JPWO2020035944A1 - Heat source system - Google Patents
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Abstract
熱媒体熱交換器と熱媒体間熱交換器とを含む熱媒体回路と、熱媒体熱交換器に風を送る熱媒体側ファンと、を備えたフリークーリングユニットと、冷媒熱交換器と媒体間熱交換器とを含む冷媒回路と、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、を有する熱源システム。熱媒体間熱交換器は、熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。媒体間熱交換器は、冷媒と負荷側熱媒体との間で熱交換させる。A free cooling unit including a heat medium circuit including a heat medium heat exchanger and a heat medium interheat exchanger, and a heat medium side fan that sends air to the heat medium heat exchanger, and between the refrigerant heat exchanger and the medium. A heat source system comprising a refrigerant circuit including a heat exchanger and a refrigerating unit including a refrigerant side fan that sends air to the refrigerant heat exchanger. The heat exchanger between heat media exchanges heat between the heat source side heat medium and the load side heat medium flowing in from the load side. The inter-media heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the load-side heat medium.
Description
本発明は、負荷側へ冷熱を供給する熱源システムに関する。 The present invention relates to a heat source system that supplies cold heat to the load side.
従来から、フリークーリング機能をもつ熱媒体回路と冷媒回路とを用いて負荷側へ冷熱を供給する熱源システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の熱源システムは、熱媒体回路及び冷媒回路のそれぞれによって生成した冷熱を負荷側へ供給するようになっている。
Conventionally, a heat source system that supplies cold heat to the load side by using a heat medium circuit having a free cooling function and a refrigerant circuit has been known (see, for example, Patent Document 1). The heat source system of
しかしながら、特許文献1の熱源システムは、熱媒体回路の空気熱交換器である外気熱交換器と、冷媒回路の空気熱交換器である凝縮器とが、1つのケーシング内に設けられている。すなわち、特許文献1の熱源システムは、外気熱交換器と凝縮器とが対向するように配置されており、外気熱交換器及び凝縮器の上方に配置された送風ファンの回転により、外気熱交換器を通過した空気が凝縮器を通過するようになっている。
However, in the heat source system of
よって、特許文献1の熱源システムでは、外気熱交換器への送風量と凝縮器への送風量とを1つの送風ファンによって制御しなければならず、外気熱交換器及び凝縮器のそれぞれへの送風量を個別に制御することができない。つまり、外気熱交換器及び凝縮器のそれぞれの熱交換量の調整を行うことができないため、システム全体での運転効率の向上を図ることができない、という課題がある。
Therefore, in the heat source system 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あり、システム全体での運転効率の向上を実現す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 problems, and an object of the present invention is to provide a heat source system that realizes an improvement in operating efficiency of the entire system.
本発明に係る熱源システムは、ポンプと熱媒体熱交換器と熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続され、熱源側熱媒体が循環する熱媒体回路と、熱媒体熱交換器に風を送る熱媒体側ファンと、を備えたフリークーリングユニットと、圧縮機と冷媒熱交換器と膨張弁と媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、を有し、熱媒体間熱交換器は、熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、媒体間熱交換器は、冷媒と負荷側熱媒体との間で熱交換させるものである。 In the heat source system according to the present invention, the pump, the heat medium heat exchanger, and the heat medium interheat exchanger are connected by a heat source side pipe, and the heat medium circuit in which the heat source side heat medium circulates and the heat medium heat exchanger are blown. A free cooling unit equipped with a heat medium side fan, a compressor, a refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and a medium-to-media heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, and a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates and refrigerant heat. It has a refrigeration unit provided with a refrigerant side fan that sends air to the exchanger, and the heat medium-to-heat medium heat exchanger exchanges heat between the heat source side heat medium and the load side heat medium that flows in from the load side. The medium-to-medium heat exchanger exchanges heat between the refrigerant and the load-side heat medium.
本発明によれば、熱媒体熱交換器に送風する熱媒体側ファンと、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を有することから、熱媒体熱交換器への送風量と冷媒熱交換器への送風量とを個別に調整することができるため、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, since it has a heat medium side fan that blows air to the heat medium heat exchanger and a refrigerant side fan that blows air to the refrigerant heat exchanger, the amount of air blown to the heat medium heat exchanger and the refrigerant heat. Since the amount of air blown to the exchanger can be adjusted individually, the operating efficiency of the entire system can be improved.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るフリークーリングシステムを概略的に例示した構成図である。図2は、図1の熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。ここで、図1及び図2における矢印付きの実線は、後述する負荷側熱媒体の流れを示している。本実施の形態1のフリークーリングシステム100は、熱源システム30と、負荷システム50と、を有している。熱源システム30は、負荷システム50に冷熱を供給するものである。
FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a free cooling system according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit configuration diagram illustrating the connection relationship of the heat source system of FIG. Here, the solid lines with arrows in FIGS. 1 and 2 indicate the flow of the load-side heat medium described later. The
本実施の形態1の熱源システム30は、フリークーリングユニット10と、冷凍ユニット20と、を有している。熱源システム30では、1つのフリークーリングユニット10と1つの冷凍ユニット20とが対応づけられている。フリークーリングユニット10は、フリークーリング機能を有しており、例えば、エネルギー効率を示すCOP(Coefficient of Performance:成績係数)が、冷凍ユニット20よりも大きくなっている。以降では、フリークーリングユニットのことを「FCユニット」ともいう。
The
FCユニット10は、外郭をなし、第1熱媒体回路11及び第2熱媒体回路12を収容するフリーケーシング10aを有している。フリーケーシング10a内には、熱交換室R1と収納室R2とが形成されている。冷凍ユニット20は、外郭をなし、第1冷媒回路21及び第2冷媒回路22を収容する冷凍ケーシング20aを有している。冷凍ケーシング20a内には、熱交換室R1と収納室R2とが形成されている。負荷システム50は、例えば、1台又は複数台の室内機と、負荷側熱媒体回路51に負荷側熱媒体を循環させる循環ポンプとを含んで構成されている。この場合、室内機は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなる負荷側熱交換器(図示せず)を有している。
The
図2に示すように、FCユニット10は、第1ポンプ11aと、第1熱媒体熱交換器11bと、第1熱媒体間熱交換器11eと、を有している。また、FCユニット10は、第2ポンプ12aと、第2熱媒体熱交換器12bと、第2熱媒体間熱交換器12eと、を有している。さらに、FCユニット10は、熱媒体側ファン13と、熱媒体側制御装置15と、を有している。
As shown in FIG. 2, the
すなわち、FCユニット10は、第1ポンプ11aと第1熱媒体熱交換器11bと第1熱媒体間熱交換器11eとが熱源側配管Pにより接続され、熱源側熱媒体が循環する第1熱媒体回路11を有している。また、FCユニット10は、第2ポンプ12aと第2熱媒体熱交換器12bと第2熱媒体間熱交換器12eとが熱源側配管Pにより接続され、熱源側熱媒体が循環する第2熱媒体回路12を有している。FCユニット10から負荷側に突出する負荷側配管Sと、負荷システム50からFCユニット10へ延びる負荷側配管Sとは、フランジFを介して、ボルト及びナットなどにより接続されている。ここで、負荷側とは、負荷システム50の向きを指す。熱源側熱媒体は、ブラインなどの液体である。
That is, in the
第1ポンプ11aは、熱媒体側制御装置15により制御され、第1熱媒体回路11を循環する熱源側熱媒体の流量を調整する。第2ポンプ12aは、第2熱媒体回路12を循環する熱源側熱媒体の流量を調整する。第1ポンプ11a及び第2ポンプ12aは、何れも、インバータにより駆動するモータ(図示せず)を有しており、熱源側熱媒体を加圧して熱源側配管P内に循環させる。
The
第1熱媒体熱交換器11bは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、第1熱媒体回路11を流れる熱源側熱媒体と、外部からフリーケーシング10a内に吸い込まれる空気との間で熱交換させる。第2熱媒体熱交換器12bは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、第2熱媒体回路12を流れる熱源側熱媒体と、外部からフリーケーシング10a内に吸い込まれる空気との間で熱交換させる。
The first heat
第1熱媒体間熱交換器11eは、例えばプレート式熱交換器からなり、第1熱媒体回路11を流れる熱源側熱媒体と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。第2熱媒体間熱交換器12eは、例えばプレート式熱交換器からなり、第2熱媒体回路12を流れる熱源側熱媒体と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。つまり、第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eは、何れも、熱源側熱媒体が通過する流路と、負荷側熱媒体が通過する流路と、を有している。
The first heat
第1熱媒体間熱交換器11eと第2熱媒体間熱交換器12eとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Sによって並列に接続されている。すなわち、FCユニット10において、負荷システム50の下流に接続された負荷側配管Sは、分岐部Dにおいて、第1熱媒体間熱交換器11eを通過する配管と、第2熱媒体間熱交換器12eを通過する配管とに分岐している。すなわち、負荷システム50から流出した負荷側熱媒体は、分岐部Dで分岐して、第1熱媒体間熱交換器11eと第2熱媒体間熱交換器12eとに流入する。
The first heat medium-to-heat
また、第1熱媒体間熱交換器11eを通過して外部に突出する負荷側配管Sと、第2熱媒体間熱交換器12eを通過して外部に突出する負荷側配管Sとは、連結部Jにおいて連結され、FCユニット10の外部へ延びている。本実施の形態1において、負荷側配管Sは、FCユニット10と冷凍ユニット20との間に配置される連結管Srを有している。すなわち、負荷側配管Sは、連結部Jから冷凍ユニット20に向けて突出する配管と、第1媒体間熱交換器21eからFCユニット10に向けて突出する配管と、連結管Srとが、例えばビクトリックジョイントにより接続されている。したがって、連結部Jで合流した負荷側熱媒体は、冷凍ユニット20の第1媒体間熱交換器21eに流入する。
Further, the load side pipe S that passes through the first heat
熱媒体側ファン13は、図1に示すように、第1熱媒体熱交換器11b及び第2熱媒体熱交換器12bの上方に設けられ、ファンガード10bにより覆われている。熱媒体側ファン13は、インバータにより駆動されるファンモータ13aと、ファンモータ13aを動力源として回転し、第1熱媒体熱交換器11b及び第2熱媒体熱交換器12bに送風する羽根車13bと、を有している。熱媒体側ファン13は、熱媒体側制御装置15により制御されて回転し、外部の空気をフリーケーシング10a内に吸い込んで第1熱媒体熱交換器11b及び第2熱媒体熱交換器12bを通過させる。そして、熱媒体側ファン13は、第1熱媒体熱交換器11bを通過した空気と、第2熱媒体熱交換器12bを通過した空気とを、フリーケーシング10aの上方の吹出口から吹き出す。
As shown in FIG. 1, the heat
熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a、第2ポンプ12a、及び熱媒体側ファン13のそれぞれの動作を制御する。熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a及び第2ポンプ12aのそれぞれの回転周波数を制御することで、各熱媒体回路を循環する熱源側熱媒体の流量を調節する。なお、回転周波数は、各ポンプのモータの回転数に対応している。熱媒体側制御装置15は、熱媒体側ファン13の周波数を制御して、熱媒体側ファン13の回転速度を調節する。図2では、熱媒体側制御装置15と、第1ポンプ11a、第2ポンプ12a、及び熱媒体側ファン13のそれぞれとを接続する制御線を、矢印付きの破線で示している。
The heat medium
冷凍ユニット20は、圧縮機21aと、第1冷媒熱交換器21bと、第1膨張弁21cと、アキュームレータ21dと、第1媒体間熱交換器21eと、を有している。また、冷凍ユニット20は、圧縮機22aと、第2冷媒熱交換器22bと、第2膨張弁22cと、アキュームレータ22dと、第2媒体間熱交換器22eと、を有している。さらに、冷凍ユニット20は、冷媒側ファン23と、冷媒側制御装置25と、を有している。
The refrigerating
すなわち、冷凍ユニット20は、圧縮機21aと第1冷媒熱交換器21bと第1膨張弁21cと第1媒体間熱交換器21eとアキュームレータ21dとが冷媒配管Qにより接続され、冷媒が循環する第1冷媒回路21を有している。また、冷凍ユニット20は、圧縮機22aと第2冷媒熱交換器22bと第2膨張弁22cと第2媒体間熱交換器22eとアキュームレータ22dとが冷媒配管Qにより接続され、冷媒が循環する第2冷媒回路22を有している。冷凍ユニット20から負荷側に突出する負荷側配管Sと、負荷システム50の上流に繋がる負荷側配管Sとは、フランジFを介して、ボルト及びナットなどにより接続されている。
That is, in the refrigerating
圧縮機21a及び圧縮機22aは、例えばインバータによって駆動され、冷媒を圧縮するものである。圧縮機21a及び圧縮機22aは、何れも、冷媒側制御装置25により制御される圧縮機モータ(図示せず)を有している。第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bは、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、外部から冷凍ケーシング20aに吸い込まれる空気と冷媒との間で熱交換させる。第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bは凝縮器として機能する。
The
第1膨張弁21c及び第2膨張弁22cは、例えば電子膨張弁からなり、冷媒を減圧して膨張させるものである。アキュームレータ21dは、圧縮機21aの吸入側に設けられており、液冷媒とガス冷媒とを分離し、圧縮機21aがガス冷媒を吸入するように調整する。アキュームレータ22dは、圧縮機22aの吸入側に設けられており、液冷媒とガス冷媒とを分離し、圧縮機22aがガス冷媒を吸入するように調整する。
The
第1媒体間熱交換器21eは、例えばプレート式熱交換器からなり、第1冷媒回路21を流れる冷媒と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。第2媒体間熱交換器22eは、例えばプレート式熱交換器からなり、第2冷媒回路22を流れる冷媒と、負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させる。つまり、第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eは、何れも、冷媒が通過する流路と、負荷側熱媒体が通過する流路と、を有している。第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eは蒸発器として機能する。
The first medium-to-
第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eは、負荷側熱媒体の流れにおける第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eの下流側に設けられている。すなわち、第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eは、負荷側熱媒体の流れにおける第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eの上流側に設けられている。
The first medium-to-
第1媒体間熱交換器21eと第2媒体間熱交換器22eとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Sによって直列に接続されている。すなわち、冷凍ユニット20において、FCユニット10の下流に接続された負荷側配管Sは、第1媒体間熱交換器21eと第2媒体間熱交換器22eとを順に通過して、冷凍ユニット20の外部へ延びている。冷凍ユニット20から外部へ突出する負荷側配管Sは、負荷システム50の上流側に接続されている。
The first medium-to-
冷媒側ファン23は、図1に示すように、第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bの上方に設けられ、ファンガード20bにより覆われている。冷媒側ファン23は、インバータにより駆動されるファンモータ23aと、ファンモータ23aを動力源として回転し、第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bに送風する羽根車23bと、を有している。冷媒側ファン23は、冷媒側制御装置25により制御されて回転し、外部の空気を冷凍ケーシング20a内に吸い込んで第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bを通過させる。そして、冷媒側ファン23は、第1冷媒熱交換器21bを通過した空気と、第2冷媒熱交換器22bを通過した空気とを、冷凍ケーシング20aの上方の吹出口から吹き出す。
As shown in FIG. 1, the refrigerant-
冷媒側制御装置25は、圧縮機21a、圧縮機22a、第1膨張弁21c、第2膨張弁22c、及び冷媒側ファン23のそれぞれの動作を制御する。冷媒側制御装置25は、圧縮機21a及び圧縮機22aのそれぞれの運転周波数を制御することで、各冷媒回路を循環する冷媒の流量を調節する。なお、運転周波数は、各圧縮機モータの回転数に対応している。冷媒側制御装置25は、第1膨張弁21c及び第2膨張弁22cのそれぞれの開度を調整する。冷媒側制御装置25は、冷媒側ファン23の周波数を制御することで、冷媒側ファン23の回転速度を調節する。図2では、冷媒側制御装置25と、圧縮機21a、圧縮機22a、第1膨張弁21c、第2膨張弁22c、及び冷媒側ファン23のそれぞれとを接続する制御線を、矢印付きの破線で示している。
The refrigerant
熱源システム30には、例えばサーミスタからなり、屋外の温度を外気温度TOとして計測する外気温度センサ40が設けられている。外気温度センサ40は、例えば、FCユニット10もしくは冷凍ユニット20に形成された空気の吸込口、又はその近傍に配置される。FCユニット10には、温度センサ41と温度センサ42とが設けられている。冷凍ユニット20には、温度センサ43と温度センサ44とが設けられている。The
温度センサ41は、例えばサーミスタからなり、FCユニット10に流入する負荷側熱媒体の温度を上流入口温度として計測する。温度センサ42は、例えばサーミスタからなり、FCユニット10から流出する負荷側熱媒体の温度を上流出口温度として計測する。温度センサ43は、冷凍ユニット20に流入する負荷側熱媒体の温度を下流入口温度として計測する。温度センサ44は、冷凍ユニット20から流出する負荷側熱媒体の温度を下流出口温度として計測する。
The
そして、フリークーリングシステム100は、第1熱媒体間熱交換器11eと、第2熱媒体間熱交換器12eと、第1媒体間熱交換器21eと、第2媒体間熱交換器22eと、負荷側熱交換器とが負荷側配管Sにより接続され、負荷側熱媒体が循環する負荷側熱媒体回路51を有している。ここで、負荷側熱媒体は、水などの液体である。
The
熱媒体側制御装置15と冷媒側制御装置25とは、相互通信が可能な通信線Cによって接続されており、互いに連携して熱源システム30の制御を行うようになっている。熱媒体側制御装置15又は冷媒側制御装置25は、外気温度センサ40において計測された外気温度TOを取得する。熱媒体側制御装置15は、温度センサ41及び温度センサ42のそれぞれから計測温度を取得する。熱媒体側制御装置15は、温度センサ41及び温度センサ42から取得した計測温度を冷媒側制御装置25へ送信する機能を有している。冷媒側制御装置25は、温度センサ43及び温度センサ44のそれぞれから計測温度を取得する。冷媒側制御装置25は、温度センサ43及び温度センサ44から取得した計測温度を熱媒体側制御装置15へ送信する機能を有している。すなわち、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25は、各種のセンサによる計測値をもとに、熱源システム30の運転環境及び負荷状態を分析し、熱源システム30の運転環境及び負荷状態に応じて各種のアクチュエータの制御を実行する。The heat medium
熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25は、マイコンなどの演算装置と、こうした演算装置と協働して各機能を実現させる動作プログラムとにより構成される。すなわち、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25は、何れも、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)、又はフラッシュメモリなどの記憶装置を含んでいる。そして、記憶装置には、上記の動作プログラムが格納されている。もっとも、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25は、後述する各機能の一部又は全部を実現する回路デバイスなどのハードウェアを含んで構成してもよい。
The heat medium
図3は、図2の熱源システムの動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、熱媒体側制御装置15が熱源システム30を統括的に制御する例について説明する。すなわち、熱媒体側制御装置15が、外気温度TOを用いた演算処理を行い、冷凍ユニット20の制御指令を冷媒側制御装置25へ送信する場合について説明する。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the heat source system of FIG. Here, an example in which the heat medium
したがって、熱媒体側制御装置15の記憶装置には、高温判定温度T1と、高温判定温度T1よりも低く設定された低温判定温度T2とが予め記憶されている。また、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25の記憶装置には、出口温度TNの目標温度である出口目標温度TGと、第1安定係数αと、第2安定係数βと、が記憶されている。出口目標温度TGは、例えば7℃に設定され、熱源システム30の設置環境などに応じて適宜変更することができる。熱媒体側制御装置15は、出口目標温度TGの変化に応じて、高温判定温度T1及び低温判定温度T2を変化させる。ここで、低温判定温度T2は、出口目標温度TGと等しい温度に設定してもよい。第1安定係数α及び第2安定係数βは、ハンチングを防ぐために設定された係数である。第1安定係数αと第2安定係数βとは、異なる値であってもよく、等しい値であってもよい。Therefore, the storage device of the heat medium
さらに、熱媒体側制御装置15には、待ち時間tbと再測定時間tLとが記憶されている。再測定時間tLは、待ち時間tbよりも長い時間となっている。加えて、熱媒体側制御装置15には、固定周波数Fxと、基準周波数Fyとが記憶されている。固定周波数Fxは、第1熱媒体回路11及び第2熱媒体回路12の効率が最大となるように設定された第1ポンプ11a及び第2ポンプ12aの回転周波数である。基準周波数Fyは、第1熱媒体回路11及び第2熱媒体回路12の効率が最大となるように設定された熱媒体側ファン13の周波数である。冷媒側制御装置25には、待ち時間taと再測定時間tHとが記憶されている。再測定時間tHは、待ち時間taよりも長い時間となっている。
Further, the heat medium
なお、出口温度TNとしては、温度センサ44において計測される下流出口温度を使用するものとする。これらの前提をもとに、図3を参照して、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25による冷熱供給処理について説明する。As the outlet temperature TN , the downstream outlet temperature measured by the
熱源システム30が起動すると、熱媒体側制御装置15は、外気温度センサ40から外気温度TOを取得する(ステップS101)。次いで、熱媒体側制御装置15は、外気温度TOが高温判定温度T1よりも高いか否かを判定する(ステップS102)。When the
熱媒体側制御装置15は、外気温度TOが高温判定温度T1よりも高いと判定すると(ステップS102/Yes)、冷媒側制御装置25に冷凍ユニット20の運転を実行させ、FCユニット10の運転を停止する。すなわち、熱媒体側制御装置15は、冷媒側制御装置25に制御指令を送信する。制御指令には、外気温度TOと高温判定温度T1との差分の情報を含めてもよい。冷媒側制御装置25は、熱媒体側制御装置15からの制御指令に応じて、圧縮機21a、圧縮機22a、第1膨張弁21c、第2膨張弁22c、及び冷媒側ファン23を制御し、冷凍ユニット20の能力を負荷に応じて調整する。一方、熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a、第2ポンプ12a、及び熱媒体側ファン13を停止する。熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a、第2ポンプ12a、及び熱媒体側ファン13が停止している場合には、これらの停止状態を維持する(ステップS103)。Heat medium
冷媒側制御装置25は、冷凍ユニット20の能力を負荷に応じて調整してから待ち時間taが経過するまで待機する(ステップS104/No)。冷媒側制御装置25は、待ち時間taが経過すると(ステップS104/Yes)、熱媒体側制御装置15を介して温度センサ44から出口温度TNを取得する(ステップS105)。The refrigerant
次いで、冷媒側制御装置25は、出口温度TNが、出口目標温度TGに第1安定係数αを加算した温度である増加基準温度よりも高いか否かを判定する(ステップS106)。冷媒側制御装置25は、出口温度TNが増加基準温度よりも高い場合(ステップS106/Yes)、冷凍ユニット20の能力を増加させる。この場合、冷媒側制御装置25は、出口温度TNと出口目標温度TG又は増加基準温度との差分に応じて、冷凍ユニット20の各アクチュエータを制御するとよい(ステップS107)。Next, the refrigerant
一方、冷媒側制御装置25は、出口温度TNが増加基準温度以下であれば(ステップS106/No)、出口温度TNが、出口目標温度TGから第2安定係数βを減じた温度である減少基準温度よりも低いか否かを判定する(ステップS108)。冷媒側制御装置25は、出口温度TNが減少基準温度よりも低ければ(ステップS108/Yes)、冷凍ユニット20の能力を減少させる。この場合、冷媒側制御装置25は、出口温度TNと出口目標温度TG又は減少基準温度との差分に応じて、冷凍ユニット20の各アクチュエータを制御するとよい(ステップS109)。一方、冷媒側制御装置25は、出口温度TNが減少基準温度以上であれば(ステップS108/No)、冷凍ユニット20の能力を現状で維持させる。On the other hand, in the refrigerant
次に、冷媒側制御装置25は、熱媒体側制御装置15から制御指令を受けてからの経過時間tmが再測定時間tHに到達するまで(ステップS110/No)、ステップS104〜S110の一連の処理を繰り返し実行する。そして、冷媒側制御装置25は、経過時間tmが再測定時間tHに到達すると(ステップS110/Yes)、熱媒体側制御装置15へ再測定要求を送信する。すなわち、ステップS101の処理へ移行する。
Next, the refrigerant
熱媒体側制御装置15は、外気温度TOが高温判定温度T1以下であると判定した場合(ステップS102/No)、外気温度TOが低温判定温度T2よりも高いか否かを判定する(ステップS111)。Heat medium
熱媒体側制御装置15は、外気温度TOが低温判定温度T2よりも高ければ(ステップS111/Yes)、FCユニット10を最大効率で運転させる。すなわち、熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a及び第2ポンプ12aの回転周波数を固定周波数Fxに設定し、熱媒体側ファン13の周波数を基準周波数Fyに設定する(ステップS112)。また、熱媒体側制御装置15は、外気温度TOから低温判定温度T2を減算して温度差ΔTを求め、求めた温度差ΔTを含む制御指令を冷媒側制御装置25へ送信する(ステップS113)。冷媒側制御装置25は、温度差ΔTに応じて冷凍ユニット20の各アクチュエータを制御する(ステップS114)。そして、冷媒側制御装置25は、ステップS104の処理へ移行する。Heat medium
一方、熱媒体側制御装置15は、外気温度TOが低温判定温度T2以下であると判定した場合(ステップS111/No)、FCユニット10を最大効率で運転させ、冷媒側制御装置25に冷凍ユニット20の運転を停止させる。冷媒側制御装置25は、冷凍ユニット20が運転を停止している場合、冷凍ユニット20の停止状態を維持させる(ステップS115)。On the other hand, when the heat medium
次いで、熱媒体側制御装置15は、FCユニット10の運転を開始してから待ち時間tbが経過するまで待機する(ステップS116/No)。熱媒体側制御装置15は、待ち時間tbが経過すると(ステップS116/Yes)、温度センサ44から出口温度TNを取得する(ステップS117)。Next, the heat medium
次に、熱媒体側制御装置15は、出口温度TNが増加基準温度よりも高いか否かを判定する(ステップS118)。熱媒体側制御装置15は、出口温度TNが増加基準温度よりも高い場合(ステップS118/Yes)、FCユニット10の能力を増加させる。すなわち、熱媒体側制御装置15は、第1ポンプ11a、第2ポンプ12a、及び熱媒体側ファン13のうちの少なくとも1つの周波数を増加させる。この場合、熱媒体側制御装置15は、出口温度TNと出口目標温度TG又は増加基準温度との差分に応じて、FCユニット10の各アクチュエータを制御するとよい(ステップS119)。Next, the heat medium
熱媒体側制御装置15は、出口温度TNが増加基準温度以下であれば(ステップS118/No)、出口温度TNが減少基準温度よりも低いか否かを判定する(ステップS120)。熱媒体側制御装置15は、出口温度TNが減少基準温度よりも低ければ(ステップS120/Yes)、FCユニット10の能力を減少させる。この場合、熱媒体側制御装置15は、出口温度TNと出口目標温度TG又は減少基準温度との差分に応じて、FCユニット10の各アクチュエータを制御するとよい(ステップS121)。一方、冷媒側制御装置25は、出口温度TNが減少基準温度以上であれば(ステップS120/No)、冷凍ユニット20の能力を現状で維持させる。 If the outlet temperature TN is equal to or lower than the increase reference temperature (step S118 / No), the heat medium
次に、熱媒体側制御装置15は、外気温度TOを用いた判定処理(ステップS102及びS111)を行ってからの経過時間tmが再測定時間tLに到達するまで(ステップS122/No)、ステップS116〜S122の一連の処理を繰り返し実行する。そして、熱媒体側制御装置15は、経過時間tmが再測定時間tLに到達すると(ステップS122/Yes)、ステップS101の処理へ移行する。Then, the heat medium
もっとも、冷媒側制御装置25が熱源システム30を統括的に制御する場合でも、熱媒体側制御装置15と冷媒側制御装置25とが連携して、上記同様、負荷側へ冷熱を供給する冷熱供給処理を実行することができる。
However, even when the refrigerant
以上のように、本実施の形態1の熱源システム30は、熱媒体側ファン13と冷媒側ファン23とを有している。よって、第1熱媒体熱交換器11b及び第2熱媒体熱交換器12bへの送風量と、第1冷媒熱交換器21b及び第2冷媒熱交換器22bへの送風量とを個別に調整することができるため、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。
As described above, the
ところで、例えば中間期には、フリークーリング機能をもつ熱媒体回路によって、ある程度の空調能力を賄うことができるため、冷媒回路は、補助的に運転させればよい。また、低負荷時又は低外気時に運転中の冷媒回路は、ファンの回転速度が制御されて、凝縮器への送風量が調整されることより、圧縮機の吸入側と吐出側との差圧が確保され、圧縮機の信頼性を維持される。 By the way, for example, in the intermediate period, a heat medium circuit having a free cooling function can cover a certain degree of air conditioning capacity, so that the refrigerant circuit may be operated as an auxiliary. Further, in the refrigerant circuit during operation when the load is low or the outside air is low, the rotation speed of the fan is controlled and the amount of air blown to the condenser is adjusted, so that the differential pressure between the suction side and the discharge side of the compressor is adjusted. Is ensured and the reliability of the compressor is maintained.
しかしながら、特許文献1の熱源システムでは、熱媒体回路と冷媒回路とに共通のファンによって、外気熱交換器及び凝縮器の各々の送風量が同時に調節される。よって、例えばCOPを高めるため、熱媒体回路側で、より多くの熱量をとれるようにファンの回転速度を調整すると、特許文献1の熱源システムでは、それほど送風量が必要でない冷媒回路側で送風量が過多となり、過剰な空調能力を発揮することになる。また、特許文献1の熱源システムでは、圧縮機の差圧確保を優先してファンの制御を行うと、熱媒体回路の運転効率が低下してしまう。
However, in the heat source system of
この点、本実施の形態1の熱源システム30は、フリーク−リング機能をもつ第1熱媒体回路11及び第2熱媒体回路12と、第1冷媒回路21及び第2冷媒回路22とが、異なるケーシング内に設けられている。そして、フリーケーシング10aと冷凍ケーシング20aとに個別のファンが設けられている。よって、FCユニット10の風量制御と冷凍ユニット20の風量制御とを分離することができるため、一方のユニットが他方のユニットの影響を受けないことから、各ユニットの効率が最適となる運転状態を維持することができる。
In this respect, the
また、熱源システム30は、冷凍ユニット20よりもCOPが大きいFCユニット10が、冷凍ユニット20の上流に設けられている。すなわち、第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eは、負荷側熱媒体が流れにおける第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eの上流側に設けられている。よって、負荷側で温度上昇した負荷側熱媒体を、最初にFCユニット10に流すことができるため、運転効率の向上を図ると共に、熱源システム30の信頼性を高めることができる。
Further, in the
さらに、第1熱媒体間熱交換器11eと第2熱媒体間熱交換器12eとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって並列に接続されている。そのため、第1熱媒体間熱交換器11eと第2熱媒体間熱交換器12eとを直列に接続する場合に比べて、負荷側熱媒体回路51における圧力損失を低減することができる。よって、システム全体での運転効率を更に高めることができる。なお、第1熱媒体間熱交換器11eと第2熱媒体間熱交換器12eとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Sによって直列に接続されてもよい。
Further, the first heat
加えて、第1媒体間熱交換器21eと第2媒体間熱交換器22eとは、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管によって直列に接続されている。よって、冷凍ユニット20では、上流側に配置された第1媒体間熱交換器21eに流入する負荷側熱媒体の温度の方が、下流側に配置された第2媒体間熱交換器22eに流入する負荷側熱媒体の温度よりも高くなる。すなわち、冷凍ユニット20は、上流側の第1冷媒回路21の蒸発温度を、下流側の第2冷媒回路22の蒸発温度よりも高くすることができる。そのため、冷凍ユニット20の運転効率が高まるため、システム全体での運転効率を更に高めることができる。
In addition, the first medium-to-
また、熱源システム30では、連結部Jから冷凍ユニット20へ延びる負荷側配管Sと、第1媒体間熱交換器21eからFCユニット10へ延びる負荷側配管Sとが、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の空間に突出している。よって、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の負荷側配管Sを、ビクトリックジョイントなどを用いて簡単に接続することができるため、作業性の向上を図ることができる。加えて、FCユニット10と冷凍ユニット20とを配管接続するためのスペースを、フリーケーシング10a及び冷凍ケーシング20aの正面視における前方などに確保する必要がなくなるため、設置スペースの制約を減らすことができる。
Further, in the
ここで、FCユニット10には、第1ポンプ及び第2ポンプの代わりに1つのポンプを設け、第1熱媒体熱交換器及び第2熱媒体熱交換器の代わりに1つの熱媒体熱交換器を設け、第1熱媒体間熱交換器及び第2熱媒体間熱交換器の代わりに1つの熱媒体間熱交換器を設けてもよい。すなわち、FCユニット10は、第1熱媒体回路及び第2熱媒体回路の代わりに、1つの熱媒体回路を有していてもよい。
Here, the
また、冷凍ユニット20には、第1圧縮機及び第2圧縮機の代わりに1つの圧縮機を設け、第1冷媒熱交換器及び第2冷媒熱交換器の代わりに1つの冷媒熱交換器を設けてもよい。また、冷凍ユニット20には、第1膨張弁及び第2膨張弁の代わりに1つの膨張弁を設け、第1媒体間熱交換器及び第2媒体間熱交換器の代わりに1つの媒体間熱交換器を設けてもよい。すなわち、冷凍ユニット20は、第1冷媒回路及び第2冷媒回路の代わりに、1つの冷媒回路を有していてもよい。なお、FCユニット10が1つの熱媒体回路を有し、かつ冷凍ユニット20が1つの冷媒回路を有する場合、熱媒体間熱交換器は、負荷側熱媒体の流れにおける媒体間熱交換器の上流側に設けられる。
Further, the refrigerating
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態2に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。本実施の形態2におけるフリークーリングシステムの全体的な構成は、前述した実施の形態1と同様であるため、実施の形態1と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram illustrating the connection relationship of the heat source system according to the second embodiment of the present invention. Since the overall configuration of the free cooling system according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above, the same reference numerals are used for the components equivalent to those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
図4に示すように、本実施の形態2のFCユニット10は、連結部Jにおいて連結された負荷側配管Sが、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の空間ではなく、フリーケーシング10aの正面視における前方、後方、又は下方に突出している。ここで、負荷側配管Sのうち、第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eから直接的にFCユニット10の外部へ突出する配管を第1吐出配管S1とする。第1吐出配管S1の先端にはフランジF1が設けられている。As shown in FIG. 4, in the
また、本実施の形態2の冷凍ユニット20は、第1媒体間熱交換器21eから外部に突出する負荷側配管Sが、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の空間ではなく、冷凍ケーシング20aの正面視における前方、後方、又は下方に突出している。ここで、負荷側配管Sのうち、第1媒体間熱交換器21eから直接的に冷凍ユニット20の外部へ突出する配管を第2吐出配管S2とする。第2吐出配管S2の先端にはフランジF2が設けられている。Further, in the refrigerating
さらに、本実施の形態2の負荷側配管Sは、一端部にフランジFO1を有し、他端部にフランジFO2を有する外部配管SOを含んでいる。そして、第1吐出配管S1のフランジF1と、外部配管SOのフランジFO1とが、ボルト及びナットなどにより接続され、第2吐出配管S2のフランジF2と、外部配管SOのフランジFO2とが、ボルト及びナットなどにより接続されている。すなわち、FCユニット10と冷凍ユニット20とは、負荷側配管Sにより、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の空間の、正面視における前方、後方、又は下方で接続されている。Furthermore, the load-side pipe S of the second embodiment has a flange F O1 at one end, includes an outer pipe S O having a flange F O2 at the other end. Then, the flange F 1 of the first discharge pipe S 1, the flange F O1 of the outer pipe S O is connected by a bolt and a nut, the second discharge pipe S 2 and the flange F 2, the external piping S O The flange FO2 is connected by a bolt, a nut, or the like. That is, the
以上のように、本実施の形態2の熱源システム30によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、本実施の形態2の負荷側配管Sは、第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eから直接的に、フリーケーシング10aの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第1吐出配管S1と、第1媒体間熱交換器21eから直接的に、冷凍ケーシング20aの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第2吐出配管S2と、を含んでいる。よって、FCユニット10と冷凍ユニット20との間の空間に負荷側配管Sを配置することなく、外部配管SOを用いて、FCユニット10と冷凍ユニット20とを容易に接続することができる。したがって、FCユニット10と冷凍ユニット20との間に、熱源システム30のメンテナンス作業などを行うためのサービススペースを確保することができるため、作業効率の向上を図ることができる。他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態1と同様である。As described above, the
なお、FCユニット10が1つの熱媒体回路を有し、かつ冷凍ユニット20が1つの冷媒回路を有する場合、第1吐出配管S1及び第2吐出配管S2の構成は以下のようになる。すなわち、第1吐出配管S1は、熱媒体間熱交換器から直接的に、フリーケーシング10aの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する配管である。また、第2吐出配管S2は、媒体間熱交換器から直接的に、冷凍ケーシング20aの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する配管である。Incidentally,
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態3に係る熱源システムの接続関係を例示した回路構成図である。本実施の形態3におけるフリークーリングシステムの全体的な構成は、前述した実施の形態1及び2と同様であるため、実施の形態1及び2と同等の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。Embodiment 3.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram illustrating the connection relationship of the heat source system according to the third embodiment of the present invention. Since the overall configuration of the free cooling system in the third embodiment is the same as that of the first and second embodiments described above, the components equivalent to those of the first and second embodiments will be described using the same reference numerals. Is omitted.
本実施の形態3のFCユニット10は、分岐部Dの上流側に、インバータにより駆動され、負荷側熱媒体を加圧して負荷側配管S内に循環させる内蔵ポンプ60が設けられている。すなわち、内蔵ポンプ60は、負荷側配管Sのうち、負荷側から第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eに繋がる配管に設けられている。内蔵ポンプ60は、熱媒体側制御装置15によって制御される。
The
また、本実施の形態3の冷凍ユニット20は、運転停止中にFCユニット10から流入する負荷側熱媒体を、第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eを迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路70を有している。バイパス回路70は、三方弁71と、バイパス配管72と、を有している。なお、本実施の形態3の負荷側配管Sには、バイパス配管72が含まれる。
Further, in the refrigerating
三方弁71は、流入口7aと第1流出口7bと第2流出口7cとを有している。流入口7aには、FCユニット10から出て冷凍ユニット20に入る負荷側配管Sが接続されている。第1流出口7bには、第1媒体間熱交換器21eから延びる負荷側配管Sが接続されている。第2流出口7cには、バイパス配管72の一端が接続されている。バイパス配管72の他端は、第2媒体間熱交換器22eから冷凍ユニット20の外部へ延びる負荷側配管Sに接続されている。
The three-
三方弁71は、冷媒側制御装置25によって制御される。三方弁71は、冷凍ユニット20の運転中に、第1流出口7bが開の状態となり、第2流出口7cが閉の状態となる。一方、三方弁71は、冷凍ユニット20が運転を停止しているとき、第1流出口7bが閉の状態となり、第2流出口7cが開の状態となる。
The three-
第1流出口7bが閉の状態となり、第2流出口7cが開の状態となることにより、三方弁71に流入した負荷側熱媒体は、第2媒体間熱交換器22eから冷凍ユニット20の外部へ延びる負荷側配管Sへ流出し、負荷システム50へ流入する。つまり、三方弁71に流入した負荷側熱媒体は、第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eを通過せずに、冷凍ユニット20の外部へ流出する。
When the
以上のように、本実施の形態3の熱源システム30によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、熱源システム30は、負荷側配管Sのうち、負荷側から第1熱媒体間熱交換器11e及び第2熱媒体間熱交換器12eに繋がる配管に、内蔵ポンプ60が設けられている。よって、現地施工時において、負荷側熱媒体回路51に負荷側熱媒体を循環させるためのポンプを別途設ける必要がなくなるため、作業性の向上を図ることができる。
As described above, the
ところで、実施の形態1及び2の熱源システム30は、冷凍ユニット20が運転していないときも、負荷側熱媒体が、第1媒体間熱交換器21e及び第2媒体間熱交換器22eの内部を流れるようになっている。よって、第1媒体間熱交換器21eと第2媒体間熱交換器22eとを負荷側熱媒体が通過することによる圧力損失が生じ、負荷側熱媒体を循環させるポンプの動力が増えるため、システム全体での効率が低下するおそれがある。この点、本実施の形態3の冷凍ユニット20は、運転停止中にFCユニット10から流入する負荷側熱媒体を、媒体間熱交換器を迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路70を有している。そのため、負荷側熱媒体回路51の圧力損失を低減し、システム全体での効率の上昇を図ることができる。
By the way, in the
ここで、図5では、熱源システム30が内蔵ポンプ60とバイパス回路70との双方を有する場合を例示したが、これに限定されない。すなわち、本実施の形態3の熱源システム30は、内蔵ポンプ60及びバイパス回路70のうちの何れか一方を有するようにしてもよい。また、実施の形態3の構成は、実施の形態2の構成にも適用することができる。そして、他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態1及び2と同様である。なお、FCユニット10が1つの熱媒体回路を有する場合、内蔵ポンプ60は、負荷側から熱媒体間熱交換器に繋がる負荷側配管Sに設けられる。また、冷凍ユニット20が1つの冷媒回路を有する場合、第1流出口7bには、媒体間熱交換器から延びる負荷側配管Sが接続される。
Here, FIG. 5 illustrates a case where the
実施の形態4.
本実施の形態4の熱源システム30は、少なくとも1つのFCユニット10と、少なくとも2つの冷凍ユニット20と、を有している。そして、本実施の形態4の熱源システム30は、実施の形態1〜3と同様、1つのFCユニット10と1つの冷凍ユニット20とが対応づけられている。そこで、本実施の形態4では、実施の形態1の熱源システム30と同様に1対1で対応づけられたFCユニット10と冷凍ユニット20との組み合わせを、説明の便宜上「ハイブリッドシステム」と称する。Embodiment 4.
The
ここで、図6及び図7を参照して、本実施の形態4の熱源システム30の構成例について具体的に説明する。図6は、本発明の実施の形態4に係る熱源システムの一例を示す構成図である。図7は、本発明の実施の形態4に係る熱源システムの他の例を示す構成図である。実施の形態1〜3と同様の構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。なお、図6及び図7では、煩雑さを避けるために、一部の構成部材及び符号を省略している。
Here, a configuration example of the
図6に示す熱源システム30は、4つのハイブリッドシステム1〜4を有している。そして、熱源システム30は、各FCユニット10に負荷側熱媒体を流入させる負荷側配管Sが接続される流入ヘッダH1と、各冷凍ユニット20から負荷側熱媒体を流出させる負荷側配管Sが接続される流出ヘッダH2と、を有している。
The
図7に示す熱源システム30は、2つのハイブリッドシステム1及び2と、3つの冷凍ユニット20とを有している。そして、熱源システム30は、各FCユニット10及び冷凍ユニット20に負荷側熱媒体を流入させる負荷側配管Sが接続される流入ヘッダH1を有している。また、熱源システム30は、各冷凍ユニット20から負荷側熱媒体を流出させる負荷側配管Sが接続される流出ヘッダH2と、を有している。
The
図6及び図7に示すように、本実施の形態4の負荷側配管Sには、流入ヘッダH1と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、流出ヘッダH2と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、開閉する機能をもつ開閉弁80が設けられている。開閉弁80は、例えばボール弁からなり、負荷側熱媒体を通過させ又は遮断する。開閉弁80は、熱媒体側制御装置15及び冷媒側制御装置25によって制御されてもよく、手動で開閉するようにしてもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, the load-side pipe S of the fourth embodiment includes a pipe connecting the inflow header H1 with the heat medium heat exchanger and the medium heat exchanger, and the outflow header H2 with heat. An on-off
より具体的に、図6の構成では、流入ヘッダH1と分岐部Dとの間の負荷側配管Sと、第2媒体間熱交換器22eと流出ヘッダH2との間の負荷側配管Sとに、開閉弁80が設けられている。図7の構成では、単独で配置されている冷凍ユニット20について、流入ヘッダH1と第1熱媒体間熱交換器11eとの間の負荷側配管Sに、開閉弁80が設けられている。
More specifically, in the configuration of FIG. 6, the load side pipe S between the inflow header H1 and the branch portion D and the load side pipe S between the second
以上のように、本実施の形態4の熱源システム30によっても、システム全体での運転効率の向上を図ることができる。また、熱源システム30は、少なくとも1つのFCユニット10と、少なくとも2つの冷凍ユニット20と、を有している。すなわち、本実施の形態4の熱源システム30では、FCユニット10の数と、冷凍ユニット20の数とを、熱源システム30の設置環境に応じて変更することができる。ここで、熱源システム30の設置環境には、例えば、フリークーリングシステム100が設けられる工場又はプラントなどの負荷が含まれる。
As described above, the
そして、熱源システム30は、1つのFCユニット10が1つの冷凍ユニット20に対応づけられている。すなわち、1つのFCユニット10の下流側に、1つの冷凍ユニット20が併設されている。そして、負荷側熱媒体が流れる負荷側配管Sは、負荷の下流に設けられる流入ヘッダH1と、負荷の上流に設けられる流出ヘッダH2と、を含んでいる。よって、現地での施工作業を単純化することができるため、作業性の向上を図ることができる。また、設置現場の省スペース化を図ることができる。
In the
さらに、本実施の形態4では、負荷側配管Sのうち、流入ヘッダH1と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、流出ヘッダH2と熱媒体間熱交換器及び媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、開閉弁80を設けている。よって、第1熱媒体間熱交換器11e、第2熱媒体間熱交換器12e、第1媒体間熱交換器21e、及び第2媒体間熱交換器22eのうちの少なくとも1つが故障したような場合、故障した熱交換器を有する系統を遮断し、修理又は取り替えなどの対処を迅速に行うことができるため、熱源システム30の信頼性を高めることができる。また、運転停止中の冷凍ユニット20又はハイブリッドシステムの開閉弁80を閉じることにより、圧力損失の低減を図ると共に、負荷側熱媒体の不要な温度変化を避けることができるため、運転効率の向上を図ることができる。
Further, in the fourth embodiment, among the load-side pipes S, the pipe connecting the inflow header H1 and the heat exchanger between the heat media and the heat exchanger between the media, and the outflow header H2 and the heat exchanger between the heat media and the medium An on-off
図6では、4つのハイブリッドシステムを有する熱源システム30を例示したが、これに限定されない。熱源システム30は、2つ又は3つのハイブリッドシステムにより構成してもよく、5つ以上のハイブリッドシステムにより構成してもよい。また、図7では、2つのハイブリッドシステムと、3つの冷凍ユニット20と、を有する熱源システム30を例示したが、これに限定されない。熱源システム30は、少なくとも1つのハイブリッドシステムと、少なくとも1つの冷凍ユニット20と、を有していればよい。
FIG. 6 illustrates, but is not limited to, a
図6及び図7では、1つ又は複数のハイブリッドシステムとして、実施の形態1の構成を適用した場合を例示したが、これに限定されない。本実施の形態4の熱源システム30は、ハイブリッドシステムとして、実施の形態2又は3の構成を適用してもよい。また、本実施の形態4の熱源システム30は、実施の形態1〜3のそれぞれの構成を組み合わせて、複数のハイブリッドシステムを構成してもよい。他の効果、変形例、及び代替構成などについては実施の形態1〜3と同様である。
6 and 7 exemplify the case where the configuration of the first embodiment is applied as one or more hybrid systems, but the present invention is not limited thereto. The
上述した各実施の形態は、フリークーリングシステム及び熱源システムにおける好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の説明では、熱源側熱媒体としてブラインを例示したが、これに限らず、熱源側熱媒体は水であってもよい。また、上記の説明では、負荷側熱媒体として水を例示したが、これに限らず、負荷側熱媒体は、ブラインなどの不凍液であってもよい。 Each of the above-described embodiments is a suitable specific example in a free cooling system and a heat source system, and the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above description, brine is exemplified as the heat source side heat medium, but the present invention is not limited to this, and the heat source side heat medium may be water. Further, in the above description, water is exemplified as the load-side heat medium, but the present invention is not limited to this, and the load-side heat medium may be an antifreeze solution such as brine.
実施の形態1〜4では、フリーケーシング10aと冷凍ケーシング20aとが同一の形状となっている。すなわち、共通のケーシングを用い、内部構成を組み替えることにより、FCユニット10と冷凍ユニット20とを適宜製造することができるため、熱源システム30の製造コストの削減を図ることができる。
In the first to fourth embodiments, the
1〜4 ハイブリッドシステム、7a 流入口、7b 第1流出口、7c 第2流出口、10 フリークーリングユニット(FCユニット)、10a ケーシング、10b ファンガード、11 第1熱媒体回路、11a 第1ポンプ、11b 第1熱媒体熱交換器、11e 第1熱媒体間熱交換器、12 第2熱媒体回路、12a 第2ポンプ、12b 第2熱媒体熱交換器、12e 第2熱媒体間熱交換器、13 熱媒体側ファン、13a ファンモータ、13b 羽根車、15 熱媒体側制御装置、20 冷凍ユニット、20a ケーシング、21 第1冷媒回路、21a 圧縮機、21b 第1冷媒熱交換器、21c 第1膨張弁、21d アキュームレータ、21e 第1媒体間熱交換器、22 第2冷媒回路、22a 圧縮機、22b 第2冷媒熱交換器、22c 第2膨張弁、22d アキュームレータ、22e 第2媒体間熱交換器、23 冷媒側ファン、23a ファンモータ、23b 羽根車、25 冷媒側制御装置、30 熱源システム、40 外気温度センサ、41〜44 温度センサ、50 負荷システム、51 負荷側熱媒体回路、60 内蔵ポンプ、70 バイパス回路、71 三方弁、72 バイパス配管、80 開閉弁、100 フリークーリングシステム、C 通信線、D 分岐部、F、F1、F2、FO1、FO2 フランジ、Fx 固定周波数、Fy 基準周波数、H1 流入ヘッダ、H2 流出ヘッダ、J 連結部、P 熱源側配管、Q 冷媒配管、R1 熱交換室、R2 収納室、S 負荷側配管、S1 第1吐出配管、S2 第2吐出配管、SO 外部配管、Sr 連結管、T1 高温判定温度、T2 低温判定温度、TG 出口目標温度、TN 出口温度、TO 外気温度、tH 再測定時間、tL 再測定時間、tm 経過時間、ΔT 温度差、α 第1安定係数、β 第2安定係数。1-4 hybrid system, 7a inlet, 7b first outlet, 7c second outlet, 10 free cooling unit (FC unit), 10a casing, 10b fan guard, 11 first heat medium circuit, 11a first pump, 11b 1st heat medium heat exchanger, 11e 1st heat medium heat exchanger, 12 2nd heat medium circuit, 12a 2nd pump, 12b 2nd heat medium heat exchanger, 12e 2nd heat medium heat exchanger, 13 heat medium side fan, 13a fan motor, 13b impeller, 15 heat medium side control device, 20 refrigeration unit, 20a casing, 21 first refrigerant circuit, 21a compressor, 21b first refrigerant heat exchanger, 21c first expansion Valve, 21d accumulator, 21e first medium heat exchanger, 22 second refrigerant circuit, 22a compressor, 22b second refrigerant heat exchanger, 22c second expansion valve, 22d accumulator, 22e second medium heat exchanger, 23 Refrigerant side fan, 23a fan motor, 23b impeller, 25 Refrigerant side control device, 30 Heat source system, 40 Outside air temperature sensor, 41-44 temperature sensor, 50 Load system, 51 Load side heat medium circuit, 60 Built-in pump, 70 Bypass circuit, 71 three-way valve, 72 bypass piping, 80 on-off valve, 100 free cooling system, C communication line, D branch, F, F1, F2, FO1 , FO2 flange, Fx fixed frequency, Fy reference frequency, H1 inflow header, H2 outflow header, J coupling portion, P heat source-side pipe, Q refrigerant pipe, R1 heat exchange chamber, R2 storage room, S load side pipe, S 1 first discharge pipe, S 2 second discharge pipe, S O External piping, Sr connecting pipe, T1 high temperature judgment temperature, T2 low temperature judgment temperature, TG outlet target temperature, TN outlet temperature, TO outside air temperature, TH remeasurement time, tL remeasurement time, tm elapsed time, ΔT temperature difference, αth 1 stability coefficient, β 2nd stability coefficient.
本発明に係る熱源システムは、ポンプと熱媒体熱交換器と熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続され、熱源側熱媒体が循環する熱媒体回路と、熱媒体熱交換器に風を送る熱媒体側ファンと、を備えたフリークーリングユニットと、圧縮機と冷媒熱交換器と膨張弁と媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、を有し、熱媒体間熱交換器は、熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、媒体間熱交換器は、冷媒と負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、フリークーリングユニットは、ポンプとしての第1ポンプ及び第2ポンプと、熱媒体熱交換器としての第1熱媒体熱交換器及び第2熱媒体熱交換器と、熱媒体間熱交換器としての第1熱媒体間熱交換器及び第2熱媒体間熱交換器と、を有すると共に、熱媒体回路として、第1ポンプと第1熱媒体熱交換器と第1熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続された第1熱媒体回路と、第2ポンプと第2熱媒体熱交換器と第2熱媒体間熱交換器とが熱源側配管によって接続された第2熱媒体回路と、を有する。 In the heat source system according to the present invention, the pump, the heat medium heat exchanger, and the heat medium interheat exchanger are connected by a heat source side pipe, and the heat medium circuit in which the heat source side heat medium circulates and the heat medium heat exchanger are blown. A free cooling unit equipped with a heat medium side fan, a compressor, a refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and a medium-to-media heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, and a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates and refrigerant heat. It has a refrigerating unit provided with a refrigerant side fan that sends air to the exchanger, and the heat exchanger between heat exchanges exchanges heat between the heat source side heat medium and the load side heat medium that flows in from the load side. is intended to be, medium heat exchanger state, and are not to heat exchange between the refrigerant and the load-side heat medium, free cooling unit includes a first pump and a second pump as a pump, the heat medium heat It has a first heat medium heat exchanger and a second heat medium heat exchanger as exchangers, and a first heat medium heat exchanger and a second heat medium heat exchanger as heat medium heat exchangers. At the same time, as the heat medium circuit, the first heat medium circuit in which the first pump, the first heat medium heat exchanger, and the first heat medium heat exchanger are connected by the heat source side piping, the second pump, and the second heat It has a second heat medium circuit in which the medium heat exchanger and the second heat medium heat exchanger are connected by a heat source side pipe .
Claims (13)
圧縮機と冷媒熱交換器と膨張弁と媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、前記冷媒熱交換器に風を送る冷媒側ファンと、を備えた冷凍ユニットと、を有し、
前記熱媒体間熱交換器は、
前記熱源側熱媒体と負荷側から流入する負荷側熱媒体との間で熱交換させるものであり、
前記媒体間熱交換器は、
前記冷媒と前記負荷側熱媒体との間で熱交換させるものである、熱源システム。A heat medium circuit in which a pump, a heat medium heat exchanger, and a heat medium heat exchanger are connected by a heat source side pipe and a heat source side heat medium circulates, and a heat medium side fan that sends air to the heat medium heat exchanger. Free cooling unit with, and
Refrigerant equipped with a refrigerant circuit in which a compressor, a refrigerant heat exchanger, an expansion valve, and a medium-to-media heat exchanger are connected by a refrigerant pipe to circulate the refrigerant, and a refrigerant-side fan that sends air to the refrigerant heat exchanger. With the unit,
The heat exchanger between heat media is
The heat is exchanged between the heat source side heat medium and the load side heat medium flowing in from the load side.
The inter-media heat exchanger is
A heat source system that exchanges heat between the refrigerant and the load-side heat medium.
前記負荷側熱媒体が流れにおける前記媒体間熱交換器の上流側に設けられている、請求項1に記載の熱源システム。The heat exchanger between heat media is
The heat source system according to claim 1, wherein the load-side heat medium is provided on the upstream side of the inter-media heat exchanger in the flow.
運転停止中に前記フリークーリングユニットから流入する前記負荷側熱媒体を、前記媒体間熱交換器を迂回させて負荷側へ流入させるバイパス回路を有する、請求項2に記載の熱源システム。The refrigeration unit
The heat source system according to claim 2, further comprising a bypass circuit for allowing the load-side heat medium flowing in from the free cooling unit to flow into the load side by bypassing the inter-media heat exchanger while the operation is stopped.
前記ポンプとしての第1ポンプ及び第2ポンプと、
前記熱媒体熱交換器としての第1熱媒体熱交換器及び第2熱媒体熱交換器と、
前記熱媒体間熱交換器としての第1熱媒体間熱交換器及び第2熱媒体間熱交換器と、を有すると共に、
前記熱媒体回路として、
前記第1ポンプと前記第1熱媒体熱交換器と前記第1熱媒体間熱交換器とが前記熱源側配管によって接続された第1熱媒体回路と、
前記第2ポンプと前記第2熱媒体熱交換器と前記第2熱媒体間熱交換器とが前記熱源側配管によって接続された第2熱媒体回路と、を有する、請求項1〜3の何れか一項に記載の熱源システム。The free cooling unit is
The first pump and the second pump as the pump,
The first heat medium heat exchanger and the second heat medium heat exchanger as the heat medium heat exchanger,
It has a first heat medium-to-heat exchanger and a second heat-medium-to-medium heat exchanger as the heat-medium-to-heat exchanger.
As the heat medium circuit
A first heat medium circuit in which the first pump, the first heat medium heat exchanger, and the first heat medium heat exchanger are connected by the heat source side piping.
Any of claims 1 to 3, which has a second heat medium circuit in which the second pump, the second heat medium heat exchanger, and the second heat medium inter-heat exchanger are connected by the heat source side pipe. The heat source system described in item 1.
前記圧縮機としての第1圧縮機及び第2圧縮機と、
前記冷媒熱交換器としての第1冷媒熱交換器及び第2冷媒熱交換器と、
前記膨張弁としての第1膨張弁及び第2膨張弁と、
前記媒体間熱交換器としての第1媒体間熱交換器及び第2媒体間熱交換器と、を有すると共に、
前記冷媒回路として、
第1圧縮機と第1冷媒熱交換器と第1膨張弁と第1媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続された第1冷媒回路と、
第2圧縮機と第2冷媒熱交換器と第2膨張弁と第2媒体間熱交換器とが冷媒配管によって接続された第2冷媒回路と、を有する、請求項1〜5の何れか一項に記載の熱源システム。The refrigeration unit
The first compressor and the second compressor as the compressor, and
The first refrigerant heat exchanger and the second refrigerant heat exchanger as the refrigerant heat exchanger,
The first expansion valve and the second expansion valve as the expansion valve,
It has a first intermedia heat exchanger and a second intermedia heat exchanger as the intermedia heat exchanger, and also has
As the refrigerant circuit
A first refrigerant circuit in which a first compressor, a first refrigerant heat exchanger, a first expansion valve, and a first medium heat exchanger are connected by a refrigerant pipe,
Any one of claims 1 to 5, comprising a second refrigerant circuit in which a second compressor, a second refrigerant heat exchanger, a second expansion valve, and a second medium heat exchanger are connected by a refrigerant pipe. The heat source system described in the section.
前記熱媒体回路を収容するフリーケーシングを有し、
前記冷凍ユニットは、
前記冷媒回路を収容する冷凍ケーシングを有し、
前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管は、
前記熱媒体間熱交換器から直接的に、前記フリーケーシングの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第1吐出配管と、
前記媒体間熱交換器から直接的に、前記冷凍ケーシングの正面視における前方、後方、又は下方へ突出する第2吐出配管と、を含む、請求項1〜7の何れか一項に記載の熱源システム。The free cooling unit is
It has a free casing that houses the heat medium circuit.
The refrigeration unit
It has a refrigerating casing that houses the refrigerant circuit.
The load-side piping through which the load-side heat medium flows is
A first discharge pipe that projects forward, backward, or downward in the front view of the free casing directly from the heat exchanger between heat media.
The heat source according to any one of claims 1 to 7, further comprising a second discharge pipe projecting forward, backward, or downward in a front view of the refrigerating casing directly from the intermedia heat exchanger. system.
前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管により、前記フリークーリングユニットと前記冷凍ユニットとの間の空間の、正面視における前方、後方、又は下方で接続されている、請求項1〜8の何れか一項に記載の熱源システム。The free cooling unit and the refrigerating unit are
Any of claims 1 to 8, wherein the space between the free cooling unit and the refrigerating unit is connected to the front, the rear, or the lower side in the front view by the load side piping through which the load side heat medium flows. The heat source system according to paragraph 1.
前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管のうち、負荷側から前記熱媒体間熱交換器に繋がる配管に内蔵ポンプが設けられている、請求項1〜9の何れか一項に記載の熱源システム。The free cooling unit is
The heat source system according to any one of claims 1 to 9, wherein a built-in pump is provided in the pipe connected to the heat exchanger between the heat media from the load side among the load side pipes through which the load side heat medium flows. ..
前記ポンプ及び前記熱媒体側ファンのそれぞれの動作を制御する熱媒体側制御装置を有し、
前記冷凍ユニットは、
前記圧縮機、前記膨張弁、及び前記冷媒側ファンのそれぞれの動作を制御する冷媒側制御装置を有し、
前記熱媒体側制御装置と前記冷媒側制御装置とは、相互通信が可能な通信線により接続されている、請求項1〜10の何れか一項に記載の熱源システム。The free cooling unit is
It has a heat medium side control device that controls the operation of each of the pump and the heat medium side fan.
The refrigeration unit
It has a refrigerant side control device that controls the operation of each of the compressor, the expansion valve, and the refrigerant side fan.
The heat source system according to any one of claims 1 to 10, wherein the heat medium side control device and the refrigerant side control device are connected by a communication line capable of mutual communication.
複数の前記冷凍ユニットと、を有すると共に、
1つの前記フリークーリングユニットが1つの前記冷凍ユニットに対応づけられており、
前記負荷側熱媒体が流れる負荷側配管は、
負荷の下流に設けられる流入ヘッダと、
負荷の上流に設けられる流出ヘッダと、を含む、請求項1〜11の何れか一項に記載の熱源システム。With at least one of the free cooling units
With a plurality of the refrigeration units,
One free cooling unit is associated with one refrigeration unit.
The load-side piping through which the load-side heat medium flows is
The inflow header provided downstream of the load and
The heat source system according to any one of claims 1 to 11, further comprising an outflow header provided upstream of the load.
前記流入ヘッダと前記熱媒体間熱交換器及び前記媒体間熱交換器とをつなぐ配管と、前記流出ヘッダと前記熱媒体間熱交換器及び前記媒体間熱交換器とをつなぐ配管とに、
開閉する機能をもつ開閉弁が設けられている、請求項12に記載の熱源システム。For the load-side piping through which the load-side heat medium flows,
The inflow header is connected to the heat exchanger and the medium heat exchanger, and the outflow header is connected to the heat medium heat exchanger and the medium heat exchanger.
The heat source system according to claim 12, wherein an on-off valve having a function of opening and closing is provided.
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