专利名称：热泵空调系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及热泵空调系统。
背景技术：
己公知有使用水热源热泵式空调机向建筑物内送出调和后的空气的系统。
例如，在专利文献1中公开有一种热泵空调系统，具备水热源热泵 式空调机；对热源水进行循环的热源水回路；以及调节热源水的温度的锅 炉及冷却塔等热源装置；其中，水热源热泵式空调机与热源水进行热交换。
锅炉及冷却塔等热源装置将循环在热源水回路中的热源水的温度调节 在规定温度范围。使用调节成规定温度范围的热源水，水热源热泵式空调 机送出调和后的空气。
专利文献1:日本特开2001—304618号公报
锅炉及冷却塔等热源装置在设备方面花费成本。而且，运转时需要石 油或煤气、电等能源。因此，利用锅炉及冷却塔等热源装置进行热源水的 温度调节时，存在耗费热泵式空调系统的设备成本和运行成本的问题。
发明内容
本发明所要解决的问题是耗费设备成本和运行成本的问题，其目的在 于提供一种能够抑制设备成本和运行成本的热泵式空调系统。
为了解决上述课题，本发明涉及的热泵空调系统的特征在于，具备-热源水回路，对热源水进行循环；水热源热泵式空调机，与上述热源水进 行热交换并送出调和后的空气；水槽，蓄存以及排出生活排水；热源用热 交换器；在上述热源水和蓄存在上述水槽内的生活排水之间进行热交换。
发明效果
根据本申请发明，不需要锅炉及冷却塔等热源装置，能够以低成本构筑热泵空调系统。而且，不需要热源装置运转用的石油或煤气、电，因此 水热源热泵式空调机的制冷制热冷运行成本降低。通过对原本被浪费地扔 掉的生活排水的热能进行再利用，具有很大的节能效果。另外，还有防止
C02增加和防止热岛(heatisland)的效果。
根据技术方案2 11、 15及16的发明，具备多个水槽，通过选择蓄存 有适当温度的生活排水的水槽来作为用于与热源水进行热交换的水槽，使 热泵式空调系统能够连续运行。能够从水热源热泵式空调机连续地向建筑 物内送出调和后的空气，制冷制热运行稳定，并实现舒适的空调。并且， 由于连续运行因此不需要多余地增大水槽，从而能够实现水槽的小型紧凑 化。
由于能够根据水槽数的增减来设定变更从水热源热泵式空调机送出的 调和后的空气连续运行时间，因此设计构筑与各种条件相适应的最佳热泵 空调系统变得容易。
将蓄存在水槽内的生活排水全部换掉，增大进行热交换的生活排水和 热源水之间的温度差，由此，与利用了 l个水槽的水热源热泵系统相比较， 热源水持有的单位水量的热泵运行用热能增加。因此，水热源热泵式空调 机运行时的特性系数(COP: Coe伍cient Of Performance)提高，能够实现 水槽的小型紧凑化。
根据技术方案9 11的发明，通过空气热源热泵式空调机进行热回收， 能够减轻与调和后的空气的送出相关的负担，因此能够进一步使水槽小型 化，能够大幅度地削减设备成本和运行成本。
根据技术方案8及11的发明，由于传热管是椭圆管，因此压力损失少， 能够增长传热管的有效长度而不增加送风动力，所以能够抑制伴随着热交 换的能量损失。
图1是本发明的实施例1所涉及的热泵空调系统的简略说明图。 图2是本发明的实施例2所涉及的热泵空调系统的简略说明图。 图3是空气热源热泵式空调机的简略说明图。
具体实施例方式
<实施例1>
图l示出了本发明的热泵空调系统的一实施例。热泵空调系统具备向
省略了图示的建筑物内送出调和后的空气的2个水热源热泵式空调机1、1， 能够自由进行制冷运行 制热运行的切换。
进而，热泵空调系统具备2个水槽3、 3，对在建筑物内产生的生活 排水进行蓄存并使其成为蓄热水，并且，能够将所蓄存的蓄热水自由排出； 以及热源水回路2，循环有在与水热源热泵式空调机l、 l之间的热交换时 所利用的热源水。
另外，在本发明中，生活排水包括在建筑物内的生活器具9中用过的、 洗脸、洗澡、烹饪、烧水等的排出，及/或雨水。由于生活排水混合有雨水 等常温排水(例如夏季期间为20 25"C，冬季期间为1(TC 15。C)和洗澡 或烧水等高温排水，因此， 一年内为大致一定范围的温度(例如，20°C 25°C)。
热源水回路2与具备水热源热泵式空调机1的热泵用水热交换器5自 由流通地连接。此外，热源水回路2具有将热源水的流通分支的热源水路 切换机构7 (分支部)，该热源水回路2被配置成在各个水槽3、 3内往复。 在各个水槽3、 3内配置有在水槽3的蓄热水和热源水之间进行热交换的管 状的热源用热交换器6。
热源水回路2的热源水通过送水泵4被向图中空心箭头方向送出。送 水泵4构成为可自由调节热源水的流量。送出至水热源热泵式空调机1的 热源水如后所述一样，在通过热泵用水热交换器5与循环制冷剂之间热交 换之后，被送至热源用热交换器6，再次在热源水回路2内循环。
8是控制机构，利用水槽3的蓄热水将热源水的温度调节在热泵能够 运行的温度范围内(水热源热泵式空调机1的能够运行制冷制热的温度范 围)。热泵能够运行的温度范围是例如10 45°C。
控制机构8具备向规定的热源用热交换器6选择性地送出热源水的热 源水路切换机构7 (切换阀)。而且，控制机构8具备蓄热水排出机构19 (生活排水排出器)，将规定的水槽3所蓄存的蓄热水排出；生活排水注入 路径切换机构20(生活排水蓄存器)，向规定的水槽3注入生活排水；以及洗手间处理水路径切换机构24，从规定的水槽3向洗手间IO供给洗手间处 理用水。
热源水路切换机构7通过三通阀等控制阀切换流路，使热源水流至规 定的热源用热交换器6。蓄热水排出机构19利用设置在水槽3内的排水管 11和设置在排水管11内的开闭阀或流量调整阀等的控制阀12,自由地将 蓄热水从水槽3排出。生活排水注入路径切换机构20具备向水槽3注入生 活排水的供水管22和三通阀等的控制阀23，切换流路，从而生活排水被供 给至规定的水槽3。洗手间处理水路径切换机构24具备汲水管和三通阀等 的控制阀，切换流路，从而从规定的水槽3汲取蓄热水。
并且，控制机构8具备蓄热水温度检测器18(生活排水温度检测器)， 检测水槽3的蓄热水温度;热源水入口温度检测器25(热源水温度检测器)， 检测热泵用水热交换器5的热源水入口侧的热源水温度；以及控制器21，
向各机构输出控制信号。
控制机构8基于蓄热水温度检测器18及/或热源水入口温度检测器25 的检测结果，将热源水的温度调节在热泵能够运行的温度范围。
控制器21比较由蓄热水温度检测器18检测的蓄热水温度及由热源水 入口温度检测器25检测的热源水温度，判定水槽3的蓄热水的温度是否在 所需的温度范围内(在能够将热源水的温度调节在热泵能够运行温度范围 的温度范围内)。根据判定结果，控制器21向各机构输出控制信号。
当判定为蓄存在水槽3内的蓄热水的温度在所设定的温度范围外时， 控制器21向热源水路切换机构7输出控制信号。输入了控制信号的热源水 路切替机构7切换热源水的送出路径。热源水不在所蓄存的蓄热水的温度 在所设定的温度范围外的水槽3内循环，而在蓄存的蓄热水的温度在所设 定的温度范围内的其他水槽3内循环。热源水与在所设定的温度范围内的
蓄热水进行热交换。
并且，当判定为蓄存在水槽3内的蓄热水的温度在所设定的温度范围 外时，控制器21向蓄热水排出机构19、洗手间处理水路径切换机构24和 生活排水注入路径切换机构20输出控制信号。输入了控制信号的蓄热水排 出机构19将在所设定的温度范围外的蓄热水从水槽3排出。输入了控制信 号的洗手间处理水路径切换机构24将在所设定的温度范围外的蓄热水从水槽3向洗手间IO进行供给。输入了控制信号的生活排水注入路径切换机构 20向被判定为蓄存有在所设定的温度范围外的蓄热水的水槽3注入建筑物 的新的生活排水。通过排出蓄热水并重新进行蓄存，该水槽3蓄存的蓄热 水的温度变为所设定的温度范围内。通过反复进行排出蓄热水并重新蓄存 的循环，即使长时间连续运行水热源热泵式空调机1，也能够稳定地利用在 所设定的温度范围内的蓄热水。
注入生活排水及排出蓄热水的重复进行，只要使用省略了图示的计时 器或水量检测器控制即可，能够自由地变更该方法及结构。
一部分省略了图示，水热源热泵式空调机1在壳体内具备热泵13和供 气用扇14。热泵13至少具备供气用空气热交换器15及热泵用水热源交 换器5，进行循环制冷剂的蒸发工序及冷凝工序；压缩机16，压缩循环制 冷剂；膨胀阀等减压机构，使循环制冷剂膨胀；以及气门等制冷剂流路切 换机构，对供气用空气热交换器15及热泵用水热交换器5中的蒸发工序及 冷凝工序进行切换；对上述各部分进行配管连接以便循环循环制冷剂。
热泵用水热交换器5在热源水和循环制冷剂之间进行热交换。供气用 空气热交换器15经由与循环制冷剂之间的热交换来调和空气，供气用扇14 将调和后的空气送出至建筑物内部。
根据上述结构，热泵式空调系统能够自由切换水热源热泵式空调机1 的制冷运行和制热运行，自动进行节能连续运行。 对于产生大量生活排水的宾馆或医院等各种设施的建筑物而言也可以 是，例如在将生活排水收集在水槽3内并进行净化之后，通过送水泵流入 洗手间10的供水管中从而将大小便处理水排出至建筑物外。水槽3也可以 具有净化用以外的功能。热源用热交换器6也可以是管状以外的形状。
另外，也可以省略蓄热水温度检测器18或热源水入口温度检测器25 的一个。当省略热源水入口温度检测器25时，将能够进行热源水的温度调 节的蓄热水的温度范围设定在热泵能够运行水温范围。控制器21比较所设 定的蓄热水的温度范围和蓄热水温度检测器18所检测到的蓄热水温度。当 所检测到的温度在所设定的温度范围内时，控制器21判定蓄热水的温度在 所需的温度范围内。当所检测到的温度在所设定的温度范围外时，控制器 21判定蓄热水的温度在所需的温度范围外。根据判定结果，控制器21输出所述控制信号，控制机构8将热源水的温度调整在热泵能够运行温度范围。 当省略蓄热水温度检测器18时，设定热泵能够运行的热源水的温度范 围。控制器21比较所设定的热源水的温度范围和蓄热水温度检测器18所 检测到的热源水温度。当所检测到的温度在所设定的温度范围内时，控制 器21判定蓄热水的温度在所需的温度范围内。当所检测到的温度在所设定 的温度范围外时，控制器21判定蓄热水的温度在所需的温度范围外。根据 判定结果，控制器21输出所述控制信号，控制机构8将热源水的温度调节 在热泵能够运行的温度范围。
图1示出了利用落差来注入生活排水的生活排水注入路径切换机构20 及排出蓄热水的蓄热水排出机构19，但是也可以是利用送水泵来注入生活 排水的生活排水注入路径切换机构20及排出蓄热水的蓄热水排出机构19。 可以自由地变更热源水路切换机构7、蓄热水排出机构19、生活排水注入 路径切换机构20及洗手间处理水路径切换机构24的结构。
水槽3的个数也可以是单个。当判定为蓄热水的温度在所设定的温度 范围外时，通过向单个水槽3注入新的生活排水、及/或进行所蓄存的蓄 热水的排出和新的生活排水的注入，使蓄热水的温度成为所设定的温度范 围内。
水槽3的个数也可以3个以上。通过增加水槽数，能够增长从水热源 热泵式空调机送出调和后的空气的连续运行时间。并且，水热源热泵式空 调机1的个数也可以是1个或3个以上。
热源水回路2可以自由变更为异程式(directreturn)、同程式(reverse return)或并用它们的各种方式。并且，省略洗手间处理水路径切换机构24， 不将水槽3的蓄热水利用于洗手间处理，这也是自由的。另外，也可以根 据需要在热源水回路2内并设冷却塔或锅炉等热源装置，来减轻空气调和 的负担。 <实施例2>
图2示出了进一步设置有将调和后的空气送气至建筑物内部的2个空 气热源热泵式空调机27、 27的实施例2的热泵空调系统。在空气热源热泵 式空调机27中，空气热源热泵26的排气侧热交换器29从建筑物内部的空 气进行热回收，空气热源热泵26的送气侧热交换器28与建筑物外部的空气进行热交换，从而将调和后的空气送出至建筑物内部。
空气热源热泵式空调机27在壳体内具有空气热源热泵26、供气用扇 及排气用扇。空气热源热泵26对循环制冷剂依次重复蒸发'压縮'冷凝-膨 胀的工序。送气侧热交换器28及排气侧热交换器29分别进行从与循环制 冷剂进行热交换的空气吸热的蒸发工序及放热的冷凝工序。压縮机30进行 压縮循环制冷剂的压縮工序。膨胀陶等减压机构进行使循环制冷剂膨胀的 膨胀工序。气门等切换机构对送气侧热交换器28及排气侧热交换器29的 蒸发工序和冷凝工序进行切换。空气热源热泵式空调机27至少具备上述结 构，并对上述结构进行配管连接以便循环循环制冷剂。
空气热源热泵26的排气侧热交换器29从建筑物内部的空气进行热回 收。被热回收的空气通过排气用扇送出至建筑物外部。送气侧热交换器28 利用回收热使建筑物外部的空气冷却或加热。调和后的空气通过供气用扇 送出至建筑物内部。
通过空气热源热泵式空调机27利用回收热，能够再利用建筑物内部空 气的排热能量，从而减轻空气调和的负担。
控制器21向空气热源热泵26输出控制信号，以便成为预先设定的供 气温度。
对于与实施例1相同、相对应的部分赋予同一附图标记，并省略其详 细说明。
对于水热源热泵式空调机1的供气用空气热交换器15与空气热源热泵 式空调机27的送气侧热交换器28及排气侧热交换器29之间传热管，优选 椭圆管，但是圆形管也可以。
另外，可以自由增减空气热源热泵式空调机27的台数。
权利要求
1.一种热泵空调系统，其特征在于，具备热源水回路，对热源水进行循环；水热源热泵式空调机，与上述热源水进行热交换，并送出调和后的空气；水槽，蓄存以及排出生活排水；以及热源用热交换器，在上述热源水和蓄存在上述水槽内的生活排水之间进行热交换。
2. 如权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，具备多个上述水槽。
3. 如权利要求2所述的热泵空调系统，其特征在于，还具备 控制机构，控制上述热源水的温度。
4. 如权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述热源水回路具备分支部，将上述热源水的流通分支； 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；和切换阀，切换上述 分支部中的上述热源水流通方向；基于上述生活排水温度检测部及热源水温度检测部的检测结果，上述 控制机构切换上述热源水的流通方向，并进行控制，以使在蓄存于上述多 个水槽中所设定的水槽内的生活排水和上述热源水之间进行热交换。
5. 如权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；和生活排水蓄存器， 将生活排水蓄存在上述水槽内； .上述生活排水蓄存器基于上述生活排水温度检测部及上述热源水温度 检测部的检测结果，将生活排水蓄存在上述水槽内。
6. 如权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；生活排水排出器，将蓄存在上述水槽内的生活排水排出；和生活排水蓄存器，将生活排水蓄存 在上述水槽内；基于上述生活排水温度检测部及热源水温度检测部的检测结果，上述 生活排水排出器将蓄存在上述水槽内的生活排水排出，上述生活排水蓄存 器将生活排水蓄存在上述水槽内。
7. 如权利要求1 6中的任一项所述的热泵空调系统，其特征在于， 具备多个上述水热源热泵式空调机。
8. 如权利要求7所述的热泵空调系统，其特征在于，上述水热源热泵 式空调机具有椭圆的传热管。
9. 如权利要求8所述的热泵空调系统，其特征在于，还具备 空气热源热泵式空调机，将调和后的空气送出。
10. 如权利要求9所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述空气热源热泵式空调机具备排气侧热交换器，从空气中进行热 回收；和送气侧热交换器，利用该回收的热，对要送出的空气进行调和。
11. 如权利要求10所述的热泵空调系统，其特征在于，上述空气热源 热泵式空调机具有椭圆的传热管。
12. 如权利要求1所述的热泵空调系统，其特征在于，还具备 控制机构，控制上述热源水的温度。
13. 如权利要求12所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；和生活排水蓄存器， 将生活排水蓄存在上述水槽内，基于上述生活排水温度检测部及上述热源水温度检测部的检测结果， 上述生活排水蓄存器将生活排水蓄存在上述水槽内。
14. 如权利要求12所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；生活排水排出器，将 蓄存在上述水槽内的生活排水排出；和生活排水蓄存器，将生活排水蓄存 在上述水槽内，基于上述生活排水温度检测部及上述热源水温度检测部的检测结果，上述生活排水排出器将蓄存在上述水槽内的生活排水排出，上述生活排水 蓄存器将生活排水蓄存在上述水槽内。
15. 如权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述热源水回路具备分支部，将上述热源水的流通分支； 上述控制机构具备生活排水温度检测部，检测所蓄存的生活排水的温度；和切换阀，切换上述分支部中的上述热源水的流通方向，基于上述生活排水温度检测部的检测结果，上述控制机构切换上述热 源水的流通方向，并进行控制，以使在蓄存于上述多个水槽中所设定的水 槽内的生活排水和上述热源水之间进行热交换。
16. 如权利要求3所述的热泵空调系统，其特征在于， 上述热源水回路具备分支部，将上述热源水的流通分支； 上述控制机构具备热源水温度检测部，检测上述热源水的温度；和切换阀，切换上述分支部中的上述热源水的流通方向；基于上述热源水温度检测部的检测结果，上述控制机构切换上述热源 水的流通方向，并进行控制，以使在蓄存于上述多个水槽内的所设定的水 槽内的生活排水和上述热源水之间进行热交换。
全文摘要
本发明提供一种能够节减设备成本及运行成本的热泵空调系统。热泵空调系统具备水热源热泵式空调机，向建物送出调和后的空气；热源水回路，对热源水进行循环；以及水槽，蓄存在建物内产生的生活排水。在热源水回路设置有在生活排水和热源水之间进行热交换的热源用热交换器。控制机构调节热源水的水温，从水热源热泵空调机送出调和后的空气。
文档编号F24F5/00GK101586857SQ20091012770
公开日2009年11月25日 申请日期2009年3月19日 优先权日2008年5月21日
发明者木村惠一, 森田满津雄, 清水正三 申请人:木村工机株式会社