(57)【要約】【課題】地中熱交換器（11）とボイラー（12）とが接続された熱媒体回路（10）と、暖房運転が可能な空気調和装置（50）とを有する空気調和システム（1）において、暖房負荷が小さい運転条件での省エネルギ性を高める。【解決手段】暖房運転を開始する空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱された熱媒体を供給する起動時動作（高負荷時動作）を行い、起動時動作中に熱源切替条件が成立すると起動時動作を停止し、地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを起動時動作の対象であった空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行う。【選択図】図５
2017211092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱媒体が循環する熱媒体回路（10）と、
上記熱媒体回路（10）に設けられ、該熱媒体回路（10）の熱媒体を地中熱によって加熱する地中熱交換器（11）と、
上記熱媒体回路（10）に設けられ、該熱媒体回路（10）の熱媒体を加熱するボイラー（12）と、
上記熱媒体回路（10）に接続され、該熱媒体回路（10）の熱媒体を熱源とする暖房運転を実行可能な少なくとも一つの空気調和装置（50）とを備えた空気調和システムであって、
上記空気調和装置（50）の運転時の暖房負荷が所定値よりも大きいときには、その暖房負荷が所定値よりも大きい空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する高負荷時動作を行う一方、該高負荷時動作中に所定の熱源切替条件が成立すると、上記高負荷時動作を停止し、上記地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを上記高負荷時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行う制御部（70）を備えている
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項２】
請求項１において、
上記制御部（70）は、上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を開始するときに、上記暖房運転を開始する上記空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する起動時動作を上記高負荷時動作として行う一方、上記起動時動作中に所定の熱源切替条件が成立すると、上記起動時動作を停止し、上記地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを上記起動時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行うように構成されている
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項３】
請求項２において、
上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を開始するときに、暖房負荷が所定値よりも小さいことを示す所定の低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行う代わりに上記通常時動作を行うように構成されている
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項４】
請求項１または２において、
上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過しかつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件である
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項５】
請求項１または２において、
上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過したという条件である
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項６】
請求項１または２において、
上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件である
ことを特徴とする空気調和システム。
【請求項７】
請求項１または２において、
上記空気調和装置（50）は、運転容量が可変の圧縮機（61）を有して、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を有し、
上記熱源切替条件は、上記圧縮機（61）の運転容量が所定の判定運転容量未満であるという条件である
ことを特徴とする空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱交換器とボイラーとが接続された熱媒体回路と、この熱媒体回路の熱媒体を熱源とする暖房運転が可能な空気調和装置とを備えた空気調和システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中熱を熱源として暖房運転を行う空気調和システムは、地中熱と外気との温度差が利用でき、効率的な運転ができるため、寒冷地を中心に普及が進んでいる。
【０００３】
一方、地中熱を採熱するための地中熱交換器を地中に埋設するのに要する掘削費用が高く、暖房期間の全熱量を地中熱で賄えるような大きな地中熱交換器を備えることは難しい。そこで、従来の空気調和システムとして、地中熱源と、他の温熱源であるボイラーとを組み合わせた構成にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０２８４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の空気調和システムは、暖房期間の全熱量を地中熱で賄えるような大きな地中熱交換器を備えたシステムになっていないため、暖房期間の途中で地中熱が不足することがある。そうなると、その後はボイラーで作った温水を用いて暖房をする必要がある。
【０００６】
そのため、従来のシステムでは、暖房シーズン終了前の中間期などの暖房負荷が小さい運転条件においても、熱源としてボイラーを運転する必要があり、省エネルギ性が低下する問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、地中熱とボイラーとを備えた空気調和システムにおいて、暖房負荷が小さい運転条件での省エネルギ性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、熱媒体が循環する熱媒体回路（10）と、上記熱媒体回路（10）に設けられ、該熱媒体回路（10）の熱媒体を地中熱によって加熱する地中熱交換器（11）と、上記熱媒体回路（10）に設けられ、該熱媒体回路（10）の熱媒体を加熱するボイラー（12）と、上記熱媒体回路（10）に接続され、該熱媒体回路（10）の熱媒体を熱源とする暖房運転を実行可能な少なくとも一つの空気調和装置（50）とを備えた空気調和システム（1）を前提としている。
【０００９】
そして、この空気調和システム（1）は、上記空気調和装置（50）の運転時の暖房負荷が所定値よりも大きいときには、その暖房負荷が所定値よりも大きい空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する高負荷時動作を行う一方、該高負荷時動作中に所定の熱源切替条件が成立すると、上記高負荷時動作を停止し、上記地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを上記高負荷時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行う制御部（70）を備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、上記制御部（70）は、上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を開始するときに、上記暖房運転を開始する上記空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する起動時動作を上記高負荷時動作として行う一方、上記起動時動作中に所定の熱源切替条件が成立すると、上記起動時動作を停止し、上記地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを上記起動時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行うように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
上記第１の発明では、空気調和システム（1）において空気調和装置（50）の運転時の暖房負荷が所定値よりも高いときには、その空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱された熱媒体が供給される高負荷時動作により、暖房負荷に応じた運転が行われる。また、第２の発明では、暖房運転を開始するときには、その空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱された熱媒体が供給される起動時動作により、暖房負荷に応じた運転が行われる。上記第１，第２の発明において、高負荷時動作中や起動時動作中に熱源切替条件が成立するのは暖房負荷が所定の閾値よりも小さくなったときであり、そうするとシステムの動作が高負荷時動作または起動時動作から通常時動作に切り換わり、地中熱交換器（11）で加熱された熱媒体だけを熱源とする暖房運転が行われる。
【００１２】
第３の発明は、第２の発明において、上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を開始するときに、暖房負荷が所定値よりも小さいことを示す所定の低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行う代わりに上記通常時動作を行うように構成されていることを特徴としている。
【００１３】
この第３の発明では、空気調和装置（50）の起動時であっても、暖房負荷が小さいことを示す所定の低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行わずに上記通常時動作が行われる。
【００１４】
第４の発明は、第１または第２の発明において、上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過しかつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件であることを特徴としている。
【００１５】
この第４の発明では、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間（例えば１時間）が経過しかつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値（例えば２℃）未満であるという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わる。
【００１６】
第５の発明は、第１または第２の発明において、上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過したという条件であることを特徴としている。
【００１７】
この第５の発明では、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間（例えば２時間）が経過したという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わる。
【００１８】
第６の発明は、第１または第２の発明において、上記熱源切替条件は、上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件であることを特徴としている。
【００１９】
この第６の発明では、上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値（例えば２℃）未満であるという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わる。
【００２０】
第７の発明は、第１または第２の発明において、上記空気調和装置（50）は、運転容量が可変の圧縮機（61）を有して、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を有し、上記熱源切替条件は、上記圧縮機（61）の運転容量が所定の判定運転容量未満であるという条件であることを特徴としている。
【００２１】
この第７の発明では、上記空気調和装置（50）が、運転容量が可変の圧縮機（61）を有して、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を有する場合に、上記圧縮機（61）の運転容量が所定の判定運転容量（例えば平均運転容量よりも幾分小さい運転容量）未満であるという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わる。
【発明の効果】
【００２２】
上記第１，第２の発明によれば、空気調和システム（1）において空気調和装置（50）の暖房運転を開始するときのように暖房運転の負荷が所定値よりも大きいときには、その暖房負荷が所定値よりも大きい空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱された熱媒体が供給される高負荷時動作（起動時動作）が行われる。一方、暖房負荷が小さくなって熱源切替条件が成立すると、システムの動作が高負荷時動作（起動時動作）から通常時動作に切り換わって、地中熱交換器（11）で加熱された熱媒体だけを熱源とする暖房運転が行われる。このことにより、空気調和システムを、暖房期間の全熱量を地中熱で賄えるような大きな地中熱交換器（11）を備えた構成にしなくても、暖房期間の途中で地中熱が不足する問題を抑制できる。したがって、地中熱の熱量が不足した後にボイラー（12）だけを継続して使用するような運転を行うことは不要になるので、システムの省エネルギ性を高められる。
【００２３】
また、従来のシステムで地中熱源を使う場合は、ボイラーを使う場合と比較すると、供給される水温が低くなって熱源側ユニットの起動時に蒸発温度が低下して熱源水が凍結するおそれがあるため、起動時間が長くなるという問題があったのに対して、上記第２の発明では、起動時動作でボイラー（12）を使用するようにしており、空気調和装置（50）に供給される熱媒体の温度が低くなるのを抑えられるから、起動時に熱媒体が凍結して起動時間が長くなる問題も解消できる。
【００２４】
上記第３の発明によれば、空気調和装置（50）の起動時であっても、暖房負荷が小さいことを示す所定の低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行う代わりに上記通常時動作が行われるので、ボイラー（12）を用いることによる無駄なエネルギ消費を抑えられる。したがって、より省エネルギ性に優れた運転を行える。
【００２５】
上記第４の発明によれば、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過しかつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件が満たされると高負荷時動作から通常時動作に切り換わるので、高負荷時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００２６】
上記第５の発明によれば、上記空気調和装置（50）が暖房運転の高負荷時動作を開始してから所定時間が経過したという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わるので、高負荷時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００２７】
上記第６の発明によれば、上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わるので、高負荷時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００２８】
上記第７の発明によれば、上記空気調和装置（50）が、運転容量が可変の圧縮機（61）を有して蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を有する場合に、上記圧縮機（61）の運転容量が所定の判定運転容量未満であるという条件が満たされると、高負荷時動作から通常時動作に切り換わるので、高負荷時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る空気調和システムの全体構成を示す配管系統図である。
【図２】図２は、図１の空気調和システムに用いられている空気調和装置の冷媒回路を示す配管系統図である。
【図３】図３は、図１の空気調和システムにおいて地中熱交換器とボイラーを切り換えて運転を行う状態を示すタイムチャートである。
【図４】図４は、図１の空気調和システムにおける暖房運転の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図１の空気調和システムの起動時動作を示す動作状態図である。
【図６】図６は、図１の空気調和システムの通常時動作を示す動作状態図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例１に係る空気調和システムの起動時動作を示す動作状態図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例１に係る空気調和システムの通常時動作を示す動作状態図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例２に係る空気調和システムの起動時動作を示す動作状態図である。
【図１０】図１０は、実施形態の変形例３に係る空気調和システムにおける暖房運転の動作を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、実施形態の変形例４に係る空気調和システムにおける暖房運転の動作を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、実施形態の変形例５に係る空気調和システムにおける暖房運転の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
本実施形態は、地中熱を熱源とする暖房運転を行うことができる空気調和システム（1）に関するものである。図１に示すように、この空気調和システム（1）は、熱媒体として熱源水（液状の熱源媒体）が循環する熱媒体回路（10）と、暖房運転を実行可能な複数（図１では３つ）の空気調和装置（50）とを備えている。
【００３２】
〈熱媒体回路〉
熱媒体回路（10）には、地中熱交換器（11）とボイラー（12）とが接続されている。地中熱交換器（11）は、熱媒体回路（10）の熱媒体を地中熱によって加熱することができるように地中に埋設された熱交換器である。また、ボイラー（12）は、熱媒体回路（10）の熱媒体を加熱する設備であって、この実施形態では燃焼式の温水ボイラー（12）が用いられている。
【００３３】
図１において、熱媒体回路（10）は、上記ボイラー（12）と上記地中熱交換器（11）に加えて、冷却塔（13）と３台の熱源側ユニット（14）とを備え、これらが配管で接続された閉回路である。熱媒体回路（10）は、地熱側回路（20）と冷却加熱側回路（30）とを備え、地熱側回路（20）と冷却加熱側回路（30）が各熱源側ユニット（14）（室外ユニット）に並列に接続されている。
【００３４】
熱媒体回路（10）の配管は、各熱源側ユニット（14）に接続された熱媒体第１配管（10a）及び熱媒体第２配管（10b）と、熱媒体第１配管（10a）から分岐した地熱側第１配管（21）及び冷却加熱側第１配管（31）と、熱媒体第２配管（10b）から分岐した地熱側第２配管（22）及び冷却加熱側第２配管（32）とを備えている。地熱側回路（20）の配管は、熱媒体第１配管（10a）及び地熱側第２配管（22）で構成され、冷却加熱側回路（30）の配管は、冷却加熱側第１配管（31）及び冷却加熱側第２配管（32）から構成されている。
【００３５】
地中熱交換器（11）は、地中熱を熱源とする熱交換器であり、地中に鉛直方向に掘削された穴（熱交換井）に、熱源媒体が循環する複数本のパイプを埋設した熱交換器である。この地中熱交換器（11）は、地中の温熱や冷熱を利用して熱媒体の温度を調整する。
【００３６】
ボイラー（12）は、燃焼材料を燃焼することにより熱媒体である熱源水を加熱する熱交換器として動作するように構成されている。冷却塔（13）は、冷却用ファンを備え、蒸発潜熱によって冷却水の温度が下がる熱交換器として動作するように構成されている。
【００３７】
地熱側第１配管（21）が熱媒体第１配管（10a）から分岐した部分、冷却加熱側第１配管（31）が熱媒体第１配管（10a）から分岐した部分、地熱側第２配管（22）が熱媒体第２配管（10b）から分岐した部分、そして冷却加熱側第２配管（32）が熱媒体第２配管（10b）から分岐した部分には、それぞれ開閉弁（23,24,33,34）が設けられている。
【００３８】
上記地熱側第１配管（21）は、一端が地熱側第１開閉弁（23）を介して熱媒体第１配管（10a）に接続される一方、他端が地熱側第３開閉弁（25）を介して地中熱交換器（11）の流出管（21a）に接続されている。上記地熱側第２配管（22）は、一端が地熱側第２開閉弁（24）を介して熱媒体第２配管（10b）に接続される一方、他端が地熱側第４開閉弁（26）を介して地中熱交換器（11）の流入管（22a）に接続されている。地熱側第１配管（21）の上記他端及び地熱側第２配管（22）の上記他端は、複数の地中熱交換器（11）の数に応じてそれぞれが複数に分岐して、各地中熱交換器（11）に接続されている。なお、図１では地中熱交換器（11）を２本だけ示して図を簡略化している。
【００３９】
地熱側第１配管（21）には、地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）とが並列に接続されている。地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）の流出側の合流管には、地熱側第５開閉弁（28）が設けられている。また、地熱側第１配管（21）と地熱側第２配管（22）は、地中熱交換器（11）を使用しない場合に熱媒体が流れるバイパス配管（29）で接続され、バイパス配管（29）にはバイパス開閉弁（29a）が設けられている。
【００４０】
上記冷却加熱側第１配管（31）は、一端が冷却加熱側第１開閉弁（33）を介して熱媒体第１配管（10a）に接続される一方、他端が分岐してボイラー（12）の流出管（31a）と冷却塔（13）の流出管（31b）に接続されている。上記冷却加熱側第２配管（32）は、一端が冷却加熱側第２開閉弁（34）を介して熱媒体第２配管（10b）に接続される一方、他端が分岐してボイラー（12）の流入管（32a）と冷却塔（13）の流入管（32b）に接続されている。
【００４１】
冷却加熱側第１配管（31）には、冷却加熱側第１ポンプ（35a）と冷却加熱側第２ポンプ（35b）とが並列に接続されている。また、ボイラー（12）の流入管（32a）及び冷却塔（13）の流入管（32b）には、それぞれ、冷却加熱側第３開閉弁（36）及び冷却加熱側第４開閉弁（37）が設けられている。
【００４２】
上記地熱側第１配管（21）、地熱側第２配管（22）、冷却加熱側第１配管（31）、及び冷却加熱側第２配管（32）には、図示した複数の位置で熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ（T）が設けられている。
【００４３】
〈空気調和装置（50）〉
上記空気調和装置（50）は、熱媒体回路（10）の熱媒体を熱源とするヒートポンプとして動作する暖房運転を実行可能に構成されており、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を備えている。この冷媒回路（60）について、図２を参照して具体的に説明する。
【００４４】
上記冷媒回路（60）は、圧縮機（61）と四路切換弁（62）と熱源側熱交換器（63）と膨張機構（64）（熱源側膨張弁（室外膨張弁）（64a）及び利用側膨張弁（室内膨張弁）（64b））と利用側熱交換器（65）とが冷媒配管により接続された閉回路である。上記圧縮機（61）はインバータ制御により回転速度が可変で運転容量を変更できる可変容量圧縮機（61）である。上記圧縮機（61）、四路切換弁（62）、熱源側熱交換器（63）、及び熱源側膨張弁（64a）は、上記熱源側ユニット（14）内に設けられている。
【００４５】
各熱源側ユニット（14）には、複数の利用側ユニット（15）が並列に接続されている。そして、各利用側ユニット（15）には、利用側熱交換器（65）と利用側膨張弁（64b）が設けられている。
【００４６】
熱源側熱交換器（63）は、冷媒と熱媒体（熱源水）とが熱交換をする室外熱交換器である。熱源側熱交換器（63）は、具体的には、冷媒流路（63a）と熱媒体流路（63b）を有するプレート熱交換器により構成されている。冷媒流路（63a）は冷媒回路（60）の冷媒配管（ガス配管及び液配管）に接続され、熱媒体流路（63b）は熱媒体回路（10）の熱媒体第１配管（10a）及び熱媒体第２配管（10b）に接続されている。
【００４７】
上記利用側熱交換器（65）は空調対象室に設けられた室内熱交換器であって、クロスフィン式の熱交換器により構成されている。図示していないが、利用側ユニット（15）（室内ユニット）には、この利用側熱交換器（65）に室内空気を流して冷媒回路（60）の冷媒と熱交換をさせるように、該利用側熱交換器（65）の近傍にファンが設けられている。
【００４８】
上記圧縮機（61）の吐出側は四路切換弁（62）の第１ポート（P1）に接続され、四路切換弁（62）の第２ポート（P2）は利用側熱交換器（65）のガス側端部に接続されている。四路切換弁（62）の第３ポート（P3）は上記圧縮機（61）の吸入側に接続され、四路切換弁（62）の第４ポート（P4）は熱源側熱交換器（63）の冷媒流路（63a）のガス側端部に接続されている。
【００４９】
熱源側熱交換器（63）の冷媒流路（63a）の液側端部と利用側熱交換器（65）の液側端部は液配管により接続され、この液配管には、熱源側ユニット（14）内に上記熱源側膨張弁（64a）が、各利用側ユニット（15）内に上記利用側膨張弁（64b）が接続されている。
【００５０】
上記四路切換弁（62）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する暖房運転時の第１位置（図２の実線参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する冷房運転時の第２位置（図２の破線参照）とに切り換えることができるように構成されている。
【００５１】
〈コントローラ（70）〉
本実施形態の空気調和システム（1）は、熱媒体回路（10）と冷媒回路（60）の動作を制御するコントローラ（制御部）（70）を備えている。このコントローラ（70）は、暖房運転時に以下の制御を行うように構成されている。具体的には、上記コントローラ（70）は、上記空気調和装置（50）が暖房運転を開始するときに、暖房運転を開始するその空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する起動時動作（高負荷時動作）を行う。つまり、複数の空気調和装置（50）のうちで暖房運転を開始する空気調和装置（50）がある場合に、その空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱した熱媒体を供給し、冷媒回路（60）で暖房サイクルの動作を行う。
【００５２】
起動時動作中に所定の熱源切替条件が成立すると、上記起動時動作を停止して、上記地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを、それまで上記起動時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行う。つまり、上記の熱源切替条件が満たされると、起動時動作中よりも暖房負荷が小さくなっていると判断して、ボイラー（12）を使わずに地中熱交換器（11）だけで運転を行う。
【００５３】
上記熱源切替条件は、例えば、上記空気調和装置（50）が暖房運転を開始してから所定時間が経過し、かつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件にすることができる。より具体的には、上記熱源切替条件は、暖房運転の開始から例えば１時間が経過していて、かつ室内目標温度と吸込空気温度の差が例えば２℃よりも小さくなっている条件にすることができる。
【００５４】
一方、上記コントローラ（70）は、上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を開始するときに、暖房負荷が小さいことを示す所定の低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行う代わりに上記通常時動作を行うように構成されている。つまり、このときは、暖房運転の開始時に起動時動作の制御を行わず、起動時動作と通常時動作のうちの通常時動作を選択して該通常時動作を行う。具体的には、室外温度が所定温度（例えば１５℃）よりも高い場合には低暖房負荷条件が成立すると判断して、起動時動作を行わずに上記通常時動作を行うようにすることができる。
【００５５】
上記の制御で空気調和システム（1）の運転を行う場合に、地中熱交換器（11）とボイラー（12）を切り換えて運転を行う状態を図３のタイムチャートに示している。この図に示すように、上記コントローラ（70）は、暖房負荷が小さい中間期は地中熱交換器（11）だけを用いて運転を行い、中間期以外は高負荷運転時にボイラー（12）を使用し、負荷が小さくなるとボイラー（12）から地中熱交換器（11）に熱源を切り換えるように構成されている。こうすることにより、暖房期間の終わりの中間期に地中熱が不足するのを抑えられるようにしている。
【００５６】
−運転動作−
次に、この空気調和システム（1）の運転動作を図４〜図６を用いて説明する。
【００５７】
図４は、この空気調和システム（1）の暖房運転の動作を示すフローチャートである。ステップST１で暖房運転が開始すると、ステップST２で外気温度が１５℃よりも高いかどうかが判別される。外気温度が１５℃よりも低い場合はステップST３へ移行し、以降のステップで上記起動時動作が行われる。
【００５８】
〈起動時動作〉
起動時動作において、ボイラー（12）で加熱した熱媒体を熱源としてすべての空気調和装置（50）を起動する場合は、図５に示す動作が行われる。図５において、黒く塗りつぶしていない開閉弁は開いた状態を示し、黒く塗りつぶした開閉弁は閉じた状態を示している（図６〜図９も同様）。
【００５９】
この起動時動作では、ボイラー（12）で加熱された熱媒体は、熱媒体回路（10）において冷却加熱側第１ポンプ（35a）及び冷却加熱側第２ポンプ（35b）を運転し、地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）を停止することにより、冷却加熱側第１配管（31）を通って各熱源側ユニット（14）に供給される。各熱源側ユニット（14）に流入した熱媒体は、各熱源側熱交換器（63）の熱媒体流路（63b）を流れ、その際に冷媒流路（63a）を流れる冷媒回路（60）の冷媒を加熱する。冷媒を加熱することにより放熱した熱媒体は、熱源側ユニット（14）から流出して冷却加熱側第２配管（32）を通ってボイラー（12）に流入し、このボイラー（12）で再度加熱される。
【００６０】
図２の冷媒回路（60）において、熱源側熱交換器（63）の冷媒流路（63a）で蒸発した冷媒は、四路切換弁（62）を通って圧縮機（61）に吸入されて圧縮され、高温高圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、各利用側ユニット（15）の利用側熱交換器（65）で室内空気に放熱し、室内空気を加熱する。放熱した冷媒は、この暖房運転時には全開になっている利用側膨張弁（64a）を通過して利用側ユニット（15）から流出する。利用側ユニット（15）から流出した冷媒は、開度が制御されている熱源側膨張弁（64a）で膨張して低圧冷媒になり、熱源側熱交換器（63）の冷媒流路（63a）を通るときに上述したように蒸発する。冷媒回路（60）では以上のようにして冷媒が循環することにより、暖房運転が行われる。
【００６１】
上記の起動時動作を行っている間は、ステップST４において暖房運転の開始から１時間が経過したかどうかが判別され、ステップST５において室内目標温度と利用側熱往還機（室内熱交換器）（65）の吸込空気温度の差が２℃よりも小さいかどうかが判別されており、この２つの条件がどちらも満たされると、ステップST６において熱源としてボイラー（12）を用いる運転を停止して、ステップST７において熱源として地中熱交換器（11）を用いる運転を実行する。
【００６２】
地中熱交換器（11）を用いて行う通常時動作を図６に示している。この通常時動作では、地中熱交換器（11）で加熱された熱媒体は、熱媒体回路（10）において、熱媒体回路（10）において冷却加熱側第１ポンプ（35a）及び冷却加熱側第２ポンプ（35b）を停止し、地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）を運転することにより、地熱側第１配管（21）を通って各熱源側ユニット（14）に供給される。各熱源側ユニット（14）に流入した熱媒体は、各熱源側熱交換器（63）の熱媒体流路（63b）を流れ、その際に冷媒流路（63a）を流れる冷媒回路（60）の冷媒を加熱する。冷媒を加熱することにより放熱した熱媒体は、熱源側ユニット（14）から流出して冷却加熱側第２配管（32）を通って地中熱交換器（11）に流入し、この地中熱交換器（11）で再度加熱される。
【００６３】
このとき、冷媒回路（60）の動作は、暖房負荷が起動時動作よりも小さいことを除いては、起動時動作と同じであり、室内空気が加熱される暖房運転が行われる。暖房運転が終了すると、熱源側ユニット（14）や地熱側第１ポンプ（27a）及び地熱側第２ポンプ（27b）の運転が停止する。
【００６４】
なお、冷房運転時の動作は図示していないが、熱媒体回路（10）においてボイラー（12）を停止して冷却塔（13）を運転し、冷媒回路（60）において四路切換弁（62）を第１位置から第２位置に切り換えて冷媒を冷房サイクルで循環させて、利用側熱交換器（室内熱交換器）（65）を蒸発器として室内空気を冷却する運転が行われる。
【００６５】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、空気調和システム（1）において空気調和装置（50）の暖房運転を開始するときには、その空気調和装置（50）へボイラー（12）で加熱された熱媒体が供給される起動時動作が行われる。一方、暖房負荷が小さくなって、熱源切替条件として、記空気調和装置（50）が暖房運転を開始してから所定時間（上記実施形態では1時間）が経過し、かつ上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値（上記実施形態では２℃）未満であるという条件が満たされると、起動時動作から通常時動作に切り換わって、地中熱交換器（11）で加熱された熱媒体だけを熱源とする暖房運転が行われる。したがって、空気調和システム（1）が、暖房期間の全熱量を地中熱で賄えるような大きな地中熱交換器（11）を備えた構成になっていなくても、暖房期間の途中で地中熱が不足する問題が生じるのを抑制できる。その結果、従来とは違って、地中熱の熱量が不足した後にボイラー（12）だけを継続して使用するような運転が不要になるので、省エネルギ性を高め、効率のよい運転を行うことが可能になる。また、本実施形態では、起動時動作にはボイラー（12）を使用するようにしており、空気調和装置（50）に供給される熱媒体の温度が低くなるのを抑えられるから、起動時に熱媒体が凍結したりして起動時間が長くなる問題も解消できる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、空気調和装置（50）の起動時の運転であっても、暖房負荷が小さいことを示す低暖房負荷条件が成立する場合は、上記起動時動作を行わずに上記通常時動作が行われるようにしているので、ボイラー（12）を用いることによる無駄なエネルギ消費を抑えられる。したがって、より省エネルギ性に優れた運転を行える。
【００６７】
−実施形態の変形例−
〈変形例１〉
上記実施形態の変形例１は、複数の空気調和装置（50）のうちの１台だけを起動する例である。この変形例の起動時動作は、図７において１番下に示されている空気調和装置（50a）を１台だけ運転する動作である。
【００６８】
この起動時動作も、熱媒体回路（10）では基本的には図５と同様の動作が行われる。この起動時動作においてボイラー（12）で加熱された熱媒体は、熱媒体回路（10）の冷却加熱側第１ポンプ（35a）及び冷却加熱側第２ポンプ（35b）を運転し、地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）を停止することにより、冷却加熱側第１配管（31）を通って１台の熱源側ユニット（14a）に供給される。この熱源側ユニット（14a）に流入した熱媒体は、熱源側熱交換器（63）の熱媒体流路（63b）を流れ、その際に冷媒流路（63a）を流れる冷媒回路（60）の冷媒を加熱する。冷媒を加熱することにより放熱した熱媒体は、熱源側ユニット（14a）から流出して冷却加熱側第２配管（32）を通ってボイラー（12）に流入し、このボイラー（12）で再度加熱される。この起動時動作を行うときの冷媒回路（60）の動作は、図２を用いて説明したのと同様である。
【００６９】
その後、図４のフローチャートにしたがって起動時動作から通常時動作に切り換わると、熱源としてボイラー（12）を用いる運転を停止して、ステップST７において熱源として地中熱交換器（11）を用いる運転が実行される。
【００７０】
地中熱交換器（11）を用いて行う通常時動作を図８に示している。この通常時動作において、地中熱交換器（11）で加熱された熱媒体は、熱媒体回路（10）の冷却加熱側第１ポンプ（35a）及び冷却加熱側第２ポンプ（35b）を停止し、地熱側第１ポンプ（27a）と地熱側第２ポンプ（27b）を運転することにより、地熱側第１配管（21）を通って１台の熱源側ユニット（14a）に供給される。この熱源側ユニット（14a）に流入した熱媒体は、熱源側熱交換器（63）の熱媒体流路（63b）を流れ、その際に冷媒流路（63a）を流れる冷媒回路（60）の冷媒を加熱する。冷媒を加熱することにより放熱した熱媒体は、熱源側ユニット（14a）から流出して冷却加熱側第２配管（32）を通って地中熱交換器（11）に流入し、この地中熱交換器（11）で再度加熱される。この通常時動作を行うときの冷媒回路（60）の動作も、図２を用いて説明したのと同様である。
【００７１】
このように構成しても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７２】
〈変形例２〉
図９は、実施形態の変形例２に係る空気調和システム（1）の起動時動作を示す動作状態図である。この変形例２は、図７を用いて説明したように図の１番下に示されている空気調和装置（50a）を１台だけ運転する起動時動作を行った後にその空気調和装置（50a）を通常時動作に切り換え、かつ残り２台の空気調和装置（50b,50c）で起動時動作を行う例である。
【００７３】
図９では、一番下に示す空気調和装置（50a）は、既に起動時動作から通常時動作に切り換わっており、この空気調和装置（50a）に対応する熱媒体回路（10）では、熱媒体の流れが図６で説明したのと同じである。この空気調和装置（50a）には、小さくなった暖房負荷に対応するように、地中熱交換器（11）が熱源として用いられている。
【００７４】
残りの２台の空気調和装置（50b,50c）は、起動時動作中であり、これらの空気調和装置（50b,50c）に対応する熱媒体回路（10）では、熱媒体の流れが図５で説明したのと同じである。これらの空気調和装置（50b,50c）には、起動時の大きな暖房負荷に対応するように、ボイラー（12）が熱源として用いられている。
【００７５】
つまり、図９の運転状態では、図６の１番下に示す空気調和装置（50a）の通常時動作と、図５の上側２台の空気調和装置（50b,50c）の起動時動作とが組み合わせて行われる。そして、この上側２台の空気調和装置（50b,50c）が暖房負荷の低下に伴って通常時動作に切り換わると、システムの運転は図６に示したようにすべての空気調和装置（50a,50b,50c）について熱源として地中熱交換器（11）を用いた運転になる。
【００７６】
このように、暖房運転を開始する空気調和装置（50）へ上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体を供給する起動時動作を行うと、その空気調和装置（50）の起動時におけるシステムの暖房負荷の上昇にボイラー（12）で対応することができるとともに、起動時動作が終了すると地中熱交換器（11）を利用することにより、システムを省エネルギ化することができる。
【００７７】
〈変形例３〉
変形例３は、熱源切替条件を、上記実施形態の熱源切替条件とは異ならせるようにした例である。具体的には、実施形態１において図４のフローチャートのステップST４とステップST５に示す熱源切替条件を、図１０に示すように、ステップST１４に置き換えている。このステップST１４では、熱源切替条件として、空気調和装置（50）が暖房運転を開始してから所定時間（具体的には２時間）が経過したという条件が満たされるかどうかを判別している。判別時間を２時間にしているのは、その程度の時間が経過すれば暖房負荷が小さくなっていると判断できるからである。
【００７８】
この変形例３によれば、上記空気調和装置（50）が暖房運転を開始してから所定時間（2時間）が経過したという条件が満たされると、起動時動作から通常時動作に切り換わるので、起動時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００７９】
〈変形例４〉
変形例４は、熱源切替条件を、上記実施形態や変形例３の熱源切替条件とは異ならせるようにした例である。具体的には、実施形態１において図４のフローチャートのステップST４とステップST５に示す熱源切替条件を、図１１に示すように、ステップST２４に置き換えている。このステップST２４では、熱源切替条件として、空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満（具体的には２℃未満）であるという条件が満たされるかどうかを判別している。室内の温度だけでも暖房負荷の大小を簡易的には判断できるからである。
【００８０】
この変形例４によれば、上記空気調和装置（50）によって暖房される空間の目標温度と測定温度との差が所定の判定差分値未満であるという条件が満たされると、起動時動作から通常時動作に切り換わるので、起動時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００８１】
〈変形例５〉
変形例５は、熱源切替条件を、上記実施形態や変形例３，４の熱源切替条件とは異ならせるようにした例である。具体的には、実施形態１において図４のフローチャートのステップST４とステップST５に示す熱源切替条件を、図１２に示すように、ステップST３４に置き換えている。このステップST３４では、熱源切替条件として、上記圧縮機（61）の回転速度が所定の判定回転速度未満であるという条件が満たされるかどうかを判別している。この判定回転速度としては、例えば、
判定回転速度＝最小回転速度＋（最大回転速度−最小回転速度）×０．５
で表される値を用いることができる。この判定回転速度の値は、圧縮機の平均回転速度よりも幾分低い回転速度となる。
【００８２】
この変形例５によれば、上記空気調和装置（50）が、回転速度が可変の圧縮機（61）を有して、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路（60）を有する場合に、上記圧縮機（61）の回転速度が所定の判定回転速度未満（平均回転速度よりやや遅い回転速度）であるという条件が満たされると、暖房負荷が小さくなっていると判断して起動時動作から通常時動作に切り換わるので、起動時動作が長時間にわたることがなく、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００８３】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００８４】
例えば、上記実施形態において、上記コントローラ（70）は、負荷が大きい起動時に起動時動作を行い、上記熱原切替条件が成立すると起動時動作から通常時動作に切り換える制御を行うようにしているが、この制御は、起動時に限らず、暖房負荷が所定値よりも大きいときに行うようにしてもよい。つまり、上記実施形態では、上記空気調和装置（50）が上記暖房運転を行うときであって暖房負荷が所定値よりも大きいときには、上記ボイラー（12）において加熱された熱媒体をその空気調和装置（50）へ供給する高負荷時動作を行い、上記熱原切替条件が成立すると、上記高負荷時動作を停止して、地中熱交換器（11）において加熱された熱媒体だけを、それまで上記高負荷時動作の対象であった上記空気調和装置（50）へ供給する通常時動作を行うようにしてもよい。このようにしても、省エネルギ性に優れた効率のよい運転を行うことができる。
【００８５】
また、上記実施形態において、熱媒体回路（10）の熱媒体はブラインなど、水以外の流体であってもよい。また、上記実施形態においてはボイラー（12）として燃焼式のボイラー（12）を用いているが、電気で熱媒体を加熱する方式のボイラー（12）を用いてもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、空気調和装置（50）として蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷媒回路（60）を備えたものを用いているが、ヒートポンプチラーとファンコイルユニットを組み合わせたものを用いてもよい。
【００８７】
さらに、上記実施形態では空気調和システム（1）に３台の空気調和装置（50）を設け、かつ各熱源側ユニット（14）に３台の利用側ユニット（14）を接続しているが、これらの台数は適宜変更してもよい。
【００８８】
また、上記実施形態において熱源切替条件として挙げている時間や温度は単なる例示であり、システム構成に応じて適宜変更してもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、空気調和装置（50）の圧縮機（61）として回転速度が可変の圧縮機（61）を用いているが、圧縮機（61）は回転式でなくても運転容量が可変であればよく、その場合は、上記変形例５の熱源切替条件として、上記圧縮機（61）の運転容量が所定の判定運転容量未満であるという条件が満たされるかどうかを判別すればよい。
【００９０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上説明したように、本発明は、地中熱交換器とボイラーとが接続された熱媒体回路と、この熱媒体回路の熱媒体を熱源とする暖房運転が可能な空気調和装置とを備えた空気調和システムについて有用である。
【符号の説明】
【００９２】
1   空気調和システム
10  熱媒体回路
11  地中熱交換器
12  ボイラー
50  空気調和装置
60  冷媒回路
61  圧縮機
【図１】
2017211092.tif 000003
【図２】
2017211092.tif 000004
【図３】
2017211092.tif 000005
【図４】
2017211092.tif 000006
【図５】
2017211092.tif 000007
【図６】
2017211092.tif 000008
【図７】
2017211092.tif 000009
【図８】
2017211092.tif 000010
【図９】
2017211092.tif 000011
【図１０】
2017211092.tif 000012
【図１１】
2017211092.tif 000013
【図１２】
2017211092.tif 000014