CN102597661A - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可实现节能的空调装置。在空调装置(100)中,即使第一制冷剂流路切换装置(11)的切换状态变化,也由第二制冷剂流路切换装置(18)及第三制冷剂流路切换装置(开闭装置(17))按高压和低压切换旁通配管(4d)内的热源侧制冷剂的压力状态。
Description
技术领域
本发明涉及适用于例如高层建筑用多联空调机等的空调装置。
背景技术
在高层建筑用多联空调机等的空调装置中,例如使制冷剂在配置于建筑物外的作为热源机的室外机和配置于建筑物室内的室内机之间循环。另外,制冷剂进行散热或吸热,由被加热或冷却的空气对空气调节对象空间进行制冷或制热。作为制冷剂例如大多使用HFC(四氟乙烷)制冷剂。另外,也提出有使用二氧化碳(CO2)等的自然制冷剂的方案。
另外,在被称为冷机的空调装置中,由配置于建筑物外的热源机生成冷能或热能。另外,由配置于室外机内的热交换器加热或冷却水或防冻液等,将其输送到作为室内机的翅片盘管单元或板式加热器等进行制冷或制热(例如参照专利文献1)。
另外,还有在被称为排热回收型冷机的、在热源机和室内机之间连接四根水配管并同时供给冷却或加热的水等而在室内机可自由选择制冷或制热的方案(例如参照专利文献2)。
另外,还有构成为把一次制冷剂和二次制冷剂的热交换器配置于各室内机附近而向室内机输送二次制冷剂的方案(例如参照专利文献3)。
另外,还有构成为用两根配管连接室外机和具有热交换器的分支单元间而向室内机输送二次制冷剂的方案(例如参照专利文献4)。
先前技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-140444号公报(第4页、图1等)
专利文献2:日本特开平5-280818号公报(第4、5页、图1等)
专利文献3:日本特开2001-289465号公报(第5~8页、图1、图2等)
专利文献4:日本特开2003-343936号公报(第5页、图1)
发明内容
发明要解决的课题
在现有的高层建筑用多联空调等的空调装置中,因为使制冷剂循环直到室内机,所以制冷剂有可能泄漏到室内等。另一方面,在专利文献1及专利文献2所述的空调装置中,制冷剂不通过室内机。但是,在专利文献1及专利文献2所述的空调装置中,需要在建筑物外的热源机中加热或冷却热介质,输送到室内机侧。为此,热介质的循环路径变长。在此,当要由热介质输送用于进行规定加热或冷却做功的热量时,由输送动力等造成的能量消耗量比制冷剂高。为此,当循环路径变长时,输送动力变得非常大。由此可知,在空调装置中若能有效地控制热介质的循环就可实现节能。
在专利文献2所述的空调装置中,为了可以针对每个室内机选择制冷或制热,必须从室外侧到室内连接四根配管,施工麻烦。在专利文献3所述的空调装置中,因为需要对各个室内机提供泵等的二次介质循环机构,不仅形成高价的系统,同时噪音也大,很不实用。另外,因为热交换器设于室内机附近,所以不能排除在制冷剂接近室内的场所发生泄漏这样的危险性。
在专利文献4所述的空调装置中,因为热交换后的一次制冷剂流入到与热交换前的一次制冷剂相同的流路,所以在连接多个室内机的情况下,在各室内机中不能发挥最大能力,成为在能量方面浪费的构成。另外,因为分支单元和延长配管的连接由两根制冷及两根制热合计四根配管进行,结果成为与由四根配管连接室外机和分支单元的系统类似的构成,成为不利于施工的系统。
本发明是为了解决上述的课题而做出的,第一目的是提供可实现节能的空调装置。在第一目之外,本发明中的若干方案的第二目的是提供使制冷剂不循环到室内机或室内机附近而可提高安全性的空调装置。在第一目的及第二目之外,本发明中的若干方案的第三目的是提供可以减少连接室外机与分支单元(热介质变换机)或室内机的配管、实现施工效率的提高、同时能提高能量效率的空调装置。
用于解决课题的手段
本发明的空调装置至少具备压缩机、第一制冷剂流路切换装置、热源侧热交换器、多个节流装置、多个热介质间热交换器、多个第二制冷剂流路切换装置、第三制冷剂流路切换装置、泵以及利用侧热交换器,上述压缩机、上述第一制冷剂流路切换装置、上述热源侧热交换器、上述多个节流装置、上述多个热介质间热交换器的制冷剂侧流路、上述多个第二制冷剂流路切换装置以及第三制冷剂流路切换装置利用制冷剂配管连接在一起,形成使热源侧制冷剂循环的制冷剂循环回路,上述泵、上述利用侧热交换器以及上述多个热介质间热交换器的热介质侧流路利用热介质配管连接在一起,形成使热介质循环的热介质循环回路,上述压缩机、上述第一制冷剂流路切换装置以及上述热源侧热交换器被收纳在室外机中,上述多个节流装置、上述热介质间热交换器、上述多个第二制冷剂流路切换装置、上述第三制冷剂流路切换装置以及上述泵被收纳在热介质变换机中,上述利用侧热交换器被收纳在室内机中,在上述热介质间热交换器中使上述热源侧制冷剂和上述热介质进行热交换;其特征在于,设有旁通配管,该旁通配管被收纳在上述热介质变换机中,对上述多个热介质间热交换器的前后以及上述多个节流装置的前后进行旁通,根据上述第一制冷剂流路切换装置的切换状态,由上述第二制冷剂流路切换装置以及上述第三制冷剂流路切换装置,按高压和低压来切换上述旁通配管内的热源侧制冷剂的压力状态。
发明的效果
根据本发明的空调装置,由于可以切实且迅速地起动系统,所以可实现节能。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的空调装置的设置例的概略图。
图2是表示本发明的实施方式的空调装置的回路构成的一例的概略回路构成图。
图3是表示本发明的实施方式的空调装置的全制冷运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。
图4是表示本发明的实施方式的空调装置的全制热运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。
图5是表示本发明的实施方式的空调装置的制冷主体运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。
图6是表示本发明的实施方式的空调装置的制热主体运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。
图7是表示本发明的实施方式的空调装置的冷冻循环的动作的P-h线图。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式的空调装置的设置例的概略图。基于图1说明空调装置的设置例。该空调装置通过利用使制冷剂(热源侧制冷剂、热介质)循环的冷冻循环(制冷剂循环回路A、热介质循环回路B),使得各室内机可自由选择制冷模式或制热模式作为运行模式。另外,在包括图1的以下附图中,有时各构成部件的大小关系与实际的不同。
在图1中,本实施方式的空调装置具有:作为热源机的一台室外机1、多台室内机2、和夹装在室外机1与室内机2之间的热介质变换机3。热介质变换机3是由热源侧制冷剂和热介质进行热交换的装置。室外机1和热介质变换机3由导通热源侧制冷剂的制冷剂配管4连接。热介质变换机3和室内机2由导通热介质的配管(热介质配管)5连接。另外,在室外机1中生成的冷能或热能经由热介质变换机3被配送到室内机2中。
室外机1通常配置在高层建筑等建筑物9以外的空间(例如,屋顶等)即室外空间6,经由热介质变换机3向室内机2供给冷能或热能。室内机2配置在能够向建筑物9内部的空间(例如,居室等)即室内空间7供给制冷用空气或制热用空气的位置,向成为空气调节对象空间的室内空间7供给制冷用空气或制热用空气。热介质变换机3构成为作为与室外机1及室内机2不同的框体可设于与室外空间6及室内空间7不同的位置,用制冷剂配管4及配管5分别与室外机1及室内机2连接,把从室外机1供给的冷能或热能传递给室内机2。
如图1所示,在本实施方式的空调装置中,室外机1和热介质变换机3用两根制冷剂配管4连接,热介质变换机3和各室内机2用两根配管5连接。这样,在本实施方式的空调装置中,通过使用两根配管(制冷剂配管4、配管5)连接各单元(室外机1、室内机2及热介质变换机3),容易进行施工。
另外,在图1中作为例子表示了热介质变换机3设置于建筑物9的内部但与室内空间7不同空间的顶棚背面等的空间(以下,可简单称为空间8)中的状态。热介质变换机3也可以设置在其他的存在电梯等的共用空间等。另外,在图1中,作为例子表示了室内机2为顶棚安装型的情况,但不限于此,若是顶棚埋入型或顶棚悬吊式等、直接或通过通道等向室内空间7排出制热用空气或制冷用空气的方式,则任何种类均可。
在图1中,作为例子表示了室外机1设于室外空间6的情况,但不限于此。例如,室外机1也可以设于带换气口的机械室等被围起的空间中,若能由排气通道把废热排到建筑物9之外则也可以设于建筑物9的内部,或者在使用水冷式的室外机1的情况下也可以设于建筑物9的内部。即使在这样的场所设置室外机1,也不会发生特别的问题。
另外,热介质变换机3也可以设置在室外机1附近。在此,若从热介质变换机3到室内机2的距离过长,则热介质的输送动力变得相当大,所以需要注意节能效果变差的情况。进而,室外机1、室内机2及热介质变换机3的连接台数不限于图1所图示的台数,只要根据设置本实施方式的空调装置的建筑物9来确定台数即可。
图2是表示本实施方式的空调装置(以下,称为空调装置100)的回路构成的一例的概略回路构成图。基于图2,说明空调装置100的具体构成。如图2所示,室外机1和热介质变换机3经由热介质变换机3所具备的热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b由制冷剂配管4连接。另外,热介质变换机3和室内机2都经由热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b由配管5连接。另外,下面详细说明制冷剂配管4。
[室外机1]
在室外机1中,用制冷剂配管4串联连接地搭载压缩机10、四通阀等的第一制冷剂流路切换装置11、热源侧热交换器12和蓄能器19。
压缩机10是吸入热源侧制冷剂、压缩该热源侧制冷剂而成为高温高压状态的设备,例如可由可控制容量的变换器压缩机等构成。第一制冷剂流路切换装置11是切换制热运行时(全制热运行模式时及制热主体运行模式时)的热源侧制冷剂的流动和制冷运行时(全制冷运行模式时及制冷主体运行模式时)的热源侧制冷剂的流动的装置。热源侧热交换器12在制热运行时发挥蒸发器的功能,在制冷运行时发挥冷凝器(或散热器)的功能,在从省略图示的风扇等风机供给的空气和热源侧制冷剂之间进行热交换,使该热源侧制冷剂蒸发气化或冷凝液化。蓄能器19设于压缩机10的吸入侧,贮存过剩的制冷剂。
[室内机2]
在室内机2中分别搭载利用侧热交换器26。该利用侧热交换器26用配管5与热介质变换机3的热介质流量调整装置25和第二热介质流路切换装置23连接。该利用侧热交换器26在从省略图示的风扇等风机供给的空气和热介质之间进行热交换,生成用于供给到室内空间7的制热用空气或制冷用空气。
在图2中作为例子表示了四台室内机2与热介质变换机3连接的情况,从图下方图示出室内机2a、室内机2b、室内机2c和室内机2d。另外,对应于室内机2a~室内机2d,利用侧热交换器26也从图下方图示出利用侧热交换器26a、利用侧热交换器26b、利用侧热交换器26c和利用侧热交换器26d。另外,与图1同样,室内机2的连接台数不限于图2所示的四台。
[热介质变换机3]
热介质变换机3搭载有:两个热介质间热交换器15、两个节流装置16、一个开闭装置17、四个第二制冷剂流路切换装置18、两个泵21、四个第一热介质流路切换装置22、四个第二热介质流路切换装置23和四个热介质流量调整装置25。
两个热介质间热交换器15(热介质间热交换器15a、热介质间热交换器15b)发挥冷凝器(散热器)或蒸发器的功能,通过热源侧制冷剂和热介质进行热交换,把在室外机1生成并贮存于热源侧制冷剂的冷能或热能传递给热介质。热介质间热交换器15a设于制冷剂循环回路A中的节流装置16a和第二制冷剂流路切换装置18a(1)、第二制冷剂流路切换装置18a(2)之间,在制冷制热混合运行模式时用于冷却热介质。另外,热介质间热交换器15b设置于制冷剂循环回路A中的节流装置16b和第二制冷剂流路切换装置18b(1)、第二制冷剂流路切换装置18b(2)之间,在制冷制热混合运行模式时用于加热热介质。
两个节流装置16(节流装置16a、节流装置16b)具有作为减压阀或膨胀阀的功能,对热源侧制冷剂进行减压而使其膨胀。节流装置16a在制冷运行时的热源侧制冷剂的流动中设于热介质间热交换器15a的上游侧。节流装置16b在制冷运行时的热源侧制冷剂的流动中设于热介质间热交换器15b的上游侧。两个节流装置16b可由能控制成开度可变的部件、例如电子式膨胀阀等构成。
开闭装置17(第三制冷剂流路切换装置)由二通阀等构成,开闭制冷剂配管4。开闭装置17设于热源侧制冷剂的入口侧(在制冷运行时的热源侧制冷剂的流动中)的制冷剂配管4中。
四个第二制冷剂流路切换装置18(第二制冷剂流路切换装置18a(1)、第二制冷剂流路切换装置18a(2)、第二制冷剂流路切换装置18b(1)、第二制冷剂流路切换装置18b(2))由二通阀等构成,根据运行模式来切换热源侧制冷剂的流动。第二制冷剂流路切换装置18a(1)及第二制冷剂流路切换装置18a(2)(以下,称为第二制冷剂流路切换装置18A)在制冷运行时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间热交换器15a的下游侧。第二制冷剂流路切换装置18b(1)和第二制冷剂流路切换装置18b(2)(以下,称为第二制冷剂流路切换装置18B)在全制冷运行时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间热交换器15b的下游侧。
两个泵21(泵21a、泵21b)是使在配管5中导通的热介质循环的装置。泵21a设于热介质间热交换器15a和第二热介质流路切换装置23之间的配管5中。泵21b设于热介质间热交换器15b和第二热介质流路切换装置23之间的配管5中。两个泵21例如可以由可控制容量的泵等构成。
四个第一热介质流路切换装置22(第一热介质流路切换装置22a~第一热介质流路切换装置22d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第一热介质流路切换装置22设置了与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。第一热介质流路切换装置22,其三个通路中的一个通路与热介质间热交换器15a连接,三个通路中的一个通路与热介质间热交换器15b连接,三个通路中的一个通路与热介质流量调整装置25连接,设于利用侧热交换器26的热介质流路的出口侧。另外,与室内机2对应,从图下方图示出第一热介质流路切换装置22a、第一热介质流路切换装置22b、第一热介质流路切换装置22c和第一热介质流路切换装置22d。
四个第二热介质流路切换装置23(第二热介质流路切换装置23a~第二热介质流路切换装置23d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第二热介质流路切换装置23设置了与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。第二热介质流路切换装置23,其三个通路中的一个通路与热介质间热交换器15a连接,三个通路中的一个通路与热介质间热交换器15b连接,三个通路中的一个通路与利用侧热交换器26连接,设于利用侧热交换器26的热介质流路的入口侧。另外,与室内机2对应,从图下方图示出第二热介质流路切换装置23a、第二热介质流路切换装置23b、第二热介质流路切换装置23c和第二热介质流路切换装置23d。
四个热介质流量调整装置25(热介质流量调整装置25a~热介质流量调整装置25d)由可控制开口面积的二通阀等构成,控制在配管5中流动的热介质的流量。热介质流量调整装置25设置了与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。热介质流量调整装置25,其一个通路与利用侧热交换器26连接,另一个通路与第一热介质流路切换装置22连接,设置于利用侧热交换器26的热介质流路的出口侧。另外,与室内机2对应,从图下方图示出热介质流量调整装置25a、热介质流量调整装置25b、热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d。另外,也可以把热介质流量调整装置25设于利用侧热交换器26的热介质流路的入口侧。
另外,在热介质变换机3中设置有各种检测机构(两个第一温度传感器31、四个第二温度传感器34、四个第三温度传感器35及压力传感器36)。由这些检测机构检测的信息(温度信息、压力信息)送到统一控制空调装置100的动作的控制装置(省略图示),用于控制压缩机10的驱动频率、省略图示的风机的转速、第一制冷剂流路切换装置11的切换、泵21的驱动频率、第二制冷剂流路切换装置18的切换、热介质流路的切换等。
两个第一温度传感器31(第一温度传感器31a、第一温度传感器31b)是检测从热介质间热交换器15流出的热介质、即热介质间热交换器15出口的热介质的温度的部件,例如可以由热敏电阻等构成。第一温度传感器31a设于泵21a的入口侧的配管5上。第一温度传感器31b设于泵21b的入口侧的配管5上。
四个第二温度传感器34(第二温度传感器34a~第二温度传感器34d)设于第一热介质流路切换装置22和热介质流量调整装置25之间,检测从利用侧热交换器26流出的热介质的温度,可以由热敏电阻等构成。第二温度传感器34设置了与室内机2的设置台数对应的个数(在此为四个)。另外,与室内机2对应,从图下方图示出第二温度传感器34a、第二温度传感器34b、第二温度传感器34c和第二温度传感器34d。
四个第三温度传感器35(第三温度传感器35a~第三温度传感器35d)设于热介质间热交换器15的热源侧制冷剂的入口侧或出口侧,检测流入热介质间热交换器15的热源侧制冷剂的温度或从热介质间热交换器15流出的热源侧制冷剂的温度,可以由热敏电阻等构成。第三温度传感器35a设于热介质间热交换器15a和第二制冷剂流路切换装置18A之间。第三温度传感器35b设于热介质间热交换器15a和节流装置16a之间。第三温度传感器35c设于热介质间热交换器15b和第二制冷剂流路切换装置18B之间。第三温度传感器35d设于热介质间热交换器15b和节流装置16b之间。
压力传感器36与第三温度传感器35d的设置位置同样,设于热介质间热交换器15b和节流装置16b之间,检测在热介质间热交换器15b和节流装置16b之间流动的热源侧制冷剂的压力。
另外,省略图示的控制装置由微型计算机等构成,基于由各种检测机构检测的信息及来自遥控器的指令,控制压缩机10的驱动频率、风机的转速(包括接通/断开)、第一制冷剂流路切换装置11的切换、泵21的驱动、节流装置16的开度、开闭装置17的开闭、第二制冷剂流路切换装置18的切换、第一热介质流路切换装置22的切换、第二热介质流路切换装置23的切换及热介质流量调整装置25的驱动等,以便执行后述的各运行模式。另外,控制装置既可以设在每个单元,也可以设在室外机1或热介质变换机3。
在制冷剂配管4上,连接有以旁通热介质间热交换器15及节流装置16的前后的方式进行连接的旁通配管4d。具体的是,旁通配管4d设置成连接热源侧热交换器12与开闭装置17之间和第二制冷剂流路切换装置18a(2)及第二制冷剂流路切换装置18b(2)。另外,在以下的说明中,只要没有专门指出,则在制冷剂配管4中也包含旁通配管4d。
导通热介质的配管5由与热介质间热交换器15a连接的部分和与热介质间热交换器15b连接的部分构成。配管5根据与热介质变换机3连接的室内机2的台数进行分支(在此,各分成四个分支)。另外,配管5由第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23连接。通过控制第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23,确定是使来自热介质间热交换器15a的热介质流入利用侧热交换器26、还是使来自热介质间热交换器15b的热介质流入利用侧热交换器26。
另外,在空调装置100中,用制冷剂配管4连接压缩机10、第一制冷剂流路切换装置11、热源侧热交换器12、开闭装置17、第二制冷剂流路切换装置18、热介质间热交换器15a的制冷剂流路、节流装置16及蓄能器19,构成制冷剂循环回路A。另外,用配管5连接热介质间热交换器15a的热介质流路、泵21、第一热介质流路切换装置22、热介质流量调整装置25、利用侧热交换器26及第二热介质流路切换装置23,构成热介质循环回路B。即,多台利用侧热交换器26与各热介质间热交换器15并联连接,把热介质循环回路B设成多个系统。
因此,在空调装置100中,室外机1和热介质变换机3经由设于热介质变换机3的热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b进行连接,热介质变换机3和室内机2也经由热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b进行连接。即,在空调装置100中,由热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b对在制冷剂循环回路A中循环的热源侧制冷剂和在热介质循环回路B中循环的热介质进行热交换。
对空调装置100所执行的各运行模式进行说明。该空调装置100基于来自各室内机2的指令,在该室内机2可进行制冷运行或制热运行。即,空调装置100可以在全部室内机2进行相同的运行,而且,可以在各个室内机2进行不同的运行。
在空调装置100所执行的运行模式中,具有:驱动的全部室内机2执行制冷运行的全制冷运行模式、驱动的全部室内机2执行制热运行的全制热运行模式、制冷负荷大的制冷主体运行模式及制热负荷大的制热主体运行模式。以下,对各运行模式与热源侧制冷剂及热介质的流动同时进行说明。
[全制冷运行模式]
图3是表示空调装置100的全制冷运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在图3中,以仅在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b产生冷能负荷的情况为例,对全制冷运行模式进行说明。另外,在图3中,用粗实线表示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)流动的配管。另外,在图3中,热源侧制冷剂的流动方向用实线箭头表示,热介质的流动方向用虚线箭头表示。
在图3所示的全制冷运行模式的情况下,在室外机1中,把第一制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的热源侧制冷剂流入热源侧热交换器12。在热介质变换机3中,把开闭装置17设为开,使泵21a及泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b,将热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在各个热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b和利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b之间循环。
首先,开始对制冷剂循环回路A的热源侧制冷剂流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第一制冷剂流路切换装置11流入热源侧热交换器12。然后,在热源侧热交换器12中向室外空气散热并冷凝液化,成为高压液体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的高压液体制冷剂从室外机1流出,经过制冷剂配管4流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的高压液体制冷剂经由开闭装置17后被分支,在节流装置16a及节流装置16b中膨胀,成为低温低压的两相制冷剂。
该两相制冷剂分别流入到发挥蒸发器作用的热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b中,从在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,从而冷却热介质同时成为低温低压的气体制冷剂。从热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b流出的气体制冷剂经由第二制冷剂流路切换装置18a(1)及第二制冷剂流路切换装置18b(1)从热介质变换机3流出,经过制冷剂配管4再次流入室外机1。
此时,第二制冷剂流路切换装置18a(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18a(2)关闭,第二制冷剂流路切换装置18b(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18b(2)关闭。因为同时关闭第二制冷剂流路切换装置18a(2)及第二制冷剂流路切换装置18b(2),所以没有流经旁通配管4d的制冷剂流动,旁通配管4d的一端成为高压液管,旁通配管4d充满有高压的制冷剂。流入室外机1的制冷剂经由第一制冷剂流路切换装置11及蓄能器19,再次被吸入压缩机10。
此时,节流装置16a控制开度,使得作为由第三温度传感器35a检测的温度与由第三温度传感器35b检测的温度之差而得到的过热(过热程度)保持成恒定。同样,节流装置16b控制开度,使得作为由第三温度传感器35c检测的温度与由第三温度传感器35d检测的温度之差而得到的过热保持成恒定。
接着,对热介质循环回路B的热介质流动进行说明。
在全制冷运行模式下,在热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,被冷却的热介质由泵21a及泵21b在配管5内流动。由泵21a及泵21b加压并流出的热介质经由第二热介质流路切换装置23a及第二热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。然后,通过热介质由利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b从室内空气吸热,对室内空间7进行制冷。
由此,热介质从利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b流出,流入热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b。此时,由热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b的作用,控制热介质的流量成为提供室内必要空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。从热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b流出的热介质流经第一热介质流路切换装置22a及第一热介质流路切换装置22b,流入热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b,再次被吸入泵21a及泵21b。
另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质按照从第二热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第一热介质流路切换装置22的朝向进行流动。另外,可以通过将由第一温度传感器31a检测的温度或者由第一温度传感器31b检测的温度与由第二温度传感器34检测的温度之差控制成保持为目标值,提供室内空间7的必要空调负荷。热介质间热交换器15的出口温度可以使用第一温度传感器31a或第一温度传感器31b中任何一方的温度,也可以使用它们的平均温度。此时,为保证流向热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方的流路,将第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23设置成中间开度。
在执行全制冷运行模式时,因为无需使热介质流向没有热负荷的利用侧热交换器26(包含热关闭,thermo-off),所以由热介质流量调整装置25关闭流路,使热介质不流向利用侧热交换器26。在图3中,在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b中因为有热负荷存在,所以热介质流动,但在利用侧热交换器26c及利用侧热交换器26d没有热负荷,将对应的热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭。另外,在从利用侧热交换器26c或利用侧热交换器26d产生热负荷的情况下,只要开放热介质流量调整装置25c或热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[全制热运行模式]
图4是表示空调装置100的全制热运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在图4中,以仅在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b产生热能负荷的情况为例,对全制热运行模式进行说明。另外,在图4中,用粗实线表示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)流动的配管。另外,在图4中,热源侧制冷剂的流动方向用实线箭头表示,热介质的流动方向用虚线箭头表示。
在图4所示的全制热运行模式的情况下,在室外机1中,把第一制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的热源侧制冷剂不经由热源侧热交换器12地流入热介质变换机3。在热介质变换机3中,把开闭装置17设为开,使泵21a及泵21b进行驱动,开放热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b,将热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在各个热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b和利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b之间循环。
首先,开始对制冷剂循环回路A的热源侧制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂流经第一制冷剂流路切换装置11,从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的高温高压的气体制冷剂被分支,流经第二制冷剂流路切换装置18a(1)及第二制冷剂流路切换装置18b(1),流入各个热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b。
此时,第二制冷剂流路切换装置18a(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18a(2)关闭,第二制冷剂流路切换装置18b(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18b(2)关闭。
流入热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b的高温高压的气体制冷剂,对在热介质循环回路B中循环的热介质进行散热并冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。从热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂,由节流装置16a及节流装置16b膨胀,成为低温低压的两相制冷剂。该两相制冷剂流经开闭装置17,从热介质变换机3流出,流经制冷剂配管4而再次流入室外机1。流入室外机1的制冷剂流入发挥蒸发器作用的热源侧热交换器12。
在此,因为同时关闭第二制冷剂流路切换装置18a(2)及第二制冷剂流路切换装置18b(2),所以没有流经旁通配管4d的制冷剂流动,但旁通配管4d的一端成为低压的两相管,旁通配管4d充满有低压的制冷剂。
另外,流入热源侧热交换器12的制冷剂在热源侧热交换器12中从室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温低压的气体制冷剂流经第一制冷剂流路切换装置11及蓄能器19,再次被吸入压缩机10。
此时,节流装置16a控制开度,使得作为由将压力传感器36检测的压力换算成饱和温度的值与由第三温度传感器35b检测的温度之差得到的过冷程度(过冷却度)保持成恒定。同样,节流装置16b控制开度,使得作为将由压力传感器36检测的压力换算成饱和温度的值与由第三温度传感器35d检测的温度之差得到的过冷程度保持成恒定。另外,在可以测定热介质间热交换器15的中间位置的温度的情况下,也可以替代压力传感器36而使用该中间位置的温度,可构成廉价的系统。
接着,对热介质循环回路B的热介质流动进行说明。
在全制热运行模式下,在热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,被加热的热介质由泵21a及泵21b在配管5内流动。由泵21a及泵21b加压并流出的热介质经由第二热介质流路切换装置23a及第二热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。然后,通过热介质由利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b向室内空气散热,对室内空间7进行制热。
由此,热介质从利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b流出,流入热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b。此时,由热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b的作用,控制热介质的流量成为提供室内必要空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。从热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b流出的热介质流经第一热介质流路切换装置22a及第一热介质流路切换装置22b,流入热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b,再次被吸入泵21a及泵21b。
另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质按照从第二热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第一热介质流路切换装置22的朝向进行流动。另外,可以通过将由第一温度传感器31a检测的温度或者由第一温度传感器31b检测的温度与由第二温度传感器34检测的温度之差控制成保持为目标值,提供室内空间7的必要空调负荷。热介质间热交换器15的出口温度既可以使用第一温度传感器31a或第一温度传感器31b中任何一方的温度,也可以使用它们的平均温度。
此时,为保证流向热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方的流路,第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23设置成中间开度。另外,本来利用侧热交换器26a应该以其入口与出口的温度差进行控制,但利用侧热交换器26的入口侧的热介质温度与由第一温度传感器31b检测的温度几乎相同,通过使用第一温度传感器31b,可减少温度传感器的数量,可构成廉价的系统。
在执行全制热运行模式时,因为无需使热介质流向没有热负荷的利用侧热交换器26(包含热关闭),所以由热介质流量调整装置25关闭流路,使热介质不流向利用侧热交换器26。在图4中,在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b中因为有热负荷存在,所以热介质流动,但在利用侧热交换器26c及利用侧热交换器26d中没有热负荷,将对应的热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭。另外,在从利用侧热交换器26c或利用侧热交换器26d产生热负荷的情况下,只要开放热介质流量调整装置25c或热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[制冷主体运行模式]
图5是表示空调装置100的制冷主体运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在图5中,以在利用侧热交换器26a产生冷能负荷、在利用侧热交换器26b产生热能负荷的情况为例,对制冷主体运行模式进行说明。另外,在图5中,用粗实线表示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,在图5中,热源侧制冷剂的流动方向用实线箭头表示,热介质的流动方向用虚线箭头表示。
在图5所示的制冷主体运行模式的情况下,在室外机1中,把第一制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的热源侧制冷剂流入热源侧热交换器12。在热介质变换机3中,把开闭装置17设为关,使泵21a及泵21b进行驱动,开放热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b,将热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在热介质间热交换器15a与利用侧热交换器26a之间以及热介质间热交换器15b与利用侧热交换器26b之间循环。
首先,开始对制冷剂循环回路A的热源侧制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第一制冷剂流路切换装置11流入热源侧热交换器12。然后,在热源侧热交换器12中向室外空气散热并冷凝,成为两相制冷剂。从热源侧热交换器12流出的两相制冷剂从室外机1流出,经过制冷剂配管4流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的两相制冷剂流经旁通配管4d及第二制冷剂流路切换装置18b(2),流入发挥冷凝器作用的热介质间热交换器15b中。
流入热介质间热交换器15b的两相制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热并冷凝液化,成为液体制冷剂。从热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂由节流装置16b膨胀成为低压两相制冷剂。该低压两相制冷剂经由节流装置16a流入发挥蒸发器作用的热介质间热交换器15a。流入热介质间热交换器15a的低压两相制冷剂通过从在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,将热介质冷却同时成为低压的气体制冷剂。该气体制冷剂从热介质间热交换器15a流出,经由第二制冷剂流路切换装置18a(1)从热介质变换机3流出,流经制冷剂配管4再次流入室外机1。流入室外机1的制冷剂经由第一制冷剂流路切换装置11及蓄能器19,再次被吸入压缩机10。
此时,第二制冷剂流路切换装置18a(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18a(2)关闭,第二制冷剂流路切换装置18b(1)关闭,第二制冷剂流路切换装置18b(2)打开。因为第二制冷剂流路切换装置18a(2)关闭,第二制冷剂流路切换装置18b(2)打开,所以,在旁通配管4d的内部流动高压液体制冷剂,充满了高压的制冷剂。
另外,节流装置16a控制开度,使得作为由第三温度传感器35a检测的温度与由第三温度传感器35b检测的温度之差而得到的过热保持为恒定。另外,节流装置16a全开,开闭装置17关闭。另外,节流装置16b也可以控制开度,使得作为将由压力传感器36检测的压力换算成饱和温度的值与由第三温度传感器35b检测的温度之差得到的过冷程度保持为恒定。另外,也可以将节流装置16b设为全开,由节流装置16a控制过热或过冷程度。
接着,对热介质循环回路B的热介质流动进行说明。
在制冷主体运行模式下,在热介质间热交换器15b中将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,被加热的热介质由泵21b在配管5内流动。另外,在制冷主体运行模式下,在热介质间热交换器15a中将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,被冷却的热介质由泵21a在配管5内流动。由泵21a及泵21b加压并流出的热介质经由第二热介质流路切换装置23a及第二热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。
在利用侧热交换器26b中,通过热介质向室内空气散热,进行室内空间7的制热。另外,在利用侧热交换器26a中,通过热介质从室内空气吸热,进行室内空间7的制冷。此时,由热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制为提供室内必要空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。通过利用侧热交换器26b而温度降低了一些的热介质,流经热介质流量调整装置25b及第一热介质流路切换装置22b,流入热介质间热交换器15b,再次被吸入泵21b。通过利用侧热交换器26a而温度上升了一些的热介质,流经热介质流量调整装置25a及第一热介质流路切换装置22a,流入热介质间热交换器15a,再次被吸入泵21a。
在此期间,热的热介质和冷的热介质由第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23的作用,不混合地分别导入具有热能负荷和冷能负荷的利用侧热交换器26。另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质在制热侧和制冷侧都按照从第二热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第一热介质流路切换装置22的朝向进行流动。另外,可以通过在制热侧将由第一温度传感器31b检测的温度与由第二温度传感器34检测的温度之差、在制冷侧将由第二温度传感器34检测的温度与由第一温度传感器31a检测的温度之差控制成保持为目标值,提供室内空间7的必要空调负荷。
在执行制冷主体运行模式时,因为无需使热介质流向没有热负荷的利用侧热交换器26(包含热关闭),所以,由热介质流量调整装置25关闭流路,使得热介质不流向利用侧热交换器26。在图5中,在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b中,因为有热负荷存在,所以热介质流动,而在利用侧热交换器26c及利用侧热交换器26d中没有热负荷,将对应的热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭。另外,在从利用侧热交换器26c或利用侧热交换器26d产生热负荷的情况下,只要打开热介质流量调整装置25c或热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[制热主体运行模式]
图6是表示空调装置100的制热主体运行模式时的制冷剂流动的制冷剂回路图。在图6中,以在利用侧热交换器26a产生热能负荷、在利用侧热交换器26b产生冷能负荷的情况为例,对制热主体运行模式进行说明。另外,在图6中,用粗实线表示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂及热介质)循环的配管。另外,在图6中,热源侧制冷剂的流动方向用实线箭头表示,热介质的流动方向用虚线箭头表示。
在图6所示的制热主体运行模式的情况下,在室外机1中,把第一制冷剂流路切换装置11切换成使从压缩机10排出的热源侧制冷剂不经由热源侧热交换器12地流入热介质变换机3。在热介质变换机3中,把开闭装置17设为关闭,使泵21a及泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b,将热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在各热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b与利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b之间循环。
首先,开始对制冷剂循环回路A的热源侧制冷剂的流动进行说明。
低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂流经第一制冷剂流路切换装置11,从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4,流入热介质变换机3。流入热介质变换机3的高温高压的气体制冷剂流经第二制冷剂流路切换装置18b(1),流入发挥冷凝器作用的热介质间热交换器15b。
流入热介质间热交换器15b的气体制冷剂对在热介质循环回路B中循环的热介质散热并冷凝液化,成为液体制冷剂。从热介质间热交换器15b流出的液体制冷剂由节流装置16b膨胀成为低压两相制冷剂。该低压两相制冷剂经由节流装置16a,流入发挥蒸发器作用的热介质间热交换器15a。流入热介质间热交换器15a的低压两相制冷剂通过从在热介质循环回路B中循环的热介质中吸热而蒸发,冷却热介质。该低压两相制冷剂从热介质间热交换器15a流出,流经第二制冷剂流路切换装置18a(2)及旁通配管4d,从热介质变换机3流出,流经制冷剂配管4而再次流入室外机1。
此时,第二制冷剂流路切换装置18a(1)关闭,第二制冷剂流路切换装置18a(2)打开,第二制冷剂流路切换装置18b(1)打开,第二制冷剂流路切换装置18b(2)关闭。因为第二制冷剂流路切换装置18a(2)打开,第二制冷剂流路切换装置18b(2)关闭,所以,旁通配管4d的内部流动有低压两相制冷剂,充满了低压的制冷剂。
流入室外机1的制冷剂流入发挥蒸发器作用的热源侧热交换器12中。另外,流入热源侧热交换器12的制冷剂在热源侧热交换器12中从室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的低温低压的气体制冷剂经由第一制冷剂流路切换装置11及蓄能器19,再次被吸入压缩机10。
此时,节流装置16b控制开度,使得作为将由压力传感器36检测的压力换算成饱和温度的值与由第三温度传感器35b检测的温度之差得到的过冷程度保持为恒定。另外,节流装置16a全开,开闭装置17关闭。另外,也可以将节流装置16b全开,由节流装置16a控制过冷程度。
接着,对热介质循环回路B的热介质流动进行说明。
在制热主体运行模式下,在热介质间热交换器15b中将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,被加热的热介质由泵21b在配管5内流动。另外,在制热主体运行模式下,在热介质间热交换器15a中将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,被冷却的热介质由泵21a在配管5内流动。由泵21a及泵21b加压流出的热介质,流经第二热介质流路切换装置23a及第二热介质流路切换装置23b,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。
在利用侧热交换器26b中通过热介质从室内空气吸热,对室内空间7进行制冷。另外,在利用侧热交换器26a中通过热介质向室内空气散热,对室内空间7进行制热。此时,由热介质流量调整装置25a及热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制成为提供室内必要空调负荷所需的流量,流入利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b。流经利用侧热交换器26b而温度上升了一些的热介质,流经热介质流量调整装置25b及第一热介质流路切换装置22b,流入热介质间热交换器15a,再次被吸入泵21a。流经利用侧热交换器26a而温度降低了一些的热介质,流经热介质流量调整装置25a及第一热介质流路切换装置22a,流入热介质间热交换器15b,再次被吸入泵21a。
在此期间,热的热介质和冷的热介质由第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23的作用,不混合地分别导入具有热能负荷和冷能负荷的利用侧热交换器26。另外,在利用侧热交换器26的配管5内,热介质在制热侧和制冷侧都按照从第二热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25到达第一热介质流路切换装置22的朝向进行流动。另外,可以通过控制成在制热侧使由第一温度传感器31b检测的温度与由第二温度传感器34检测的温度之差、在制冷侧使由第二温度传感器34b检测的温度与由第一温度传感器31a检测的温度之差保持为目标值,从而提供室内空间7的必要空调负荷。
在执行制热主体运行模式时,因为无需使热介质流向没有热负荷的利用侧热交换器26(包含热关闭),所以由热介质流量调整装置25关闭流路,使得热介质不流向利用侧热交换器26。在图6中,在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b中,因为有热负荷存在,所以热介质流动,而在利用侧热交换器26c及利用侧热交换器26d没有热负荷,将对应的热介质流量调整装置25c及热介质流量调整装置25d全闭。另外,在从利用侧热交换器26c或利用侧热交换器26d产生热负荷的情况下,只要开放热介质流量调整装置25c或热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
如以上所说明的那样,在本实施方式的空调装置100中,旁通配管4d由第一制冷剂流路切换装置11的切换状态而形成不同的压力状态,以高压制冷剂或低压制冷剂中的任意一种充满。
另外,在制冷主体运行模式和制热主体运行模式下,在热介质间热交换器15b和热介质间热交换器15a的状态(加热或冷却)变化时,之前都为热水的水被冷却而成为冷水,而为冷水的水被加热而成为热水,产生了能量损失。因此,构成为,在制冷主体运行模式及制热主体运行模式中任意模式下,通常热介质间热交换器15b都成为制热侧,热介质间热交换器15a都成为制冷侧。
[从系统停止到系统起动的状态]
在系统停止、压缩机10停止的状态下,不知道在下次系统起动时是以全制冷运行模式、全制热运行模式、制冷主体运行模式、制热主体运行模式中的哪一种运行模式起动。
在空调装置100中,在全制冷运行模式(图3)和全制热运行模式(图4)下,第二制冷剂流路切换装置18的切换状态相同。另一方面,在空调装置100中,在制冷主体运行模式(图5)和制热主体运行模式(图6)下,第二制冷剂流路切换装置18的切换状态完全相反。因此,在空调装置100的系统停止时,只要预先把第二制冷剂流路切换装置18设为与全制冷运行模式或全制热运行模式相同的状态即可。通过事先这样设置,在系统起动时,由第一制冷剂流路切换装置11的切换状态,以全制冷运行模式或全制热运行模式开始运行,使热源侧制冷剂循环。
在制冷主体运行模式或制热主体运行模式的情况下,其后,只要切换第二制冷剂流路切换装置18a即可。通过这样设置,因为可以切实地起动系统,所以冷冻循环的压力变化加快,系统起动变快。另外,在全制冷运行模式或全制热运行模式的情况下,无需切换第二制冷剂流路切换装置18。其结果,相比预先设成其他状态,起动时必须切换第二制冷剂流路切换装置18的概率减小,所以,第二制冷剂流路切换装置18的切换声音变小,可构成声音小的系统。
[制冷剂配管4]
如以上所说明的那样,本实施方式的空调装置100具备若干运行模式。在这些运行模式下,热源侧制冷剂在连接室外机1与热介质变换机3的配管4中流动。
[配管5]
在本实施方式的空调装置100所执行的若干运行模式中,水或防冻液等热介质在连接热介质变换机3与室内机2的配管5中流动。
在空调装置100中,在利用侧热交换器26只产生制热负荷或制冷负荷的情况下,把对应的第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23设为中间开度,热介质在热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方流动。由此,因为可以把热介质间热交换器15a及热介质间热交换器15b双方用于制热运行或制冷运行,所以可增大传热面积,能够进行高效率的制热运行或制冷运行。
另外,在利用侧热交换器26混合产生制热负荷和制冷负荷的情况下,通过把与进行制热运行的利用侧热交换器26对应的第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23切换到与加热用的热介质间热交换器15b连接的流路,把与进行制冷运行的利用侧热交换器26对应的第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23切换到与冷却用的热介质间热交换器15a连接的流路,在各室内机2中可以自由地进行制热运行、制冷运行。
另外,本实施方式所说明的第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23只要是三通阀等切换三向流路的装置、或组合了两个开闭阀等用于进行双向流路开闭的装置等得到的流路切换装置即可。另外,作为第一热介质流路切换装置22及第二热介质流路切换装置23,也可以使用步进电机驱动式混合阀等改变三向流路流量的装置、或组合了两个电子式膨胀阀等改变双向流路流量的装置得到的装置等。在这种情况下,也可以防止由流路的突然开闭造成的水锤现象。进而,在本实施方式中,以热介质流量调整装置25为二通阀的情况为例进行了说明,但也可以使用具有三向流路的控制阀与旁通利用侧热交换器26的旁通管共同地进行设置。
另外,利用侧热介质流量控制装置25可以使用能以步进电机驱动式控制在流路中流动的流量的装置,既可以是二通阀,也可以是关闭了三通阀的一端的装置。另外,作为利用侧热介质流量控制装置25,也可以使用开闭阀等进行双向流路开闭的装置,反复进行接通/断开,控制平均流量。
本实施方式的空调装置100作为形成制冷制热混合运行的情况进行了说明,但不限于此。例如,即使是各取一个热介质间热交换器15及节流装置16、在它们上并联连接多个利用侧热交换器26和热介质流量调整阀25、只可进行制冷运行或制热运行中的任意一种的构成,也可以得到同样的效果。
另外,当然不用说在只连接一个利用侧热交换器26和一个热介质流量调整阀25的情况下也同样成立,进而即使作为热介质间热交换器15及节流装置16设置多个进行相同动作的装置,当然也没问题。进而,热介质流量调整阀25以置于热介质变换机3内部的情况为例进行了说明,但不限于此,也可以置于室内机2内部,还可以构成为使热介质变换机3与室内机2分开。
作为热源侧制冷剂,例如可以使用R-22、R-134a等单一制冷剂,R-410A、R-404A等近共沸混合制冷剂、R-407C等非共沸混合制冷剂、在分子式内包括双键的CF3CF=CH2等地球暖化系数值较小的制冷剂或其混合物、或者CO2或丙烷等自然制冷剂。在作为加热用途动作的热介质间热交换器15a或热介质间热交换器15b中,通常进行两相变化的制冷剂冷凝液化,CO2等成为超临界状态的制冷剂在超临界状态下被冷却,但除此以外,无论对于哪种都进行相同动作,具有同样的效果。
作为热介质,例如可以使用载冷剂(防冻液)或水、载冷剂和水的混合液、水和防腐蚀效果高的添加剂的混合液等。因此,在空调装置100中,即使热介质经由室内机2漏泄到室内空间7,因为在热介质中使用了安全性高的介质,所以有助于提高安全性。
在本实施方式中,以在空调装置100中包括蓄能器19的情况为例进行了说明,但也可以不设置蓄能器19。另外,一般来讲多为在热源侧热交换器12及利用侧热交换器26安装风机、通过送风促进冷凝或蒸发的情况,但不限于此。例如,作为利用侧热交换器26也可以使用利用了辐射的板式加热器那样的装置,作为热源侧热交换器12也可以使用由水或防冻液转移热量的水冷式类型的装置。即,作为热源侧热交换器12及利用侧热交换器26只要是可散热或吸热的构造,则不论什么种类均可使用。
在本实施方式中,以利用侧热交换器26是四个的情况为例进行了说明,但个数没有特别的限定。另外,以热介质间热交换器15a和热介质间热交换器15b是两个的情况为例进行了说明,当然不限于此,若构成为能够冷却或/及加热热介质,则也可以设置若干个。进而,泵21a和泵21b并不限于各设一个,也可以并联排列地连接多个小容量的泵。
[热介质间热交换器15内的热源侧制冷剂和热介质的流动方向]
图7是表示本发明的实施方式的空调装置100的冷冻循环的动作的P-h线图(压力-热焓线图)。基于图7对热介质间热交换器15内的热源侧制冷剂和热介质的流动方向进行说明。另外,图7(a)表示不考虑作为蒸发器进行动作的热介质间热交换器15内的压力损失的情况,图7(b)表示考虑作为蒸发器动作的热介质间热交换器15内的压力损失的情况。
在图7(a)的P-h线图中,流出压缩机10的高温高压的热源侧制冷剂流入冷凝器(热源侧热交换器12或热介质间热交换器15)被冷却,越过饱和气体线,进入两相区域。然后,液体制冷剂的比例缓缓增加,越过饱和液体线,成为液体制冷剂。该液体制冷剂在进一步被冷却后,流出冷凝器,由节流装置16膨胀,成为低温低压的两相制冷剂,流入蒸发器(热源侧热交换器12或热介质间热交换器15),被加热。然后,气体制冷剂的比例缓缓增加,越过饱和气体线,成为气体制冷剂。该气体制冷剂在被进一步加热后,流出蒸发器,再次被吸入压缩机10。
此时,压缩机10的出口制冷剂的温度例如为80℃,冷凝器内的热源侧制冷剂的两相状态的温度(冷凝温度)例如为48℃,冷凝器的出口温度例如为42℃,蒸发器内的热源侧制冷剂的两相状态的温度(蒸发温度)例如为4℃,压缩机10的吸入温度例如为6℃。
考虑热介质间热交换器15作为冷凝器进行动作的情况,设流入热介质间热交换器15的热介质的温度为40℃、由热介质间热交换器15把热介质加热到50℃。在这种情况下,当热介质的流动成为与热源制冷剂流动相向的流动时,以40℃流入热介质间热交换器15的热介质,首先由42℃的过冷却制冷剂加热,温度稍微上升,其后由48℃的冷凝制冷剂进一步加热,最终由80℃的过热气体制冷剂加热,温度上升到比冷凝温度高的50℃,从热介质间热交换器15流出。此时的热源侧制冷剂的过冷却度为6℃。
但是,当热介质的流动成为与热源侧制冷剂流动并行的流动时,以40℃流入热介质间热交换器15的热介质,首先由80℃的过热气体制冷剂加热,温度上升,其后由48℃的冷凝制冷剂进一步加热,因而,从热介质间热交换器15流出的热介质的温度不会超过冷凝温度。为此,不能达到目标的50℃,利用侧热交换器26的加热能力不足。
另外,在冷冻循环的过冷却为某种程度、例如5℃~10℃时,效率(COP)高,而热源侧制冷剂的温度不会低于热介质的温度,所以,在热介质间热交换器15内与48℃的冷凝制冷剂进行了热交换的热介质,例如在上升到47℃的情况下,热介质间热交换器15的出口制冷剂不会变成47℃以下,过冷却变成1℃以下,作为冷冻循环的效率也降低。
因此,在把热介质间热交换器15作为冷凝器使用的情况下,当热源侧制冷剂和热介质成为相向流时,也提高了加热能力,还提高了效率。另外,对于热源侧制冷剂在高压侧不发生两相变化、在超临界状态下发生变化的制冷剂、例如CO2,热源侧制冷剂和热介质的温度关系相同,在与两相变化的制冷剂的冷凝器相当的气体冷却器中,当热源侧制冷剂和热介质成为相向流时,也提高了加热能力,还提高了效率。
接着,考虑热介质间热交换器15作为蒸发器动作的情况。设流入热介质间热交换器15的热介质的温度为12℃,在热介质间热交换器15把热介质冷却到7℃。在这种情况下,当热介质的流动成为与热源侧制冷剂流动相向的流动时,以12℃流入热介质间热交换器15的热介质,首先由6℃的过热气体制冷剂冷却,其后由4℃的蒸发制冷剂冷却,成为7℃,从热介质间热交换器15流出。另一方面,在热介质的流动成为与热源侧制冷剂并行的流动时,以12℃流入热介质间热交换器15的热介质,由4℃的蒸发制冷剂冷却,温度降低,其后由6℃的过热气体冷却,成为7℃,从热介质间热交换器15流出。
也考虑了以下状况,即:在相向流中,因为热介质出口温度的7℃和制冷剂出口温度的4℃相差3℃,所以可切实地冷却热介质,在并行流中,因为热介质出口温度的7℃和制冷剂出口温度的6℃只有1℃的温度差,所以由热介质的流速造成热介质出口温度不能被冷却到7℃,冷却能力有些降低。但是,在蒸发器中,当几乎没有过热度时,效率高,控制成为0~2℃左右,所以相向流和并行流的情况下的冷却能力之差不太大。
另外,蒸发器内的热源侧制冷剂因为比冷凝器内的热源侧制冷剂压力低,所以密度小,容易产生压力损失。如图7(b)所示,当设蒸发器中间的热源侧制冷剂的温度为与无压力损失的情况相同的4℃时,蒸发器的入口制冷剂温度例如为6℃,蒸发器内成为饱和气体的制冷剂温度例如为2℃,压缩机吸入温度例如为4℃。在该状态下,当热介质的流动成为与热源侧制冷剂的流动相向的流动时,以12℃流入热介质间热交换器15的热介质,首先由4℃的过热气体制冷剂冷却,其后由因压力损失而从2℃变化到6℃的蒸发制冷剂冷却,最终由6℃的热源侧制冷剂冷却,成为7℃,从热介质间热交换器15流出。
另一方面,当热介质的流动成为与热源侧制冷剂的流动并行的流动时,以12℃流入热介质间热交换器15的热介质,由6℃的蒸发制冷剂冷却,温度降低,其后随着制冷剂温度因压力损失从6℃降到2℃,热介质的温度也降低,最终热源侧制冷剂成为6℃,热介质成为7℃,从热介质间热交换器15流出。
在该状态下,无论是相向流还是并行流,冷却效率几乎相同。另外,在蒸发器中的制冷剂的压力损失进一步增加的情况下,相反也存在当以并行流流动时冷却效率提高的场合。
因此,在把热介质间热交换器15作为蒸发器使用的情况下,热源侧制冷剂和热介质既可以作为相向流使用,也可以设为并行流。如果考虑到在把热介质间热交换器15作为冷凝器使用的情况下成为相向流,则在作为蒸发器使用的情况下因为流动变相反而作为并排流使用,那么会使得制冷及制热的整体效率变好。
综上所述,本实施方式的空调装置100由于可以切实且迅速地起动系统,所以可实现节能。另外,空调装置100不使热源侧制冷剂循环到室内机2或室内机2附近而可实现安全性的提高。进而,空调装置100减少了连接室外机1与热介质变换机3或与室内机2的配管(制冷剂配管4、配管5),能够提高施工性。
附图标记说明
1:室外机,2:室内机,2a:室内机,2b:室内机,2c:室内机,2d:室内机,3:热介质变换机,3a:主热介质变换机,3b:分热介质变换机,4:制冷剂配管,4d:旁通配管,5:配管,6:室外空间,7:室内空间,8:空间,9:建筑物,10:压缩机,11:第一制冷剂流路切换装置,12:热源侧热交换器,14:气液分离器,15:热介质间热交换器,15a:热介质间热交换器,15b:热介质间热交换器,16:节流装置,16a:节流装置,16b:节流装置,16c:节流装置,17:开闭装置,17b:开闭装置,18:第二制冷剂流路切换装置,18A:制冷剂流路切换装置,18B:制冷剂流路切换装置,18a(1):第二制冷剂流路切换装置,18a(2):第二制冷剂流路切换装置,18b(1):第二制冷剂流路切换装置,18b(2):第二制冷剂流路切换装置,19:蓄能器,21:泵,21a:泵,21b:泵,22:第一热介质流路切换装置,22a:第一热介质流路切换装置,22b:第一热介质流路切换装置,22c:第一热介质流路切换装置,22d:第一热介质流路切换装置,23:第二热介质流路切换装置,23a:第二热介质流路切换装置,23b:第二热介质流路切换装置,23c:第二热介质流路切换装置,23d:第二热介质流路切换装置,25:热介质流量调整装置,25a:热介质流量调整装置,25b:热介质流量调整装置,25c:热介质流量调整装置,25d:热介质流量调整装置,26:利用侧热交换器,26a:利用侧热交换器,26b:利用侧热交换器,26c:利用侧热交换器,26d:利用侧热交换器,31:第一温度传感器,31a:第一温度传感器,31b:第一温度传感器,34:第二温度传感器,34a:第二温度传感器,34b:第二温度传感器,34c:第二温度传感器,34d:第二温度传感器,35:第三温度传感器,35a:第三温度传感器,35b:第三温度传感器,35c:第三温度传感器,35d:第三温度传感器,36:压力传感器,41:流路切换部,42:流路切换部,100:空调装置,100A:空调装置,A:制冷剂循环回路,B:热介质循环回路。
Claims (8)
1.一种空调装置,该空调装置至少具备压缩机、第一制冷剂流路切换装置、热源侧热交换器、多个节流装置、多个热介质间热交换器、多个第二制冷剂流路切换装置、第三制冷剂流路切换装置、泵以及利用侧热交换器,
上述压缩机、上述第一制冷剂流路切换装置、上述热源侧热交换器、上述多个节流装置、上述多个热介质间热交换器的制冷剂侧流路、上述多个第二制冷剂流路切换装置以及第三制冷剂流路切换装置利用制冷剂配管连接在一起,形成使热源侧制冷剂循环的制冷剂循环回路,
上述泵、上述利用侧热交换器以及上述多个热介质间热交换器的热介质侧流路利用热介质配管连接在一起,形成使热介质循环的热介质循环回路,
上述压缩机、上述第一制冷剂流路切换装置以及上述热源侧热交换器被收纳在室外机中,
上述多个节流装置、上述热介质间热交换器、上述多个第二制冷剂流路切换装置、上述第三制冷剂流路切换装置以及上述泵被收纳在热介质变换机中,
上述利用侧热交换器被收纳在室内机中,
在上述热介质间热交换器中使上述热源侧制冷剂和上述热介质进行热交换;其特征在于,
设有旁通配管,该旁通配管被收纳在上述热介质变换机中,对上述热源侧热交换器和上述第三制冷剂流路切换装置之间与上述多个第二制冷剂流路切换装置中的任意一个第二制冷剂流路切换装置进行连接,
根据上述第一制冷剂流路切换装置的切换状态,由上述第二制冷剂流路切换装置以及上述第三制冷剂流路切换装置,按高压和低压来切换上述旁通配管内的热源侧制冷剂的压力状态。
2.如权利要求1所述的空调装置,其特征在于,具备:
全制热运行模式,在该全制热运行模式下,使高温高压的热源侧制冷剂向全部的上述多个热介质间热交换器流动,
全制冷运行模式,在该全制冷运行模式下,使低温低压的热源侧制冷剂向全部的上述多个热介质间热交换器流动,和
制冷制热混合运行模式,在该制冷制热混合运行模式下,使高温高压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的一部分流动而加热热介质,使低温低压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的另一部分流动而冷却热介质;
在上述全制热运行模式以及全制冷运行模式下,
使热源侧制冷剂不在上述旁通配管中导通;
在上述制冷制热混合运行模式下,
使热源侧制冷剂在上述旁通配管中导通;
根据上述第一制冷剂流路切换装置的切换状态,由上述第二制冷剂流路切换装置以及上述第三制冷剂流路切换装置,按高压和低压来切换上述旁通配管内的热源侧制冷剂的压力状态。
3.如权利要求1或2所述的空调装置,其特征在于,将分别流入上述多个热介质间热交换器的热源侧制冷剂的压力状态设置成,即使上述第一制冷剂流路切换装置的切换状态发生变化,也不由上述第二制冷剂流路切换装置以及上述第三制冷剂流路切换装置改变。
4.如权利要求2或3所述的空调装置,其特征在于,在上述全制冷运行模式以及上述全制热运行模式下打开上述第三制冷剂流路切换装置,在上述制冷制热混合运行模式下关闭上述第三制冷剂流路切换装置。
5.如权利要求2到4中任一项所述的空调装置,其特征在于,在上述制冷制热混合运行模式中具有制冷主体运行模式和制热主体运行模式,
在该制冷主体运行模式下,在使高温高压的热源侧制冷剂向所述热源侧热交换器流动的状态下,使高温高压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的一部分流动而加热热介质,使低温低压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的另一部分流动而冷却热介质,
在该制热主体运行模式下,在使低温低压的热源侧制冷剂向所述热源侧热交换器流动的状态下,使高温高压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的一部分流动而加热热介质,使低温低压的热源侧制冷剂向上述多个热介质间热交换器的另一部分流动而冷却热介质;
在上述全制热运行模式和上述全制冷运行模式下,上述第二制冷剂流路切换装置的切换状态相同,
在上述制冷主体运行模式和上述制热主体运行模式下,上述第二制冷剂流路切换装置的切换状态相反。
6.如权利要求1到5中任一项所述的空调装置,其特征在于,在上述压缩机停止时,
将上述第二制冷剂流路切换装置的切换状态设成与上述全制冷运行模式或者上述全制热运行模式相同的状态。
7.如权利要求1到6中任一项所述的空调装置,其特征在于,在上述多个热介质间热交换器中,
在制热运行时,热源侧制冷剂和热介质成为相向流,在制冷运行时,热源侧制冷剂和热介质成为并行流。
8.如权利要求1到7中任一项所述的空调装置,其特征在于,利用两根配管连接所述室外机与所述热介质变换机。
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