JP5582059B2 - Heat pump hot water heater - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプ温水暖房機の省エネルギー制御に係るものである。 The present invention relates to energy saving control of a heat pump hot water heater.
従来のヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルと水熱媒サイクルを備え、ヒートポンプサイクルを流れる冷媒が、水熱媒サイクルを流れる水熱媒を水熱媒熱交換器115で加熱し、加熱された水熱媒が複数の室内放熱器125に送水され放熱し、部屋の暖房行う。水熱媒を送水する手段としては、交流もしくは直流電源で駆動する循環ポンプ121が利用されている。 The conventional heat pump hot water heater includes a heat pump cycle and a water heating medium cycle, and the refrigerant flowing through the heat pump cycle heats the water heating medium flowing through the water heating medium cycle by the water heating medium heat exchanger 115, and the heated water. The heat medium is sent to the plurality of indoor radiators 125 to dissipate heat and heat the room. A circulating pump 121 driven by an alternating current or direct current power source is used as a means for feeding the water heating medium.
交流電源駆動の循環ポンプを利用した場合、常に一定の揚程で運転するため、暖房運転を行う室内放熱器の数が同じである限り、常に水熱媒の循環流量は同じとなる。交流電源駆動の循環ポンプは、低コストで制御が容易であるという利点から、広く利用されている。 When an AC power supply circulation pump is used, since it always operates with a constant head, as long as the number of indoor radiators that perform heating operation is the same, the circulation flow rate of the hydrothermal medium is always the same. AC power supply driven circulation pumps are widely used because of their low cost and easy control.
しかし、水熱媒の循環量が一定であるため、ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる場合がある。 However, since the circulation amount of the hydrothermal medium is constant, the efficiency of the heat pump hot water heater may deteriorate.
室内放熱器の総数が4台で、交流電源駆動の循環ポンプ121が毎分6.0Lの水熱媒を送水しているヒートポンプ温水暖房機にて説明する。 The explanation will be made with a heat pump hot water heater in which the total number of indoor radiators is four and the circulation pump 121 driven by an AC power source supplies 6.0 L of a water heating medium per minute.
ヒートポンプ温水暖房機の効率が悪くなる例として、4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を送水し、水熱媒熱交換器115から流出する水熱媒の往き温度Twoが目標往き温度Twotとなり、かつ、水熱媒熱交換器115で水熱媒を加熱する熱量と、室内放熱器125で放熱する熱量とが平衡となっている状態から、利用者の設定により、3台の室内放熱(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した後の状態が挙げられる。 As an example in which the efficiency of the heat pump hot water heater deteriorates, the water heat medium is sent to all four indoor radiators (125a to 125d), and the forward temperature Two of the water heat medium flowing out from the water heat medium heat exchanger 115 is From a state in which the heat amount that heats the water heat medium by the water heat medium heat exchanger 115 and the heat amount that dissipates the heat from the indoor radiator 125 is equal to the target going temperature Twot, 3 according to the user setting. The state after stopping water supply of the hydrothermal medium to indoor heat dissipation (125a-125c) of a stand is mentioned.
室内放熱器125a〜125dがすべて同じものであると仮定すると、4台全ての室内放熱器に水熱媒を送水している状態では、室内放熱器1台当たりに送水される水熱媒の流量は毎分6.0L/4=1.5Lである。 Assuming that all of the indoor radiators 125a to 125d are the same, the flow rate of the water heating medium sent to each indoor radiator in a state where the water heating medium is fed to all four indoor radiators. Is 6.0 L / 4 = 1.5 L per minute.
ここで、室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の送水を停止すると、残りの室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、4倍の毎分6.0Lと大幅に増加する。 Here, when the water supply of the water heat medium to the indoor radiators 125a to 125c is stopped, the circulation amount of the water heat medium in the remaining indoor radiator 125d is greatly increased to 6.0 L per minute, which is four times as much.
実際には、室内放熱器内に敷設された水熱媒配管に流れる水熱媒の量が増加すると、抵抗が増加するため、室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、毎分6.0Lよりも少し小さな値となるが、ここでは、単純化するため、毎分6.0Lとなるものとする。 Actually, as the amount of the water heat medium flowing through the water heat medium pipe laid in the indoor radiator increases, the resistance increases. Therefore, the circulation amount of the water heat medium in the indoor radiator 125d is 6. Although the value is a little smaller than 0L, here it is assumed to be 6.0L per minute for simplification.
一般的に、水熱媒熱交換器115から流出する水熱媒の往き温度Two、水熱媒熱交換器115に流入する戻り温度Twi、水熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量をME、そして、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEとの間には、数1で示す関係式が成り立つ。 Generally, the return temperature Two of the water heat medium flowing out from the water heat medium heat exchanger 115, the return temperature Twi flowing into the water heat medium heat exchanger 115, and the circulation of the water heat medium flowing through the water heat medium heat exchanger 115 The relational expression shown in Equation 1 holds between the quantity M E and the quantity of heat Q E for heating the water heat medium in the water heat medium heat exchanger 115.
(数1) QE = (Two−Twi)×ME
また、室内放熱器125i(i=a〜d)から流出する水熱媒の温度をTwii、室内放熱器125iを流れる水熱媒の循環量をMi、室内放熱器125iにおいて室内に放熱
する熱量をQiとし、室内放熱器125iに流入する水熱媒の温度は往き温度Twoと等しいと仮定すると、数2で示す関係式が成り立つ。
(Equation 1) Q E = (Two−Twi) × M E
Further, the temperature of the hydrothermal medium flowing out from the indoor radiator 125i (i = a to d) is Twi i , the circulation amount of the hydrothermal medium flowing through the indoor radiator 125i is M i , and the indoor radiator 125i radiates heat indoors. Assuming that the amount of heat is Qi and the temperature of the hydrothermal medium flowing into the indoor radiator 125i is equal to the forward temperature Two, the relational expression shown in Equation 2 is established.
(数2) Qi = (Two−Twii)×Mi
数1と数2の間には、QE=ΣQi、ME=ΣMiが成り立つ。
(Expression 2) Q i = (Two−Twi i ) × M i
Between Equation 1 and Equation 2, Q E = ΣQ i and M E = ΣM i hold.
上記例において、室内放熱器125dにおける放熱量Qdが一定であると仮定すると、室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量Mdが、毎分1.5Lから4倍の6.0Lに増加すると、数2の関係より、温度差Two−Twidは1/4に縮小することになる。 In the above example, the heat radiation amount Q d in the indoor radiator 125d is assumed to be constant, the circulating amount M d hydrothermal medium in the indoor radiator 125d is increased four-fold 6.0L per minute 1.5L Then, from the number 2 of the relationship, the temperature difference two-Twi d will be reduced to 1/4.
しかし、実際には、室内放熱器125d内に敷設された水熱媒配管内には数Lの水熱媒を保有しているため、即座に温度差Two−Twidは1/4に縮小しない。 However, in practice, since the indoor radiator laid water heating medium inside the pipe within 125d holds a hydrothermal medium number L, the temperature difference Two-Twi d instantly not reduced to 1/4 .
この理由は、水熱媒の循環量Mdが増加しても、その瞬間において、室内放熱器125d内の流出配管により近い位置に存在する水熱媒ほど、水熱媒の循環量Mdの増加により配管内を流れる熱流媒の温度低下を小さくする影響を受けずに、室内放熱器125dから流出するためである。すなわち、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twidは徐々に上昇することになる。 The reason for this is that even if the circulation amount M d of the hydrothermal medium increases, the hydrothermal medium that is located closer to the outflow pipe in the indoor radiator 125 d at that moment increases the circulation amount M d of the hydrothermal medium. This is because the flow out from the indoor radiator 125d without being affected by reducing the temperature drop of the heat transfer medium flowing in the pipe due to the increase. That is, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d gradually rises.
次に、水熱媒熱交換器115で加熱された後の水熱媒の往き温度Twoは、戻り温度Twiの上昇に追随して上昇する。熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量MEは毎分6.0Lで変化しないため、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEが一定ならば、数1の関係より、温度差Two−Twiが一定となるからである。 Next, the forward temperature Two of the hydrothermal medium after being heated by the hydrothermal medium heat exchanger 115 rises following the increase of the return temperature Twi. Since the circulation amount M E of the water heat medium flowing through the heat medium heat exchanger 115 does not change at 6.0 L per minute, if the heat amount Q E for heating the water heat medium in the water heat medium heat exchanger 115 is constant, the number This is because the temperature difference Two-Twi is constant from the relationship of 1.
従来のヒートポンプ温水暖房機では、往き温度Twoを、利用者が設定した目標往き温度Twotとなるように、主にヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御している。 In the conventional heat pump hot water heater, the frequency of the compressor of the heat pump cycle is mainly controlled so that the going temperature Two becomes the target going temperature Two set by the user.
上記のように往き温度Twoが上昇した場合は、圧縮機の周波数を下げ、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEを下げて、往き温度Twoを低下させる制御を行う。十分に時間が経過した後では、QE=Qdとなるまで圧縮機の周波数は下げられており、往き温度Twoは目標往き温度Twotに保持される。 If forward as described above temperature Two rises, lowers the frequency of the compressor, the water heat medium heat exchanger 115 lowers the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium, performs a control to reduce the forward temperature Two . After sufficient time has elapsed, the frequency of the compressor is lowered until Q E = Q d , and the forward temperature Two is maintained at the target forward temperature Twot.
一方、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twidは上昇したままになっており、十分に時間が経過した後では、温度差Two−Twidは、数2に基づき、1/4となる。 On the other hand, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d and remains elevated, after sufficient time has elapsed, the temperature difference Two-Twi d based on the number 2, 1/4 It becomes.
すなわち、戻り温度Twiは上昇し、往き温度Twoに接近している。結果として、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度は高くなり、サイクル効率が悪化してしまう。 That is, the return temperature Twi rises and approaches the forward temperature Two. As a result, the condensation temperature in the heat pump cycle becomes high and the cycle efficiency is deteriorated.
このような事態を避けるため、直流電源駆動で循環流量を制御できる循環ポンプを使用し、ヒートポンプ温水暖房機の高効率化を図る技術がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 In order to avoid such a situation, there is a technique for improving the efficiency of the heat pump hot water heater by using a circulation pump that can control the circulation flow rate by driving a DC power source (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
特許文献1には、水熱媒の往き温度Twoと戻り温度Twiとの差である往き戻り温度差Two−Twiが、所定の範囲内となるように、循環ポンプの回転数の制御方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method for controlling the rotational speed of a circulation pump so that a forward return temperature difference Two-Twi, which is a difference between a forward temperature Two and a return temperature Twi of the hydrothermal medium, is within a predetermined range. Has been.
特許文献1では、戻り温度Twiの過度の上昇を抑え、すなわち、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できると記述されている。 In Patent Document 1, an excessive increase in the return temperature Twi is suppressed, that is, an excessive increase in the refrigerant condensation temperature in the hydrothermal heat exchanger is suppressed, cycle efficiency deterioration is prevented, and the power consumption of the circulation pump is reduced. It is described that it can be reduced.
図5に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔTa(=Two−Tw)を算出し(ステップS04)、往き戻り温度差が所定値(4K)よりも小さい場合、もしくは、目標往き温度Twotが確保されていない場合は、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS09)。 FIG. 5 shows a control flow of the circulation pump of this control method. When the return temperature difference ΔTa (= Two−Tw) is calculated (step S04) and the return temperature difference is smaller than a predetermined value (4K), or when the target return temperature Two is not secured, the water heat The circulation pump is controlled so as to reduce the circulation flow rate of the medium (step S09).
逆に、往き温度Twoが目標往き温度Twotとほぼ近い温度を確保していても、往き戻り温度差が所定値(20K)以上となっている場合は、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する(ステップS10)。 On the contrary, if the return temperature difference is equal to or greater than the predetermined value (20K) even if the forward temperature Two is close to the target forward temperature Two, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is increased. The circulation pump is controlled (step S10).
すなわち、往き戻り温度差が所定範囲内(4K以上20K未満)で、かつ目標往き温度Twotが確保されている場合のみ、水熱媒の循環流量は保持される(ステップS08)。 That is, only when the return temperature difference is within a predetermined range (4K or more and less than 20K) and the target return temperature Two is ensured, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is maintained (step S08).
また、特許文献2には、水熱媒の往き温度Twoが目標往き温度(Twot)となるようにヒートポンプサイクルにおけるヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数を制御し、これと平行して、往き戻り温度差Two−Twiが目標往き戻り温度差となるように循環ポンプを制御する方法が開示されている。 In Patent Document 2, the frequency of the compressor of the heat pump cycle in the heat pump cycle is controlled so that the forward temperature Two of the hydrothermal medium becomes the target forward temperature (Twot). A method of controlling the circulation pump so that Two-Twi becomes a target return temperature difference is disclosed.
図6に、この制御方法の循環ポンプの制御フローを示す。往き戻り温度差ΔTa(=Two−Tw)を算出し(ステップS24)、往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも大きい状態を所定時間維持しているならば、温度差が大きすぎるとみなして、水熱媒の循環流量を大きくするよう、循環ポンプを制御する(ステップS26)。 FIG. 6 shows a control flow of the circulation pump of this control method. The return temperature difference ΔTa (= Two−Tw) is calculated (step S24), and if the return temperature difference ΔTa is larger than the target return temperature difference ΔTat for a predetermined time, the temperature difference is too large. Therefore, the circulation pump is controlled to increase the circulation flow rate of the water heating medium (step S26).
逆に、往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも小さい、もしくは往き戻り温度差ΔTaが目標往き戻り温度差ΔTatよりも大きい状態を所定時間維持できていない場合は、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの関係を調べる(ステップS27)。 On the other hand, when the return / return temperature difference ΔTa is smaller than the target return / return temperature difference ΔTat or the return / return temperature difference ΔTa is larger than the target return / return temperature difference ΔTat for a predetermined time, the return temperature Two The relationship with the target going temperature Twot is examined (step S27).
往き温度Twoが目標往き温度Twot以上の状態が所定時間維持されている状態では、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS28)。逆に、往き温度Twoが目標往き温度Twot未満、もしくは、往き温度Twoが目標往き温度Twot以上の状態が所定時間維持されていない状態では、水熱媒の循環流量は据え置く。 In a state in which the state where the going temperature Two is equal to or higher than the target going temperature Two is maintained for a predetermined time, the circulation pump is controlled so as to reduce the circulation flow rate of the hydrothermal medium (step S28). Conversely, in the state where the forward temperature Two is lower than the target forward temperature Two or the state where the forward temperature Two is equal to or higher than the target forward temperature Thot has not been maintained for a predetermined time, the circulating flow rate of the hydrothermal medium is left unchanged.
なお、ステップS26とステップS28において、循環ポンプの制御には、PI制御が用いられている。また、S25以降の処理は一定時間ごと行い、水熱媒の循環流量はその間据え置く。 In step S26 and step S28, PI control is used for controlling the circulation pump. Moreover, the process after S25 is performed for every fixed time, and the circulation flow rate of a hydrothermal medium is deferred in the meantime.
特許文献2でも、特許文献1と同様、水熱媒熱交換器における冷媒凝縮温度の過度の上昇を抑えて、サイクル効率悪化を防止し、かつ、循環ポンプの消費電力を削減できるとしている。 In Patent Document 2, as in Patent Document 1, excessive increase in the refrigerant condensing temperature in the hydrothermal heat exchanger is suppressed, cycle efficiency deterioration is prevented, and power consumption of the circulation pump can be reduced.
特許文献1には、循環ポンプの回転数の制御のみ記載されており、ヒートポンプサイク
ルの圧縮機の周波数制御との関連が記載されていない。このような制御を行うと、上述した例では、往き温度Twoが目標往き温度Twotに保てない場合がある。
Patent Document 1 only describes the control of the rotational speed of the circulation pump, and does not describe the relationship with the frequency control of the compressor of the heat pump cycle. When such control is performed, in the above-described example, the forward temperature Two may not be maintained at the target forward temperature Two.
4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を送水している状態から、利用者の設定により、3台の室内放熱(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止した直後は、上述したように、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twidが上昇し、水熱媒熱交換器115に流入する戻り温度Twiも上昇するため、水熱媒熱交換器115を通過した後の往き温度Twoも上昇する。 From the state where the water heat medium is supplied to all four indoor radiators (125a to 125d), the water supply of the water heat medium to the three indoor heat radiators (125a to 125c) is stopped by the user setting. immediately after, as described above, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d increases, since the increased return temperature Twi flowing into the water heat medium heat exchanger 115, the water heating medium heat exchanger The going-out temperature Two after passing through 115 also rises.
特許文献1の制御方法では、往き温度Twoの上昇により、水熱媒の循環流量を下げるよう、循環ポンプを制御する(ステップS09)。この結果、水熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量MEは低下する。 In the control method of Patent Document 1, the circulation pump is controlled so as to lower the circulation flow rate of the hydrothermal medium by increasing the going-out temperature Two (step S09). As a result, the circulation amount M E hydrothermal medium flowing through the water heat medium heat exchanger 115 is reduced.
一方、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEは調整せず一定であるため、数1より、往き戻り温度差Two−Twiは拡大する。このとき、戻り温度Twiは上昇する傾向にあるため、往き温度Twoはさらに上昇し、目標往き温度Twotから大きく乖離してしまう恐れがある。 Meanwhile, since the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115 is constant without adjusting, from the number 1, the forward return temperature difference Two-Twi expands. At this time, since the return temperature Twi tends to increase, the forward temperature Two further increases, and there is a possibility that the return temperature Twi may greatly deviate from the target forward temperature Twot.
特許文献2には、循環ポンプの回転数の制御と、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御とが平行して行う旨が記載されている。しかし、両者の制御時間間隔の関係についての記述はなく、制御が不安定になる恐れがある。 Patent Document 2 describes that the control of the rotational speed of the circulation pump and the frequency control of the compressor of the heat pump cycle are performed in parallel. However, there is no description about the relationship between the control time intervals between the two, and there is a possibility that the control becomes unstable.
前述の例で説明すると、3台の室内放熱器(125a〜125c)への水熱媒の送水を停止すると、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEは明らかに過大である。従って、ヒートポンプサイクルの圧縮機の周波数制御は、往き温度Twoが上昇し、目標往き温度Twotから乖離し始めると、往き温度Twoが目標往き温度Twotを保てるよう、比較的短い時間(10〜30秒)で動作する必要がある。 Referring to the previous example, stopping the water supply of the water heating medium into three indoor radiator (125a-125c), the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115 is clearly excessive It is. Therefore, in the frequency control of the compressor of the heat pump cycle, when the forward temperature Two rises and begins to deviate from the target forward temperature Two, a relatively short time (10 to 30 seconds) is maintained so that the forward temperature Two can maintain the target forward temperature Twot. ) Need to work.
前述したように、圧縮機周波数のみを低下させた場合、往き温度Twoの上昇は抑制され、低下に転じる。一方で、戻り温度Twiは徐々に上昇し、往き戻り温度差Two−Twiは徐々に縮小する。 As described above, when only the compressor frequency is decreased, the increase in the going temperature Two is suppressed and starts to decrease. On the other hand, the return temperature Twi gradually increases, and the return temperature difference Two-Twi gradually decreases.
もし、図6におけるステップS23の「一定時間」と、ステップS25やステップS27の「所定時間」が、圧縮機の周波数制御が行われる時間間隔と同等以下の場合は、循環ポンプ121のPI制御は、上記のような過渡状態において行われることになり、圧縮機の周波数制御の影響が反映されてしまう。 If the “certain time” in step S23 in FIG. 6 and the “predetermined time” in steps S25 and S27 are equal to or less than the time interval during which the frequency control of the compressor is performed, the PI control of the circulation pump 121 is performed. In this transient state, the influence of the compressor frequency control is reflected.
もちろん、圧縮機の周波数制御にも、循環ポンプの制御の影響が反映され、制御全体が不安定に陥る恐れがある。 Of course, the influence of the control of the circulation pump is reflected also in the frequency control of the compressor, and there is a possibility that the whole control becomes unstable.
圧縮機の周波数制御の影響を排除するため、ステップS23の「一定時間」と、ステップS25やステップS27の「所定時間」は、ともに十分長く取る必要がある。制御による省エネ効果を発揮するためには、該時間をできるだけ短く設定したほうがよいが、室内放熱器125a〜125dが異なる広さを持ち、上記過渡状態が送水する室内放熱器ごとに違う場合も考慮すると、上記時間の具体的な設定方法を明確化する必要があった。 In order to eliminate the influence of the frequency control of the compressor, both the “certain time” in step S23 and the “predetermined time” in steps S25 and S27 need to be sufficiently long. In order to exert the energy saving effect by the control, it is better to set the time as short as possible. However, it is considered that the indoor radiators 125a to 125d have different sizes and the above transient state is different for each indoor radiator to be supplied with water. Then, it was necessary to clarify the specific setting method of the said time.
本発明は前記従来の課題を解決するもので、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problem, while holding the forward temperature at the target forward temperature, suppressing an increase in the return temperature, particularly when the indoor heating load is small, suppressing an increase in the condensation temperature in the heat pump cycle, An object of the present invention is to provide a heat pump hot water heater having high operation efficiency of a heat pump cycle.
前記従来の課題を解決するために、本発明のヒートポンプ温水暖房機は、往き温度が、目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しながら、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数をN1からN2に減少させた場合、変化前の水熱媒の流量にN2/N1を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御するものである。これによって、利用者の設定により、熱媒熱交換器との間で水熱媒を循環させる室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合でも、往き温度を利用者が設定した目標往き温度に保持しつつ、水熱媒の循環流量を下げて戻り温度の上昇を抑える。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the heat pump hot water heater of the present invention controls the operating frequency of the compressor so that the forward temperature becomes the target forward temperature, and the water is exchanged with the heat transfer medium heat exchanger. When the number of indoor radiators that circulate the heat medium is reduced from N1 to N2, the circulation pump is controlled so that the flow rate of the hydrothermal medium before the change is multiplied by N2 / N1. . As a result, the number of indoor radiators that circulate the water heat medium to and from the heat medium heat exchanger is reduced by the user's settings, and the user sets the outgoing temperature even when the heat load drops sharply. While maintaining the target air temperature, the circulating flow rate of the water heating medium is lowered to suppress the return temperature from rising.
本発明によれば、往き温度を目標往き温度に保持しつつ、戻り温度の上昇を抑え、特に室内暖房負荷が小さい場合において、ヒートポンプサイクルにおける凝縮温度の上昇を抑え、ヒートポンプサイクルの運転効率が高いヒートポンプ温水暖房機を提供できる。 According to the present invention, while maintaining the forward temperature at the target forward temperature, the increase in the return temperature is suppressed, and particularly when the indoor heating load is small, the increase in the condensation temperature in the heat pump cycle is suppressed, and the operation efficiency of the heat pump cycle is high. A heat pump hot water heater can be provided.
第1の発明は、往き温度が目標往き温度となるように圧縮機の動作周波数を制御しつつ、水熱媒を供給する室内放熱器の数がN1からN2に減少した場合、変化前の水熱媒の流量にN2/N1を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御する。
In the first invention, when the number of indoor radiators supplying the water heat medium is reduced from N1 to N2 while controlling the operating frequency of the compressor so that the going temperature becomes the target going temperature, the water before the change is changed. The circulating pump is controlled so that the flow rate of the heat medium is multiplied by N2 / N1.
このため、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を急低下させて、戻り温度の上昇を即座に抑え、ヒートポンプサイクルの凝縮温度の上昇を防ぐ。この結果、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。 For this reason, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium decreases and the heat load decreases sharply due to user settings, the flow rate of the water heat medium is suddenly decreased to increase the return temperature. Immediately suppresses and prevents an increase in the condensation temperature of the heat pump cycle. As a result, it is possible to prevent a reduction in the efficiency of the heat pump cycle and reduce the operating power of the circulation pump.
第2の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が変化し、水熱媒を供給する室内放熱器の内部配管に保有する水熱媒の容積の和が、L1からL2に減少した場合に、変化前の水熱媒の流量にL2/L1を乗じた流量となるよう、循環ポンプを制御する。
In the second aspect of the invention, the number of indoor radiators that supply the water heating medium changes, and the sum of the volumes of the water heating medium held in the internal piping of the indoor radiator that supplies the water heating medium decreases from L1 to L2. In this case, the circulation pump is controlled so that the flow rate of the hydrothermal medium before the change is multiplied by L2 / L1.
このため、特に、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、水熱媒の流量を、室内放熱器の面積や内部配管仕様の違いを考慮した量に急低下させる。 For this reason, in particular, when the number of indoor radiators that supply the water heating medium is reduced due to user settings, and the thermal load is drastically reduced, the flow rate of the water heating medium is changed to the area of the indoor radiator and the internal Reduce rapidly to an amount that takes into account differences in piping specifications.
たとえば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が4台から1台に減ったとき、残りの1台の室内放熱器の面積が広く、水熱媒保有量が大きい場合は、水熱媒の流量を多めに設定する。逆に、残りの1台の室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定する。 For example, when the number of indoor radiators supplying the water heat medium is reduced from four to one, the remaining one indoor radiator is wide and the water heat medium holding amount is large. Set a larger flow rate. Conversely, if the area of the remaining one indoor radiator is small and the amount of the water heat medium is small, the flow rate of the water heat medium is set to be small.
したがって、第2の発明は、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、第1の発明に比べて適切に設定することができるとともに、第1の発明と同じく、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。 Therefore, according to the second aspect of the present invention, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium decreases and the heat load rapidly decreases, the target flow rate of the water heat medium is set according to the user setting. As with the first aspect of the invention, it is possible to set appropriately, and as with the first aspect of the invention, the rise in the return temperature is immediately suppressed, the rise in the condensation temperature is prevented, the efficiency of the heat pump cycle is prevented from being lowered, and the circulation The driving power of the pump can be reduced.
第3の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の往き温度と目標往き温度との差が往き温度誤差許容範囲以内のときのみ、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっていると判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。 According to a third aspect of the present invention, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium is reduced, the water heat medium is only used when the difference between the unwinding temperature and the target temperature is within the allowable temperature error range. It is judged that the room in which the indoor radiator is being supplied is sufficiently warm, and the flow rate of the water heating medium is reduced by the circulation pump.
このため、利用者が、十分暖まっている部屋の室内放熱器への水熱媒の供給を停止し、暖まっていない部屋の室内放熱器だけに水熱媒を供給するよう設定変更した場合などにおいては、水熱媒の流量が低下して、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下し、当該室内放熱器に供給する熱量が低下する可能性があるが、第3の発明はこれを防止することができる。 For this reason, when the user changes the setting so that the supply of the water heat medium to the indoor radiator in a room that is sufficiently warmed is stopped and the water heat medium is supplied only to the indoor radiator in a room that is not warm. In the third invention, the flow rate of the hydrothermal medium decreases, the going-out temperature temporarily rises, the frequency of the compressor decreases, and the amount of heat supplied to the indoor radiator decreases. Can prevent this.
第4の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数を減少させた場合、減少前の戻り温度が目標戻り温度以上のときに、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋は十分暖まっているものと判断し、循環ポンプにより水熱媒の流量を低下させる。 According to a fourth aspect of the present invention, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium is reduced, an indoor radiator that supplies the water heat medium is installed when the return temperature before the decrease is equal to or higher than the target return temperature. The room is judged to be sufficiently warm, and the flow rate of the hydrothermal medium is reduced by a circulation pump.
目標戻り温度は、目標往き温度よりは低いが、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が十分暖まっていることを判断できる温度に設定する。戻り温度が目標戻り温度以上のときは、各室内放熱器の内部配管に存在する水熱媒の温度は少なくとも目標戻り温度程度に達し、各室内放熱器が設置された部屋は十分に暖まっていると考えることができる。 Although the target return temperature is lower than the target return temperature, it is set to a temperature at which it can be determined that the room in which the indoor radiator that supplies the hydrothermal medium is installed is sufficiently warm. When the return temperature is equal to or higher than the target return temperature, the temperature of the hydrothermal medium existing in the internal piping of each indoor radiator reaches at least the target return temperature, and the room where each indoor radiator is installed is sufficiently warm. Can be considered.
このため、第4の発明は、水熱媒を供給している室内放熱器が設置された部屋が暖まっているかどうかを判断できる。 For this reason, 4th invention can judge whether the room in which the indoor heat radiator which supplies the hydrothermal medium was installed is warm.
第5の発明は、目標戻り温度を、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位な、34℃以上45℃以下の第1温度範囲から選択するようにしている。 In the fifth aspect of the invention, the target return temperature is selected from a first temperature range of 34 ° C. or higher and 45 ° C. or lower, in which the warm sensation sensed by the human skin temperature receptor is dominant.
このため、特に室内放熱器が床暖房パネルの場合に、触って冷たいと不快を感じることがない程度に、床暖房パネルが暖まっているかどうかを判断することができる。 For this reason, especially when the indoor radiator is a floor heating panel, it can be determined whether or not the floor heating panel is warmed to the extent that it does not feel uncomfortable if it is cold to the touch.
第6の発明は、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合は、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させる。 According to a sixth aspect of the present invention, when the number of indoor radiators that supply a water heat medium increases, the circulating pump is controlled so that the flow rate of the water heat medium is maximized, and the outgoing temperature is reduced to the maximum. .
このため、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加した場合に、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。 For this reason, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium increases, it is possible to promptly increase the frequency of the compressor and quickly warm the indoor radiator that has newly started supplying the water heat medium. it can.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図5は、本発明の対象となるヒートポンプ温水暖房機100の構成図である。ヒートポンプ温水暖房機100は、ヒートポンプサイクル110、水熱媒サイクル120、そして
制御部130とで構成される。
(Embodiment 1)
FIG. 5 is a configuration diagram of a heat pump hot water heater 100 that is an object of the present invention. The heat pump hot water heater 100 includes a heat pump cycle 110, a water heating medium cycle 120, and a control unit 130.
ヒートポンプサイクル110は、気体状態の冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する圧縮機111、室外空気から採熱する空気熱交換器112、室外空気を強制的に空気熱交換器112に導入する空気熱交換器ファン113、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁114、そして、冷媒と水熱媒との熱交換を行う水熱媒熱交換器115で構成されている。 The heat pump cycle 110 sucks and compresses a refrigerant in a gaseous state, discharges a high-temperature and high-pressure refrigerant, an air heat exchanger 112 that collects heat from outdoor air, and forcibly uses outdoor air as an air heat exchanger 112. The air heat exchanger fan 113 to be introduced into the refrigerant, the refrigerant flow rate adjusting valve 114 for adjusting the flow rate of the refrigerant, and the water heat medium heat exchanger 115 for performing heat exchange between the refrigerant and the water heat medium.
一方、水熱媒サイクル120は、水熱媒熱交換器115と接続され、水熱媒サイクル120内の水熱媒を循環させる循環ポンプ121、水熱媒を貯留するバッファタンク122、4台の室内放熱器125a〜125d、そして、個々の室内放熱器125への水熱媒供給を制御する開閉弁123で構成されている。 On the other hand, the water heat medium cycle 120 is connected to the water heat medium heat exchanger 115 and circulates the water heat medium in the water heat medium cycle 120, the circulation pump 121, the buffer tank 122 storing the water heat medium, and four units. The indoor radiators 125a to 125d and the on-off valve 123 that controls the supply of the hydrothermal medium to the individual indoor radiators 125 are configured.
ヒートポンプサイクル110の冷媒と水熱媒サイクル120の水熱媒とは、互いに独立し、混合することはないが、水熱媒熱交換器115を介して熱交換可能な構成となっている。 The refrigerant of the heat pump cycle 110 and the hydrothermal medium of the hydrothermal medium cycle 120 are independent of each other and do not mix, but are configured to be able to exchange heat via the hydrothermal medium heat exchanger 115.
水熱媒熱交換器115には、二重管式熱交換器やプレート熱交換器が使用される。また、直流電源によって駆動される循環ポンプ121は羽根車を有し、この羽根車の回転数をPWM制御することで、水熱媒サイクル120内の水熱媒の循環流量を変更することができる。 As the water heat medium heat exchanger 115, a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger is used. The circulation pump 121 driven by a DC power supply has an impeller, and the circulation flow rate of the water heat medium in the water heat medium cycle 120 can be changed by PWM control of the rotation speed of the impeller. .
水熱媒サイクル120において、水熱媒熱交換器115の出口側には、水熱媒熱交換器115から室内放熱器125a〜125dに向かう水熱媒の往き温度Twoを計測する往き温度検知センサ126が設置されている。また、水熱媒熱交換器115の入口側には、室内放熱器125a〜125dから水熱媒交換器115に戻る水熱媒の戻り温度Twiを計測する戻り温度検知センサ127が設置されている。 In the water heat medium cycle 120, a forward temperature detection sensor that measures the forward temperature Two of the water heat medium from the water heat medium heat exchanger 115 toward the indoor radiators 125 a to 125 d is provided on the outlet side of the water heat medium heat exchanger 115. 126 is installed. In addition, a return temperature detection sensor 127 that measures the return temperature Twi of the water heat medium returning from the indoor radiators 125 a to 125 d to the water heat medium exchanger 115 is installed on the inlet side of the water heat medium heat exchanger 115. .
制御部130は、マイコン(図示せず)に組み込まれた制御プログラムで、室外温度、圧縮機111の吐出温度(ともに図示しない温度センサにより検知)、往き温度検知センサ126で検知した往き温度Two、戻り温度検知センサ127で検知した戻り温度Twiを取得し、圧縮機111の周波数、空気熱交換器ファン113の回転数、冷媒流量調整弁114の開度、使用する室内放熱器125a〜125dと接続した開閉弁123の開度、および、循環ポンプ121の回転数を制御する。 The control unit 130 is a control program incorporated in a microcomputer (not shown), the outdoor temperature, the discharge temperature of the compressor 111 (both detected by a temperature sensor not shown), the forward temperature Two detected by the forward temperature detection sensor 126, The return temperature Twi detected by the return temperature detection sensor 127 is acquired and connected to the frequency of the compressor 111, the rotation speed of the air heat exchanger fan 113, the opening of the refrigerant flow rate adjustment valve 114, and the indoor radiators 125a to 125d to be used. The opening degree of the open / close valve 123 and the rotational speed of the circulation pump 121 are controlled.
リモコン124と室内放熱器125a〜125dは、共に暖房対象となる部屋内に設置される。リモコン124は、4台接続して、室内放熱器125a〜125dを個別に制御するようにしても、2〜3台接続して、室内放熱器125a〜125dのうち数台ごとに制御するようにしても、1台接続して、室内放熱器125a〜125dの全てを制御するようにしてもよい。 Remote controller 124 and indoor radiators 125a to 125d are both installed in a room to be heated. Even if four remote controllers 124 are connected to control indoor radiators 125a to 125d individually, two or three remote controllers 124 are connected to control every few of indoor radiators 125a to 125d. Alternatively, one unit may be connected to control all of the indoor radiators 125a to 125d.
リモコン124の操作により、ヒートポンプ温水暖房機100が稼動し、加熱された水熱媒が循環ポンプ121により室内放熱器125a〜125dに搬送され放熱することにより、部屋の暖房が行われる。なお、室内放熱器125としては、床に埋め込まれ輻射暖房を行う床暖房パネル、室内壁面に設置され輻射暖房を行うラジエータ、送風機を使い室内放熱器125の熱を強制的に部屋内に供給するファンコンベクターなどを利用する。 By operating the remote controller 124, the heat pump hot water heater 100 is operated, and the heated hydrothermal medium is conveyed to the indoor radiators 125a to 125d by the circulation pump 121 to dissipate heat, thereby heating the room. The indoor radiator 125 is forcibly supplied with heat from the indoor radiator 125 using a floor heating panel embedded in the floor for radiant heating, a radiator installed on the wall surface of the room for radiant heating, and a blower. Use a fancon vector.
ヒートポンプ温水暖房機100の利用者は、リモコン124において目標往き温度Twotを設定する。 The user of the heat pump hot water heater 100 sets the target going temperature Twoot using the remote control 124.
あるいは、暖房強度レベル、例えば、室内放熱器125に床暖房パネルを用いる場合は床面温度の高さレベルを設定する。この場合、制御部130は、利用者が設定した暖房強度レベルに応じて、目標往き温度Twotを計算し保持する。 Or when using a floor heating panel for the indoor radiator 125, for example, the height level of floor surface temperature is set. In this case, the control unit 130 calculates and holds the target forward temperature Twot according to the heating intensity level set by the user.
また、ヒートポンプ温水暖房機100の利用者は、リモコン124において目標戻り温度Twitを設定する。この目標戻り温度Twitは、必ずしも利用者が設定しなくてもよい。目標戻り温度Twitの具体的な値については後述する。 Further, the user of the heat pump hot water heater 100 sets the target return temperature Twit using the remote controller 124. The target return temperature Twit is not necessarily set by the user. A specific value of the target return temperature Twit will be described later.
次に、ヒートポンプ温水暖房機100の動作について説明する。図1は、本発明の第1に実施の形態における、制御部130の圧縮機111、および、循環ポンプ121に対する制御動作を説明したフローチャートである。 Next, the operation of the heat pump hot water heater 100 will be described. FIG. 1 is a flowchart illustrating control operations for the compressor 111 and the circulation pump 121 of the control unit 130 in the first embodiment of the present invention.
以下、図1のフローチャートを用いて、本実施形態の制御動作を、ステップS001から順に説明する。 Hereinafter, the control operation of this embodiment will be described in order from step S001 using the flowchart of FIG.
利用者がリモコン124で運転開始操作(ステップS001)をすると、リモコン124は、運転開始指令とともに、利用者が設定した目標往き温度Twotを制御部130に送信する。制御部130は受信した目標往き温度Twotを保持する。 When the user performs a driving start operation (step S001) with the remote controller 124, the remote controller 124 transmits the target forward temperature Two set by the user to the control unit 130 together with the driving start command. The control unit 130 holds the received target going temperature Twot.
リモコン124が暖房強度レベルを制御部130に送信した場合は、制御部130は、受信した暖房強度レベルに応じた目標往き温度Twotを計算し、保持する(ステップS002)。 When the remote controller 124 transmits the heating intensity level to the control unit 130, the control unit 130 calculates and holds the target forward temperature Twot according to the received heating intensity level (step S002).
次に、ステップS003において、リモコン124は、利用者が設定した目標戻り温度Twitを制御部130に送信する。制御部130は受信した目標戻り温度Twitを保持する。 Next, in step S003, the remote control 124 transmits the target return temperature Twit set by the user to the control unit 130. The control unit 130 holds the received target return temperature Twit.
利用者が、リモコン124において、目標戻り温度Twitを設定しない、あるいは、設定できない場合は、制御部130が自動的に目標戻り温度Twitを設定する。 When the user does not set or cannot set the target return temperature Twit on the remote controller 124, the control unit 130 automatically sets the target return temperature Twit.
人間の皮膚には、冷受容器と温受容器とで構成される温度受容器が存在する。一般的に、皮膚が触れる温度が32.5℃〜33.5℃のとき、冷・温受容器が受ける刺激が同程度となり、熱くも冷たくも感じない無感温度となる。34℃〜45℃では、皮膚の温受容器のみが刺激を受けて温かいと感じるが、36℃を超えると、その刺激の強さは温度上昇とともに低下する。また、45℃を越えると、皮膚の冷受容器も刺激されて熱いと感じるようになる。 In human skin, there is a temperature receptor composed of a cold receptor and a warm receptor. In general, when the temperature touched by the skin is 32.5 ° C. to 33.5 ° C., the stimulation received by the cold / heat receptor is about the same, resulting in a dead temperature that does not feel hot or cold. At 34 ° C. to 45 ° C., only the skin thermoreceptor feels warm when stimulated, but when it exceeds 36 ° C., the intensity of the stimulation decreases with increasing temperature. When the temperature exceeds 45 ° C., the cold receptors in the skin are also stimulated and feel hot.
以上より、戻り温度Twiは、室内放熱器125の表面の最も低い温度よりも若干高い程度であることを考慮すると、目標戻り温度Twitは、人間の皮膚の温受容器のみが刺激を受け、温かいと感じる34℃〜45℃とするのが望ましい。 From the above, considering that the return temperature Twi is slightly higher than the lowest temperature of the surface of the indoor radiator 125, the target return temperature Twit is warm because only the human skin temperature receptor is stimulated. It is desirable that the temperature be 34 ° C to 45 ° C.
さらには、ヒートポンプサイクルは、凝縮温度を下げたほうが高効率となるため、戻り温度Twiを、できるだけ低くするほうが有効である。皮膚が触れる温度が36℃を超えると、皮膚の温受容器の刺激の強さは温度上昇とともに低下することも考慮すると、目標戻り温度Twitは、34℃〜36℃とすることが最も望ましい。 Furthermore, since the heat pump cycle is more efficient when the condensation temperature is lowered, it is more effective to make the return temperature Twi as low as possible. Considering that when the temperature touched by the skin exceeds 36 ° C., the intensity of stimulation of the skin temperature receptor decreases with increasing temperature, the target return temperature Twit is most preferably set to 34 ° C. to 36 ° C.
また、利用者が部屋を離れる場合などに行う余熱運転では、目標往き温度Twotが比較的低い温度、たとえば40℃以下に設定される。この場合、目標往き温度Twotと、34〜45℃の範囲から選択される目標戻り温度Twitとの間の温度差は小さくなり、余熱運転中のヒートポンプサイクルの効率が悪化する恐れがある。 Further, in the remaining heat operation performed when the user leaves the room, the target going temperature Twot is set to a relatively low temperature, for example, 40 ° C. or lower. In this case, the temperature difference between the target forward temperature Twit and the target return temperature Twit selected from the range of 34 to 45 ° C. becomes small, and the efficiency of the heat pump cycle during the remaining heat operation may be deteriorated.
たとえば、目標往き温度Twotが35℃と設定されている場合、目標戻り温度Twitの下限値は34℃となり、それらの温度差は1Kしかない。このような場合は、目標往き温度Twot=35℃から、所定値、たとえば5K低い、30℃を目標戻り温度Twitとする。 For example, when the target forward temperature Twit is set to 35 ° C., the lower limit value of the target return temperature Twit is 34 ° C., and the temperature difference between them is only 1K. In such a case, a target return temperature Twit is set to a predetermined value, for example, 30 ° C., which is 5K lower than the target forward temperature Twit = 35 ° C.
なお、この所定値は、リモコン124において、利用者が設定できるようにしてもよい。 The predetermined value may be set by the user using the remote controller 124.
目標往き温度Twotと目標戻り温度Twitとを設定すると、制御部130は、圧縮機111、空気熱交換器ファン113、冷媒流量調整弁114、循環ポンプ121の運転を開始する。 When the target going temperature Twot and the target return temperature Twit are set, the control unit 130 starts the operation of the compressor 111, the air heat exchanger fan 113, the refrigerant flow rate adjustment valve 114, and the circulation pump 121.
循環ポンプ121の回転数Fsに関しては、Fs=0から段階的に上げる起動時循環流量制御を行う。起動時循環流量制御は、循環ポンプ121の起動開始(ステップS003)から、所定時間、例えば10分経過するまで行われる。一般的には、該所定時間内に、循環ポンプ121の回転数Fsが最大回転数Fsmaxに達するよう、3〜5段階に分けて、回転数Fsを上昇させる(ステップS006)。 With respect to the rotation speed Fs of the circulation pump 121, the circulation flow rate control at the time of start-up that is gradually increased from Fs = 0 is performed. The start-up circulation flow rate control is performed until a predetermined time, for example, 10 minutes elapses after the start of the circulation pump 121 (step S003). In general, the rotational speed Fs is increased in three to five stages so that the rotational speed Fs of the circulation pump 121 reaches the maximum rotational speed Fsmax within the predetermined time (step S006).
起動時循環流量制御を実施する理由は、ヒートポンプサイクル110起動直後に、循環ポンプ121の回転数Fsを急激に上げてしまうと、室内放熱器125に滞留していた冷えた水熱媒が水熱媒熱交換器115に大量に流れて、水熱媒熱交換器115におけるヒートポンプサイクル110側の冷媒凝縮温度の上昇が遅れ、室内放熱器125の温度上昇に時間を要する恐れがあり、これを避けるためである。 The reason for carrying out the startup circulation flow rate control is that if the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is suddenly increased immediately after the heat pump cycle 110 is started, the cooled water heat medium staying in the indoor radiator 125 becomes hydrothermal. A large amount flows to the medium heat exchanger 115, and the rise of the refrigerant condensing temperature on the heat pump cycle 110 side in the water heat medium heat exchanger 115 is delayed, and it may take time to increase the temperature of the indoor radiator 125. Because.
上記の起動時循環流量制御と同時に、圧縮機111の周波数Fcの制御も行う。この制御の最も基本的な手法は、往き温度Twoが目標往き温度Twotとなるように、圧縮機111の周波数Fcの調整を行うP制御(比例制御)である。 Simultaneously with the above-described circulation flow rate control at startup, the frequency Fc of the compressor 111 is also controlled. The most basic method of this control is P control (proportional control) that adjusts the frequency Fc of the compressor 111 so that the forward temperature Two becomes the target forward temperature Twot.
圧縮機111の周波数FcのP制御(比例制御)では、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの温度差Two−Twotに、比例ゲインKp1を乗じたKp1×(Two−Twot)を、圧縮機111の周波数Fcを修正する値とする(ステップS007とステップS008)。 In the P control (proportional control) of the frequency Fc of the compressor 111, Kp1 × (Two−Twot) obtained by multiplying the temperature difference Two−Twot between the forward temperature Two and the target forward temperature Two by the proportional gain Kp1 is expressed by the compressor 111. The frequency Fc is a value to be corrected (steps S007 and S008).
比例ゲインKp1の値は、次のような効果が出るよう、負の値をとる。すなわち、Two−Twot>0のときは、圧縮機111の周波数Fcを低下させて、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEを低下させる。逆に、Two−Twot<0のときは、圧縮機111の周波数を上昇させ、熱量QEを上昇させる。 The value of the proportional gain Kp1 takes a negative value so that the following effects can be obtained. That is, when the Two-Twot> 0, by reducing the frequency Fc of the compressor 111, reducing the amount of heat Q E for heating the hydrothermal medium in the hydrothermal medium heat exchanger 115. Conversely, when the Two-Twot <0, increases the frequency of the compressor 111, increase the heat quantity Q E.
圧縮機111の周波数Fcの制御方法としては、P制御の替わりに、いわゆるPI制御を用いてもよい。PI制御では、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの温度差Two−Twotの時間積分に積分ゲインKi1を乗じたKi1×∫(Two−Twot)dtと、P制御(比例制御)のKp1×(Two−Twot)との和を用いて、圧縮機111の周波数を修正する。 As a method for controlling the frequency Fc of the compressor 111, so-called PI control may be used instead of P control. In the PI control, Ki1 × ∫ (Two−Twot) dt obtained by multiplying the time integral of the temperature difference Two−Twot between the forward temperature Two and the target forward temperature Two by the integral gain Ki1, and Kp1 × (P control (proportional control) Kp1 × ( The frequency of the compressor 111 is corrected using the sum of “Two−Twot”.
P制御では、往き温度Twoの変化がなくなった状態(定常状態)でも、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの間に、残留偏差(オフセット)が生じる可能性がある。しかし、比例ゲインKpと積分ゲインKiとを適切に設定したPI制御を用いると、往き温度Twoを目標往き温度Twotに確実に収束させることができる。 In the P control, there is a possibility that a residual deviation (offset) may occur between the forward temperature Two and the target forward temperature Two even when the forward temperature Two no longer changes (steady state). However, when the PI control in which the proportional gain Kp and the integral gain Ki are appropriately set is used, the forward temperature Two can be reliably converged to the target forward temperature Two.
なお、制御部130は、起動時循環流量制御を実施中、空気熱交換器ファン113の回転数と、冷媒流量調整弁114の開度も、それぞれ制御する。たとえば、空気熱交換器ファン113の回転数は、圧縮機111の周波数Fcに応じて制御し、冷媒流量調整弁114の開度は、目標往き温度Twotに応じて制御する。 In addition, the control part 130 also controls the rotation speed of the air heat exchanger fan 113 and the opening degree of the refrigerant | coolant flow rate adjustment valve 114, respectively, during the starting circulation flow rate control. For example, the number of revolutions of the air heat exchanger fan 113 is controlled according to the frequency Fc of the compressor 111, and the opening degree of the refrigerant flow rate adjustment valve 114 is controlled according to the target forward temperature Twot.
さて、起動時循環流量制御が所定時間(たとえば10分)経過して終了すると、循環ポンプ121の回転数Fsは最大回転数Fsmaxに達している。この時点から、制御部130は、利用者のリモコン124操作による、水熱媒を供給する室内放熱器の数の変化の監視(S009)と、往き温度Twoの監視(ステップS010)を始める。 When the start-up circulation flow rate control ends after a predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed, the rotation speed Fs of the circulation pump 121 has reached the maximum rotation speed Fsmax. From this point of time, the control unit 130 starts monitoring the change in the number of indoor radiators that supply the water heat medium (S009) and monitoring the outgoing temperature Two (step S010) by the user's remote control 124 operation.
本実施の形態では、一例として、4台全ての室内放熱器(125a〜125d)に水熱媒を供給し、往き温度Twoと戻り温度Twiとがほぼ一定値になり、かつ、往き温度Twoが目標往き温度Twotに達した状態から、利用者の設定により、3台の室内放熱器(125a〜125c)への水熱媒の供給を停止した後の、制御動作について説明する。 In the present embodiment, as an example, a hydrothermal medium is supplied to all four indoor radiators (125a to 125d), the return temperature Two and the return temperature Twi are substantially constant, and the return temperature Two is A control operation after the supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators (125a to 125c) is stopped by the user's setting from the state where the target going temperature Twot has been reached will be described.
図2に、上記例における、圧縮機111の周波数Fcと循環ポンプ121の回転数Fsの制御の時間推移と、これらの制御に伴う、往き温度Twoと戻り温度Twiの時間変化の概要を示す。 FIG. 2 shows the time transition of the control of the frequency Fc of the compressor 111 and the rotational speed Fs of the circulation pump 121 in the above example, and the outline of the temporal change of the forward temperature Two and the return temperature Twi accompanying these controls.
図2の前提条件として、まず、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の供給を停止する時刻T1において、往き温度Twoは目標往き温度Twot(=50℃)に、戻り温度Twitは目標戻り温度Twit(たとえば、35℃)になっているものとする。 As a precondition of FIG. 2, first, at time T1 when the supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped, the forward temperature Two is set to the target forward temperature Two (= 50 ° C.) and the return temperature Twit. Is a target return temperature Twit (for example, 35 ° C.).
このため、時刻T1以前の制御部130は、利用者が、リモコン124の操作により水熱媒を供給する室内放熱器125の数を変えると、ステップS011に移って回転数Fsを制御する状態となっている。 For this reason, when the user changes the number of indoor radiators 125 that supply the hydrothermal medium by operating the remote controller 124, the control unit 130 before time T1 moves to step S011 to control the rotation speed Fs. It has become.
また、室内放熱器125a〜125dはすべて同じものであるとする。時刻T1において、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量が毎分6Lであるとすると、時刻T1以前では、室内放熱器1台当たりに供給される水熱媒の流量は毎分6.0L/4=1.5Lである。 Moreover, it is assumed that the indoor radiators 125a to 125d are all the same. Assuming that the flow rate of the water heating medium delivered by the circulation pump 121 at time T1 is 6 L / min., Before the time T1, the flow rate of water heating medium supplied per indoor radiator is 6.0 L / min. /4=1.5L.
そして、時刻T1以降では、残りの室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量を毎分1.5Lに維持するよう、循環ポンプ121の回転数Fsを制御する。 Then, after time T1, the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is controlled so that the circulation rate of the hydrothermal medium in the remaining indoor radiator 125d is maintained at 1.5 L / min.
さらに、時刻T1前後において、4台の室内放熱器125a〜125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)は、それぞれ同じであるものとする。すなわち、時刻T1以降に、室内放熱器125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)は、時刻T1以前の、室内放熱器125a〜125dにおいて放熱する熱量(熱負荷)の合計の1/4になっている。 Further, the amount of heat (heat load) radiated by the four indoor radiators 125a to 125d is assumed to be the same before and after time T1. That is, the amount of heat (heat load) radiated in the indoor radiator 125d after time T1 is ¼ of the total amount of heat (heat load) radiated in the indoor radiators 125a to 125d before time T1. .
時刻T1において、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の供給を停止すると、ステップS009において、水熱媒を供給する室内放熱器の数が4から1に変化したと判断する。次に、ステップS010において、往き温度Twoと目標往き温度Twotとの差が数3を満たしているかどうかを調べる。 When the supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped at time T1, it is determined in step S009 that the number of indoor radiators that supply the hydrothermal medium has changed from 4 to 1. Next, in step S010, it is checked whether or not the difference between the going temperature Two and the target going temperature Two satisfies Equation 3.
(数3) |Two−Twot|<ε1
数3のε1は往き温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、0.3Kとする。
ステップS010において往き温度Twoの監視を行うのは、水熱媒を供給している室内放熱器125が設置された部屋が十分暖まっているかどうかを判断するためである。
(Equation 3) | Two-Twot | <ε1
Ε1 in Equation 3 is an allowable temperature error range, and this value is, for example, 0.3K.
The reason why the outgoing temperature Two is monitored in step S010 is to determine whether or not the room in which the indoor radiator 125 supplying the hydrothermal medium is sufficiently warmed.
もし、ステップS010の判断をしないとすると、水熱媒の供給を停止する室内放熱器125a〜125cは十分に暖まっているが、室内放熱器125dのみが暖まっていない場合でも、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少するため、ステップS011において、水熱媒の流量を低下させることになる。
If the determination in step S010 is not made, the indoor radiators 125a to 125c for stopping the supply of the hydrothermal medium are sufficiently warmed, but the hydrothermal medium is supplied even when only the indoor radiator 125d is not warmed. Since the number of indoor radiators to be reduced decreases, the flow rate of the hydrothermal medium is reduced in step S011 .
水熱媒の流量が低下すると、往き温度が一時的に上昇して圧縮機の周波数が低下する、あるいは、周波数の上昇が遅れるので、暖まっていない室内放熱器125dに十分な熱量が供給できない恐れがある。 When the flow rate of the water heating medium decreases, the going-out temperature temporarily increases and the frequency of the compressor decreases, or the increase in the frequency is delayed, so that a sufficient amount of heat may not be supplied to the unheated indoor radiator 125d. There is.
ステップS010において数3を満たさない場合は、室内放熱器125a〜125dが放熱している部屋が、十分に暖まっていない可能性があるため、ステップS007とステップS008の処理、すなわち、圧縮機111の周波数Fcの制御を継続する。 If Equation 3 is not satisfied in step S010, the room where the indoor radiators 125a to 125d are radiating heat may not be sufficiently warmed. Therefore, the processing in steps S007 and S008, that is, the compressor 111 Control of frequency Fc is continued.
なお、ステップS010の判断は、戻り温度Twiと目標戻り温度Twitとの差が数4を満たしているかどうかで行ってもよい。 Note that the determination in step S010 may be made based on whether or not the difference between the return temperature Twi and the target return temperature Twit satisfies Equation 4.
(数4) |Twi−Twit|<ε2
数4のε2は戻り温度誤差許容範囲であり、この値は、たとえば、0.3Kとする。
戻り温度Twiが、人体の皮膚の温受容器が感受する温覚刺激が優位となる目標戻り温度Twit(34〜45℃)以上に達していると、水熱媒を供給している室内放熱器125が設置された部屋は十分暖まっていると判断できる。
(Equation 4) | Twi-Twit | <ε2
Ε2 in Equation 4 is a return temperature error allowable range, and this value is, for example, 0.3K.
When the return temperature Twi has reached the target return temperature Twit (34 to 45 ° C.) over which the thermal sensation perceived by the thermoreceptor of the human skin is superior, the indoor radiator that supplies the hydrothermal medium It can be determined that the room in which 125 is installed is sufficiently warm.
上記例では、時刻T1において、数3を満たした状態であるから、ステップS011に移って、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量を1/4の毎分1.5L/分になるよう、回転数Fsを制御する。 In the above example, since Equation 3 is satisfied at time T1, the process proceeds to step S011 so that the flow rate of the hydrothermal medium sent out by the circulation pump 121 is ¼ of 1.5 L / min. , The rotational speed Fs is controlled.
さて、実際に循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量は、流量センサを水熱媒サイクル120に設置して計測する必要がある。しかし、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量と揚程との関係と、室内放熱器125a〜125dを流れる水熱媒の流量と圧力損失との関係が明確であれば、推定することも可能である。 Now, the flow rate of the water heat medium actually sent out by the circulation pump 121 needs to be measured by installing a flow rate sensor in the water heat medium cycle 120. However, if the relationship between the flow rate of the hydrothermal medium delivered by the circulation pump 121 and the head and the relationship between the flow rate of the hydrothermal medium flowing through the indoor radiators 125a to 125d and the pressure loss are clear, it can be estimated. It is.
図3は、横軸に循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量、縦軸には圧力損失を取り、4台の室内放熱器125a〜125dに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線P4、室内放熱器125dのみに水熱媒を供給する場合の、水熱媒の流量と圧力損失との関係を線P1で示している。 FIG. 3 shows the flow rate of the water heat medium sent from the circulation pump 121 on the horizontal axis, the pressure loss on the vertical axis, and the water heat medium when supplying the water heat medium to the four indoor radiators 125a to 125d. The relationship between the flow rate and the pressure loss is indicated by a line P4, and the relationship between the flow rate of the hydrothermal medium and the pressure loss when supplying the hydrothermal medium only to the indoor radiator 125d is indicated by a line P1.
また、図3には、循環ポンプ121の回転数Fsを変えた場合の、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量と圧力(揚程)との関係を線Nで示している。この関係は、上に凸の曲線となり、回転数Fsが大きいほど、線Nは、図3中で上方に移動する。 In FIG. 3, the line N indicates the relationship between the flow rate of the hydrothermal medium delivered by the circulation pump 121 and the pressure (head) when the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is changed. This relationship is an upwardly convex curve, and the line N moves upward in FIG. 3 as the rotation speed Fs increases.
4台の室内放熱器125a〜125dに、6L/分の水熱媒を供給する場合、点Aを通る線N1の回転数Fsとする必要がある。時刻T1において、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の供給を停止し、図1のステップS011で、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量を1/4の毎分1.5L/分にするためには、点Cを通る線N2の回転数Fsまで落とすことになる。 When supplying a hydrothermal medium of 6 L / min to the four indoor radiators 125a to 125d, it is necessary to set the rotation speed Fs of the line N1 passing through the point A. At time T1, the supply of the water heat medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped, and the flow rate of the water heat medium sent from the circulation pump 121 is set to 1 / minute of 1/4 in step S011 of FIG. In order to achieve 5 L / min, the rotation speed Fs of the line N2 passing through the point C is decreased.
なお、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の供給を停止した状態で、循環ポンプ121の回転数Fsを維持した場合は、室内放熱器125dにおける水熱媒の循環量は、4倍の毎分6.0Lとはならず、循環ポンプ121の状態は点Bに移り、水熱媒の
圧力損失が増えて流量は減少する。
In addition, when the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is maintained in a state where the supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators 125a to 125c is stopped, the circulation amount of the hydrothermal medium in the indoor radiator 125d is The pressure does not become 6.0 L per minute which is four times higher, the state of the circulation pump 121 moves to the point B, the pressure loss of the hydrothermal medium increases, and the flow rate decreases.
時刻T1後の、往き温度Twoと戻り温度Twiの時間変化を、図2を参照して説明する。 The time change of the going temperature Two and the return temperature Twi after the time T1 will be described with reference to FIG.
ステップS011で、循環ポンプ121が送出する水熱媒の流量を1/4の毎分1.5L/分に制御しても、室内放熱器125dを流れる水熱媒の循環量Mdは、実質的には変化しない。よって、数2に基づき、室内放熱器125dから流出する水熱媒の温度Twidはほとんど変化しない。すなわち、戻り温度Twiもほとんど変化しない。 In step S011, even if the flow rate of the water heating medium sent from the circulation pump 121 is controlled to 1.5 L / min, which is 1/4, the circulation amount M d of the water heating medium flowing through the indoor radiator 125d is substantially equal. It does not change. Therefore, based on the number 2, the temperature Twi d hydrothermal medium flowing out of the indoor radiator 125d is hardly changed. That is, the return temperature Twi hardly changes.
一方で、水熱媒熱交換器115で加熱された後の水熱媒の往き温度Twoは急上昇する。この現象は数1の関係に基づいており、熱媒熱交換器115を流れる水熱媒の循環量MEが毎分6.0Lから1.5Lと1/4となったため、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱する熱量QEが一定ならば、温度差Two−Twiが4倍となり、かつ、戻り温度Twiがほとんど変化しないからである。 On the other hand, the forward temperature Two of the water heat medium after being heated by the water heat medium heat exchanger 115 rapidly increases. This phenomenon is based on the number 1 relationship, for circulating amount M E hydrothermal medium flowing Netsunakadachinetsu exchanger 115 becomes per minute 6.0 L 1.5 L and 1/4, the water heating medium heat if the amount of heat Q E which in exchanger 115 to heat the water heat transfer medium is constant, becomes 4 times the temperature difference Two-Twi, and return temperature Twi is because hardly changed.
この状態においては、制御部130は、ステップS007とS008において、圧縮機111の周波数Fcの制御を行う。往き温度Twoが急上昇するため、往き温度Twoを目標往き温度Twotに戻すため、圧縮機111の周波数Fcは急低下することになる。この結果、往き温度Twoの上昇は速やかに止まり、逆に下降に転じる。 In this state, the control unit 130 controls the frequency Fc of the compressor 111 in steps S007 and S008. Since the going temperature Two suddenly rises, the frequency Fc of the compressor 111 is suddenly lowered in order to return the going temperature Two to the target going temperature Two. As a result, the increase in the going temperature Two stops quickly and, on the contrary, turns down.
比例ゲインKp1、もしくは積分ゲインKi1を適切に設定していれば、ある程度時間が経つと(図2中の時刻T2)、往き温度Twoを目標往き温度Twotとなっている。また、圧縮機111の周波数Fcは、時刻T1以前に、水熱媒熱交換器115において水熱媒を加熱していた熱量QEが1/4となる周波数に落ち着いている。 If the proportional gain Kp1 or the integral gain Ki1 is appropriately set, the forward temperature Two becomes the target forward temperature Two after a certain period of time (time T2 in FIG. 2). The frequency Fc of the compressor 111, the time T1 previously in the hydrothermal medium heat exchanger 115 was heated hydrothermal medium heat Q E is settled to frequencies of 1/4.
一方、戻り温度Twiは、時刻T1直後の往き温度Twoの一時的な急上昇の影響を受け、上昇する瞬間もあるが、時刻T2では、行き戻り温度差Two−Twiは、時刻T1以前と同程度に落ち着いている。 On the other hand, the return temperature Twi is affected by a temporary sudden increase in the going temperature Two immediately after the time T1, and sometimes rises, but at the time T2, the return temperature difference Two-Twi is about the same as before the time T1. Calm down.
すなわち、本実施の形態によれば、一部の室内放熱器125への水熱媒の供給を停止するような、熱負荷の急な低下があっても、水熱媒の循環量を室内放熱器125の数に比例した量となるように、循環ポンプ121の回転数Fsを制御するので、戻り温度Twiの上昇を確実に抑え、凝縮温度の上昇を防いで、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。 That is, according to the present embodiment, even if there is a sudden drop in the heat load that stops the supply of the hydrothermal medium to some of the indoor radiators 125, the circulation amount of the hydrothermal medium is radiated indoors. Since the rotation speed Fs of the circulation pump 121 is controlled so as to be proportional to the number of the units 125, the increase of the return temperature Twi is reliably suppressed, the increase of the condensation temperature is prevented, and the efficiency of the heat pump cycle is reduced. In addition to preventing, the operating power of the circulation pump can be reduced.
また、水熱媒を供給する室内放熱器の数が急減した場合、水熱媒の循環量が急減し、往き温度が急上昇するので、圧縮機111の周波数Fcの速やかな低下を促し、結果として、ヒートポンプ温水暖房機100の省エネルギー運転を実現することができる。 In addition, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium is suddenly reduced, the circulation amount of the water heat medium is suddenly decreased, and the going temperature is rapidly increased. As a result, the frequency Fc of the compressor 111 is promptly lowered. The energy saving operation of the heat pump hot water heater 100 can be realized.
(実施の形態2)
本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機100の構成は図4と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。また、制御部130の、圧縮機111、および、循環ポンプ121に対する制御動作を説明したフローチャートは図1と同じであるが、ステップS011において、水熱媒の流量を設定する方法が異なる。
(Embodiment 2)
In this Embodiment, since the structure of the heat pump hot water heater 100 is the same as FIG. 4, description of the component is abbreviate | omitted. The flowchart describing the control operation of the control unit 130 for the compressor 111 and the circulation pump 121 is the same as that in FIG. 1, but the method for setting the flow rate of the hydrothermal medium is different in step S011.
実施の形態1では、室内放熱器125a〜125dはすべて同じものであると仮定して説明したが、一般的に、室内放熱器125a〜125dは、それぞれ、面積や内部配管仕様の違いを有している。概して、室内放熱器の内部配管内の水熱媒保有量が大きいほど、面積が大きく、熱負荷も大きい。そこで、本実施形態では、図1のステップS011にお
いて設定する水熱媒の流量には、水熱媒保有量の情報を考慮する。
In the first embodiment, the explanation has been made assuming that the indoor radiators 125a to 125d are all the same, but generally, the indoor radiators 125a to 125d have different areas and internal piping specifications, respectively. ing. Generally, the larger the amount of the water heat medium in the internal pipe of the indoor radiator, the larger the area and the greater the heat load. Therefore, in the present embodiment, the information on the amount of retained water is taken into account for the flow rate of the water heat medium set in step S011 of FIG.
たとえば、室内放熱器125a〜125dにおいて、水熱媒の保有量が、2L、3L、3L、3.5Lであった場合、室内放熱器125a〜125dに水熱媒を供給していた状態から、3台の室内放熱器125a〜125cへの水熱媒の供給を停止した後、残りの室内放熱器125dへ供給する水熱媒の流量は、6L/分×3.5/(2+3+3+3.5)=1.8Lとする。 For example, in the indoor radiators 125a to 125d, when the holding amount of the hydrothermal medium is 2L, 3L, 3L, 3.5L, from the state where the hydrothermal medium is supplied to the indoor radiators 125a to 125d, After stopping the supply of the hydrothermal medium to the three indoor radiators 125a to 125c, the flow rate of the hydrothermal medium supplied to the remaining indoor radiator 125d is 6 L / min × 3.5 / (2 + 3 + 3 + 3.5) = 1.8L.
以上により、面積が広く、水熱媒保有量が大きい室内放熱器に水熱媒を供給する場合は、水熱媒の流量を多めに設定することができる。逆に、室内放熱器の面積が狭く、水熱媒保有量が小さい場合は、水熱媒の流量を少なく設定することができる。 As described above, when the water heat medium is supplied to the indoor radiator having a large area and a large amount of the water heat medium, the flow rate of the water heat medium can be set larger. On the contrary, when the area of the indoor radiator is small and the amount of the water heat medium is small, the flow rate of the water heat medium can be set low.
したがって、利用者の設定により、水熱媒を供給する室内放熱器の数が減少し、熱負荷が急激に低下した場合に、目標とする水熱媒の流量を、室内放熱器の水熱媒保有量に応じて適切に設定することができる。また、実施の形態1と同様、戻り温度の上昇を即座に抑え、凝縮温度の上昇を防ぎ、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止すると共に、循環ポンプの運転動力を削減することができる。 Therefore, when the number of indoor radiators that supply the water heat medium decreases and the thermal load decreases sharply, the target flow rate of the water heat medium is set to the water heat medium of the indoor radiator. It can be set appropriately according to the amount held. Further, similarly to the first embodiment, the return temperature can be immediately suppressed from increasing, the condensation temperature can be prevented from increasing, the efficiency of the heat pump cycle can be prevented from being lowered, and the operating power of the circulation pump can be reduced.
(実施の形態3)
図4は、本発明の第3の実施の形態における、制御部130の、圧縮機111、および、循環ポンプ121に対する制御動作を説明したフローチャート図である。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a flowchart illustrating the control operation of the control unit 130 for the compressor 111 and the circulation pump 121 according to the third embodiment of the present invention.
なお、本実施の形態において、ヒートポンプ温水暖房機100の構成は図4と同じであるため、その構成要素の説明は省略する。以下、水熱媒を供給する室内放熱器125の数が増え、熱負荷が増加した場合の動作について、図1のフローチャートからの追加点であるステップS012、S013について説明する。 In addition, in this Embodiment, since the structure of the heat pump hot water heater 100 is the same as FIG. 4, description of the component is abbreviate | omitted. Hereinafter, steps S012 and S013, which are additional points from the flowchart of FIG. 1, will be described with respect to the operation when the number of indoor radiators 125 for supplying the water heat medium increases and the thermal load increases.
起動時循環流量制御が所定時間(たとえば10分)経過して終了し、循環ポンプ121の回転数Fsが最大回転数Fsmaxに達すると、制御部130は、利用者のリモコン124操作による、水熱媒を供給する室内放熱器125の数の変化を監視(S009)し始める。 When the start-up circulation flow rate control is finished after a predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed and the rotational speed Fs of the circulation pump 121 reaches the maximum rotational speed Fsmax, the control unit 130 can The change in the number of indoor radiators 125 that supply the medium is monitored (S009).
利用者が、リモコン124により、水熱媒を供給する室内放熱器125の数を増やすと、ステップS012にて、水熱媒を供給する室内放熱器125の数が減ったのか増えたのかを判断する。 When the user increases the number of indoor radiators 125 that supply the water heat medium with the remote controller 124, in step S012, it is determined whether the number of indoor radiators 125 that supply the water heat medium has decreased or increased. To do.
水熱媒を供給する室内放熱器125の数が減った場合は、実施の形態1と同様、ステップS010で室内放熱器125を設置した部屋が十分に暖まっていると判断した上で、ステップS011に移行し、循環ポンプ121の回転数Fsを調整する。逆に、水熱媒を供給する室内放熱器125の数が増えた場合は、ステップS013に移り、循環ポンプ121の回転数Fsを最大回転数Fsmaxとする。 When the number of indoor radiators 125 that supply the water heat medium decreases, it is determined in step S010 that the room in which the indoor radiator 125 is installed is sufficiently warmed, as in the first embodiment, and then step S011. And the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is adjusted. Conversely, if the number of indoor radiators 125 that supply the water heat medium increases, the process proceeds to step S013, where the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is set to the maximum rotational speed Fsmax.
室内放熱器125dのみに水熱媒を供給していた状態から、時刻T3に、室内放熱器125a〜125cの3台への水熱媒の供給を開始する場合について説明する。 A case where the supply of the water heat medium to the three indoor heat radiators 125a to 125c is started at time T3 from the state where the water heat medium is supplied only to the indoor heat radiator 125d will be described.
ステップS013により、循環ポンプ121の回転数Fsが最大回転数Fsmaxとなると、水熱媒の循環量が最大となり、往き温度Twoと戻り温度Twiとの温度差は、数1の関係式に基づき、小さくなる。 When the rotation speed Fs of the circulation pump 121 reaches the maximum rotation speed Fsmax in step S013, the circulation amount of the hydrothermal medium becomes maximum, and the temperature difference between the forward temperature Two and the return temperature Twi is based on the relational expression Get smaller.
時刻T3以降しばらくは、室内放熱器125a〜125cの内部配管に滞留した、加熱
されていない冷えた水熱媒が、一斉にバッファタンク122を通って、水熱媒熱交換器115に流入するため、戻り温度Twiは最も低くなる。したがって、循環ポンプ121の回転数Fsが最大回転数Fsmaxにすると、往き温度Twotは最も低くなる。
For a while after the time T3, the unheated cold water heat medium staying in the internal pipes of the indoor radiators 125a to 125c flows into the water heat medium heat exchanger 115 through the buffer tank 122 all at once. The return temperature Twi is the lowest. Therefore, when the rotational speed Fs of the circulation pump 121 is set to the maximum rotational speed Fsmax, the going-out temperature Twot becomes the lowest.
この結果、ステップS010で数3を満たさなくなり、ステップS007およびステップS008の処理に移行した後は、目標往き温度Twotと往き温度Twoとの温度差が大きいため、P制御(比例制御)あるいはPI制御を用いれば、圧縮機111の周波数Fcの速やかな上昇を促すことになる。 As a result, after satisfying Equation 3 in step S010 and shifting to the processing of step S007 and step S008, the temperature difference between the target forward temperature Twot and the forward temperature Two is large, so P control (proportional control) or PI control is performed. If this is used, the frequency Fc of the compressor 111 is promptly increased.
すなわち、本実施の形態によれば、水熱媒を供給する室内放熱器の数が増加し、熱負荷の急激な増加が生じても、水熱媒の流量が最大となるように、前記循環ポンプを制御し、往き温度を最大限に低下させるので、圧縮機の周波数の速やかな上昇を促し、新たに水熱媒の供給を開始した室内放熱器を迅速に暖めることができる。 That is, according to the present embodiment, even if the number of indoor radiators that supply the water heat medium increases and the heat load suddenly increases, the circulation rate of the water heat medium is maximized. Since the pump is controlled to reduce the going-out temperature to the maximum, it is possible to promptly increase the frequency of the compressor and to quickly warm the indoor radiator that has newly started supplying the water heating medium.
以上のように、本発明にかかるヒートポンプ温水暖房機は、ヒートポンプサイクルの冷媒から水熱媒熱交換器において加熱された水熱媒が、循環ポンプにより室内放熱器に搬送され部屋を暖房するとともに、水熱媒を供給する室内放熱器の数の増減など、熱負荷の急な変化があっても、ヒートポンプサイクルの効率の低下を防止して、循環ポンプの運転動力を削減することができるので、ランニングコストの小さいヒートポンプ温水暖房機に適用できる。 As described above, in the heat pump hot water heater according to the present invention, the water heat medium heated in the water heat medium heat exchanger from the refrigerant of the heat pump cycle is conveyed to the indoor radiator by the circulation pump, and the room is heated. Even if there is a sudden change in the heat load, such as an increase or decrease in the number of indoor radiators that supply the water heat medium, the efficiency of the heat pump cycle can be prevented and the operating power of the circulation pump can be reduced. It can be applied to a heat pump hot water heater with low running cost.
100 ヒートポンプ温水暖房機
110 ヒートポンプサイクル
111 圧縮機
112 空気熱交換器
113 空気熱交換器ファン
114 冷媒流量調整弁
115 水熱媒熱交換器
120 水熱媒サイクル
121 循環ポンプ
122 バッファタンク
123 開閉弁
124 リモコン
125 室内放熱器
126 往き温度検知センサ
127 戻り温度検知センサ
130 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Heat pump hot water heater 110 Heat pump cycle 111 Compressor 112 Air heat exchanger 113 Air heat exchanger fan 114 Refrigerant flow rate adjustment valve 115 Water heat medium heat exchanger 120 Water heat medium cycle 121 Circulation pump 122 Buffer tank 123 On-off valve 124 Remote control 125 Indoor radiator 126 Outward temperature detection sensor 127 Return temperature detection sensor 130 Control unit
Claims (6)
前記熱媒により暖房を行う複数の室内放熱器と、
前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ポンプと、前記熱媒熱交換器から前記室内放熱器に向かう前記熱媒の温度を検知する往き温度検知手段と、
前記室内放熱器から前記熱媒熱交換器に戻る前記熱媒の温度を検知する戻り温度検知手段と、
前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段と、を備え、
前記往き温度検知手段で検知される往き温度が、目標往き温度となるように前記圧縮機の動作周波数を制御するヒートポンプ温水暖房機において、
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数がN1からN2に減少した場合、変化前の前記熱媒の流量にN2/N1を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。 A heat pump cycle including a compressor, a heat medium heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and the heat medium, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger;
A plurality of indoor radiators for heating by the heat medium;
A circulation pump that circulates the heat medium between the heat medium heat exchanger and the plurality of indoor radiators, and a forward temperature that detects the temperature of the heat medium from the heat medium heat exchanger toward the indoor radiator. Detection means;
Return temperature detecting means for detecting the temperature of the heat medium returning from the indoor radiator to the heat medium heat exchanger;
And a heat medium supply control means for controlling the presence or absence of circulation of the heating medium between the heat medium heat exchanger and a plurality of the indoor radiator,
In the heat pump hot water heater that controls the operating frequency of the compressor so that the forward temperature detected by the forward temperature detection means becomes the target forward temperature,
When the number of the indoor radiators that circulate the heat medium with the heat medium heat exchanger decreases from N1 to N2 by the heat medium supply control means, the flow rate of the heat medium before the change is N2 / The heat pump hot water heater, wherein the circulation pump is controlled to have a flow rate multiplied by N1.
前記熱媒により暖房を行う複数の室内放熱器と、
前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ポンプと、前記熱媒熱交換器から前記室内放熱器に向かう前記熱媒の温度を検知する往き温度検知手段と、
前記室内放熱器から前記熱媒熱交換器に戻る前記熱媒の温度を検知する戻り温度検知手段と、
前記熱媒熱交換器と複数の前記室内放熱器との間の前記熱媒の循環の有無を制御する熱媒供給制御手段と、を備え、
前記往き温度検知手段で検知される往き温度が、目標往き温度となるように前記圧縮機の動作周波数を制御するヒートポンプ温水暖房機において、
前記熱媒供給制御手段により、前記熱媒熱交換器との間で前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の数が変化し、前記熱媒を循環させる前記室内放熱器の内部配管に保有する前記熱媒の容積の和が、L1からL2に減少した場合、変化前の前記熱媒の流量にL2/L1を乗じた流量となるように、前記循環ポンプを制御することを特徴とするヒートポンプ温水暖房機。 A heat pump cycle including a compressor, a heat medium heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and the heat medium, an expansion valve, and a heat source side heat exchanger;
A plurality of indoor radiators for heating by the heat medium;
A circulation pump that circulates the heat medium between the heat medium heat exchanger and the plurality of indoor radiators, and a forward temperature that detects the temperature of the heat medium from the heat medium heat exchanger toward the indoor radiator. Detection means;
Return temperature detecting means for detecting the temperature of the heat medium returning from the indoor radiator to the heat medium heat exchanger;
Heat medium supply control means for controlling the presence or absence of circulation of the heat medium between the heat medium heat exchanger and the plurality of indoor radiators ,
In the heat pump hot water heater that controls the operating frequency of the compressor so that the forward temperature detected by the forward temperature detection means becomes the target forward temperature,
The number of the indoor radiator that circulates the heating medium to and from the heating medium heat exchanger is changed by the heating medium supply control means, and is held in an internal pipe of the indoor radiator that circulates the heating medium. When the sum of the volumes of the heat medium decreases from L1 to L2, the heat pump is controlled so that the flow rate of the heat medium before the change is multiplied by L2 / L1. Hot water heater.
When the number of the indoor radiators that circulate the heat medium with the heat medium heat exchanger is increased by the heat medium supply control means, the circulation is performed so that the flow rate of the heat medium becomes maximum. The heat pump hot water heater according to any one of claims 1 to 5, wherein the pump is controlled.
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