熱泵裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及熱泵裝置（40），從外氣和其他的熱源雙方進(jìn)行采熱，控制裝置（30）除了使用外氣溫度及地下溫度以外，還使用空氣熱源換熱器（5a）及地?zé)嵩磽Q熱器（5b）的各自的熱交換性能來算出熱交換量。而且，控制裝置（30）每當(dāng)切換使制冷劑向空氣熱源換熱器（5a）和地?zé)嵩磽Q熱器（5b）雙方流動的同時運(yùn)轉(zhuǎn)、和選擇空氣熱源換熱器（5a）或地?zé)嵩磽Q熱器（5b）而使制冷劑流動的單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，將算出的熱交換量大的一方作為熱源進(jìn)行選擇。由此，能夠選擇與運(yùn)轉(zhuǎn)條件相匹配的適當(dāng)?shù)臒嵩础?br> 【專利說明】熱泵裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及使用多個熱源的熱泵裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]制冷制熱裝置及熱水供給器所使用的熱泵裝置一般將空氣作為熱源。
[0003]另外，在外氣溫度低的地域中，也開始使用在制熱時利用地?zé)岬臒岜醚b置。
[0004]在將空氣的熱量作為熱源使用的空氣熱源熱泵裝置中，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，在外氣溫度低的情況下，有時因吸入壓力的降低或結(jié)霜等導(dǎo)致制熱能力的降低。像這樣，熱泵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率被外氣溫度影響。
[0005]在利用地?zé)岬牡責(zé)釤岜醚b置中，在地下溫度比外氣溫度高的情況下，由于能夠增多采熱量，所以運(yùn)轉(zhuǎn)效率變得比空氣熱源熱泵裝置高。但是，在地下溫度比外氣溫度低的情況下，相反地，地?zé)釤岜醚b置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率變得比空氣熱源熱泵裝置差。
[0006]另外，雖然地下溫度與外氣溫度相比，經(jīng)過全年而溫度變化小，但根據(jù)地域、深度和季節(jié)，溫度變化幅度不同，仍然存在運(yùn)轉(zhuǎn)效率比空氣熱源熱泵裝置差的情況。
[0007]作為解決這些問題的手段，專利文獻(xiàn)I公開了如下技術(shù)，即，對設(shè)置在地上的將外氣作為熱源的空氣熱源換熱器、和將由埋設(shè)在地下的地?zé)釗Q熱器采集的地?zé)嶙鳛闊嵩吹牡責(zé)釗Q熱器進(jìn)行切換。在專利文獻(xiàn)I中，切換流路，使得在外氣溫度為規(guī)定值以上、或制冷劑溫度為規(guī)定值以上(例如向空氣熱源交換器結(jié)霜的溫度以上)的情況下，利用空氣熱源換熱器，在制冷劑溫度為規(guī)定值以下的情況下，利用地?zé)嵩磽Q熱器。
[0008]【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0009]【專利文獻(xiàn)】
[0010]【專利文獻(xiàn)I】日本特開2010-216783號公報(圖1、圖4)
實用新型內(nèi)容
[0011]實用新型要解決的課題
[0012]如專利文獻(xiàn)I公開的那樣，在分開使用地?zé)嵩磽Q熱器和空氣熱源換熱器的情況下，埋設(shè)在地下的地?zé)釗Q熱器和空氣熱源換熱器成為相同的處理能力地被設(shè)計了大小。一般來說，地?zé)釗Q熱器與空氣熱源換熱器相比，為了得到相同的處理能力所需的大小增大，另外，需要向地下埋設(shè)，從而需要挖掘作業(yè)等的施工費(fèi)。由此，在設(shè)置了與空氣熱源換熱器相同的處理能力的地?zé)釗Q熱器的結(jié)構(gòu)中，與空氣熱源或地?zé)嵩磫为?dú)的熱泵裝置相比，仍然導(dǎo)致大幅的成本上升。
[0013]因此，若不分開使用地?zé)嵩磽Q熱器和空氣熱源換熱器地從任意一方采熱，而同時從外氣和地下采熱，則能夠通過空氣熱源換熱器補(bǔ)償?shù)責(zé)釗Q熱器的采熱量的一部分。由此，具有能夠削減必要的地?zé)釗Q熱器尺寸、且抑制系統(tǒng)費(fèi)用的優(yōu)點。
[0014]但是，在從外氣和地下同時采熱的結(jié)構(gòu)中，根據(jù)例如室內(nèi)的負(fù)載小且壓縮機(jī)的輸入小的情況等運(yùn)轉(zhuǎn)條件，與從外氣和地下雙方采熱相比，有時從一方采熱的方式的系統(tǒng)效率更高。而且，在該情況下，選擇空氣熱源和地?zé)嵩吹娜我庖粋€的方式的系統(tǒng)效率變高是受到了以下影響，即，由所搭載的空氣熱源換熱器及地?zé)嵩磽Q熱器的大小、通過空氣熱源換熱器的風(fēng)量、以及在地?zé)嵩磽Q熱器中流通的液流量等決定的換熱器的性能。因此，例如，即使外氣溫度比地下溫度高，有時使用地?zé)釗Q熱器采熱的方式的系統(tǒng)效率變高，不是簡單地僅通過溫度來決定。
[0015]但是，在專利文獻(xiàn)I中，每當(dāng)選擇從空氣熱源和地?zé)嵩吹哪囊粋€進(jìn)行采熱時，僅使用制冷劑溫度及熱源溫度(外氣溫度)這樣的溫度條件。由此，有時在保持系統(tǒng)效率低的狀態(tài)下被使用，不能達(dá)到節(jié)能。
[0016]然而，近年來，作為熱泵裝置中的熱源，除了外氣以外，開始如上所述地利用地?zé)?，但還謀求地?zé)嵋酝獾钠渌麩嵩吹睦谩?br> [0017]本實用新型是鑒于上述方面而做出的，其目的是得到一種熱泵裝置，從外氣和其他熱源雙方采熱，通過選定適當(dāng)?shù)臒嵩?，能夠?jīng)過全年地實現(xiàn)系統(tǒng)效率高的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0018]用于解決課題的技術(shù)方案
[0019]本實用新型的技術(shù)方案I的熱泵裝置具有:制冷劑回路，其具有第一回路和第二回路，所述第一回路是依次連接壓縮機(jī)、利用側(cè)換熱器的制冷劑流路、第一減壓裝置、將第一熱源即外氣作為熱源使用的第一熱源換熱器而成的，所述第二回路是串聯(lián)連接第二減壓裝置及第二熱源換熱器的制冷劑流路而構(gòu)成的，并與所述第一回路的所述第一減壓裝置及所述第一熱源換熱器并聯(lián)連接；熱交換介質(zhì)回路，具有所述第二熱源換熱器的熱交換介質(zhì)流路和對第二熱源即熱交換介質(zhì)進(jìn)行輸送的熱源輸送裝置，所述第二熱源與所述外氣以外的熱源進(jìn)行熱交換并對所述以外的熱源的熱量進(jìn)行吸熱，通過所述熱源輸送裝置使所述熱交換介質(zhì)循環(huán)；控制裝置，根據(jù)所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器中的熱交換量切換同時運(yùn)轉(zhuǎn)和單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)是使制冷劑向所述第一熱源換熱器和所述第二熱源換熱器雙方流動，所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)是選擇所述第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器使制冷劑流動。
[0020]技術(shù)方案2記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案I記載的熱泵裝置中，具有:
[0021]第一熱源溫度檢測器，其檢測所述第一熱源的溫度；
[0022]第二熱源溫度檢測器，其檢測所述第二熱源的溫度；
[0023]存儲裝置，其存儲用于算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的當(dāng)前的熱交換性能的信息，
[0024]所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，
[0025]基于存儲在所述存儲裝置中的所述信息、由所述第一熱源溫度檢測器檢測到的所述第一熱源的溫度、由所述第二熱源溫度檢測器檢測到的所述第二熱源的溫度，算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器的各自中的熱交換量，并選擇熱交換量多的一方。
[0026]技術(shù)方案3記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案2記載的熱泵裝置中，所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，即使在所述第一熱源的溫度比所述第二熱源的溫度小的情況下，在所述第一熱源換熱器的熱交換量比所述第二熱源換熱器的熱交換量大的情況下，也選擇所述第一熱源換熱器。
[0027]技術(shù)方案4記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案2記載的熱泵裝置中，所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，即使在所述第二熱源的溫度比所述第一熱源的溫度小的情況下，在所述第二熱源換熱器的熱交換量比所述第二熱源換熱器的熱交換量大的情況下，也選擇所述第二熱源換熱器。
[0028]技術(shù)方案5記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案2?4中任一個記載的熱泵裝置中，所述熱源輸送裝置是使所述第二熱源循環(huán)的泵，
[0029]具有向所述第一熱源換熱器吹送所述第一熱源的風(fēng)扇，
[0030]存儲在所述存儲裝置中的所述信息是為了使用包含所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速及所述泵的轉(zhuǎn)速在內(nèi)的當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，換算成所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的熱交換性能所必需的信息。
[0031]技術(shù)方案6記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案I記載的熱泵裝置中，所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，
[0032]基于所述第一減壓裝置的開度和所述第二減壓裝置的開度的比較，判斷所述第一熱源換熱器的熱交換量和所述第二熱源換熱器的熱交換量的大小，并選擇熱交換量多的一方。
[0033]技術(shù)方案7記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案I記載的熱泵裝置中，第一熱源溫度檢測器，其檢測所述第一熱源的溫度；
[0034]第二熱源溫度檢測器，其檢測所述第二熱源的溫度；
[0035]存儲裝置，其存儲用于算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的當(dāng)前的熱交換性能的信息，
[0036]所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，
[0037]根據(jù)在所述利用側(cè)換熱器的利用側(cè)回路中流動的利用側(cè)熱介質(zhì)的出入口溫度、在所述利用側(cè)回路中流動的利用側(cè)熱介質(zhì)的流量、所述壓縮機(jī)的輸入算出熱源側(cè)的熱交換量，
[0038]基于存儲在所述存儲裝置中的所述信息、由所述第一熱源溫度檢測器檢測到的所述第一熱源的溫度、由所述第二熱源溫度檢測器檢測到的所述第二熱源的溫度，算出所述第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器的熱交換量，
[0039]根據(jù)所述熱源側(cè)的熱交換量與第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器的熱交換量的比較，選擇所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器的熱交換量多的一方。
[0040]技術(shù)方案8記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案I?4、6、7任一個記載的熱泵裝置中，作為所述其他熱源，使用地?zé)帷⒌叵滤?、海水、太陽能熱水及鍋爐的任意一方。
[0041]技術(shù)方案9記載的熱泵裝置是在技術(shù)方案5記載的熱泵裝置中，作為所述其他熱源，使用地?zé)帷⒌叵滤?、海水、太陽能熱水及鍋爐的任意一方。
[0042]實用新型的效果
[0043]根據(jù)本實用新型，除了溫度條件以外，還考慮了反映當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的各熱源換熱器各自的熱交換性能來選定適當(dāng)?shù)臒嵩?，由此，能夠獲得能夠經(jīng)過全年地實現(xiàn)系統(tǒng)效率高的運(yùn)轉(zhuǎn)的熱泵裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是表示本實用新型的一實施方式的熱泵裝置所適用的空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑回路的圖。[0045]圖2是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與熱源溫度即外氣溫度和地下溫度之間的關(guān)系的圖。
[0046]圖3是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與熱源溫度即外氣溫度和地下溫度之間的關(guān)系的圖。
[0047]圖4是表不圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和風(fēng)量之間的關(guān)系的圖。
[0048]圖5是表不圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和制冷劑流速的關(guān)系的圖。
[0049]圖6是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)量和換熱器性能之間的關(guān)系的圖。
[0050]圖7是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的熱源選擇控制動作的流程圖。
[0051]圖8是表不圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的制冷劑回路的變型例的圖。
【具體實施方式】
[0052]在以下說明的實施方式中，熱泵裝置所適用的系統(tǒng)采用進(jìn)行制熱及制冷的空調(diào)系統(tǒng)來進(jìn)行說明。
[0053]圖1是表示本實用新型的一實施方式的熱泵裝置所適用的空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑回路的圖。圖1的箭頭示出了制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的制冷劑的流動。
[0054]空調(diào)系統(tǒng)100具有熱泵裝置40和利用側(cè)裝置50，該利用側(cè)裝置50具有供利用側(cè)介質(zhì)循環(huán)的利用側(cè)回路51，并將熱泵裝置40作為熱源來進(jìn)行制熱及制冷。
[0055]<<熱泵裝置>>
[0056]熱泵裝置40具有供制冷劑循環(huán)的制冷劑回路10、地?zé)嵩磦?cè)回路20、控制裝置30和存儲裝置31，并被設(shè)置在室外。
[0057]〈制冷劑回路〉
[0058]制冷劑回路10具有第一回路IOa和第二回路10b，所述第一回路IOa是通過制冷劑配管依次連接壓縮機(jī)1、切換制冷劑的流路的四通閥2、利用側(cè)換熱器即水換熱器3、第一減壓裝置即膨脹閥4a、第一熱源換熱器即空氣熱源換熱器5a而形成的，所述第二回路IOb是與第一回路IOa的一部分并聯(lián)地連接而形成的。第二回路IOb是串聯(lián)連接第二減壓裝置即膨脹閥4b和第二熱源換熱器即地?zé)嵩磽Q熱器5b的制冷劑流路41而構(gòu)成的，并與第一回路IOa的膨脹閥4a及空氣熱源換熱器5a并聯(lián)連接。
[0059](壓縮機(jī))
[0060]壓縮機(jī)I是例如全密閉式壓縮機(jī)，并具有電動機(jī)部(未圖示)和壓縮部(未圖示)被收納在壓縮機(jī)殼體(未圖示)的結(jié)構(gòu)。被壓縮機(jī)I吸引的低壓制冷劑被壓縮成為高溫高壓制冷劑，并從壓縮機(jī)I被排出。壓縮機(jī)I通過控制裝置30借助變頻器(未圖示)被控制轉(zhuǎn)速，由此，控制熱泵裝置40的能力。這里，關(guān)于壓力的高低，不用根據(jù)與成為基準(zhǔn)的壓力(數(shù)值)之間的關(guān)系來確定，通過壓縮機(jī)I的加壓、各膨脹閥4a、4b的開閉狀態(tài)(開度)的控制等，在制冷劑回路10內(nèi)，基于相對的高低(包含中間)來表示。關(guān)于溫度的高低也是同樣的。
[0061](水換熱器)
[0062]水換熱器3對利用側(cè)裝置50的利用側(cè)回路51內(nèi)的利用側(cè)介質(zhì)(這里是水)和制冷劑回路10內(nèi)的制冷劑進(jìn)行熱交換。通過泵52使水在利用側(cè)回路51中循環(huán)，在進(jìn)行制熱的情況下，水換熱器3作為冷凝器發(fā)揮功能，利用制冷劑回路10的制冷劑的熱量將水加熱而生成熱水。在進(jìn)行制冷的情況下，水換熱器3作為蒸發(fā)器發(fā)揮功能，利用制冷劑回路10的制冷劑的冷能冷卻水而生成冷水。利用該熱水或冷水對室內(nèi)進(jìn)行制熱或制冷。該換熱器的形態(tài)是將板層疊而成的板式、或由供制冷劑流動的傳熱管和供水流動的傳熱管構(gòu)成的雙層管式等，但在本實施方式中，可以采用任意一方。此外，在利用側(cè)回路51中循環(huán)的利用側(cè)介質(zhì)不限于水，也可以采用載冷劑等防凍液。
[0063](膨脹閥)
[0064]膨脹閥4a調(diào)整在空氣熱源換熱器5a中流動的制冷劑流量。另外，膨脹閥4b調(diào)整在地?zé)嵩磽Q熱器5b的制冷劑流路41中流動的制冷劑流量。各膨脹閥4a、4b的開度基于來自控制裝置30的控制信號被可變地設(shè)定。膨脹閥4a、4b除了采用通過電氣信號使開度可變的電子膨脹閥以外，還可以并聯(lián)地連接多個孔板或毛細(xì)管，通過電磁閥等的開閉閥操作來控制向換熱器流入的制冷劑流量。
[0065](空氣熱源換熱器)
[0066]空氣熱源換熱器5a是由例如銅或鋁構(gòu)成的翅片管型換熱器。空氣熱源換熱器5a是將空氣(外氣)作為熱源的換熱器，對從風(fēng)扇8供給的外氣和制冷劑進(jìn)行熱交換。
[0067](四通閥)
[0068]四通閥2用于切換制冷劑回路10的流動。通過切換流路，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時將水換熱器3作為冷凝器利用，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時將水換熱器3作為蒸發(fā)器利用。
[0069]<<地?zé)嵩磦?cè)回路>>
[0070]熱交換介質(zhì)回路即地?zé)嵩磦?cè)回路20是通過配管依次連接地?zé)嵩磽Q熱器5b的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)流路(熱交換介質(zhì)流路)42、埋設(shè)在地下的地?zé)釗Q熱器21、和熱源輸送裝置即地?zé)嵊帽?2而構(gòu)成的。載冷劑等防凍液即作為熱交換介質(zhì)的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)在地?zé)嵩磦?cè)回路20中循環(huán)，能夠?qū)Φ責(zé)徇M(jìn)行采集。
[0071](地?zé)釗Q熱器)
[0072]向地?zé)嵩磽Q熱器5b的成為熱源換熱器的地?zé)釗Q熱器21例如由形成為大致U字形且豎直或水平地埋設(shè)在地下的樹脂制的采熱管組構(gòu)成。即使埋設(shè)相同大小的采熱管組，地?zé)釗Q熱器21的熱交換性能也因其埋設(shè)的地域及深度的不同而不同。
[0073](地?zé)嵩磽Q熱器)
[0074]地?zé)嵩磽Q熱器5b對在制冷劑回路10中循環(huán)的制冷劑和在地?zé)嵩磦?cè)回路20中循環(huán)的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換。由于通過地?zé)釗Q熱器21對地?zé)徇M(jìn)行了采集的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)流入地?zé)嵩磽Q熱器5b的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)流路42，所以從地下通過地?zé)釗Q熱器21采集的熱量被傳遞到制冷劑流路41側(cè)的制冷劑。由此，制冷劑回路10對地?zé)徇M(jìn)行采集。地?zé)嵩磽Q熱器5b與水換熱器3同樣地由板式或雙層管式等構(gòu)成，也可以使用任意一方。
[0075]<控制裝置>
[0076]控制裝置30基于來自各傳感器的檢測值,來進(jìn)行壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速控制、風(fēng)扇8的轉(zhuǎn)速控制、地?zé)嵊帽?2的轉(zhuǎn)速控制、泵52的轉(zhuǎn)速控制，使得室內(nèi)溫度成為由利用側(cè)裝置50設(shè)定的設(shè)定溫度。另外，控制裝置30進(jìn)行包含四通閥2的切換控制、后述的圖7的流程圖的處理在內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)整體的控制。
[0077]<存儲裝置>
[0078]在存儲裝置31中存儲用于算出空氣熱源換熱器5a及地?zé)嵩磽Q熱器5b的各自的當(dāng)前的熱交換性能的各種信息。關(guān)于各種信息在后面說明。[0079]<傳感器的說明>
[0080]在熱泵裝置40中根據(jù)需要設(shè)置溫度或壓力傳感器。各傳感器的檢測值被輸入控制裝置30，用于熱泵裝置40的運(yùn)轉(zhuǎn)控制、例如壓縮機(jī)I的容量控制及膨脹閥4a、4b的開度控制。在圖1中，具有第一熱源溫度檢測器即外氣溫度傳感器34a、第二熱源溫度檢測器即地?zé)釡囟葌鞲衅?4b、和制冷劑溫度檢測器即制冷劑溫度傳感器32。
[0081]外氣溫度傳感器34a檢測熱源即外氣的溫度。地?zé)釡囟葌鞲衅?4b通過地?zé)釗Q熱器21與地下之間進(jìn)行熱交換并檢測由地?zé)嵊帽?2抽出的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)的溫度。制冷劑溫度傳感器32檢測制冷劑回路10的吸入壓力的飽和溫度。此外，如圖1所示，制冷劑溫度傳感器32可以是檢測壓縮機(jī)I的吸入側(cè)的壓力的吸入壓力傳感器33，在該情況下，通過控制裝置30根據(jù)制冷劑壓力換算制冷劑飽和溫度即可。
[0082](通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的制冷劑動作(制熱運(yùn)轉(zhuǎn)))
[0083]以下，對本實施方式中的通常運(yùn)轉(zhuǎn)、尤其是制熱運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)動作進(jìn)行說明。在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥2被切換到圖1的實線側(cè)。
[0084]圖2是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與熱源溫度即外氣溫度和地下溫度之間的關(guān)系的圖。這里，地下溫度比外氣溫度高。
[0085]低溫低壓的制冷劑被壓縮機(jī)I壓縮，成為高溫高壓的制冷劑而被排出。從壓縮機(jī)I排出的高溫高壓的制冷劑通過被切換成制熱用的四通閥2流入水換熱器3，并向利用側(cè)回路51的水散熱。通過向水散熱而成為低溫高壓的制冷劑分支成兩部分，分別流入膨脹閥4a、4b而被減壓。
[0086]被膨脹閥4a減壓的制冷劑流入空氣熱源換熱器5a，從外氣吸收熱量而蒸發(fā)，并從空氣熱源換熱器5a流出。另一方面，被膨脹閥4b減壓的制冷劑流入地?zé)嵩磽Q熱器5b，與地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換而吸熱。通過這里的熱交換，對地?zé)徇M(jìn)行采集。而且，對地?zé)徇M(jìn)行采集而蒸發(fā)了的制冷劑與從空氣熱源換熱器5a流出的制冷劑合流，再通過四通閥2及制冷劑容器7a被吸引到壓縮機(jī)I。
[0087]像這樣，在通常運(yùn)轉(zhuǎn)下，進(jìn)行使用了空氣熱源和地?zé)嵩措p方的同時運(yùn)轉(zhuǎn)，但進(jìn)行使用了空氣熱源或地?zé)嵩吹膯为?dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式有時運(yùn)轉(zhuǎn)效率變高。同時運(yùn)轉(zhuǎn)和單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的切換不是本實用新型的特征，從而這里關(guān)于該切換方法并沒有特別限定，但無論如何，根據(jù)預(yù)先決定的切換判斷基準(zhǔn)切換成高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，本實用新型的特征在于，每當(dāng)進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，選擇空氣熱源和地?zé)嵩粗械哪囊粋€的選擇方法。關(guān)于該選擇方法在后面說明。此外，在以下的說明中，在沒有特別區(qū)別與熱源進(jìn)行熱交換的空氣熱源換熱器5a和地?zé)嵩磽Q熱器5b的情況下，有時總稱為熱源換熱器。
[0088](空氣熱源選擇時的制冷劑動作(制熱運(yùn)轉(zhuǎn)))
[0089]在選擇空氣熱源的情況下，對膨脹閥4a進(jìn)行開度控制，使膨脹閥4b關(guān)閉，使地?zé)嵊帽?2停止，并使風(fēng)扇8運(yùn)轉(zhuǎn)。從壓縮機(jī)I排出的制冷劑通過被切換到制熱用的四通閥2而流入水換熱器3，并向利用側(cè)介質(zhì)即水散熱。在成為高壓低溫的制冷劑通過膨脹閥4a被減壓之后，流入空氣熱源換熱器5a，從外氣吸收熱量，由此，制冷劑蒸發(fā)。而且，從空氣熱源換熱器5a流出的制冷劑再流入四通閥2之后，通過制冷劑容器7a并被吸引到壓縮機(jī)I。
[0090](地?zé)釤嵩催x擇時的制冷劑動作(制熱運(yùn)轉(zhuǎn)))
[0091]在選擇地?zé)嵩吹那闆r下，使膨脹閥4a關(guān)閉，對膨脹閥4b進(jìn)行開度控制，驅(qū)動地?zé)嵊帽?2，并使風(fēng)扇8停止。從壓縮機(jī)I排出的制冷劑通過被切換成制熱用的四通閥2而流入水換熱器3，并向利用側(cè)介質(zhì)即水散熱。在成為高壓低溫的制冷劑被膨脹閥4b減壓之后，流入地?zé)嵩磽Q熱器5b。
[0092]另一方面，在地?zé)嵩磦?cè)回路20中，在地?zé)釗Q熱器21中，地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)與地下之間進(jìn)行熱交換而對地?zé)徇M(jìn)行采集，對地?zé)徇M(jìn)行采集了的地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)流入地?zé)嵩磽Q熱器5b。而且，制冷劑回路10的制冷劑在地?zé)嵩磽Q熱器5b中與地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換而對地?zé)徇M(jìn)行采集，并蒸發(fā)。而且，從地?zé)嵩磽Q熱器5b流出的制冷劑再流入四通閥2之后，通過制冷劑容器7a并被吸引到壓縮機(jī)I。
[0093](通常運(yùn)轉(zhuǎn)時的制冷劑動作(制冷運(yùn)轉(zhuǎn)))
[0094]以下，對本實施方式中的通常運(yùn)轉(zhuǎn)、尤其是制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)動作進(jìn)行說明。在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，四通閥2被切換到圖1的虛線側(cè)。
[0095]圖3是表示圖1的空調(diào)系統(tǒng)中的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和熱源溫度(外氣溫度及地下溫度)之間的關(guān)系的圖。這里，地?zé)釡囟缺瓤諝鉁囟鹊汀?br> [0096]低溫低壓的制冷劑被壓縮機(jī)I壓縮，成為高溫高壓的制冷劑被排出。從壓縮機(jī)I排出的高溫高壓的制冷劑通過被切換成制冷用的四通閥2之后，分成兩部分，一部分流入空氣熱源換熱器5a，另一部分流入地?zé)嵩磽Q熱器5b。
[0097]流入空氣熱源換熱器5a的制冷劑向外氣散熱成為低溫高壓制冷劑并從空氣熱源換熱器5a流出，流入膨脹閥4a被減壓。另一方面，流入地?zé)嵩磽Q熱器5b的制冷劑向地?zé)嵩磦?cè)介質(zhì)散熱而 成為低溫高壓制冷劑并從地?zé)嵩磽Q熱器5b流出，流入膨脹閥4b而被減壓。而且，被膨脹閥4b減壓的制冷劑與被膨脹閥4a減壓的制冷劑合流并流入水換熱器3。流入水換熱器3的制冷劑從利用側(cè)回路51的水吸熱而蒸發(fā)，通過四通閥2及制冷劑容器7a再被吸引到壓縮機(jī)I。
[0098](熱源切換控制方法)
[0099]以下，對本實施方式中的熱源的選擇方法進(jìn)行說明。在本實施方式中，算出各熱源換熱器各自中的熱交換量，并選擇熱交換量多的一方。因此，需要算出各熱源換熱器各自中的熱交換量。這里，對制熱運(yùn)轉(zhuǎn)的情況、即將熱源換熱器作為吸熱器利用的情況進(jìn)行說明。
[0100](空氣熱源換熱器的熱交換量Qa)
[0101]在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，空氣熱源換熱器5a作為蒸發(fā)器發(fā)揮功能。在空氣熱源換熱器5a中，在潮濕的空氣中伴隨著冷凝的情況(濕潤面)多，但在這里，為了簡化說明，對空氣側(cè)的換熱器表面不伴隨著冷凝(干燥面)的情況進(jìn)行說明。
[0102]空氣熱源換熱器5a的熱交換量Qa能夠使用通過空氣熱源換熱器5a的風(fēng)量Ga、空氣的比熱Cpa、空氣側(cè)溫度效率ε a、由外氣溫度傳感器34a檢測的外氣溫度Tao1、和由制冷劑溫度傳感器32檢測的制冷劑飽和溫度Ts，用式(I)表示。
[0103]【式I】
[0104]Qa=Ga.Cpa.ea.(Tao1-Ts)...(I)
[0105]制冷劑側(cè)是飽和溫度，在管內(nèi)側(cè)的流動方向上沒有溫度變化的情況下，空氣側(cè)溫度效率ε a能夠使用空氣熱源換熱器5a的空氣側(cè)傳熱面積Ao、熱通過率Ka，用式(2)表示。
[0106]【式2】
【權(quán)利要求】
1.一種熱泵裝置，其特征在于，具有: 制冷劑回路，其具有第一回路和第二回路，所述第一回路是依次連接壓縮機(jī)、利用側(cè)換熱器的制冷劑流路、第一減壓裝置、將第一熱源即外氣作為熱源使用的第一熱源換熱器而成的，所述第二回路是串聯(lián)連接第二減壓裝置及第二熱源換熱器的制冷劑流路而構(gòu)成的，并與所述第一回路的所述第一減壓裝置及所述第一熱源換熱器并聯(lián)連接； 熱交換介質(zhì)回路，其具有所述第二熱源換熱器的熱交換介質(zhì)流路、和與不同于所述外氣的其他熱源進(jìn)行熱交換并對所述其他熱源吸熱的第二熱源即熱交換介質(zhì)進(jìn)行輸送的熱源輸送裝置，通過所述熱源輸送裝置供所述熱交換介質(zhì)循環(huán)； 控制裝置，其被設(shè)定成根據(jù)所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器的各自中的熱交換量切換同時運(yùn)轉(zhuǎn)和單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)是使制冷劑向所述第一熱源換熱器和所述第二熱源換熱器雙方流動，所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)是選擇所述第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器而使制冷劑流動。
2.如權(quán)利要求1所述的熱泵裝置，其特征在于，具有: 第一熱源溫度檢測器，其檢測所述第一熱源的溫度； 第二熱源溫度檢測器，其檢測所述第二熱源的溫度； 存儲裝置，其存儲用于算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的當(dāng)前的熱交換性能的信息， 所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時， 基于存儲在所述存儲裝置中的所述信息、由所述第一熱源溫度檢測器檢測到的所述第一熱源的溫度、由所述第二熱源溫度檢測器檢測到的所述第二熱源的溫度，算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器的各自中的熱交換量，并選擇熱交換量多的一方。
3.如權(quán)利要求2所述的熱泵裝置，其特征在于，所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，即使在所述第一熱源的溫度比所述第二熱源的溫度小的情況下，在所述第一熱源換熱器的熱交換量比所述第二熱源換熱器的熱交換量大的情況下，也選擇所述第一熱源換熱器。
4.如權(quán)利要求2所述的熱泵裝置，其特征在于，所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時，即使在所述第二熱源的溫度比所述第一熱源的溫度小的情況下，在所述第二熱源換熱器的熱交換量比所述第二熱源換熱器的熱交換量大的情況下，也選擇所述第二熱源換熱器。
5.如權(quán)利要求2~4中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于， 所述熱源輸送裝置是使所述第二熱源循環(huán)的泵， 具有向所述第一熱源換熱器吹送所述第一熱源的風(fēng)扇， 存儲在所述存儲裝置中的所述信息是為了使用包含所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、所述風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速及所述泵的轉(zhuǎn)速在內(nèi)的當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，換算成所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的熱交換性能所必需的信息。
6.如權(quán)利要求1所述的熱泵裝置，其特征在于， 所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時， 基于所述第一減壓裝置的開度和所述第二減壓裝置的開度的比較，判斷所述第一熱源換熱器的熱交換量和所述第二熱源換熱器的熱交換量的大小，并選擇熱交換量多的一方。
7.如權(quán)利要求1所述的熱泵裝置，其特征在于，具有: 第一熱源溫度檢測器，其檢測所述第一熱源的溫度； 第二熱源溫度檢測器，其檢測所述第二熱源的溫度； 存儲裝置，其存儲用于算出所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器各自的當(dāng)前的熱交換性能的信息， 所述控制裝置被設(shè)定成每當(dāng)從所述同時運(yùn)轉(zhuǎn)切換到所述單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時， 根據(jù)在所述利用側(cè)換熱器的利用側(cè)回路中流動的利用側(cè)熱介質(zhì)的出入口溫度、在所述利用側(cè)回路中流動的利用側(cè)熱介質(zhì)的流量、所述壓縮機(jī)的輸入算出熱源側(cè)的熱交換量，基于存儲在所述存儲裝置中的所述信息、由所述第一熱源溫度檢測器檢測到的所述第一熱源的溫度、由所述第二熱源溫度檢測器檢測到的所述第二熱源的溫度，算出所述第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器的熱交換量， 根據(jù)所述熱源側(cè)的熱交換量與第一熱源換熱器或所述第二熱源換熱器的熱交換量的比較，選擇所述第一熱源換熱器及所述第二熱源換熱器的熱交換量多的一方。
8.如權(quán)利要求1~4、6、7中任一項所述的熱泵裝置，其特征在于，作為所述其他熱源，使用地?zé)?、地下水、海水、太陽能熱水及鍋爐的任意一方。
9.如權(quán)利要求5所述的熱泵裝置，其特征在于，作為所述其他熱源，使用地?zé)帷⒌叵滤?、海水、太陽能熱水及鍋爐的任意一方。
【文檔編號】F25B41/00GK203478673SQ201320561605
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】加藤央平 申請人:三菱電機(jī)株式會社