JP5524571B2 - Heat pump equipment - Google Patents
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Description
この発明は、ヒートポンプ回路の蒸発側の冷媒温度を安定させて、効率の良い暖房等の負荷運転を行わせるヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat pump device that stabilizes the refrigerant temperature on the evaporation side of a heat pump circuit and performs load operation such as efficient heating.
従来この種のヒートポンプ装置においては、図8に示すように、空気調和機等のヒートポンプユニット101と、熱媒循環式の熱源部102と、負荷熱交換部103とを備え、ヒートポンプユニット101は、圧縮機104と、圧縮機104から吐出された高圧冷媒を流通させ負荷側の熱媒と熱交換する凝縮器としての負荷側熱交換器105と、減圧手段としての膨張弁106と、膨張弁106からの低圧冷媒を流通させ外部の熱媒と熱交換する蒸発器としての熱源側熱交換器107とを備え、また、熱源部102は、熱源側熱交換器107の冷媒を加熱する熱源108と、熱源側熱交換器107と熱源108との間を熱媒配管で環状に接続する熱源側循環回路109と、熱源側循環回路109に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプ110と、熱源側熱交換器107から流出する地中熱循環回路109の熱媒の温度を検出する熱源側往き温度センサ111とを備え、また、負荷熱交換部103は、床暖房パネル等の負荷端末112と、負荷側熱交換器105と負荷端末112を循環可能に接続する負荷側循環回路113と、負荷側循環回路113に熱媒を循環させる負荷側循環ポンプ114と、負荷側熱交換器105から流出する負荷側循環回路113の熱媒の温度を検出する負荷側往き温度センサ115を備え、さらに、各センサの信号を受けて、各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御手段116を備えたものであった。
Conventionally, in this type of heat pump apparatus, as shown in FIG. 8, the
このようなヒートポンプ装置において、圧縮機104、熱源側循環ポンプ110、負荷側循環ポンプ114を駆動させて、熱源側熱交換器107にて、熱源部102側の熱を冷媒側に採熱すると共に、その熱を利用して、負荷側熱交換器105にて負荷側の熱媒を加熱する負荷運転としての暖房運転を行う場合、この暖房運転時に、制御手段116は熱源側往き温度センサ111で検出する熱媒の温度が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ110の回転数を制御し熱媒の流量を調整するものであった。(例えば、特許文献1参照。)
In such a heat pump device, the
この従来のヒートポンプ装置は、前記暖房運転時に、熱源側往き温度センサ111で検出する熱媒の温度(熱源往き温度)が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ110の回転数を制御するもので、図9は前記暖房運転時のタイムチャートを示したものであり、ここでは、前記所定の目標温度を8℃に設定し、負荷側往き温度センサ115で検出する熱媒の温度(暖房往き温度)が、例えば45℃になるように圧縮機104が制御されるものである。また、時間t0は、前記暖房運転が安定した後の任意の時間とする。なお、図9中の蒸発側冷媒温度は、膨張弁106から吐出され圧縮機104に吸入されるまでの熱源側熱交換器107側の冷媒の温度とする。
This conventional heat pump device controls the rotation speed of the heat source
ここで、図9に示す前記暖房運転時のタイムチャートについて説明する。まず、時間t1〜t2にかけて暖房往き温度が低下すると、負荷端末112での暖房出力(負荷出力)が足りないとして、制御手段116は圧縮機104の回転数を増加させ始める(時間t2)。また、それと連動して蒸発側冷媒温度が低下し始める(時間t2)。
Here, the time chart during the heating operation shown in FIG. 9 will be described. First, when the heating temperature decreases from time t1 to t2, the control means 116 starts increasing the rotation speed of the compressor 104 (time t2) because the heating output (load output) at the
そして、蒸発側冷媒温度が低下していき、蒸発側冷媒温度の低下を受けて遅延して熱源往き温度が低下し始める(時間t3)。そうすると、制御手段116は熱源往き温度が前記所定の目標温度を下回ったことを検知して、熱源側循環ポンプ110の回転数を増加させ始める(時間t4)。 Then, the evaporation side refrigerant temperature decreases, and the heat source going temperature begins to decrease with a delay in response to the decrease in the evaporation side refrigerant temperature (time t3). Then, the control means 116 detects that the heat source going temperature has fallen below the predetermined target temperature, and starts to increase the rotational speed of the heat source side circulation pump 110 (time t4).
時間t4において、熱源側循環ポンプ110の回転数を増加させ始めると、熱源側熱交換器107で熱源部102側から汲み上げる採熱出力も増加していき、また、蒸発側冷媒温度が上昇していく。その後、蒸発側冷媒温度の上昇を受けて遅延して熱源往き温度が上昇し始める(時間t5)。
When the rotation speed of the heat source
そして、時間t7において、暖房往き温度が45℃となり、暖房出力を満足すると共に、熱源往き温度が前記所定の目標温度である8℃に達したので、熱源側循環ポンプ110の回転数をその時の回転数に維持して、その後、安定した暖房運転を継続するものである。 At time t7, the heating going temperature reaches 45 ° C., the heating output is satisfied, and the heat source going temperature reaches 8 ° C., which is the predetermined target temperature. The rotation speed is maintained, and then stable heating operation is continued.
ところで、このような従来のヒートポンプ装置は、前記暖房運転時に、熱源側往き温度センサ111で検出する熱媒の温度(熱源往き温度)が所定の目標温度になるように、熱源側循環ポンプ110の回転数を制御すると、図9に示されるように、暖房出力の変動、ここでは暖房出力の増加が熱源往き温度に反映されるまでに時間差があり、所望の暖房出力を出すことができるまでに時間がかかってしまうと共に、その間、ヒートポンプ装置のシステムCOP(=「暖房出力÷(圧縮機104消費電力+熱源側循環ポンプ110消費電力)」とする)も悪くなってしまっていた。なお、ここでは、暖房出力が増加した場合について説明したが、暖房出力が減少した場合についても同様の課題を有するものであった。
By the way, in such a conventional heat pump device, the temperature of the heat medium detected by the heat source side going temperature sensor 111 (heat source going temperature) is adjusted to a predetermined target temperature during the heating operation. When the number of revolutions is controlled, as shown in FIG. 9, there is a time difference until the heating output fluctuation, here, the increase in heating output is reflected in the temperature going to the heat source, and the desired heating output can be output. In the meantime, the heat pump system COP (= “heating output ÷ (power consumption of the
この発明は上記課題を解決するために、特に請求項ではその構成を、圧縮機、負荷側熱交換器、減圧手段、熱源側熱交換器を冷媒配管で環状に接続したヒートポンプ回路と、前記熱源側熱交換器の冷媒を加熱する熱媒循環式の熱源部と、該熱源部の熱源と前記熱源側熱交換器との間を熱媒配管で環状に接続した熱源側循環回路と、該熱源側循環回路に熱媒を循環させる熱源側循環ポンプと、熱源側熱交換器側の冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、これらの作動を制御する制御手段とを備え、前記熱源側熱交換器を蒸発器として機能させると同時に、前記負荷側熱交換器を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転を行うヒートポンプ装置であって、前記制御手段は、前記負荷運転中に、前記冷媒温度検出手段の検出する温度が所定の目標温度になるように前記熱源側循環ポンプの回転数を制御するもので、前記冷媒温度検出手段の目標温度は、前記熱源側熱交換器に流入する熱媒の温度を検出する熱源側戻り温度検出手段が、検出する戻り温度が高い程、高い温度に変更するようにしたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention particularly includes the configuration of a heat pump circuit in which a compressor, a load-side heat exchanger, a decompression unit, and a heat-source-side heat exchanger are annularly connected by refrigerant piping, and the heat source. A heat source circulation type heat source section for heating the refrigerant of the side heat exchanger, a heat source side circulation circuit in which the heat source of the heat source section and the heat source side heat exchanger are annularly connected by a heat medium pipe, and the heat source A heat source side circulation pump for circulating the heat medium in the side circulation circuit, a refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant on the heat source side heat exchanger side, and a control means for controlling the operation of the heat source side heat. A heat pump device that performs a load operation of heating the load side by causing the load side heat exchanger to function as a condenser at the same time that the exchanger functions as an evaporator, and the control means is configured to perform the load operation, Temperature detected by the refrigerant temperature detecting means And controls the rotational speed of the heat source-side circulation pump to a predetermined target temperature, the target temperature of the refrigerant temperature detecting means, the heat source side for detecting the temperature of the heating medium flowing into the heat source side heat exchanger The return temperature detection means changes to a higher temperature as the return temperature detected is higher .
この発明によれば、冷媒温度検出手段で検出する温度の変動により負荷出力の変動を素早く把握して、冷媒温度検出手段の検出する温度が、システムCOPを高く維持できる予め設定された目標温度になるように、熱源側循環ポンプの回転数を制御し熱源側循環回路を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の負荷出力を出力するまでの時間を短縮することができると共に、ヒートポンプ装置のシステムCOPを高く維持したまま負荷運転を行うことができるものである。
更に負荷運転中に、熱源側戻り温度検出手段の検出する温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定するようにしたことで、圧縮機の消費電力を小さくすることができ、ヒートポンプ装置のCOP向上、ひいてはヒートポンプ装置のシステムCOPを向上させることができるものである。
According to this inventions, to quickly grasp the variation of the load output due to variations in temperature detected by the refrigerant temperature detecting means, temperature detected by the refrigerant temperature detecting means, preset target temperature can maintain a high system COP By adjusting the flow rate of the heat medium that circulates through the heat source side circulation circuit by controlling the rotation speed of the heat source side circulation pump, the time required to perform optimum heat collection and output the desired load output The load operation can be performed while maintaining the system COP of the heat pump device high.
Further, during the load operation, the higher the temperature detected by the heat source side return temperature detection means, the higher the predetermined target temperature is set, so that the power consumption of the compressor can be reduced, and the heat pump device It is possible to improve the COP of the heat pump device, and consequently the system COP of the heat pump device.
次に、この発明の一実施形態のヒートポンプ装置を図1に基づき説明する。
図示のように、本実施形態のヒートポンプ装置は、大きく分けてヒートポンプユニット1と、熱源部として熱媒循環式の地中熱交換部2と、負荷熱交換部3とから構成されるものである。
Next, a heat pump device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the heat pump device of the present embodiment is roughly composed of a
前記ヒートポンプユニット1は、冷媒を圧縮する回転数可変の圧縮機4と、圧縮機4から吐出された高圧冷媒を流通させこの高圧冷媒と負荷熱交換部3の負荷側の熱媒との熱交換を行う凝縮器としての負荷側熱交換器5と、負荷側熱交換器5から流出する冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁6と、膨張弁6からの低圧冷媒を流通させこの低圧冷媒と地中熱交換部2の熱源側の熱媒との熱交換を行う蒸発器としての熱源側熱交換器7とを備え、これらを冷媒配管で環状に接続しヒートポンプ回路8を形成しているものである。なお、ヒートポンプユニット1の冷媒としては、二酸化炭素冷媒やHFC冷媒等の任意の冷媒を用いることができるものである。また、9は冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段としての冷媒温度センサであり、膨張弁6から吐出され圧縮機4に吸入されるまでの熱源側熱交換器7側の冷媒配管に設けられているものである。
The
前記地中熱交換部2は、熱源側熱交換器7と、熱源側熱交換器7の冷媒を加熱する熱源として地盤G中に埋設され互いに並列に接続された複数の地中熱交換器10と、熱源側熱交換器7と地中熱交換器10との間を熱媒配管で環状に接続する熱源側循環回路としての地中熱循環回路11と、地中熱循環回路11に熱媒である水や不凍液を循環させる回転数可変の熱源側循環ポンプとしての地中熱循環ポンプ12と、地中熱循環回路11に設けられ地中熱交換器10から流出し熱源側熱交換器7に流入する熱媒の温度を検出する熱源側戻り温度検出手段としての地中戻り温度センサ13とを備えているものである。
The underground
ここで、前記地中熱交換部2では、後述する負荷運転を行う際に、前記地中熱交換器10によって地盤G中から地中熱を採熱し、その熱を帯びた熱媒が地中熱循環ポンプ12により熱源側熱交換器7に供給される。そして、熱源側熱交換器7にて冷媒と熱媒とが対向して流れて熱交換が行われ、地中熱交換器10にて採熱された地中熱がヒートポンプユニット1の冷媒側に汲み上げられ、熱源側熱交換器7は蒸発器として機能するものとなる。
Here, in the underground
前記負荷熱交換部3は、負荷側に熱を与える前記負荷側熱交換器5と、被空調空間を加熱する床暖房パネル等の負荷端末14と、負荷側熱交換器5と負荷端末14を循環可能に環状に接続する負荷側循環回路15と、負荷側循環回路15に加熱用循環液を循環させる負荷側循環ポンプ16と、負荷端末14毎に分岐した負荷側循環回路15に各々設けられその開閉により負荷端末14への加熱用循環液の供給を制御する熱動弁17(17a、17b)とを備えているものである。なお、18は負荷側循環回路15に設けられ負荷側熱交換器5から負荷端末14に流入する加熱用循環液の温度を検出する負荷側往き温度センサである。
The load
前記負荷端末14によって加熱される被空調空間には、リモコン(図示せず)が各々設置されており、このリモコンにより被空調空間の加熱の指示がなされると、圧縮機4及び及び地中熱循環ポンプ12及び負荷側循環ポンプ16の駆動が開始され、熱源側熱交換器7を蒸発器として機能させると共に、負荷側熱交換器5を凝縮器として機能させて負荷側を加熱する負荷運転としての暖房運転が行われる。この暖房運転の際、前記負荷側熱交換器5では、冷媒と加熱用循環液とが対向して流れて熱交換が行われ、負荷側熱交換器5にて加熱された加熱用循環液は、熱動弁17を介して負荷端末14に送られ、リモコンにより指示を受けた被空調空間を加熱するものである。
A remote control (not shown) is installed in each air-conditioned space heated by the
19は冷媒温度センサ9、地中戻り温度センサ13、暖房往き温度センサ18の入力や前記リモコンからの信号を受けて、圧縮機4、膨張弁6、地中熱循環ポンプ12、負荷側循環ポンプ16の各アクチュエータの駆動を制御するマイコンを有する制御手段であり、制御手段19は前記暖房運転の際に、冷媒温度センサ9の検出する温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ12の回転数を制御し地中熱循環回路11を循環する熱媒の流量を調整するものであり、また、負荷側往き温度センサ18の検出する温度が所定温度になるように圧縮機4を制御するものである。
次に、図1に示す一実施形態の暖房運転時の作動について図2に示すフローチャートに基づき説明する。
前記リモコンにより負荷端末14による被空調空間の暖房の指示がなされると、前記制御手段19は圧縮機4、地中熱循環ポンプ12、負荷側循環ポンプ16の駆動を開始させ、前記暖房運転が開始される。ここで、暖房運転開始時において、地中熱循環ポンプ12は予め設定された一定回転数で駆動を開始させるものである。暖房運転が開始されると、前記負荷側熱交換器5では負荷側循環ポンプ16により循環される加熱用循環液と圧縮機4から吐出された高温高圧の冷媒とが熱交換され、加熱された加熱用循環液が負荷端末14に供給され被空調空間を加熱すると共に、熱源側熱交換器7では、地中熱循環ポンプ12により循環され地中熱交換器10を介して地中熱を採熱した熱媒と膨張弁6から吐出された低温低圧の冷媒とが熱交換され、地中熱により冷媒を加熱し蒸発させるものである。
Next, the action | operation at the time of the heating operation of one Embodiment shown in FIG. 1 is demonstrated based on the flowchart shown in FIG.
When the
前記暖房運転中は、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(ステップS1)、検出した冷媒の温度と前記所定の目標温度との比較を行うものである(ステップS2)。ここで、前記所定の目標温度は、ヒートポンプ装置を用いて予め行った試験によりシステムCOP(=「暖房出力÷(圧縮機4消費電力+地中熱循環ポンプ12消費電力)」とする)が良い値を示している時の熱源側熱交換器7側の冷媒の温度であり、その温度を所定の目標温度として設定し制御手段19に記憶しておくものである。なお、所定の目標温度は制御する上で±A℃のヒステリシスを有していてもよく、Aは0以上の任意の値を使用するものとする。
During the heating operation, the
前記ステップS2で、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が所定の目標温度、ここでは5℃であるか否かを判断し、検出した冷媒の温度が所定の目標温度であると判断したら、それまでの地中熱循環ポンプ12の回転数を維持するように制御し地中熱循環回路11の熱媒の循環流量を一定に保つようにし(ステップS3)、前記ステップS1の処理に戻るものである。
In step S2, the control means 19 determines whether or not the refrigerant temperature detected by the
また、前記ステップS2にて、制御手段19は、検出した冷媒の温度が所定の目標温度でないと判断したら、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より低いか否か判断し(ステップS4)、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より低いと判断したら、地中熱循環ポンプ12の回転数を所定回転数増加させ、地中熱循環回路11の熱媒の循環流量を増加させ(ステップS5)、前記ステップS1の処理に戻るものである。一方、前記ステップS4にて、検出した冷媒の温度が所定の目標温度より高いと判断したら、地中熱循環ポンプ12の回転数を所定回転数減少させ、地中熱循環回路11の熱媒の循環流量を減少させ(ステップS6)、前記ステップS1の処理に戻るものである。
In step S2, if the
次に、図2のフローチャートで示した暖房運転の作動を、図3、図4のタイムチャートを用いて説明する。ここで、初期条件として前記所定の目標温度を5℃とし、負荷端末14の暖房運転において、制御手段19は負荷側往き温度センサ18で検出する熱媒の温度(暖房往き温度)が、例えば45℃になるように圧縮機4を制御するものとする。また、時間t0は、前記暖房運転が安定した後の任意の時間とする。なお、図3、図4中の蒸発側冷媒温度は、膨張弁6から吐出され圧縮機4に吸入されるまでの熱源側熱交換器7側の冷媒の温度とし、地中往き温度は、熱源側熱交換器7から流出する地中熱循環回路11の熱媒の温度であり、図9に示したタイムチャートの熱源往き温度に相当する温度である。
Next, the operation of the heating operation shown in the flowchart of FIG. 2 will be described using the time charts of FIGS. Here, the predetermined target temperature is set to 5 ° C. as an initial condition, and in the heating operation of the
まず、図3のタイムチャートから説明すると、時間t1において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ12の回転数を維持する(前記ステップS3)。
First, the time chart of FIG. 3 will be described. At time t1, the
続いて、時間t1から時間t2にかけて暖房往き温度が低下していき、制御手段19は、時間t2において負荷側往き温度センサ18の検出する暖房往き温度が低下したことを検知すると、負荷端末14での暖房出力(負荷出力)が足りないとして、圧縮機4の回転数を増加させ始める。また、圧縮機4の回転数増加と連動して蒸発側冷媒温度が低下し始める。なお、時間t2においては、時間t1と同様に、前記ステップS1、前記ステップS2、前記ステップS3の順に処理を行うものである。
Subsequently, the heating going temperature decreases from time t1 to time t2, and when the control means 19 detects that the heating going temperature detected by the load side going
そして、時間t2から時間t3にかけて蒸発側冷媒温度が低下していき、時間t3において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃ではないので、前記ステップS4の処理に進み、前記ステップS4で、検出した冷媒の温度が5℃より低いと判断し、地中熱循環ポンプ12の回転数をそれまでの回転数より所定回転数増加させる(前記ステップS5)。
Then, the evaporation side refrigerant temperature decreases from time t2 to time t3. At time t3, the
そうすると、時間t3から時間t4にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、熱源側熱交換器7で地中熱交換部2側から汲み上げる採熱出力も増加していき、時間t4においては、時間t3と同様に、前記ステップS1、前記ステップS2、前記ステップS4、前記ステップS5の順に処理を行い、時間t4から時間t5にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、熱源側熱交換器7で地中熱交換部2側から汲み上げる採熱出力も増加していく。
Then, the evaporation side refrigerant temperature rises from time t3 to time t4, and the heat collection output pumped from the underground
そして、時間t5において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ12の回転数を維持する(前記ステップS3)と共に、暖房往き温度が45℃で所望の暖房出力となり、時間t5以降は安定した暖房運転を継続するものである。
At time t5, the
次に、図4のタイムチャートを説明すると、時間t1において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ12の回転数を維持する(前記ステップS3)。
Next, the time chart of FIG. 4 will be described. At time t1, the
続いて、時間t1から時間t2にかけて暖房往き温度が上昇していき、制御手段19は、時間t2において負荷側往き温度センサ18の検出する暖房往き温度が上昇したことを検知すると、負荷端末14での暖房出力が過剰だとして、圧縮機4の回転数を減少させ始める。また、圧縮機4の回転数減少と連動して蒸発側冷媒温度が上昇し始める。なお、時間t2においては、時間t1と同様に、前記ステップS1、前記ステップS2、前記ステップS3の順に処理を行うものである。
Subsequently, the heating going temperature rises from time t1 to time t2, and when the control means 19 detects that the heating going temperature detected by the load side going
そして、時間t2から時間t3にかけて蒸発側冷媒温度が上昇していき、時間t3において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃ではないので、前記ステップS4の処理に進み、前記ステップS4で、検出した冷媒の温度が5℃より高いと判断し、地中熱循環ポンプ12の回転数をそれまでの回転数より所定回転数減少させる(前記ステップS6)。
Then, the evaporation side refrigerant temperature rises from time t2 to time t3. At time t3, the
そうすると、時間t3から時間t4にかけて蒸発側冷媒温度が減少していき、熱源側熱交換器7で地中熱交換部2側から汲み上げる採熱出力も減少していき、時間t4においては、時間t3と同様に、前記ステップS1、前記ステップS2、前記ステップS4、前記ステップS6の順に処理を行い、時間t4から時間t5にかけて蒸発側冷媒温度が減少していき、熱源側熱交換器7で地中熱交換部2側から汲み上げる採熱出力も減少していく。
Then, the evaporation side refrigerant temperature decreases from the time t3 to the time t4, and the heat collection output pumped from the underground
そして、時間t5において、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、制御手段19は、冷媒温度センサ9で検出した冷媒の温度が5℃であるか否かを判断し(前記ステップS2)、検出した冷媒の温度が5℃であるので、それまでの地中熱循環ポンプ12の回転数を維持する(前記ステップS3)と共に、暖房往き温度が45℃で所望の暖房出力となり、時間t5以降は安定した暖房運転を継続するものである。
At time t5, the
なお、上述の暖房運転において、制御手段19は、冷媒温度センサ9の検出する冷媒温度を監視することで、暖房出力(負荷出力)の変動を素早く把握することができたが、例えば暖房出力に変動がなく一定の状態で推移している時に、地盤G中の熱を連続して採熱したために地盤G中の温度が低下してきた場合においても、冷媒温度センサ9の検出する冷媒温度は低下するので、制御手段19は、冷媒温度センサ9の検出する冷媒温度を監視することで、地盤G中の温度の変動、すなわち採熱出力の変動も素早く把握することができ、その場合も制御手段19は、冷媒温度センサ9の検出する冷媒温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ12の回転数を制御するものである。
In the heating operation described above, the
以上説明した暖房運転において、制御手段19は、冷媒温度センサ9で熱源側熱交換器7側の冷媒の温度を検出し(前記ステップS1)、検出した冷媒の温度と所定の目標温度との比較を行い(前記ステップS2)、冷媒温度センサ9の検出する温度が所定の目標温度になるように地中熱循環ポンプ12の回転数を制御し(前記ステップS3、S5、S6)、地中熱循環回路11を循環する熱媒の流量を調整することで、最適な採熱を行わせて所望の暖房出力を出力するまでの時間を短縮することができると共に、ヒートポンプ装置のシステムCOPを高く維持したまま暖房運転を行うことができるものである。
In the heating operation described above, the control means 19 detects the temperature of the refrigerant on the heat source
また、前記所定の目標温度は、前記暖房運転時の作動を表す図5のフローチャートに示すように、地中戻り温度センサ13の検出する熱媒の温度に応じて設定するようにしてもよい。詳細に説明すると、暖房運転中において、制御手段19は、地中戻り温度センサ13の検出する熱媒の温度を検出し(ステップS7)、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度、例えば10℃より低いか否か判断し(ステップS8)、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度より低いと判断したら、所定の目標温度をα℃、例えば5℃に設定し(ステップS9)、一方、前記ステップS8で、検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度以上と判断したら、所定の目標温度をβ(β>αとする)℃、例えば7℃に設定し(ステップS10)、前記ステップS9または前記ステップS10の処理が行われた後は、図2のフローチャートで示した前記ステップS1〜前記ステップS6の処理と同じ処理をステップS11〜ステップS16にて行い、前記ステップS7の処理に戻るものである。
The predetermined target temperature may be set according to the temperature of the heat medium detected by the underground
このように、制御手段19は、暖房運転中に、地中戻り温度センサ13の検出する熱媒の温度が高い程、つまり熱源側が保有する熱量に余裕がある程、所定の目標温度を高い温度に設定するようにすると、所定の目標温度を高くした分、圧縮機4へ吸入される冷媒温度が高くなり、そうすると、圧縮機4から吐出される冷媒温度、例えば70℃を得ようとした場合、圧縮機4への吸入冷媒温度が低い場合に比べて圧縮機4への吸入冷媒温度が高い方が圧縮機4の回転数が小さくて済む、すなわち圧縮機4の消費電力が小さくて済むのである。よって、暖房運転中に、地中戻り温度センサ13の検出する熱媒の温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定することで、ヒートポンプ装置のCOP(=「暖房出力÷圧縮機104消費電力」とする)向上、ひいてはシステムCOPを向上させることができるものである。
Thus, during the heating operation, the control means 19 increases the predetermined target temperature as the temperature of the heat medium detected by the underground
なお、制御手段19は、前記ステップS8で、地中戻り温度センサ13で検出した熱媒の温度が予め設定した所定温度より低いか否か判断し、前記ステップS9または前記ステップS10で、所定の目標温度をα℃またはβ℃にするようにしたが、地中戻り温度センサ13の検出する熱媒の温度が高い程、所定の目標温度を高い温度に設定してあればよく、例えば、予め行った試験により、地中戻り温度センサ13で検出する温度毎に所定の目標温度を対応させたデータテーブルを制御手段19に記憶させておいてもよいものである。
The control means 19 determines whether or not the temperature of the heat medium detected by the underground
また、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、本実施形態では、床暖房パネル等の負荷端末14により被空調空間である室内を加熱する暖房運転時に本発明の制御を適用したが、図6に示すように、負荷端末14が給湯等に使用する湯水を貯湯する貯湯タンク20であり、負荷運転として貯湯タンク20内の湯水を沸き上げる沸き上げ運転に本発明の制御を適用してもよいものであり、また、図7に示すように、負荷運転として空調用の室内機21による暖房運転に本発明の制御を適用してもよいものであり、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment. In the present embodiment, the control of the present invention is applied during a heating operation in which a room that is an air-conditioned space is heated by a
また、本実施形態では、地盤G中に埋設された複数の地中熱交換器10は互いに並列に接続されているが、複数の地中熱交換器10を互いに直列に接続してもよく、さらに、地中熱交換器10を複数埋設せず、地盤G中から所望の採熱ができるのであれば、地中熱交換器10を1本だけ埋設したものであってもよい。
In the present embodiment, the plurality of
また、本実施形態では、熱媒循環式の熱源部として、地盤G中の地中熱を地中熱交換器10で採熱する地中熱交換部2を採用したが、熱源部としては、川・湖・海の水を循環させて熱源側熱交換器7の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、さらに、貯湯タンクに貯湯された湯水を直接的または間接的に利用して熱源側熱交換器7の冷媒を加熱するような熱媒循環式のものでもよく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々な変形が可能であり、これを妨げるものではない。
Moreover, in this embodiment, although the underground
2 地中熱交換部
4 圧縮機
5 負荷側熱交換器
6 膨張弁
7 熱源側熱交換器
8 ヒートポンプ回路
9 冷媒温度センサ
10 地中熱交換器
11 地中熱循環回路
12 地中熱循環ポンプ
13 地中戻り温度センサ
19 制御手段
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