熱泵熱源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】熱媒溫度傳感器(63)在壓縮機(jī)(54)和熱泵熱交換器(55)之間測(cè)定熱泵循環(huán)回路(52)內(nèi)的熱媒的溫度(TH2)。熱媒溫度傳感器(64)在熱泵熱交換器(55)和膨脹閥(56)之間測(cè)定熱泵循環(huán)回路(52)內(nèi)的熱媒的溫度(TH3)。熱泵熱媒溫度傳感器(57)測(cè)定熱泵熱交換器(55)內(nèi)的熱媒的溫度(TH5)?；跓岜醚h(huán)回路的熱媒的莫里爾圖，根據(jù)溫度(TH2)，(TH3)，(TH5)計(jì)算出熱泵(51)的供熱量。
【專利說(shuō)明】熱泵熱源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及由熱泵對(duì)連接在供暖終端上的供暖循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)的熱媒進(jìn)行加熱的熱泵熱源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]公知熱泵作為熱源與鍋爐等氣體熱源相比，能源利用率高。并且，作為供熱水器和供暖終端的熱源，熱泵熱源和氣體熱源并設(shè)而構(gòu)成的混合型熱源系統(tǒng)正在得到普及。
[0003]近年，提高能源利用率從而實(shí)現(xiàn)省能源化為人們所需求。作為實(shí)現(xiàn)這一需求的方法，一般采取顯示能源使用量、能源利用率等來(lái)促使使用者節(jié)省能源。
[0004]例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有一種顯示燃?xì)馐褂昧康墓崴b置。另外，在引用文獻(xiàn)2中記載了一種為了進(jìn)行省電控制而對(duì)由熱泵單元提供的供熱水用熱量進(jìn)行計(jì)算的供熱水裝置。供熱水用熱量基于從分別設(shè)置在供熱水管上的各個(gè)熱敏電阻(Thermistor)獲取的溫度信息和從流量計(jì)算器獲取的流量信息計(jì)算而得。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2008-157502號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2007-132553號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0010]然而，上述現(xiàn)有技術(shù)中并沒(méi)有對(duì)連接在供暖終端上的熱泵熱源的供熱量進(jìn)行求解。
[0011]另外，只要在連接于供暖終端上的供暖循環(huán)回路的與熱泵熱源的連接出入口上分別設(shè)置溫度傳感器，并在供暖循環(huán)回路上設(shè)置流量傳感器、流量計(jì)算器等流量測(cè)定器，從而測(cè)定流通于供暖循環(huán)回路中的熱水的溫度及流量，就能夠求出供暖用的熱泵熱源的供熱量。但是，由于為了進(jìn)行供暖控制而有必要測(cè)定溫度，因而在供暖循環(huán)回路上設(shè)置有溫度傳感器。然而為了進(jìn)行供暖控制沒(méi)有必要對(duì)流量進(jìn)行測(cè)定，在供暖循環(huán)回路上并不設(shè)置流量測(cè)定器。
[0012]因此，僅為了求出連接于供暖終端上的熱泵熱源的供熱量，就需要在供暖循環(huán)回路上追加流量測(cè)定器，因而成本提高，而且有可能導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤運(yùn)行。
[0013]本發(fā)明是鑒于上述背景而作出的，目的在于提供一種無(wú)需在供暖循環(huán)回路上設(shè)置流量測(cè)定器就能夠求出熱泵熱源的供熱量的熱泵熱源系統(tǒng)。
[0014]解決問(wèn)題的手段
[0015]本發(fā)明是為了達(dá)到上述目的而作出的。本發(fā)明的熱泵熱源系統(tǒng)的特征在于具備:熱泵循環(huán)回路，熱泵熱媒在該熱泵循環(huán)回路的內(nèi)部循環(huán)；供暖循環(huán)回路，其與供暖終端連接，供暖熱媒在該供暖循環(huán)回路的內(nèi)部循環(huán)；熱泵，在所述熱泵循環(huán)回路上分別設(shè)置有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、熱泵熱交換器和膨脹閥，所述蒸發(fā)器使所述熱泵循環(huán)回路內(nèi)的所述熱泵熱媒蒸發(fā)，所述壓縮機(jī)對(duì)所述蒸發(fā)器吐出的所述熱泵熱媒進(jìn)行壓縮，所述熱泵熱交換器設(shè)置在所述供暖循環(huán)回路的中途，在被所述壓縮機(jī)壓縮的所述熱泵熱媒和在所述供暖循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)的所述供暖熱媒之間進(jìn)行熱交換，所述膨脹閥釋放從所述熱泵熱交換器吐出的所述熱泵熱媒的壓力；第一溫度傳感器，在所述壓縮機(jī)和所述熱泵熱交換器之間測(cè)定所述熱泵循環(huán)回路中的所述熱泵熱媒的溫度；第二溫度傳感器，測(cè)定所述熱泵熱交換器內(nèi)的溫度；第三溫度傳感器，在所述熱泵熱交換器和所述膨脹閥之間測(cè)定所述熱泵循環(huán)回路內(nèi)的所述熱泵熱媒的溫度；以及，計(jì)算處理部，基于所述熱泵熱媒的莫里爾圖，根據(jù)所述第一至第三溫度傳感器測(cè)定的溫度計(jì)算所述熱泵的供熱量。
[0016]在本發(fā)明的熱泵熱源系統(tǒng)中，能夠基于熱泵熱媒的莫里爾圖，根據(jù)第一至第三溫度傳感器測(cè)定的溫度計(jì)算出熱泵的供熱量。因此，無(wú)需為了計(jì)算出熱泵的供熱量而在供暖循環(huán)回路上設(shè)置流量測(cè)定器，不增加成本，也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤運(yùn)行。
[0017]另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選是具備對(duì)所述計(jì)算處理部計(jì)算出的所述熱泵的供熱量進(jìn)行顯示的顯示部。在這種情況下，能夠讓使用者明確地掌握熱泵的供熱量，從而可以促使使用者盡量節(jié)省能源。
[0018]另外，在本發(fā)明中，并不限定于直接顯示熱泵的供熱量。例如，還可以顯示能夠根據(jù)熱泵的供熱量計(jì)算出的熱泵的性能系數(shù)COP等。以及間接地顯示熱泵的供熱量也包含在本發(fā)明的內(nèi)容之內(nèi)。
[0019]而且，在本發(fā)明中，不限定于直接或間接地顯示熱泵的供熱量。例如，以下的情形也包含在本發(fā)明的內(nèi)容之內(nèi):將熱泵的供熱量和/或根據(jù)該供熱量計(jì)算出的性能系數(shù)COP等暫且保存在儲(chǔ)存體內(nèi)，并基于該保存值控制熱泵熱源系統(tǒng)以到達(dá)節(jié)省能源等目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是熱泵熱源系統(tǒng)的構(gòu)成圖。
[0021]圖2是對(duì)莫里爾圖(molier diagram)進(jìn)行簡(jiǎn)化后的圖表。
[0022]圖3是表示顯示器的一個(gè)例子的圖。
[0023]圖4是供熱量計(jì)算的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024](熱泵熱源系統(tǒng)的構(gòu)成)
[0025]參照?qǐng)D1至圖4說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。參照?qǐng)D1，本實(shí)施方式的熱泵熱源系統(tǒng)具備:儲(chǔ)熱水單元10，熱泵單元50，氣體熱源單元80，以及控制熱泵熱源系統(tǒng)整體工作的控制器 150。
[0026]儲(chǔ)熱水單元10具備:儲(chǔ)熱水罐11，供水管12，供熱水管13等。儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)部對(duì)熱水保溫并將其儲(chǔ)藏，在儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)部的高度方向上以大致等間隔的形式設(shè)置了罐溫度傳感器14?17。在儲(chǔ)熱水罐11的底部設(shè)置有由使用者手動(dòng)操作來(lái)開(kāi)閥的排水閥18。
[0027]供水管12 —端經(jīng)由供水口 30與未圖示的水道連接，另一端與儲(chǔ)熱水罐11的下部連接，向儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)的下部供給水。供水管12上設(shè)置有用于防止儲(chǔ)熱水罐11的內(nèi)壓過(guò)大的減壓閥19，以及阻止熱水從儲(chǔ)熱水罐11向供水管12流出的止回閥20。
[0028]供水管12經(jīng)由罐混合閥21與供熱水管13連通，通過(guò)罐混合閥21更改從儲(chǔ)熱水罐11供給給供熱水管13的熱水和從供水管12供給給供熱水管的水的混合比。在供水管12上設(shè)置有測(cè)定供水管12內(nèi)的水的溫度的水溫傳感器22，測(cè)定流通于供水管12內(nèi)的水的流量的水流量傳感器23，以及用于阻止熱水從供熱水管13向供水管12流出的止回閥24。
[0029]供熱水管13的一端連接在供熱水口 31上，另一端連接在儲(chǔ)熱水罐11的上部。儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水罐11上部的熱水經(jīng)由供熱水口 31被供給給未圖示的供熱水栓(廚房，盥洗室，浴室的水龍頭或淋浴(shower))上。供熱水管13上設(shè)置有:阻止熱水從供熱水管13向儲(chǔ)熱水罐11流入的止回閥25，測(cè)定供熱水管13內(nèi)的熱水溫度的熱水溫度傳感器26以及測(cè)定流通于供熱水管13中的熱水的流量的熱水流量傳感器27。
[0030]而且，在供熱水管13上設(shè)置有旁通管33 (旁通送水管33a，旁通回水管33b)，該旁通管33在比供熱水管13與供水管12的分支管的連接部靠下游一側(cè)與氣體熱源單元80連接。在供熱水管13的與旁通送水管33a連接的連接部和罐混合閥21之間設(shè)置有熱水溫度傳感器28。在供熱水管13的與旁通回水管33b連接的連接部和供熱水口 31之間設(shè)置有混合熱水溫度傳感器32。另外，在與熱泵單元50連接的罐循環(huán)回路41上，設(shè)置有測(cè)定從儲(chǔ)熱水罐11供給到罐循環(huán)回路41的熱水的溫度的罐下方溫度傳感器34。
[0031]另外，在供熱水管13的與旁通送水管33a連接的連接部和供熱水管13的與旁通送水管33b連接的連接部之間，設(shè)置有用于調(diào)整供給給旁通送水管33a的熱水的流量的旁通控制閥29。
[0032]與熱泵單元50及氣體熱源單元80連接的供暖循環(huán)回路40上設(shè)置有:測(cè)定從供暖循環(huán)回路40回流到熱泵單元50的溫水的溫度的供暖熱泵回流溫度傳感器45 ;測(cè)定由熱泵單元50加熱并流入供暖循環(huán)回路40的溫水的溫度的供暖熱泵送水溫度傳感器46 ;與熱泵單元50旁通的熱泵旁通回路42 ;以及設(shè)置在供暖循環(huán)回路40的下游側(cè)的連接部位的正下游的供暖混合溫度傳感器47，該供暖混合溫度傳感器47測(cè)定將從供暖循環(huán)回路40供給的溫水和從熱泵旁通回路42供給的溫水進(jìn)行混合后的溫水的溫度。
[0033]并且，供暖循環(huán)回路40上還設(shè)置了用于調(diào)節(jié)流通于供暖循環(huán)回路40 —側(cè)的溫水與流通于熱泵旁通回路42 —側(cè)的熱水的比率的供暖側(cè)混合閥48。
[0034]儲(chǔ)熱水單元10中具備的各傳感器的測(cè)定信號(hào)被輸入到控制器150中。另外，根據(jù)由控制器150輸出的控制信號(hào)控制罐混合閥21、旁通控制閥29及供暖側(cè)混合閥48的工作。
[0035]熱泵單元50在經(jīng)由罐循環(huán)回路41讓儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)的熱水循環(huán)并加熱該熱水的同時(shí)，加熱流通于供暖循環(huán)回路40內(nèi)的溫水(相當(dāng)于本發(fā)明的供暖熱媒)。熱泵單元50具備熱泵51，該熱泵51由與熱泵循環(huán)回路52連接的蒸發(fā)器53、壓縮機(jī)54、熱泵熱交換器55(凝縮器)以及膨脹閥56構(gòu)成。
[0036]蒸發(fā)器53在通過(guò)風(fēng)扇60的旋轉(zhuǎn)而被供給的空氣和流通于熱泵循環(huán)回路52內(nèi)的熱媒(氫氟烴(Hydrofluorocarbon/HFC)等替代氟里昂、二氧化碳等,相當(dāng)于本發(fā)明的熱泵熱媒)之間進(jìn)行熱交換，使熱媒蒸發(fā)。
[0037]壓縮機(jī)54壓縮從蒸發(fā)器53吐出的熱媒，并實(shí)施高壓高溫，向熱泵熱交換器55送出。膨脹閥56釋放由壓縮機(jī)54對(duì)熱媒施加的壓力。除霜閥61以與膨脹閥56旁通的方式設(shè)置，利用從壓縮機(jī)54送出的熱媒對(duì)蒸發(fā)器53除霜。
[0038]熱泵循環(huán)回路52上設(shè)置有用于測(cè)定流通于熱泵循環(huán)回路52內(nèi)的熱媒的溫度的熱媒溫度傳感器62，63，64，65。
[0039]熱媒溫度傳感器62設(shè)置在熱泵循環(huán)回路52的壓縮機(jī)54的上游一側(cè)，對(duì)被壓縮機(jī)54吸入的熱媒的溫度THl進(jìn)行測(cè)定。熱媒溫度傳感器63(相當(dāng)于本發(fā)明的第一溫度傳感器)設(shè)置在熱泵循環(huán)回路52的壓縮機(jī)54的下游一側(cè)，對(duì)從壓縮機(jī)54吐出的熱媒的溫度TH2進(jìn)行測(cè)定。
[0040]熱媒溫度傳感器64(相當(dāng)于本發(fā)明的第三溫度傳感器)設(shè)置在熱泵循環(huán)回路52的膨脹閥56的上游側(cè)，對(duì)流入到膨脹閥56的熱媒的溫度TH3進(jìn)行測(cè)定。熱媒溫度傳感器65設(shè)置在熱泵循環(huán)回路52的蒸發(fā)器53的上游側(cè)，對(duì)流入到蒸發(fā)器53內(nèi)的熱媒的溫度TH4進(jìn)行測(cè)定。
[0041]另外，在熱泵熱交換器55中，設(shè)置有測(cè)定熱泵熱交換器55內(nèi)部的熱泵熱媒的溫度的熱泵熱媒溫度傳感器57 (相當(dāng)于本發(fā)明的第二溫度傳感器)。并且，在蒸發(fā)器53上設(shè)置有對(duì)被蒸發(fā)器53吸入的空氣的溫度(外界溫度)的外界溫度傳感器67。
[0042]熱泵熱交換器55與罐循環(huán)回路41連接，通過(guò)經(jīng)壓縮機(jī)54被施加高壓高溫后的熱泵熱媒和流通于罐循環(huán)回路41內(nèi)的熱水之間的熱交換，對(duì)流通于罐循環(huán)回路41內(nèi)的熱水進(jìn)行加熱。罐循環(huán)回路41上設(shè)置有罐循環(huán)泵66，罐循環(huán)泵66用于經(jīng)由罐循環(huán)回路41讓儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)的熱水循環(huán)。
[0043]處于儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)下部的低溫的熱水通過(guò)罐循環(huán)泵66被導(dǎo)入罐循環(huán)回路41，在熱泵熱交換器55處被加熱后，回流到儲(chǔ)熱水罐11的上部。另外，在罐循環(huán)回路41的熱泵熱交換器55的上游側(cè)和下游側(cè)設(shè)置有測(cè)定流通于罐循環(huán)回路41內(nèi)的熱水的溫度的熱水溫度傳感器68，69。
[0044]此外，熱泵熱交換器55與供暖循環(huán)回路40連接，通過(guò)由壓縮機(jī)54施加了高壓高溫的熱泵熱媒和流通于供暖循環(huán)回路40內(nèi)的溫水之間的熱交換，加熱流通于供暖循環(huán)回路40內(nèi)的溫水。
[0045]熱泵單元50中具備的各傳感器的測(cè)定信號(hào)被輸入到控制器150中。另外，根據(jù)由控制器150輸出的控制信號(hào)控制壓縮機(jī)54、罐循環(huán)泵66、風(fēng)扇60及膨脹閥56的工作。
[0046]氣體熱源單元80對(duì)從旁通管33供給的熱水和流通于供暖循環(huán)回路40內(nèi)的溫水進(jìn)行加熱。氣體熱源單元80具備:供熱水輔助熱源機(jī)70，供暖輔助熱源機(jī)75，供水管85，供熱水管86及再熱熱交換器87等。供熱水輔助熱源機(jī)70具有供熱水用的第一燃燒器71和由第一燃燒器71加熱的第一熱交換器72。供暖輔助熱源機(jī)75具有供暖/再熱用的第二燃燒器76和由第二燃燒器76加熱的第二熱交換器77。
[0047]第一燃燒器71及第二燃燒器76通過(guò)未圖示的氣體供給管被供給燃料氣體，同時(shí)通過(guò)未圖示的燃燒風(fēng)扇被供給燃燒用空氣?？刂破?50調(diào)節(jié)供給給第一燃燒器71及第二燃燒器76的燃料氣體和燃燒用空氣的流量，從而控制第一燃燒器71及第二燃燒器76的燃燒量。
[0048]第一熱交換器72與供水管85及供熱水管86連通，通過(guò)第一燃燒器71的燃燒熱量對(duì)從供水管85供給的水進(jìn)行加熱，并從供熱水管86出熱水。供水管85的一端與儲(chǔ)熱水單元10的旁通送水管33a連接，經(jīng)由旁通送水管33a被供給水。供熱水管86的一端與儲(chǔ)熱水單元10的旁通回水管33b連接，經(jīng)由旁通回水管33b從供熱水口 31供給熱水。
[0049]供水管85從上游一側(cè)起依次設(shè)置有止水閥93和水量傳感器88。供水管85和供熱水管86通過(guò)旁通管89連通，在旁通管89上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)旁通管89的開(kāi)度的水量調(diào)節(jié)閥90。在供熱水管86的第一熱交換器72的下游側(cè)以及供熱水管86和旁通管89的連接部分的下游側(cè)分別設(shè)置測(cè)定流通于供熱水管86內(nèi)的熱水的溫度的供熱水溫度傳感器91，92。
[0050]通過(guò)該構(gòu)成，當(dāng)從儲(chǔ)熱水罐11供給給供熱水管13的熱水的溫度低于設(shè)定供熱水溫度時(shí)(斷熱水狀態(tài))，經(jīng)由旁通送水管33a被供給到供水管85的水通過(guò)第一熱交換器72被加熱成熱水，與來(lái)自旁通管89的水混合，并經(jīng)由供熱水管86及旁通回水管33b，從供熱水口 31供給混合后的熱水。
[0051]另外，供熱水管86通過(guò)加熱水管100跟與浴缸101連接的浴室循環(huán)回路102連通。加熱水管100上設(shè)置有開(kāi)關(guān)加熱水管100的加熱水閥103以及阻止熱水從浴室循環(huán)回路102流入供熱水管86的止回閥104。通過(guò)開(kāi)關(guān)加熱水閥103，能夠從供熱水管86經(jīng)由加熱水管100及浴室循環(huán)回路102向浴缸101供給熱水。
[0052]在浴室循環(huán)回路102上設(shè)置有浴室循環(huán)泵105和再熱熱交換器87。浴室循環(huán)泵105經(jīng)由浴室循環(huán)回路102讓浴缸101內(nèi)的熱水循環(huán)。再熱熱交換器87經(jīng)由再熱送水管107及再熱回水管108與供暖循環(huán)回路40連接。再熱送水管107上設(shè)置有開(kāi)關(guān)再熱送水管107的再熱閥109。
[0053]控制器150通過(guò)以下方式對(duì)浴缸101內(nèi)的熱水進(jìn)行再熱:在使浴室循環(huán)泵105工作從而讓浴缸101內(nèi)的熱水經(jīng)由浴室循環(huán)回路102循環(huán)的狀態(tài)下，打開(kāi)再熱閥109，讓后述的供暖循環(huán)泵111工作，從供暖循環(huán)回路40經(jīng)由再熱送水管107及再熱回水管108向再熱熱交換器87循環(huán)供給溫水。
[0054]第二熱交換器77設(shè)置在供暖循環(huán)回路40的中途，通過(guò)第二燃燒器76的燃燒熱量，對(duì)流通于供暖循環(huán)回路40內(nèi)的溫水進(jìn)行加熱。供暖循環(huán)回路40除了與第二熱交換器77連接以外，還與地暖機(jī)200 (相當(dāng)于本發(fā)明的供暖終端)及暖風(fēng)供暖機(jī)210連接，并通過(guò)溫水供給熱量。
[0055]在供暖循環(huán)回路40上設(shè)置有:上述熱泵熱交換器55及供暖輔助熱源機(jī)75的第二熱交換器77、貯水器(cistern) 110、以及供暖循環(huán)泵111。另外，在供暖循環(huán)泵111和第二熱交換器77之間的部位，供暖循環(huán)回路40分支成低溫供暖回路112和高溫供暖回路130。
[0056]高溫供暖回路130上連接有暖風(fēng)供暖機(jī)210，低溫供暖回路112上連接有地暖機(jī)200。高溫供暖回路130和低溫供暖回路112在暖風(fēng)供暖機(jī)210及地暖機(jī)200的下游一側(cè)合流。在高溫供暖回路130和暖風(fēng)供暖機(jī)210的連接部與第二熱交換器77之間的部位，設(shè)置從高溫供暖回路130分支并與貯水器110連通的供暖旁通回路113。供暖旁通回路113上設(shè)置有調(diào)節(jié)供暖旁通回路113的開(kāi)度的供暖旁通調(diào)節(jié)閥114。
[0057]在供暖循環(huán)回路40的供暖循環(huán)泵111的出口附近設(shè)置有回水溫水溫度傳感器115，用于測(cè)定從供暖循環(huán)泵111送出的溫水的溫度。另外，在供暖循環(huán)回路40的第二熱交換器77的出口附近設(shè)置有送水溫水溫度傳感器116，用于測(cè)定從第二熱交換器77送出的溫水的溫度。
[0058]低溫供暖回路112經(jīng)由熱動(dòng)閥與地暖機(jī)200連接，通過(guò)熱動(dòng)閥120的開(kāi)關(guān)，切換溫水從低溫供暖回路112向地暖機(jī)200的供給和停止供給。另外，溫水從高溫供暖回路130向暖風(fēng)供暖機(jī)210的供給和停止供給通過(guò)暖風(fēng)供暖機(jī)210上具備的熱動(dòng)閥211的開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行。用于操作地暖機(jī)200的地暖遙控器201上連接有室溫傳感器202，用于測(cè)定設(shè)置有地暖機(jī)200的室內(nèi)的溫度。
[0059]地暖遙控器201和控制器150以能夠通信的方式連接，由地暖遙控器201設(shè)定的目標(biāo)供暖溫度的數(shù)據(jù)和由室溫傳感器202測(cè)定的測(cè)定溫度的數(shù)據(jù)被發(fā)送給控制器150。
[0060]熱源遙控器160以與控制器150能夠通信的方式與控制器150連接。熱源遙控器160上具備對(duì)熱泵熱源系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和/或運(yùn)轉(zhuǎn)條件的設(shè)定狀態(tài)等進(jìn)行顯示的顯示器161，以及對(duì)熱泵熱源系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件等進(jìn)行設(shè)定的操作部162。
[0061]熱泵熱源系統(tǒng)的使用者通過(guò)操作熱源遙控器160的操作部162，能夠設(shè)定儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)的熱水的加熱指示、從供熱水口 31出水的供熱水溫度(供熱水設(shè)定溫度)以及供給到浴缸101的供熱水溫度(加熱水設(shè)定溫度)等。
[0062]氣體熱源單元80中具備的各傳感器的測(cè)定信號(hào)被輸入到控制器150中。另外，根據(jù)由控制器150輸出的控制信號(hào)控制第一燃燒器71、第二燃燒器76、水量調(diào)節(jié)閥90、止水閥93、加熱水閥103、浴室循環(huán)泵105、再熱閥109、供暖循環(huán)泵111、供暖旁通調(diào)節(jié)閥114以及熱動(dòng)閥120的工作。
[0063]控制器150是由未圖示的CPU、存儲(chǔ)體(memory)等構(gòu)成的電路單元。通過(guò)由CPU執(zhí)行存儲(chǔ)體中保存的熱泵熱源系統(tǒng)的控制用程序，控制器150起到供暖控制部151、罐控制部152以及計(jì)算處理部153的功能，對(duì)熱泵熱源系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制。并且，控制器150與穩(wěn)定判定計(jì)時(shí)器154連接。
[0064]供暖控制部151按照地暖遙控器201的操作，執(zhí)行地暖機(jī)200的供暖運(yùn)轉(zhuǎn)。罐控制部152執(zhí)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)，將儲(chǔ)熱水罐11內(nèi)的熱水加熱到與熱源遙控器160設(shè)定的供熱水溫度(供熱水設(shè)定溫度或加熱水設(shè)定溫度)對(duì)應(yīng)的加熱溫度。計(jì)算處理部153計(jì)算后述的熱泵單元50的供熱量比率Cl，C2。
[0065]操作地暖遙控器201，使地暖機(jī)200的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，讓熱泵單元50工作，使供暖循環(huán)泵111工作，從而使溫水在供暖循環(huán)回路40中循環(huán)。當(dāng)熱泵單元50提供的加熱量不足時(shí)，使第二燃燒器76工作，由第二熱交換器77加熱溫水。
[0066]當(dāng)暖風(fēng)供暖機(jī)210的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，使第二燃燒器76工作，讓供暖循環(huán)泵111工作，從而使溫水在供暖循環(huán)回路40中循環(huán)。
[0067](熱泵的工作原理)
[0068]圖2是莫里爾圖(ρ-h線圖)簡(jiǎn)化后的圖表，虛線表示等溫線。在圖2中，熱泵熱媒(以下也簡(jiǎn)稱熱媒)在飽和液線t的左側(cè)是液相(液體)，在飽和蒸汽線s的右側(cè)是氣相(氣體，GAS)，在飽和液線t和飽和蒸汽線s之間是液相和氣相混合在一起的濕蒸汽狀態(tài)。
[0069]在圖2中，制冷循環(huán)的Al點(diǎn)表示壓縮機(jī)54A入口的熱媒的狀態(tài)。壓縮機(jī)54入口的熱媒形成過(guò)熱的蒸汽狀態(tài)。在Al點(diǎn)，熱媒的溫度是THl，焓(enthalpy)是hl，壓力是pi。Al點(diǎn)的溫度與從Al點(diǎn)起的平行線和飽和蒸汽線s的交點(diǎn)的溫度之間的溫度差表示為SH。
[0070]Al點(diǎn)上的過(guò)熱狀態(tài)下的蒸汽狀態(tài)的熱媒被壓縮機(jī)54壓縮，壓力從pi增加到p2，形成A2點(diǎn)的狀態(tài)。在A2點(diǎn)上，焓從hi增加到h2，溫度從THl增加到TH2，形成高溫高壓的蒸汽狀態(tài)的熱媒。
[0071]A2點(diǎn)上的高溫高壓的熱媒通過(guò)熱泵熱交換器55的等壓變化被凝縮液化，焓從h2減少到h3,形成A3點(diǎn)的液體狀態(tài)。從A2點(diǎn)到A3點(diǎn),壓力保持在p2的高壓上。
[0072]熱媒從A2點(diǎn)到飽和蒸汽線s的過(guò)程中，溫度雖然下降，在超過(guò)飽和蒸汽線s到達(dá)飽和液線t為止，溫度維持在恒定的TH5，形成濕蒸汽狀態(tài)。并且，超過(guò)液線t時(shí)，熱媒的溫度從TH5減少到TH3，形成高壓液體狀態(tài)。A3點(diǎn)上的熱媒受熱泵熱交換器55冷卻，形成過(guò)冷狀態(tài)。A3點(diǎn)的溫度與從A3點(diǎn)起的平行線和飽和液線t之間的交點(diǎn)的溫度的溫度差表示為過(guò)冷度SC。
[0073]過(guò)冷狀態(tài)下的熱媒從膨脹閥56噴出，以等焓變化的方式絕熱膨脹，壓力從p2降低到pl，形成A4點(diǎn)所示的低溫低壓的濕蒸汽狀態(tài)。
[0074]A4點(diǎn)的濕蒸汽狀態(tài)下的熱媒在蒸發(fā)器53處與高溫?zé)嵩吹臒峤粨Q(吸熱)以等壓變化的方式進(jìn)行，到飽和蒸汽線s為止溫度被維持在恒定的TH4，進(jìn)行蒸發(fā)，焓增加。然后，當(dāng)熱媒超過(guò)飽和蒸汽線s時(shí)，溫度上升到TH1，焓也進(jìn)一步增加至hl，回到Al點(diǎn)狀態(tài)下的過(guò)熱狀態(tài)的完全氣體狀態(tài)。
[0075](熱泵的供熱量計(jì)算)
[0076]可以根據(jù)j:含h2(kj/kg), h4(kj/kg),利用式(I)計(jì)算出熱泵51的單位時(shí)間的供熱量 Qc (W)。
[0077]Qc = qmr X (h2_h4) *..(1)
[0078]這里，qmr (kg/s)是熱泵51的單位時(shí)間的熱媒循環(huán)量(以下也稱作HP熱媒循環(huán)量)，可以根據(jù)壓縮機(jī)54的活塞行程容積V(m3/s)、容積效率ην( —)以及吸入蒸氣的比容V (m3/kg)，并利用式⑵進(jìn)行計(jì)算。另外，容積效率ΠV嚴(yán)格來(lái)講是根據(jù)壓縮比不同而發(fā)生變化的，但是可以使用試驗(yàn)上或經(jīng)驗(yàn)上的大概值。該大概值可以是固定值，也可以是根據(jù)后述的壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)n確定的數(shù)值。
[0079]qmr = VX ην/ ν...(2)
[0080]例如，當(dāng)壓縮機(jī)54是旋轉(zhuǎn)式(旋轉(zhuǎn)活塞式)的壓縮機(jī)時(shí)，活塞行程容積V可以利用式(3)，根據(jù)壓縮機(jī)54的氣缸直徑D(m)、轉(zhuǎn)子(1tor)的直徑d (m)、轉(zhuǎn)子厚度L (m)、氣缸數(shù)N及轉(zhuǎn)數(shù)n (rpm)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
[0081]V= Ji/4X (D2 — d2) XLXNXn/60...(3)
[0082]這里，壓縮機(jī)54相關(guān)各值(氣缸直徑D、定子直徑d、轉(zhuǎn)子厚度L、氣缸數(shù)N)屬于只要壓縮機(jī)54確定則被唯一確定的固定值。因此，活塞行程容積V是以壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)n為變量的函數(shù)。將該函數(shù)假設(shè)成f(n)時(shí)，把壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)n的函數(shù)代入式(2)，利用式⑷就可以計(jì)算出HP熱媒循環(huán)量qmr。
[0083]qmr = f (n) X n ν/ ν...(4)
[0084]所以，只要焓h2，h4及壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)n確定，熱泵51提供的供熱量Qc可以利用式(5)進(jìn)行計(jì)算。
[0085]Qc = f (n) X η ν/ ν X (h2 — h4)...(5)
[0086]焓h2，h4分別是A2點(diǎn)和A4點(diǎn)狀態(tài)下的焓，可以通過(guò)以下方式求得。
[0087]首先，可以認(rèn)為熱泵熱交換器55內(nèi)的熱媒溫度TH5與熱泵熱媒溫度傳感器57測(cè)定的熱泵熱交換器55內(nèi)的熱泵熱媒溫度相等。并且，在熱泵熱交換器55內(nèi)部，由于熱媒是在濕蒸氣狀態(tài)下等壓變化的，參照?qǐng)D2的莫里爾圖，可以根據(jù)表示溫度TH5的等溫線求出熱泵熱交換器55內(nèi)的熱媒的壓力p2。
[0088]另外，求出表示壓力p2的水平線與飽和蒸氣線s右側(cè)的過(guò)飽和狀態(tài)(過(guò)熱蒸氣)下的溫度TH2等溫曲線的交點(diǎn)，作為A2點(diǎn)。該A2點(diǎn)的焓為h2。
[0089]另一方面，求出表示壓力p2的水平線與過(guò)冷狀態(tài)下的溫度TH3的等溫線的交點(diǎn)，作為A3點(diǎn)。該A3點(diǎn)的焓為h3。并且，由于從A3點(diǎn)的狀態(tài)向A4點(diǎn)的狀態(tài)變化是等焓變化的，A4點(diǎn)的狀態(tài)下的熱媒的焓h4與焓h3相等。
[0090]因此，能夠求出熱泵51供給的供熱量Qc。另外，熱泵51提供給供熱水一側(cè)的供熱量Qb可以通過(guò)以下方式求得:求出混合熱水溫度傳感器32測(cè)定的熱水的溫度以及水流量傳感器23測(cè)定的水流量與熱水流量傳感器27測(cè)定的水流量的和(Qb+Qd)，根據(jù)燃燒器71的燃?xì)?gas)使用量求出由供熱水輔助熱源機(jī)70供給的供熱量Qd，并通過(guò)(Qb+Qd) -Qd來(lái)求得Qb。因此，可以通過(guò)式(6)求出熱泵51向供暖一側(cè)供給的供熱量Qa。
[0091]Qa = Qc — Qb = f (η) X η ν/ ν X (h2 — h4) -Qb...(6)
[0092]而且，第一燃燒器71及第二燃燒器76的各個(gè)單位時(shí)間的燃?xì)馐褂昧靠梢酝ㄟ^(guò)未圖示的氣體(gas)流量計(jì)獲取。所述氣體流量計(jì)安裝在向所述燃燒器71，76供給氣體(gas)的燃?xì)夤苌?。并且，根?jù)所述燃燒器71，76的燃?xì)馐褂昧磕軌蛴?jì)算出由供熱水輔助熱源機(jī)70和供暖輔助熱源機(jī)75分別供給的供熱量Qd，Qe。
[0093]因此，可以通過(guò)式(7)和式(8)計(jì)算出對(duì)供熱水供給的供熱量中由熱泵51供給的供熱量的比率Cl以及對(duì)供暖供給的供熱量中由熱泵51供給的供熱量的比率C2。
[0094]Cl = Qb/ (Qb+Qd)...(7)
[0095]C2 = Qa/ (Qa+Qe)...(8)
[0096]這些比率C1，C2分別被顯示在熱源遙控器160的顯示器161上。參照?qǐng)D3，在顯示器161上，以使亮燈的燈的顏色不同的方式來(lái)表示比率C1，C2。例如，當(dāng)比率C2是70%時(shí)，用對(duì)應(yīng)于熱泵單元50的顏色(例如綠色)使“供暖”顯示的左側(cè)的燈大致70%亮燈，而用對(duì)應(yīng)于供暖輔助熱源機(jī)75的顏色(例如紅色)使“供暖”顯示的右側(cè)的燈大致30%亮燈。由此，能夠讓使用者明確地掌握由熱泵51分別提供給供熱水以及供暖的供熱量的比率Cl，C2，從而能夠促使使用者盡量節(jié)省能源。
[0097]另外，作為表示熱泵51性能的指標(biāo)，具有被稱作性能系數(shù)COP(Coeffcient ofperformance)的一種指標(biāo)。性能系數(shù)COP表示供熱量Qc相對(duì)熱泵51消耗的電力的倍率。由此，能夠計(jì)算出熱泵51整體的性能系數(shù)C0P。此外，在圖2中的制冷循環(huán)中，也可以通過(guò)式(9)計(jì)算出性能系數(shù)C0P。
[0098]COP = (h2 — h4)/(hl — h2)...(9)
[0099]并且，也可以將計(jì)算出的性能系數(shù)COP顯示到顯示器161上。由此，能夠讓使用者明確地掌握熱泵51的性能系數(shù)C0P，從而能夠促使使用者盡量節(jié)省能源。
[0100]接著，說(shuō)明控制器150按照?qǐng)D4所示的流程圖執(zhí)行的供熱量比率Cl，C2的顯示處理。
[0101]圖4的步驟I?步驟13(STEP1?STEP13)是計(jì)算處理部153執(zhí)行的處理。在STEPl中，計(jì)算處理部153判斷運(yùn)轉(zhuǎn)是否開(kāi)始。運(yùn)轉(zhuǎn)條件例如是設(shè)定成:熱源遙控器160的操作部162的未圖示的主開(kāi)關(guān)被接通(ON)時(shí)、或者地暖遙控器201的開(kāi)關(guān)被接通(ON)時(shí)。
[0102]當(dāng)在步驟I (STEPl)中運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始的條件成立時(shí)，進(jìn)入步驟2 (STEP2)，啟動(dòng)穩(wěn)定判定計(jì)時(shí)器154。
[0103]在接著的步驟3(STEP3)中，計(jì)算處理部153判斷是否有熱泵51的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始要求。熱泵51的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始要求例如在下述情形時(shí)被提出:(1)當(dāng)使用者執(zhí)行了熱源遙控器160或地暖遙控器201的供暖開(kāi)始操作時(shí)；(2)到達(dá)由熱源遙控器160或地暖遙控器201設(shè)定的計(jì)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)始時(shí)刻時(shí)。
[0104]在步驟3(STEP3)中，熱泵51的運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始的條件成立時(shí)，進(jìn)入到步驟4 (STEP4)，判斷是否超過(guò)了穩(wěn)定判定計(jì)時(shí)器154預(yù)先設(shè)定的穩(wěn)定判定時(shí)間、例如300秒。這是因?yàn)樽専岜?1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)直到趨于穩(wěn)定化所要等待的時(shí)間。
[0105]在步驟4(STEP4)中，當(dāng)穩(wěn)定判定計(jì)時(shí)器154超過(guò)穩(wěn)定判定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入到步驟5 (STEP5)，計(jì)算處理部153獲取由溫度傳感器63，64及熱泵熱媒溫度傳感器57分別測(cè)定的溫度TH2，TH3，TH5。而且，在步驟6 (STEP6)中，計(jì)算處理部153獲取壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)η。
[0106]在接著的步驟7 (STEP7)中，計(jì)算處理部153利用上述方法，參照莫里爾圖，根據(jù)測(cè)定溫度ΤΗ2，ΤΗ3及ΤΗ5計(jì)算出焓(enthalpy)的差(h2 — h4)。這里并不對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行限定。
[0107]例如，也可以參照保存在控制器150的存儲(chǔ)體中的“對(duì)應(yīng)于測(cè)定溫度TH2，TH3及TH5的焓差(h2 - h4)的表格”。另外，也可以參照保存在控制器150的存儲(chǔ)體中的“對(duì)應(yīng)于測(cè)定溫度TH2，TH5的焓h2的數(shù)據(jù)圖(map) ”求出焓h2，并參照保存在控制器150的存儲(chǔ)體中的“對(duì)應(yīng)于測(cè)定溫度TH3，TH5的焓h4的數(shù)據(jù)圖”求出焓h4，然后，求出焓h2和焓h4的差(h2 — h4) ο
[0108]并且，計(jì)算處理部153利用上述式(5)，根據(jù)焓h2，h4及壓縮機(jī)54的轉(zhuǎn)數(shù)η計(jì)算出熱泵51在單位時(shí)間提供的供熱量Qc。
[0109]而且，在步驟S(STEPS)中，計(jì)算處理部153獲取由熱水溫度傳感器26和罐下方溫度傳感器34測(cè)定的熱水的溫度。另外，計(jì)算處理部153獲取熱水流量傳感器27測(cè)定的熱水流量。并且，在步驟9(STEP9)中，計(jì)算處理部153根據(jù)在步驟7 (STEP7)中獲取的測(cè)定熱水溫度及測(cè)定熱水流量計(jì)算出由熱泵51提供給供熱水一側(cè)的供熱量Qb。
[0110]進(jìn)一步在步驟10(STEP10)中，計(jì)算處理部153獲取第一燃燒器71及第二燃燒器76的各個(gè)單位時(shí)間的燃?xì)馐褂昧?。并且，在步驟ll(STEPll)中，計(jì)算處理部153根據(jù)在步驟10 (STEPlO)中獲取的燃?xì)馐褂昧?，求出由供熱水輔助熱源機(jī)70及供暖輔助熱源機(jī)75分別供給的供熱量Qd，Qe。
[0111]接著，在步驟12(STEP12)中，計(jì)算處理部153通過(guò)式(7)和式(8)計(jì)算出對(duì)供熱水供給的供熱量中由熱泵51供給的供熱量的比率Cl以及對(duì)供暖供給的供熱量中由熱泵51供給的供熱量的比率C2。
[0112]然后，在步驟13(STEP13)中，計(jì)算處理部153將比率Cl，C2分別顯示到熱源遙控器160的顯不器161上。
[0113]此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)以具備儲(chǔ)熱水單元10的供熱水供暖兼用的系統(tǒng)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明也可以適用于不具備儲(chǔ)熱水單元10的供暖專用的系統(tǒng)。另外，在本實(shí)施方式中，對(duì)以具備氣體熱源單元80的熱泵和燃燒器的混合系統(tǒng)為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明也適用于不具備氣體熱源單元80的熱泵單獨(dú)的系統(tǒng)。
[0114]符號(hào)說(shuō)明
[0115]10儲(chǔ)熱水單元
[0116]11儲(chǔ)熱水罐
[0117]40供暖循環(huán)回路
[0118]41罐循環(huán)回路
[0119]50熱泵單元
[0120]51 熱泵
[0121]52熱泵循環(huán)回路
[0122]53蒸發(fā)器
[0123]54壓縮機(jī)
[0124]55熱泵熱交換器
[0125]56膨脹閥
[0126]57熱泵熱媒溫度傳感器(第二溫度傳感器)
[0127]63熱媒溫度傳感器(第一溫度傳感器)
[0128]64熱媒溫度傳感器(第三溫度傳感器)
[0129]65熱媒溫度傳感器
[0130]70供熱水輔助熱源機(jī)
[0131]75供暖輔助熱源機(jī)
[0132]80氣體熱源單元
[0133]150控制器
[0134]153計(jì)算處理部
[0135]200地暖供暖機(jī)
[0136]210暖風(fēng)供暖機(jī)
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵熱源系統(tǒng)，其特征在于具備: 熱泵循環(huán)回路，熱泵熱媒在該熱泵循環(huán)回路的內(nèi)部循環(huán)； 供暖循環(huán)回路，其與供暖終端連接，供暖熱媒在該供暖循環(huán)回路的內(nèi)部循環(huán)； 熱泵，在所述熱泵循環(huán)回路上分別設(shè)置有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、熱泵熱交換器和膨脹閥，所述蒸發(fā)器使所述熱泵循環(huán)回路內(nèi)的所述熱泵熱媒蒸發(fā)，所述壓縮機(jī)對(duì)所述蒸發(fā)器吐出的所述熱泵熱媒進(jìn)行壓縮，所述熱泵熱交換器設(shè)置在所述供暖循環(huán)回路的中途，在被所述壓縮機(jī)壓縮的所述熱泵熱媒和在所述供暖循環(huán)回路內(nèi)循環(huán)的所述供暖熱媒之間進(jìn)行熱交換，所述膨脹閥釋放從所述熱泵熱交換器吐出的所述熱泵熱媒的壓力； 第一溫度傳感器，在所述壓縮機(jī)和所述熱泵熱交換器之間測(cè)定所述熱泵循環(huán)回路中的所述熱泵熱媒的溫度； 第二溫度傳感器，測(cè)定所述熱泵熱交換器內(nèi)的溫度； 第三溫度傳感器，在所述熱泵熱交換器和所述膨脹閥之間測(cè)定所述熱泵循環(huán)回路內(nèi)的所述熱泵熱媒的溫度；以及， 計(jì)算處理部，基于所述熱泵熱媒的莫里爾圖，根據(jù)所述第一至第三溫度傳感器測(cè)定的溫度計(jì)算所述熱泵的供熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱泵熱源系統(tǒng)，其特征在于具備對(duì)所述計(jì)算處理部計(jì)算出的所述熱泵的供熱量進(jìn)行顯示的顯示部。
【文檔編號(hào)】F24H1/00GK104428603SQ201380036336
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】佐佐木宏明, 太田孝二, 田中宏和 申請(qǐng)人:林內(nèi)株式會(huì)社, 夏普株式會(huì)社