DE112014000726T5

DE112014000726T5 - Heizsystem

Info

Publication number: DE112014000726T5
Application number: DE112014000726.9T
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Kume
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-10-29
Also published as: WO2014122922A1; JP5983451B2; JP2014152985A

Abstract

Ein Heizsystem umfasst einen Heißwasserlagerbehälter (20), einen Heizungskern (35), einen Kanal (36) und eine Entfrostungsbestimmungseinheit. Der Heißwasserlagerbehälter lagert zugeführtes Wasser, das von einem Wärmepumpenkreislauf (10) geheizt wird. Ein hochtemperaturseitiger Heizungskern heizt zugeführte Luft, die von einem Lüftungswärmetauscher (34) abgegeben wird, unter Verwendung des zugeführten Wassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter (20) gelagert ist, als eine Wärmequelle. Der Kanal (36) leitet aus dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegebene Abluft in Richtung eines Verdampfers (14) des Wärmepumpenkreislaufs (10). Die Entfrostungsbestimmungseinheit bestimmt, ob es erforderlich ist, dass der Verdampfer 14 entfrostet wird, oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass es erforderlich ist, dass der Verdampfer (14) entfrostet wird, und eine Wärmemenge (Qt) des zugeführten Wassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter (20) gelagert wird, eine Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt, wird ein Kompressor (11) des Wärmepumpenkreislaufs (10) deaktiviert.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf einer japanischen Patentanmeldung 2013-22859 , eingereicht am 8. Februar 2013, deren Inhalte hier in ihrer Gesamtheit per Referenz eingebunden sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Heizsystem mit einem Wärmepumpenkreislauf.
Hintergrundtechnik
Wie in dem Patentdokument 1 gezeigt, ist herkömmlicherweise ein Klimatisierungssystem mit einem Lüftungswärmetauscher und einem Wärmepumpenkreislauf bekannt.
Das Klimatisierungssystem dient dazu, die Änderung der Temperatur eines Raums während des Lüftens des Raums, der ein Raum ist, der klimatisiert werden soll, zu beschränken, indem Abluft (Innenluft), die aus dem Raum nach außerhalb abgegeben werden soll, und Einlass- oder Zuführungsluft (Außenluft), die von außen in den Raum eingeleitet werden soll, Wärme austauschen. Der Wärmepumpenkreislauf dient dazu, Luft, die während des Betriebs zum Heizen des Raums von dem Lüftungswärmetauscher abgegeben wird, zu heizen.
Das Lüftungssystem des Patentdokuments 1 ist mit einem Umleitungsluftdurchgang versehen, der die Innenluft, die aus dem Raum nach außerhalb abgegeben wird, in Richtung eines Verdampfers des Wärmepumpenkreislaufs leitet, während der Lüftungswärmetauscher umgangen wird. Während des Heizbetriebs leitet das Klimatisierungssystem einen Teil der Abluft (Innenluft) mit höherer Temperatur als die Außenluft über den Umleitungsluftdurchgang in Richtung des Verdampfers, um die Frostbildung auf dem Verdampfer zu beschränken und somit eine Verschlechterung der Wärmeaustauschleistung des Verdampfers zu verhindern.
Bisheriger Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2006-308241A

Zusammenfassung der Erfindung
Wenn gemäß der Untersuchung der Erfinder der vorliegenden Offenbarung während des Heizbetriebs, wie in dem Klimatisierungssystem des Patentdokuments 1 offenbart, ein Teil der Abluft über den Umleitungsdurchgang in Richtung des Verdampfers geleitet wird, wird die Fähigkeit zum Heizen von zugeführter Luft in dem Lüftungswärmetauscher verschlechtert. Es ist daher erforderlich, das Heizvermögen eines Wärmepumpenkreislaufs zu erhöhen, anstatt die gesamte Abluft zu dem Lüftungswärmetauscher zu leiten, um ausreichend Heizung für einen Raum bereitzustellen, während ein Teil der Abluft während des Heizbetriebs über den Umleitungsdurchgang in Richtung des Verdampfers geleitet wird.
Eine derartige Erhöhung der Heizkapazität des Wärmepumpenkreislaufs bewirkt eine Zunahme des Energieverbrauchs des Wärmepumpenkreislaufs. Da außerdem eine erhöhte Heizkapazität des Wärmepumpenkreislaufs bewirkt, dass die Verdampfungstemperatur eines Kühlmittels oder Kältemittels in dem Verdampfer verringert wird, kann die Frostbildung auf dem Verdampfer nur mit der Wärme eines Teils der Abluft nicht ausreichend unterdrückt werden.
Folglich wurde die vorliegende Offenbarung unter Beachtung der vorstehend erwähnten Angelegenheiten, die in der verwandten Technik auftreten, gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Heizsystem mit einem Wärmepumpenkreislauf bereitzustellen, der fähig ist, eine Zunahme des Energieverbrauchs des Wärmepumpenkreislaufs zu verhindern, wobei ausreichendes Heizen eines Raums, der geheizt werden soll, bewerkstelligt wird und die Verringerung der Wärmeaustauschkapazität eines Verdampfers aufgrund von Frostbildung beschränkt wird.
Angesichts der vorstehenden Aufgabe der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Heizsystem einen Wärmepumpenkreislauf, einen Wärmemediumbehälter, einen Lüftungswärmetauscher, einen hochtemperaturseitigen Heizungskern, ein Luftdurchgangsausbildungselement, eine Wärmeerfassungseinrichtung, eine Kältemittelausstoßkapazitätssteuerung, die den Betrieb des Kompressors steuert, und eine Entfrostungsbestimmungseinheit. Der Wärmepumpenkreislauf umfasst: (i) einen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; (ii) einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher, der den Wärmeaustausch zwischen dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel und einem Wärmemedium durchführt, (iii) eine Dekompressionseinheit, die das von dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher abgegebene Kältemittel dekomprimiert, und (iv) einen Verdampfer, der das von der Dekompressionseinheit dekomprimierte Kältemittel verdampft. Der Wärmemediumbehälter lagert das Wärmemedium, das in dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher geheizt wird. Der Lüftungswärmetauscher führt den Wärmeaustausch zwischen Abluft, die von einem Raum, der klimatisiert werden soll, nach außen abgegeben wird, und Einlassluft, die von außen in den Raum, der klimatisiert werden soll, eingeleitet wird, durch. Der hochtemperaturseitige Heizungskern heizt die von dem Lüftungswärmetauscher abgegebene Einlassluft unter Verwendung des Wärmemediums, das in dem Wärmemediumbehälter gelagert ist, als eine Wärmequelle. Das Luftdurchgangsausbildungselement bildet einen Luftdurchgang, durch den die von dem Lüftungswärmetauscher abgegebene Abluft in Richtung des Verdampfers geleitet wird. Die Wärmeerfassungseinrichtung erfasst eine Wärmemenge des in dem Wärmemediumbehälter gelagerten Wärmemediums. Die Kältemittelausstoßkapazitätssteuerung steuert den Betrieb des Kompressors. Außerdem bestimmt die Entfrostungsbestimmungseinheit, ob es notwendig ist, den Verdampfer zu entfrosten oder nicht.
Wenn die Entfrostungsbestimmungseinheit bestimmt, dass es notwendig ist, den Verdampfer zu entfrosten, und die von der Wärmeerfassungseinrichtung gemessene Wärmemenge größer oder gleich einer vorgegebenen Referenzwärmemenge ist, verringert die Kältemittelausstoßkapazitätssteuerung die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors.
Wenn folglich bestimmt wird, dass es notwendig ist, dass der Verdampfer entfrostet wird und dass eine von der Wärmeerfassungseinrichtung gemessene Wärmemenge gleich einer vorgegebenen Referenzwärmemenge oder mehr wird, wird die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors verringert, was zu einem verringerten Energieverbrauch des Kompressors führt. Das heißt, der Energieverbrauch des Wärmepumpenkreislaufs kann verringert werden.
Da das Luftdurchgangsausbildungselement außerdem einen Luftdurchgang bildet, durch den von dem Lüftungswärmetauscher abgegebene Luft in Richtung des Verdampfers geleitet wird, kann das Entfrosten des Verdampfers mit Hilfe relativ heißer abgegebener Luft ausgeführt werden. Hier ist die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors ebenfalls verringert, wodurch das Auftreten der Frostbildung auf dem Verdampfer beschränkt wird und daher ein effizientes Entfrosten durch abgegebene Luft durchgeführt wird.
Außerdem wird die Wärmemenge des Wärmemediums, das in dem Wärmemediumbehälter gelagert ist, größer oder gleich der Referenzwärmemenge. Folglich kann selbst bei verringerter Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors die Temperatur von Luft, die von dem Lüftungswärmetauscher in den Raum, der geheizt werden soll, abgegeben wird, durch den hochtemperaturseitigen Heizungskern erhöht werden. Folglich wird bevorzugt, dass die Referenzwärmemenge auf einen Wert für den hochtemperaturseitigen Heizungskern festgelegt wird, um die Temperatur der zugeführten Luft auf einen Pegel zu erhöhen, der erforderlich ist, um den Raum, der klimatisiert werden soll, ausreichend zu heizen.
Das heißt, das ausreichende Heizen des Raums, der klimatisiert werden soll, wird erreicht, und die Verschlechterung der Wärmeaustauschkapazität des Verdampfers aufgrund von Frostbildung wird unterdrückt, ohne den Energieverbrauch des Wärmepumpenkreislaufs zu erhöhen.
Außerdem bedeutet der Ausdruck „Verschlechterung der Wärmeausstoßkapazität des Kompressors” die Verschlechterung der Wärmeausstoßkapazität sowohl im aktivierten Zustand als auch im deaktivierten Zustand des Kompressors.
Das Heizsystem der vorliegenden Offenbarung umfasst die Drosselsteuereinheit, die den Betrieb des Druckverringerungsmechanismus (Dekompressionseinheit) steuert. Die Drosselsteuereinheit kann die Öffnung der Drossel des Druckverringerungsmechanismus vergrößern, wenn die Entfrostungsbestimmungseinheit bestimmt, dass es erforderlich ist, dass der Verdampfer entfrostet wird und wenn die von der Wärmeerfassungseinrichtung gemessene Wärmemenge kleiner als die Referenzwärmemenge ist.
Selbst wenn die von der Wärmeerfassungseinrichtung gemessene Wärmemenge kleiner als die Referenzwärmemenge wird, wird gemäß der Ausführungsform die Öffnung der Drossel des Druckverringerungsmechanismus (Dekompressionseinheit) vergrößert, so dass das von dem Kompressor ausgestoßene Hochtemperaturkühlmittel (Kältemittel) in den Verdampfer eingeleitet wird, wodurch das Entfrosten des Verdampfers durchgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptablauf eines Steuerverfahrens des Heizsystems der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein schematisches Gesamtaufbaudiagramm eines Heizsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Hauptablauf eines Steuerverfahrens des Heizsystems der dritten Ausführungsform zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend unter Bezug auf 1 beschrieben. Ein Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform ist auf herkömmliche Familienhäuser anwendbar, um das Innere (einen Raum, der klimatisiert werden soll) eines Familienhauses, wie etwa ein Wohnzimmer, eine Küche, ein Schlafzimmer, etc. zu heizen. Das Familienhaus wird im Allgemeinen in einer luftdichten Weise hergestellt, so ist es normalerweise, erforderlich, dass es belüftet wird.
Wie in dem Gesamtaufbau von 1 gezeigt, umfasst das Heizsystem 1 einen Wärmepumpenkreislauf 10, der zugeführtes Wasser heizt, einen Heißwasserlagerbehälter 20, der das von dem Wärmepumpenkreislauf 10 geheizte zugeführte Wasser lagert, und eine Zuführungsluftheizeinheit 30, die die Raumlüftungsluft (Außenluft), die von außerhalb in das Innere eines Hauses eingeleitet wird, heizt.
Der Wärmepumpenkreislauf 10 ist ein Dampfkompressionskältekreislauf, der mit einem Kompressor 11, einem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, einem elektrisches Expansionsventil 13 und einem Verdampfer 14 versehen ist, die mittels Kältemittel-transportierender Rohrleitungen nacheinander miteinander verbunden sind.
Überdies verwendet der Wärmepumpenkreislauf 10 Kohlendioxid als ein Kältemittel und bildet einen überkritischen Kältekreislauf, in dem ein Druck eines Kältemittels auf der Hochdruckseite eines Kreislaufs von einem Auslass des Kompressors 11 zu einem Einlass des elektrischen Expansionsventils 13 größer oder gleich einem kritischen Druck des Kältemittels ist. Das Kältemittel ist mit Kältemaschinenöl zum Schmieren des Kompressors 11 gemischt, so wird ein Teil des Kältemaschinenöls zusammen mit dem Kältemittel durch den Kreislauf zirkuliert.
Der Kompressor 11 ist aufgebaut, um das Kältemittel in dem Wärmepumpenkreislauf 10 anzusaugen, das Kältemittel zu komprimieren, bis es den kritischen Druck oder höher hat, und dasselbe auszustoßen. Die vorliegende Ausführungsform verwendet einen elektrischen Kompressor, in dem ein Kompressionsmechanismus mit fester Verdrängung von einem Elektromotor angetrieben wird. Der Elektromotor des Kompressors 11 wird in Bezug auf den Betrieb (U/Min) mit einem Steuersignal gesteuert, das von einer Steuereinheit ausgegeben wird, die später beschrieben werden soll.
Der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 heizt zugeführtes Wasser durch den Wärmeaustausch mit einem von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Kältemittel. Das zugeführte Wasser ist ein Zielfluid, das in dem Wärmepumpenkreislauf 10 geheizt werden soll, und wird in dem Heißwasserlagerbehälter 20, der später beschrieben werden soll, gelagert und wird dann an eine Küche, ein Bad oder ähnliches zugeführt. In der vorliegenden Ausführungsform dient das zugeführte Wasser auch als ein Wärmemedium, das in dem Wärmepumpenkreislauf 10 erzeugte Wärme zu dem zugeführten Wasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, transportiert.
Folglich bildet der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 der vorliegenden Ausführungsform einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher. Der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 kann derart aufgebaut sein, dass er einen Kältemitteldurchgang 12a, der aus mehreren Rohren zum Transportieren eines Kältemittels besteht, einen Wasserdurchgang 12b, der zwischen benachbarten Rohren angeordnet ist, und Innenrippen, die in dem Wasserdurchgang 12b angeordnet sind, um zu dem Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wasser beizutragen, umfasst.
In der vorliegenden Ausführungsform verwendet der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 einen Gegenströmungswärmetauscher, in dem das durch den Kältemitteldurchgang 12a strömende Kältemittel, entgegengesetzt zu dem zugeführten Wasser strömt, das durch den Wasserdurchgang 12b strömt.
Da in dem Gegenströmungswärmetauscher das Kältemittel auf der Einlassseite und der Auslassseite des Kältemitteldurchgangs 12a nacheinander mit dem zugeführten Wasser auf der Auslassseite und der Einlassseite des Wasserdurchgangs 12b Wärme austauscht, wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem zugeführten Heißwasser und dem Kältemittel über den Wärmeaustauschbereich hinweg sichergestellt, wodurch der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert wird.
Wie vorstehend beschrieben, hat der Wärmepumpenkreislauf 10 den überkritischen Kältezustand, so dass das Kältemittel in dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in einem überkritischen Zustand Wärme abstrahlt, ohne kondensiert zu werden, wodurch seine Enthalpie verringert wird.
Das elektrische Expansionsventil 13 ist eine Dekompressionseinheit, die den Druck des von dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 abgegebenen Kältemittels verringert. Insbesondere hat das elektrische Expansionsventil 13 einen variablen Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper umfasst, der derart aufgebaut ist, dass er fähig ist, die Öffnung der Drossel des Ventilkörpers zu ändern, und einen elektrischen Aktuator, der aufgebaut ist, die Öffnung des Ventilkörpers tatsächlich zu ändern. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Steuereinheit ausgegeben wird.
Der Verdampfer 14 verdampft das in dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimierte Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit Außenluft, die von einem in den Zeichnungen nicht gezeigten Ventilator geblasen wird, oder mit Luft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 der Luftheizeinheit 30 strömt, die später beschrieben werden soll, abgegeben wird. Der Verdampfer 14 kann einen Rippenwärmetauscher oder ähnliches umfassen. Ein Kältemittelauslass des Verdampfers 14 ist mit einem Einlass des Kompressors 11 verbunden.
Der Kompressor 11, der Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12, das elektrische Expansionsventil 13 und der Verdampfer 14, die den Wärmepumpenkreislauf 10 bilden (der durch eine abwechselnd lang und kurzgestrichelte Linie begrenzt ist) sind ein einem einzigen Gehäuse oder einer Rahmenstruktur aufgenommen, die den Wärmepumpenkreislauf integral bilden.
Der Heißwasserlagerbehälter 20 wird nun beschrieben. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist aus korrosionsbeständigem Metall (zum Beispiel rostfreiem Stahl) hergestellt, und hat eine wärmeisolierende Struktur, die mit einem Wärmeisolationsmaterial bedeckt ist, oder eine Vakuumisolationsstruktur, die aus Doppelbehältereinheiten zusammengesetzt ist. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist ein Wärmemediumbehälter, der fähig ist, das heiße zugeführte Wasser lange Zeit zu lagern. Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist außen installiert.
Das zugeführte Wasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, wird von einem Wasserauslass, der auf einer Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt ist, abgegeben und an einem nicht gezeigten Temperaturregelungsventil durch Mischen mit kaltem Leitungswasser, das von einer Wasserrohrleitung gespeist wird, temperaturgeregelt und wird schließlich an das Innere (z. B eine Küche, ein Bad oder ähnliche) zugeführt. Wenn das zugeführte Wasser von dem Lagerbehälter abgegeben wird, wird der Heißwasserlagerbehälter 20 durch einen Wassereinlass, der auf einer Unterseite des Heißwasserlagerbehälters installiert ist, mit soviel Leitungswasser versorgt wie das zugeführte Wasser abgegeben wird.
Der Heißwasserlagerbehälter 20 ist entlang eines ersten Wasserzirkulationskreises 21 mit dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 des Wärmepumpenkreislaufs 10 verbunden. Der erste Wasserzirkulationskreis 21 ist ein Wasserzirkulationskreis, der das zugeführte Wasser zwischen dem Heißwasserlagerbehälter 20 und dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 zirkuliert. Der erste Wasserzirkulationskreis 21 ist mit einer ersten Wasserzirkulationspumpe 22 als ein Wasserdruckspeiseelement für die Zirkulation des zugeführten Wassers versehen.
Die erste Wasserzirkulationspumpe 22 ist eine elektrische Wasserpumpe, die das zugeführte Wasser von einem Wasserauslass, der auf einer Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 installiert ist, zu dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 pumpt. Die erste Wasserzirkulationspumpe 22 wird in Bezug auf ihren Betrieb (U/Min) mit einem Steuersignal gesteuert, das von einer Steuereinheit ausgegeben wird.
Wenn folglich die erste Wasserzirkulationspumpe 22 betätigt wird, zirkuliert das zugeführte Wasser über den Wasserauslass auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehalters 20 -> die erste Wasserzirkulationspumpe 22 -> den Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 -> einen Wassereinlass auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20. Auf diese Weise wird das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 geheizte zugeführte Heißwasser in die Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 abgegeben, so dass die Temperaturverteilung erzeugt wird, in der die Temperatur des zugeführten Wassers von der Oberseite zu seiner Unterseite in dem Heißwasserlagerbehälter 20 allmählich abnimmt.
Da die vorliegende Ausführungsform einen Gegenströmungswärmetauscher als den Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 verwendet, tauscht das zugeführte Wasser, das über den Wasserauslass auf der Unterseite von dem Heißwasserlagerbehälters 20 abgegeben wird, Wärme mit einem Kältemittel aus, das eine relativ niedrige Enthalpie hat, das strömungsabwärtig Seite von dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt. Das heißt, zugeführtes Niedertemperaturwasser in der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 wird ein Wärmemedium, das direkt Wärme mit einem Kältemittel austauscht, das strömungsabwärtig von dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 in Richtung des elektrischen Expansionsventils 13 strömt.
Andererseits wird das zugeführte Wasser, das aus dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, durch Austauschen von Wärme mit einem Kältemittel, das eine relativ hohe Enthalpie hat, das die strömungsabwärtig von dem Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt, geheizt. Das heißt, zugeführtes Wasser, das in Richtung der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 abgegeben werden soll, wird in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 durch den direkten Wärmeaustausch mit einem von dem Kompressor 11 des Wärmepumpenkreislaufs 10 ausgestoßenen Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel geheizt.
Als nächstes umfasst die Luftheizeinheit 30 ein Gehäuse 31, das mit einem Abluftdurchgang 32 für die Abgabe von Abluft aus dem Inneren nach außen und einem Ansaugdurchgang 33 für die Einleitung von Luft von außen in das Innere während der Lüftung eines Raums versehen ist. Das Gehäuse 31 nimmt einen Abluftgebläseventilator 32a, einen Ansauggebläseventilator 33a, einen Lüftungswärmetauscher 34 und einen hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 darin auf.
Der Abluftgebläseventilator 32a ist ein elektrischer Ventilator, der am weitesten strömungsaufwärtig von einer Luftströmung von dem Abluftdurchgang 32 installiert ist, um Abluft aus dem Inneren in die Richtung nach außen zu blasen. Der Ansauggebläseventilator 33a ist ein elektrischer Ventilator, der am weitesten strömungsaufwärtig von einer Luftströmung von dem Ansaugdurchgang 33 installiert ist, um Ansaugluft von außen in Richtung des Inneren zu blasen. Der Abluftgebläseventilator 32a und der Ansauggebläseventilator 33a werden alle in Bezug auf die Betriebsrate, d. h. U/Min (eine Blasluftmenge) mit einer Steuerspannung gesteuert, die von einer Steuereinheit ausgegeben wird.
Der Lüftungswärmetauscher 34 tauscht während der Lüftung eines Raums Wärme mit Abluft und Ansaugluft aus. Wenn folglich das Innere geheizt wird, kann der Lüftungswärmetauscher 34 zum Beispiel eine Ansaugluft mit niedriger Temperatur durch den Wärmeaustausch mit einer Abluft mit hoher Temperatur heizen. Das heißt, der Lüftungswärmetauscher 34 heizt während des Heizens eines Raums die Ansaugluft durch die Rückgewinnung von Wärmeenergie, die zusammen mit Abluft nach außen abgegeben wird, wodurch ein Temperaturabfall des Inneren während der Lüftung beschränkt wird.
Ein derartiger Lüftungswärmetauscher 34 kann einen Wärmetauscher verwenden, der derart aufgebaut ist, dass mehrere wärmeleitende Metallplatten (z. B. Aluminiumplatten oder Kupferplatten) für jede Oberfläche der Platten parallel zueinander laminiert sind, so dass Abluftdurchgänge und Ansaugdurchgänge zwischen den benachbarten Metallplatten abwechseln, und Innenrippen in jeweiligen Abgabe- und Ansaugdurchgängen bereitgestellt sind, um zu dem Wärmeaustausch zwischen Abluft und Ansaugluft beizutragen. Wenn das Innere gekühlt wird, kann der Lüftungswärmetauscher 34 Ansaugluft zum Beispiel durch den Wärmeaustausch zwischen einer Hochtemperaturansaugluft und einer Niedertemperaturabluft kühlen.
Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 ist ein Heizwärmetauscher, durch den heißes Wasser läuft, so dass das heiße Wasser zugeführte Luft (zugeführte Luft strömungsabwärtig von dem Lüftungswärmetauscher 34), die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird, heizt. Der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 ist in einem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 für die Zirkulation von heißem Wasser installiert und ist mit einem Heißwasserdurchgang 38, der in dem Heißwasserlagerbehälter 20 installiert ist, verbunden.
Der zweite Wasserzirkulationskreis 37 ist ein Wasserzirkulationskreis, der Heißwasser zwischen dem Heißwasserdurchgang 38 und dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 zirkuliert. Der zweite Wasserzirkulationskreis 37 ist mit einer zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 als ein Wasserdruckspeiseelement für die Zirkulation von heißem Wassers versehen.
Das Heißwasser, das entlang des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 zirkuliert, kann Leitungswasser, wie etwa zugeführtes Wasser oder eine wässrige Ethylenglykollösung als ein Wärmemedium für die Überführung von Wärme von dem in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagertem heißem Wasser an die angesaugte oder zugeführte Luft verwenden. Das heißt, das Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform überträgt in dem Wärmepumpenkreislauf 10 erzeugte Wärme über zwei Arten von Wärmemedien einschließlich des zugeführten Heißwassers und des Heißwassers an die Ansaugluft.
Der Heißwasserdurchgang 38 besteht aus einer Heißwasserrohrleitung, die sich vertikal erstreckt, während sie sich in dem Heißwasserlagerbehälter 20 schlängelt. Wenn Wasser den Heißwasserdurchgang 38 durchläuft, kann das Wasser durch den Wärmeaustausch mit zugeführtem Heißwasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, geheizt werden.
Ein Einlass des Heißwasserdurchgangs 38 ist auf einer Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt, und ein Auslass des Heißwasserdurchgangs 38 ist auf einer Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bereitgestellt. Da, wie vorstehend beschrieben, das zugeführte Heißwasser in dem Heißwasserlagerbehälter 20 eine Temperaturverteilung hat, in der die Temperatur allmählich von der Unterseite in Richtung der Oberseite zunimmt, hat heißes Wasser, das den Heißwasserdurchgang 38 durchläuft, auch eine Temperatur, die von der Unterseite (Einlassseite) in Richtung der Oberseite (Auslassseite) steigt.
Die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 ist eine elektrische Wasserpumpe, die das aus dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 strömende Heißwasser in Richtung der Einlassseite des Heißwasserdurchgangs 38 pumpt. Die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 wird in Bezug auf den Betrieb (U/Min) mit einem Steuersignal gesteuert, das von einer Steuereinheit ausgegeben wird.
Wenn folglich die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 betrieben wird, wird das Heißwasser nacheinander über die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 -> den Einlass des Heißwasserdurchgangs 38, der strömungsabwärtig von dem Heißwasserlagerbehälter 20 installiert ist, -> den Heißwasserdurchgang 38 -> den Auslass des Heißwasserdurchgangs 38, der strömungsaurfwärtig von dem Heißwasserlagerbehälter 20 installiert ist, -> den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 zirkuliert.
Die Luftheizeinheit 30 ist mit einem Kanal 36 verbunden, der strömungsabwärtig von dem Abluftdurchgang 32 als ein Lüftungsausbildungselement bereitgestellt ist, durch das ein Teil oder die gesamte Abluft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird, wie durch einen gestrichelten Pfeil in 1 gezeigt, in Richtung des Verdampfers 14 des Wärmepumpenkreislaufs 10 geleitet wird. Folglich kann der Verdampfer 14 ein Niederdruckkältemittel, das an dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimiert wird, mit Hilfe des Wärmeaustauschs mit der Abluft verdampfen.
Als nächstes wird die Steuereinheit der vorliegenden Ausführungsform kurz beschrieben. Die nicht gezeigte Steuereinheit umfasst einen Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM und deren periphere Schaltungen. Die Steuereinheit führt basierend auf einem in dem ROM gespeicherten Steuerprogramm eine Vielfalt an Betrieben und Verarbeitungen durch, um den Betrieb der vorstehend erwähnten elektrischen Aktuatoren 11, 13, 22, 32a, 33a und 39 zu steuern.
Mit der Eingangsseite der Steuereinheit ist eine Gruppe von Steuersensoren verbunden, die einen hochdruckseitigen Drucksensor, einen Siedepunktsensor, einen Verdampfertemperatursensor 41, einen Umgebungstemperatursensor, einen auslassseitigen Wassertemperatursensor, einen Temperatursensor 42 im Behälter, einen auslassseitigen Ablufttemperatursensor 43 und ähnliche umfassen, so dass Erfassungssignale von der Sensorgruppe in die Steuereinheit eingespeist werden. Der hochdruckseitige Drucksensor ist ein Sensor, der einen hochdruckseitigen Kältemitteldruck (Pd) eines von dem Kompressor 11 ausgestoßenen Hochdruckkältemittels abtastet. Der Siedepunktsensor ist ein Sensor, der den Siedepunkt (Two) des Zuführungsheißwassers, das aus dem Wasserdurchgang des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 abgegeben wird, abtastet. Der Verdampfertemperatursensor 41 ist ein Sensor, der eine Kältemittelverdampfungstemperatur (Ts) (Temperatur des Verdampfers 14) des Verdampfers 14 abtastet. Der Umgebungstemperatursensor ist ein Sensor, der die Umgebungstemperatur (Tam) abtastet. Der auslassseitige Wassertemperatursensor ist ein Sensor, der die Temperatur (Tout) von Heißwasser an dem Auslass des Heißwasserdurchgangs 38 abtastet. Der Temperatursensor 42 im Behälter ist ein Sensor, der die Temperatur des zugeführten Wassers abtastet, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist. Der auslassseitige Ablufttemperatursensor 43 ist ein Sensor, der die Temperatur (Texo) der Abluft an dem Auslass des Lüftungswärmetauschers 34 abtastet.
Der Verdampfertemperatursensor 41 der vorliegenden Ausführungsform tastet insbesondere die Temperatur der Wärmeaustauschrippen des Verdampfers 14 ab. Natürlich kann der Verdampfertemperatursensor 41 einen Temperatursensor, um die Temperatur anderer Komponenten des Verdampfers 14 abzutasten, oder einen Temperatursensor zum direkten Abtasten der Temperatur eines Kältemittels selbst, das durch den Verdampfer 14 strömt, verwenden.
Der Temperatursensor 42 im Behälter der vorliegenden Ausführungsform ist aus mehreren Temperatursensoren (in der vorliegenden Ausführungsform fünf Sensoren) zusammengesetzt, die parallel zueinander vertikal in dem Heißwasserlagerbehälter 20 angeordnet sind. Folglich kann die Steuereinheit die Temperatur und Temperaturverteilung des zugeführten Wassers in Bezug auf eine Wasserhöhe in dem Heißwasserlagerbehälter 20 von Ausgangssignalen von den mehreren Temperatursensoren 42 im Behälter erhalten.
Die Steuereinheit kann eine Wärmemenge (Qt) des zugeführten Wassers (Wärmemedium), das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, aus der Wasserhöhe des zugeführten Wassers in dem Heißwasserlagerbehälter 20 und dessen Temperaturverteilung erhalten, die von den Temperatursensoren 42 im Behälter erhalten werden. In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Temperatursensor 42 im Behälter, der aus Temperatursensoren besteht, somit eine Wärmeerfassungsvorrichtung.
Wenngleich nicht gezeigt, ist ein Bedienfeld mit einem Eingang der Steuereinheit verbunden. Das Bedienfeld ist mit einem Bedienschalter versehen, der ein Einschaltsignal ausgibt, um das Heizsystem 1 in die Lage zu versetzen, aktiviert zu werden, einen Temperaturfestlegungsschalter, der aufgebaut ist, um den Siedepunkt (eine Zielheiztemperatur) des zugeführten Wassers und ähnliches festzulegen. Bediensignale von den Schaltern werden in die Steuereinheit eingegeben.
Die Steuereinheit der vorliegenden Ausführungsform ist integral mit einer Steuerung zum Steuern einer Vielfalt an Zielvorrichtungen, die mit einem Ausgang der Steuereinheit verbunden sind, versehen. Die Steuerung der Steuereinheit umfasst Aufbauten (Hardware und Software) zum Steuern des Betriebs der verschiedenen Zielvorrichtungen.
Zum Beispiel bildet ein Aufbau (Hardware und Software) der Steuereinheit zum Steuern des Betriebs (Kältemittelausstoßbetrieb) des Kompressors 11 eine Ausstoßkapazitätssteuerung, und ein Aufbau (Hardware und Software) der Steuereinheit zum Steuern des Betriebs (Öffnung der Drossel) des elektrischen Expansionsventils 13 bildet eine Drosselöffnungssteuerung. Natürlich können die Ausstoßkapazitätssteuerung und die Drosselöffnungssteuerung in eine zu der Steuereinheit verschiedene Einheit zusammengeführt werden.
Als nächstes wird der Betrieb des Heizsystems 1 mit dem vorstehenden Aufbau beschrieben. Das Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform kann zwischen einer normalen Heizbetriebsart, während der das Innere geheizt wird, und einer ersten Entfrostungsbetriebsart oder einer zweiten Entfrostungsbetriebsart umschalten. In der ersten Entfrostungsbetriebsart wird der Verdampfer 14 entfrostet, während der Wärmepumpenkreislauf 10 aktiviert ist. In der zweiten Entfrostungsbetriebsart wird der Verdampfer 14 entfrostet, während der Wärmepumpenkreislauf 10 deaktiviert ist.
Die normale Heizbetriebsart wird nun beschrieben. Wenn in der normalen Heizbetriebsart das Einschaltsignal von dem Bedienschalter des Bedienfelds ausgegeben wird, während das Heizsystem 1 mit der Leistung von einer externen Leistungsquelle versorgt wird, führt die Steuereinheit ein Steuerverfahren (ein Steuerprogramm) aus, das vorab in einem ROM (einer Speicherschaltung) gespeichert wird.
Das Steuerverfahren wird ausgeführt, indem zuerst Bediensignale von dem Bedienfeld und von der Sensorgruppe abgetastete Signale gelesen werden. Gemäß den gelesenen Signalen wird die Steuerung (insbesondere Steuersignale und Spannungen, die an die Zielvorrichtungen ausgegeben werden sollen) der verschiedenen Zielvorrichtungen, die mit der Ausgabe der Steuereinheit verbunden sind, bestimmt.
Zum Beispiel wird ein Steuersignal, das an den Kompressor 11 ausgegeben werden soll, unter Bezug auf ein in dem ROM der Steuereinheit gespeichertes Steuerkennfeld gemäß einem Wassertemperaturfestlegungssignal von dem Bedienfeld und einer Umgebungstemperatur (Tam), die von dem Umgebungstemperatursensor abgetastet wird, bestimmt. Insbesondere, wenn die Solltemperatur gemäß dem Wassertemperaturfestlegungssignal und der Umgebungstemperatur (Tam) zunimmt, wird bestimmt, dass die U/Min (Kältemittelausstoßkapazität) des Kompressors erhöht ist.
Das Steuersignal, das an den elektrischen Aktuator des elektrischen Expansionsventils 13 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass zugelassen wird, dass der hochtemperaturseitige Kältemitteldruck (Pd) des Wärmepumpenkreislaufs 10 ein Zielhochdruck wird. Der Zielhochdruck wird derart bestimmt, dass er zulässt, dass der Leistungskoeffizient (COP) des Wärmepumpenkreislaufs 10 unter Bezug auf das in dem ROM der Steuereinheit gespeicherte Steuerkennfeld basierend auf der Umgebungstemperatur (Tam) und der U/Min des Kompressors 11 ein Maximum wird.
Die Steuerspannung, die an die erste Wasserzirkulationspumpe 22 des ersten Wasserzirkulationskreises 21 ausgegeben werden soll, wird bestimmt, um zuzulassen, dass der Siedepunkt (Two) des zugeführten Wassers, das von dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 abgegeben wird, unter Verwendung eines Rückkopplungsregelungsverfahrens oder ähnlichem nahe einer Zielheiztemperatur (zum Beispiel 80°C bis 90°C) ist, die von dem Temperaturfestlegungsschalter festgelegt wird.
Die Steuerspannung, die an den Abluftgebläseventilator 32a und den Ansaugluftgebläsventilator 33a ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass sie zulässt, dass der Abluftgebläseventilator 32a und der Ansaugluftgebläseventilator 33a eine vorgegebene Blaskapazität zeigen.
Die Steuerspannung, die an die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 ausgegeben werden soll, wird derart bestimmt, dass sie zulässt, dass die Temperatur (Tout) (die Temperatur von heißem Wasser, das in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 eingeleitet werden soll) von heißem Wasser an dem Auslass des Heißwasserdurchgangs 38 eine vorgegebene Referenzheizungstemperatur (KTh) (in der vorliegenden Ausführungsform 30°C bis 40°C) wird. Die Referenzheiztemperatur (KTh) ist ein Wert, der derart definiert wird, dass er eine Temperatur (z. B. 30 bis 40°C) ist, bei der die zugeführte Luft, die mit dem Heißwasser, das von dem Heißwasserdurchgang 38 abgegeben wird, an dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 Wärme austauscht, fähig ist, einen Raum richtig zu heizen.
Die Steuereinheit gibt die Steuersignale und Spannungen, die wie vorstehend beschrieben, bestimmt sind, an verschiedene Zielvorrichtungen aus. Die Steuereinheit betreibt den Wärmepumpenkreislauf 10 derart, dass die Wärmemenge des zugeführten Wasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, die aus den abgetasteten Werten von dem Temperatursensor 42 im Behälter 42 erhalten wird, eine Referenzwärmemenge (KQt) wird, die später beschrieben werden soll.
Danach wiederholt die Steuereinheit eine Steuerroutine, die aus dem Lesen abgetasteter Signale und Bediensignale in einem vorgegebenen Steuerzyklus -> Bestimmen des Steuerbetriebs der Zielvorrichtungen -> Ausgeben von Steuersignalen und Spannungen an Zielvorrichtungen, bis der Bedienschalter des Bedienfelds AUS-schaltet, um das Heizsystem 1 zu deaktivieren, besteht.
Folglich wird in dem Wärmepumpenkreislauf 10, der in der normalen Heizbetriebsart betrieben wird, ein Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den Kältemitteldurchgang 12a des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 eingeleitet und strahlt Wärme an zugeführtes Wasser ab, das durch den Wasserdurchgang 12b strömt. Dadurch wird das zugeführte Wasser, das den Wasserdurchgang 12b durchläuft, geheizt.
Das von dem Kältemitteldurchgang 12a abgegebene Hochdruckkältemittel wird in das elektrische Expansionsventil 13 eingeleitet und wird dekomprimiert, bis es einen niedrigen Druck hat. Das in dem elektrischen Expansionsventil 13 dekomprimierte Niederdruckkältemittel wird in den Verdampfer 14 eingeleitet und wird dann verdampft, indem es Wärme aus Abluft erhält, die von dem Abluftdurchgang 32 der Luftheizeinheit 30 abgegeben wird. Das von dem Verdampfer 14 abgegebene Kältemittel wird in den Kompressor 11 eingeleitet und erneut komprimiert.
Der erste Wasserzirkulationskreis 21 wird geheizt, wenn zugeführtes Wasser mit relativ niedriger Temperatur in der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20, das von der ersten Wasserzirkulationspumpe 22 gepumpt wird, durch den Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 strömt. Heißwasser, das erhalten wird, indem es in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 geheizt wird, wird in der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 gelagert.
In dem zweiten Wasserzirkulationskreis 37 wird durch die Pumptätigkeit der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 heißes Wasser über den Auslass auf seiner Oberseite von dem Heißwasserdurchgang 38 abgegeben. Hier wird das Heißwasser, das von dem Auslass des Heißwasserdurchgangs 38 abgegeben werden soll, durch relativ heißes zugeführtes Wasser auf der Oberseite des Heißwasserlagerbehälters 20 bis auf die Referenzheiztemperatur (KTh) geheizt.
Wenn die Referenzheiztemperatur (KTh) erreicht wird, wird das Heißwasser in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 eingeleitet und strahlt durch den Wärmeaustausch mit der zugeführten Luft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird, Wärme ab. Folglich wird die von dem Heizwärmetauscher 34 abgegebene zugeführte Luft geheizt, bis sie eine Temperatur erreicht, die fähig ist, das Innere eines Raums richtig zu heizen.
Das heißt, der hochtemperaturseitige Heizungskern 35 der vorliegenden Ausführungsform heizt unter Verwendung von heißem zugeführtem Wasser (Wärmemedium), das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, als eine Wärmequelle indirekt Luft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird. Das Heißwasser, dessen Temperatur über die Abstrahlung von Wärme an die zugeführte Luft in dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 verringert wird, wird über die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 in Richtung des Einlasses des Heißwasserdurchgangs 38 auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20 gepumpt.
In der Luftheizeinheit 30 wird die von dem Ansaugluftgebläseventilator 33a geblasene zugeführte oder Ansaugluft (Außenluft) in den Ansaugdurchgang des Lüftungsheizwärmetauschers 34 eingeleitet. Die Ansaugluft, die in den Ansaugdurchgang des Lüftungsheizwärmetauschers 34 eingeleitet wird, tauscht Wärme mit Abluft (Innenluft) aus, die von dem Abluftgebläseventilator 32a geblasen wird, und strömt durch den Abluftdurchgang des Lüftungswärmetauschers 34.
Die Ansaugluft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird, wird an dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 weiter geheizt und wird dann über einen (nicht gezeigten) Kanal in Richtung jeweiliger Innenräume, die klimatisiert werden sollen, geblasen, während die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Abluft über den Abluftdurchgang 32 und den Kanal 36 in Richtung des Verdampfers 14 des Wärmepumpenkreislaufs 10 geblasen wird.
Wie bereits beschrieben, kann während der normalen Heizbetriebsart, das zugeführte Wasser, das in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher des Wärmepumpenkreislaufs 10 geheizt wird, in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert werden. Die Ansaug- oder zugeführte Luft, die an dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 geheizt wird, kann in Richtung jeweiliger Innenräume geblasen werden, wodurch das Heizen der jeweiligen Innenräume durchgeführt werden kann.
Als nächstes werden die ersten und zweiten Entfrostungsbetriebsarten beschrieben. Die erste oder zweite Entfrostungsbetriebsart kann von der normalen Heizbetriebsart umgeschaltet werden, nachdem das Steuerverfahren, das in dem in 2 gezeigten Flussdiagramm gezeigt ist, in der normalen Heizbetriebsart durchgeführt wurde.
Das Flussdiagramm von 2 ist ein Steuerverfahren, das als eine Subroutine für eine Hauptroutine des Steuerverfahrens durchgeführt wird, das während der normalen Heizbetriebsart durchgeführt wird. Jeweilige Steuerschritte von 2 konfigurieren verschiedene Funktionsimplementierungen der Steuereinheit.
Zuerst wird in Schritt S1 bestimmt, ob ein Entfrostungsbetrieb erforderlich ist oder nicht. Insbesondere, wenn die in der Hauptroutine gelesene Verdampfertemperatur eine vorgegebene Zeit lang eine vorgegebene Frostbildungsreferenztemperatur (insbesondere –10°C) oder weniger zeigt, wird bestimmt, dass die Frostbildung an dem Verdampfer 14 aufgetreten ist und somit ein Entfrostungsbetrieb erforderlich ist. Folglich baut der Schritt S1 der vorliegenden Ausführungsform eine Entfrostungsbestimmungsphase auf.
Wenn in dem Schritt S1 bestimmt wird, dass der Entfrostungsbetrieb nicht erforderlich ist, kehrt das Verfahren zurück zu der Hauptroutine, so wird das Steuerverfahren der normalen Heizbetriebsart ausgeführt. Wenn andererseits in dem Schritt S1 bestimmt wird, dass der Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S2, so wird bestimmt, ob eine Wärmemenge (Qt) von zugeführtem Wasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, eine vorgegebene Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt.
Die Referenzwärmemenge (KQt) ist ein vordefinierter Wert, der fähig ist, eine Temperatur von Ansaugluft bis zu einer Temperatur zu erhöhen, die ausreicht, um einen Raum, der klimatisiert werden soll, zu heizen, wenn die Ansaugluft durch den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 geheizt wird.
Wenn in dem Schritt S2 bestimmt wird, dass die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 zugeführten Wassers die Referenzwärmemenge nicht erreicht, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S3, so wird das Steuerverfahren der ersten Entfrostungsbetriebsart für das Entfrosten des Verdampfers 14 ausgeführt, während der Wärmepumpenkreislauf 10 aktiviert ist.
Insbesondere wird während des Steuerverfahrens der ersten Entfrostungsbetriebsart die Drossel des elektrischen Expansionsventils 13 in Schritt S3 vollständig geöffnet, und ein Verfahren geht weiter zu Schritt S4. Wenn die Drossel des elektrischen Expansionsventils vollständig geöffnet ist, wird ebenso ein sogenannter Heißgaskreislauf aufgebaut, so dass ein von dem Kompressor 11 ausgestoßenes Hochtemperaturkältemittel in den Verdampfer 14 eingeleitet wird, so dass der Entfrostungsbetrieb des Verdampfers 14 ausgeführt werden kann. Ein Erfassungssignal der Verdampfertemperatur (Ts) wird in Schritt S4 ausgelesen, und dann geht ein Verfahren weiter zu Schritt S5.
In Schritt S5 wird bestimmt, ob der Entfrostungsbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Insbesondere, wenn in Schritt S5 die in Schritt S4 gelesene Verdampfertemperatur (Ts) eine vorgegebene Referenzentfrostungstemperatur (KTs2) (insbesondere 0°C) oder höher zeigt, wird bestimmt, dass der Entfrostungsbetrieb abgeschlossen ist, so geht ein Verfahren weiter zu der Hauptroutine. Wenn andererseits die Verdampfertemperatur (Ts) kleiner als die vorgegebene Referenzentfrostungstemperatur (KTs2) (insbesondere 0°C) ist, wird bestimmt, dass der Entfrostungsbetrieb nicht abgeschlossen ist, so kehrt ein Verfahren nach dem Ablauf eines vorgegebenen Steuerkreislaufs zurück zu Schritt S4.
Wenn andererseits in Schritt S2 bestimmt wird, dass die Wärmemenge (Qt) des zugeführten Wassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S6, so wird bestimmt, ob die Temperatur (Texo) der Abluft auf der Auslassseite, die in Schritt S2 gelesen wird, eine vorgegebene Referenztemperatur (KTexo) (insbesondere etwa 1°C) oder mehr zeigt. Die Referenztemperatur (KTexo) der Abluft ist ein definierter Wert, der fähig ist, den Entfrostungsbetrieb für den Verdampfer 14 auszuführen, indem die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Abluft über den Kanal 36 in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, auf dem sich Frost gebildet hat.
Wenn in Schritt S6 bestimmt wird, dass die Temperatur (Texo) der Abluft auf der Auslassseite kleiner als die Referenztemperatur (KTexo) ist, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S3, so dass das Steuerverfahren der ersten Entfrostungsbetriebsart ausgeführt wird. Wenn andererseits die Temperatur (Texo) der Abluft als die Referenztemperatur KTexo) oder mehr bestimmt wird, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S7, so wird das Steuerverfahren der zweiten Entfrostungsbetriebsart zum Entfrosten des Verdampfers 14 ausgeführt, während der Wärmepumpenkreislauf 10 deaktiviert wird.
Insbesondere wird das Steuerverfahren der zweiten Entfrostungsbetriebsart derart ausgeführt, dass die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 in Schritt S7 auf null verringert wird (d. h. der Kompressor 11 wird deaktiviert), und dann geht ein Verfahren weiter zu Schritt S8. Da die Wärmemenge (Qt) des zugeführten Wassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt und die Temperatur (Texo) der Abluft auf der Auslassseite ebenfalls die Referenztemperatur (KQt) oder mehr zeigt, kann der Verdampfer 14 entfrostet werden, indem die Abluft über den Kanal 36 in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, obwohl der Kompressor 11 deaktiviert ist.
In Schritt S8 wird ein Erfassungssignal der Verdampfertemperatur (Ts) gelesen und ein Verfahren geht weiter zu Schritt S9. In Schritt S9 wird wie in dem Schritt S5 bestimmt, ob der Entfrostungsbetrieb abgeschlossen ist oder nicht. Wenn in Schritt S9 bestimmt wird, dass der Entfrostungsbetrieb abgeschlossen ist, kehrt ein Verfahren zu der Hauptroutine zurück. Wenn andererseits in Schritt S9 bestimmt wird, dass der Entfrostungsbetrieb nicht abgeschlossen ist, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S10.
Wie Schritt S2 bestimmt der Schritt S10, ob die Wärmemenge (Qt) des zugeführten Wassers, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt. Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers kleiner als die Referenzwärmemenge (KQt) ist, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S3, so wird das Steuerverfahren der ersten Entfrostungsbetriebsart ausgeführt.
Wenn in Schritt S10 andererseits bestimmt wird, dass die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt, kehrt das Verfahren wie in Schritt S5 nach dem Ablauf eines vorgegebenen Steuerkreislaufs zu dem Schritt S7 zurück.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform in Schritt S1 für die Bestimmung des Entfrostens bestimmt wird, dass es erforderlich ist, dass der Verdampfer 14 entfrostet wird, und die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr zeigt, wird das Heizsystem in der zweiten Entfrostungsbetriebsart betrieben.
In der zweiten Entfrostungsbetriebsart wird der Kompressor 11 deaktiviert, so kann der Leistungsverbrauch des Kompressors 11 verringert werden. Außerdem kann der Energieverbrauch des Wärmepumpenkreislaufs 10 auch verringert werden.
Da das Heizsystem außerdem mit dem Kanal 36 versehen ist, der einen Durchgang bildet, durch den von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Abluft in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, kann der Verdampfer 14 unter Verwendung der Abluft, deren Temperatur allmählich auf eine hohe Temperatur steigt, entfrostet werden. Da der Kompressor 11 hier deaktiviert ist, wird das Einfrieren des Verdampfers 14 beschränkt, so kann ein effizientes Entfrosten unter Verwendung der Abluft durchgeführt werden.
Da die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers die Referenzwärmetemperatur (KQt) oder mehr zeigt, kann die von dem Lüftungswärmetauscher 34 in Richtung jeweiliger Innenräume gespeiste zugeführte Luft, selbst wenn der Kompressor 11 deaktiviert ist, von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 ausreichend auf eine Temperatur geheizt werden, die fähig ist, die jeweiligen Innenräume zu heizen.
Das heißt, gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform kann die Verschlechterung der Wärmeaustauschkapazität des Verdampfers 14 aufgrund der Frostbildung nicht beschränkt werden, während gleichzeitig jeweilige Innenräume ausreichend geheizt werden, ohne eine Zunahme des Energieverbrauchs des Wärmepumpenkreislaufs 10 zu bewirken.
Da außerdem gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn die Temperatur (Texo) der Abluft auf der Auslassseite die Referenztemperatur (KTexo) oder mehr zeigt, das Heizsystem in der zweiten Entfrostungsbetriebsart betrieben wird, kann der Verdampfer 14 sicherer entfrostet werden.
Außerdem kann gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform, in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass der Verdampfer entfrostet werden muss, selbst wenn die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers kleiner als die Referenzwärmemenge (KQt) wird, das Heizsystem in der ersten Entfrostungsbetriebsart betrieben werden, wodurch der Verdampfer 14 entfrostet wird.
Da außerdem gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform das Kältemittel und die Abluft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird, in dem Verdampfer 14 Wärme miteinander austauschen, kann das zugeführte Wasser selbst in der normalen Heizbetriebsart durch den Wärmeaustausch zwischen Wärme der Abluft und des Kältemittels nutzbar geheizt werden. Außerdem kann das Abstrahlen der Wärmeenergie der Abluft nach außen nicht beschränkt sein, so dass Wärmeenergie der Abluft effektiv zum Heizen des Innenraums genutzt werden kann.
Wenngleich der Betrieb des Heizsystems 1 in Bezug auf das Heizen des Inneren beschrieben wurde, kann das Heizsystem zum Heizen des zugeführten Wassers anstelle des Heizens des Inneren verwendet werden. In diesem Fall werden der Abluftgebläseventilator 32a, der Ansaugluftventilator 33a und die zweite Wasserzirkulationspumpe 39 deaktiviert, so dass das Kältemittel in dem Verdampfer 14 mit Hilfe der Wärmeaufnahme aus Außenluft verdampft wird.
Wenn außerdem das zugeführte Wasser in dem Heißwasserlagerbehälter 20 ausreichend geheizt wird und seine Temperatur zunimmt, kann das Innere anstelle des zugeführten Wassers geheizt werden. In diesem Fall werden der Kompressor 11, das elektrische Expansionsventil 13 und die erste Wasserzirkulationspumpe 22 deaktiviert.
(Zweite Ausführungsform)
Wie in dem Gesamtaufbau von 3 gezeigt, wird die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel für ein Lüftungswegumschaltventil 40 darstellen, das in dem Kanal 36 installiert ist. Das Lüftungswegumschaltventil 40 ist ein Ventil, das die Abluft (das heißt, die Abluft, die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben wird) in einen Abgabeabschnitt umleitet. Die Abluft wird von dem Abgabedurchgang 32 der Luftheizeinheit 30 nach außen abgegeben, ohne sie in Richtung des Verdampfers 14 zu leiten.
Insbesondere ist das Lüftungswegumschaltventil 40 eine Durchgangsumschalteinheit, die umfasst: (i) eine Klappe, die aufgebaut ist, um einen Durchgang, durch den die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Abluft in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, selektiv zu öffnen und zu schließen, und einen Durchgang, durch den die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegeben Abluft nach außen abgegeben wird, und (ii) einen elektrischen Aktuator, der einen Servomotor umfasst, um die Klappe zu verschieben.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform, wie in Bezug auf 2 der ersten Ausführungsform beschrieben, in Schritt S6 bestimmt wird, dass die Temperatur (Texo) der Abluft auf der Auslassseite niedriger als die Referenztemperatur (KTexo) ist, wird der Betrieb des Lüftungswegumschaltventils 40 durch die Steuereinheit derart gesteuert, dass die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Luft nach außen abgegeben wird.
Wenn außerdem bestimmt wird, dass die Temperatur (Texo) der Abluft die Referenztemperatur (Ktexo) oder mehr wird, wird der Betrieb des Lüftungswegumschaltventils 40 von der Steuereinheit gesteuert, so dass die von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebene Abluft in Richtung des Verdampfers 14 abgegeben wird. Das heißt, wenn das Heizsystem in der zweiten Entfrostungsbetriebsart betrieben wird, steuert die Steuereinheit den Betrieb des Lüftungswegumschaltventils 40, so dass die Abluft, die auf die Referenztemperatur (KTexo) oder mehr geheizt wird, in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird.
Der sonstige Aufbau und Betrieb sind die Gleichen wie die der ersten Ausführungsform. Folglich ist gemäß dem Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform die Betriebswirkung die Gleiche wie die der ersten Ausführungsform. Außerdem wird während der zweiten Entfrostungsbetriebsart die auf die Referenztemperatur (KTexo) oder mehr geheizte Abluft in Richtung des Verdampfers 14 geleitet, wodurch das Entfrosten des Verdampfers 14 sicherer ausgeführt wird.
Wenngleich die vorliegende Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem während der zweiten Entfrostungsbetriebsart der Betrieb des Lüftungswegumschaltventils 40 derart gesteuert wird, dass die Abluft in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, ist es auch möglich, während der normalen Heizbetriebsart den Betrieb des Lüftungswegumschaltventils 14 derart zu steuern, dass die Abluft in Richtung des Verdampfers 14 geleitet wird, wenn die Temperatur (Texo) der Abluft die Kältemittelverdampfungstemperatur (insbesondere die Verdampfertemperatur (Ts) des Verdampfers 14) oder mehr wird. Dies ermöglicht, dass das zugeführte Wasser während der normalen Heizbetriebsart sicherer mittels der Wärmeaufnahme des Kältemittels aus der Abluft geheizt wird.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in dem Gesamtaufbau von 4 gezeigt, wird die vorliegende Ausführungsform ein Beispiel für einen zweiten Wasserzirkulationskreis 37 darstellen, wobei im Vergleich zu der ersten Ausführungsform ein niedertemperaturseitiger Heizungskern 44, ein Umleitungsdurchgang 45 und ein 3-Wege-Durchflusssteuerventil (Heizkapazitätsregler) 46 hinzugefügt sind.
Der niedertemperaturseitige Heizungskern 44 ist ein Heizwärmetauscher, durch den heißes Wasser, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird, dessen Temperatur verringert wurde, strömt, so dass die zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher 34 eingeleitet werden soll (zugeführte Luft auf der Oberseite des Lüftungswärmetauschers 34), unter Verwendung des Heißwassers als eine Wärmequelle geheizt wird. Eine Wasserauslassseite des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 ist mit einer Einlassseite einer zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 verbunden.
Der Umleitungsdurchgang 45 ist ein Heißwasserdurchgang, der das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegebene Heißwasser in Richtung der Einlassseite der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 leitet, während der niedertemperaturseitige Heizungskern 44 umgangen wird.
Das 3-Wege-Durchflusssteuerventil ist strömungsaufwärtig von dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 installiert. Das Durchflusssteuerventil 46 steuert einen Durchsatz des Heißwassers, das in den niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 eingeleitet werden soll, durch Regeln eines Verhältnisses von Durchsätzen zwischen dem Heißwasser, das in Richtung des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 eingeleitet werden soll, und des Heißwassers, das in Richtung des Umleitungsdurchgangs 45 eingeleitet werden soll, in dem Heißwasser, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird.
Das Durchflusssteuerventil 46 reguliert die Zuführungsluftheizkapazität des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 durch Regulieren des Durchsatzes des Heißwassers, das in den niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 eingeleitet werden soll. Das heißt, das Durchflusssteuerventil 46 der vorliegenden Ausführungsform baut eine Heizkapazitätssteuerfunktion auf.
Das Durchflusssteuerventil 46 ist ein elektrisches Durchflusssteuerventil, dessen Betrieb mit einem Steuersignal gesteuert wird, das von der Steuereinheit ausgegeben wird. Folglich bildet gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Aufbau (Hardware und Software) in der Steuereinheit zum Steuern des Durchflusssteuerventils 46 eine Heizkapazitätssteuerfunktion. Andere Aufbauten sind die Gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform mit dem vorstehend erwähnten Aufbau beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuereinheit während der normalen Heizbetriebsart den Betrieb des Durchflusssteuerventils 46 derart, dass ein Durchsatz des Heißwassers, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird, vollständig in Richtung des Umleitungsdurchgangs 45 eingeleitet wird. Folglich wird wie in der ersten Ausführungsform heißes Wasser entlang des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 zirkuliert.
Folglich kann wie in der ersten Ausführungsform während der normalen Heizbetriebsart der vorliegenden Ausführungsform zugeführtes Wasser, das auf eine gewünschte Temperatur geheizt wird, in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert werden, und der jeweilige Innenraum kann geheizt werden.
Die vorliegende Ausführungsform führt anstelle des in 2 gezeigten Steuerverfahrens der ersten Ausführungsform ein Steuerverfahren aus, das in einem Flussdiagramm von 5 gezeigt ist. Insbesondere wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform in Schritt S6 bestimmt wird, dass die Temperatur (Texo) der Abluft die Referenztemperatur (KTexo) nicht erreicht, geht ein Verfahren weiter zu Schritt S61 und die Heizkapazität des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 wird erhöht, wobei Schritt S7 begonnen wird.
In Schritt S61 steuert die Steuereinheit den Betrieb des Durchflusssteuerventils 46 derart, dass der Durchsatz des Heißwassers, das in Richtung des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 eingeleitet werden soll, erhöht wird, so dass die Temperatur (Texo) der Abluft die Referenztemperatur (KTexo) oder mehr wird. Folglich wird die Temperatur des zugeführten Wassers, das in den Lüftungswärmetauscher 34 eingeleitet werden soll, erhöht, so dass die Temperatur der Abluft auf eine Temperatur erhöht werden kann, die fähig ist, das Entfrosten des Verdampfer 14 mittels des Wärmeaustauschs mit der zugeführten Luft in dem Lüftungswärmetauscher 34 durchzuführen. Der sonstige Betrieb ist der Gleiche wie der der ersten Ausführungsform.
Wenn bestimmt wird, dass es erforderlich ist, dass der Verdampfer 14 entfrostet wird und dass die Wärmemenge (Qt) des in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagerten zugeführten Wassers die Referenzwärmemenge (KQt) oder mehr wird, kann das Heizsystem 1 der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn die Temperatur (Texo) der Abluft niedriger als die Referenztemperatur (KTexo) ist, anstelle der ersten Entfrostungsbetriebsart die zweite Entfrostungsbetriebsart ausführen.
Als ein Ergebnis kann im Vergleich zu dem Steuerverfahren der ersten Ausführungsform die Häufigkeit der Aktivierung des Kompressors 11 verringert werden, wenn das Entfrosten des Verdampfers 14 durchgeführt wird, und der Leistungsverbrauch des Kompressors kann folglich verringert werden.
Wenngleich die vorliegende Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem während der normalen Heizbetriebsart der Durchsatz des Heißwassers, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird, vollständig in Richtung des Umleitungsdurchgangs 45 eingeleitet wird, kann ein vorgegebener Teil des Heißwassers, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird, in Richtung des niedertemperaturseitigen Heizungskerns 44 eingeleitet werden.
Wenn die zugeführte Luft während der normalen Heizbetriebsart in dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 geheizt wird, kann das heiße Wasser, dessen Temperatur in dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 verringert wurde, in Richtung des Heißwasserdurchgangs geleitet werden, der strömungsabwärtig von dem Heißwasserlagerbehälter 20 installiert ist. Folglich kann die Temperatur des zugeführten Wassers (Wärmemediums) auf der Unterseite des Heißwasserlagerbehälters 20, das mit einem Kältemittel Wärme austauschen soll, das in Richtung des elektrischen Expansionsventils 13 eingeleitet werden soll, in dem Wasser-Kältemittel-Wärmetauscher 12 verringert werden.
Als ein Ergebnis wird die Enthalpie des Kältemittels, das in das elektrische Expansionsventil 13 eingeleitet werden soll, verringert, so dass eine Enthalpiedifferenz (Kühlkapazität) zwischen der Enthalpie des Kältemittels auf der Auslassseite des Verdampfers 14 und der Enthalpie auf der Einlassseite des Verdampfers 14 vergrößert wird, und der Leistungskoeffizient (COP) des Wärmepumpenkreislaufs 10 kann verbessert werden.
(Andere Ausführungsform)
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann wie folgt vielfältig modifiziert werden, ohne von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen

(1) Während die vorstehend erwähnte Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem heißes Wasser, das entlang des zweiten Wasserzirkulationskreises zirkuliert, in Richtung des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 geleitet wird, kann das zugeführte Wasser, das in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert ist, in Richtung des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 geleitet werden.

Außerdem kann sie auch derart modifiziert werden, dass das zugeführte Wasser, das in dem Wasserdurchgang 12b des Wasser-Kältemittel-Wärmetauschers 12 geheizt wird, in zwei Strömungen geteilt wird, wobei die erste Strömung in dem Heißwasserlagerbehälter 20 gelagert wird, und die zweite Strömung in den hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 eingeleitet wird. Da in diesem Fall die Luftheizkapazität des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 in der zweiten Entfrostungsbetriebsart verschlechtert ist, kann das Heizsystem derart aufgebaut sein, dass die zweite Entfrostungsbetriebsart ausgeführt wird, wenn die Innentemperatur ausreichend hoch ist.

(2) Während die vorstehend erwähnte Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem der Kanal 36 als ein Durchgangsausbildungselement installiert ist, ist das Durchgangsausbildungselement nicht auf den Kanal beschränkt. Wenn zum Beispiel die Luftheizeinheit 30 und der Wärmepumpenkreislauf benachbart zueinander installiert sind, kann ein Gehäuse des Wärmepumpenkreislaufs mit einer Lüftung zum Leiten der von dem Lüftungswärmetauscher 34 abgegebenen Abluft in Richtung des Verdampfers als ein Luftdurchgangsausbildungselement dienen.
(3) Gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform bestimmt der Schritt S1, der die Entfrostungsbestimmungsfunktion aufbaut, dass der Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, wenn eine vorgegebene Menge an Zeit ab einem Punkt, wenn die Verdampfertemperatur (Ts) –10°C oder weniger wird, vergangen ist.

Das heißt, die Entfrostungsbestimmungsfunktion der vorstehend erwähnten Ausführungsform bestimmt, dass der Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, nachdem der Verdampfer 14 tatsächlich einfriert. Dies bedeutet, dass die Entfrostungsbestimmungsfunktion den gleichen Aufbau einer Frostbildungsbestimmungsfunktion zur Bestimmung der Frostbildung des Verdampfers 14 haben kann.
Alternativ kann die Entfrostungsbestimmungsfunktion bestimmen, dass der Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, bevor der Verdampfer 14 einfriert. Wenn die Verdampfertemperatur (Ts) zum Beispiel 0°C oder weniger wird, wird bestimmt, dass der Entfrostungsbetrieb erforderlich ist, ohne auf den Ablauf einer vorgegebenen Zeitmenge zu warten. Das heißt, die Entfrostungsbestimmungsfunktion kann den gleichen Aufbau wie eine Forstbildungsbedingungsbestimmungsfunktion zur Bestimmung der Bedingung, bei der Frost auftreten kann, haben.

(4) Während die vorstehend erwähnte Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem der Kompressor 11 in der zweiten Entfrostungsbetriebsart deaktiviert wird, kann sie derart modifiziert werden, dass die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors 11 einfach verringert wird, ohne, dass der Kompressor 11 deaktiviert wird. Wenn außerdem die zweite Entfrostungsbetriebsart ausgeführt wird, kann die Blaskapazität eines Ventilators, der die Außenluft in Richtung des Verdampfers 14 bläst, verringert werden, oder der Ventilator kann auf andere Weise deaktiviert werden.
(5) Während die ersten und zweiten Ausführungsformen den Fall dargestellt haben, in dem der zweite Wasserzirkulationskreis 37 derart aufgebaut ist, dass der Wasserauslass des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 mit der Einlassseite der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 verbunden ist, ist der Aufbau des zweiten Wasserzirkulationskreises 37 nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann eine Heizung zwischen dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 und der Einlassseite der zweiten Wasserzirkulationspumpe 39 installiert werden, um ein Zielobjekt unter Verwendung des heißen Wassers, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern 35 abgegeben wird, als eine Wärmequelle zu heizen.

Es wird bevorzugt, dass eine derartige Heizung eine Heizung ist, die eine Wärmequelle mit einem niedrigeren Temperaturbereich benötigt als der hochtemperaturseitige Heizungskern 35. Insbesondere kann eine Flächenheizung oder ein Handtuchwärmer verwendet werden, die einen Temperaturbereich von 20 bis 40°C benötigen. Außerdem kann in der dritten Ausführungsform eine ähnliche Heizung sowohl strömungsabwärtig des hochtemperaturseitigen Heizungskerns 35 als auch strömungsaufwärtig von dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 installiert sein.

(6) Während die vorstehend erwähnten Ausführungsformen den Fall dargestellt haben, in dem der Abluftgebläseventilator 32a am weitesten strömungsaufwärtig von einer Luftströmung von dem Abluftdurchgang installiert ist und der Ansauggebläseventilator 33a am weitesten strömungsaufwärtig von einer Luftströmung von dem Ansaugdurchgang 32 installiert ist, können der Abluftgebläseventilator 32a und der Ansauggebläseventilator 33a an anderen Stellen installiert sein.

Zum Beispiel kann der Abluftgebläseventilator 32a am weitesten strömungsaufwärtig von einer Luftströmung von dem Abluftdurchgang 32 installiert sein, und der Ansauggebläseventilator 33a kann am weitesten strömungsabwärtig von einer Luftströmung von dem Ansaugdurchgang 33 installiert sein. Folglich können zwei Gebläseventilatoren draußen installiert sein, so dass die Ausbreitung des Betriebsgeräusches der Gebläseventilatoren in das Innere beschränkt werden kann.

(7) Gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen verwendet der Lüftungswärmetauscher 34 einen sinnvollen Wärmetauscher, der derart aufgebaut ist, dass mehrere wärmeleitende Metallplatten laminiert sind, so dass Abluft und Ansaugluft miteinander Wärme austauschen. Jedoch kann ein sogenannter wärmeleitender Wärmetauscher verwendet werden, der derart aufgebaut ist, dass wärmeleitende, feuchtigkeitsdurchlässige Plattenelemente laminiert sind. In einem derartigen wärmeleitenden Wärmetauscher ist es möglich, Feuchtigkeit ebenso wie Temperatur zwischen Abluft und Ansaugluft auszutauschen.
(8) Während die dritte Ausführungsform den Fall dargestellt hat, in dem das 3-Wege-Durchflusssteuerventil als eine Heizkapazitätssteuerfunktion verwendet wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Heizkapazitätssteuerfunktion unter Verwendung eines 2-Wege-Durchflusssteuerventils ausgebildet werden. In diesem Fall kann ein Wasserteilungspunkt anstelle des 3-Wege-Durchflusssteuerventil 46 installiert werden, um das durch ihn strömende Heißwasser zu teilen, und dann kann das 2-Wege-Durchflusssteuerventilentweder in dem Heißwasserdurchgang, der sich von dem Teilungspunkt zu dem niedertemperaturseitigen Heizungskern 44 erstreckt, oder dem Umleitungsdurchgang 45 installiert werden.
(9) Die Schritte S1 bis S10 in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen können Aufbauten, wie etwa eine Steuerung, zum Implementieren von Funktionen jeweiliger Schritte sein.

Claims

Heizsystem, das umfasst: einen Wärmepumpenkreislauf (10), der einen Kompressor (11), der ein Kältemittel komprimiert und ausstößt; einen Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12), der den Wärmeaustausch zwischen dem von dem Kompressor (11) ausgestoßenen Kältemittel und einem Wärmemedium durchführt; eine Dekompressionseinheit (13), die das von dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) abgegebene Kältemittel dekomprimiert; und einen Verdampfer (14), der das von der Dekompressionseinheit (13) dekomprimierte Kältemittel verdampft, umfasst; einen Wärmemediumbehälter (20), der das Wärmemedium, das in dem Wärmemedium-Kältemittel-Wärmetauscher (12) geheizt wird, lagert; einen Lüftungswärmetauscher (34), der den Wärmeaustausch zwischen Abluft, die von einem Raum, der klimatisiert werden soll, nach außen abgegeben wird, und Einlassluft, die von außen in den Raum, der klimatisiert werden soll, eingeleitet wird, durchführt; einen hochtemperaturseitigen Heizungskern (35), der die von dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegebene Einlassluft unter Verwendung des Wärmemediums, das in dem Wärmemediumbehälter (20) gelagert ist, als eine Wärmequelle heizt; ein Luftdurchgangsausbildungselement (36), das einen Luftdurchgang bildet, durch den die von dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegebene Abluft in Richtung des Verdampfers (14) geleitet wird; eine Wärmeerfassungseinrichtung (42), die eine Wärmemenge des in dem Wärmemediumbehälter (20) gelagerten Wärmemediums erfasst; eine Kältemittelausstoßkapazitätssteuerung, die den Betrieb des Kompressors (11) steuert; und eine Entfrostungsbestimmungseinheit (S3), die bestimmt, ob es notwendig ist, den Verdampfer (14) zu entfrosten oder nicht, wobei, wenn die Entfrostungsbestimmungseinheit (3) bestimmt, dass es notwendig ist, den Verdampfer (14) zu entfrosten, und die von der Wärmeerfassungseinrichtung (42) gemessene Wärmemenge (Qt) größer oder gleich einer vorgegebenen Referenzwärmemenge (KQt) ist, die Kältemittelausstoßkapazitätssteuerung die Kältemittelausstoßkapazität des Kompressors (11) verringert.
Heizsystem gemäß Anspruch 1, das ferner umfasst: eine Drosselsteuerung, die den Betrieb der Druckverringerungseinheit (13) steuert, wobei Drosselsteuerung die Öffnung einer Drossel der Dekompressionseinheit (13) vergrößert, wenn die Entfrostungsbestimmungseinheit (S3) bestimmt, dass es erforderlich ist, dass der Verdampfer (14) entfrostet wird und die von der Wärmeerfassungseinrichtung (42) gemessene Wärmemenge kleiner als die Referenzwärmemenge (KQt) wird
Heizsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner umfasst: einen Ablufttemperatursensor (43), der die Temperatur der von dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegebenen Abluft abtastet, wobei das Luftdurchgangsausbildungselement (36) mit einem Abgabeabschnitt versehen ist, der aufgebaut ist, um die Abgabeluft, die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegeben wird, in Richtung des Äußeren anstelle des Verdampfers (14) zu leiten, und wobei der Abgabeabschnitt die aus dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegebene Abluft (34) abgibt, wenn eine Temperatur (Texo) der Abluft niedriger als eine vorgegebene Referenztemperatur (KTexo) wird.
Heizsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner umfasst: einen niedertemperaturseitigen Heizungskern (44), der zugeführte Luft, die in den Lüftungswärmetauscher (34) eingeleitet wird, unter Verwendung des Wärmemediums, das von dem hochtemperaturseitigen Heizungskern (35) abgegeben wird, als eine Wärmequelle heizt; einen Heizkapazitätsregler (46), der die Heizkapazität des niedertemperaturseitigen Heizungskerns (44) reguliert; eine Heizkapazitätssteuerung, die den Betrieb des Heizkapazitätsreglers (46) steuert; und einen Ablufttemperatursensor (43), der eine Temperatur der Abluft, die von dem Lüftungswärmetauscher (34) abgegeben wird, abtastet, wobei die Heizkapazitätssteuerung die Heizkapazität des niedertemperaturseitigen Heizungskerns (44) vergrößert, wenn die Entfrostungsbestimmungseinheit (S3) bestimmt, dass es notwendig ist, dass der Verdampfer (14) entfrostet wird, und eine Temperatur (Texp) der Abluft niedriger als eine vorgegebene Referenztemperatur (KTexo) wird.