热泵系统及热泵装置的控制方法

摘要

本发明提供一种热泵系统及热泵装置的控制方法。在使用了自然对流方式的供暖装置的热泵系统中，减少热泵装置所具备的压缩机的停止次数。控制装置（100）将预先存储的COP相对于室外空气温度达到规定值的供给温度设定为限定温度。控制装置（100）在预先设定的下限频率与上限频率之间控制压缩机（1）的动作频率，以使供给温度达到预先设定的目标温度，并且，在供给温度达到设定的限定温度时，使压缩机（1）暂时停止。

权利要求

1.一种热泵系统，其具备具有压缩机的热泵装置，将由所述热泵装置加热的流体，向通过利用辐射热的自然对流的热交换使所述流体与空气进行热交换的供暖装置供给，所述热泵系统的特征在于，具备：室外空气温度测量部，其对室外空气温度进行测量；

供给温度测量部，其将向所述供暖装置供给的流体的温度作为供给温度进行测量；

COP存储部，其存储使室外空气温度和供给温度分别变化的情况下的COP的值；

限定温度设定部，其将在所述室外空气温度测量部测量到的室外空气温度下所述COP存储部存储的COP达到规定值的供给温度设为温度A，将所述温度A设定为限定温度；

控制部，其以使所述供给温度测量部测量到的供给温度达到预先设定的目标温度的方式控制所述压缩机的动作频率，并且，在所述供给温度达到所述限定温度设定部设定的限定温度时，所述控制部使所述压缩机暂时停止。

2.根据权利要求1所述的热泵系统，其特征在于，

所述热泵系统还具备：

室内温度测量部，其将设置有所述供暖装置的房间的温度作为室内温度进行测量；以及设定温度获得部，其获得由用户设定的所述房间的设定温度；

所述室内温度测量部测量到的室内温度与所述设定温度获得部获得的设定温度之差越小，则所述限定温度设定部将越低的温度设为温度B，所述限定温度设定部将所述温度A和所述温度B中的较低一方的温度设定为限定温度。

3.根据权利要求2所述的热泵系统，其特征在于，

所述热泵系统还具备由用户输入极限温度的极限温度输入部；

所述限定温度设定部将所述极限温度输入部输入的极限温度设为温度C，并将所述温度A、所述温度B、以及所述温度C中最低的温度设定为限定温度。

4.一种热泵装置的控制方法，其为热泵系统中的热泵装置的控制方法，该热泵系统具备具有压缩机的热泵装置，将由所述热泵装置加热的流体，向通过利用辐射热的自然对流的热交换使所述流体与空气进行热交换的供暖装置供给；

所述热泵装置的控制方法的特征在于，具备：

室外空气温度测量处理，其利用温度传感器对室外空气温度进行测量；

供给温度测量处理，其利用温度传感器将向所述供暖装置供给的流体的温度作为供给温度进行测量；

限定温度设定处理，其利用控制装置从存储有使室外空气温度和供给温度分别变化的情况下的COP的值的存储装置，将在利用所述室外空气温度测量处理测量到的室外空气温度下存储的COP达到规定值的供给温度作为温度A读出，并将所述温度A设定为限定温度；

控制处理，其利用控制装置以使利用所述供给温度测量处理测量到的供给温度达到预先设定的目标温度的方式控制所述压缩机的动作频率，并且，在所述供给温度达到利用所述限定温度设定处理设定的限定温度时，使所述压缩机暂时停止。

说明书

热泵系统及热泵装置的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及热泵系统所具备的压缩机的控制技术。特别是，本发明涉及在季节的中间期等负荷比较低的情况下的压缩机的控制技术。

背景技术

[0002] 存在如下的热泵式供暖系统，其构成为，由热泵装置生成热水，将生成的热水向地板供暖、板式散热器等供暖装置供给，进行利用供暖装置的辐射热的供暖运转。

[0003] 在热泵式供暖系统中，以使向供暖装置供给的热水的温度（供给温度）达到预先设定的目标温度的方式控制热泵装置。

[0004] 在热泵式供暖系统中，充分利用热泵装置的变频控制的特性，在无损室内舒适性的范围内，尽可能地连续运转热泵装置，这种情况在推进节能化方面很重要。

[0005] 然而，若热泵装置的能力比负荷高，则即使尽可能地将热泵装置的能力抑制得低地进行运转，也成为供给温度立即超过目标温度的状态。在此情况下，如果供给温度变得比被设定为比目标温度稍高的上限温度高，则暂时停止热泵装置的运转，在供给温度成为比目标温度设定得稍低的下限温度时，再次运转热泵装置，反复进行如上所述的动作。即，不能连续地运转热泵装置，在推进节能化方面不理想。

[0006] 在专利文献1中，记载有以下内容：对热泵装置的停止次数进行测量，在停止次数多的情况下判断为负荷低并降低目标温度。

[0007] 在专利文献1中，在停止次数多的情况下通过降低目标温度，能够降低热泵装置的能力地进行运转，因此，运转效率变高。另外，由于降低热泵装置的能力地进行运转，因此，在供给温度达到目标温度之前费时间，热泵装置的停止次数减少。

[0008] 现有技术文献

[0009] 专利文献

[0010] 专利文献1：日本特开2002-61925号公报

发明内容

[0011] 发明要解决的问题

[0012] 记载于专利文献1的方法在可降低热泵装置的能力的情况下能够利用，但在将热泵装置的能力尽可能地抑制得低地进行运转的情况下不能利用。

[0013] 另外，专利文献1以基于使用了风扇的强制对流方式的空调运转为前提。因此，在专利文献1中，未考虑基于使用了供暖装置的辐射热的自然对流方式的供暖运转的特性。

[0014] 在强制对流方式下，具有热泵装置的运转状态与室内温度之间的相关性大这样的特性。与此相对，在自然对流方式下，具有热泵装置的运转状态与室内温度之间的相关性小这样的特性。即，在强制对流方式下，如果提高热泵装置的能力，则室内温度立即上升，如果降低热泵装置的能力，则室内温度立即下降。然而，在自然对流方式下，即使改变热泵装置的能力以使供给温度变化，在室内温度产生变化之前也需要花费时间。

[0015] 本发明的目的在于，在使用了自然对流方式的供暖装置的热泵系统中，减少热泵装置所具备的压缩机的停止次数。

[0016] 用于解决问题的方案

[0017] 本发明的热泵系统具备具有压缩机的热泵装置，将由所述热泵装置加热的流体，向通过利用辐射热的自然对流的热交换使所述流体与空气进行热交换的供暖装置供给，所述热泵系统的特征在于，具备：室外空气温度测量部，其对室外空气温度进行测量；供给温度测量部，其将向所述供暖装置供给的流体的温度作为供给温度进行测量；COP存储部，其存储使室外空气温度和供给温度分别变化的情况下的COP（Coefficient Of Performance：性能系数）的值；限定温度设定部，其将所述COP存储部存储的COP相对于所述室外空气温度测量部测量到的室外空气温度达到规定值的供给温度设为温度A，将所述温度A设定为限定温度；控制部，其以使所述供给温度测量部测量到的供给温度达到预先设定的目标温度的方式控制所述压缩机的动作频率，并且，在所述供给温度达到所述限定温度设定部设定的限定温度时，所述控制部使所述压缩机暂时停止。

[0018] 发明的效果

[0019] 在本发明的热泵系统中，不将比目标温度稍高的温度设为限定温度，而是根据COP将限定温度设定得比通常情况高。由此，直至供给温度超过限定温度的时间变长，使压缩机停止的次数变少。

[0020] 另外，在本发明热泵系统中，以基于自然对流方式的供暖运转为前提，即使供给温度比目标温度稍高，室内温度也不会立即上升。因此，也不会损害室内的舒适性。

附图说明

[0021] 图1为实施方式1的热泵系统200的构成图。

[0022] 图2为实施方式1的控制装置100的构成图。

[0023] 图3为表示实施方式1的控制装置100的控制处理流程的流程图。

[0024] 附图标记说明

[0025] 1压缩机，2热交换器，3膨胀机构，4热交换器，5制冷剂配管，10热泵装置，20辅助热源，30供暖装置，40泵，50流体配管，60室内空间，70遥控装置，100控制装置，101、102、103温度传感器，110温度测量部，111供给温度测量部，112室外空气温度测量部，113室内温度测量部，114设定温度获得部，120温度存储部，121目标温度存储部，122限定温度存储部，130控制部，140温度设定部，141COP存储部，142极限温度输入部，143限定温度设定部，
200热泵系统。

具体实施方式

[0026] 实施方式1

[0027] 图1为实施方式1的热泵系统200的构成图。

[0028] 热泵系统200具备：热泵装置10、辅助热源20、设置在室内空间60内的供暖装置30、以及泵40，上述部件利用流体配管50依次连接。流体配管50与热泵装置10所具备的热交换器2连接。另外，水（流体的一例）在流体配管50的内部流动。

[0029] 另外，在设置有供暖装置30的室内空间60内，设置有用于输入设定温度等的遥控装置70。

[0030] 热泵装置10具有利用制冷剂配管5依次连接有压缩机1、热交换器2、膨胀机构3、以及热交换器4的热泵循环。通过使制冷剂按照压缩机1、热交换器2、膨胀机构3、热交换器4的顺序在热泵循环内循环，制冷剂在热交换器4中从空气等吸热，在热交换器2中向流过流体配管50的水散热。即，流过流体配管50中的水由热泵装置10加热，成为热水。

[0031] 辅助热源20对热泵装置10加热的热水进一步进行加热。例如，辅助热源20为电加热器等。

[0032] 供暖装置30将由热泵装置10、辅助热源20加热的热水的热向室内空间60的空气散热。其结果是，室内空间60内部变暖和，热水被冷却而成为冷水。供暖装置30是利用基于辐射热的自然对流的热交换使热水与空气进行热交换的地板供暖板、板式散热器等。

[0033] 泵40使水在流体配管50内循环。即，通过使泵40工作，水按照热泵装置10、辅助热源20、供暖装置30的顺序循环。并且，如上所述，水由热泵装置10加热，进而由辅助热源20进一步被加热，在供暖装置30中被冷却，此过程反复进行。由此，室内空间60变暖和。

[0034] 另外，热泵系统200具备温度传感器101～103。

[0035] 温度传感器101将向供暖装置30供给的水的温度作为供给温度进行测量。温度传感器102对室外空气的温度进行测量。温度传感器103将室内空间60的空气的温度作为室内温度进行测量。

[0036] 并且，热泵系统200具备由微型计算机等构成的控制装置100。

[0037] 控制装置100获得温度传感器101～103测量的温度、由遥控装置70输入的设定温度等。控制装置100根据获得的信息，以使向供暖装置30供给的水的温度达到目标温度的方式对热泵装置10进行控制。另外，控制装置100根据获得的信息，控制辅助热源20的工作/停止、泵40的工作/停止。

[0038] 图2为实施方式1的控制装置100的构成图。

[0039] 控制装置100具备：温度测量部110、温度存储部120、控制部130、以及温度设定部140。

[0040] 温度测量部110测量或获得各种温度。温度测量部110具备：供给温度测量部111、室外空气温度测量部112、室内温度测量部113、设定温度获得部114。

[0041] 供给温度测量部111利用温度传感器101测量供给温度。室外空气温度测量部112利用温度传感器102测量室外空气温度。室内温度测量部113利用温度传感器103测量室内温度。设定温度获得部114获得由遥控装置70输入的设定温度。

[0042] 温度存储部120为存储控制部130的控制所需要的温度的存储装置。温度存储部120具备目标温度存储部121和限定温度存储部122。

[0043] 目标温度存储部121为存储目标温度的存储装置。目标温度例如在热泵系统200安装时等被设定为规定温度。或者，目标温度也可根据供暖负荷进行计算并设定。

[0044] 限定温度存储部122为将比目标温度更高的温度作为上限温度存储并将比目标温度更低的温度作为下限温度存储的存储装置。另外，上限温度由后述的限定温度设定部143设定，下限温度被预先设定为比目标温度低规定温度（例如2℃）的温度。

[0045] 控制部130以使供给温度达到存储在目标温度存储部121中的目标温度的方式控制热泵装置10。具体地说，控制部130在预先设定的下限频率与上限频率之间对压缩机1的动作频率进行控制并使压缩机1动作，以使供给温度达到目标温度。例如，在目标温度与供给温度之间的供给温度差大的情况下，控制部130进行控制使得压缩机1的运转频率变高。另一方面，在供给温度差小的情况下，控制部130进行控制使得压缩机1的运转频率变低。

[0046] 另外，在供给温度变得比上限温度高的情况下，控制部130使压缩机1停止，在压缩机1停止后，在供给温度变得比下限温度低的情况下，控制部130再次使压缩机1工作。

[0047] 在仅利用热泵装置10导致加热量不足的情况下，控制部130通过使辅助热源20工作，使得供给温度达到目标温度。

[0048] 温度设定部140在限定温度存储部122设定限定温度。温度设定部140具备：COP存储部141、极限温度输入部142、限定温度设定部143。

[0049] COP存储部141为存储使室外空气温度和供给温度分别变化的情况下的热泵装置10的COP（Coefficient Of Performance：性能系数）的值的存储装置。

[0050] 另外，原则上，室外空气温度越高，则COP变得越高，供给温度越高，则COP变得越低。

[0051] 极限温度输入部142在热泵系统200安装时等由用户从遥控装置70等输入作为供给温度的上限值的极限温度。

[0052] 对于供给温度的上限值而言，在例如作为供暖装置使用地板供暖、若成为40℃以上则恐怕会破坏地板的情况下，作为供给温度的上限值，输入40℃。

[0053] 限定温度设定部143根据以下规则A～C的各规则确定温度A、B、C。限定温度设定部143将根据各规则确定的温度A、B、C中最低的温度作为上限温度设定。

[0054] （规则A）

[0055] 限定温度设定部143将被存储在COP存储部141中的COP达到规定值（例如3）的温度确定为温度A。在COP存储部141中，存储有使室外空气温度和供给温度分别变化的情况下的COP。因此，限定温度设定部143在室外空气温度测量部112测量到的室外空气温度下求出COP达到规定值时的供给温度，将该供给温度设为温度A。

[0056] 这是为了防止在COP显著降低之前进行热泵装置的连续运转反而导致效率变差。

[0057] （规则B）

[0058] 室内温度测量部113测量到的室内温度与设定温度获得部114获得的设定温度之差即设定温度差越小，则限定温度设定部143将越低的温度确定为温度B。例如，限定温度设定部143预先存储相对于设定温度差的温度B，或存储从设定温度差计算温度B的计算式。并且，限定温度设定部143根据设定温度差和存储的信息确定温度B。

[0059] 这是为了不损害室内的舒适性。如上所述，在自然对流方式下，具有热泵装置的运转状态与室内温度之间的相关性小这样的特性。因此，在设定温度差大的情况下，即使供给温度变高，室内温度也不会立即达到设定温度。因此，能够提高上限温度。另一方面，在设定温度差小的情况下，存在若供给温度变高则室内温度达到设定温度的可能性。因此，不能提高上限温度。

[0060] （规则C）

[0061] 限定温度设定部143将用户在极限温度输入部142输入的极限温度设为温度C。

[0062] 这是为了防止将比极限温度更高的温度设定为上限温度而导致供给温度超过极限温度。

[0063] 图3为表示实施方式1的控制装置100的控制处理流程的流程图。

[0064] （S1：温度测量处理）

[0065] 温度测量部110对各温度进行测量。

[0066] （S2：限定温度设定处理）

[0067] 温度设定部140使用在S1中测量或获得的各温度，按照上述方法在限定温度存储部122中设定上限温度。

[0068] （S3：控制处理）

[0069] 控制部130使用在S1中测量或获得的各温度，以使供给温度达到被存储在目标温度存储部121中的目标温度的方式对热泵装置10所具备的压缩机1进行控制。

[0070] 此时，如果供给温度比被存储在限定温度设定部143中的上限温度更高，则控制部130使压缩机1停止，在使压缩机1停止后，如果供给温度变得比下限温度更低，则控制部130使压缩机1再次工作。

[0071] 经过规定时间后，再次从S1开始处理。

[0072] 如上所述，在实施方式1的热泵系统200中，根据COP、设定温度差等，尽可能高地设定上限温度。由此，直至供给温度超过上限温度的时间变长，使压缩机停止的次数变少。

[0073] 另外，在热泵系统200中，以基于自然对流方式的供暖运转为前提，即使供给温度变得比目标温度稍高，室内温度也不会随着供给温度的上升而立即上升。因此，也不会损害室内的舒适性。

[0074] 上述说明中的上限频率、下限频率，根据压缩机1、热泵装置10的特性在产品出厂时等被确定。

[0075] 另外，在上述说明中，使用规则A～C这三个规则确定上限温度。然而，例如也可仅设为规则A、B，或仅设为规则A、C。另外，如果不考虑超过规则A的温度的情况，则也可仅设为规则B、C，或仅设为规则B，或仅设为规则C。