转模式划分为制冷制热同时运转模式(蒸发主体)和制冷制热同时运转模式(散热主体)。制冷制热同时运转模式(蒸发主体)是处于利用单元5a、5b的制冷运转和制热运转并存、且将热源侧制冷剂从利用单元5a、5b经由液体制冷剂连通管13输送至热源单元2的状态下的运转模式。制冷制热同时运转模式(散热主体)是处于利用单元5a、5b的制冷运转和制热运转并存、且将热源侧制冷剂从热源单元2经由液体制冷剂连通管13输送至利用单元5a、5b的状态下的运转模式。
―全制热运转模式―
在仅进行利用单元5a、5b的制热运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发状态(图1的第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图1的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b被关闭。此外,第二利用侧膨胀阀152a、152b及利用侧热交换出口开闭阀154a、154b被关闭。此外,冷温水切换机构175a、175b被切换至将在制冷剂-水热交换器57a、57b中加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元75a、75b的状态。在此,假定处于利用单元5a、5b全都被设定为制热运转的状态来进行说明。
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、第三热源侧切换机构39及排出侧截止阀35而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。
输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被一分为二而输送至利用单元5a、5b。
被输送至利用单元5a、5b后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧气体制冷剂管54a、54b而被输送至第一利用侧热交换器51a、51b。被输送至第一利用侧热交换器51a、51b后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a、51b中与在利用侧制冷剂回路50a、50b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51a、51b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧膨胀阀52a、52b及利用侧热交换出入口连接管53a、53b从利用单元5a、5b被输送至液体制冷剂连通管13而合流。
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33及热源侧液体制冷剂合流管27而被输送至过冷却器31a、31b。由于热源侧制冷剂在吸入返回管29a、29b中不流动,因此被输送至过冷却器31a、31b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28a、28b。被输送至热源侧膨胀阀28a、28b后的热源侧制冷剂在热源侧膨胀阀28a、28b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27a、27b而被输送至热源侧热交换器26a、26b。被输送至热源侧热交换器26a、26b后的低压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中与由热源侧风扇36a、36b供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在热源侧热交换器26a、26b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由热源侧气体制冷剂管24a、24b、热源侧切换机构23a、23b及热源侧吸入管23c而被再次吸入热源侧压缩机21。
另一方面,在利用侧制冷剂回路50a、50b中,通过热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a、51b中的散热来对在利用侧制冷剂回路50a、50b中循环的制冷循环的低压的利用侧制冷剂进行加热而使该利用侧制冷剂蒸发。在第一利用侧热交换器51a、51b中蒸发后的低压的利用侧制冷剂经由级联侧气体制冷剂管67a、67b而被输送至利用侧储罐59a、59b。被输送至利用侧储罐59a、59b的低压的利用侧制冷剂被吸入利用侧压缩机55a、55b,在被压缩至制冷循环的高压之后,被排出至级联侧排出管60a、60b。被排出至级联侧排出管60a、60b的高压的利用侧制冷剂被输送至制冷剂-水热交换器57a、57b。被输送至制冷剂-水热交换器57a、57b后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中与利用循环泵71a、71b在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行热交换而散热。在制冷剂-水热交换器57a、57b中散热后的高压的利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换侧膨胀阀58a、58b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66a、66b而被再次输送至第一利用侧热交换器51a、51b。
另外,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中的散热来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器57a、57b中被加热后的水介质利用循环泵71a、71b经由第一利用侧水出口管74a、74b从利用单元5a、5b被输送至水介质连通管16a、16b。被输送至水介质连通管16a、16b后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a、75b。被输送至水介质制冷制热单元75a、75b后的水介质在热交换面板76a、76b中散热,藉此,来对室内的墙壁等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,来执行仅进行利用单元5a、5b的制热运转的全制热运转模式下的动作。
―制冷制热同时运转模式(蒸发主体)―
在利用单元5a、5b的制冷运转和制热运转并存的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图1的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图1的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图1的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元5a、5b中的被设定为制冷运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀被关闭,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。另一方面,在利用单元5a、5b中的被设定为制热运转的利用单元中,第二利用侧膨胀阀及利用侧热交换出口开闭阀被关闭,冷温水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中被加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。在此,假定第一热源侧切换机构23a被切换至热源侧散热运转状态、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发运转状态、吸入返回膨胀阀30b被关闭来进行说明。另外,假定处于利用单元5a被设定为制冷运转且利用单元5b被设定为制热运转的状态来进行说明。
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后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。分离出制冷机油后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由第一热源侧切换机构23a及第一热源侧气体制冷剂管24a而被输送至第一热源侧热交换器26a,其余部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀35而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。被输送至第一热源侧热交换器26a后的高压的热源侧制冷剂在第一热源侧热交换器26a中与由第一热源侧风扇36a供给来的室外空气进行热交换而散热。在第一热源侧热交换器26a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一热源侧膨胀阀28a而被输送至第一过冷却器31a。被输送至第一过冷却器31a后的热源侧制冷剂与从第一热源侧液体制冷剂管27a被分支到第一吸入返回管29a的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷状态。在第一吸入返回管29a中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在第一过冷却器31a中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管27a而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27。
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利用单元5b。
被输送至利用单元5b后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧气体制冷剂管54b而被输送至第一利用侧热交换器51b。被输送至第一利用侧热交换器51b后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51b中与在利用侧制冷剂回路50b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51b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧膨胀阀52b及利用侧热交换出入口连接管53b从利用单元5a、5b被输送至液体制冷剂连通管13。
从利用单元5b被输送至液体制冷剂连通管13的热源侧制冷剂的一部分被输送至利用单元5a,其余部分被输送至热源单元2。
从液体制冷剂连通管13被输送至利用单元5a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧膨胀阀152a。被输送至第二利用侧膨胀阀152a后的热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由利用侧热交换出入口连接管53a而被输送至第二利用侧热交换器151a。被输送至第二利用侧热交换器151a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a中与利用循环泵71a在水介质回路70a中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器151a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由利用侧热交换出口开闭阀154a及第二利用侧气体制冷剂管153a而从利用单元5a被输送至吸入制冷剂连通管14。
被输送至吸入制冷剂连通管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被输送至吸入侧截止阀34、热源侧气体制冷剂管25。另外,从液体制冷剂连通管13被输送至热源单元2的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀33而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27,并与来自第一热源侧液体制冷剂管27a的热源侧制冷剂合流。在热源侧液体制冷剂合流管27中合流后的液体制冷剂经由第二热源侧液体制冷剂管27b而被输送至第二过冷却器31b。由于热源侧制冷剂在第二吸入返回管29b中不流动,因此被输送至第二过冷却器31b后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至第二热源侧膨胀阀28b。被输送至第二热源侧膨胀阀28b的热源侧制冷剂在第二热源侧膨胀阀28a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二热源侧液体制冷剂管27b被输送至第二热源侧热交换器26b。被输送至第二热源侧热交换器26b后的低压的热源侧制冷剂在第二热源侧热交换器26b中与由第二热源侧风扇36b供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在第二热源侧热交换器26b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二热源侧气体制冷剂管24b、第二热源侧切换机构23b及连通管38而被输送至热源侧气体制冷剂管25,并与从吸入制冷剂连通管14被输送至热源单元2的热源侧制冷剂合流。在热源侧气体制冷剂管25中合流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。
另一方面,在水介质回路70a中,通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a中的蒸发来对在水介质回路70a中循环的水介质进行冷却。在第二利用侧热交换器151a中被冷却后的水介质经由第二利用侧水出口管174a及第一利用侧水出口管74a而从利用单元5a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a。被输送至水介质制冷制热单元75a后的水介质在热交换面板76a中被加热,藉此,来对室内的墙壁等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
另外,在水介质回路70b中,通过热源侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57b中的散热来对在水介质回路70b中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器57b中被加热后的水介质利用循环泵71b经由第一利用侧水出口管74b从利用单元5b被输送至水介质连通管16b。被输送至水介质连通管16b后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75b。被输送至水介质制冷制热单元75b后的水介质在热交换面板76b中散热,藉此,来对室内的墙壁等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(蒸发主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元5a、5b中的一个利用单元被设定为制冷运转、且利用单元5a、5b中的另一个利用单元被设定为制热运转的状态下进行制冷运转和制热运转并存的运转。
―制冷制热同时运转模式(散热主体)―
在利用单元5a、5b的制冷运转和制热运转并存的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图1的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图1的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图1的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元5a、5b中的被设定为制冷运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀被关闭,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。另一方面,在利用单元5a、5b中的被设定为制热运转的利用单元中,第二利用侧膨胀阀及利用侧热交换出口开闭阀被关闭,冷温水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中被加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。在此,假定第一热源侧切换机构23a被切换至热源侧散热运转状态、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发运转状态、吸入返回膨胀阀30b被关闭来进行说明。另外,假定处于利用单元5a被设定为制冷运转且利用单元5b被设定为制热运转的状态来进行说明。
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后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。分离出制冷机油后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由第一热源侧切换机构23a及第一热源侧气体制冷剂管24a而被输送至第一热源侧热交换器26a,其余部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀35而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。被输送至第一热源侧热交换器26a后的高压的热源侧制冷剂在第一热源侧热交换器26a中与由第一热源侧风扇36a供给来的室外空气进行热交换而散热。在第一热源侧热交换器26a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一热源侧膨胀阀28a而被输送至第一过冷却器31a。被输送至第一过冷却器31a后的热源侧制冷剂与从第一热源侧液体制冷剂管27a被分支到第一吸入返回管29a的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷状态。在第一吸入返回管29a中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在第一过冷却器31a中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管27a而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27。被输送至热源侧液体制冷剂合流管27后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由液体侧截止阀33而被输送至液体制冷剂连通管13,其余部分被输送至第二热源侧液体制冷剂管27b。
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利用单元5b。
被输送至利用单元5b后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧气体制冷剂管54b而被输送至第一利用侧热交换器51b。被输送至第一利用侧热交换器51b后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51b中与在利用侧制冷剂回路50b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51b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧膨胀阀52b及利用侧热交换出入口连接管53b从利用单元5a、5b被输送至液体制冷剂连通管13,并与从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13的热源侧制冷剂合流。
在液体制冷剂连通管13中合流后的热源侧制冷剂被输送至利用单元5a。
从液体制冷剂连通管13被输送至利用单元5a后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧膨胀阀152a。被输送至第二利用侧膨胀阀152a后的热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由利用侧热交换出入口连接管53a而被输送至第二利用侧热交换器151a。被输送至第二利用侧热交换器151a后的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a中与利用循环泵71a在水介质回路70a中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器151a中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由利用侧热交换出口开闭阀154a及第二利用侧气体制冷剂管153a而从利用单元5a被输送至吸入制冷剂连通管14。
被输送至吸入制冷剂连通管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被输送至吸入侧截止阀34、热源侧气体制冷剂管25。另外,从热源侧液体制冷剂合流管27被输送至第二热源侧液体制冷剂管27b的热源侧制冷剂被输送至第二过冷却器31b。由于热源侧制冷剂在第二吸入返回管29b中不流动,因此被输送至第二过冷却器31b后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至第二热源侧膨胀阀28b。被输送至第二热源侧膨胀阀28b的热源侧制冷剂在第二热源侧膨胀阀28a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二热源侧液体制冷剂管27b被输送至第二热源侧热交换器26b。被输送至第二热源侧热交换器26b后的低压的热源侧制冷剂在第二热源侧热交换器26b中与由第二热源侧风扇36b供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在第二热源侧热交换器26b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二热源侧气体制冷剂管24b、第二热源侧切换机构23b及连通管38而被输送至热源侧气体制冷剂管25,并与从吸入制冷剂连通管14被输送至热源单元2的热源侧制冷剂合流。在热源侧气体制冷剂管25中合流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。
另一方面,在水介质回路70a中,通过热源侧制冷剂在利用侧热交换器51a中的蒸发来对在水介质回路70a中循环的水介质进行冷却。在利用侧热交换器51a中被冷却后的水介质经由利用侧水出口管74a而被吸入循环泵71a中,并在压力上升后,从利用单元5a被输送至水介质连通管16a。被输送至水介质连通管16a后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a。被输送至水介质制冷制热单元75a后的水介质在热交换面板76a中被加热,藉此,来对室内的墙壁等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
另外,在水介质回路70b中,通过热源侧制冷剂在利用侧热交换器51b中的散热来对在水介质回路70b中循环的水介质进行加热。在利用侧热交换器51b中被加热后的水介质经由利用侧水出口管74b而被吸入循环泵71b中,并在压力上升后,从利用单元5b被输送至水介质连通管16b。被输送至水介质连通管16b后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75b。被输送至水介质制冷制热单元75b后的水介质在热交换面板76b中散热,藉此,来对室内的墙壁等进行加热或对室内的地板进行加热。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(散热主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元5a、5b中的一个利用单元被设定为制冷运转、且利用单元5a、5b中的另一个利用单元被设定为制热运转的状态下进行制冷运转和制热运转并存的运转。
―全制冷运转模式―
在仅进行利用单元5a、5b的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧散热运转状态(图1的第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的用实线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图1的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。此外,第一利用侧膨胀阀52a、52b被关闭,利用侧热交换出口开闭阀154a、154b被打开。此外,冷温水切换机构175a、175b被切换至将在第二利用侧热交换器151a、151b中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元75a、75b的状态。在此,假定处于利用单元5a、5b全都被设定为制冷运转的状态来进行说明。
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后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。分离出制冷机油后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧切换机构23a、23b及热源侧气体制冷剂管24a、24b而被输送至热源侧热交换器26a、26b。被输送至热源侧热交换器26a、26b后的高压的热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中与由热源侧风扇36a、36b供给来的室外空气进行热交换而散热。在热源侧热交换器26a、26b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由热源侧膨胀阀28a、28b而被输送至过冷却器31a、31b。被输送至过冷却器31a、31b后的热源侧制冷剂与从热源侧液体制冷剂管27a、27b分支到吸入返回管29a、29b的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却成过冷状态。在吸入返回管29a、29b中流动的热源侧制冷剂返回至热源侧吸入管21c。在过冷却器31a、31b中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管27a、27b、热源侧液体制冷剂合流管27及液体侧截止阀33而从热源单元2被输送至液体制冷剂连通管13。
输送至液体制冷剂连通管13后的高压的热源侧制冷剂被一分为二而输送至利用单元5a、5b。
被输送至利用单元5a、5b后的高压的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b。被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b后的高压的热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a、152b中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由利用侧热交换出入口连接管53a、53b而被输送至第二利用侧热交换器151a、152b。被输送至第二利用侧热交换器151a、151b的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中与利用循环泵71a、71b在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器151a、151b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由利用侧热交换出口开闭阀154a、154b及第二利用侧气体制冷剂管153a、153b而从利用单元5a、5b被输送至吸入制冷剂连通管14。
被输送至吸入制冷剂连通管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吸入侧截止阀34、热源侧气体制冷剂管25及热源侧吸入管21c而被再次吸入热源侧压缩机21。
另一方面,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中的蒸发来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行冷却。在第二利用侧热交换器151a、151b中被冷却后的水介质利用循环泵71a、71b经由第二利用侧水出口管174a、174b及第一利用侧水出口管74a、74b而从利用单元5a、5b被输送至水介质连通管16a、16b。被输送至水介质连通管16a、16b的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a、75b。被输送至水介质制冷制热单元75a、75b后的水介质在热交换面板76a、76b中被加热,藉此,来对室内的墙壁等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
就这样,来执行仅进行利用单元5a、5b的制冷运转的全制冷运转模式下的动作。
―运转模式的切换及热负载平衡控制―
如上所述,在热泵***1中,通过进行运转模式的切换,能对应于针对利用单元5a、5b分别任意设定了制冷运转(冷却运转)或制热运转(加热运转)的运转状态。即,在针对利用单元5a、5b分别设定了制冷运转或制热运转的状态下,热泵***1能进行根据利用单元5a、5b整体的热负载使第一热源侧热交换器26a及第二热源侧热交换器26b作为热源侧制冷剂的蒸发器或热源侧制冷剂的散热器起作用,从而与利用单元5a、5b整体的热负载平衡的运转。
此外,在热泵***1中,如下进行上述运转模式的切换及热负载平衡控制。
首先,根据对利用单元5a、5b设定的运转状态,控制部1a对是否是全制热运转模式、制冷制热同时运转模式及全制冷运转模式进行判定。即,在处于仅存在被设定为制热运转的利用单元的状态的情况下,判定为是全制热运转模式。另外,在处于制冷运转和制热运转并存的状态的情况下,判定为是制冷制热同时运转模式。具体而言,根据利用单元5a、5b的第一利用侧膨胀阀52a、52b、第二利用侧膨胀阀152a、152b的开闭状态等进行判定。
接着,在全制热运转模式的情况下,控制部1a对热源侧压缩机21的运转容量进行控制,以使相当于热源侧压缩机21的排出侧的热源侧制冷剂的饱和温度的热源侧冷凝温度Tc1达到规定的目标热源侧冷凝温度Tc1s。更具体而言,在热源侧冷凝温度Tc1比目标热源侧冷凝温度Tc1s小的情况下,控制部1a进行控制,以通过增大热源侧压缩机21的转速(即运转频率)来增大热源侧压缩机21的运转容量。藉此,消除热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中的蒸发负载比利用单元5a、5b整体的热负载小的状态,使两负载平衡。另外,在热源侧冷凝温度Tc1比目标热源侧冷凝温度Tc1s大的情况下,控制部1a进行控制,以通过减小热源侧压缩机21的转速(即运转频率)来减小热源侧压缩机21的运转容量。藉此,消除热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中的蒸发负载比利用单元5a、5b整体的热负载大的状态,使两负载平衡。热源侧冷凝温度Tc1是将热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的排出侧的压力即热源侧排出压力Pd1换算成相当于该压力值的饱和温度后的值。另外,热源侧冷凝温度Tc1相当于将热源侧制冷剂回路20的制冷循环的高压换算成饱和温度后的值,即第一利用侧热交换器51a、51b中的进行制热运转的第一利用侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度(冷凝温度)。
另外,在制冷制热同时运转模式的情况下,控制部1a也对热源侧压缩机21的运转容量进行控制,以使热源侧冷凝温度Tc1达到目标热源侧冷凝温度Tc1s。然而,在利用单元5a、5b的制冷运转和制热运转并存的情况下,利用单元5a、5b整体的热负载有变小的倾向,对热源侧热交换器26a、26b所要求的热负载有变小的倾向。因此,在制冷制热同时运转模式的情况下,一边控制热源侧压缩机21的运转容量,一边如上所述将热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构切换至热源侧散热运转状态、且将热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构切换至热源侧蒸发运转状态。藉此,增大作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器的蒸发能力以抵消作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力,从而减小热源侧热交换器26a、26b整体的热负载。此外,以能对应于制冷制热同时运转模式这样的利用单元5a、5b整体的热负载较小的状态的方式,使两负载平衡。热源侧冷凝温度Tc1相当于热源侧热交换器26a、26b中的作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度(冷凝温度)。
此外,在全制冷运转模式的情况下,控制部1a对热源侧压缩机21的运转容量进行控制,以使相当于热源侧压缩机21的吸入侧的热源侧制冷剂的饱和温度的热源侧蒸发温度Te1达到规定的目标热源侧蒸发温度Te1s。更具体而言,在热源侧蒸发温度Te1比目标热源侧蒸发温度Te1s小的情况下,控制部1a进行控制,以通过减小热源侧压缩机21的转速(即运转频率)来减小热源侧压缩机21的运转容量。藉此,消除热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中的散热负载比利用单元5a、5b整体的热负载大的状态,使两负载平衡。另外,在热源侧蒸发温度Te1比目标热源侧蒸发温度Te1s大的情况下,控制部1a进行控制,以通过增大热源侧压缩机21的转速(即运转频率)来增大热源侧压缩机21的运转容量。藉此,消除热源侧制冷剂在热源侧热交换器26a、26b中的散热负载比利用单元5a、5b整体的热负载小的状态,使两负载平衡。热源侧蒸发温度Te1是将热源侧制冷剂在热源侧压缩机21的吸入侧的压力即热源侧吸入压力Ps1换算成相当于该压力值的饱和温度后的值。另外,热源侧蒸发温度Te1相当于将热源侧制冷剂回路20的制冷循环的低压换算成饱和温度后的值,即第二利用侧热交换器151a、151b中的进行制冷运转的利用侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度(蒸发温度)。
―利用侧冷凝温度的控制及目标利用侧冷凝温度、目标热源侧冷凝温度的设定―
在热泵***1中,在全制热运转模式时、制冷制热同时运转模式时,如上所述,在第一利用侧热交换器51a、51b中,在利用侧制冷剂回路50a、50b中循环的利用侧制冷剂因在热源侧制冷剂回路20中循环的热源侧制冷剂的散热而被加热。此外,利用侧制冷剂回路50a、50b能利用该从热源侧制冷剂获得的热量来实现温度比热源侧制冷剂回路20的制冷循环的温度高的制冷循环。藉此,能通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中的散热来获得高温的水介质。此时,为稳定地获得高温的水介质,较为理想的是进行控制,以使热源侧制冷剂回路20中的制冷循环及利用侧制冷剂回路50a、50b中的制冷循环均稳定。
因此,控制部1a在对上述热源侧压缩机21的运转容量进行控制的同时,对利用侧压缩机55a、55b的运转容量进行控制,以使相当于利用侧压缩机50a、50b的排出侧的利用侧制冷剂的饱和温度的利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b达到规定的目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs。更具体而言,在利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b比目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs小的情况下,控制部1a进行控制,以通过增大利用侧压缩机55a、55b的转速(即运转频率)来增大利用侧压缩机55a、55b的运转容量。另外,在利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b比目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs大的情况下,控制部1a进行控制,以通过减小利用侧压缩机55a、55b的转速(即运转频率)来减小利用侧压缩机55a、55b的运转容量。藉此,在热源侧制冷剂回路20中,在利用侧制冷剂回路51a、51b中流动的热源侧制冷剂的压力稳定,另外,在利用侧制冷剂回路50a、50b中,在制冷剂-水热交换器57a、57b中流动的利用侧制冷剂的压力稳定。此外,能使制冷剂回路20、50a、50b中的制冷循环的状态稳定,从而能稳定地获得高温的水介质。利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b是将利用侧制冷剂在利用侧压缩机55a、55b的排出侧的压力即利用侧排出压力Pd2a、Pd2b换算成相当于该压力值的饱和温度后的值。另外,利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b相当于将利用侧制冷剂回路50a、50b的制冷循环中的高压换算成饱和温度后的值,即制冷剂-水热交换器57a、57b中的进行制热运转的制冷剂-水热交换器中的利用侧制冷剂的饱和温度(冷凝温度)。
另外,此时,为了获得各利用单元5a、5b中要求的水介质的设定温度,较为理想的是恰当地设定目标热源侧冷凝温度Tc1s、目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs。
因此,针对利用侧制冷剂回路50a、50b,控制部1a根据水介质在制冷剂-水热交换器57a、57b的出口的温度的设定温度即目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs来设定目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs。更具体而言,将目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs设定为根据目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs而变化的值。例如,在目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs被设定为75℃的情况下,将目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs设定为85℃。另外,在目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs被设定为40℃的情况下,将目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs设定为50℃。即,函数化地设定目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs,以使其随着目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs被设定为较高的温度而达到较高的温度,而且达到比目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs稍高的温度。藉此,由于根据目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs来恰当地设定目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs,因此容易获得目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs,另外,即便在改变了目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs的情况下,也能进行响应性良好的控制。
―低外部气体温度条件下的制冷制热同时运转模式的目标热源侧冷凝温度的设定―
在热泵***1中,较为理想的是在全制热运转模式时、制冷制热同时运转模式时,能根据利用侧制冷剂回路50a、50b中的制冷循环的状态来恰当地控制热源侧制冷剂回路20中的制冷循环。因此,控制部1a根据目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs(即目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs)来恰当地设定目标热源侧冷凝温度Tc1s。更具体而言,将目标热源侧冷凝温度Tc1s设定为根据目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs(即目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs)而变化的值。即,函数化地设定目标热源侧冷凝温度Tc1s,以使其随着目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs(即目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs)被设定为较高的温度而达到较高的温度。
在此,尽管对热源侧热交换器26a、26b整体所要求的热负载较小,上述制冷制热同时运转模式时的利用热源侧热交换器26a、26b的热负载平衡控制也增加热源侧压缩机21的运转容量。因此,存在热源侧压缩机21的消耗功率较大、运转效率较低这样的问题。而且,当处于低外部气体温度的条件时,作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力有变大的倾向,运转效率降低的倾向变得显著。
因此,控制部1a进行运转,以在外部气体温度Ta处于25℃以下且制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存的情况(即制冷制热同时运转模式)下,使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃。在此,进行运转以通过控制热源侧压缩机21的运转容量来使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃。即,在上述热源侧压缩机21的运转容量的控制中,通过将目标热源侧冷凝温度Tc1s设定为低于40℃,使热源侧冷凝温度Tc1稳定在低于40℃。在此,在目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs被设定为85℃的情况下,将目标热源侧冷凝温度Tc1s设定在30℃~40℃的温度范围内。另外,在目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs被设定为50℃的情况下,在目标水介质出口温度Twl1as、Twl1bs被设定为40℃的情况下,将目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs设定在10℃~20℃的温度范围内。
藉此,在热泵***1中,外部气体温度Ta与热源侧冷凝温度T之间的温度差变小,能大幅抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力。因此,也能使与作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力相抵消的作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器的蒸发能力处于较小的状态,容易与利用单元5a、5b整体的热负载平衡。此外,由于还能抑制热源侧压缩机21的运转容量增加,因此能抑制热源侧压缩机21的消耗功率变大,并能高效地进行运转。
<特征>
热泵***1具有如下特征。
-A-
在热泵***1中,若采用以下结构:通过利用第一利用侧热交换器51a、51b中的热源侧制冷剂与水介质之间的热交换来加热水介质从而进行制热运转(加热运转),则需使热源侧冷凝温度Tc1处于50℃左右以上(参照图2)。
然而,在外部气体温度Ta处于25℃以下这样的低外部气体温度的条件下,热源侧冷凝温度Tc1(50℃左右以上)与外部气体温度Ta之间的温度差将达到25℃以上。因此,在制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存的情况(即制冷制热同时运转模式)下,作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力变大的倾向非常显著,难以控制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力。若降低热源侧冷凝温度Tc1,则能抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力变大的倾向,容易进行控制,但相反地,难以将热源侧冷凝温度Tc1维持在50℃左右以上,难以充分加热水介质。
这样,在外部气体Ta处于25℃以下且制冷运转和制热运转并存的情况下,难以使维持用于制热运转的热源侧冷凝温度Tc1和控制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力这两者都实现。
因此,在热泵***1中,在各利用单元5a、5b中设置利用侧压缩机55a、55b及制冷剂-水热交换器57a、57b,此外,还在各利用单元5a、5b中具有第一利用侧热交换器51a、51b能作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用、且作为热源侧制冷剂的散热器起作用的利用侧制冷剂回路50a、50b。
藉此,在热泵***1中,在制热运转时,能通过基于热源侧制冷剂回路20及利用侧制冷剂回路50a、50b的复叠式制冷循环来加热水介质。因此,即使被输送至第一利用侧热交换器51a、51b的热源侧制冷剂的热源侧冷凝温度Tc1较低,也能提高在制冷剂-水热交换器57a、57b中与水介质进行热交换的利用侧制冷剂的利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b(参照图3)。即,在热泵***1中,在制热运转时,由于通过基于热源侧制冷剂回路20及利用侧制冷剂回路50a、50b的复叠式制冷循环加热水介质,因此能降低被输送至第一利用侧热交换器51a、51b的热源侧制冷剂的热源侧冷凝温度Tc1。
因此,在热泵***1中,即便在外部气体温度Ta处于25℃以下、且制冷运转和制热运转并存的情况下,也无需将热源侧冷凝温度Tc1维持在50℃左右以上,从而能以热源侧冷凝温度Tc1低于40℃的方式进行运转。此外,若使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃,则外部气体温度Ta(例如25℃)与热源侧冷凝温度Tc1(低于40℃)之间的温度差低于15℃,与热源侧冷凝温度Tc1为50℃左右的情况下的温度差(25℃)相比,能将温度差抑制到大致一半。藉此,能大幅抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力,容易一边进行期望的制热运转,一边与多个利用单元5a、5b整体的热负载平衡。此外,由于也能抑制热源侧压缩机21的运转容量增加,因此能抑制热源侧压缩机21的消耗功率变大,并能高效地进行运转。
另外,在热泵***1中,在制热运转和供热水运转(加热运转)中,使用相当于饱和气体温度65℃的压力以计示压力表示最高为2.8MPa以下的制冷剂即HFC-134a,以作为利用侧制冷剂。此外,在热泵***1中,由于能进行将水介质加热至65℃以上的运转,因此对于暖气片、供热水等需要高温水介质的用途是有效的。
―B―
在热泵***1中,在外部气体温度Ta处于25℃以下且制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存的情况(即制冷制热同时运转模式)下,通过控制热源侧压缩机21的运转容量来进行使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃的运转。在此,由于控制热源侧压缩机21的运转容量,以使热源侧冷凝温度Tc1达到目标热源侧冷凝温度Tc1s,因此能通过将目标热源侧冷凝温度Tc1s设定为低于40℃来使热源侧冷凝温度Tc1稳定在低于40℃。
―C―
在热泵***1中,利用侧热交换器被划分为制热运转(加热运转)用的第一利用侧热交换器51a、51b和制冷运转(冷却运转)用的第二利用侧热交换器151a、151b。因此,在热泵***1中,例如,作为利用侧热交换器,与采用能供热源侧制冷剂、利用侧制冷剂及水介质流动的利用侧热交换器的结构的情况相比,能简化热交换器的结构。
―D―
在外部气体温度低、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器26a、26b的情况下(在制冷制热同时运转模式时、全制热运转模式时),相当于作为制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器26a、26b中的热源侧制冷剂的饱和温度的温度即热源侧蒸发温度Te1可能会非常低。因此,在不进行制冷运转(冷却运转)时,第二利用侧热交换器151a、151b内的热源侧制冷剂处于低温,水介质可能会被冷却而冻结。
因此,在热泵***1中,在第二利用侧热交换器151a、151b的热源侧制冷剂的出口设置在不进行制冷运转时关闭、在制冷运转时打开的利用侧热交换出口开闭阀154a、154b。
藉此,能使在不进行制冷运转时的第二利用侧热交换器151a、151b的热源侧制冷剂不处于低温,从而能抑制水介质的冻结。
<变形例1>
在上述热泵***1(参照图1)中,在外部气体温度Ta处于25℃以下且制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存的情况(即制冷制热同时运转模式)下,通过控制热源侧压缩机21的运转容量来进行使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃的运转。
除此之外,为了进一步抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力,也可进行热源侧风扇36a、36b的运转风量的控制。
例如,在制冷制热同时运转模式中,控制部1a对热源侧风扇36a、36b中的朝作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器供给室外空气的热源侧风扇的运转风量进行控制,以与热源侧压缩机21的运转容量的控制相同地使热源侧冷凝温度Tc1达到目标热源侧冷凝温度Tc1s。更具体而言,在热源侧冷凝温度Tc1比目标热源侧冷凝温度Tc1s大的情况下,控制部1a进行控制,以通过减小热源侧风扇的转速(即运转频率)来减小热源侧风扇的运转风量。藉此,由于能进一步抑制作为热源侧制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力,因此能更为高效地进行运转。
<变形例2>
在上述热泵***1(参照图1)中,在外部气体温度Ta进一步降低的情况下,可能需要进行制冷制热同时运转模式下的运转。即,可能存在以下情况:外部气体温度Ta处于10℃以下,且制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存,且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器。
在该情况下,热源侧蒸发温度Te1可能处于0℃以下。因此,在进行制冷运转的第二利用侧热交换器中流动的热源侧制冷剂的温度也处于0℃以下,在第二利用侧热交换器中因热源侧制冷剂的蒸发而被冷却的水介质可能会冻结。
对此,为了在进行制冷运转的第二利用侧热交换器的热源侧制冷剂的出口防止热源侧制冷剂的压力降低,也可考虑设置压力调节阀,但可能会因该压力调节阀的压力损失而不能高效地进行运转。
因此,在本变形例的热泵***1中,在外部气体温度Ta处于10℃以下、且制冷运转和制热运转并存、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器、且热源侧蒸发温度Te1处于下限蒸发温度Te1m以下的情况下,间歇地进行制冷运转。
更具体而言,控制部1a对外部气体温度Ta是否处于10℃以下进行判定,对是否是制冷制热同时运转模式进行判定,对热源侧蒸发温度Te1是否处于下限蒸发温度Te1m以下进行判定。在此,下限蒸发温度Te1m是在考虑了第二利用侧热交换器151a、151b中的水介质是否发生冻结的基础上进行设定的值,例如被设定为0℃。
此外,在满足上述判定条件的情况下,控制部1a反复进行以下控制:将进行制冷运转的利用单元的第二利用侧膨胀阀及利用侧热交换出口开闭阀关闭一定时间,然后打开一定时间。藉此,间歇地进行制冷运转。
藉此,在本变形例的热泵***1中,能抑制水介质的冻结,另外,与设置压力调节阀的情况相比,能抑制效率的降低,并进行制冷运转。
(2)第二实施方式
<结构>
-整体-
图4是本发明第二实施方式的热泵***101的示意结构图。热泵***101是能利用蒸汽压缩式的热泵循环来进行制冷运转(冷却运转)、制热运转、供热水运转(加热运转)的装置。
热泵***101主要包括:热源单元2;多个(图4中为两个)利用单元105a、105b;排出制冷剂连通管12;液体制冷剂连通管13;吸入制冷剂连通管14;水介质制冷制热单元75a、75b(水介质利用设备);以及水介质连通管15a、16a、15b、16b。此外,热源单元2和利用单元105a、105b通过经由制冷剂连通管12、13、14连接在一起而构成热源侧制冷剂回路20。利用单元5a、5b构成利用侧制冷剂回路50a、50b。利用单元5a、5b和水介质制冷制热单元75a、75b通过经由水介质连通管15a、16a、15b、16b连接在一起而构成水介质回路70a、70b。在热源侧制冷剂回路20中封入有作为HFC类制冷剂中的一种的HFC-410A以作为热源侧制冷剂。另外,在利用侧制冷剂回路50a、50b中封入有作为HFC类制冷剂中的一种的HFC-134a以作为利用侧制冷剂。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角度考虑,较为理想的是使用相当于饱和气体温度65℃的压力以计示压力表示最高在2.8MPa以下、优选在2.0MPa以下的制冷剂。此外,HFC-134a是具有这种饱和压力特性的制冷剂中的一种。另外,作为水介质的水在水介质回路70a、70b中循环。
-热源单元-
热源单元2设置于室外(例如集合住宅、大楼的屋顶等)。热源单元2经由制冷剂连通管12、13、14而与利用单元105a、105b连接在一起,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。热源单元2的结构与第一实施方式的热源单元2的结构相同。因此,在此省略热源单元2的详细说明。
―排出制冷剂连通管―
排出制冷剂连通管12的结构与第一实施方式的排出制冷剂连通管12的结构相同。因此,在此省略排出制冷剂连通管12的详细说明。
―液体制冷剂连通管―
液体制冷剂连通管13的结构与第一实施方式的液体制冷剂连通管13的结构相同。因此,在此省略液体制冷剂连通管13的详细说明。
―吸入制冷剂连通管―
吸入制冷剂连通管14的结构与第一实施方式的吸入制冷剂连通管14的结构相同。因此,在此省略吸入制冷剂连通管12的详细说明。
-利用单元-
利用单元105a、105b设置于室内(例如集合住宅的各户、大楼的各划区等)。利用单元105a、105b经由制冷剂连通管12、13、14而与热源单元2连接在一起,从而构成热源侧制冷剂回路20的一部分。另外,利用单元105a、105b构成利用侧制冷剂回路50a、50b。此外,利用单元105a、105b经由水介质连通管15a、16a、15b、16b而与水介质制冷制热单元75a、75b连接在一起,从而构成水介质回路70a、70b的一部分。利用单元105b的结构与利用单元105a的结构相同。因此,在此仅说明利用单元105a的结构,至于利用单元105b的结构,则标注下标“b”以代替表示利用单元105a各部分的符号的下标“a”并省略各部分的说明。
利用单元105a主要具有第一利用侧热交换器51a、第一利用侧膨胀阀52a、第二利用侧热交换器151a、第二利用侧膨胀阀152a、利用侧压缩机55a、制冷剂-水热交换器57a、制冷剂-水热交换侧膨胀阀58a、利用侧储罐59a、第一循环泵71a、第二循环泵171a、储热水箱161a。除了水介质回路170a之外,利用单元105a的结构与第一实施方式的利用单元5a相同。因此,在此仅对水介质回路170a进行说明。
第二循环泵171a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)被第二循环泵电动机172a驱动的泵。第二循环泵171a设于第二利用侧水出口管73a。第二循环泵电动机172a能利用逆变装置(未图示)来改变其转速(即运转频率),藉此,能进行第二循环泵171a的容量控制。第二利用侧水入口管173a通过冷温水切换机构175a从第一利用侧水入口管73a的比第一循环泵71a更靠上游侧的部分分支出。第二利用侧水出口管174a与第一利用侧水出口管74a合流。冷温水切换机构175a是用于实现在制冷剂-水热交换器57a中被加热后的水介质或在第二利用侧热交换器151a中被冷却后的水介质在利用单元5a与设于利用单元5a外的水介质制冷制热单元75a之间选择性地进行交换的机构。冷温水切换机构175a由三通阀构成。
储热水箱161a设置于室内(在此是利用单元105a内)。储热水箱161a是积存作为用于供热水的水介质的水的容器。在储热水箱161a的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163a,在储热水箱161a的下部连接有用于进行被供热水管163a消耗的水介质的补充的供水管164a。在储热水箱161a内设有热交换线圈162a。
热交换线圈162a设于储热水箱161a内。热交换线圈162a是通过进行在水介质回路70a中循环的水介质与储热水箱161a内的水介质之间的热交换而作为储热水箱161a内的水介质的加热器起作用的热交换器。在热交换线圈162a的入口连接有从第一利用侧水出口管74a分支出的储热水箱侧水入口管176a。另外,在热交换线圈162a的出口连接有与第一利用侧水入口管73a合流的储热水箱侧水出口管178a。储热水箱侧水入口管176a通过制热供热水切换机构177a而从第一利用侧水出口管74a分支出。制热供热水切换机构177a能进行将在水介质回路70a中循环的水介质供给至储热水箱161a和水介质制冷制热单元75a这两者、或供给至储热水箱161a和水介质制冷制热单元75a中的任一者的切换。制热供热水切换机构177a由三通阀构成。供热水箱侧水出口管178a在第一利用侧水入口管73a的冷温水切换机构175a与第一循环泵71a之间合流。藉此,储热水箱161a能利用在利用单元5a中被加热后的在水介质回路70a中循环的水介质来加热储热水箱161a内的水介质并将其作为温水加以积存。在此,作为储热水箱161a,采用了将通过与在利用单元105a中被加热后的水介质进行热交换而被加热的水介质积存的型式的储热水箱,但也可采用将在利用单元105a中被加热后的水介质积存的型式的储热水箱。
另外,在利用单元105a中设有各种传感器。除了设有储热水温度传感器165a这点之外,设于利用单元105a的传感器与第一实施方式的利用单元5a相同。因此,在此仅对储热水温度传感器165a进行说明。储热水温度传感器165a是对积存于储热水箱161a的水介质的温度即储热水温度Twha进行检测的温度传感器。另外,利用单元105a具有对构成利用单元105a的各部分的动作进行控制的利用侧控制部69a。此外,利用侧控制部69a具有用于进行利用单元105a的控制的微型计算机、存储器等。利用侧控制部69a能与遥控器(未图示)进行控制信号等的交换或与热源单元2的热源侧控制部49进行控制信号等的交换。
-水介质制冷制热单元-
水介质制冷制热单元75a、75b(水介质利用设备)的结构与第一实施方式的水介质制冷制热单元75a、75b的结构相同。因此,在此省略水介质制冷制热单元75a、75b的详细说明。
―水介质连通管―
水介质连通管15a、16a的结构与第一实施方式的水介质连通管15a、16a的结构相同。因此,在此省略水介质连通管15a、16a的详细说明。
此外,由利用侧控制部69a、69b和热源侧控制部49构成进行热泵***101的运转控制的控制部101a,进行以下运转和各种控制。
<动作>
接着,对热泵***101的动作进行说明。
作为热泵***101的运转,存在全制热运转模式、制冷制热同时运转模式、全制冷运转模式。全制热运转模式是在只存在被设定为制热运转、供热水运转(加热运转)的利用单元的状态下仅进行制热运转(和/或供热水运转)的运转模式。制冷制热同时运转模式是以下运转模式:在利用单元105a、106b中的一个利用单元被设定为制冷运转(冷却运转)、且利用单元105a、105b中的另一个利用单元被设定为制热运转(加热运转)、供热水运转(加热运转)的状态下,或者,在利用单元105a、105b中的至少一个利用单元被设定为同时进行制冷运转和供热水运转的制冷供热水运转的状态下,进行制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的运转。全制冷运转模式是在只存在被设定为制冷运转(冷却运转)的利用单元的状态下仅进行制冷运转的运转模式。另外,能根据利用单元105a、105b整体的热负载(制冷负载和制热负载的合计)将制冷制热同时运转模式划分为制冷制热同时运转模式(蒸发主体)和制冷制热同时运转模式(散热主体)。制冷制热同时运转模式(蒸发主体)是处于利用单元105a、105b的制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存、且将热源侧制冷剂从利用单元105a、105b经由液体制冷剂连通管13输送至热源单元2的状态下的运转模式。制冷制热同时运转模式(散热主体)是处于利用单元105a、105b的制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存、且将热源侧制冷剂从热源单元2经由液体制冷剂连通管13输送至利用单元105a、105b的状态下的运转模式。
―全制热运转模式―
在仅进行利用单元105a、105b的制热运转(和/或供热水运转)的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发状态(图4的第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b被关闭。此外,第二利用侧膨胀阀152a、152b及利用侧热交换出口开闭阀154a、154b被关闭。此外,冷温水切换机构175a、175b及制热供热水切换机构177a、177b被切换至将在制冷剂-水热交换器57a、57b中加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元75a、75b和/或储热水箱161a、161b的状态。在此,假定处于利用单元105a、105b全都被设定为制热运转的状态来进行说明。在此,利用单元105a、105b全都被设定为制热运转的状态下的动作与第一实施方式的利用单元5a、5b全都被设定为制热运转的状态下的动作相同。因此,在此省略利用单元105a、105b全都被设定为制热运转的状态下的动作的详细说明。
在进行利用单元105a、105b的供热水运转的情况下,在进行供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至储热水箱即可。藉此,在制冷剂-水热交换器57a、57b中加热后的水介质被第一循环泵71a、71b经由第一利用侧水出口管74a、74b及储热水箱侧水入口管176a、176b供给至储热水箱161a、161b。此外,在热交换线圈162a、162b中,与储热水箱161a、161b内的水介质进行热交换而散热,从而对储热水箱161a、161b内的水介质进行加热。
另外,在同时进行利用单元105a、105b的制热运转和供热水运转的情况下,在进行制热运转和供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元及储热水箱即可。
就这样,来执行仅进行利用单元105a、105b的制热运转(和/或供热水运转)的全制热运转模式下的动作。
―制冷制热同时运转模式(蒸发主体)―
在利用单元105a、105b的制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元105a、105b中的被设定为制冷运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀被关闭,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。另一方面,在利用单元105a、105b中的被设定为制热运转(和/或供热水运转)的利用单元中,第二利用侧膨胀阀及利用侧热交换出口开闭阀被关闭,冷温水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中被加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。在此,假定第一热源侧切换机构23a被切换至热源侧散热运转状态、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发运转状态、吸入返回膨胀阀30被关闭来进行说明。另外,假定处于利用单元105a被设定为制冷运转、且利用单元105b被设定为制热运转(和/或供热水运转)的状态来进行说明。在此,利用单元105a被设定为制冷运转、且利用单元105b被设定为制热运转的状态下的动作与第一实施方式的利用单元5a被设定为制冷运转、且利用单元5b被设定为制热运转的状态下的动作相同。因此,在此省略利用单元105a被设定为制冷运转、且利用单元105b被设定为制热运转的状态下的动作的详细说明。
在进行利用单元105a、105b的供热水运转的情况下,在进行供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至储热水箱即可。藉此,在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质被第一循环泵经由第一利用侧水出口管及储热水箱侧水入口管供给至储热水箱。此外,在热交换线圈中,与储热水箱内的水介质进行热交换而散热,从而对储热水箱内的水介质进行加热。
另外,在同时进行利用单元105a、105b的制热运转和供热水运转的情况下,在进行制热运转和供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元及储热水箱即可。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(蒸发主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元105a、105b中的一个利用单元被设定为制冷运转、且利用单元105a、105b中的另一个利用单元被设定为制热运转的状态下进行制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的运转。
另外,也能使利用单元105a、105b中的至少一个利用单元处于被设定为同时进行制冷运转和供热水运转的制冷供热水运转的状态。在该情况下,在热源侧制冷剂回路20中,与上述相同,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元105a、105b中的被设定为制冷供热水运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀和第二利用侧膨胀阀被打开,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态,制热供热水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至储热水箱的状态。在此,假定处于利用单元105a、105b全都被设定为制冷供热水运转的状态来进行说明。
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后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。分离出制冷机油后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由第一热源侧切换机构23a及第一热源侧气体制冷剂管24a而被输送至第一热源侧热交换器26a,其余部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀35而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。被输送至第一热源侧热交换器26a后的高压的热源侧制冷剂在第一热源侧热交换器26a中与由第一热源侧风扇36a供给来的室外空气进行热交换而散热。在第一热源侧热交换器26a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一热源侧膨胀阀28a而被输送至第一过冷却器31a。被输送至第一过冷却器31a后的热源侧制冷剂与从第一热源侧液体制冷剂管27a被分支到第一吸入返回管29a的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷状态。在第一吸入返回管29a中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在第一过冷却器31a中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管27a而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27。
输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被一分为二而输送至利用单元105a、105b。
被输送至利用单元105a、105b后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧气体制冷剂管54a、54b而被输送至第一利用侧热交换器51a、51b。被输送至第一利用侧热交换器51a、51b后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a、51b中与在利用侧制冷剂回路50a、50b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51a、51b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧膨胀阀52a、52b而被输送至利用侧热交换出入口连接管53a、53b。被输送至利用侧热交换出入口连接管53a、53b的热源侧制冷剂的一部分被输送至液体制冷剂连通管13而合流,其余部分被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b。
被输送至液体制冷剂连通管13而合流的热源侧制冷剂被输送至热源单元2。
被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b后的热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a、152b中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由利用侧热交换出入口连接管53a、53b而被输送至第二利用侧热交换器151a、151b。被输送至第二利用侧热交换器151a、151b的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中与利用第二循环泵171a、171b在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器151a、151b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由利用侧热交换出口开闭阀154a、154b及第二利用侧气体制冷剂管153a、153b而从利用单元105a、105b被输送至吸入制冷剂连通管14。
被输送至吸入制冷剂连通管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被输送至吸入侧截止阀34、热源侧气体制冷剂管25。另外,从液体制冷剂连通管13被输送至热源单元2的热源侧制冷剂经由液体侧截止阀33而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27,并与来自第一热源侧液体制冷剂管27a的热源侧制冷剂合流。在热源侧液体制冷剂合流管27中合流后的液体制冷剂经由第二热源侧液体制冷剂管27b而被输送至第二过冷却器31b。由于热源侧制冷剂在第二吸入返回管29b中不流动,因此被输送至第二过冷却器31b后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至第二热源侧膨胀阀28b。被输送至第二热源侧膨胀阀28b的热源侧制冷剂在第二热源侧膨胀阀28a中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二热源侧液体制冷剂管27b被输送至第二热源侧热交换器26b。被输送至第二热源侧热交换器26b后的低压的热源侧制冷剂在第二热源侧热交换器26b中与由第二热源侧风扇36b供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在第二热源侧热交换器26b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二热源侧气体制冷剂管24b、第二热源侧切换机构23b及连通管38而被输送至热源侧气体制冷剂管25,并与从吸入制冷剂连通管14被输送至热源单元2的热源侧制冷剂合流。在热源侧气体制冷剂管25中合流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。
另一方面,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中的蒸发来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行冷却。在第二利用侧热交换器151a、151b中被冷却后的水介质利用第二循环泵171a、171b经由第二利用侧水出口管174a、174b及第一利用侧水出口管74a、74b而从利用单元105a、105b被输送至水介质连通管16a、16b。被输送至水介质连通管16a、16b后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a、75b。被输送至水介质制冷制热单元75a、75b后的水介质在热交换面板76a、76b中被加热,藉此,来对室内的墙壁等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
另外,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中的散热来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器57a、57b中加热后的水介质被第一循环泵71a、71b经由第一利用侧水出口管74a、74b及储热水箱侧水入口管176a、176b供给至储热水箱161a、161b。此外,在热交换线圈162a、162b中,与储热水箱161a、161b内的水介质进行热交换而散热,从而对储热水箱161a、161b内的水介质进行加热。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(蒸发主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元105a、105b中的至少一个利用单元被设定为同时进行制冷运转和供热水运转的制冷供热水运转的状态下进行制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的运转。
―制冷制热同时运转模式(散热主体)―
在利用单元105a、105b的制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元105a、105b中的被设定为制冷运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀被关闭,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。另一方面,在利用单元105a、105b中的被设定为制热运转(和/或供热水运转)的利用单元中,第二利用侧膨胀阀及利用侧热交换出口开闭阀被关闭,冷温水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中被加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态。在此,假定第一热源侧切换机构23a被切换至热源侧散热运转状态、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧蒸发运转状态、吸入返回膨胀阀30被关闭来进行说明。另外,假定处于利用单元5a被设定为制冷运转、且利用单元5b被设定为制热运转的状态来进行说明。在此,利用单元105a被设定为制冷运转、且利用单元105b被设定为制热运转的状态下的动作与第一实施方式的利用单元5a被设定为制冷运转、且利用单元5b被设定为制热运转的状态下的动作相同。因此,在此省略利用单元105a被设定为制冷运转、且利用单元105b被设定为制热运转的状态下的动作的详细说明。
在进行利用单元105a、105b的供热水运转的情况下,在进行供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至储热水箱即可。藉此,在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质被第一循环泵经由第一利用侧水出口管及储热水箱侧水入口管供给至储热水箱。此外,在热交换线圈中,与储热水箱内的水介质进行热交换而散热,从而对储热水箱内的水介质进行加热。
另外,在同时进行利用单元105a、105b的制热运转和供热水运转的情况下,在进行制热运转和供热水运转的利用单元中,只要切换制热供热水切换机构以将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至水介质制冷制热单元及储热水箱即可。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(散热主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元105a、105b中的一个利用单元被设定为制冷运转、且利用单元105a、105b中的另一个利用单元被设定为制热运转的状态下进行制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的运转。
另外,也能使利用单元105a、105b中的至少一个利用单元处于被设定为同时进行制冷运转和供热水运转的制冷供热水运转的状态。在该情况下,在热源侧制冷剂回路20中,与上述相同,热源侧切换机构23a、23b中的一个切换机构被切换至热源侧散热运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用实线表示的状态),热源侧切换机构23a、23b中的另一个切换机构被切换至热源侧蒸发运转状态(图4的热源侧切换机构23a、23b的用虚线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。另外,吸入返回膨胀阀30a、30b中的对应于被切换至热源侧蒸发运转状态的热源侧切换机构的吸入返回膨胀阀被关闭。此外,在利用单元105a、105b中的被设定为制冷供热水运转的利用单元中,第一利用侧膨胀阀和第二利用侧膨胀阀被打开,利用侧热交换出口开闭阀被打开,冷温水切换机构被切换至将在第二利用侧热交换器中冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元的状态,制热供热水切换机构被切换至将在制冷剂-水热交换器中加热后的水介质供给至储热水箱的状态。在此,假定处于利用单元105a、105b全都被设定为制冷供热水运转的状态来进行说明。
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后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。分离出制冷机油后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由第一热源侧切换机构23a及第一热源侧气体制冷剂管24a而被输送至第一热源侧热交换器26a,其余部分经由热源侧排出分支管21d及排出侧截止阀35而从热源单元2被输送至排出制冷剂连通管12。被输送至第一热源侧热交换器26a后的高压的热源侧制冷剂在第一热源侧热交换器26a中与由第一热源侧风扇36a供给来的室外空气进行热交换而散热。在第一热源侧热交换器26a中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一热源侧膨胀阀28a而被输送至第一过冷却器31a。被输送至第一过冷却器31a后的热源侧制冷剂与从第一热源侧液体制冷剂管27a被分支到第一吸入返回管29a的热源侧制冷剂进行热交换而被冷却到过冷状态。在第一吸入返回管29a中流动的热源侧制冷剂被返回至热源侧吸入管21c。在第一过冷却器31a中被冷却后的热源侧制冷剂经由热源侧液体制冷剂管27a而被输送至热源侧液体制冷剂合流管27。被输送至热源侧液体制冷剂合流管27后的高压的热源侧制冷剂的一部分经由液体侧截止阀33而被输送至液体制冷剂连通管13,其余部分被输送至第二热源侧液体制冷剂管27b。
输送至排出制冷剂连通管12后的高压的热源侧制冷剂被一分为二而输送至利用单元105a、105b。
从排出制冷剂连通管12被输送至利用单元105a、105b后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧气体制冷剂管54a、54b而被输送至第一利用侧热交换器51a、51b。被输送至第一利用侧热交换器51a、51b后的高压的热源侧制冷剂在第一利用侧热交换器51a、51b中与在利用侧制冷剂回路50a、50b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51a、51b中散热后的高压的热源侧制冷剂经由第一利用侧膨胀阀52a、52b而被输送至利用侧热交换出入口连接管53a、53b。
输送至液体制冷剂连通管13后的热源侧制冷剂被一分为二而输送至利用单元105a、105b。
从液体制冷剂连通管13被输送至利用单元105a、105b的高压的热源侧制冷剂在利用侧热交换出入口连接管53a、53b中与在第一利用侧热交换器51a、51b中散热后的热源侧制冷剂合流。在利用侧热交换出入口连接管53a、53b中合流后的热源侧制冷剂被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b。被输送至第二利用侧膨胀阀152a、152b后的热源侧制冷剂在第二利用侧膨胀阀152a、152b中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由利用侧热交换出入口连接管53a、53b而被输送至第二利用侧热交换器151a、152b。被输送至第二利用侧热交换器151a、151b的低压的热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中与利用第二循环泵171a、171b在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行热交换而蒸发。在第二利用侧热交换器151a、151b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由利用侧热交换出口开闭阀154a、154b及第二利用侧气体制冷剂管153a、153b而从利用单元105a、105b被输送至吸入制冷剂连通管14。
被输送至吸入制冷剂连通管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被输送至吸入侧截止阀34、热源侧气体制冷剂管25。另外,从热源侧液体制冷剂合流管27被输送至第二热源侧液体制冷剂管27b的热源侧制冷剂被输送至第二过冷却器31b。由于热源侧制冷剂在第二吸入返回管29b中不流动,因此被输送至第二过冷却器31b后的热源侧制冷剂不进行热交换就被输送至第二热源侧膨胀阀28b。被输送至第二热源侧膨胀阀28b后的热源侧制冷剂在第二热源侧膨胀阀28b中被减压而变为低压的气液两相状态,并经由第二热源侧液体制冷剂管27b被输送至第二热源侧热交换器26b。被输送至第二热源侧热交换器26b后的低压的热源侧制冷剂在第二热源侧热交换器26b中与由第二热源侧风扇36b供给来的室外空气进行热交换而蒸发。在第二热源侧热交换器26b中蒸发后的低压的热源侧制冷剂经由第二热源侧气体制冷剂管24b、第二热源侧切换机构23b及连通管38而被输送至热源侧气体制冷剂管25,并与从吸入制冷剂连通管14被输送至热源单元2的热源侧制冷剂合流。在热源侧气体制冷剂管25中合流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。
另一方面,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在第二利用侧热交换器151a、151b中的蒸发来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行冷却。在第二利用侧热交换器151a、151b中被冷却后的水介质利用第二循环泵171a、171b经由第二利用侧水出口管174a、174b及第一利用侧水出口管74a、74b而从利用单元105a、105b被输送至水介质连通管16a、16b。被输送至水介质连通管16a、16b后的水介质被输送至水介质制冷制热单元75a、75b。被输送至水介质制冷制热单元75a、75b后的水介质在热交换面板76a、76b中被加热,藉此,来对室内的墙壁等进行冷却或对室内的地板进行冷却。
另外,在水介质回路70a、70b中,通过热源侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中的散热来对在水介质回路70a、70b中循环的水介质进行加热。在制冷剂-水热交换器57a、57b中加热后的水介质被第一循环泵71a、71b经由第一利用侧水出口管74a、74b及储热水箱侧水入口管176a、176b供给至储热水箱161a、161b。此外,在热交换线圈162a、162b中,与储热水箱161a、161b内的水介质进行热交换而散热,从而对储热水箱161a、161b内的水介质进行加热。
就这样,进行制冷制热同时运转模式(散热主体)下的动作,该制冷制热同时运转模式在利用单元5a、5b中的至少一个利用单元被设定为同时进行制冷运转和供热水运转的制冷供热水运转的状态下进行制冷运转和制热运转(和/或供热水运转)并存的运转。
―全制冷运转模式―
在仅进行利用单元105a、105b的制冷运转的情况下,在热源侧制冷剂回路20中,第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b被切换至热源侧散热运转状态(图4的第一热源侧切换机构23a、第二热源侧切换机构23b的用实线表示的状态)。第三热源侧切换机构39被切换至制冷制热同时运转状态(图4的第三热源侧切换机构39的用实线表示的状态)。此外,第一利用侧膨胀阀52a、52b被关闭,利用侧热交换出口开闭阀154a、154b被打开。此外,冷温水切换机构175a、175b被切换至将在第二利用侧热交换器151a、151b中被冷却后的水介质供给至水介质制冷制热单元75a、75b的状态。在此,假定处于利用单元105a、105b全都被设定为制冷运转的状态来进行说明。在此,利用单元105a、105b全都被设定为制冷运转的状态下的动作与第一实施方式的利用单元5a、5b全都被设定为制冷运转的状态下的动作相同。因此,在此省略利用单元105a、105b全都被设定为制冷运转的状态下的动作的详细说明。
就这样,来执行仅进行利用单元105a、105b的制冷运转的全制冷运转模式下的动作。
―运转模式的切换及热负载平衡控制―
如上所述,在热泵***101中,通过进行运转模式的切换,能对应于针对利用单元105a、105b分别任意地设定了制冷运转(冷却运转)或制热运转、供热水运转(加热运转)的运转状态。即,在针对利用单元105a、105b分别设定了制冷运转或制热运转(和/或供热水运转)的状态下,热泵***101能进行根据利用单元105a、105b整体的热负载使第一热源侧热交换器26a及第二热源侧热交换器26b作为热源侧制冷剂的蒸发器或热源侧制冷剂的散热器起作用,从而与利用单元105a、105b整体的热负载平衡的运转。在此,除了在制热运转模式中存在供热水运转这点及在制冷制热同时运转模式中存在供热水运转、制冷供热水运转这点之外,上述运转模式的切换及热负载平衡控制与第一实施方式的运转模式的切换及热负载平衡控制相同。因此,在此省略运转模式的切换及热负载平衡控制的详细说明。
―利用侧冷凝温度的控制及目标利用侧冷凝温度、目标热源侧冷凝温度的设定―
在热泵***101中,在全制热运转模式时、制冷制热同时运转模式时,如上所述,在第一利用侧热交换器51a、51b中,在利用侧制冷剂回路50a、50b中循环的利用侧制冷剂因在热源侧制冷剂回路20中循环的热源侧制冷剂的散热而被加热。此外,利用侧制冷剂回路50a、50b能利用该从热源侧制冷剂获得的热量来实现温度比热源侧制冷剂回路20的制冷循环的温度高的制冷循环。藉此,能通过利用侧制冷剂在制冷剂-水热交换器57a、57b中的散热来获得高温的水介质。此时,为稳定地获得高温的水介质,较为理想的是进行控制,以使热源侧制冷剂回路20中的制冷循环及利用侧制冷剂回路50a、50b中的制冷循环均稳定。因此,控制部101a进行与第一实施方式相同的利用侧冷凝温度Tc2a、Tc2b的控制。
另外,此时,为了获得各利用单元105a、105b中要求的水介质的设定温度,较为理想的是恰当地设定目标热源侧冷凝温度Tc1s、目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs。因此,控制部101a进行与第一实施方式相同的目标利用侧冷凝温度Tc2as、Tc2bs、目标热源侧冷凝温度Tc1s的设定。
―低外部气体温度条件下的制冷制热同时运转模式的目标热源侧冷凝温度的设定―
在热泵***101中,当处于低外部气体温度的条件下的制冷制热同时运转模式时,作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器的散热能力有变大的倾向,运转效率降低的倾向变得显著。因此,控制部101a与第一实施方式相同地进行运转,以在外部气体温度Ta处于25℃以下且制冷运转(冷却运转)和制热运转(加热运转)并存的情况(即制冷制热同时运转模式)下,使热源侧冷凝温度Tc1低于40℃。
<特征>
热泵***101具有如下特征。
-A-
在热泵***101中,能获得与第一实施方式的热泵***1相同的作用效果(参照第一实施方式的热泵***1的<特征>)。
―B―
而且,在热泵***101中,各利用单元105a、105b能同时进行制热运转、供热水运转(加热运转)和制冷运转(冷却运转),因此,例如能同时进行基于制冷运转的室内的制冷和基于供热水运转的供热水。因此,热泵***101对于有时同时进行供热水和制冷的集合住宅等是有效的。此外,在热泵***101中,由于能进行将水介质加热至65℃以上的运转,因此对于需要高温水介质的供热水用途是有效的。
<变形例1>
为了进一步有效利用上述热泵***101(参照图4)中的制冷供热水运转,也可在各利用单元105a、105b中,在制冷运转(冷却运转)时积存于储热水箱161a、161b的水介质的温度即储热水温度Twha、Twhb处于规定的储热水设定温度Twhas、Twhbs以下的情况下,进行供热水运转(加热运转)即制冷供热水运转。
例如,能根据图5所示的流程图进行从制冷运转朝制冷供热水运转的转移处理。
首先,控制部101a对各利用单元105a、105b中是否存在进行制冷运转的利用单元进行判定(步骤S1)。
然后,控制部101a对进行制冷运转的利用单元的储热水箱中的储热水温度(在此是储热水温度Twha和/或储热水温度Twhb)是否处于储热水设定温度(在此是储热水设定温度Twhas和/或储热水设定温度Twhbs)以下进行判定(步骤S2)。
随后,在步骤S2中,在判定为存在储热水温度处于储热水设定温度以下的储热水箱的情况下,控制部1a进行具有储热水温度处于储热水设定温度以下的储热水箱的利用单元的制冷供热水运转(步骤S3)。
然后,控制部101a判定通过制冷供热水运转是否使储热水温度上升至比储热水设定温度高(步骤S4)。
随后,在步骤S4中,在判定为储热水温度上升至比储热水设定温度高的情况下,控制部101a转移至利用单元的制冷运转(步骤S5)。
藉此,在本变形例的热泵***101中,在制冷运转时,在储热水温度Twha、Twhb处于储热水设定温度Twhas、Twhbs以下的情况下,进行制冷供热水运转,因此,能有效利用热源侧制冷剂在制冷运转中冷却水介质所获得的热量,并能将储热水温度Twha、Twhb维持在储热水设定温度Twhas、Twhbs以上。而且,由于能针对利用单元105a、105b分别进行该从制冷运转朝制冷供热水运转的转移处理,因此能在集合住宅等中按户来有效利用热源侧制冷剂在制冷运转中冷却水介质所获得的热量,并能实现节能化。
<变形例2>
在上述热泵***101(参照图4)中,也可与第一实施方式的变形例1、2相同,采用热源侧风扇的风量控制、用于防止第二利用侧热交换器151a、151b冻结的制冷运转(冷却运转)的间歇运转控制。
(3)其他实施方式
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-
在上述热泵***1、101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℃的压力以计示压力表示最高在2.8MPa以下、优选在2.0MPa以下的制冷剂即可。
―B―
在上述热泵***1、10中,采用了连接有多个具有第一利用侧热交换器51a、51b及第二利用侧热交换器151a、151b的利用单元5a、5b的结构,但并不限定于此,也可以是连接有多个具有第一利用侧热交换器51a、51b及第二利用侧热交换器151a、151b的利用单元5a、5b和不具有第二利用侧热交换器151a、151b的利用单元的结构。
工业上的可利用性
本发明能广泛应用于采用将进行水介质的冷却运转或加热运转的多个利用单元连接到具有多个热源侧热交换器的热源单元的结构、并能进行冷却运转及加热运转的同时运转的热泵***。
(符号说明)
1   热泵***
1a  控制部
2   热源单元
5a、5b  利用单元
20   热源侧制冷剂回路
21   热源侧压缩机
26a、26b  热源侧热交换器
36a、36b  热源侧风扇
50a、50b  利用侧制冷剂回路
51a、51b  第一利用侧热交换器
55a、55b  利用侧压缩机
57a、57b  制冷剂-水热交换器
75a、75b  水介质制冷制热单元(水介质利用设备)
151a、151b  第二利用侧热交换器
154a、154b  利用侧热交换出口开闭阀
161a、161b  储热水箱
175a、175b  冷温水切换机构
Ta  外部气体温度
Tc1  热源侧冷凝温度
Tc1s、Tc1s  目标热源侧冷凝温度
Te  热源侧蒸发温度
Te1m  下限蒸发温度
Twha、Twhb  储热水温度
Twhas、Twhbs  储热水设定温度
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2006-343052号公报

Claims (9)

1.一种热泵***(1、101),其特征在于,包括:
热源侧制冷剂回路(20),该热源侧制冷剂回路(20)是通过将具有利用侧热交换器(51a、51b、151a、151b)的多个利用单元(5a、5b)连接到具有对热源侧制冷剂进行压缩的热源侧压缩机(21)和多个热源侧热交换器(26a、26b)的热源单元(2)而构成的;以及
控制部(1a),在针对每个所述利用单元设定了通过热源侧制冷剂在所述利用侧热交换器中的蒸发来冷却水介质的冷却运转或通过热源侧制冷剂在所述利用侧热交换器中的散热来加热水介质的加热运转的状态下,该控制部(1a)能进行根据多个所述利用单元整体的热负载使多个所述热源侧热交换器作为热源侧制冷剂的蒸发器或热源侧制冷剂的散热器起作用,从而与多个所述利用单元整体的热负载平衡的运转,
各所述利用单元还具有利用侧制冷剂回路(50a、50b),该利用侧制冷剂回路(50a、50b)是通过将对利用侧制冷剂进行压缩的利用侧压缩机(55a、55b)与通过利用侧制冷剂和水介质之间的热交换来加热水介质的制冷剂-水热交换器(57a、57b)连接在一起而构成的,在所述加热运转时,所述制冷剂-水热交换器作为利用侧制冷剂的散热器起作用,所述利用侧热交换器作为利用侧制冷剂的蒸发器起作用、且作为热源侧制冷剂的散热器起作用,
在外部气体温度(Ta)处于25℃以下、且所述冷却运转和所述加热运转并存的情况下,所述控制部进行运转,以使作为制冷剂的散热器起作用的热源侧热交换器中的热源侧冷凝温度(Tc1)低于40℃,该热源侧冷凝温度相当于热源侧制冷剂的饱和温度。
2.如权利要求1所述的热泵***(1、101),其特征在于,
所述利用侧热交换器包括:
第一利用侧热交换器(51a、51b),该第一利用侧热交换器(51a、51b)在所述加热运转时作为利用侧制冷剂的蒸发器且作为热源侧制冷剂的散热器起作用;
第二利用侧热交换器(151a、151b),该第二利用侧热交换器(151a、151b)在所述冷却运转时通过热源侧制冷剂与水介质之间的热交换来冷却水介质,
所述利用侧制冷剂回路(50a、50b)是通过将所述利用侧压缩机(55a、55b)、所述制冷剂-水热交换器(57a、57b)及所述第一利用侧热交换器连接在一起而构成的。
3.如权利要求2所述的热泵***(101),其特征在于,
各所述利用单元(5a、5b)能同时进行加热运转和冷却运转,其中,在所述加热运转中,通过热源侧制冷剂在所述第一利用侧热交换器(51a、51b)中的散热及所述利用侧制冷剂回路(50a、50b)的运转来加热水介质,在所述冷却运转中,通过热源侧制冷剂在所述第二利用侧热交换器(151a、151b)中的蒸发来冷却水介质。
4.如权利要求3所述的热泵***(101),其特征在于,
所述制冷剂-水热交换器(57a、57b)与储热水箱(161a、161b)连接在一起,该储热水箱(161a、161b)对在所述制冷剂-水热交换器中加热后的水介质进行积存,或者对通过与在所述制冷剂-水热交换器中加热后的水介质热交换而被加热的水介质进行积存,
在所述冷却运转时积存于所述储热水箱的水介质的温度即储热水温度(Twha、Twhb)处于规定的储热水设定温度(Twhas、Twhbs)以下的情况下,所述控制部(1a)进行所述加热运转。
5.如权利要求1至4中任一项所述的热泵***(1、101),其特征在于,
所述热源侧压缩机(21)是容量可变型的压缩机,
所述控制部(1a)控制所述热源侧压缩机的运转容量,以使所述热源侧冷凝温度(Tc1)达到规定的目标热源侧冷凝温度(Tc1s),
在外部气体温度(Ta)处于25℃以下、且所述冷却运转和所述加热运转并存的情况下,所述控制部将所述目标热源侧冷凝温度设定为低于40℃。
6.如权利要求5所述的热泵***(1、101),其特征在于,
所述热源单元(2)还具有风量可变型的热源侧风扇(36a、36b),该热源侧风扇(36a、36b)供给作为多个所述热源侧热交换器(26a、26b)的冷却源或加热源的空气,
在外部气体温度(Ta)处于25℃以下、且所述冷却运转和所述加热运转并存的情况下,所述控制部(1a)控制所述热源侧风扇的运转风量,以使所述热源侧冷凝温度(Tc1)达到所述目标热源侧冷凝温度(Tc1s)。
7.如权利要求1至6中任一项所述的热泵***(1、101),其特征在于,
在外部气体温度(Ta)处于10℃以下、且所述冷却运转和所述加热运转并存、且存在作为热源侧制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器(26a、26b)、且相当于作为制冷剂的蒸发器起作用的热源侧热交换器中的热源侧制冷剂的饱和温度的热源侧蒸发温度(Te1)处于规定的下限蒸发温度(Te1m)以下的情况下,所述控制部(1a)间歇地进行所述冷却运转。
8.如权利要求1至7中任一项所述的热泵***(1、101),其特征在于,
在所述利用侧热交换器(51a、51b、151a、151b)的所述冷却运转时的热源侧制冷剂的出口设有在不进行所述冷却运转时关闭、在所述冷却运转时打开的利用侧热交换出口开闭阀(154a、154b)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的热泵***(1、101),其特征在于,
所述加热运转能将水介质加热至65℃以上。
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