JP2009264682A - 水熱源空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】水熱交換器に流入する熱源水の温度を調節することで熱源水として使用可能な水の温度範囲を拡大できるとともに消費電力の低下、冷暖房能力の増大を図ることのできる水熱源空気調和機を提供する。
【解決手段】圧縮機31、四方弁32、水熱交換器33、膨張弁34、空調用冷媒熱交換器35を順次配管接続したヒートポンプユニット30と、ヒートポンプユニット30と同一筐体内に収納され、熱源水系統11と熱源水系統11を通して供給される熱源水Wが通水するファンコイル12とからなるファンコイルユニット10と、熱源水Wの入口と水熱交換器33の入口との間に設けられる第1の開閉弁13と、熱源水Wの入口とファンコイル12の出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁14と、熱源水Wの入口と第1の開閉弁13との間に設けられる温度センサ15と、第1の開閉弁13と第2の開閉弁14とを制御する制御手段16とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】圧縮機31、四方弁32、水熱交換器33、膨張弁34、空調用冷媒熱交換器35を順次配管接続したヒートポンプユニット30と、ヒートポンプユニット30と同一筐体内に収納され、熱源水系統11と熱源水系統11を通して供給される熱源水Wが通水するファンコイル12とからなるファンコイルユニット10と、熱源水Wの入口と水熱交換器33の入口との間に設けられる第1の開閉弁13と、熱源水Wの入口とファンコイル12の出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁14と、熱源水Wの入口と第1の開閉弁13との間に設けられる温度センサ15と、第1の開閉弁13と第2の開閉弁14とを制御する制御手段16とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、水熱源空気調和機に関する。
ビル等においては、蓄熱水槽内の冷温水(以下、このような水を「熱源水」という。)を建物内の空調対象室に配置したファンコイルユニットや水熱源ヒートポンプユニットに循環させて空気調和を行う水熱源空調方式が普及している。
前者のファンコイルユニットを使用する方式では、空調用コイル(空気対水熱交換器)に蓄熱水槽内の熱源水を循環させて空気と熱源水との間で熱交換を行う。この方式は、廉価に済む点が利点として挙げられる。
一方、後者の水熱源ヒートポンプユニットは、水側熱交換器に熱源水を循環させ、この水側熱交換器を凝縮器または蒸発器とし、空気側熱交換器を蒸発器または凝縮器としたヒートポンプの可動によって熱源水を熱源として空気側熱交換器で冷風又は温風を得る方式である。この方式の利点は、建物内の廃熱回収や冷房運転と暖房運転とが共存する場合に熱を無駄なく総合的に利用することができる点を挙げることができる。
そのため、前者及び後者の方式を組み合わせて利用される場合も多いが、冷凍機や冷却塔等の熱源機器のを設置するための機械室や設備が大がかりになる、空調用消費電力の平準化が困難との問題点も抱える。
そこで、以下に示す特許文献1では、これらの問題点を解決するべく、三方弁を切り替えることにより、熱源水がファンコイルと水熱交換器の両方に通水する運転と、ファンコイルをバイパスして熱源水が水熱交換器のみを通水する運転との2種類の運転を行うことができる水熱源空気調和機が開示されている。そして、熱源水の温度が高い場合の冷房運転、熱源水の温度が低い場合の暖房運転を行う場合には、後者、すなわちファンコイルをバイパスして水熱交換器にのみ熱源水を通水させてヒートポンプ冷凍サイクルの運転を行う。
特公平7−104019号公報
しかしながら、上述の特許文献1に開示されている水熱源空気調和機では、以下の点に対する考慮がなされていない。
すなわち、熱源水の温度が高い場合の冷房運転、熱源水の温度が低い場合の暖房運転を行う場合において、例えば、冷房運転において凝縮器として作用する水熱交換器に通水する熱源水の温度が高いと運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機が停止してしまうことが多い。
一方、暖房運転において蒸発器として作用する水熱交換器に通水する熱源水の温度が低いと運転効率が低下するだけではなく、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことが生ずる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、水熱交換器に流入する熱源水の温度を調節することで熱源水として使用可能な水の温度範囲を拡大できるとともに消費電力の低下、冷暖房能力の増大を図ることのできる水熱源空気調和機を提供することである。
本発明の実施の形態に係る第1の特徴は、水熱源空気調和機において、圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、熱源水が通水する熱源水系統と熱源水系統を通して供給される熱源水が通水するファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、熱源水の入口と水熱交換器の入口との間に設けられる第1の開閉弁と、熱源水の入口とファンコイルの出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁と、熱源水の入口と第1の開閉弁との間に設けられる温度センサと、温度センサからの情報に基づいて第1の開閉弁と第2の開閉弁とを制御する制御手段とを備える。
本発明の実施の形態に係る第2の特徴は、水熱源空気調和機において、圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、熱源水が通水する熱源水系統と熱源水系統を通して供給される熱源水が通水するファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、熱源水の入口と水熱交換器の入口との間に設けられる開閉弁と、熱源水の入口とファンコイルの入口との間に設けられる流量調整弁と、水熱交換器の入口直前であって開閉弁を通過した熱源水とファンコイルを通過した熱源水とが混合される位置に設けられる温度センサと、温度センサからの情報に基づいて開閉弁と流量調整弁とを制御する制御手段とを備える。
本発明によれば、水熱交換器に流入する熱源水の温度を調節することで熱源水として使用可能な水の温度範囲を拡大できるとともに消費電力の低下、冷暖房能力の増大を図ることのできる水熱源空気調和機を提供することができる。
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態における水熱源空気調和機1の全体構成を示す模式図である。
図1に示すように、水熱源空気調和機1は、大きく分けてファンコイルユニット10とヒートポンプユニット30とから構成される。なお、本発明の実施の形態においては、ファンコイルユニット10とヒートポンプユニット30とは同一筐体内に収納されているが、両ユニットは別のユニットとして設置されても良い。
ファンコイルユニット10は、図示しない蓄熱水槽に貯められている熱源水Wをユニット内に通水させる熱源水系統11と、ファンコイル12と、第1の開閉弁13と、第2の開閉弁14と、温度センサ15と、第1の開閉弁13や第2の開閉弁14の開閉を制御する制御手段16とから構成される。
ファンコイル12は、いわゆる熱交換器であり熱源水系統11内を通水する熱源水が持つ熱を利用して室内の空気との熱交換を行う。
第1の開閉弁13は、熱源水Wの入口とヒートポンプユニット30を構成する水熱交換器の入口との間に設けられる(図1においては「SV1」と表わしている。)。また、第2の開閉弁14は、熱源水Wの入口とファンコイル12の出口とをバイパスする位置に設けられる(図1においては「SV2」と表わしている。)。温度センサ15は熱源水Wの入口と第1の開閉弁13との間に設けられ熱源水Wの温度を測定する。なお、第1の開閉弁13、第2の開閉弁14は、例えば、本発明の実施の形態では水用電動2方弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流れを制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。
第1の開閉弁13、第2の開閉弁14、温度センサ15は制御手段16に接続されている。制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報を基に第1の開閉弁13や第2の開閉弁14の開閉を制御する。なお、図1では制御手段16は上述した3つの構成要素にのみ接続されてそれらのみを制御しているように記載されているが、他の構成要素、例えば、送風機20や後述するヒートポンプユニット30を構成する圧縮機や四方弁の制御も行っている。
ヒートポンプユニット30は、圧縮機31と、四方弁32と、熱源水Wと冷媒との間で熱交換する水熱交換器33と、膨張弁34と、空調用冷媒熱交換器35とからなり、これらを順次配管接続されることによりヒートポンプ式冷凍サイクルSが構成される。このヒートポンプ式冷凍サイクルS内は、冷媒が循環する。水熱交換器33には、上述したファンコイルユニット10内に配設される熱源水系統11が接続され熱源水Wが供給される。水熱交換器33内では、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。
次に、図1に示した水熱源空気調和機1の動作の流れを運転モードごとに説明する。図2は、本発明の実施の形態における水熱源空気調和機1において行われる運転モードとそれぞれの運転モードが行われる際の第1の開閉弁13と第2の開閉弁14の弁動作との関係を示す表である。なお、図2においては、第1の開閉弁13を「SV1」と、第2の開閉弁14を「SV2」と表わしている。
まず、「ファンコイル単独運転」モードについて説明する。ファンコイルユニット10のみを運転し、ヒートポンプユニット30を運転しない場合には、制御手段16は第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも閉動作とする制御を行う。このような制御を行うことによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内をファンコイル12、水熱交換器33の順に循環する。これによって、熱源水Wの水温に応じた冷房、或いは暖房効果を発揮させることができる。ファンコイル12を通水した熱源水Wは、水熱交換器33においてヒートポンプ式冷凍サイクルSの冷媒との間で熱交換を行うことなく水熱源空気調和機1の外部に排出される。
次に「ファンコイル+ヒートポンプ運転」モードの場合についてである。この運転モードは、上述した「ファンコイル単独運転」にヒートポンプユニット30の運転も加え、両ユニットを運転するモードであるので、第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも閉動作とする制御が行われる。両開閉弁が閉動作とされることによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内をファンコイル12、水熱交換器33の順に循環する。さらにこの運転モードではヒートポンプユニット30も運転するので、水熱交換器33において、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。水熱交換器33に送られた熱源水Wは、冷房運転時の冷却水、或いは、暖房運転時の熱源水として使用される。その後熱交換が行われた熱源水Wは、水熱源空気調和機1の外部へ排出される。
熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機31が停止してしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で冷房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行う際の運転モードを、便宜上図2の表に示すように「中間期冷房運転」と表わす。
制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期冷房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は、例えば、25℃というように予め任意に定めておくことができる。従って、この場合は熱源水Wの温度が25℃以上の場合に中間期冷房運転に移行する。
中間期冷房運転が行われる際には、制御手段16は、第1の開閉弁13を開き、第2の開閉弁14を閉める制御を行う。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット10に送られた熱源水Wは、第2の開閉弁14が閉動作となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて開動作とされる第1の開閉弁13によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が下がる。一方、第1の開閉弁13を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は下がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機1に供給された熱源水W2の温度よりも低い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機1の外部に排水される。
一方、熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機1を用いて暖房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で暖房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機1を用いて暖房運転を行う際の運転モードを、便宜上図2の表に示すように「中間期暖房運転」と表わす。
制御手段16は、温度センサ15からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期暖房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は、例えば、25℃というように予め任意に定めておくことができる。従って、この場合は熱源水Wの温度が25℃未満の場合に中間期暖房運転に移行する。
中間期暖房運転が行われる際には、制御手段16は、第1の開閉弁13を開き、第2の開閉弁14を閉める制御を行う。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット10に送られた熱源水Wは、第2の開閉弁14が閉動作となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて開動作とされる第1の開閉弁13によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が上がる。一方、第1の開閉弁13を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は上がる。従って水熱交換器33にはファンコイル12に通水された熱源水W1の温度よりも高い温度の熱源水Wが供給される。水熱交換器33に供給された熱源水Wはさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機1の外部に排水される。
「送風運転」の場合は、制御手段16は第1の開閉弁13及び第2の開閉弁14のいずれも開動作となるように制御する。両開閉弁を開くことによって、熱源水Wは水熱交換器33にそのほぼ全量が供給される。そのため、ファンコイル12に熱源水Wは供給されないことになる。
以上説明したような構成及び運転制御方法を採用することによって、ヒートポンプユニット内の水熱交換器に流入させる熱源水の温度を調整することが可能となる。そのため、これまではファンコイルユニット、ヒートポンプユニットでは利用することができなかった温度の熱源水までも利用することができるようになり、利用可能な温度範囲が拡大することで廃棄する熱源水の量を減少させることができるためより省エネルギーに資する水熱源空気調和機を提供することができる。また、ファンコイルユニット、ヒートポンプユニットの運転に最適な温度の熱源水をそれぞれのユニットに供給することができるため運転にかかる消費電力の低下、運転能力の増加を達成することが可能となる水熱源空気調和機を提供できる。さらに、送風運転の際に節水弁を外付けで取り付ける必要がないので、簡易な構成の水熱源空気調和機を提供することができる。
なお、中間期冷房運転、或いは中間期暖房運転に関し、上述した説明においては「25℃」という具体的な温度を挙げて説明したが、いずれの運転においても、それらの運転に移行する温度は任意に設定することができる。
また、本発明の実施の形態においては温度センサ15を設けてこの温度センサ15で測定された温度に基づいて運転モードの切り替えを行うように説明をしたが、例えば、温度センサを設けず運転モードの切り替えは使用者の手動によって行うように構成しても構わない。
(第2の実施の形態)
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
次に本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態において、上述の第1の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
第1の実施の形態と相違するのは、ファンコイルユニット40の構成機器及びそれらの設置位置である。その他の水熱源空気調和機がファンコイルユニットとヒートポンプユニットとから構成される等、主要な構成は同一である。
具体的には、図3の本発明の第2の実施の形態における水熱源空気調和機40の全体構成を示す模式図に示されているように、ファンコイルユニット50は、図示しない蓄熱水槽に貯められている熱源水Wをユニット内に通す熱源水系統11と、ファンコイル12と、開閉弁51と、流量調整弁52と、温度センサ53と、開閉弁51や流量調整弁52の開閉を制御する制御手段16とから構成される。
開閉弁51は、熱源水Wの入口とヒートポンプユニット30を構成する水熱交換器33の入口との間に設けられる(図3においては「SV」と表わしている。)。また、流量調整弁52は、熱源水Wの入口とファンコイル12の入口との間の位置に設けられる(図3においては「MV」と表わしている。)。温度センサ53は、水熱交換器33の入口直前であって開閉弁51を通過した熱源水Wとファンコイル12を通過した熱源水Wとが混合される位置に設けられ、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を測定する。
なお、開閉弁51は、例えば、本発明の実施の形態では水用電動2方弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流れを制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。また、流量調整弁52は本発明の実施の形態においては、例えば、水用電動比例弁を使用しているが、熱源水系統11内を流れる熱源水Wの流量を制御できる弁であればどのような弁を使用しても構わない。
開閉弁51、流量調整弁52、温度センサ53は制御手段16に接続されている。制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報を基に開閉弁51や流量調整弁52の開閉を制御する。なお、図3では制御手段16は上述した3つの構成要素にのみ接続されてそれらのみを制御しているように記載されているが、例えば、送風機20や後述するヒートポンプユニット30を構成する各構成機器の制御に用いられている。
ヒートポンプユニット30の一構成機器である水熱交換器33には、上述したファンコイルユニット50内に配設される熱源水系統11が接続され熱源水Wが供給される。水熱交換器33内では、冷媒と熱源水Wとの間で熱交換が行われる。
次に、図3に示した水熱源空気調和機40の動作の流れを運転モードごとに説明する。図4は、本発明の実施の形態における水熱源空気調和機40において行われる運転モードとそれぞれの運転モードが行われる際の開閉弁51と流量調整弁52の弁動作との関係を示す表である。なお、図4においては、開閉弁51を「SV」と、流量調整弁52を「MV」と表わしている。
まず、「ファンコイル単独運転」モードについて説明する。ファンコイルユニット50のみを運転し、ヒートポンプユニット30を運転しない場合には、制御手段16は開閉弁51を閉状態とし、流量調整弁52は水熱源空気調和機40に要求された能力に応じてその開度量を調整する制御を行う。このように要求された能力に応じてファンコイル12に供給する熱源水Wの量を調整することによって、きめ細かく冷暖房の能力を制御することができる。ファンコイル12を通水した熱源水Wは、水熱交換器33においてヒートポンプ式冷凍サイクルSの冷媒との間で熱交換を行うことなく水熱源空気調和機40の外部に排出される。
次に「ファンコイル+ヒートポンプ運転」モードの場合についてである。この運転モードは、上述した「ファンコイル単独運転」にヒートポンプユニット30の運転も加え、両ユニットを運転するモードであるので、ヒートポンプユニット30の能力を最大限発揮させるように制御手段16は流量調整弁52を制御する。
すなわち、開閉弁51を閉動作とするとともに、流量調整弁52を全開にする制御が行われる。このような制御が行われることによって、熱源水Wの全量が、熱源水系統11内ファンコイル12に供給され、水熱交換器33にも循環する。従って、水熱交換器33に水熱源空気調和機40に供給された熱源水Wの全量が供給され、冷媒と熱源水Wとの間で最大限熱交換が行われる。水熱交換器33に送られた熱源水Wは、冷房運転時の冷却水、或いは、暖房運転時の熱源水として使用される。その後熱交換が行われた熱源水Wは、水熱源空気調和機40の外部へ排出される。
熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機40を用いて冷房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、凝縮圧力が設計値を超えてしまうことから圧縮機31が停止してしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で冷房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が高い場合に水熱源空気調和機1を用いて冷房運転を行う際の運転モードを、便宜上図4の表に示すように「中間期冷房運転」と表わす。
制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期冷房運転を行うか判断する。ここで中間期冷房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は予め任意に定めておくことができる。特に、第2の実施の形態においては、開状態か閉状態の2つの状態しかない開閉弁ではなく流量調整弁52を使用することからきめ細かく熱源水系統11内に流れる熱源水Wの量を調整することができるので、判断基準となる温度も細かく設定することが可能となる。
第2の実施の形態においては、例えば、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を「25℃以上35℃未満」と「35℃以上」の2段階に分けて設定している。水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「35℃以上」である場合には、制御手段16は開閉弁51を開状態にし、流量調整弁52を全開となるように制御する。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット50に送られた熱源水Wは、流量調整弁52が全開状態となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて同じく開状態とされる開閉弁51によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が下がる。一方、開閉弁51を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は下がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機40に供給された熱源水W2の温度よりも低い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機40の外部に排水される。
さらに、温度センサ53からの情報によって制御手段16が水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「25℃以上35℃未満」であると判断した場合には、上述したような高温の熱源水Wが水熱交換器33に供給されることによる弊害は生じないと考えられる。そこで、水熱源空気調和機40の冷房能力を発揮させる点に重点を置き、温度センサ53からの情報に基づいて制御手段16は流量調整弁52の開度量を調整する。このような制御によって、上述したような冷房運転時に発生しうる弊害が生ずることを回避しつつ最大限冷房能力を高めることができる。
一方、熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機40を用いて暖房運転を行うと、上述したように運転効率が低下するとともに、水熱交換器の凍結や冷媒の液バックといった現象を引き起こしてしまうことも考えられる。そこで、このような状態下で暖房運転を行う場合には、制御手段16は以下に説明する制御を行う。なお、この熱源水Wの水温が低い場合に水熱源空気調和機40を用いて暖房運転を行う際の運転モードを、便宜上図4の表に示すように「中間期暖房運転」と表わす。
制御手段16は、温度センサ53からの熱源水Wの温度情報に基づいて中間期暖房運転を行うか判断する。ここで中間期暖房運転に移行するかの判断基準となる熱源水Wの温度は予め任意に定めておくことができる。特に、第2の実施の形態においては、流量調整弁52を使用することからきめ細かく熱源水系統11内に流れる熱源水Wの量を調整することができるので、判断基準となる温度も細かく設定することが可能となる。
第2の実施の形態においては、例えば、水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度を「15℃ないし25℃」の範囲と「15℃以下」の範囲の2つの範囲に分けて設定している。水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「15℃以下」である場合には、制御手段16は開閉弁51を開状態にし、流量調整弁52を全開となるように制御する。このような制御が行われることによって、ファンコイルユニット50に送られた熱源水Wは、流量調整弁52が全開状態となっているためファンコイル12に通水されるとともに(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W1」という)、ファンコイル12と水熱交換器33の圧損差に応じて同じく開状態とされる開閉弁51によってファンコイル12には向かわずそのまま水熱交換器33に通水される(このような熱源水Wを便宜上「熱源水W2」という)。
ファンコイル12を通った熱源水W1は、ファンコイル12での熱交換によってその温度が上がる。一方、開閉弁51を通った熱源水W2はその温度が維持されたまま水熱交換器33に向かう。但し、水熱交換器33の直前で熱源水W1と熱源水W2とが混合されるため、熱源水W2の温度は上がる。従って水熱交換器33には水熱源空気調和機40に供給された熱源水W2の温度よりも高い温度の熱源水W3が供給される。水熱交換器33に供給された熱源水W3はさらに、ヒートポンプユニット30の冷媒との間で熱交換が行われ水熱源空気調和機40の外部に排水される。
さらに、温度センサ53からの情報によって制御手段16が水熱交換器33に供給される熱源水Wの温度が「15℃ないし25℃」の範囲内にあると判断した場合には、上述したような低温の熱源水Wが水熱交換器33に供給されることによる弊害は生じないと考えられる。そこで、水熱源空気調和機40の暖房能力を発揮させる点に重点を置き、温度センサ53からの情報に基づいて制御手段16は流量調整弁52の開度量を調整する。このような制御によって、上述したような暖房運転時に発生しうる弊害が生ずることを回避しつつ最大限暖房能力を高めることができる。
「送風運転」の場合は、制御手段16は開閉弁51を開状態とし、流量調整弁52を全閉状態となるように制御する。このように制御することによって、熱源水Wは水熱交換器33にそのほぼ全量が供給される。そのため、ファンコイル12に熱源水Wは供給されないことになる。
以上説明したような構成及び運転制御方法を採用することによって、ヒートポンプユニット内の水熱交換器に流入させる熱源水の温度を調整することが可能となる。そのため、これまではファンコイルユニット、ヒートポンプユニットでは利用することができなかった温度の熱源水までも利用することができるようになり、利用可能な温度範囲が拡大することで廃棄する熱源水の量を減少させることができるためより省エネルギーに資する水熱源空気調和機を提供することができる。特に流量調整弁を利用することによって温度センサからの情報に基づいたきめ細かな制御を行うことができるため、ファンコイルユニット、ヒートポンプユニットの運転に最適な温度の熱源水をそれぞれのユニットに供給することができる。従って運転にかかる消費電力の低下、運転能力の増加を達成することが可能となる水熱源空気調和機を提供できる。さらに、送風運転の際に節水弁を外付けで取り付ける必要がないので、簡易な構成の水熱源空気調和機を提供することができる。
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
1…水熱源空気調和機、10…ファンコイルユニット、11…熱源水系統、12…ファンコイル、13…第1の開閉弁、14…第2の開閉弁、15…温度センサ、16…制御手段、20…ファン、30…ヒートポンプユニット、31…圧縮機、32…四方弁、33…水熱交換器、34…膨張弁、S…ヒートポンプ式冷凍サイクル、W…熱源水
Claims (10)
- 圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、前記熱源水が通る熱源水系統と前記熱源水系統を通して供給される前記熱源水が通るファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、
前記熱源水の入口と前記水熱交換器の入口との間に設けられる第1の開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記ファンコイルの出口とをバイパスする位置に設けられる第2の開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記第1の開閉弁との間に設けられる温度センサと、
前記温度センサからの情報に基づいて前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする水熱源空気調和機。 - 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが冷房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である熱源水の温度が所定の温度以上であるときは、前記制御手段は前記第1の開閉弁を開き、前記第2の開閉弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが暖房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である熱源水の温度が所定の温度以下であるときは、前記制御手段は前記第1の開閉弁を開き、前記第2の開閉弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが送風運転を行うとき、或いは、前記熱源水が供給停止となるときは、前記制御手段は前記第1の開閉弁及び前記第2の開閉弁を開く制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の水熱源空気調和機。
- 圧縮機、四方弁、熱源水と冷媒との間で熱交換する水熱交換器、膨張弁、空調用冷媒熱交換器を順次配管接続したヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットと同一筐体内に収納され、前記熱源水が通る熱源水系統と前記熱源水系統を通して供給される前記熱源水が通るファンコイルとから構成されるファンコイルユニットと、
前記熱源水の入口と前記水熱交換器の入口との間に設けられる開閉弁と、
前記熱源水の入口と前記ファンコイルの入口との間に設けられる流量調整弁と、
前記水熱交換器の入口直前であって前記開閉弁を通過した熱源水と前記ファンコイルを通過した熱源水とが混合される位置に設けられる温度センサと、
前記温度センサからの情報に基づいて前記開閉弁と前記流量調整弁とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする水熱源空気調和機。 - 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが冷房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である混合熱源水の温度が所定の範囲内であるときは、前記制御手段は前記開閉弁を開き、前記流量調整弁を前記混合熱源水の温度に応じた開度とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが冷房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である混合熱源水の温度が所定の範囲の上限を超えたときは、前記制御手段は前記開閉弁を開き、前記流量調整弁を全開とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが暖房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である混合熱源水の温度が所定の範囲内であるときは、前記制御手段は前記開閉弁を開き、前記流量調整弁を前記混合熱源水の温度に応じた開度とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが暖房運転を行うときであって、前記温度センサからの情報である混合熱源水の温度が所定の範囲の下限を下回ったときは、前記制御手段は前記開閉弁を開き、前記流量調整弁を全開とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の水熱源空気調和機。
- 前記ヒートポンプ式冷凍サイクルが送風運転を行うとき、或いは、前記熱源水が供給停止となるときは、前記制御手段は前記開閉弁を全開にし、前記流量調整弁を全閉とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の水熱源空気調和機。
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2008
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