WO2015030173A1 - 熱回収型冷凍装置 - Google Patents
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Definitions
- the heat load of the plurality of use side heat exchangers as a whole may be reduced. Therefore, it is necessary to be able to reduce the heat load of the entire two heat source side heat exchangers.
- the second heat source side heat exchanger is set to 1.8 times or more the heat exchange capacity of the first heat source side heat exchanger. For this reason, when only the first heat source side heat exchanger having a small heat exchange capacity is caused to function as a refrigerant radiator or evaporator, the range in which the heat load can be reduced can be expanded. Thereby, it can respond to the case where the thermal load of the whole some use side heat exchanger is small. Moreover, as described above, the second heat source side heat exchanger is set to 4.0 times or less the heat exchange capacity of the first heat source side heat exchanger.
- the two heat source side heat exchangers are arranged vertically.
- liquid refrigerant tends to accumulate more easily due to the head difference than the heat source side heat exchanger disposed on the upper side.
- the heat exchange capacity is small, so that the entire first heat source side heat exchanger is filled with the liquid refrigerant (hereinafter referred to as “liquid immersion”).
- liquid immersion the liquid refrigerant
- the usage unit 3a mainly constitutes a part of the refrigerant circuit 10, and includes usage-side refrigerant circuits 13a (in the usage units 3b, 3c, and 3d, usage-side refrigerant circuits 13b, 13c, and 13d, respectively). Yes.
- the utilization side refrigerant circuit 13a mainly has a utilization side flow rate adjustment valve 51a and a utilization side heat exchanger 52a.
- the use-side heat exchanger 52a is a device for performing heat exchange between the refrigerant and the room air, and includes, for example, a fin-and-tube heat exchanger configured by a large number of heat transfer tubes and fins.
- the utilization unit 3a has an indoor fan 53a for sucking indoor air into the unit and exchanging heat, and then supplying the indoor air as supply air to the indoor unit 53a. It is possible to exchange heat with the refrigerant flowing through The indoor fan 53a is driven by the indoor fan motor 54a.
- This is a device capable of switching the refrigerant flow path in the side refrigerant circuit 12, and is composed of, for example, a four-way switching valve.
- the second heat exchange switching mechanism 23 is connected to the discharge side of the compressor 21 and the second side when the second heat source side heat exchanger 25 functions as a refrigerant radiator (hereinafter referred to as “heat dissipation operation state”).
- heat dissipation operation state When connecting the gas side of the heat source side heat exchanger 25 (see the solid line of the second heat exchange switching mechanism 23 in FIG.
- the heat source unit 2 has an outdoor fan 34 for sucking outdoor air into the unit, exchanging heat, and then discharging the air outside the unit.
- the outdoor air and the heat source side heat exchangers 24 and 25 are connected to the heat source unit 2. It is possible to exchange heat with the flowing refrigerant.
- the outdoor fan 34 is driven by an outdoor fan motor 34a.
- a suction port 2 a for sucking outdoor air is formed on the side surface of the heat source unit 2
- a discharge port 2 b for discharging outdoor air is formed on the top surface of the heat source unit 2.
- the outdoor fan 34 is disposed on the upper part of the heat source unit 2.
- the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 21 is sent to both the heat source side heat exchangers 24 and 25 through the heat exchange switching mechanisms 22 and 23.
- the high-pressure gas refrigerant sent to the heat source side heat exchangers 24 and 25 radiates heat by exchanging heat with outdoor air as a heat source supplied by the outdoor fan 34 in the heat source side heat exchangers 24 and 25.
- the refrigerant that has radiated heat in the heat source side heat exchangers 24 and 25 is adjusted in flow rate in the heat source side flow rate adjusting valves 26 and 27, and then merges and passes through the inlet check valve 29a and the receiver inlet on / off valve 28c. Sent to.
- the refrigerant sent to the receiver 28 is temporarily stored in the receiver 28, and then sent to the liquid refrigerant communication tube 6 through the outlet check valve 29 c and the liquid side closing valve 31.
- the refrigerant sent to the usage-side flow rate adjustment valves 51a, 51b, 51c, 51d is adjusted in flow rate at the usage-side flow rate adjustment valves 51a, 51b, 51c, 51d, and then used-side heat exchangers 52a, 52b, 52c. , 52d evaporates into a low-pressure gas refrigerant by exchanging heat with the indoor air supplied by the indoor fans 53a, 53b, 53c, 53d.
- the room air is cooled and supplied to the room, and the use units 3a, 3b, 3c, and 3d are cooled.
- the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipes 65a, 65b, 65c, and 65d of the connection units 4a, 4b, 4c, and 4d.
- the refrigerant sent to the usage-side flow rate adjustment valve 51a is subjected to heat exchange with the indoor air supplied by the indoor fan 53a in the usage-side heat exchanger 52a after the flow rate is adjusted in the usage-side flow rate adjustment valve 51a. As a result, it evaporates into a low-pressure gas refrigerant. On the other hand, the room air is cooled and supplied to the room, and only the use unit 3a is cooled. Then, the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipe 65a of the connection unit 4a.
- the low-pressure gas refrigerant sent to the merged gas connection pipe 65a is sent to the high-low pressure gas refrigerant communication pipe 8 through the high-pressure gas on-off valve 66a and the high-pressure gas connection pipe 63a, and at the same time the low-pressure gas on-off valve 67a and low-pressure gas. It is sent to the low-pressure gas refrigerant communication pipe 9 through the connection pipe 64a.
- 3b, 3c, 3d use side heat exchangers 52a, 52b, 52c, 52d all function as refrigerant radiators, and use units 3a, 3b, 3c, 3d use side heat exchangers 52a, 52b, All of 52c and 52d and the discharge side of the compressor 21 of the heat source unit 2 are connected via the high and low pressure gas refrigerant communication pipe 8.
- the usage-side flow rate adjustment valves 51a, 51b, 51c and 51d are adjusted in opening.
- the high-pressure gas refrigerant sent to the use side heat exchangers 52a, 52b, 52c, and 52d is supplied by the indoor fans 53a, 53b, 53c, and 53d in the use side heat exchangers 52a, 52b, 52c, and 52d. Heat is dissipated by exchanging heat with indoor air. On the other hand, indoor air is heated and supplied indoors, and heating operation of utilization unit 3a, 3b, 3c, 3d is performed.
- the refrigerant radiated in the use side heat exchangers 52a, 52b, 52c, 52d is adjusted in flow rate in the use side flow rate adjusting valves 51a, 51b, 51c, 51d, and then the liquid connection pipes of the connection units 4a, 4b, 4c, 4d. 61a, 61b, 61c and 61d.
- the refrigerant sent to the liquid connection pipes 61a, 61b, 61c, 61d is sent to the liquid refrigerant communication pipe 6 and merges.
- the first heat exchange switching mechanism 22 is switched to the heat dissipation operation state (the state indicated by the solid line of the first heat exchange switching mechanism 22 in FIG. 8), thereby Only the heat exchanger 24 is made to function as a refrigerant radiator. Further, the high / low pressure switching mechanism 30 is switched to the heat radiation load main operation state (the state indicated by the broken line of the high / low pressure switching mechanism 30 in FIG. 8). Further, the opening degree of the first heat source side flow rate adjustment valve 26 is adjusted, the second heat source side flow rate adjustment valve 27 is in a closed state, and the receiver inlet on-off valve 28c is in an open state.
- the high-pressure gas refrigerant sent to the high-low pressure gas refrigerant communication pipe 8 is sent to the high-pressure gas connection pipe 63d of the connection unit 4d.
- the high-pressure gas refrigerant sent to the high-pressure gas connection pipe 63d is sent to the use-side heat exchanger 52d of the use unit 3d through the high-pressure gas on-off valve 66d and the merged gas connection pipe 65d.
- the low-pressure gas refrigerant sent to the low-pressure gas refrigerant communication tube 9 is returned to the suction side of the compressor 21 through the gas-side shut-off valve 33.
- the low-pressure gas refrigerant sent to the first heat exchange switching mechanism 22 merges with the low-pressure gas refrigerant returned to the suction side of the compressor 21 through the low-pressure gas refrigerant communication tube 9 and the gas-side shut-off valve 33, Returned to the suction side of the compressor 21.
- the refrigerant that radiates heat in the use side heat exchangers 52c and 52d and is sent to the liquid connection pipes 61c and 61d is sent to the liquid refrigerant communication pipe 6 and merges.
- the refrigerant sent to the usage-side flow rate adjustment valves 51a and 51b is adjusted by the usage-side flow rate adjustment valves 51a and 51b, and then supplied by the indoor fans 53a and 53b in the usage-side heat exchangers 52a and 52b. By exchanging heat with the indoor air, it evaporates and becomes a low-pressure gas refrigerant. On the other hand, the room air is cooled and supplied to the room, and the use units 3a and 3b are cooled. Then, the low-pressure gas refrigerant is sent to the merged gas connection pipes 65a and 65b of the connection units 4a and 4b.
- the first heat source side heat exchanger 24 functions as a refrigerant radiator, and the second heat source side heat exchanger 25 is operated as a refrigerant.
- balances the evaporation load and heat radiation load of the two heat source side heat exchangers 24 and 25 is performed.
- the second header 25a should be larger than the flow path cross-sectional area of the first header 24a.
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Abstract
Description
図1は、本発明にかかる熱回収型冷凍装置の一実施形態としての冷暖同時運転型空気調和装置1の概略構成図である。図2は、冷暖同時運転型空気調和装置1を構成する熱源ユニット2の概略の内部構造を示す図である。図3は、熱源側熱交換器24、25の構造を模式的に示す図である。冷暖同時運転型空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の室内の冷暖房に使用される装置である。
利用ユニット3a、3b、3c、3dは、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等、又は、室内の壁面に壁掛け等により設置されている。利用ユニット3a、3b、3c、3dは、冷媒連絡管7、8、9及び接続ユニット4a、4b、4c、4dを介して熱源ユニット2に接続されており、冷媒回路10の一部を構成している。
熱源ユニット2は、ビル等の屋上等に設置されており、冷媒連絡管7、8、9を介して利用ユニット3a、3b、3c、3dに接続されており、利用ユニット3a、3b、3c、3dとの間で冷媒回路10を構成している。
接続ユニット4a、4b、4c、4dは、ビル等の室内に利用ユニット3a、3b、3c、3dとともに設置されている。接続ユニット4a、4b、4c、4dは、冷媒連絡管9、10、11とともに、利用ユニット3、4、5と熱源ユニット2との間に介在しており、冷媒回路10の一部を構成している。
次に、冷暖同時運転型空気調和装置1の動作について説明する。
冷房運転モード(蒸発負荷大)の際、例えば、利用ユニット3a、3b、3c、3dの全てが冷房運転(すなわち、利用側熱交換器52a、52b、52c、52dの全てが冷媒の蒸発器として機能する運転)を行い、熱源側熱交換器24、25の両方が冷媒の放熱器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図4に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図4の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
冷房運転モード(蒸発負荷小)、例えば、利用ユニット3aだけが冷房運転(すなわち、利用側熱交換器52aだけが冷媒の蒸発器として機能する運転)を行い、第1熱源側熱交換器24だけが冷媒の放熱器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図5に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図5の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
暖房運転モード(放熱負荷大)の際、例えば、利用ユニット3a、3b、3c、3dの全てが暖房運転(すなわち、利用側熱交換器52a、52b、52c、52dの全てが冷媒の放熱器として機能する運転)を行い、熱源側熱交換器24、25の両方が冷媒の蒸発器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図6に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図6の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
暖房運転モード(放熱負荷小)、例えば、利用ユニット3aだけが暖房運転(すなわち、利用側熱交換器52aだけが冷媒の放熱器として機能する運転)を行い、第1熱源側熱交換器24だけが冷媒の蒸発器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図7に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図7の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
冷暖同時運転モード(蒸発負荷主体)、例えば、利用ユニット3a、3b、3cが冷房運転し、かつ、利用ユニット3dが暖房運転し(すなわち、利用側熱交換器52a、52b、52cが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器52dが冷媒の放熱器として機能する運転)を行い、第1熱源側熱交換器24だけが冷媒の放熱器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図8に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図8の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
冷暖同時運転モード(放熱負荷主体)、例えば、利用ユニット3a、3b、3cが暖房運転し、かつ、利用ユニット3dが冷房運転し(すなわち、利用側熱交換器52a、52b、52cが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器52dが冷媒の蒸発器として機能する運転)を行い、第1熱源側熱交換器24だけが冷媒の蒸発器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図9に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図9の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
冷暖同時運転モード(蒸発・放熱負荷均衡)、例えば、利用ユニット3a、3bが冷房運転し、かつ、利用ユニット3c、3dが暖房運転し(すなわち、利用側熱交換器52a、52bが冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器52c、52dが冷媒の放熱器として機能する運転)を行い、第1熱源側熱交換器24が冷媒の放熱器として機能し、かつ、第2熱源側熱交換器25が冷媒の蒸発器として機能する際、空気調和装置1の冷媒回路10は、図10に示されるように構成される(冷媒の流れについては、図10の冷媒回路10に付された矢印を参照)。
冷暖同時運転型空気調和装置1には、以下のような特徴がある。
ここでは、上記のように、まず、第2熱源側熱交換器25を第1熱源側熱交換器24の熱交換容量の1.8倍以上にしている。このため、熱交換容量が小さい第1熱源側熱交換器24だけを冷媒の放熱器又は蒸発器として機能させた場合、例えば、上記の冷房運転モード(蒸発負荷小)や冷暖同時運転モード(蒸発負荷主体)、暖房運転モード(放熱負荷小)、冷暖同時運転モード(放熱負荷主体)において、従来のような両者の熱交換容量比が小さい場合に比べて、熱負荷を小さくできる範囲を拡大することができる。これにより、複数の利用側熱交換器52a、52b、52c、52d全体の熱負荷が小さい場合に対応することができる。しかも、ここでは、上記のように、第2熱源側熱交換器25を第1熱源側熱交換器24の熱交換容量の4.0倍以下にしている。このため、2つの熱源側熱交換器24、25の一方を冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、他方を冷媒の放熱器として機能させて、2つの熱源側熱交換器24、25の蒸発負荷と放熱負荷とを相殺させる対応を行う場合、例えば、上記の冷暖同時運転モード(蒸発・放熱負荷均衡)において、2つの熱源側熱交換器24、25を流れる冷媒の流量、ひいては圧縮機21の運転容量をあまり大きくしないで済ませることができる。これにより、運転性能の低下を抑えつつ、複数の利用側熱交換器52a、52b、52c、52d全体の熱負荷が小さい場合に対応することができる。
ここでは、上記のように、まず、2つの熱源側熱交換器24、25を上下に配置するようにしている。このとき、下側に配置された熱源側熱交換器には、上側に配置された熱源側熱交換器に比べて、ヘッド差の関係で液冷媒が溜まりやすい傾向がある。このため、仮に、第1熱源側熱交換器24を下側に配置すると、熱交換容量が小さいために、第1熱源側熱交換器24全体が液冷媒で満たされた状態(以下、「液没」とする)が発生して所望の熱交換性能が得られなくなるおそれがある。
ここでは、上記のように、各熱源側熱交換器24、25の液側に熱源側流量調節弁26、27を接続するにあたり、第2熱源側流量調節弁27を第1熱源側流量調節弁26の定格Cv値よりも大きなものを使用するようにしている。これにより、各熱源側熱交換器24、25の熱交換容量に応じて、各熱源側熱交換器24、25を流れる冷媒の流量を適切に調節することができる。
ここでは、上記のように、各熱源側熱交換器24、25のガス側にヘッダを設けるにあたり、第2ヘッダ25aを第1ヘッダ24aの流路断面積よりも大きなものを使用するようにしている。これにより、各熱源側熱交換器24、25の熱交換容量に応じて、各熱源側熱交換器24、25を構成する複数の伝熱管とヘッダ24a、25aとの間で冷媒を適切に合流及び分岐を行うことができる。
上記の実施形態では、本発明が適用される熱回収型冷凍装置として、冷暖同時運転型空気調和装置1の構成例に挙げて説明しているが、これに限定されるものではない。すなわち、圧縮機と、複数の熱源側熱交換器と、複数の利用側熱交換器とを含んでおり、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に冷媒を送ることで利用側熱交換器間において熱回収を行うことが可能な構成であれば、本発明を適用することが可能である。
21 圧縮機
24 第1熱源側熱交換器
24a 第1ヘッダ
25 第2熱源側熱交換器
25a 第2ヘッダ
26 第1熱源側流量調節弁
27 第2熱源側流量調節弁
52a、52b、52c、52d 利用側熱交換器
Claims (4)
- 圧縮機(21)と、個別に冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させる切り換えが可能な複数の熱源側熱交換器(24、25)と、個別に冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させる切り換えが可能な複数の利用側熱交換器(52a、52b、52c、52d)とを含んでおり、前記冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器から前記冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器に冷媒を送ることで前記利用側熱交換器間において熱回収を行うことが可能な熱回収型冷凍装置において、
前記複数の熱源側熱交換器は、第1熱源側熱交換器と、前記第1熱源側熱交換器の1.8倍~4.0倍の熱交換容量を有する第2熱源側熱交換器とを有している、
熱回収型冷凍装置(1)。 - 前記第1熱源側熱交換器(24)を、前記第2熱源側熱交換器(25)よりも上側に配置している、
請求項1に記載の熱回収型冷凍装置(1)。 - 前記第1熱源側熱交換器(24)の液側に、開度調節が可能な第1熱源側流量調節弁(26)を接続しており、
前記第2熱源側熱交換器(25)の液側に、開度調節が可能な第2熱源側流量調節弁(27)を接続しており、
前記第2熱源側流量調節弁は、前記第1熱源側流量調節弁よりも定格Cv値が大きい、
請求項1又は2に記載の熱回収型冷凍装置(1)。 - 前記第1熱源側熱交換器(24)のガス側に、前記第1熱源側熱交換器を構成する複数の伝熱管との間で冷媒の合流及び分岐を行うための第1ヘッダ(24a)を設けており、
前記第2熱源側熱交換器(25)のガス側に、前記第2熱源側熱交換器を構成する複数の伝熱管との間で冷媒の合流及び分岐を行うための第2ヘッダ(25a)を設けており、
前記第2ヘッダは、前記第1ヘッダよりも流路断面積が大きい、
請求項1~3のいずれか1項に記載の熱回収型冷凍装置(1)。
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