JPWO2018025382A1 - Heat source system - Google Patents
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Abstract
熱源システムは、流体の加熱及び冷却を行う熱源ユニットと熱源ユニットを制御する制御装置とを備える熱源システムにおいて、熱源ユニットは、圧縮機と冷媒流路切替装置と空気側熱交換器と減圧装置と熱媒体側熱交換器とが冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、熱媒体側熱交換器により冷媒回路の冷媒と熱交換される流体が流れる流体配管と、流体配管に設けられ、流体を熱媒体側熱交換器に供給する流体ポンプと、熱媒体側熱交換器に流入する流体の温度を測定する入口温度センサと、を備え、制御装置は、空気側熱交換器が凝縮器になり熱媒体側熱交換器が蒸発器になる除霜運転時に、熱媒体側熱交換器に供給される流体の流量が入口温度センサにより測定された流体温度に応じて変化するように、流体ポンプを制御する運転制御手段を備える。 The heat source system includes a heat source unit that heats and cools a fluid and a control device that controls the heat source unit. The heat source unit includes a compressor, a refrigerant flow switching device, an air-side heat exchanger, and a decompression device. The refrigerant circuit connected to the heat medium side heat exchanger via the refrigerant pipe, the fluid pipe through which the fluid exchanged with the refrigerant of the refrigerant circuit by the heat medium side heat exchanger flows, the fluid pipe, A fluid pump that supplies the heat medium side heat exchanger to the heat medium side heat exchanger, and an inlet temperature sensor that measures the temperature of the fluid flowing into the heat medium side heat exchanger. In the defrosting operation in which the heat medium side heat exchanger becomes an evaporator, the fluid pump is configured such that the flow rate of the fluid supplied to the heat medium side heat exchanger changes according to the fluid temperature measured by the inlet temperature sensor. Control system Provided with the means.
Description
本発明は、熱源ユニットを備え、例えば空調用チリングシステム等に利用される熱源システムに関する。 The present invention relates to a heat source system that includes a heat source unit and is used, for example, in an air conditioning chilling system.
一般に、冷媒回路の冷媒と水配管の水媒体とを熱媒体側熱交換器で熱交換させて水媒体を加熱及び冷却するチリングシステムが知られている。そのうち空冷式のチリングシステムでは、加熱時に、蒸発器となる空気側熱交換器に着霜が生じる場合がある。そのため、このようなチリングシステムでは、空気側熱交換器の除霜が必要になる。従来、複数台の熱源ユニットが水配管に接続された空冷式チリングシステムにおいて、除霜運転方法を提案したものがある(例えば特許文献1参照)。特許文献1では、2台以上の熱源ユニットが含まれる熱源システムにおいて、熱源ユニットが同時に除霜することを極力回避し、水温の低下を防止する除霜運転方法が開示されている。
In general, there is known a chilling system that heats and cools an aqueous medium by exchanging heat between a refrigerant in a refrigerant circuit and an aqueous medium in a water pipe by a heat medium side heat exchanger. Among them, in an air-cooled chilling system, frost formation may occur in the air-side heat exchanger serving as an evaporator during heating. Therefore, such a chilling system requires defrosting of the air side heat exchanger. Conventionally, there has been a proposal of a defrosting operation method in an air-cooled chilling system in which a plurality of heat source units are connected to a water pipe (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の除霜制御では、熱源ユニット1台のみを運転させる単体の除霜運転において、水温が低下してしまう。
However, in the defrosting control of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱源ユニットの台数によらず、除霜運転時であっても、供給水温の低下が抑制される熱源システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a heat source system in which a decrease in supply water temperature is suppressed even during defrosting operation regardless of the number of heat source units. With the goal.
本発明に係る熱源システムは、流体の加熱及び冷却を行う熱源ユニットと前記熱源ユニットを制御する制御装置とを備える熱源システムにおいて、前記熱源ユニットは、圧縮機と冷媒流路切替装置と空気側熱交換器と減圧装置と熱媒体側熱交換器とが冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、前記熱媒体側熱交換器により前記冷媒回路の冷媒と熱交換される前記流体が流れる流体配管と、前記流体配管に設けられ、前記流体を前記熱媒体側熱交換器に供給する流体ポンプと、前記熱媒体側熱交換器に流入する前記流体の温度を測定する入口温度センサと、を備え、前記制御装置は、前記空気側熱交換器が凝縮器になり前記熱媒体側熱交換器が蒸発器になる除霜運転時に、前記熱媒体側熱交換器に供給される前記流体の流量が前記入口温度センサにより測定された流体温度に応じて変化するように、前記流体ポンプを制御する運転制御手段を備えるものである。 A heat source system according to the present invention includes a heat source unit that heats and cools a fluid, and a control device that controls the heat source unit. The heat source unit includes a compressor, a refrigerant flow switching device, and air-side heat. A refrigerant circuit in which an exchanger, a decompression device, and a heat medium side heat exchanger are connected via a refrigerant pipe, and a fluid pipe through which the fluid that exchanges heat with the refrigerant in the refrigerant circuit by the heat medium side heat exchanger flows A fluid pump that is provided in the fluid pipe and supplies the fluid to the heat medium side heat exchanger; and an inlet temperature sensor that measures the temperature of the fluid flowing into the heat medium side heat exchanger. The flow rate of the fluid supplied to the heat medium side heat exchanger during the defrosting operation in which the air side heat exchanger serves as a condenser and the heat medium side heat exchanger serves as an evaporator. The inlet temperature sensor To vary according to the fluid temperature measured by, but including the driving control means for controlling the fluid pump.
本発明の熱源システムによれば、熱媒体側熱交換器に供給される流体の流量が流体温度に応じて変化するので、熱容量が変わり、出口温度も変化する。そのため、熱源ユニットの単体運転であっても、除霜運転時の供給温水の温度低下が制御できる。 According to the heat source system of the present invention, since the flow rate of the fluid supplied to the heat medium side heat exchanger changes according to the fluid temperature, the heat capacity changes and the outlet temperature also changes. Therefore, even in the single operation of the heat source unit, the temperature drop of the supplied hot water during the defrosting operation can be controlled.
以下に、本発明の熱源システムについて、図面を参照して説明する。熱源システム100は、空冷式のチリングシステムであって、例えば建物内部の空調のセントラル熱源として使用される。熱源システム100は、利用者から指定された運転内容に基づいて暖房運転又は冷房運転等を行う。熱源システム100の運転中には、冷媒回路2の冷媒配管11を流れる冷媒と、流体配管22を流れる流体との間で熱交換がなされ、流体は加熱又は冷却される。熱源システム100で加熱又は冷却された流体は空調機等の負荷側機器に供給される。実施の形態では、流体が不凍液等の水熱媒である場合を例に説明する。
Below, the heat source system of this invention is demonstrated with reference to drawings. The
実施の形態1.
(熱源システム100の構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る熱源システムの暖房運転時の概略構成図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る熱源システムの除霜運転時の概略構成図である。図1及び図2に基づいて、以下に熱源システム100の構成について説明する。
(Configuration of heat source system 100)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the heat source system according to
熱源システム100は、熱源ユニット1と制御装置50とを備えている。熱源ユニット1は、冷媒回路2と、水熱媒が流れる流体配管22と、流体ポンプ20と、ポンプ制御装置21とを備えている。冷媒回路2には、圧縮機3、冷媒流路切替装置4、空気側熱交換器5、減圧装置7、熱媒体側熱交換器8、及びアキュムレータ9が冷媒配管11を介して接続されている。
The
圧縮機3は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものであり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成される。冷媒流路切替装置4は、例えば四方弁等で構成され、冷房運転時又は除霜運転時における冷媒の流れと暖房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。
The
減圧装置7は、例えば電子膨張弁等で構成され、冷媒を減圧して膨張させるものである。アキュムレータ9は、圧縮機3の吸入側に設けられ、凝縮した液冷媒を貯留するものである。アキュムレータ9は、液冷媒がそのまま圧縮機3に吸入されるのを防いでいる。
The decompression device 7 is composed of, for example, an electronic expansion valve or the like, and decompresses the refrigerant to expand it. The
空気側熱交換器5は、空気と冷媒との間で熱交換させるものであって、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時又は除霜運転時には凝縮器として機能する。また、空気側熱交換器5には、例えばプロペラファン等で構成される空気側熱交換器用送風機6が付設されており、空気側熱交換器用送風機6は、空気側熱交換器5に空気を供給している。
The air-side heat exchanger 5 exchanges heat between air and refrigerant, and functions as an evaporator during heating operation and as a condenser during cooling operation or defrosting operation. The air-
熱媒体側熱交換器8は、冷媒と水熱媒とを熱交換させるものである。熱媒体側熱交換器8は、暖房運転時には、高温高圧の冷媒と水熱媒とを熱交換させて高温水を生成し、冷房運転時には、低温低圧の冷媒と水熱媒とを熱交換させて低温水を生成する。
The heat medium
流体ポンプ20は、流体配管22を介して水熱媒を熱媒体側熱交換器8に供給するものである。流体ポンプ20は、例えば回転数制御される構成であって、水流量FRを多い方から、最大流量、大流量、通常流量、及び小流量等、多段階で供給する。
The
ポンプ制御装置21は、後述する制御装置50から制御信号を受け、制御信号に応じて流体ポンプ20を運転する周波数を変化させることで、制御装置50から要求される水流量で流体ポンプ20に水熱媒を供給させるものである。例えば、ポンプ制御装置21は、最大周波数、大周波数、通常周波数、小周波数等、多段階の駆動周波数を有しており、駆動周波数でポンプモータを回転させる。
The
熱源ユニット1は更に、複数の温度センサ及び圧力センサ等のセンサ群12〜17を備えている。低圧圧力センサ12は、圧縮機3の吸入管に設置され、圧縮機吸入圧力を検出する。吸入ガス温度センサ13は、圧縮機3の吸入側に設けられ、圧縮機に吸入される冷媒の吸入ガス温度を検出する。外気温度センサ15は、外気温度を検出する。また、蒸発温度センサ14は、熱媒体側熱交換器8を流通する冷媒配管の中間位置に設けられ、配置場所の冷媒温度(蒸発温度Te)を計測する。
The
暖房運転時に熱源システム100から送出された高温水は、負荷側機器に送られ、例えば負荷側機器において暖房に利用されて低温水となり、再び熱源システム100の熱媒体側熱交換器8に供給されて加熱される。水熱媒は、このように流体配管22を介して負荷側機器と熱源システム100との間を循環している。
The high-temperature water sent from the
入口温度センサ16は、熱媒体側熱交換器8の入口側の流体配管22に設けられ、設置位置の水温(入口温度Twi)を測定する。出口温度センサ17は、熱媒体側熱交換器8の出口側の流体配管22に設けられ、設置位置の水温(出口温度Two)を測定する。
The
制御装置50は、例えばマイコン等で構成され、熱源システム100の制御を行う。具体的には、制御装置50は、低圧圧力センサ12、吸入ガス温度センサ13、蒸発温度センサ14、外気温度センサ15、入口温度センサ16、及び出口温度センサ17等のセンサ群から、冷媒の圧力情報及び温度情報、並びに水熱媒の温度情報等を受信する。制御装置50は、センサ群12〜17から取得した情報、熱源ユニット1の運転情報、及び利用者によって入力された指令内容に基づき、運転制御を行う。具体的には、制御装置50は、圧縮機3の運転及び停止、又は回転数の制御、減圧装置7の開度調整、空気側熱交換器用送風機6の回転制御、並びにアキュムレータ9の制御を行う。また、制御装置50は、除霜運転時に、流体ポンプ20によって熱媒体側熱交換器8に供給される水熱媒の水流量FRを変化させる。
The
(除霜中の熱源ユニット1動作)
水熱媒を加熱する暖房運転において、空気側熱交換器5に着霜が検知されると、制御装置50は、冷媒回路2の冷媒の流れを切り替えて、付着した霜を冷媒の熱により融解する。空気側熱交換器5の着霜検出は、例えば、温度センサを空気側熱交換器5に設けて冷媒温度を測定し、測定された温度が、予め設定された閾値温度以下となった場合に着霜を検出する。空気側熱交換器5の除霜運転では、図2に示すように、空気側熱交換器5は凝縮器になり、熱媒体側熱交換器8は蒸発器になる。したがって、熱媒体側熱交換器8には低温の冷媒が流入するため、水熱媒は熱媒体側熱交換器8において冷却される。(Operation of
In the heating operation for heating the water heating medium, when frost formation is detected in the air-
(制御装置50の機能)
図3は、本発明の実施の形態1に係る制御装置の機能ブロック図である。図3に基づき、制御装置50について説明する。制御装置50は、運転制御手段51と温度判定手段52と凍結判定手段53と記憶手段54とを備えている。(Function of control device 50)
FIG. 3 is a functional block diagram of the control apparatus according to
運転制御手段51は、センサ群12〜17からの温度情報及び圧力情報等に基づき、冷媒回路2の運転制御、及び流体ポンプ20の流量制御を実施する。具体的には、運転制御手段51は、例えば出口温度センサ17で測定された出口温度Twoが、設定された目標温度に近づくよう、圧縮機3の運転周波数を調整する。また運転制御手段51は、空気側熱交換器5の除霜運転時に、ポンプ制御装置21を介して、流体ポンプ20によって熱媒体側熱交換器8に供給される水熱媒の水流量FRを変化させる。具体的には、運転制御手段51は、ポンプ制御装置21に流体ポンプ20の駆動周波数を調整する制御信号を送信する。ポンプ制御装置21は、制御信号に応じて駆動周波数を変え、流体ポンプ20の回転数を変化させる。また運転制御手段51は、温度判定手段52及び凍結判定手段53に、実施中の運転情報を送信する。更に運転制御手段51は、温度判定手段52の判断結果に基づき、供給される水流量FRを変化させ、また、凍結判定手段53の結果に基づき、除霜運転を継続又は終了させる。
The operation control means 51 performs operation control of the
温度判定手段52は、入口温度センサ16から温度情報を取得して、水温の高低を判断するものである。具体的には、除霜運転時に、入口温度センサ16で測定された入口温度Twiが第1設定温度T1より低いか否かを判定し、判定結果を運転制御手段51に送信する。また、除霜運転時に、測定された入口温度Twiが第2設定温度T2より低いか否かを判定し、判定結果に応じて、判定結果を運転制御手段51又は凍結判定手段53に送信する。温度判定手段52は、温度判定が要求されると、記憶手段54に記憶された第1設定温度T1及び第2設定温度T2を参照する。
The
凍結判定手段53は、入口温度センサ16から入口温度Twiを取得して、蒸発温度センサ14から蒸発温度Teを取得する。また、凍結判定手段53は、運転制御手段51から、熱源システム100が暖房運転、冷房運転、又は除霜運転のいずれの運転モードを実施しているか、及び、流体ポンプ20がどの水流量で稼動されているか等の運転情報を取得する。そして、凍結判定手段53は、除霜運転時に、温度判定手段52によって、測定された入口温度Twiが第2設定温度T2より低いと判定された場合に、熱媒体側熱交換器8が凍結するか否かを判定する凍結判定制御を実施する。凍結判定手段53は、凍結判定制御において、熱媒体側熱交換器8に供給される水流量FRと、測定された入口温度Twiと、測定された蒸発温度Teとに基づいて、熱媒体側熱交換器8が凍結するか否かを判定する。具体的には、記憶手段54に記憶されている凍結閾値情報T3を参照して、供給される水流量FR及び測定された入口温度Twiに応じた凍結蒸発温度Tfを算出する。また凍結判定手段53は、測定された蒸発温度Teと算出した凍結蒸発温度Tfとを比較する。そして、凍結判定手段53は、測定された蒸発温度Teが凍結蒸発温度Tfより低い場合には、熱媒体側熱交換器8が凍結すると判定し、一方、測定された蒸発温度Teが凍結蒸発温度Tfより高い場合には、熱媒体側熱交換器8は凍結しないと判定する。また凍結判定手段53は、凍結判定結果を運転制御手段51に送信する。つまり凍結判定手段53は、運転制御手段51によって実施されている除霜運転の、終了のタイミングを変更することができる。
The freezing determination means 53 acquires the inlet temperature Twi from the
記憶手段54は、例えばROM等のメモリで構成され、予め第1設定温度T1と、第2設定温度T2と、凍結閾値情報T3とが設定されて記憶されている。第1設定温度T1は、例えば熱源ユニット1が除霜運転を行うことにより、熱源システム100から送出される水熱媒の水温の低下が顕著になる境界における、入口温度である。第1設定温度T1は、冷媒回路の冷却能力、目標の出口温度、及び通常水流量等に基づいて自動設定される構成であってもよい。また第2設定温度T2は、例えば第1設定温度より低い温度であって、熱媒体側熱交換器8の通常の凍結温度より高い温度である。また、凍結閾値情報T3は、入口温度Twiと凍結する蒸発温度との対応情報、及び、水流量FRと凍結する蒸発温度との対応情報であって、凍結判定手段53が凍結蒸発温度Tfを算出する際に参照されるものである。なお、凍結閾値情報T3は、式又はテーブル等のように、入口温度Twi又は水流量FRに対応して凍結する蒸発温度が変化する値として関連付けられて記憶されていれば、どのような形式で記憶されていてもよい。
The storage means 54 is configured by a memory such as a ROM, for example, and stores a first set temperature T1, a second set temperature T2, and a freezing threshold information T3 in advance. The first set temperature T1 is an inlet temperature at a boundary at which a decrease in the water temperature of the hydrothermal medium delivered from the
(除霜中のポンプ制御)
図4は、本発明の実施の形態1に係る流体流量制御のフローチャートを示したものである。除霜運転中には、冷媒は冷房運転と同じ方向に流れるため、入口温度Twiに対して出口温度Twoが低下する。そのため、除霜運転中には、熱源システム100の供給水温の低下、及び熱媒体側熱交換器8の凍結等が懸念される。これに対して、図4の流体流量制御では、流体ポンプ20の駆動周波数を変化させて水流量FRを変化させている。冷媒回路2の冷却能力は、水流量FRと、入口温度Twi及び出口温度Twoの差との積によって規定される。したがって、冷却能力及び入口温度Twiが一定である場合には、水流量FRが多い方が、水流量FRが低い方と比較して出口温度Twoの低下は抑制される。(Pump control during defrosting)
FIG. 4 shows a flowchart of fluid flow control according to the first embodiment of the present invention. During the defrosting operation, the refrigerant flows in the same direction as the cooling operation, so the outlet temperature Two decreases with respect to the inlet temperature Twi. Therefore, during the defrosting operation, there is a concern about a decrease in the supply water temperature of the
熱源システム100において、例えば熱源ユニット1の暖房運転が開始されると、制御装置50は、熱源ユニット1に対して図4の流体流量制御を開始する。そしてまず、運転制御手段51は、熱源ユニット1が除霜運転中であるか否かを判断する(ステップST101)。運転制御手段51は、除霜運転中でない場合には(ステップST101;NO)、流体ポンプ20が供給する水流量FRが通常水流量となるよう制御する(ステップST104)。具体的には、運転制御手段51はポンプ制御装置21に制御信号を送信し、ポンプ制御装置21は制御信号に応じて流体ポンプ20を通常周波数(例えば40Hz)で回転させる。一方、運転制御手段51は、除霜運転中である場合には(ステップST101;YES)、温度判定手段52に通知する。温度判定手段52は、運転制御手段51から通知を受信すると、熱源ユニット1の入口温度センサ16から入口温度Twiの情報を取得し、また、記憶手段54から第1設定温度T1を取得する。そして温度判定手段52は、取得した入口温度Twiが第1設定温度T1以下であるか否かを判定する(ステップST102)。第1設定閾値は、予め設定された水温であって、ここでは例えば30℃としている。温度判定手段52は、判定結果を運転制御手段51に通知する。運転制御手段51は、温度判定手段52から通知を受信し、入口温度Twiが第1設定温度T1以下である場合には(ステップST102;YES)、供給される水流量FRを大きくする(ステップST103)。具体的には、ポンプ制御装置21を介して流体ポンプ20の回転数を「最大」(例えば60Hz)まで上昇させ、入口温度Twiに対する出口温度Twoの低下を抑制する。一方、運転制御手段51は、入口温度Twiが第1設定温度T1より高い場合には、供給される水流量FRを通常水流量とする(ステップST104)。ステップST103又はステップST104を行った後、運転制御手段51はステップST101に戻り、ステップST101〜ステップST104の流体流量制御を繰り返す。運転制御手段51は、暖房運転が終了すると、流体流量制御を終了する。
In the
(凍結蒸発温度Tf)
ところで、水量の増加は出口温度Twoの低下抑制に加えて、熱媒体側熱交換器8の凍結抑制にも効果がある。図5は、入口温度と凍結する蒸発温度との関係を示すグラフである。入口温度Twiが高いと凍結する蒸発温度は低下し、一方、入口温度Twiが低いと凍結する蒸発温度は上昇する。例えば、水流量FRと、冷媒回路2の冷却能力としての蒸発温度Teとが一定の場合、水熱媒の入口温度Twiが低いと、その分、出口温度Twoも低くなるため凍結し易い状態となる。(Freeze evaporation temperature Tf)
By the way, the increase in the amount of water is effective in suppressing freezing of the heat medium
図6は、水流量と凍結する蒸発温度との関係を示すグラフである。熱媒体側熱交換器8に供給される水流量FRが多いと凍結する蒸発温度は低下し、一方、水流量FRが少ないと凍結する蒸発温度は上昇する。例えば水流量FRが多い場合、入口温度Twi及び蒸発温度Teが一定であっても、熱媒体側熱交換器8に流れる水熱媒の熱容量が大きくなるため、出口温度Twoの低下が抑制され、熱媒体側熱交換器8は凍結しにくい状態となる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between water flow rate and freezing evaporation temperature. When the water flow rate FR supplied to the heat medium
また、入口温度Twiと凍結する蒸発温度との関係、及び、水流量FRと凍結する蒸発温度との関係を利用して、蒸発温度Teに基づいて熱媒体側熱交換器8の凍結抑制を行うこともできる。水流量FRが変化する熱源システム100では、水流量FRの変化に応じて熱容量が変化する。そのため、空気側熱交換器5の除霜運転時における熱媒体側熱交換器8の凍結検知に、従来のように入口温度Twi又は出口温度Twoの低下を検知して除霜運転を終了させるよう制御する場合は、凍結検知の閾値を安全のため高い温度に設定する必要がある。
Further, by utilizing the relationship between the inlet temperature Twi and the freezing evaporation temperature and the relationship between the water flow rate FR and the freezing evaporation temperature, freezing of the heat medium
図7は、本発明の実施の形態1に係る凍結制御のフローチャートを示したものである。制御装置50は、入口温度Twiが所定の温度より低下した場合には、蒸発温度Teと、入口温度Twi及び水流量FRに対する凍結蒸発温度Tfとを比較することで凍結を検知している。
FIG. 7 shows a flowchart of the freezing control according to the first embodiment of the present invention. When the inlet temperature Twi falls below a predetermined temperature, the
熱源システム100において、例えば熱源ユニット1の暖房運転が開始されると、制御装置50は、熱源ユニット1に対して図7の冷凍制御を開始する。そしてまず、運転制御手段51は、熱源ユニット1が除霜運転中であるか否かを判断する(ステップST111)。運転制御手段51は、除霜運転中である場合には(ステップST111;YES)、温度判定手段52に通知する。一方、運転制御手段51は、除霜運転中でない場合には(ステップST111;NO)ステップ111に戻り、暖房運転中に除霜運転が開始されていないか監視する。次に温度判定手段52は、運転制御手段51から通知を受信すると、熱源ユニット1の入口温度センサ16から入口温度Twiの温度情報を取得し、また、記憶手段54から第2設定温度T2を取得する。そして温度判定手段52は、取得した入口温度Twiが第2設定温度以下であるか否かを判定する(ステップST112)。第2設定温度T2は、予め設定された水温であって、ここでは例えば15℃としている。温度判定手段52は、運転制御手段51により入口温度Twiが第2設定温度T2以下であると判定された場合には(ステップST112;YES)、凍結判定手段53に通知する。一方、温度判定手段52は、入口温度Twiが第2設定温度より大きい場合には(ステップST112;NO)、運転制御手段51に通知する。運転制御手段51は、温度判定手段52から通知を受信すると、除霜運転を継続する(ステップST115)一方、凍結判定手段53は、温度判定手段52から通知を受信すると、蒸発温度センサ14及び入口温度センサ16から温度情報を取得する。また凍結判定手段53は、運転制御手段51から、流体ポンプ20に設定されている水流量に関する運転情報を取得する。そして凍結判定手段53は、記憶手段54の凍結閾値情報T3を参照して、蒸発温度Teと入口温度Twiと水流量FRとに応じた凍結蒸発温度Tfを算出する。また凍結判定手段53は、取得した蒸発温度Teが算出された凍結蒸発温度Tf以下であるか否かを判定する(ステップST113)。凍結判定の結果は、凍結判定手段53から運転制御手段51に通知される。運転制御手段51は、蒸発温度Teが凍結蒸発温度Tf以下である場合には(ステップST113;YES)、除霜運転を終了する(ステップST114)。つまり、設定されている水流量FR及び入口温度Twiの水熱媒が、蒸発温度Teの熱媒体側熱交換器8を通過した場合に、出口温度で凍結が生じる程に水温が低下するような場合は、除霜運転が終了され、凍結の発生が抑制される。一方、運転制御手段51は、蒸発温度Teが凍結蒸発温度Tfより大きい場合には(ステップST113;NO)、熱媒体側熱交換器8は凍結しないと判断して除霜運転を継続する(ステップST115)。運転制御手段は、ステップST114又はステップST115において除霜運転を終了又は継続させた後、ステップST111に戻って凍結制御を繰り返す。運転制御手段は、暖房運転が終了すると、凍結制御を終了する。
In the
凍結制御は、流体ポンプ20が熱媒体側熱交換器8に供給する水流量FRが変化する熱源システム100では、水流量FRの変化を加味した凍結判定ができるため有効である。制御装置50は、図7に示される凍結制御と、図4に示される流量制御とを併用して実施できる。
The freezing control is effective in the
以上のように実施の形態1において熱源システム100は、流体の加熱及び冷却を行う熱源ユニット1と熱源ユニット1を制御する制御装置50とを備える熱源システム100において、熱源ユニット1は、圧縮機3と冷媒流路切替装置4と空気側熱交換器5と減圧装置7と熱媒体側熱交換器8とが冷媒配管11を介して接続された冷媒回路2と、熱媒体側熱交換器8により冷媒回路2の冷媒と熱交換される流体が流れる流体配管22と、流体配管22に設けられ、流体を熱媒体側熱交換器8に供給する流体ポンプ20と、熱媒体側熱交換器8に流入する流体の温度を測定する入口温度センサ16と、を備え、制御装置50は、空気側熱交換器5が凝縮器になり熱媒体側熱交換器8が蒸発器になる除霜運転時に、熱媒体側熱交換器8に供給される流体の流量が入口温度センサ16により測定された流体温度Twiに応じて変化するように、流体ポンプ20を制御する運転制御手段51を備えるものである。
As described above, in the first embodiment, the
これより、熱源システム100を構成する熱源ユニット1が単体又は複数台のどちらで構成される場合であっても、熱源システム100から供給される水熱媒の、除霜時の温度低下が抑制される。
As a result, even if the
また、制御装置50は更に、除霜運転時に、測定された流体温度Twiが第1設定温度T1より低いか否かを判定する温度判定手段52を備え、運転制御手段51は、除霜運転時に、測定された流体温度Twiが第1設定温度T1より低いと判定された場合に、供給される流体流量FRを通常流量より多くする。
The
これより、除霜運転中に熱媒体側熱交換器8の入口における流体温度Twoが低いときは、供給する水熱媒の水流量FRを増加させるので、熱源システム100が供給する水熱媒の温度低下が抑制される。また、熱媒体側熱交換器8の凍結が抑制される。
As a result, when the fluid temperature Two at the inlet of the heat medium
また、熱源ユニット1は更に、冷媒の蒸発温度を測定する蒸発温度センサ14、を備え、制御装置50は更に、除霜運転時に、供給される流体流量FRと測定された流体温度Twiと前記蒸発温度センサ14で測定された蒸発温度Teとに基づいて、熱媒体側熱交換器8が凍結するか否かを判定する凍結判定手段53を備え、運転制御手段51は、熱媒体側熱交換器8が凍結しないと判定されているときには、除霜運転を継続する。
Further, the
これより、水流量FRの違いによる凍結蒸発温度Tfの違いも加味した凍結制御がなされる。水温が低い場合でも、水流量FRによっては熱媒体側熱交換器8を凍結させずに空気側熱交換器5の除霜運転が継続できる。また、凍結制御は、凍結抑制のために流量を増加させるよう構成すれば、更に低い温度でも除霜運転が継続される。したがって、除霜が不完全な状態であるにもかかわらず、熱媒体側熱交換器8の凍結を防ぐために除霜運転が中止されるのを回避できる。
Thus, freezing control is performed in consideration of the difference in freezing and evaporation temperature Tf due to the difference in water flow rate FR. Even when the water temperature is low, the defrosting operation of the air
また、制御装置50は更に、除霜運転時に、測定された流体温度Twiが第2設定温度T2より低いか否かを判定する温度判定手段52を備え、凍結判定手段53は、除霜運転時に、測定された流体温度Twiが第2設定温度T2より低いと判定された場合に、熱媒体側熱交換器8が凍結するか否かを判定する。これより、制御装置50は、流体の温度について閾値を設定し、凍結判定手段53が凍結判定を開始する条件として利用することができる。
Further, the
また、凍結判定手段53は、供給される流体流量FR及び測定された流体温度Twiに応じた凍結蒸発温度Tfを算出し、測定された蒸発温度Teが算出された凍結蒸発温度Tfより低い場合には凍結すると判定し、測定された蒸発温度Teが算出された凍結蒸発温度Tfより高い場合には凍結しないと判定する。 The freezing determination means 53 calculates a freezing and evaporation temperature Tf according to the supplied fluid flow rate FR and the measured fluid temperature Twi, and when the measured evaporation temperature Te is lower than the calculated frozen and evaporation temperature Tf. Is determined to freeze, and if the measured evaporation temperature Te is higher than the calculated freeze evaporation temperature Tf, it is determined not to freeze.
これより、入口温度Twi及び水流量FRに応じて閾値(凍結蒸発温度Tf)が算出されるので、高精度な凍結判定がなされる。したがって、熱源システム100は、例えば入口温度Twiが高いとき、又は水流量FRが多いときに、従来の凍結判断に基づいて除霜運転が行われる場合に比べ、除霜運転を長く実施できる。
Thus, since the threshold value (freeze evaporation temperature Tf) is calculated according to the inlet temperature Twi and the water flow rate FR, a highly accurate freezing determination is made. Therefore, for example, when the inlet temperature Twi is high or the water flow rate FR is large, the
また、運転制御手段51は、対応する流体ポンプ20の駆動周波数を調整して供給される流体流量FRを変化させるものであって、供給される流体流量FRを多くするときには流体ポンプ20の駆動周波数を大きくし、供給される流体流量FRを少なくするときには流体ポンプ20の駆動周波数を小さする。これより、流体ポンプ20の駆動周波数と水流量FRとを同期させておけば、制御装置50は目的の水流量に応じた制御信号を送信することで、水流量FRを多段階に変化させることができる。
Further, the operation control means 51 adjusts the drive frequency of the corresponding
実施の形態2.
実施の形態2では、熱源システム100は、実施の形態1の熱源ユニット1と同一構成の熱源ユニット1a〜1cを複数台備えている。複数の熱源ユニット1a〜1cは、流体配管22a〜22cが熱媒体側熱交換器8a〜8cの上流側及び下流側で互いに合流するよう並列接続されている。貯湯タンクから熱源システム100に供給された水熱媒は、上流側の合流点で各熱源ユニット1a〜1cに分岐して流れ、各熱媒体側熱交換器8a〜8cで加熱又は冷却された後に下流側の合流点で再び合流し、熱源システム100から送出されて貯湯タンクに戻る。以下、暖房運転中の熱源システム100において、複数の熱源ユニット1a〜1cのうち、熱源ユニット1aは除霜運転中であり、残りの熱源ユニット1b,1cは除霜運転を行っていない場合について説明する。
In the second embodiment, the
図9は、本発明の実施の形態2に係る流体流量制御のフローチャートを示したものである。図9に冷媒回路は図示されていないが、各熱源ユニット1a〜1cは、実施の形態1と同様の冷媒回路を備えている。実施の形態2において、制御装置50は、複数の熱源ユニット1a〜1cを総括して制御するとともに、夫々を区別して管理し、個別に制御できるものとする。
FIG. 9 shows a flow chart of fluid flow rate control according to the second embodiment of the present invention. Although the refrigerant circuit is not illustrated in FIG. 9, each of the
(除霜中のポンプ制御)
実施の形態2では、制御装置50は、除霜運転中の熱源ユニット1aにおいて入口温度Twiが所定の温度より高い場合には、熱源ユニット1aの流体ポンプ20aが熱媒体側熱交換器8aに供給する水流量FRaを少なくする。これより、冷却された熱媒体の送水量が抑えられ、貯湯タンクに送出される水温の低下を抑制している。複数の熱源ユニット1a〜1cで構成される熱源システム100では、除霜中でない熱源ユニット1b,1cが温水を供給することができるため、単体の熱源ユニットで構成された熱源システムの場合よりも低い温度まで、除霜中の熱源ユニット1aの水流量FRaを低下させることができる。(Pump control during defrosting)
In
熱源システム100において暖房運転が開始されると、制御装置50は、図9の流体流量制御を開始する。まず、運転制御手段51は、複数の熱源ユニット1a〜1cのうち、除霜運転中の熱源ユニットがあるか否かを判断する(ステップST201)。運転制御手段51は、除霜運転中の熱源ユニットがない場合には(ステップST201;NO)、流体ポンプ20a〜20cが供給する水流量FRa〜FRcを通常水流量にする(ステップST207)。具体的には、運転制御手段51は、ポンプ制御装置21a〜21cに制御信号を送信して、流体ポンプ20a〜20cを通常周波数(例えば40Hz)で回転させる。一方、運転制御手段51は、除霜運転中の熱源ユニット1aがある場合には(ステップST201;YES)、温度判定手段52に通知する。温度判定手段52は、運転制御手段51から通知を受信すると、除霜中の熱源ユニット1aの入口温度センサ16aから入口温度Twiの情報を取得し、また、記憶手段54から第1設定温度T1を取得する。そして温度判定手段52は、取得した入口温度Twiが第1設定温度T1以下であるか否かを判定する(ステップST202)。第1設定温度T1は、予め設定された水温であり、例えば30℃と設定されているものとする。温度判定手段52は、判定結果を運転制御手段51に通知する。運転制御手段51は、温度判定手段52から通知を受信し、入口温度Twiが第1設定温度T1以下である場合には(ステップST202;YES)、除霜中の熱源ユニット1aの水流量FRaを最大水流量にする(ステップST203)。具体的には、流体ポンプ20aの駆動周波数を最大(例えば60Hz)にする。また、運転制御手段51は、除霜中でない熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcを通常水流量にする(ステップST204)。一方、取得した入口温度Twiが第1設定温度T1より高い場合(ステップST202;NO)、運転制御手段51は、除霜中の熱源ユニット1aの水流量FRaを小水流量にする(ステップST205)。具体的には、運転制御手段51は、流体ポンプ20aの駆動周波数を小(例えば30Hz)にする。また、運転制御手段51は、除霜していない熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcを大流量にする(ステップST206)。具体的には、運転制御手段51は、流体ポンプ20b、20cの駆動周波数を大(例えば50Hz)にする。運転制御手段51は、ステップST204、ステップST206、又はステップST207において、各流体ポンプの流量を設定した後、ステップST201に戻って流体流量制御を繰り返す。運転制御手段51は、暖房運転が終了すると、流体流量制御を終了する。
When the heating operation is started in the
したがって、入口温度Twiが第1設定温度T1より高い場合には、除霜中の熱源ユニット1aで低下した供給水量は、除霜中でない熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcを多くすることで補われ、熱源システム100から供給される水流量の低下が抑制される。
Therefore, when the inlet temperature Twi is higher than the first set temperature T1, the amount of water supplied by the
制御装置50は、複数の熱源ユニット1a〜1cに対応する出口温度Twoが目標水温になるよう、対応する圧縮機3の周波数制御を行う。ステップST206において、除霜運転中でない熱源ユニット1b,1cでは、水量が通常より多くなるため出口温度Twoの上昇が抑制され、目標水温よりも低くなることが懸念される。しかし、圧縮機3の周波数制御が行われる構成では、除霜中でない熱源ユニット1b,1cの圧縮機周波数が増速して加熱能力が上昇するので、除霜中の熱源ユニット1aで低下した分の水温低下はバックアップされる。
The
ステップST204において、運転制御手段51が、除霜中でない熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcを通常水流量に設定するものとしたが、これに限定されない。例えば水流量FRb,FRcを大水流量にすれば、熱源ユニット1aのバックアップができる。なお、ステップST203では熱源ユニット1aも最大水流量になっていることから、熱源ユニット1b,1cを大水流量で運転させた場合、合計の水量が多くなることが懸念される。そのため、運転制御手段51は、ステップST204において、熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcを低水流量にするよう構成してもよい。
In step ST204, the
実施の形態2では、熱源システム100は、熱源ユニット1a〜1cを複数備え、複数の熱源ユニット1a〜1cは流体配管22a〜22cが互いに並列接続されており、運転制御手段51は、複数の熱源ユニット1a〜1cのうち第1熱源ユニット1aが除霜運転中であり第2熱源ユニット1b,1cが除霜運転中でない場合であって、第1熱源ユニット1aの測定された流体温度Twiが第1設定温度T1より高いと判定された場合に、第1熱源ユニット1aの供給される流体流量FRaを通常流量より少なくし、第2熱源ユニット1b,1cの供給される流体流量FRb,FRcを通常流量より多くするものである。
In the second embodiment, the
これより、熱源システム100は複数の熱源ユニット1a〜1cを備えているので、流体温度Twiが第1設定温度T1より高いときには、除霜中の熱源ユニット1aで冷却される流量を減らすとともに、他の熱源ユニット1b,1cで全体としての供給水量及び供給温度をバックアップできる。
Accordingly, since the
また、各熱源ユニット1a〜1cは更に、熱媒体側熱交換器8a〜8cから流出する流体の出口温度を測定する出口温度センサ17a〜17cを備え、運転制御手段51は、第2熱源ユニット1b,1cにおいて測定された出口温度Twoが設定された目標温度に近づくよう、第2熱源ユニット1b,1cの圧縮機3の周波数を調整する。
Each of the
これより、他の熱源ユニット1b,1cの水流量FRb,FRcが多い場合でも、加熱能力が増加されるので、除霜中の熱源ユニット1aがある場合でも、熱源システム100から供給される水温の低下が抑制される。
Thus, even when the water flow rates FRb and FRc of the other
なお、本発明の実施形態は上記実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば、複数台の熱源ユニット1a〜1cで構成される熱源システム100においては、1台の制御装置50が複数の熱源ユニット1a〜1cを制御する場合について説明したが、例えば夫々の熱源ユニット1a〜1cが制御装置50a〜50cを備えるよう構成してもよい。この場合、例えば1台の制御装置50aが他の熱源ユニット1b,1cから運転情報等を取得し、図9の流体流量制御を実施して他の制御装置50b,50cに水流量の変更等を通知すればよい。
In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, A various change can be performed. For example, in the
また、流体ポンプ20は、送り出す水熱媒の水流量FRを複数段階で変えられればよく、回転運動の代わりに往復運動により流体を循環させる運動エネルギーを得るポンプで構成されてもよい。
The
また、実施の形態2の熱源システム100は、複数の熱源ユニット1a〜1c夫々について、実施の形態1と同様に、凍結判定により除霜運転の終了のタイミングが制御されてもよい。
Further, in the
また、負荷側機器が空調機である場合について説明したが、例えば床暖房システム又は給湯システム等であってもよい。また、熱源システムと負荷側機器との間に貯塔タンクを設け、水熱媒が、熱源システムと貯塔タンクとの間、及び貯塔タンクと負荷側機器との間で循環するよう構成してもよい。 Moreover, although the case where the load side apparatus was an air conditioner was demonstrated, a floor heating system or a hot water supply system etc. may be sufficient, for example. In addition, a storage tank is provided between the heat source system and the load side equipment, and the water heat medium is circulated between the heat source system and the storage tank and between the storage tank and the load side equipment. May be.
1,1a〜1c 熱源ユニット、2 冷媒回路、3 圧縮機、4 冷媒流路切替装置、5 空気側熱交換器、6 空気側熱交換器用送風機、7 減圧装置、8,8a〜8c 熱媒体側熱交換器、9 アキュムレータ、11 冷媒配管、12 低圧圧力センサ、13 吸入ガス温度センサ、14 蒸発温度センサ、15 外気温度センサ、16,16a〜16c 入口温度センサ、17,17a〜17c 出口温度センサ、20,20a〜20c 流体ポンプ、21,21a〜21c ポンプ制御装置、22,22a〜22c 流体配管、50 制御装置、51 運転制御手段、52 温度判定手段、53 凍結判定手段、54 記憶手段、100 熱源システム、T1 第1設定温度、T2 第2設定温度、T3 凍結閾値情報、FR,FRa〜FRc 水流量(流体流量)、Twi 流体温度(入口温度)、Two 出口温度、Te 蒸発温度、Tf 凍結蒸発温度。 1, 1a to 1c Heat source unit, 2 Refrigerant circuit, 3 Compressor, 4 Refrigerant flow switching device, 5 Air side heat exchanger, 6 Air side heat exchanger blower, 7 Pressure reducing device, 8, 8a to 8c Heat medium side Heat exchanger, 9 Accumulator, 11 Refrigerant piping, 12 Low pressure sensor, 13 Intake gas temperature sensor, 14 Evaporation temperature sensor, 15 Outside air temperature sensor, 16, 16a-16c Inlet temperature sensor, 17, 17a-17c Outlet temperature sensor, 20, 20a-20c Fluid pump, 21, 21a-21c Pump control device, 22, 22a-22c Fluid piping, 50 Control device, 51 Operation control means, 52 Temperature determination means, 53 Freezing determination means, 54 Storage means, 100 Heat source System, T1 first set temperature, T2 second set temperature, T3 freezing threshold information, FR, FRa to FRc water flow rate ( Fluid flow), Twi fluid temperature (inlet temperature), Two outlet temperature, Te evaporation temperature, Tf freeze evaporation temperature.
Claims (8)
前記熱源ユニットは、
圧縮機と冷媒流路切替装置と空気側熱交換器と減圧装置と熱媒体側熱交換器とが冷媒配管を介して接続された冷媒回路と、
前記熱媒体側熱交換器により前記冷媒回路の冷媒と熱交換される前記流体が流れる流体配管と、
前記流体配管に設けられ、前記流体を前記熱媒体側熱交換器に供給する流体ポンプと、
前記熱媒体側熱交換器に流入する前記流体の温度を測定する入口温度センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記空気側熱交換器が凝縮器になり前記熱媒体側熱交換器が蒸発器になる除霜運転時に、前記熱媒体側熱交換器に供給される前記流体の流量が前記入口温度センサにより測定された流体温度に応じて変化するように、前記流体ポンプを制御する運転制御手段を備える
熱源システム。In a heat source system comprising a heat source unit that heats and cools a fluid, and a control device that controls the heat source unit,
The heat source unit is
A refrigerant circuit in which a compressor, a refrigerant flow switching device, an air side heat exchanger, a decompression device, and a heat medium side heat exchanger are connected via a refrigerant pipe;
A fluid pipe through which the fluid exchanged with the refrigerant in the refrigerant circuit flows by the heat medium side heat exchanger;
A fluid pump provided in the fluid piping and supplying the fluid to the heat medium side heat exchanger;
An inlet temperature sensor for measuring the temperature of the fluid flowing into the heat medium side heat exchanger,
The control device includes:
During the defrosting operation in which the air side heat exchanger becomes a condenser and the heat medium side heat exchanger becomes an evaporator, the flow rate of the fluid supplied to the heat medium side heat exchanger is measured by the inlet temperature sensor. A heat source system comprising operation control means for controlling the fluid pump so as to change in accordance with the measured fluid temperature.
前記除霜運転時に、前記測定された流体温度が第1設定温度より低いか否かを判定する温度判定手段を備え、
前記運転制御手段は、前記除霜運転時に、前記測定された流体温度が前記第1設定温度より低いと判定された場合に、前記供給される流体流量を通常流量より多くする請求項1記載の熱源システム。The control device further includes:
A temperature determining means for determining whether or not the measured fluid temperature is lower than a first set temperature during the defrosting operation;
The said operation control means makes the said supplied fluid flow volume more than a normal flow volume, when it determines with the said measured fluid temperature being lower than the said 1st preset temperature at the time of the said defrost operation. Heat source system.
前記運転制御手段は、
前記複数の熱源ユニットのうち第1熱源ユニットが除霜運転中であり第2熱源ユニットが除霜運転中でない場合であって、前記第1熱源ユニットの前記測定された流体温度が前記第1設定温度より高いと判定された場合に、前記第1熱源ユニットの前記供給される流体流量を通常流量より少なくし、前記第2熱源ユニットの前記供給される流体流量を通常流量より多くするものである請求項2記載の熱源システム。A plurality of the heat source units are provided, and the plurality of heat source units have the fluid pipes connected in parallel to each other,
The operation control means includes
The first heat source unit among the plurality of heat source units is in the defrosting operation and the second heat source unit is not in the defrosting operation, and the measured fluid temperature of the first heat source unit is the first setting. When it is determined that the temperature is higher than the temperature, the supplied fluid flow rate of the first heat source unit is made smaller than the normal flow rate, and the supplied fluid flow rate of the second heat source unit is made larger than the normal flow rate. The heat source system according to claim 2.
前記熱媒体側熱交換器から流出する前記流体の出口温度を測定する出口温度センサを備え、
前記運転制御手段は、前記第2熱源ユニットにおいて前記測定された出口温度が設定された目標温度に近づくよう、前記第2熱源ユニットの前記圧縮機の周波数を調整する請求項3記載の熱源システム。Each of the heat source units further includes
An outlet temperature sensor for measuring an outlet temperature of the fluid flowing out of the heat medium side heat exchanger;
The heat source system according to claim 3, wherein the operation control means adjusts the frequency of the compressor of the second heat source unit so that the measured outlet temperature approaches the set target temperature in the second heat source unit.
前記冷媒の蒸発温度を測定する蒸発温度センサを備え、
前記制御装置は更に、
前記除霜運転時に、前記供給される流体流量と前記測定された流体温度と前記測定された蒸発温度とに基づいて、前記熱媒体側熱交換器が凍結するか否かを判定する凍結判定手段を備え、
前記運転制御手段は、前記熱媒体側熱交換器が凍結しないと判定されているときには、前記除霜運転を継続する請求項1〜4のいずれか一項記載の熱源システム。Each of the heat source units further includes
An evaporation temperature sensor for measuring the evaporation temperature of the refrigerant;
The control device further includes:
Freezing determination means for determining whether or not the heat medium side heat exchanger is frozen based on the supplied fluid flow rate, the measured fluid temperature, and the measured evaporation temperature during the defrosting operation. With
The heat source system according to any one of claims 1 to 4, wherein the operation control unit continues the defrosting operation when it is determined that the heat medium side heat exchanger does not freeze.
前記除霜運転時に、前記測定された流体温度が第2設定温度より低いか否かを判定する温度判定手段を備え、
前記凍結判定手段は、前記除霜運転時に、前記測定された流体温度が前記第2設定温度より低いと判定された場合に、前記熱媒体側熱交換器が凍結するか否かを判定する請求項5記載の熱源システム。The control device further includes:
A temperature determining means for determining whether or not the measured fluid temperature is lower than a second set temperature during the defrosting operation;
The freezing determination means determines whether or not the heat medium side heat exchanger is frozen when it is determined that the measured fluid temperature is lower than the second set temperature during the defrosting operation. Item 6. The heat source system according to Item 5.
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