JP2019105397A - Air conditioning equipment and air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和装置及び空気調和システムに関する。 The present invention relates to an air conditioner and an air conditioning system.
従来、水熱源ヒートポンプ装置を有するユニットケース内に、ヒートポンプによる室内空調用の冷媒対空気熱交換器と別に室内空調用の水対空気熱交換器を並列に設けると共にこれら両熱交換器に共通する一基の送風ファンを設け、該ファンの送風路を両熱交換器のいずれか一方を選択し、又はその双方に対向させる切換えダンパーを設け、且つ熱源水を前記水対空気熱交換器とヒートポンプの水対冷媒熱交換器とに対し各別に又は双方に供給循環させる配管設備を設けて成る空気調和設備用ユニットが提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, in a unit case having a water source heat pump device, a water-to-air heat exchanger for indoor air conditioning is provided in parallel separately from a refrigerant-to-air heat exchanger for indoor air conditioning by heat pump and common to both these heat exchangers. One switching fan is provided, and a switching damper is provided to select either or both of the heat exchangers for the air flow path of the fan, and the heat source water is the water-to-air heat exchanger and the heat pump. A unit for air conditioning equipment has been proposed which is provided with piping equipment for supplying and circulating the water / refrigerant heat exchanger separately or both separately (for example, Patent Document 1).
ヒートポンプとファンコイルとを備える空気調和ユニットにおいては、快適性を優先させた制御を行うと、消費電力が高くなりがちになるという問題があった。このような問題に鑑み、本発明は、快適性と省エネルギー性とのバランスを取った空気調和ユニットを提供することを目的とする。 In an air conditioning unit including a heat pump and a fan coil, there is a problem that power consumption tends to be high when control is performed with priority given to comfort. In view of such a problem, an object of the present invention is to provide an air conditioning unit having a balance between comfort and energy saving.
空気調和装置は、熱源水の流路上に設けられ、熱源水と空気との間で熱交換を行うファンコイルユニットと、流路上に設けられ熱源水と伝熱媒体との間で熱交換を行うヒートポンプユニットと、流路上に設けられファンコイル側とヒートポンプ側とに熱源水を分岐させる三方弁と、三方弁を制御する制御装置とを備える。また、制御装置は、空気調和装置の定格出力よりも低い出力で動作する部分負荷運転時においてファンコイルユニットへ優先的に熱源水を導入するよう三方弁を制御する。 The air conditioner is provided on the flow path of the heat source water, and a fan coil unit performing heat exchange between the heat source water and the air, and heat exchange is provided on the flow path between the heat source water and the heat transfer medium The heat pump unit includes: a heat pump unit; a three-way valve provided on the flow path for branching heat source water to the fan coil side and the heat pump side; and a control device for controlling the three-way valve. Further, the control device controls the three-way valve so as to preferentially introduce the heat source water to the fan coil unit during partial load operation that operates at an output lower than the rated output of the air conditioner.
一般的にヒートポンプユニットは、圧縮機の消費電力が大きくなる傾向があるところ、ファンコイルユニットを優先的に使用することにより省エネルギー性を向上させることができる。 Generally, in a heat pump unit, energy consumption can be improved by preferentially using a fan coil unit, where power consumption of the compressor tends to be large.
また、ファンコイルユニットは、熱源水と空気との間で熱交換を行うファンコイル側熱交換器を備え、ヒートポンプユニットは、熱媒を圧縮する圧縮機、熱媒と熱源水との間で熱交換を行う第1のヒートポンプ側水熱媒熱交換器、熱媒を膨張させる第1の膨張弁、熱媒と空気との間で熱交換を行うヒートポンプ側空気熱媒熱交換器、及び第1の膨張弁とヒートポンプ側水熱媒熱交換器との間、且つ熱源水の流路において第1のヒートポンプ側水熱媒熱交換器よりも手前に設けられ、熱媒と熱源水との間で熱交換を行う第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器を備えるようにしてもよい。 In addition, the fan coil unit includes a fan coil side heat exchanger that performs heat exchange between heat source water and air, and the heat pump unit includes a compressor that compresses a heat medium, heat between heat medium and heat source water First heat pump side hydrothermal medium heat exchanger for exchanging, first expansion valve for expanding a heat medium, heat pump side air heat medium heat exchanger for performing heat exchange between a heat medium and air, and Provided between the expansion valve and the heat pump side hydrothermal medium heat exchanger, and in the flow path of the heat source water before the first heat pump side A second heat pump side hydrothermal medium heat exchanger that performs heat exchange may be provided.
第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器は、特に冬季に低温の熱源水で行う冷房運転において凝縮器として機能し、又は夏季に高温の熱源水で行う暖房運転において蒸発器として機能する。いずれの場合も、ヒートポンプユニットが備える圧縮機にかかる負荷を軽減し
、省エネルギー性を向上させることができる。
The second heat pump side hydrothermal medium heat exchanger functions as a condenser particularly in a cooling operation performed with low-temperature heat source water in winter, or functions as an evaporator in a heating operation performed with high-temperature heat source water in summer. In any case, it is possible to reduce the load applied to the compressor provided in the heat pump unit and to improve energy saving.
また、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器とヒートポンプ側空気熱媒熱交換器との間に、第2の膨張弁をさらに備えるようにしてもよい。第1の膨張弁又は第2の膨張弁を選択的に稼動させることにより、第1の膨張弁と第2の膨張弁との間に設けられた第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器を、凝縮器として機能させるか、蒸発器として機能させるか切り替えることができる。よって、凝縮能力又は蒸発能力を向上させることができる。 Further, a second expansion valve may be further provided between the second heat pump side hydrothermal medium heat exchanger and the heat pump side air thermal medium heat exchanger. By selectively operating the first expansion valve or the second expansion valve, the second heat pump side hydrothermal medium heat exchanger provided between the first expansion valve and the second expansion valve can be obtained. , Function as a condenser or function as an evaporator. Thus, the condensing ability or the evaporation ability can be improved.
また、三方弁は比例弁であり、又は熱源水の流路上に三方弁とは異なる比例弁をさらに備え、制御装置は、空気調和装置の熱源水の入口における熱源水の温度と、空気調和装置の熱源水の出口における熱源水の温度又はファンコイルユニットの熱源水の出口における熱源水の温度との温度差と、比例弁の開度との関係を示す情報に基づき、比例弁の開度を制御するようにしてもよい。このようにすれば、熱源水の流路に流量センサを設けることなく、温度センサによって流量を調整することができるようになる。 In addition, the three-way valve is a proportional valve, or further includes a proportional valve different from the three-way valve on the flow path of the heat source water, and the control device controls the temperature of the heat source water at the heat source water inlet of the air conditioner and the air conditioner Based on the information indicating the relationship between the temperature difference of the heat source water at the heat source water outlet or the temperature difference of the heat source water at the heat source water outlet of the fan coil unit and the proportional valve opening degree, It may be controlled. In this manner, the flow rate can be adjusted by the temperature sensor without providing the flow rate sensor in the flow path of the heat source water.
また、熱源水の流路は、熱源水の送水量を変更するポンプと接続され、制御装置は、空気調和装置の熱源水の入口における熱源水の温度と、空気調和装置の熱源水の出口における熱源水の温度又はファンコイルユニットの熱源水の出口における熱源水の温度との温度差と、ポンプの送水量との関係を示す情報に基づき、ポンプの送水量を制御するようにしてもよい。このようにしても、熱源水の流路に流量センサを設けることなく、温度センサによって流量を調整することができるようになる。 Further, the flow path of the heat source water is connected to a pump that changes the water supply amount of the heat source water, and the control device is the temperature of the heat source water at the inlet of the heat source water of the air conditioner and the outlet of the heat source water of the air conditioner. The water flow rate of the pump may be controlled based on information indicating the relationship between the temperature difference of the heat source water or the temperature difference of the heat source water at the heat source water outlet of the fan coil unit and the water flow rate of the pump. Even in this case, the flow rate can be adjusted by the temperature sensor without providing the flow rate sensor in the flow path of the heat source water.
また、制御装置は、予め定められた設定湿度を目標としてファンコイルユニットを冷房運転させる場合において、予め定められた設定温度に対し冷房能力が過剰となるときは、ヒートポンプユニットを暖房運転させ、空気調和装置の吹き出し空気を加熱するようにしてもよい。このようにすれば、例えば梅雨の季節に顕熱と潜熱とを適切に制御することができるようになる。 In addition, when the cooling operation of the fan coil unit is performed with the target set humidity as the target, the control device causes the heat pump unit to perform the heating operation when the cooling capacity becomes excessive to the predetermined set temperature. You may make it heat the blowing air of a conditioner. In this way, for example, the sensible heat and the latent heat can be appropriately controlled in the rainy season.
また、発明に係る空気調和システムは、複数の空気調和装置と、熱源水の温度調節装置とを備えるようにしてもよい。このようなシステムによれば、上述の空気調和装置ごとに冷房運転、暖房運転、送風運転といった運転モードを変更することができる。また、空気調和装置間で運転モードが異なる場合は、熱源水の送出側で熱回収を行うことができ、消費エネルギーを低減させることができる。したがって、消費電力を低減させ、ZEB(Zero Energy Building)化を実現し得るシステムとなる。 In addition, the air conditioning system according to the invention may include a plurality of air conditioning devices and a temperature control device of heat source water. According to such a system, operation modes such as a cooling operation, a heating operation, and a blowing operation can be changed for each of the above-described air conditioners. Moreover, when an operation mode differs between air conditioning apparatuses, heat recovery can be performed by the sending side of heat source water, and consumption energy can be reduced. Therefore, the system can reduce power consumption and realize ZEB (Zero Energy Building).
なお、上記課題を解決するための手段の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。 The contents of the means for solving the above problems can be combined as much as possible without departing from the problems and technical ideas of the present invention.
本発明によれば、快適性と省エネルギー性とのバランスを取った空気調和ユニットを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an air conditioning unit having a balance between comfort and energy saving.
以下、本発明に係るヒートポンプ式空調機の実施の形態について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a heat pump type air conditioner according to the present invention will be described based on the drawings.
<実施形態1>
図1は、第1の実施形態に係る空調装置の一例を示す図である。空気調和装置100は、ファンコイルユニット101と、ヒートポンプユニット102と、これらのユニットに共通の機器とを1つの筐体内に備える。ファンコイルユニット101は、冷温水機等から供給される熱源水と空気との間で熱交換を行い、送風ファンによって所望の温度の空気を供給する装置である。ヒートポンプユニット102は、凝縮器、膨張弁、蒸発器及び圧縮機によって形成される冷凍サイクルを含み、冷熱媒と空気との間で熱交換を行い、送風ファンによって所望の温度の空気を対象の空間に供給する装置である。また、空気調和装置100の内部には、熱源水の流路41と冷熱媒の流路42とが設けられる。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing an example of an air conditioner according to the first embodiment. The
共通の機器としては、送風ファン6と、制御装置7と、三方弁11と、熱源水入口温度センサ21と、室内温度センサ22と、熱源水出口温度センサ26と、装置吹出温度センサ27と、室内湿度センサ32と、装置吹出湿度センサ37と、二方弁13とを備える。送風ファン6は、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102に共通に用いられる。すなわち、送風ファン6は、例えば温度を制御する対象となる室内の空気を取り込み、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102の熱交換器によって所定の温度に調節された空気を再び室内に放出する。熱源水入口温度センサ21、室内温度センサ22、熱源水出口温度センサ26及び装置吹出温度センサ27は、既存の温度センサである。熱源水入口温度センサ21は、空気調和装置100の内部における熱源水の流路41の入口に設けられ、空気調和装置100に導入される熱源水の温度を測定する。室内温度センサ22は、温度を制御する対象となる室内に設けられ、当該室内の温度を測定する。熱源水出口温度センサ26は、空気調和装置100の内部における熱源水の流路41の出口に設けられ、空気調和装置100から流出する熱源水の温度を測定する。装置吹出温度センサ27は、空気調和装置100の吹出口に設けられ、空気調和装置100が室内に放出する空気の温度を測定する。また、室内湿度センサ32及び装置吹出湿度センサ37は、既存の湿度センサである。室内湿度センサ32も、温度を制御する対象となる室内に設けられ、当該室内の湿度を測定する。装置吹出湿度センサ37は、空気調和装置100の吹出口に設けられ、空気調和装置100が室内に放出する空気の湿度を測定する。なお、熱源水入口温度センサ21、室内温度センサ22、装置吹出温度センサ27、室内湿度センサ32及び装置吹出湿度センサ37は、測定した温度又は湿度に応じた信号を後述する制御装置7に出力する。三方弁11は、一般的なバルブであり、本実施形態では切替三方弁である。三方弁11は、空気調和装置100に流入した熱源水を、ファンコイルユニット101側又はヒートポンプユニット102側に流す。二方弁13は、一般的なバルブであり、本実施形態では比例二方弁である。二方弁13は、例えば熱源水の流路41の出口付近に設けられ、その開度を変更することにより熱源水の流路41を流れる熱源水の流量を制御する。また、制御装置7は、マイクロコントローラやプロセッサ等の
処理装置を含み、空気調和装置100が備える温度計や湿度計、バルブ等と信号線又は無線で接続されている。また、制御装置7は、温度計や湿度計から温度や湿度を示す信号を取得したり、バルブの開閉やその開度を制御したりする。
As common devices, the
ファンコイルユニット101は、ファンコイル側熱交換器1と、ファンコイル吹出温度センサ23と、ファンコイル吹出湿度センサ33と、熱源水ファンコイル出口温度センサ24とを備える。ファンコイル側熱交換器1は、熱源水の流路上に設けられ、熱源水と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。空気は、例えば、温度を制御する対象となる室内の空気である。ファンコイル吹出温度センサ23は、既存の温度センサである。ファンコイル吹出温度センサ23は、ファンコイルユニット101の空気吹出口付近に設けられ、ファンコイル側熱交換器1を通過して吹き出す空気の温度を測定する。また、ファンコイル吹出湿度センサ33は、既存の湿度センサである。ファンコイル吹出湿度センサ33も、ファンコイルユニット101の空気吹出口付近に設けられ、ファンコイル側熱交換器1を通過して吹き出す空気の湿度を測定する。また、熱源水ファンコイル出口温度センサ24も、既存の温度センサである。熱源水ファンコイル出口温度センサ24も、ファンコイルユニット101の熱源水の流路の出口付近に設けられ、ファンコイル側熱交換器1を通過して吹き出す空気の温度を測定する。なお、ファンコイル吹出温度センサ23、ファンコイル吹出湿度センサ33、及び熱源水ファンコイル出口温度センサ24は、測定した温度又は湿度に応じた信号を後述する制御装置7に出力する。
The
ヒートポンプユニット102は、冷熱媒の流路上に、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2と、膨張弁3と、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4と、圧縮機5と、四方弁12とを備え、冷凍サイクルを形成する。また、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4は、熱交換器温度センサ28を備える。四方弁12は、冷房時と暖房時とで冷熱媒の流れる流路を切り替える。圧縮機5は、例えば低圧の気体である冷熱媒を高圧且つ高温の気体に圧縮する。ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2は、熱源水の流路上且つ冷熱媒の流路上に設けられる。また、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2には、後述する三方弁11によって流路を決定される熱源水が、ファンコイルユニット101を介して又は介さずに導入される。同時にヒートポンプ側水熱媒熱交換器2には、冷房時においては圧縮機5によって圧縮された冷熱媒が四方弁12を介して導入される。このとき、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2は凝縮器として働き、例えば高圧の気体である冷熱媒を高圧の液体に凝縮させる。また、暖房時においては膨張弁3によって膨張させられた冷熱媒が導入される。このとき、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2は蒸発器として働き、例えば低圧の液体である冷熱媒を低圧の気体に蒸発させる。膨張弁3は、例えば電子膨張弁である。また、膨張弁3は、例えば高圧の液体である冷熱媒を低圧の液体に減圧する。ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4は、冷熱媒の流路上且つ送風ファン6が送風する方向の延長上に設けられる。また、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4には、冷房時においては膨張弁3によって減圧された冷熱媒が導入される。このとき、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4は、蒸発器として働き、例えば低圧の液体である冷熱媒を低圧の気体に蒸発させる。また、暖房時においては、圧縮機5によって圧縮された冷熱媒が四方弁12を介して導入される。このとき、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2は凝縮器として働き、例えば高圧の気体である冷熱媒を高圧の液体に凝縮させる。
The
<初期化処理>
図2は、空気調和装置100の初期化処理の一例を示す処理フロー図である。空気調和装置100の制御装置7は、例えば空気調和装置100の起動後に、図2に示すような処理を行う。
<Initialization process>
FIG. 2 is a process flow diagram showing an example of the initialization process of the
制御装置7は、空気調和装置100に対し例えばユーザが予め設定した情報を取得する(図2:S1)。なお、設定は、冷房運転、暖房運転等の運転の種別を示す運転モード、
運転時の室内の温度、湿度の目標値である設定温度、設定湿度を含む。本実施形態では、設定温度をTs(℃)、設定湿度をHs(%)と表すものとする。
The control device 7 acquires, for example, information preset by the user with respect to the air conditioner 100 (FIG. 2: S1). The setting is an operation mode indicating the type of operation such as cooling operation, heating operation, etc.
The room temperature at the time of operation, the set temperature which is the target value of humidity, and the set humidity are included. In the present embodiment, the set temperature is represented by Ts (° C.), and the set humidity is represented by Hs (%).
また、制御装置7は、空気調和装置100が備えるセンサの出力値を取得する(S2)。本ステップでは、熱源水入口温度センサ21、室内温度センサ22、ファンコイル吹出温度センサ23、熱源水ファンコイル出口温度センサ24、熱源水出口温度センサ26、装置吹出温度センサ27、熱交換器温度センサ28、室内湿度センサ32、ファンコイル吹出湿度センサ33及び装置吹出湿度センサ37から、それぞれ測定値を示す信号を受ける。本実施形態では、熱源水入口温度センサ21が測定する空気調和装置100の入口における熱源水の温度をWa(℃)、室内温度センサ22が測定する室内温度をTa(℃)、ファンコイル吹出温度センサ23が測定するファンコイルユニット101の吹き出し温度をTf(℃)、熱源水ファンコイル出口温度センサ24が測定するファンコイルユニット101の出口における熱源水の温度をWb(℃)、熱源水出口温度センサ26が測定する空気調和装置100の出口における熱源水の温度をWc(℃)、装置吹出温度センサ27が測定する空気調和装置100の吹き出し温度をTp(℃)、熱交換器温度センサ28が測定するヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4の温度をTe(℃)、室内湿度センサ32が測定する室内湿度をHa(%)、ファンコイル吹出湿度センサ33が測定するファンコイルユニット101の吹き出し湿度をHf(%)、装置吹出湿度センサ37が測定する空気調和装置100の吹き出し湿度をHp(%)と表すものとする。
Moreover, the control apparatus 7 acquires the output value of the sensor with which the
また、制御装置7は、熱源水ファンコイル出口温度センサ24が測定するファンコイルユニット101を通過後の熱源水温度を校正する(S3)。本ステップでは、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102が運転を停止した状態において、流路41に熱源水を流し、センサで測定される熱源水の温度差がゼロになるよう校正する。具体的には、送風ファン6及び圧縮機5を停止し、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すよう流路を切り替え、比例二方弁13は開度を100%とする。このときの空気調和装置100の入口における熱源水の温度Wa(℃)と、ファンコイルユニット101の出口における熱源水の温度Wb(℃)との差がゼロになるよう校正する。
Further, the control device 7 calibrates the temperature of the heat source water after passing through the
同様に、制御装置7は、熱源水出口温度センサ26が測定するヒートポンプユニット102を通過後の熱源水温度を校正する(S4)。本ステップでも、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102が運転を停止した状態において、流路41に熱源水を流し、センサで測定される熱源水の温度差がゼロになるよう校正する。具体的には、送風ファン6及び圧縮機5を停止し、切替三方弁11はヒートポンプ側に熱源水を流すよう流路を切り替え、比例二方弁13は開度を100%とする。このときの空気調和装置100の入口における熱源水の温度Wa(℃)と、空気調和装置100の出口における熱源水の温度Wc(℃)との差がゼロになるよう校正する。
Similarly, the control device 7 calibrates the heat source water temperature after passing through the
以上で、初期化処理を終了する。 This is the end of the initialization process.
<空調運転>
図3は、一般的な運転時の処理の一例を示す処理フロー図である。空気調和装置100は、熱源水の温度に応じてファンコイルユニット101の動作を変更すると共に、ヒートポンプユニット102の四方弁12の切り替えることで冷房運転及び暖房運転を行うことができる。また、送風ファン6のみを運転させることにより、送風運転を行うようにしてもよい。本実施形態では、冷房運転を行う例を説明する。
<Air conditioning operation>
FIG. 3 is a processing flow diagram showing an example of processing during general operation. The
空気調和装置100の制御装置7は、除湿再熱運転を行うか判断する(図3:S11)。本ステップでは、例えば梅雨の季節において冷房を行う場合に、ファンコイルユニット101によって顕熱及び潜熱を処理し、空気調和装置100からの吹き出し温度が下がり
過ぎないようヒートポンプユニット102によって再熱する「除湿再熱運転」を行うか判断する。例えば、制御装置7は、室内温度Taが24℃以下であり且つ室内湿度Haが60%以上の場合は、除湿再熱運転を行うと判断する。なお、ユーザが明示的に「除湿再熱運転」を行うよう設定することで、動作を切り替えるようにしてもよい。その場合は、本ステップにおいて動作設定が「除湿再熱運転」であるか否か判断する。
The control device 7 of the
除湿再熱運転を行わないと判断された場合(S11:NO)、空気調和装置100は通常の冷房運転を行う(S12)。一方、除湿再熱運転を行うと判断された場合(S11:YES)、空気調和装置100は除湿再熱運転を行う(S13)。
If it is determined that the dehumidifying and reheating operation is not to be performed (S11: NO), the
<冷房運転>
図4は、通常の冷房運転の一例を示す処理フロー図である。空気調和装置100の制御装置7は、空調負荷が大きいか判断する(図4:S21)。本ステップでは、制御装置7は、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第1の閾値以上である場合に、空調負荷が大きいと判断する。本実施形態では、第1の閾値は例えば3℃であるものとする。すなわち、室内温度Taが設定温度Tsよりも3℃以上高い場合に、空調負荷が大きいと判断する。
<Cooling operation>
FIG. 4 is a process flow diagram showing an example of a normal cooling operation. The control device 7 of the
そして、空調負荷が大きいと判断された場合(S21:YES)、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102を用いた最大負荷運転を行う(S22)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を運転させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は100%とする。このように、室温と設定温度との温度差が所定の閾値以上であり空調負荷が大きいと判断される場合は、定格出力での運転を行う。その後、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
When it is determined that the air conditioning load is large (S21: YES), the
一方、空調負荷が大きくないと判断された場合(S21:NO)、制御装置7は、空調負荷が中程度であるか判断する(S23)。本ステップでは、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第1の閾値未満且つ第2の閾値以上である場合に、空調負荷が中程度であると判断する。本実施形態では、第2の閾値は上述した第1の閾値よりも小さい値であり、例えば1℃であるものとする。すなわち、室内温度Taと設定温度Tsとの差が1℃以上3℃未満である場合に、空調負荷が中程度であると判断する。 On the other hand, when it is determined that the air conditioning load is not large (S21: NO), the control device 7 determines whether the air conditioning load is medium (S23). In this step, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is less than the first threshold and greater than or equal to the second threshold, it is determined that the air conditioning load is medium. In the present embodiment, the second threshold is a value smaller than the first threshold described above, and is, for example, 1 ° C. That is, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is 1 ° C. or more and less than 3 ° C., it is determined that the air conditioning load is medium.
そして、空調負荷が中程度であると判断された場合(S23:YES)、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102を用いた部分負荷運転を行う(S24)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を運転させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は例えば50%とする。このとき、圧縮機5の稼動周波数は、室温と設定温度との温度差で表される空調負荷の大きさに応じて決定する。なお、比例二方弁13の開度も、空調負荷の大きさに応じて比例制御するようにしてもよい。このように、室温と設定温度との温度差で表される空調負荷が中程度であると判断される場合は、ファンコイルユニット101を定格出力で運転させ、ヒートポンプユニット102を空調負荷に応じた出力で運転させる。このように、ファンコイルユニット101が優先的に稼働するように制御することで、圧縮機5の消費電力を低減させ、装置全体として省エネルギーとなる。その後、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
When it is determined that the air conditioning load is medium (S23: YES), the
また、空調負荷が中程度でないと判断された場合(S23:NO)、端子Bを介して図5の処理に移行する。 When it is determined that the air conditioning load is not medium (S23: NO), the process proceeds to the process of FIG.
図5は、通常の冷房運転の一例を示す処理フロー図の後半部分である。S23において空調負荷が中程度でないと判断された場合(図4:S23:NO)、制御装置7は、空調
負荷が小さいか又は湿度が所定値以上であるかを判断する(図5:S25)。本ステップでは、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第2の閾値未満且つ第3の閾値以上である場合に、空調負荷が小さいと判断する。本実施形態では、第3の閾値は上述した第2の閾値よりも小さい値であり、例えば−1℃であるものとする。すなわち、室内温度Taと設定温度Tsとの差が−1℃以上1℃未満である場合に、空調負荷が小さいと判断する。また、制御装置7は、室内湿度が所定の閾値よりも高いか判断する。所定の閾値は、例えば設定湿度である。
FIG. 5 is a second half of a process flowchart showing an example of a normal cooling operation. When it is determined in S23 that the air conditioning load is not moderate (FIG. 4: S23: NO), the control device 7 determines whether the air conditioning load is small or the humidity is equal to or more than a predetermined value (FIG. 5: S25) . In this step, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is less than the second threshold and greater than or equal to the third threshold, it is determined that the air conditioning load is small. In the present embodiment, the third threshold is a value smaller than the above-described second threshold, and is, for example, −1 ° C. That is, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is −1 ° C. or more and less than 1 ° C., it is determined that the air conditioning load is small. Further, the control device 7 determines whether the indoor humidity is higher than a predetermined threshold. The predetermined threshold is, for example, a set humidity.
そして、空調負荷が小さいと判断された場合、又は室内湿度が所定の閾値以上であると判断された場合(S25:YES)において、空調負荷が小さいと判断されたときはファンコイルユニット101による部分負荷運転を行う(S26)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を停止させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は例えば25%とする。なお、比例二方弁13の開度は、空調負荷の大きさに応じて比例制御するようにしてもよい。また、室内湿度が所定の閾値以上であるときはヒートポンプユニット102による除湿運転を行う(S27)。本ステップでは、ヒートポンプユニット102の圧縮機5は、例えば予め定められた最低の出力で動作すると共に、当該除湿運転の開始から経過した時間の長さに応じて段階的に圧縮機5の運転周波数を上昇させる。例えば、圧縮機5は、室内湿度が設定湿度以上である期間において、所定時間ごとに2Hzずつ運転周波数を上げる。なお、S26及びS27の処理は並列に行われる。その後、処理は端子Aを介して図3のS11へ戻る。
When it is determined that the air conditioning load is small, or when it is determined that the indoor humidity is equal to or higher than a predetermined threshold (S25: YES), when it is determined that the air conditioning load is small, a portion by the
このように、室温と設定温度との温度差で表される空調負荷が小さいと判断される場合は、ファンコイルユニット101を空調負荷に応じた段階的な出力又は比例制御による出力で運転させ、ヒートポンプユニット102は除湿のためにのみ稼働させることで、装置全体として省エネルギーとなる。すなわち、空調負荷が小さい場合においては、基本的にファンコイルユニット101のみによる部分負荷運転を行い、さらに除湿が必要な場合にはヒートポンプユニット102を稼動させて除湿運転を行う。
Thus, when it is determined that the air conditioning load represented by the temperature difference between the room temperature and the set temperature is small, the
一方、空調負荷がなく且つ室内湿度は所定の閾値未満である場合(S25:NO)、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102の運転を停止する(S28)。本ステップでは、例えば室内温度Taと設定温度Tsとの差が第3の閾値未満である場合に、空調負荷がないと判断する。例えば、室内温度Taと設定温度Tsとの差が−1℃未満である場合、室内温度が目標値に達したと判断できる。また、室内湿度が例えば設定湿度を下回った場合、目標値に達したと判断できる。室内の温度及び湿度が、ユーザが設定した目標値に達した場合、空気調和装置100は運転を停止する(サーモ:OFF)。その後、室内の空調負荷が中程度以上になるまで運転を停止し(S29:NO)、空調負荷が中程度以上になった場合(S28:YES)、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
On the other hand, when there is no air conditioning load and the indoor humidity is less than the predetermined threshold (S25: NO), the
図6は、空気調和装置100が冷房運転で動作する場合の室温の変化の一例を示す図である。図6に示すグラフは、横軸が時間の経過を示し、縦軸が室温を示す。室温は、設定温度Tsを基準とした相対的な値で示されている。図6の時刻T1までの期間においては、室内温度Ta(℃)がTs+3(℃)以上であり、空調負荷が大きい。このときは、図4のS22においてファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102が定格出力で稼動する。また、図6のT1からT2までの期間においては、室内温度Ta(℃)がTs+1(℃)からTs+3(℃)であり、空調負荷が中程度である。このときは、図4のS24において、ファンコイルユニット101が定格出力で稼働すると共に、ヒートポンプユニット102が空調負荷の大きさに応じた出力で稼働する。また、図6のT2からT3までの期間においては、室内温度Ta(℃)がTs−1(℃)からTs+1(℃)であり、空調負荷が小さい。このときは、図5のS26において、空調負荷に応じて比例
二方弁13の開度を変更し熱源水の流量を調整すると共に、ファンコイルユニット101が稼働する。また、ヒートポンプユニット102は、S27において、室内湿度Haが所定の閾値よりも高いときに稼働する。そして、図6のT3において、室内温度Ta(℃)がTs−1(℃)未満まで下がると、図5のS28においてファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102が運転を停止する。その後、図6のT3において室内温度Ta(℃)がT+1(℃)以上になった場合、空気調和装置100が運転を再開する。このとき、例えば図5のS26において、空調負荷に応じて比例二方弁13の開度を変更し熱源水の流量を調整すると共に、ファンコイルユニット101が稼働する。また、ヒートポンプユニット102は、S27において、室内湿度Haが所定の閾値よりも高いときに稼働する。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in room temperature when the
以上のように、本実施形態に係る冷房運転では、空調負荷に応じてファンコイルユニット101を優先的に使用するため、特にヒートポンプユニット102の圧縮機5による消費電力の増大を抑制することができる。
As described above, in the cooling operation according to the present embodiment, since the
<開度決定処理>
図7は、比例弁の開度を決定する開度決定処理の一例を示す処理フロー図である。例えば、図4のS24、図5のS26等において、図7に示すような開度決定処理により、比例二方弁13の開度を決定し、熱源水の流量を変更する。
<Opening determination processing>
FIG. 7 is a process flow diagram showing an example of an opening degree determination process for determining the opening degree of the proportional valve. For example, in S24 of FIG. 4 and S26 of FIG. 5, the opening degree of the proportional two-
本実施形態においては、熱源水の流路41にはいわゆる流量センサが設けられておらず、温度センサによって測定される熱源水の温度に基づいて流量を推定し、所望の流量に変更する。ここで、例えば所定の温度の熱源水を導入し、送風ファン6及び圧縮機5を運転させ、比例二方弁13の開度を100%にした場合の空気調和装置100の入口における熱源水の温度と出口における熱源水の温度との差に対する、比例二方弁13の開度を50%にした場合の空気調和装置100の入口における熱源水の温度と出口における熱源水の温度との差の割合は、1.6倍から1.8倍程度になる。このような割合は、空気調和装置100の構成(換言すれば製品の機種)に応じて変わるため、予め比例弁の開度と装置の出入口における熱源水の温度との関係を制御装置7が備えるメモリ領域等の記憶装置に記憶させておくものとする。具体的には、二方弁13について50%の場合、25%の場合のような段階的な開度に対し、定格流量(開度が100%)の場合との温度差を記憶させておく。また、熱源水入口温度センサ21が測定する入口温度と、熱源水出口温度センサ26が測定する装置全体の出口温度との差を用いた割合と、熱源水入口温度センサ21が測定する入口温度と、熱源水ファンコイル出口温度センサ24が測定するファンコイルユニット101の出口温度との差を用いた割合とを記憶させておく。以上のような出入口温度差と比例弁の開度との関係を示す情報によれば、例えば熱源水の流量を50%にしたい場合に目標とすべき出入口の温度差がわかり、出入口の温度差が目標値となるように比例弁の開度をフィードバック制御することができるようになる。すなわち、温度センサの測定値に基づいて流量を算出できるようになる。
In the present embodiment, a so-called flow rate sensor is not provided in the
開度決定処理においては、制御装置7は、自身が記憶している出入口温度差と比例弁の開度との関係を示す情報を読み出す(図7:S31)。また、制御装置7は、対象となる室内の空気の空調負荷に応じて決まる所望の開度に対応する熱源水の温度差を特定する(S32)。本ステップでは、目標となる熱源水の温度差が決まる。また、本実施形態では、所望の開度を分配率と呼ぶものとする。なお、便宜上、S31及びS32の2つのステップで説明したが、所望の開度に対応づけて記憶されている熱源水の温度差を読み出すという1つの処理としてもよい。 In the opening degree determination process, the control device 7 reads information indicating the relationship between the inlet / outlet temperature difference stored therein and the opening degree of the proportional valve (FIG. 7: S31). Further, the control device 7 specifies the temperature difference of the heat source water corresponding to the desired opening degree determined in accordance with the air conditioning load of the air in the target room (S32). In this step, the temperature difference of the target heat source water is determined. Further, in the present embodiment, a desired opening degree is called a distribution rate. In addition, although it demonstrated by two steps of S31 and S32 for convenience, it is good also as one process of reading the temperature difference of heat-source water memorize | stored in association with the desired opening degree.
その後、制御装置7は、出口温度の目標値を以下のように定め、出口温度が目標値に近づくように比例弁の開度をフィードバック制御する。
目標値=現在の入口温度+特定された温度差×(1/分配率)
分配率は例えば50%のような所望の開度である。目標値の温度差に対し、所望の開度の逆数を乗じることで、徐々に目標値に近づくよう制御することができる。また、目標値は、所定の時間が経過した場合や温度差の変化が安定した場合に適宜更新するものとする。
Thereafter, the controller 7 determines the target value of the outlet temperature as follows, and performs feedback control of the opening degree of the proportional valve so that the outlet temperature approaches the target value.
Target value = present inlet temperature + specified temperature difference × (1 / distribution rate)
The distribution rate is the desired degree of opening, for example 50%. Control can be made to gradually approach the target value by multiplying the temperature difference of the target value by the reciprocal of the desired opening degree. Further, the target value is appropriately updated when a predetermined time has elapsed or when the change in the temperature difference is stabilized.
以上のような開度決定処理によってファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102に導入される熱源水の流量を変更する。また、これとは独立してヒートポンプユニット102の圧縮機の運転周波数を空調負荷に応じて変更する。以上のような処理によって、本実施形態に係る空気調和装置100は、室内温度及び室内湿度を設定温度及び設定湿度に収束させることができる。
The flow rate of the heat source water introduced into the
なお、空調負荷が低い場合において、ヒートポンプユニット102の圧縮機5を停止する場合は、出入口の温度差として熱源水入口温度センサ21が測定する空気調和装置100の入口における熱源水の温度と、熱源水ファンコイル出口温度センサ24が測定するファンコイルユニット101の出口における熱源水の温度との温度差を用いるようにしてもよい。このような出入口温度差を用いる場合も、図7に示した処理フロー図により比例弁の開度を決定し、熱源水の流量の制御を行うことができる。
In the case where the compressor 5 of the
<除湿再熱運転>
図8は、図3のS13に示す除湿再熱運転の一例を示す処理フロー図である。除湿再熱処理においては、ファンコイルユニット101のファンコイル側熱交換器1によって室内空気の除湿を行うとともに、ヒートポンプユニット102を暖房運転とし、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4によって室内へ吹き出す空気の温度を上昇させることにより、吹出し温度を設定温度よりも下げ過ぎることなく除湿を行い、室内の快適性を向上させることができる。
<Dehumidification reheating operation>
FIG. 8 is a process flow chart showing an example of the dehumidifying and reheating operation shown in S13 of FIG. In the dehumidifying and reheating process, the room air is dehumidified by the fan coil
まず、制御装置7は、空調負荷が大きいか判断する(図8:S41)。本ステップでも、制御装置7は、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第1の閾値以上である場合に、空調負荷が大きいと判断する。例えば、室内温度Taが設定温度Tsよりも3℃以上高い場合に、空調負荷が大きいと判断する。 First, the control device 7 determines whether the air conditioning load is large (FIG. 8: S41). Also in this step, the control device 7 determines that the air conditioning load is large when the difference between the room temperature Ta and the set temperature Ts is equal to or more than the first threshold. For example, when the indoor temperature Ta is higher by 3 ° C. or more than the set temperature Ts, it is determined that the air conditioning load is large.
そして、空調負荷が大きいと判断された場合(S41:YES)、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101による除湿運転及びヒートポンプユニット102による再熱運転を行う(S42)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を運転させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は100%とする。また、上述の通り四方弁は冷凍サイクルを暖房運転側に切り替える。このように、室温と設定温度との温度差が所定の閾値以上であり空調負荷が大きいと判断される場合は、定格出力での運転を行う。また、ヒートポンプユニット102は暖房運転を行い、室内へ吹き出す空気の温度を上昇させる。このとき、装置吹出湿度センサ37が測定する空気調和装置100の吹き出し湿度は、露点温度よりも所定の温度以上高くなるように再熱運転を行うようにしてもよい。露点温度は、ファンコイルユニット101の吹き出し温度Tf(℃)及びファンコイルユニット101の吹き出し湿度Hf(%)を用いて算出してもよいし、熱交換器温度センサ28が測定するヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4の蒸発温度を近似値として利用してもよい。その後、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
When it is determined that the air conditioning load is large (S41: YES), the
一方、空調負荷が大きくないと判断された場合(S41:NO)、制御装置7は、空調負荷が中程度であるか判断する(S43)。本ステップでも、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第1の閾値未満且つ第2の閾値以上である場合に、空調負荷が中程度であると判断する。例えば、室内温度Taと設定温度Tsとの差が1℃以上3℃未満である場合に
、空調負荷が中程度であると判断する。
On the other hand, when it is determined that the air conditioning load is not large (S41: NO), the control device 7 determines whether the air conditioning load is medium (S43). Also in this step, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is less than the first threshold and greater than or equal to the second threshold, it is determined that the air conditioning load is medium. For example, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is 1 ° C. or more and less than 3 ° C., it is determined that the air conditioning load is medium.
そして、空調負荷が中程度であると判断された場合(S43:YES)も、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101による除湿運転及びヒートポンプユニット102による再熱運転を行う(S44)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を運転させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は例えば50%とする。このとき、ヒートポンプユニット102は暖房運転を行い、圧縮機5の稼動周波数は、設定温度に応じて空気調和装置100の吹き出し温度を暖める。なお、比例二方弁13の開度も、空調負荷の大きさに応じて比例制御するようにしてもよい。このとき、装置吹出湿度センサ37が測定する空気調和装置100の吹き出し湿度は、露点温度よりも所定の温度以上高くなるように再熱運転を行うようにしてもよい。その後、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
Then, when it is determined that the air conditioning load is medium (S43: YES), the
また、空調負荷が中程度でないと判断された場合(S43:NO)、端子Cを介して図9の処理に移行する。 If it is determined that the air conditioning load is not medium (S43: NO), the processing shifts to the processing of FIG. 9 through the terminal C.
図9は、除湿再熱運転の一例を示す処理フロー図の後半部分である。S43において空調負荷が中程度でないと判断された場合(図8:S43:NO)、制御装置7は、空調負荷が小さいか判断する(図9:S45)。本ステップでは、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第2の閾値未満且つ第3の閾値以上である場合に、空調負荷が小さいと判断する。例えば、室内温度Taと設定温度Tsとの差が−1℃以上1℃未満である場合に、空調負荷が小さいと判断する。 FIG. 9 is a second half of the process flow diagram showing an example of the dehumidifying and reheating operation. When it is determined in S43 that the air conditioning load is not moderate (FIG. 8: S43: NO), the control device 7 determines whether the air conditioning load is small (FIG. 9: S45). In this step, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is less than the second threshold and greater than or equal to the third threshold, it is determined that the air conditioning load is small. For example, when the difference between the indoor temperature Ta and the set temperature Ts is −1 ° C. or more and less than 1 ° C., it is determined that the air conditioning load is small.
そして、空調負荷が小さいと判断された場合(S45:YES)も、ファンコイルユニット101による除湿運転及びヒートポンプユニット102による再熱運転を行う(S46)。本ステップでは、送風ファン6、圧縮機5を運転させ、切替三方弁11はファンコイル側に熱源水を流すように流路を切り替え、比例二方弁13の開度は例えば25%とする。なお、比例二方弁13の開度は、空調負荷の大きさに応じて比例制御するようにしてもよい。このとき、装置吹出湿度センサ37が測定する空気調和装置100の吹き出し湿度は、露点温度よりも所定の温度以上高くなるように再熱運転を行うようにしてもよい。その後、処理は端子Aを介して図3のS11へ戻る。
Then, when it is determined that the air conditioning load is small (S45: YES), the dehumidifying operation by the
また、空調負荷が小さくないと判断された場合(S45:NO)、空気調和装置100は、ファンコイルユニット101及びヒートポンプユニット102の運転を停止する(S47)。S45においては、室内温度Taと設定温度Tsとの差が第3の閾値未満である場合に、空調負荷がないと判断される。例えば、室内温度Taと設定温度Tsとの差が−1℃未満である場合、室内温度が目標値に達したと判断でき、空気調和装置100は運転を停止する(サーモ:OFF)。その後、室内の空調負荷が中程度以上になるまで運転を停止し(S48:NO)、空調負荷が中程度以上になった場合(S48:YES)、処理は端子Aを介して図3のS11に戻る。
When it is determined that the air conditioning load is not small (S45: NO), the
以上のような除湿再熱運転によれば、空調負荷が比較的小さいが湿度は高いような場合においても、顕熱及び潜熱を適切に制御することができるようになる。 According to the dehumidifying and reheating operation as described above, sensible heat and latent heat can be appropriately controlled even when the air conditioning load is relatively small but the humidity is high.
<実施形態2>
図10は、第2の実施形態に係る空気調和装置の一例を示す図である。本実施形態では、第1の実施形態と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
Second Embodiment
FIG. 10 is a view showing an example of the air conditioning apparatus according to the second embodiment. In the present embodiment, the components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る空気調和装置100は、第1の実施形態における切替三方弁11に代えて、比例三方弁14を備えている。また、第1の実施形態における比例二方弁を有して
いない。そして、制御装置7が比例三方弁14の開度を調整することにより、空気調和装置100に導入される熱源水の流量は一定とし、ファンコイルユニット101側に流れる熱源水の流量と、ヒートポンプユニット102側に直接流れる熱源水の流量との割合を変更する。
The
本実施形態においても、図3〜5及び図7〜9に示したものとほぼ同様の処理を行う。ただし、図4のS22及びS24、図5のS26、図8のS42及びS44並びに図9のS46において、空気調和装置100に導入される熱源水の流量を変更する代わりに、ファンコイルユニット101側に流れる熱源水の流量と、ヒートポンプユニット102側に直接流れる熱源水の流量との割合を変更する。比例三方弁14の開度は、例えば熱源水ファンコイル出口温度センサ24によって測定されるファンコイルユニット101の出口における熱源水の温度に基づいて決定することができる。なお、比例三方弁14の開度は空調負荷に応じて比例制御を行うようにしてもよいが、以下では空調負荷に応じて段階的に変更する例を示す。
Also in the present embodiment, substantially the same processing as that shown in FIGS. 3 to 5 and 7 to 9 is performed. However, in S22 and S24 of FIG. 4, S26 of FIG. 5, S42 and S44 of FIG. 8 and S46 of FIG. 9, instead of changing the flow rate of the heat source water introduced into the
例えば、図4のS22及び図8のS42においては、制御装置7は比例三方弁14に対し、ファンコイルユニット101側の開度を100%にさせる。すなわち、ファンコイルユニット101の出力を最大にして運転する。
For example, in S22 of FIG. 4 and S42 of FIG. 8, the control device 7 causes the proportional three-
また、図4のS24及び図8のS44においては、制御装置7は比例三方弁14に対し、ファンコイルユニット101側の開度を例えば50%にさせる。すなわち、熱源水の二分の一はファンコイルユニット101側に流れ、残りは直接ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に流れる。したがって、ファンコイルユニット101は定格出力の二分の一の能力で運転する。また、残りの熱源水と、ファンコイルユニット101を経由して温度が上昇した熱源水とが合流してヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に流入する。したがって、例えば第1の実施形態のようにファンコイルユニット101を経由した50%の流量の熱源水のみがヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に流入する場合よりも、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に流入する熱源水の温度は下がることになる。例えば、空気調和装置100の入口における熱源水の温度が7.0℃であり、ファンコイルユニット101の出口における熱源水の温度が14.0℃の場合、合流した熱源水の温度は10.5℃程度になる。よって、冷房運転時におけるヒートポンプ側水熱媒熱交換器2の凝縮温度を下げることができ、圧縮機5の消費電力を低減させることができる。
Further, in S24 of FIG. 4 and S44 of FIG. 8, the control device 7 causes the proportional three-
また、図5のS26及び図9のS46においては、制御装置7は比例三方弁14に対し、ファンコイルユニット101側の開度を例えば25%にさせる。すなわち、熱源水の四分の一はファンコイルユニット101側に流れ、残りは直接ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に流れる。ファンコイルユニット101の能力は熱源水の流量で決まるため、流量を制御することにより、より小さい部分負荷に対応することができ、快適性が向上する。
Further, in S26 of FIG. 5 and S46 of FIG. 9, the control device 7 causes the proportional three-
<実施形態3>
図11は、第3の実施形態に係る空気調和装置の一例を示す図である。本実施形態では、第1の実施形態又は第2の実施形態と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 11 is a view showing an example of the air conditioning apparatus according to the third embodiment. In the present embodiment, the same reference numerals are given to components corresponding to the first embodiment or the second embodiment, and the description will be omitted.
本実施形態に係る空気調和装置100は、ヒートポンプユニット102が熱媒と熱源水との間で熱交換を行う熱交換器を2つ備えている。具体的には、膨張弁3とヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4との間に、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8を備えている。
The
本実施形態に係る空気調和装置100は、冬季における冷房運転や夏季における暖房運転を行う際に、圧縮機5の運転効率を向上させることができる構成になっている。なお、
冬季における冷房運転や夏季における暖房運転を「逆モード運転」と呼ぶものとする。逆モード運転においては、ファンコイルユニット101を使用しない。すなわち、第1の実施形態に示した切替三方弁11又は第2の実施形態に示した比例三方弁14は、ヒートポンプユニット102側の開度を100%とする。
The
The cooling operation in winter and the heating operation in summer are referred to as "reverse mode operation". In the reverse mode operation, the
例えば45℃の熱源水で冷房運転を行うような逆モード運転の場合、7℃程度の熱源水で冷房運転を行う場合よりも過負荷となり圧縮機5の消費電力が増大する。本実施形態に係る空気調和装置100によれば、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8で熱媒が蒸発し、熱源水の温度は43℃程度に低下する。その後、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4で熱媒が凝縮し、熱源水の温度は48℃程度に上昇する。このように、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4における凝縮温度を低下させることにより、圧縮機5の負荷(すなわち、消費電力)を低減することができる。
For example, in the case of reverse mode operation in which cooling operation is performed with heat source water of 45 ° C., the power consumption of the compressor 5 is increased due to overload as compared with the case of cooling operation with heat source water of about 7 ° C. According to the
また、7℃の熱源水で暖房運転を行うような逆モード運転の場合、45℃程度の熱源水で暖房運転を行う場合よりも過負荷となり圧縮機5の消費電力が増大する。本実施形態に係る空気調和装置100によれば、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8で熱媒が凝縮し、熱源水の温度は9℃程度に上昇する。一方、ヒートポンプ側の熱媒の温度は下がり、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器のみの場合と比較し、過冷却が得られる。すなわち、圧力が一定で、膨張弁3に流入する熱媒温度がより低下する。その後、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2で熱媒が蒸発し、熱源水の温度は7℃程度に低下する。熱媒の過冷却、及びヒートポンプ側水熱媒熱交換器2における蒸発温度の上昇により、圧縮機5の負荷を低減することができる。また、熱源水の温度が例えば5℃以下になると凍結防止のための制御を行う必要があるところ、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8で熱源水の温度を上昇させることにより凍結防止の制御を行うことなく連続運転ができるようになる。
Further, in the case of the reverse mode operation in which the heating operation is performed by the heat source water at 7 ° C., the power consumption of the compressor 5 is increased due to overload as compared with the case where the heating operation is performed by the heat source water at about 45 ° C. According to the
また、本実施形態に係る空気調和装置100は、通常運転時においても省エネルギーとなる。通常運転時においては、図3〜5及び図7〜9に示したものと同様の処理を行う。例えば7℃の熱源水で冷房運転を行うような通常運転の場合、ファンコイルユニット101を通過した熱源水の温度は12℃程度に上昇している。そして、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8で熱媒が蒸発し、熱源水の温度は10℃程度に低下する。その後、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4で熱媒が凝縮し、熱源水の温度は15℃程度に上昇する。このように、ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4における凝縮温度を低下させることにより、圧縮機5の負荷を低減することができる。
Moreover, the
また、45℃の熱源水で暖房運転を行うような通常運転の場合、ファンコイルユニット101を通過した熱源水の温度は40℃程度に低下している。そして、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8で熱媒が凝縮し、熱源水の温度は42℃程度に上昇する。このとき、熱媒の過冷却が得られる。その後、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2で熱媒が蒸発し、熱源水の温度は39℃程度に低下する。熱媒の過冷却、及びヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4における蒸発温度の上昇により、圧縮機5の負荷を低減することができる。
Moreover, in the case of the normal operation where the heating operation is performed with the heat source water of 45 ° C., the temperature of the heat source water having passed through the
<実施形態4>
図12は、第4の実施形態に係る空気調和装置の一例を示す図である。本実施形態では、第1の実施形態から第3の実施形態と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
Fourth Embodiment
FIG. 12 is a view showing an example of the air conditioning apparatus according to the fourth embodiment. In the present embodiment, components corresponding to those of the first to third embodiments are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
本実施形態に係る空気調和装置100は、第3の実施形態に係る空気調和装置100の構成に加え、第2の膨張弁を備えている。具体的には、第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8とヒートポンプ側空気熱媒熱交換器4との間に、第2の膨張弁9を備えている。第2の膨張弁も、例えば電子膨張弁である。
The
本実施形態においては、例えば7℃の熱源水で冷房運転を行うような通常運転の場合、膨張弁3を開放し、第2の膨張弁9を動作させる。すなわち、膨張弁3に代えて第2の膨張弁9を使用する。これにより、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に加え第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8も凝縮器として機能させ、凝縮能力を向上させる。よって、本実施形態に係る空気調和装置100によれば、熱媒の凝縮温度を低下させることができ、圧縮機5の消費電力を低減させることができる。
In the present embodiment, the
また、例えば45℃の熱源水で暖房運転を行うような通常運転の場合も、膨張弁3を開放し、第2の膨張弁9を動作させる。これにより、ヒートポンプ側水熱媒熱交換器2に加え第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器8も蒸発器として機能させ、蒸発能力を向上させる。よって、本実施形態に係る空気調和装置100によれば、熱媒の蒸発温度を上昇させることができ、圧縮機5の消費電力を低減させることができる。
In addition, also in the case of normal operation where heating operation is performed with heat source water of 45 ° C., for example, the
なお、逆モード運転時においては、第2の膨張弁9を開放し、膨張弁3を動作させる。すなわち、第3の実施形態と同様の動作になる。
During the reverse mode operation, the
<実施形態5>
図13は、第5の実施形態に係る空気調和装置の一例を示す図である。本実施形態では、第1の実施形態と対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
Fifth Embodiment
FIG. 13 is a view showing an example of the air conditioning apparatus according to the fifth embodiment. In the present embodiment, the components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る空気調和装置100は、熱源水の流路41にポンプ200が接続されている。また、ポンプ200は、例えば回転式のポンプの回転数を変更し送水量を変更することができる。比例二方弁13の開度の変更に代えて、又は比例二方弁13の開度の変更に加えて、ポンプ200の送水量を変更することによっても、空気調和装置100を流れる熱源水の流量を変更することができる。このとき、図7に示した開度決定処理においては、予め熱源水の出入口温度差と、ポンプの送水量との関係を示す情報を予め記憶させておき。制御装置7は当該情報に基づいてポンプの送水量を調整する。
In the
ここで、比例弁の弁開度を下げるだけでは少量の流量調整に対応できない場合がある。また、ポンプの送水量も最低出力を超えて下げることができない。そこで、比例弁の開度の変更と、ポンプ200の送水量の変更とを組み合わせるようにしてもよい。組み合わせることで、より小さい部分負荷に対応することができ、快適性が向上する。なお、ポンプ200は、図10、図11、図12のそれぞれに示す空気調和装置100と組み合わせるようにしてもよい。
Here, it may not be possible to cope with a small amount of flow rate adjustment only by reducing the valve opening degree of the proportional valve. In addition, the water flow rate of the pump can not be reduced beyond the minimum output. Therefore, the change of the opening degree of the proportional valve and the change of the water supply amount of the
<実施形態6>
図14は、複数の空気調和装置を含む空気調和システムの一例を示す図である。図14の例では、各階に複数の空気調和装置100を備えている。空気調和装置100は、実施形態1〜5に示した装置である。また、システムは、ポンプ200と、冷凍機300と、ボイラー等の補助熱源400と、冷却塔500とを備える。冷凍機300は、熱源水として、例えば7℃程度の冷水を製造する。補助熱源400は、熱源水として、例えば45℃程度の温水を製造する。冷却塔500は、冷凍機の排熱のために用いられる。また、ポンプ200は、熱源水を複数の空気調和装置100の各々へ配管を通じて送水する。なお、ポンプ200は、建物に1台設けられ、すべての空気調和装置100に熱源水を供給するようにしてもよいし、空気調和装置100の各々に対して1台接続するようにしてもよい。また、例えば同一の階に設けられる複数の空気調和装置100のように、一部の空気調和装置100のグループごとに1台のポンプ200が接続されていてもよい。また、図示していない外気処理機を介して、適宜清浄な空気を取り入れるものとする。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of an air conditioning system including a plurality of air conditioning devices. In the example of FIG. 14, a plurality of
本実施形態に係るシステムは、空気調和装置100ごとに冷房運転、暖房運転、送風運転といった運転モードを変更することができる。また、空気調和装置100ごとに運転モードが異なる場合は、熱源水の送出側で熱回収を行うことができ、冷凍機300及び補助熱源400の消費エネルギーを低減させることができる。また、空気調和装置100は、実施形態1〜5に示したように、ファンコイルユニット101を優先的に使用し、可及的に圧縮機5の使用を抑えることで、消費電力を低減させることができる。なお、ポンプ200の送水量を低下させることによっても消費電力を低減させることができる。したがって、消費電力を低減させ、ZEB(Zero Energy Building)化を実現し得るシステムとなる。
The system according to the present embodiment can change the operation mode such as the cooling operation, the heating operation, and the blowing operation for each
<実施形態7>
図15は、複数の空気調和装置を含む空気調和システムの一例を示す図である。図15の例でも、各階に複数の空気調和装置100を備えている。空気調和装置100は、実施形態1〜5に示した装置である。また、システムは、ポンプ200と、蓄熱槽600と、外気処理機700と、空冷ヒートポンプチラー800とを備える。なお、システムは、空気調和装置100に限らず、放射空調を行う放射パネル900を備えていてもよい。蓄熱槽600は、蓄熱のために熱媒体を保持する設備である。外気処理機700は、外気(OA:Open Air)を取り入れ、屋内に給気(SA:Supply Air)を供給する。また、外気処理機700は、屋内からの還気(RA:Return Air)の一部を、排気(EA:Exhaust Air)として放出する。空冷ヒートポンプチラー800は、ヒートポンプを利用した空冷式
の冷却装置であり、熱源水を冷却する。また、ポンプ200は、熱源水を複数の空気調和装置100の各々へ配管を通じて送水する。なお、ポンプ200は、建物に1台設けられ、すべての空気調和装置100に熱源水を供給するようにしてもよいし、空気調和装置100の各々に対して1台接続するようにしてもよい。また、例えば同一の階に設けられる複数の空気調和装置100のように、一部の空気調和装置100のグループごとに1台のポンプ200が接続されていてもよい。
Seventh Embodiment
FIG. 15 is a diagram showing an example of an air conditioning system including a plurality of air conditioning devices. Also in the example of FIG. 15, a plurality of
本実施形態に係るシステムは、蓄熱槽600及び空冷ヒートポンプチラー800を利用し、熱源水を製造する。例えば夏季は、夜間に空冷ヒートポンプチラー800を運転させて水温12℃の熱源水を製造し、蓄熱槽600に蓄熱する。また、夏季の昼間には、例えば熱源水の温度が20℃に上がるまで蓄熱槽600から採熱し、熱源水の温度が20℃に達した場合は、空冷ヒートポンプチラー800を運転させ、熱源水の温度を低下させる。また、例えば冬季は、夜間に空冷ヒートポンプチラー800を運転させて水温35℃の熱源水を製造し、蓄熱槽600に蓄熱する。また、冬季の昼間には例えば熱源水の温度が25℃に下がるまで蓄熱槽600から採熱し、熱源水の温度が25℃に達した場合は、空冷ヒートポンプチラー800を運転させ、熱源水の温度を上昇させる。
The system according to the present embodiment uses the
本実施形態に係るシステムも、空気調和装置100ごとに冷房運転、暖房運転、送風運転といった運転モードを変更することができる。よって、空気調和装置100ごとに運転モードが異なる場合は、熱源水の送出側で熱回収を行うことができ、消費エネルギーを低減させることができる。また、空気調和装置100は、実施形態1〜5に示したように、ファンコイルユニット101を優先的に使用し、可及的に圧縮機5の使用を抑えることで、消費電力を低減させることができる。また、ポンプ200の送水量を低下させることによっても消費電力を低減させることができる。さらに外気処理機700を潜熱主体で処理し、空気調和装置100を顕熱主体で処理し、ファンコイルユニット101で顕熱を処理し、ヒートポンプユニット102で潜熱を処理することにより、冷凍機の効率を向上させると同時に冷凍機の圧縮機の稼働率とヒートポンプユニット102の圧縮機の稼働率を低下させることができる。したがって、消費電力を低減させ、ZEB(Zero Energy Building)化を実現し得るシステムとなる。
The system according to the present embodiment can also change the operation mode such as the cooling operation, the heating operation, and the blowing operation for each
実施形態6及び実施形態7に示したように、冷凍機300及び補助熱源400、又は実施形態7の蓄熱槽600及び空冷ヒートポンプチラー800のような熱源水の温度調節装置を備える空調システムを提供するようにしてもよい。
As described in the sixth and seventh embodiments, the air conditioning system is provided with the
<その他>
実施形態及び変形例は一例であり、本発明は上述した構成には限定されない。実施形態及び変形例の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。
<Others>
The embodiment and the modifications are merely examples, and the present invention is not limited to the above-described configuration. The contents of the embodiments and modifications can be combined as much as possible without departing from the problems and technical ideas of the present invention.
また、上述した「比例制御」の代わりにPID(Proportional Integral Differential)制御のようなフィードバック制御を行うようにしてもよい。 Also, feedback control such as proportional integral differential (PID) control may be performed instead of the “proportional control” described above.
また、図3のS11や、図5のS27等において除湿の要否を判断する際には、室内湿度センサ32が測定する室内湿度、ファンコイル吹出湿度センサ33が測定するファンコイルユニット101の吹き出し湿度、及び装置吹出湿度センサ37が測定する空気調和装置100の吹き出し湿度の少なくともいずれか、またはこれらのうち2以上の組合せを用いるようにしてもよい。
Further, when determining whether or not dehumidification is necessary in S11 of FIG. 3 or S27 of FIG. 5, the indoor humidity measured by the
あるいは、室内温度センサ22と室内湿度センサ32より算出した露点温度、ファンコイル吹出温度センサ23とファンコイル吹出湿度センサ33より算出した露点温度、及び装置吹出温度センサ27と装置吹出湿度センサ37より算出した露点温度の少なくともいずれか、またはこれらのうち2以上の組み合わせを用いるようにしてもよい。
Alternatively, the dew point temperature calculated by the
100 :空気調和装置
101 :ファンコイルユニット
1 :ファンコイル側熱交換器
102 :ヒートポンプユニット
2 :ヒートポンプ側水熱媒熱交換器
3 :膨張弁
4 :ヒートポンプ側空気熱媒熱交換器
5 :圧縮機
6 :送風ファン
7 :制御装置
8 :第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器
9 :第2の膨張弁
11 :切替三方弁
12 :四方弁
13 :比例二方弁
14 :比例三方弁
21 :熱源水入口温度センサ
22 :室内温度センサ
23 :ファンコイル吹出温度センサ
24 :熱源水ファンコイル出口温度センサ
26 :熱源水出口温度センサ
27 :装置吹出温度センサ
28 :熱交換器温度センサ
32 :室内湿度センサ
33 :ファンコイル吹出湿度センサ
37 :装置吹出湿度センサ
100: air conditioner 101: fan coil unit 1: fan coil side heat exchanger 102: heat pump unit 2: heat pump side water heat medium heat exchanger 3: expansion valve 4: heat pump side air heat medium heat exchanger 5: compressor 6: Blower fan 7: Controller 8: Second heat pump side water heat exchanger 9: Second expansion valve 11: switching three-way valve 12: four-way valve 13: proportional two-way valve 14: proportional three-way valve 21: Heat source water inlet temperature sensor 22: indoor temperature sensor 23: fan coil outlet temperature sensor 24: heat source water fan coil outlet temperature sensor 26: heat source water outlet temperature sensor 27: device outlet temperature sensor 28: heat exchanger temperature sensor 32: indoor humidity Sensor 33: Fan coil outlet humidity sensor 37: Device outlet humidity sensor
Claims (7)
前記流路上に設けられ、前記熱源水と伝熱媒体との間で熱交換を行うヒートポンプユニットと、
前記流路上に設けられ、ファンコイル側とヒートポンプ側とに前記熱源水を分岐させる三方弁と、
前記三方弁を制御する制御装置と、
を備える空気調和装置であって、
前記制御装置は、前記空気調和装置の定格出力よりも低い出力で動作する部分負荷運転時において前記ファンコイルユニットへ優先的に前記熱源水を導入するよう前記三方弁を制御する
空気調和装置。 A fan coil unit provided on a flow path of heat source water and performing heat exchange between the heat source water and air;
A heat pump unit provided on the flow path and performing heat exchange between the heat source water and the heat transfer medium;
A three-way valve provided on the flow path and branching the heat source water to the fan coil side and the heat pump side;
A controller for controlling the three-way valve;
An air conditioner comprising
The air conditioning apparatus, wherein the control device controls the three-way valve to introduce the heat source water preferentially to the fan coil unit during partial load operation that operates at an output lower than a rated output of the air conditioning device.
前記ヒートポンプユニットは、熱媒を圧縮する圧縮機、前記熱媒と前記熱源水との間で熱交換を行う第1のヒートポンプ側水熱媒熱交換器、前記熱媒を膨張させる第1の膨張弁、前記熱媒と空気との間で熱交換を行うヒートポンプ側空気熱媒熱交換器、及び前記第1の膨張弁とヒートポンプ側水熱媒熱交換器との間、且つ前記熱源水の流路において第1のヒートポンプ側水熱媒熱交換器よりも手前に設けられ、前記熱媒と前記熱源水との間で熱交換を行う第2のヒートポンプ側水熱媒熱交換器を備える
請求項1に記載の空気調和装置。 The fan coil unit includes a fan coil side heat exchanger that performs heat exchange between the heat source water and air.
The heat pump unit includes a compressor for compressing a heat medium, a first heat pump-side hydrothermal medium heat exchanger for performing heat exchange between the heat medium and the heat source water, and a first expansion for expanding the heat medium. Valve, heat pump side air heat medium heat exchanger for performing heat exchange between the heat medium and air, and the flow of the heat source water between the first expansion valve and the heat pump side water heat medium heat exchanger A heat pump side hydrothermal medium heat exchanger is provided which is provided in front of the first heat pump side hydrothermal medium heat exchanger in the passage and performs heat exchange between the heat medium and the heat source water. The air conditioner according to 1.
請求項2に記載の空気調和装置。 The air conditioner according to claim 2, further comprising a second expansion valve between the second heat pump side hydrothermal medium heat exchanger and the heat pump side air thermal medium heat exchanger.
前記制御装置は、前記空気調和装置の熱源水の入口における熱源水の温度と、前記空気調和装置の熱源水の出口における熱源水の温度又は前記ファンコイルユニットの熱源水の出口における熱源水の温度との温度差と、前記比例弁の開度との関係を示す情報に基づき、前記比例弁の開度を制御する
請求項1から3のいずれか一項に記載の空気調和装置。 The three-way valve is a proportional valve, or further provided with a proportional valve other than the three-way valve on the flow path of the heat source water,
The control device may include the temperature of the heat source water at the inlet of the heat source water of the air conditioner, the temperature of the heat source water at the outlet of the heat source water of the air conditioner, or the temperature of the heat source water at the outlet of the heat source water of the fan coil unit The air conditioning apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an opening degree of the proportional valve is controlled based on information indicating a relationship between a temperature difference between and the opening degree of the proportional valve.
前記制御装置は、前記空気調和装置の熱源水の入口における熱源水の温度と、前記空気調和装置の熱源水の出口における熱源水の温度又は前記ファンコイルユニットの熱源水の出口における熱源水の温度との温度差と、前記ポンプの送水量との関係を示す情報に基づき、前記ポンプの送水量を制御する
請求項1から4のいずれか一項に記載の空気調和装置。 The flow path of the heat source water is connected to a pump that changes the water supply amount of the heat source water,
The control device may include the temperature of the heat source water at the inlet of the heat source water of the air conditioner, the temperature of the heat source water at the outlet of the heat source water of the air conditioner, or the temperature of the heat source water at the outlet of the heat source water of the fan coil unit The air conditioning apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the water supply amount of the pump is controlled based on the information indicating the relationship between the temperature difference between the two and the water supply amount of the pump.
請求項1から5のいずれか一項に記載の空気調和装置。 The control device causes the heat pump unit to perform a heating operation when the cooling capacity is excessive with respect to a predetermined set temperature when performing a cooling operation of the fan coil unit with the predetermined set humidity as a target. The air conditioning apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the air blown out of the air conditioning apparatus is heated.
前記熱源水の温度調節装置と、
を備える空気調和システム。 A plurality of air conditioners according to any one of claims 1 to 6,
A temperature control device of the heat source water;
An air conditioning system comprising:
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