熱泵系統、控制裝置、調溫方法以及程序的製作方法
2023-06-12 04:25:21
熱泵系統、控制裝置、調溫方法以及程序的製作方法
【專利摘要】基於用戶預先設定的優先度，分配從壓縮機(21)排出的製冷劑，並對剩餘量再基於優先度分配。因此，用戶通過根據例如辦公大樓的工作空間等用途來設定室內單元(30A～30C、40)的優先度，從而能夠根據使用目的來高效地利用熱泵系統(10)。而且，對於餘下的室內單元，通過根據優先度分配室外單元的剩餘容量，能夠在室外單元的冷卻容量的範圍內高效地利用各室內單元。
【專利說明】熱泵系統、控制裝置、調溫方法以及程序
【技術領域】
[0001]本發明涉及熱泵系統、控制裝置、調溫方法以及程序。
【背景技術】
[0002]在辦公大樓等大規模建築物中導入的空調系統中，針對每個樓層、或者針對樓層的每個分區配置的多個室內單元經由製冷劑配管與設置於屋頂等的室外單元連接。由此，構成在室內的空氣與外部氣體之間進行熱交換的熱泵。
[0003]在這種多室型的空調系統中，多個室內單元相對於室外單元並聯連接。因此，室外單元的容量(能力)基於與該室外單元連接的室內單元的容量的合計值(合計容量)來決定。
[0004]然而，在室外單元的容量比室內單元的合計容量小的情況下，存在著難以按照室內單元所要求的流量向各室內單元供給製冷劑的情況。在該情況下，例如，需要下述等處理:向要求製冷劑最多的室內單元優先供給製冷劑，而將製冷劑的剩餘部分分配並供給到餘下的室內單元(例如參照專利文獻I)。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特許第3242246號公報
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
[0009]在專利文獻I公開的裝置中，優先向要求製冷劑最多的室內單元供給製冷劑。因此，向其他室內單元供給的製冷劑的量減少，在一部分的室內存在著舒適性受損的情況。
[0010]而且，在室外單元與調溫對象之間構成由多個製冷循環構成的級聯製冷循環的情況下，當調溫對象要求的熱量變化時，難以修正向該調溫對象供給的熱量。
[0011]本發明正是鑑於上述的情況而完成的，其目的在於根據由用戶指定的優先程度而高效地對調溫對象調溫。
[0012]用於解決課題的方案
[0013]為了達成上述目的，本發明涉及的熱泵系統具備:多個室內單元，其在調溫對象與製冷劑之間進行熱交換；室外單元，其在外部氣體與製冷劑之間進行熱交換；第一循環系統，其使製冷劑在多個所述室內單元和所述室外單元之間循環；調整構件，其設置於各所述室內單元，用於調整從所述第一循環系統流入所述室內單元的製冷劑的量；輸入構件，其用於輸入對所述室內單元設定的優先度；以及控制構件，其控制所述調整構件來分配製冷劑，以在基於多個所述室內單元各自的所述調溫對象的調溫目標溫度和所述調溫對象的當前的溫度求得的多個所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的合計超過能從所述室外單元向所述第一循環系統排出的製冷劑的流量的情況下，使所述室內單元所需的流量的製冷劑從所述優先度高的所述室內單元起依次向所述室內單元供給。[0014]發明效果
[0015]根據本發明，例如在由用戶輸入室內單元對應的優先度後，根據該優先程度來向室內單元分配製冷劑。由此，能夠高效地對調溫對象調溫而無損於用戶的舒適性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是第一實施方式涉及的熱泵系統的框圖。
[0017]圖2是示出熱泵系統的配管系統的框圖。
[0018]圖3是示出熱泵系統的控制系統的框圖。
[0019]圖4是控制裝置的框圖。
[0020]圖5是示出由控制裝置執行的一連串的處理的流程圖。
[0021]圖6是第二實施方式涉及的熱泵系統的框圖。
[0022]圖7是示出室內單元的控制系統的框圖。
[0023]圖8是示出由控制裝置執行的一連串的處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]《第I實施方式》
[0025]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的第一實施方式。圖1是作為一例設置於辦公大樓100的熱泵系統10的框圖。辦公大樓100具有三個工作空間Al、A2、A3和熱水供給室BI。並且，熱泵系統10具有:室內單元30A?30C，其配置於辦公大樓100的工作空間Al?A3 ;室內單元40，其配置於熱水供給室BI ;以及室外單元20，其配置在辦公大樓100的屋頂。各室內單元30A?30C、40通過用於使製冷劑循環的循環系統50與室外單元20連接。
[0026]圖2是示出熱泵系統10的配管系統的框圖。如圖2所示，室外單元20具有熱交換器23、壓縮機21、四通閥22。上述各部經由製冷劑配管26連接。
[0027]熱交換器23例如是具有導熱管和散熱翅片以及用於使散熱翅片冷卻的電動風扇的交叉翅片式的翅片管型熱交換器。該熱交換器23在熱泵系統10進行製冷運轉時作為冷凝器發揮作用，在熱泵系統10進行制熱運轉時作為蒸發器發揮作用。
[0028]壓縮機21例如是具備變頻電機的容積式壓縮機。該壓縮機21壓縮製冷劑並向四通閥22排出。
[0029]四通閥22是用於切換在熱交換器23流動的製冷劑的方向的閥。該四通閥22以下述方式進行切換:在熱泵系統10進行製冷運轉時使製冷劑向箭頭Aa所示的方向循環，在熱泵系統10進行制熱運轉時使製冷劑向箭頭Ab所示的方向循環。另外，作為製冷劑，採用氯氟烴R410A。
[0030]如圖1所示，如上所述地構成的室外單元20設置在辦公大樓100的屋頂，在經由作為第一循環系統的循環系統50供給的製冷劑與外部氣體之間進行熱交換。
[0031]室內單元30A是用於冷卻或加熱作為調溫對象的室內空氣的裝置。如圖2所示，室外單元30A具有熱交換器31和膨脹閥32。熱交換器31和膨脹閥32通過製冷劑配管35串聯連接。
[0032]熱交換器31具有與上述的熱交換器23同樣的結構。該熱交換器23在流過該熱交換器23的製冷劑和室內的空氣之間進行熱交換。[0033]膨脹閥32是作為用於調整在熱交換器31流動的製冷劑的流量的調整構件發揮作用的電動膨脹閥。該膨脹閥42例如具備閥和調整該閥的開度的步進電機。
[0034]如圖1所示，如上所述地構成的室內單元30A例如設置於辦公大樓100的工作空間Al的頂壁。並且，室內單元30A在經由循環系統50供給的製冷劑和工作空間Al的內部空氣之間進行熱交換。
[0035]室內單元30B、30C具有與上述的室內單元30A同樣的結構。這些室內單元30B、30C分別設置於辦公大樓100的工作空間A2、A3的頂壁。這些室內單元30B、30C分別在經由循環系統50供給的製冷劑和工作空間A2、A3的內部空氣之間進行熱交換。
[0036]室內單元40是用於冷卻或加熱作為調溫對象的自來水的裝置。如圖2所示，室內單元40具有熱交換器41、膨脹閥42。熱交換器41和膨脹閥42通過製冷劑配管35串聯連接。
[0037]熱交換器41是板式的熱交換器。該熱交換器41在通過供水泵60流過該熱交換器41的自來水和製冷劑之間進行熱交換。
[0038]膨脹閥42是用於調整在熱交換器41流動的製冷劑的流量的電子式膨脹閥。該膨脹閥42例如具備閥和調整該閥的開度的步進電機。
[0039]如圖1所示，如上所述地構成的室內單元40設置於辦公大樓100的熱水供給室BI。並且，室內單元40在經由循環系統50供給的製冷劑和在自來水管61流動的自來水之間進行熱交換。由此，例如從自來水管61流到熱水供給器的自來水被預熱。
[0040]如圖2所示，構成循環系統50的製冷劑配管50a、50b與構成室外單元20的製冷劑配管26通過接頭24、25連接。並且，製冷劑配管50a、50b與構成室內單元30A?30B的製冷劑配管35通過接頭33、34連接。而且，構成循環系統50的製冷劑配管50a、50b與構成室內單元40的製冷劑配管47通過接頭43、44連接。由此，構成室內單元30A?30C和室內單元40相對於室外單元20並聯連接的熱泵式的製冷循環。
[0041]圖3是示出熱泵系統10的控制系統的框圖。如圖3所示，熱泵系統10的室外單元20具有室外控制單元120。
[0042]室外控制單元120與室內單元30A?30C、40進行通信，從室內單元30A?30C、40取得表示後述的優先度P (η)和要求量Q的信息(要求量信息)。並且，室外控制單元120根據取得的要求量信息驅動壓縮機21。該室外控制單元120具有控制裝置201和驅動裝置202。
[0043]圖4是控制裝置201的框圖。如圖4所示，控制裝置201是具有CPU (CentralProcessing Unit,中央處理單元)201a、主存儲部201b、輔助存儲部201c、接口 201d以及將上述各部相互連接的總線201e的微型計算機。
[0044]主存儲部20Ib具有DRAM(Dynamic Random Access Memory,動態隨機存取存儲器)或者SRAM (Static Random Access Memory,靜態隨機存取存儲器)等易失性存儲器。該主存儲部201b作為CPU201a的作業區域使用。
[0045]輔助存儲部201c具有磁碟、快閃記憶體等非易失性存儲器。該輔助存儲部201c存儲由CPU201 a執行的程序和與各種參數相關的信息。
[0046]接口 201d例如構成為包括串行接口。CPU201a經由該接口 201d分別與室內單元30A?30C、40進行通信。[0047]回到圖3，驅動裝置202具有用於驅動壓縮機21所具備的變頻電機的變頻電路(inverter circuit)、用於驅動四通閥22的驅動電路。該驅動裝置202將基於控制裝置201的指示進行了頻率調製的頻率f的驅動電壓施加於構成壓縮機21的變頻電機。由此，構成壓縮機21的變頻電機以與頻率f對應的轉速旋轉。而且，驅動裝置202基於控制裝置201的指示驅動四通閥22，將在熱交換器23流動的製冷劑的方向切換至箭頭Aa所示的方向或者箭頭Ab所示的方向。
[0048]如圖3所示，室內單元30A具有室內控制單元130A。室內控制單元130A是通過控制室內單元30A的膨脹閥32來調整在熱交換器31流動的製冷劑的流量的裝置。該室內控制單元130A具有控制裝置301、輸入部302、溫度傳感器303、閥驅動電路304。
[0049]輸入部302例如是配置在工作空間Al的壁面等的遙控裝置。該輸入部302具有由液晶顯示器和觸控螢幕構成的⑶I (Graphical User Interface,圖形用戶界面)或者由輸入鍵等構成的界面。用戶通過輸入部302能夠向控制裝置301輸入各種各樣的信息。向控制裝置301輸入的信息例如為對工作空間Al的設定溫度、表示來自室內單元30A的風量的信息、以及表示後述的室內單元30A的優先度P(n)的信息等。
[0050]優先度P(n)能夠以數字輸入。例如，在優先度為三級的情況下，優先度為「3」的室內單元的優先度最高，優先度為「2」的室內單元的優先度次高，優先度為「I」的室內單元的優先度最低。在本實施方式中，作為一例，如下表所示地設定各室內單元的優先度。
[0051]【表1】
[0052]
【權利要求】
1.一種熱泵系統，其具備: 多個室內單元，其在調溫對象與製冷劑之間進行熱交換； 室外單元，其在外部氣體與製冷劑之間進行熱交換； 第一循環系統，其使製冷劑在多個所述室內單元和所述室外單元之間循環； 調整構件，其設置於各所述室內單元，用於調整從所述第一循環系統流入所述室內單元的製冷劑的量； 輸入構件，其用於輸入對所述室內單元設定的優先度；以及 控制構件，其控制所述調整構件來分配製冷劑，以在基於多個所述室內單元各自的所述調溫對象的調溫目標溫度和所述調溫對象的當前的溫度求得的多個所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的合計超過能從所述室外單元向所述第一循環系統排出的製冷劑的流量的情況下，使所述室內單元所需的流量的製冷劑從所述優先度高的所述室內單元起依次向所述室內單元供給。
2.根據權利要求1所述的熱泵系統，其中，所述控制構件根據所述室內單元要求的製冷劑的流量的比來分配所述製冷劑。
3.根據權利要求1或2所述的熱泵系統，其中，所述控制構件控制所述調整構件以向優先度最高的所述室內單元供給該室內單元所要求的流量的製冷劑。
4.根據權利要求3所述的熱泵系統，其中，所述控制構件將向優先度最高的所述室內單元供給該室內單元所要求的流量的製冷劑後的剩餘製冷劑分配給其他所述室內單元。
5.根據權利要求4所述的熱泵系統，其中，將所述剩餘製冷劑與其他所述室內單元所要求的比對應地分配。
6.根據權利要求1至5的任意一項所述的熱泵系統，其中，所述第一循環系統，在多個所述室內單元所要求的製冷劑的流量的合計超過從所述室外單元排出的製冷劑的最大流量的情況下，使從所述室外單元排出的製冷劑的熱量比多個所述室內單元所要求的製冷劑的流量的合計為從所述室外單元排出的製冷劑的最大流量以下時增加。
7.根據權利要求1至6的任意一項所述的熱泵系統，其中， 所述室內單元具備: 第二循環系統，其用於使與 在所述第一循環系統循環的製冷劑之間進行熱交換的製冷劑循環； 壓縮機，其使所述第二循環系統的製冷劑循環； 第一熱交換構件，其通過在所述第一循環系統的製冷劑與所述第二循環系統的製冷劑之間進行熱交換，而作為所述第二循環系統的蒸發熱源發揮作用；以及 算出構件，其基於所述熱交換構件所需的熱量和所述壓縮機的運轉狀態來求得對所述室外單元要求的要求熱量。
8.根據權利要求7所述的熱泵系統，其中，所述算出構件使用所述熱交換構件所需的熱量和向所述壓縮機的輸入來算出所述要求熱量。
9.根據權利要求7所述的熱泵系統，其中，所述算出構件使用所述熱交換構件所需的熱量和所述壓縮機的性能係數來算出所述要求熱量。
10.根據權利要求7至9的任意一項所述的熱泵系統，其中， 所述室內單元具備第二熱交換構件，所述第二熱交換構件在所述第二循環系統循環的製冷劑與流過熱水供給系統的作為所述調溫對象的水之間進行熱交換， 在所述第二循環系統循環的製冷劑的臨界溫度在60°C以上。
11.一種控制裝置，其具備如下的構件: 求得通過多個室內單元各自的調溫對象的調溫目標溫度和所述調溫對象的當前的溫度求得的多個所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的構件； 算出所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的合計量的構件；以及 控制所述室內單元的分配構件的構件，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內單元供給的製冷劑的量的情況下，使所述室內單元所需的流量的製冷劑從優先度高的所述室內單元起依次向所述室內單元供給。
12.一種調溫方法，其具備如下的步驟: 求得通過多個室內單元各自的調溫對象的調溫目標溫度和所述調溫對象的當前的溫度求得的、多個所述室內單元各自所需的製冷劑的流量； 算出所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的合計量；以及 向所述室內單元分配所述製冷劑，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內單元供給的製冷劑的量的情況下，使所述室內單元所需的流量的製冷劑從優先度高的所述室內單元起依次向所述室內單元供給。
13.一種程序，用於使計算機執行如下的步驟: 求得通過多個室內單元各 自的調溫對象的調溫目標溫度和所述調溫對象的當前的溫度求得的多個所述室內單元各自所需的製冷劑的流量； 算出所述室內單元各自所需的製冷劑的流量的合計量；以及 控制所述室內單元的分配構件，以在所述合計量超過從室外單元向所述室內單元供給的製冷劑的量的情況下，使所述室內單元所需的流量的製冷劑從優先度高的所述室內單元起依次向所述室內單元供給。
【文檔編號】F24F11/02GK103890502SQ201180074372
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2011年10月24日 優先權日:2011年10月24日
【發明者】田中航祐, 高下博文, 川越智一 申請人:三菱電機株式會社