JP6079507B2 - Hot / cold water air conditioning system - Google Patents
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Description
この発明は、ヒートポンプ温冷水空調システムのヒートポンプ熱源機と利用側放熱器や貯湯タンクに温冷水を供給循環させる循環水の温度による運転制御に関するものである。 The present invention relates to operation control based on the temperature of circulating water that supplies and circulates hot / cold water to a heat pump heat source unit, a heat radiator and a hot water storage tank of a heat pump hot / cold water air conditioning system.
ヒートポンプサイクルを利用する給湯や暖房を行うヒートポンプ温水暖房システムでは、ヒートポンプサイクルの冷媒から熱交換器を介して加熱された温水を暖房を行う室内放熱器や貯湯タンクに供給し、その後利用された温水を前記ヒートポンプサイクルの熱交換器に戻す暖房温水循環回路を有している。その供給する温水を制御するために、前記循環回路には、供給される温水の往き温度を検知する往き温度検知手段と、前記熱交換器に戻る温水の温度を検知する戻り温度検知手段が備えられている。 In a heat pump hot water heating system that performs hot water supply and heating using a heat pump cycle, hot water heated from a refrigerant in the heat pump cycle through a heat exchanger is supplied to an indoor radiator and hot water storage tank that performs heating, and then used hot water Is provided with a heating and hot water circulation circuit that returns the heat to the heat exchanger of the heat pump cycle. In order to control the hot water to be supplied, the circulation circuit includes a forward temperature detection means for detecting the forward temperature of the supplied hot water, and a return temperature detection means for detecting the temperature of the hot water returning to the heat exchanger. It has been.
これまでのヒートポンプ温水暖房システムでは、主として、ヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプ容量(圧縮機運転周波数)の変化に対して応答性が早く制御しやすい往き温度制御が行われている。しかしながら、温水暖房システムの負荷側にある室内放熱器の効率が悪い場合や、季節の中間期など必要とする空調給湯負荷が小さい時は、ヒートポンプサイクル熱源側の圧縮機運転周波数制御による最小能力運転を実施することになるが、この最小能力運転により供給される能力熱量が空調給湯負荷側の放熱量より大きい場合では、前記循環回路の往き温度が目標往き温度を超えるために、応答性が早いが故に圧縮機運転のON/OFFサイクル運転となってしまう。 In the conventional heat pump hot water heating system, the forward temperature control that is easy to control quickly and easily with respect to the change of the heat pump capacity (compressor operating frequency) in the heat pump cycle is performed. However, when the efficiency of the indoor radiator on the load side of the hot water heating system is poor or when the required air conditioning hot water supply load is small, such as in the middle of the season, the minimum capacity operation by the compressor operating frequency control on the heat pump cycle heat source side However, when the capacity heat amount supplied by the minimum capacity operation is larger than the heat dissipation amount on the air-conditioning hot water supply load side, the circulatory circuit going temperature exceeds the target going temperature, so the responsiveness is fast. Therefore, it becomes an ON / OFF cycle operation of the compressor operation.
このようなON/OFFサイクル運転の状態に陥ると、ヒートポンプとしての効率が悪いばかりでなく、頻繁なON/OFF切換えに伴う冷媒回路の圧力変動や電気回路のリレー接点の開閉により、圧縮機を含めた冷媒回路部品および電気回路部品の寿命を縮めることに繋がりかねない。 When falling into such an ON / OFF cycle operation state, not only the efficiency as a heat pump is bad, but also the pressure of the refrigerant circuit accompanying frequent ON / OFF switching and the opening / closing of the relay contacts of the electric circuit cause the compressor to It may lead to shortening of the life of the refrigerant circuit parts and electric circuit parts included.
この課題の理想的な解決策としては、空調給湯負荷側における放熱量(温水暖房の場合)または吸熱量(冷水冷房の場合)がどんなに小さくとも、ヒートポンプ熱源の最小能力熱量が同等になるように圧縮機の運転周波数を下げて運転すればよいが、圧縮機の信頼性の理由から圧縮機の運転周波数には下限値を設けてあり、この対応では限界がある。 The ideal solution to this problem is to ensure that the minimum heat capacity of the heat pump heat source is the same no matter how small the amount of heat released (in the case of hot water heating) or the amount of heat absorbed (in the case of cold water cooling) on the air conditioning hot water supply load side. The compressor may be operated at a lower operating frequency. However, a lower limit is set for the operating frequency of the compressor because of the reliability of the compressor, and there is a limit in this correspondence.
そのため、従来のヒートポンプ温水暖房システムでは、例えば、暖房負荷が減少したと判断した場合、暖房用循環ポンプの回転数を下げて循環水量の流速をさげることで戻り温度を下げる制御を開始して、その後往き温度が低下するように混合弁を作動させてバイパス流路を開き排出された温水の一部を合流させる制御を行うものがある(例えば、特許文献1参照。)。 Therefore, in the conventional heat pump hot water heating system, for example, when it is determined that the heating load has decreased, the control to lower the return temperature by starting the flow rate of the circulating water by lowering the rotation speed of the circulating pump for heating is started, After that, there is a control that operates a mixing valve so as to lower the going-out temperature, opens a bypass flow path, and joins a part of discharged hot water (for example, refer to Patent Document 1).
また、例えば、別の従来のヒートポンプ温水暖房機では、ヒートポンプが起動してから暖房用循環ポンプの回転数を段階的に上げてヒートポンプサイクルを安定させ、まず往き温度が目標温度となるように前記循環ポンプの回転数を制御し、次に戻り温度が目標温度となるように循環ポンプの回転数を制御する(例えば、特許文献2参照。)。 Further, for example, in another conventional heat pump hot water heater, after the heat pump is started, the number of rotations of the heating circulation pump is increased stepwise to stabilize the heat pump cycle, and first the outgoing temperature becomes the target temperature. The number of rotations of the circulation pump is controlled, and then the number of rotations of the circulation pump is controlled so that the return temperature becomes the target temperature (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、温水暖房システムに使用する水循環ポンプが回転数制御可能な直流駆動式のものでなければ扱うことができず、さらに、水流量制御実現に伴う制御アルゴリズムの複雑化により、これらに対応した製品は高コストとなる。 However, the water circulation pump used in the hot water heating system can only be handled if it is a DC drive type that can control the number of revolutions. In addition, the complexity of the control algorithm accompanying the realization of water flow control makes it possible to handle these products. Is expensive.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回転数制御はできないものの、低コストで制御アルゴリズムも比較的シンプルのまま対応できる交流電源駆動式の水循環ポンプを用いながらも、ヒートポンプ熱源のON/OFFサイクル運転を抑制することができる温冷水空調システムの提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. Although the rotational speed control is not possible, the AC power supply type water circulation pump that can cope with a low cost and a relatively simple control algorithm can be used. An object of the present invention is to provide a hot / cold water air conditioning system capable of suppressing the ON / OFF cycle operation of a heat pump heat source.
この発明に係る温冷水空調システムは、ヒートポンプ熱源、温冷水空調器具、循環ポンプを配管で環状して水回路を形成し、前記ヒートポンプ熱源から前記温冷水空調器具へ温水または冷水を供給し温水暖房または冷水冷房を行う温冷水空調システムにおいて、前記ヒートポンプ熱源で生成された温水または冷水を前記温冷水空調器具へ循環させる水回路の出口に往き水温センサを設けるとともに、前記水回路の前記ヒートポンプ熱源側の入口に戻り水温センサを設け、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Tm(out)と目標往き水温Tt(out)との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する往き水温制御から、前記戻り水温センサにより検知された戻り水温検知温度Tm(in)と目標戻り水温Tt(in)との差により前記ヒートポンプ熱源を制御する戻り水温制御に切り換える制御装置を備え、前記制御装置は、前記往き水温センサにより検知された往き水温検知温度Tm(out)が前記目標往き水温Tt(out)以下のとき前記ヒートポンプ熱源の圧縮機を運転し、前記往き水温検知温度Tm(out)が前記目標往き水温Tt(out)より所定値α以上となったら前記圧縮機を停止させるサーモON/OFF運転にもとづく判定の回数を判定カウント数として計測し、前記判定カウント数が所定値以上になると前記ヒートポンプ熱源の最小供給能力が前記温冷水空調器具の必要熱量を上回っていると判断し、前記往き水温制御から前記戻り水温制御に切り換えるものである。
The hot / cold water air conditioning system according to the present invention forms a water circuit by annularly connecting a heat pump heat source, a hot / cold water air conditioner, and a circulation pump with piping, and supplies hot water or cold water from the heat pump heat source to the hot / cold water air conditioner. Alternatively, in a hot / cold water air conditioning system for performing cold water cooling, a water temperature sensor is provided at an outlet of a water circuit for circulating hot water or cold water generated by the heat pump heat source to the hot / cold water air conditioner, and the heat pump heat source side of the water circuit of the provided water temperature sensor returns to the inlet, the forward water temperature control for controlling the heat pump heat source by a difference in forward sensed by prior Symbol forward temperature sensor temperature detection temperature Tm and (out) and the target forward water temperature Tt (out), wherein The return water temperature detection temperature Tm (in) detected by the return water temperature sensor and the target return water temperature Tt (in). A control device for switching the return water temperature control for controlling the heat pump heat source, the said control device, said outward when the water temperature is detected by the sensor forward temperature detected temperature Tm (out) of the target forward water temperature Tt (out) hereinafter Determination based on a thermo ON / OFF operation in which the compressor of the heat pump heat source is operated and the compressor is stopped when the outgoing water temperature detection temperature Tm (out) becomes equal to or higher than the target outgoing water temperature Tt (out) by a predetermined value α. Is determined as the determination count number, and when the determination count number is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the minimum supply capacity of the heat pump heat source exceeds the required heat quantity of the hot / cold water air conditioner, and Switch to return water temperature control .
この発明の温冷水空調システムは、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小能力が温冷水空調機器の放熱量(温水暖房の場合)または吸熱量(冷水冷房の場合)よりも大きい場合でも、ON/OFFサイクル運転を抑制することができ、高効率かつ高寿命な温冷水空調システムを提供することができる効果を有する。 The hot / cold water air-conditioning system of the present invention is ON even when the minimum capacity of the heat pump heat source by the compressor operating frequency control is larger than the heat dissipation amount (in the case of hot water heating) or the heat absorption amount (in the case of cold water cooling) of the hot / cold water air conditioning equipment. / OFF cycle operation can be suppressed, and it has the effect of providing a high-efficiency and long-life hot / cold water air conditioning system.
また、循環水路に設けた循環ポンプの回転数を制御する必要がないので、一定速回転の交流電源駆動式の水循環ポンプを利用できるとともに、制御アルゴリズムも比較的シンプルで低コストにできるという効果を有する。 In addition, since there is no need to control the number of rotations of the circulation pump provided in the circulation channel, an AC power supply type water circulation pump with constant speed rotation can be used, and the control algorithm can be made relatively simple and low cost. Have.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による温冷水空調システムを示す水回路図である。基本構成は、圧縮機、空気熱交換器、膨張装置、水熱交換器(たとえばプレート熱交換器)を順次冷媒配管を介して接続した冷凍サイクルを構成したヒートポンプ熱源1、温冷水空調機器2、循環ポンプ3、これらを接続するための循環水路形成手段4(たとえば配管)から構成されている。
FIG. 1 is a water circuit diagram showing a hot / cold water air conditioning system according to
この温冷水空調システムには、制御装置7が設置されており、利用者の設定空調温度と実空調温度、さらには水回路上に設けた温度センサで検出した循環水温度などを基に、ヒートポンプ熱源1の圧縮機駆動や循環ポンプ3の駆動を制御する。
In this hot / cold water air conditioning system, a control device 7 is installed, and the heat pump is based on the air conditioning temperature set by the user, the actual air conditioning temperature, and the circulating water temperature detected by a temperature sensor provided on the water circuit. The compressor driving of the
ヒートポンプ熱源1に接続された水回路の出口には往き水温センサ5が設けられており、温冷水空調機器2へ供給する温水または冷水の温度(以下、往き水温という)を計測するものである。また、ヒートポンプ熱源1に接続された水回路の入口には戻り水温センサ6が設けられており、ヒートポンプ熱源1へ戻る温水または冷水の温度(以下、戻り水温という)を計測するものである。
An outgoing water temperature sensor 5 is provided at the outlet of the water circuit connected to the heat
この制御装置7は、往き水温センサ5と戻り水温センサ6からの計測情報に基づいて、ヒートポンプ熱源1の運転ON/OFF動作および圧縮機運転周波数を制御する機能を備えている。
The control device 7 has a function of controlling the operation ON / OFF operation of the heat
ここで、ヒートポンプ熱源1について、図2を用いて説明する。図2はヒートポンプ熱源1の構成例を示す図である。ヒートポンプ熱源1は、圧縮機103、四方弁104、水熱交換器102、第1膨張弁106、中圧レシーバ105、第2膨張弁107、空気熱交換器101を有し、配管接続して冷媒回路を構成している。
Here, the heat
圧縮機103はインバータ装置等を備え、駆動運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機での冷媒を吸入圧縮して吐出する容量を細かく変化させる。四方弁104は、冷媒回路における配管接続関係について、圧縮機の吸入側と吐出側を入れ替えることができ、水熱交換器における温水生成運転と冷水生成運転とにおける冷媒の循環方向を切り替える。 The compressor 103 includes an inverter device and the like, and by arbitrarily changing the driving operation frequency, the capacity for sucking and compressing the refrigerant in the compressor and changing it is finely changed. The four-way valve 104 can switch the suction side and the discharge side of the compressor with respect to the pipe connection relationship in the refrigerant circuit, and switches the refrigerant circulation direction in the hot water generation operation and the cold water generation operation in the water heat exchanger.
水熱交換器102は、循環水路を流れる水と冷媒回路を流れる冷媒との熱交換を行う。この水熱交換器102では、温水暖房運転時には放熱器(凝縮器)として循環水路を流れる水を加熱し、一方、冷水冷房運転時には循環水路の水から吸熱する吸熱器(蒸発器)となり、水を冷却する。なお、本実施の形態では、水熱交換器102をヒートポンプ熱源1に内蔵させているが、例えば独立して設けるようにしてもよい。
The
第1膨張弁106は、冷媒の流量を調整し、例えば水熱交換器102を流れる冷媒の圧力調整(減圧)を行う。中圧レシーバ105は、冷媒回路の第1膨張弁106と第2膨張弁107との間に位置し、余剰冷媒を溜めておく。ここで、圧縮機103の吸入側と接続している吸入配管が中圧レシーバ105の内部を通過しており、この吸入配管の貫通部を通過する冷媒と中圧レシーバ105内の冷媒との熱交換を行うことができる。このため、中圧レシーバ105は内部熱交換器としての機能を備えている。また、第2膨張弁107は冷媒の流量を調整し、圧力調整を行う。これらの膨張弁は制御装置からの指示に基づいて、その開度を変化させることができる電子膨張弁である。空気熱交換器101は冷媒と送風機により送られる外気との熱交換を行う、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器である。温水暖房運転時には吸熱作用(蒸発器)を行い、一方、冷水冷房運転時には放熱作用(凝縮器)を行う。
The first expansion valve 106 adjusts the flow rate of the refrigerant, and performs, for example, pressure adjustment (decompression) of the refrigerant flowing through the
ここで、ヒートポンプ熱源1が構成する冷媒回路を流れる冷媒として、例えばHFC系の混合冷媒であるR410AあるいはR407C、さらには、地球温暖化係数が低いHFC系の単一冷媒であるR32や、ハイドロフルオロオレフィン系の冷媒(HFO1234yfやHFO1234ze、など)、HC系のR290(プロパン)あるいはR1270(プロピレン)の単一または混合冷媒を用いる。
Here, as the refrigerant flowing through the refrigerant circuit that the heat
次に、この温冷水空調システムでの温水暖房における水サイクルについて説明する。ヒートポンプ熱源1が駆動する温冷水空調システム運転時は、一定速回転の循環ポンプ3により水回路内を循環水が循環する。循環ポンプ3から吐出された循環水はヒートポンプ熱源1に流入し、そこで内設された水熱交換器102を通過しながら加熱される。加熱された循環水の温水は温冷水空調器具2へ供給されて温冷水空調器具2が設置された空間へ放熱される。そして放熱されて温度が下がった温水は再び循環ポンプに吸入されて循環することになる。
Next, a water cycle in hot water heating in the hot / cold water air conditioning system will be described. During operation of the hot / cold water air conditioning system driven by the heat
冷水冷房運転については、温水暖房に対して熱の動きが反転する(具体的には、循環水はヒートポンプ熱源1により冷却され、温冷水空調器具2が設置された空間から吸熱される)のみで、循環水路を循環する水が流れるしくみは同じである。
For the cold water cooling operation, the movement of heat is reversed with respect to the hot water heating (specifically, the circulating water is cooled by the heat
この温冷水空調システムでの温水暖房運転について、図3に基づき説明をする。図3は温冷水空調システムの温水暖房運転または冷水冷房運転の制御動作を示すフローチャートである。 The hot water heating operation in this hot / cold water air conditioning system will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the control operation of the hot water heating operation or the cold water cooling operation of the hot / cold water air conditioning system.
まず、温水暖房運転は往き水温制御から開始する。(ステップS1)
往き水温制御では、制御装置7が、往き水温センサ5により検知した往き水温検知温度Tm(out)と目標往き水温Tt(out)を比較して、ヒートポンプ熱源1の運転ON/OFF動作(サーモON/OFF)および圧縮機運転周波数を制御する。
First, the hot water heating operation starts from the going water temperature control. (Step S1)
In the forward water temperature control, the controller 7 compares the forward water temperature detection temperature Tm (out) detected by the forward water temperature sensor 5 with the target forward water temperature Tt (out), and the operation ON / OFF operation of the heat pump heat source 1 (thermo ON). / OFF) and the compressor operating frequency.
目標往き水温Tt(out)は、例えばユーザーがリモコンなどで設定する値である。往き水温センサ5により検知した往き水温検知温度Tm(out)が、前記目標往き水温Tt(out)以下であればサーモONとなり圧縮機が運転され、一方、前記目標往き水温Tt(out)+α(例えば、α=2deg)以上であればサーモOFFとなり圧縮機は停止される。 The target outgoing water temperature Tt (out) is a value set by the user with a remote controller, for example. If the outgoing water temperature detection temperature Tm (out) detected by the outgoing water temperature sensor 5 is equal to or lower than the target outgoing water temperature Tt (out), the thermostat is turned on and the compressor is operated, while the target outgoing water temperature Tt (out) + α ( For example, if α = 2 deg) or more, the thermo is turned off and the compressor is stopped.
この往き水温制御による運転中に、戻り水温制御への移行判定を実施する。その内容について以下説明する。 During operation based on this forward water temperature control, a judgment is made to shift to return water temperature control. The contents will be described below.
まず、ステップS2でヒートポンプ熱源1の圧縮機運転周波数が最小周波数(例えば、25Hz)かどうかを判定する。その時の圧縮機運転周波数が最小周波数でなければ、ステップS3に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ncountをリセットして再度ステップS1に戻り、往き水温制御を継続する。圧縮機運転周波数が最小周波数であれば、ステップS4に進む。
First, in step S2, it is determined whether the compressor operating frequency of the heat
続いて、ステップS4ではサーモONしてから所定時間TA以内にサーモOFFしたかどうかを判定する。サーモONしてから所定時間TA以内にサーモOFFしていなければステップS3に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ncountをゼロにリセットして再度ステップS1に戻り、往き水温制御を継続する。サーモONしてから所定時間以内にサーモOFFしたら、ステップS5に進む。つまり、最小周波数の運転能力より負荷側の必要熱量が小さくなっている状態の時である。 Subsequently, in step S4, it is determined whether or not the thermo is turned off within a predetermined time TA after the thermo is turned on. If the thermo is not turned off within the predetermined time TA after the thermo is turned on, the process proceeds to step S3, the determination count number Ncount for judging the shift to the return water temperature control is reset to zero, and the process returns to step S1 again, and the forward water temperature control is performed. Continue. If the thermo is turned off within a predetermined time after the thermo is turned on, the process proceeds to step S5. That is, it is a state where the required heat amount on the load side is smaller than the operation capability of the minimum frequency.
ステップS5では、ステップS4でサーモOFFしてから所定時間TB以内にサーモONしたかどうかを判定する。サーモOFFしてから所定時間TB以内にサーモONしなければ、ステップS3に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数をリセットして再度ステップS1に戻り、往き水温制御を継続する。サーモOFFしてから所定時間TB以内にサーモONしたら、ステップS6に進む。 In step S5, it is determined whether the thermo is turned on within a predetermined time TB after the thermo is turned off in step S4. If the thermo is not turned on within the predetermined time TB after the thermo is turned off, the process proceeds to step S3, the determination count number for judging the shift to the return water temperature control is reset, the process returns to step S1 again, and the outgoing water temperature control is continued. . If the thermo is turned on within a predetermined time TB after the thermo is turned off, the process proceeds to step S6.
ステップ6では、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ncountに1を加えて、ステップS7に進む。
In
ステップS7では、ステップS6でカウントされた戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ncountが一定回数以上であるかどうかを判定する。戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数Ncountが一定回数未満であれば、再度ステップS1に戻り、往き水温制御を継続する。戻り水温制御への移行判定の判定カウント数が一定回数(例えば3回)以上であれば、ステップS8に進み、戻り水温制御を行う。 In step S7, it is determined whether or not the determination count number Ncount for determining to shift to the return water temperature control counted in step S6 is equal to or greater than a predetermined number. If the determination count number Ncount for determining the transition to the return water temperature control is less than the predetermined number, the process returns to step S1 again, and the forward water temperature control is continued. If the determination count number of the determination of transition to the return water temperature control is equal to or greater than a certain number (for example, 3 times), the process proceeds to step S8 and the return water temperature control is performed.
以上のステップS2からステップS7までは、往き水温制御の作動中における戻り水温制御への移行判定である。 Steps S2 to S7 described above are transition determinations to return water temperature control during operation of the forward water temperature control.
往き水温センサ5により検知した往き水温検知温度Tm(out)が目標往き水温Tt(out)に達しておらずその差が大きい時、制御装置7は圧縮機運転周波数を上げて供給熱量を高める。これにより、ヒートポンプ熱源1の能力が温冷水空調器具2の放熱量よりも大きくなれば、往き水温センサ5による往き水温検知温度Tm(out)が上昇する。そして、この往き水温検知温度Tm(out)が目標往き水温Tt(out)に到達してきたら、その温度を維持するために、制御装置7はヒートポンプ熱源1の供給能力と温冷水空調器具2の放熱量が釣り合うように圧縮機の運転周波数を徐々に下げる。このとき、圧縮機運転周波数が最小周波数(例えば、25Hz)なっても、往き水温センサ5による往き水温検知温度Tm(out)が上昇し続けてサーモOFFとなれば、ヒートポンプ熱源1の最小周波数運転での最小能力は温冷水空調器具2の放熱量よりも大きいと見なせる。
When the forward water temperature detection temperature Tm (out) detected by the forward water temperature sensor 5 does not reach the target forward water temperature Tt (out) and the difference is large, the control device 7 increases the operating frequency of the compressor to increase the supply heat amount. Thereby, if the capability of the heat
そして、サーモOFFして圧縮機が停止すると、ヒートポンプ熱源1の供給能力はゼロとなるので、往き水温センサ5による往き水温検知温度Tm(out)が再び目標往き水温Tt(out)以下となりサーモONする。しかし、サーモONしてもヒートポンプ熱源1の最小能力は温冷水空調器具2の放熱量よりも大きいため、さらに再びサーモOFFする。
When the compressor is stopped due to the thermo OFF, the supply capacity of the heat
つまり、ヒートポンプ熱源1の最小能力が温冷水空調器具2の放熱量よりも大きい場合は、サーモON(圧縮機最小周波数運転)→サーモOFF(圧縮機停止)→サーモON(圧縮機最小周波数運転)→サーモOFF(圧縮機停止)→・・・の繰り返しでON/OFFサイクル運転となるため、一定の時間内でこのON/OFFサイクル運転となったかどうかをステップS2からステップS7で判定している。
That is, when the minimum capacity of the heat
ステップS8では、温水暖房運転は往き水温制御から戻り水温制御に切り換わる。 In step S8, the hot water heating operation is switched from the forward water temperature control to the return water temperature control.
戻り水温制御では、制御装置7が、戻り水温センサ6により検知した戻り水温検知温度Tm(in)と目標戻り水温Tt(in)を比較して、ヒートポンプ熱源1の運転ON/OFF動作(サーモON/OFF)および圧縮機運転周波数を制御する。この目標戻り水温Tt(in)は、往き水温制御から戻り水温制御に移行した時点でサーモOFFしてしまわないように制御装置7が演算した値(例えば、戻り水温制御に移行する前の往き水温制御動作中に、戻り水温センサ6が検知した最高温度の検知温度)である。そして、戻り水温センサ6により検知した戻り水温検知温度Tm(in)が目標戻り水温Tt(in)以下であれば、サーモONとなり圧縮機が運転し、戻り水温検知温度Tm(in)が目標戻り水温Tt(in)+β(例えば、β=2deg)以上であれば、サーモOFFとなる。 In the return water temperature control, the control device 7 compares the return water temperature detection temperature Tm (in) detected by the return water temperature sensor 6 with the target return water temperature Tt (in), and the operation ON / OFF operation of the heat pump heat source 1 (thermo ON). / OFF) and the compressor operating frequency. The target return water temperature Tt (in) is a value calculated by the control device 7 so that the thermo-OFF is not performed when the return water temperature control is shifted to the return water temperature control (for example, the forward water temperature before the return water temperature control is transferred). The maximum temperature detected by the return water temperature sensor 6 during the control operation). If the return water temperature detection temperature Tm (in) detected by the return water temperature sensor 6 is equal to or lower than the target return water temperature Tt (in), the thermostat is turned on and the compressor is operated, and the return water temperature detection temperature Tm (in) is the target return. If the water temperature is Tt (in) + β (for example, β = 2 deg) or more, the thermo is turned off.
また、往き水温が高温になることで、温冷水空調器具2に許容上限温度以上の高温水が流入して破損するのを防止するために、制御装置7は往き水温センサ5により検知した往き水温検知温度Tm(out)と往き水温上限値Tx(out)の関係もサーモON/OFF判定に使用する。往き水温上限値Tx(out)は、例えば温冷水空調器具2の許容上限温度に合わせて、ユーザーがリモコンなどで設定する値である。往き水温センサ5により検知した往き水温検知温度Tm(out)が[往き水温上限値Tx(out)−γ]以下であればサーモONすることができ、往き水温検知温度Tm(out)が往き水温上限値Tx(out)以上であれば、サーモONさせない。ここで、上述のβとγの関係は、β<γとなる。 Further, in order to prevent the high temperature water exceeding the allowable upper limit temperature from flowing into the hot / cold water air conditioner 2 due to the high temperature of the outgoing water, the controller 7 detects the outgoing water temperature detected by the outgoing water temperature sensor 5. The relationship between the detected temperature Tm (out) and the outgoing water temperature upper limit Tx (out) is also used for the thermo ON / OFF determination. The outgoing water temperature upper limit value Tx (out) is a value set by the user using a remote controller or the like according to the allowable upper limit temperature of the hot / cold water air conditioner 2, for example. If the outgoing water temperature detection temperature Tm (out) detected by the outgoing water temperature sensor 5 is equal to or less than [the outgoing water temperature upper limit value Tx (out) −γ], the thermo-ON can be performed, and the outgoing water temperature detection temperature Tm (out) is the outgoing water temperature. If it is equal to or greater than the upper limit value Tx (out), the thermo is not turned on. Here, the relationship between β and γ described above is β <γ.
戻り水温制御による動作中には、往き水温制御への移行判定(復帰判定)を行う。 During the operation based on the return water temperature control, a transition determination (return determination) to the forward water temperature control is performed.
ステップS9でヒートポンプ熱源1の圧縮機が最小運転周波数より大きい周波数で一定時間連続して運転しているかどうか(例えば、最小運転周波数が25Hzだとすると、26Hz以上で一定時間連続運転)を判定する。圧縮機運転周波数が最小であれば、再びステップS8に戻り、戻り水温制御により継続して運転する。
In step S9, it is determined whether or not the compressor of the heat
圧縮機が最小運転周波数より大きい周波数で一定時間(例えば、60分)連続運転していれば、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調器具2の放熱量以下と見なせるので、ステップS3に進み、戻り水温制御への移行判定のための判定カウント数をリセットして、ステップS1に戻り、往き水温制御の動作に復帰する。
If the compressor is continuously operated at a frequency higher than the minimum operating frequency for a certain period of time (for example, 60 minutes), the minimum supply capability of the heat
図3のフローチャートは冷水冷房運転についての動作も示しており、温水暖房に対してヒートポンプ熱源1の冷凍サイクルにおける熱の動きが反転するため、サーモON/OFF判定条件(検知値と目標値の大小)が異なるのみで、他の考え方は同じである。
The flowchart of FIG. 3 also shows the operation for the cold water cooling operation. Since the heat movement in the refrigeration cycle of the heat
ここで、図4にヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2より大きい場合における従来の温水暖房機器の運転状態を示し、図5に本実施の形態による運転状態を示す。図4に示すように、従来の温水暖房機器の運転では往き水温制御のみであり、往き水温センサ5による往き水温検知温度の応答性が早いがゆえに、サーモONしてからまもなく往き水温センサ5による往き水温検知温度は目標往き水温を超えてサーモOFF(ヒートポンプ熱源1の圧縮機運転を停止)し、その後まもなく(圧縮機は停止しているが水回路の循環ポンプ3は駆動して循環水は流れているので)往き水温検知温度は目標往き水温以下となりサーモONしている。つまりサーモON/OFFサイクル運転となり、ヒートポンプ熱源1の圧縮機がON/OFF運転を行うことになる。
Here, FIG. 4 shows the operating state of the conventional hot water heating equipment when the minimum supply capacity of the heat
これに対して、図5に示すように、本実施の形態ではON/OFFサイクル運転を検出判断して、往き水温制御運転から戻り水温制御運転に切り換えるので、戻り水温センサ6により検知した戻り水温検知温度Tm(in)を用いるため往き水温に比べて応答性は遅く、また、温冷水空調器具2での放熱があるため、戻り水温センサ6により検知した戻り水温検知温度Tm(in)はしばらく目標戻り水温Tt(in)を超えないため、サーモON状態を継続できる。 On the other hand, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the ON / OFF cycle operation is detected and determined, and the return water temperature control operation is switched to the return water temperature control operation. Therefore, the return water temperature detected by the return water temperature sensor 6 Since the detected temperature Tm (in) is used, the response is slower than the outgoing water temperature, and since there is heat radiation in the hot / cold water air conditioner 2, the return water temperature detected temperature Tm (in) detected by the return water temperature sensor 6 is for a while. Since the target return water temperature Tt (in) is not exceeded, the thermo-ON state can be continued.
以上のように、実施の形態1の温冷水空調システムでは、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を下回っていることを検出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置7を備えることで、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、サーモON/OFFを繰り返すことによるヒートポンプ熱源の圧縮機のON/OFFサイクル運転を抑制することができるので、高効率かつ高寿命な温冷水空調システムを提供する。
As described above, in the hot / cold water air conditioning system of the first embodiment, when it is detected that the minimum supply capacity of the heat
実施の形態2.
図6は本発明の実施の形態2による温冷水空調システムを示す水回路図である。この実施の形態2は、実施の形態1において、ヒートポンプ熱源1と往き水温センサ5の間に循環水を加熱する補助ヒータ8を備えている点が異なるだけである。温水暖房運転においてヒートポンプ熱源1の供給能力が不足したときに補助熱源として循環水を加熱するものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a water circuit diagram showing a hot / cold water air-conditioning system according to Embodiment 2 of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment only in that an
本実施の形態における温水暖房運転または冷水冷房運転の動作は実施の形態1と同じであり、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を下回っていることを検出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置7を備えるため、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、サーモON/OFFサイクル運転を抑制することができる。
The operation of the hot water heating operation or the cold water cooling operation in the present embodiment is the same as that of the first embodiment, and the minimum supply capacity of the heat
実施の形態3.
図7は本発明の実施の形態3による温冷水空調システムを示す水回路図である。この実施の形態3は実施の形態2をもとにすると、水回路において、往き水温センサ5と温冷水空調器具2の間に分岐点を設けるとともに、温冷水空調器具2から流出して循環ポンプ3に流入する間に合流点を設け、温冷水空調器具2に対して並列に循環水路形成手段4で接続された熱交換器9を内蔵した貯湯タンク10と、貯湯タンク10内の水温を検知するタンク水温センサ11と、分岐点ないし合流点のいずれかに温冷水空調器具2側の回路と熱交換器9側の回路を切り替えるための電動三方弁12を備えている点が異なるものである。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a water circuit diagram showing a hot / cold water air-conditioning system according to Embodiment 3 of the present invention. The third embodiment is based on the second embodiment. In the water circuit, a branch point is provided between the outgoing water temperature sensor 5 and the hot / cold water air conditioner 2 and the circulation pump flows out of the hot / cold water air conditioner 2. A hot water storage tank 10 having a built-in heat exchanger 9 connected to the hot / cold water air conditioner 2 in parallel with the circulating water channel forming means 4 and a water temperature in the hot water storage tank 10 is detected. The tank water temperature sensor 11 is different from the tank water temperature sensor 11 in that it has an electric three-way valve 12 for switching a circuit on the hot / cold water air-conditioning appliance 2 side and a circuit on the heat exchanger 9 side to either a branch point or a junction. .
図7における電動三方弁12を動作させて温水または冷水の流れを切り替えることで、温水暖房運転または冷水冷房運転と貯湯タンク10への給湯運転が選択できるものである。 By operating the electric three-way valve 12 in FIG. 7 and switching the flow of hot water or cold water, a hot water heating operation or a cold water cooling operation and a hot water supply operation to the hot water storage tank 10 can be selected.
本実施の形態では温水暖房運転または冷水冷房運転の動作および給湯運転の動作におけるヒートポンプ熱源1の圧縮機駆動制御と往き水温制御または戻り水温制御は実施の形態1と同じであり、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を上回っていることを検出すると往き水温制御から戻り水温制御に切り換え、一方、ヒートポンプ熱源1の最小供給能力が温冷水空調機器2が必要とする放熱量または吸熱量を下回っていることを検出すると戻り水温制御から往き水温制御に切り換えて運転をする制御装置7を備えるため、ヒートポンプ熱源の圧縮機運転周波数制御による最小供給能力が温冷水空調器具の温水暖房の場合の放熱量または冷水冷房の場合の吸熱量より大きい場合でも、サーモON/OFFサイクル運転を抑制することができる。
In the present embodiment, the compressor drive control and the forward water temperature control or the return water temperature control of the heat
1 ヒートポンプ熱源、2 温冷水空調器具、3 循環ポンプ、4 循環水路形成手段、5 往き水温センサ、6 戻り水温センサ、7 制御装置、8 補助ヒータ、9 熱交換器、10 貯湯タンク、11 タンク水温センサ、12 電動三方弁、101 空気熱交換器、102 水熱交換器、103 圧縮機、104 四方弁、105 中圧レシーバ、106 第1膨張弁、107 第2膨張弁。
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