【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調方法及び空調装置に関し、特に外気のみを冷却して除湿する除湿コイルを有し、夏期、冬期ともに省エネ運転をすることが可能な空調方法及び空調装置にする。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、クリーンルーム等の空調装置では、所用の室内に目標温度、湿度条件を設定し、室内に設置された温度計、湿度計からの信号を用いて、空調装置に内蔵された冷却コイル、加熱コイル、加湿コイルの各バルブの開度をＰＩＤコントローラによって制御して、室内の温度、湿度を目標温度、湿度に調整している。
【０００３】
図３は、従来の一般的なクリーンルーム等の空調システムの概略構成図である。排気量がさほど大きくない空調システムでは、イニシャルコストを下げるため、専用の外調機を設けず、外気を直接内調機である空調機２に取り入れ、クリーンルーム１の室内に所定の状態の温度、湿度に調整した空気を供給する。
【０００４】
空調機２は、外気を取り入れる外気ダクト３、空調機２からクリーンルーム１の室内に所定の状態の空気を供給する給気ダクト４、クリーンルーム１から空調機２に図示しない還気ファンを用いて還気を再循環させる還気ダクト５を有し、クリーンルーム１に供給する空気に対し定められた割合の外気を外気ダクト３を介して取り入れ、換気するようになっている。
【０００５】
空調機２は、クリーンルーム１の室内に供給する空気から塵やほこり等の微粒子を取り除くフィルタ８、冷却コイル９、加熱コイル１０、加湿コイル１１、送風ファン１２等を有する。
【０００６】
冷却コイル９、加熱コイル１０、加湿コイル１１は、クリーンルーム１の室内に設置された温度計６、湿度計７等からの信号に基づいて、ＰＩＤコントローラによって冷却バルブ１３、加熱バルブ１４、加湿バルブ１５の開度が制御される。
【０００７】
図３に示す従来の空調システムにおいて、夏場のように、クリーンルーム１の室内に設定された所定湿度より高い温度、湿度の空気を冷却して所定温度、湿度の冷房用空気を得る場合、フィルタ８を通過した空気は冷却コイル９において露点温度以下に冷却され、湿度の高い空気中の水分は凝縮し除湿される。次に、除湿のために必要以上に冷却された空気は加熱コイル１０で所定温度まで加熱され、加湿コイル１１を素通りして、送風ファン１２によりクリーンルーム１に供給される。
【０００８】
また、冬場のように、所定温度、湿度より低い温度、湿度の空気を加熱して所定湿度の暖房用空気を得る場合、フィルタ８を通過した空気は冷却コイル９を素通りし、加熱コイル１０で所定温度まで加熱される。加熱された空気は加湿コイル１１で所定湿度まで加湿され、送風ファン１２によりクリーンルーム１に供給される。
【０００９】
以上のような方法で、夏場にクリーンルーム１の湿度を調整すると、冷却コイル９で空気を除湿するために露点温度以下に冷却するので、加熱コイル１０で所定温度まで再加熱しなくてはならず、このとき外気だけでなくクリーンルーム１の室内から空調機２へ再循環される還気を含めた全ての空気の温度を例えば１０℃以下に冷却し、また再加熱する必要がある。
【００１０】
しかしながら、クリーンルーム１の室内から空調機２へ戻される還気の温度、湿度は、クリーンルーム１の室内に設定された所定の温度、湿度と大差がないのが一般的であるから、このような還気までも外気と同様に例えば１０℃以下に冷却し、所定の温度まで再加熱することは、エネルギー消費の点から好ましいものでなく、無駄であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、外気温度、湿度が高い夏場に空調装置を用いて除湿運転する場合、外気のみを除湿することによって省エネ運転を可能にする空調装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、外気温度、湿度が低い冬場に空調装置をフリークーリングを実施して運転する際、省エネ運転を可能にする空調装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による空調方法は、外気と室内から循環される還気を混合し、混合した空気を所定湿度に調整して前記室内に供給する空調方法であって、前記外気と前記還気を混合する以前に、前記外気を除湿するものである。
【００１４】
また、本発明による空調装置は、外気と室内から循環される還気の混合空気を所定湿度に調整して前記室内に供給する空調装置であって、前記外気のみを除湿する除湿コイルを有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１、図２に示す実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例による空調システムの概略構成図である。なお、図３に示す従来の空調システムと同様の構成要素については、従来の空調システムの説明で用いたのと同様の用語及び符号を用いて説明する。
【００１６】
本実施例のクリーンルームの空調システムは、クリーンルーム１の室内に所定の温度、湿度に調整された空気を吹き出し、目標として設定した温度、湿度に調整するための空調機２を備えている。空調機２は、外気を取り入れる外気ダクト３、空調機２からクリーンルーム１に所定の状態の空気を供給する給気ダクト４、クリーンルーム１から空調機２に図示しない還気ファンを用いて還気を循環させる還気ダクト５を有し、給気に対し定められた割合の外気を外気ダクト３を介して取り入れ、換気するようになっている。クリーンルーム１には、温度計６、湿度計７が設置され、室内の温度、湿度に対応した信号を図示しない制御装置に出力している。
【００１７】
空調機２は、クリーンルーム１に供給する空気から塵やほこり等の微粒子を取り除くＨＥＰＡフィルタ等からなるフィルタ８、冷却コイル９、加熱コイル１０、加湿コイル１１、送風ファン１２等を有する。
【００１８】
冷却コイル９には図示しない冷凍機から冷水等が供給され、冷水の供給量は、図示しないＰＩＤコントローラによって冷却バルブ１３の開度を制御して調整される。なお、冷凍機には通常のように冷却塔が付属し、外気湿度の低い冬場においては冷凍機を運転せずに冷却塔の冷却能力で冷水を精製して冷房動作を行うフリークーリングを実施することができるようになっている。
【００１９】
加熱コイル１０には図示しないボイラから温水、蒸気等が供給され、温水、蒸気等の供給量は、ＰＩＤコントローラによって加熱バルブ１４の開度を制御して調整される。
【００２０】
加湿コイル１１には水、蒸気等が供給され、水、蒸気等を噴射し、その供給量はＰＩＤコントローラによって加湿バルブ１５の開度を制御して調整される。
【００２１】
また、外気ダクト３の還気ダクト５が合流する上流側には、除湿コイル１６を設置し、空調機２に供給される外気を冷却するように構成されている。なお、除湿コイル１６を外気ダクト３中に設置することにより、既設の空調システムに後付で設置することが容易となるが、空調機２のケーシング内に設置することも可能である。
【００２２】
除湿コイル１６は冷却コイル９と同様の構成であり、除湿コイル１６への冷水等の供給は、冷却コイル９に冷水等を供給する冷凍機から行ってもよいし、除湿コイル１６のための専用の冷凍機から行ってもよい。いずれにしても、冷水の供給量は、図示しないＰＩＤコントローラによって除湿バルブ１７の開度を制御して調整されるが、クリーンルーム１に供給される空気のうち、外気のみを冷却すればよいので、小型の冷却コイルによって形成することができる。
【００２３】
ここで、クリーンルーム１において、例えば室内の空気から空調機２へ再循環させる還気の１／３を外気から取り入れて加える（すなわち、還気：外気＝３：１）とし、室内の目標温度、湿度を２３℃、４５％、外気の温度、湿度を３３℃、７０％とするときの、エネルギー消費について検討する。
【００２４】
図２は、空調装置の除湿動作を説明するための湿り空気線図である。例えば、（１）の状態（３３℃、７０％）の外気と、クリーンルーム１に設定された目標温度、湿度である（２）の状態（２３℃、４５％）の還気を還気：外気＝３：１の割合で混合すると、混合後の空気は（３）の状態（２５．５℃、５７％）となる。従来の空調装置の除湿動作では、（３）の状態の空気を全て（２）の状態に調整する必要があった。
【００２５】
したがって、（３）の状態の空気を冷却コイル９によって露点温度（１６．２℃）まで冷却し、次いで飽和線に沿って（２）の状態の絶対湿度（８ｇ／ｋｇ）に対応する露点温度（１０．７℃）まで冷却し、さらに冷却しすぎた分を２３℃まで加熱コイル１０によって再加熱する。この時に要するエネルギーＥ０（ｋｃａｌ／ｋｇ）は図２より、Ｅ０＝Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３＝２．４＋３．５＋２．９＝８．８（ｋｃａｌ／ｋｇ）となる。
【００２６】
次に、本発明の空調方法及び空調装置によれば、外気のみを（１）の状態（３３℃、７０％）から（２）の状態（２３℃、４５％）に調整すればよい。ここで、環気については（２）の状態と大差ないので、説明を簡単にするため省略する。したがって、（１）の状態の空気を冷却コイル９によって露点温度（２６．８℃）まで冷却し、次いで飽和線に沿って（２）の状態の絶対湿度（８ｇ／ｋｇ）に対応する露点温度（１０．７℃）まで冷却し、さらに冷却しすぎた分を２３℃まで加熱コイル１０によって再加熱する。この時に要するエネルギーＥ（ｋｃａｌ／ｋｇ）の概略は、図２より、Ｅ＝（Ｉ４＋Ｉ５＋Ｉ３）／４＝（１．６＋１２．７＋２．９）／４＝４．３となり、従来の空調装置を用いた除湿動作に要するエネルギーＥ０に比較し消費エネルギーを低減することが可能となる。
【００２７】
また、クリーンルーム１の室内に湿度計を設けるか、または温度計６及び湿度計７のデータより湿度を演算し、湿度情報を空調装置にフィードバックすることにより、不必要に除湿動作をすることがなくなり、さらに省エネを図ることが可能となる。
【００２８】
次に、外気温度、湿度が低い冬場において、冷却コイル９及び除湿コイル１６に冷却水を供給する冷凍機を停止し、フリークーリングを実施している際の動作について説明する。このとき冷凍機は停止しているので、除湿コイル１６には冷水は供給されず、冷凍機に付属する冷却塔の仕様及び外気の状態によって定まる温度の冷水が供給される。したがって、外気ダクトから取り入れられた外気は、除湿コイル１６によってある温度まで加熱されることとなり、空調機２内の加熱コイル１０によって室内目標温度まで加熱するときのエネルギー（熱量）を減少し、省エネを図ることが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明によれば、外気のみを除湿する除湿コイルを用いて、外気温度、湿度が高い夏場において、室内を除湿する際に要するエネルギーを低減することが可能となり、冬場においては、除湿コイルを用いてフリークーリングを実施して、熱量を吸収することが可能となり、夏期、冬期ともに空調装置を省エネ運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による空調システムの概略構成図である。
【図２】空調装置における除湿動作を説明する湿り空気線図である。
【図３】従来の一般的なクリーンルーム等の空調システムの概略構成図である。
【符号の説明】
１…クリーンルーム、２…空調機、３…外気ダクト、４…給気ダクト、５…還気ダクト、６…温度計、７…湿度計、８…フィルタ、９…冷却コイル、１０…加熱コイル、１１…加湿コイル、１２…送風ファン、１３…冷却バルブ、１４…加熱バルブ、１５…加湿バルブ、１６…除湿コイル、１７…除湿バルブ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an air-conditioning method and an air-conditioning apparatus, and more particularly to an air-conditioning method and an air-conditioning apparatus having a dehumidifying coil for cooling and dehumidifying only outside air and capable of performing energy-saving operation both in summer and winter.
[0002]
[Prior art]
In a conventional air conditioner such as a clean room, a target temperature and humidity conditions are set in a required room, and signals from a thermometer and a hygrometer installed in the room are used to control a cooling coil built in the air conditioner and a heating coil. The opening degree of each valve of the coil and the humidifying coil is controlled by a PID controller to adjust the indoor temperature and humidity to target temperatures and humidity.
[0003]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional general air conditioning system such as a clean room. In an air conditioning system with a small displacement, in order to reduce the initial cost, a dedicated external air conditioner is not provided, and the outside air is directly introduced into the air conditioner 2 which is an internal air conditioner. Supply air adjusted to humidity.
[0004]
The air conditioner 2 includes an outside air duct 3 for taking in outside air, an air supply duct 4 for supplying air in a predetermined state from the air conditioner 2 into the room of the clean room 1, and a return air fan (not shown) from the clean room 1 to the air conditioner 2. It has a return air duct 5 for recirculating air, and a predetermined ratio of outside air to air supplied to the clean room 1 is taken in through the outside air duct 3 and ventilated.
[0005]
The air conditioner 2 has a filter 8, a cooling coil 9, a heating coil 10, a humidification coil 11, a blower fan 12, and the like for removing fine particles such as dust and dust from the air supplied into the room of the clean room 1.
[0006]
The cooling coil 9, the heating coil 10, and the humidifying coil 11 are provided by a PID controller based on signals from a thermometer 6, a hygrometer 7 and the like installed in the clean room 1. Is controlled.
[0007]
In the conventional air-conditioning system shown in FIG. 3, when cooling air having a temperature and humidity higher than a predetermined humidity set in the room of the clean room 1 to obtain cooling air having a predetermined temperature and humidity as in summer, the filter 8 is used. Is cooled by the cooling coil 9 to a temperature equal to or lower than the dew point temperature, and moisture in the high-humidity air is condensed and dehumidified. Next, the air cooled more than necessary for dehumidification is heated to a predetermined temperature by the heating coil 10, passes through the humidification coil 11, and is supplied to the clean room 1 by the blower fan 12.
[0008]
Further, when heating air having a temperature and humidity lower than a predetermined temperature and humidity to obtain heating air having a predetermined humidity as in winter, the air that has passed through the filter 8 passes through the cooling coil 9 and passes through the heating coil 10. It is heated to a predetermined temperature. The heated air is humidified to a predetermined humidity by the humidification coil 11 and supplied to the clean room 1 by the blower fan 12.
[0009]
When the humidity of the clean room 1 is adjusted in the summer in the manner described above, the air is cooled to the dew point or lower in order to dehumidify the air with the cooling coil 9, so that the heating coil 10 must reheat to the predetermined temperature. At this time, it is necessary to cool all the air including the return air recirculated from the room of the clean room 1 to the air conditioner 2 as well as the outside air to, for example, 10 ° C. or less, and to reheat the air.
[0010]
However, since the temperature and humidity of the return air returned from the room of the clean room 1 to the air conditioner 2 generally do not largely differ from the predetermined temperature and humidity set in the room of the clean room 1, Cooling the air to, for example, 10 ° C. or lower similarly to the outside air and reheating to a predetermined temperature is not preferable from the viewpoint of energy consumption, and is wasteful.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the outside air temperature, when performing the dehumidifying operation using an air conditioner in summer when the humidity is high, an air conditioner that enables energy saving operation by dehumidifying only the outside air. The purpose is to provide.
[0012]
Another object of the present invention is to provide an air conditioner that enables energy saving operation when the air conditioner is operated by performing free cooling in winter when the outside air temperature and humidity are low.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The air conditioning method according to the present invention is an air conditioning method for mixing outside air and return air circulated from a room, adjusting the mixed air to a predetermined humidity, and supplying the mixed air to the room, wherein the outside air and the return air are mixed. Previously, the outside air was dehumidified.
[0014]
Further, an air conditioner according to the present invention is an air conditioner which adjusts a mixed air of outside air and return air circulated from a room to a predetermined humidity and supplies it to the room, and has a dehumidifying coil for dehumidifying only the outside air. It is.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the examples shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioning system according to an embodiment of the present invention. Components similar to those of the conventional air conditioning system shown in FIG. 3 will be described using the same terms and symbols as used in the description of the conventional air conditioning system.
[0016]
The air conditioning system for a clean room according to the present embodiment includes an air conditioner 2 for blowing air adjusted to a predetermined temperature and humidity into a room of the clean room 1 and adjusting the temperature and humidity set as targets. The air conditioner 2 uses an outside air duct 3 for taking in outside air, an air supply duct 4 for supplying air in a predetermined state from the air conditioner 2 to the clean room 1, and a return air fan (not shown) from the clean room 1 to the air conditioner 2. It has a return air duct 5 that circulates, and takes in a predetermined ratio of outside air to the supply air through the outside air duct 3 and ventilates it. A thermometer 6 and a hygrometer 7 are installed in the clean room 1 and output signals corresponding to the temperature and humidity in the room to a control device (not shown).
[0017]
The air conditioner 2 includes a filter 8 including a HEPA filter or the like for removing fine particles such as dust and dust from air supplied to the clean room 1, a cooling coil 9, a heating coil 10, a humidifying coil 11, a blower fan 12, and the like.
[0018]
Cold water or the like is supplied from a refrigerator (not shown) to the cooling coil 9, and the supply amount of the cold water is adjusted by controlling the opening of the cooling valve 13 by a PID controller (not shown). The refrigerator is equipped with a cooling tower as usual, and in winter when the outside air humidity is low, free cooling is performed by purifying cold water with the cooling capacity of the cooling tower without operating the refrigerator and performing cooling operation. You can do it.
[0019]
Hot water, steam, and the like are supplied to the heating coil 10 from a boiler (not shown), and the supply amount of the hot water, steam, and the like is adjusted by controlling the opening of the heating valve 14 by a PID controller.
[0020]
Water, steam, and the like are supplied to the humidification coil 11, and water, steam, and the like are injected, and the supply amount is adjusted by controlling the opening of the humidification valve 15 by a PID controller.
[0021]
In addition, a dehumidifying coil 16 is installed on the upstream side of the outside air duct 3 where the return air duct 5 joins, so as to cool outside air supplied to the air conditioner 2. In addition, installing the dehumidifying coil 16 in the outside air duct 3 makes it easy to install the dehumidifying coil 16 in an existing air conditioning system, but it is also possible to install the dehumidifying coil 16 in the casing of the air conditioner 2.
[0022]
The dehumidifying coil 16 has the same configuration as that of the cooling coil 9, and the supply of cold water or the like to the dehumidifying coil 16 may be performed from a refrigerator that supplies cold water or the like to the cooling coil 9, or may be dedicated to the dehumidifying coil 16. May be performed from a refrigerator. In any case, the supply amount of the cold water is adjusted by controlling the opening of the dehumidification valve 17 by a PID controller (not shown). However, only the outside air of the air supplied to the clean room 1 needs to be cooled. It can be formed by a small cooling coil.
[0023]
Here, in the clean room 1, for example, 1/3 of the return air to be recirculated from the indoor air to the air conditioner 2 is taken in from outside air and added (that is, return air: outside air = 3: 1), and the target indoor temperature, The energy consumption when the humidity is set to 23 ° C. and 45%, the temperature of the outside air and the humidity to 33 ° C. and 70% are examined.
[0024]
FIG. 2 is a psychrometric chart for explaining the dehumidifying operation of the air conditioner. For example, the return air in the state (1) (33 ° C., 70%) and the return air in the state (2) (23 ° C., 45%), which is the target temperature and humidity set in the clean room 1, are: = 3: 1, the mixed air becomes the state (3) (25.5 ° C., 57%). In the dehumidifying operation of the conventional air conditioner, it is necessary to adjust all the air in the state (3) to the state (2).
[0025]
Therefore, the air in the state (3) is cooled by the cooling coil 9 to the dew point temperature (16.2 ° C.), and then along the saturation line, the dew point temperature corresponding to the absolute humidity (8 g / kg) in the state (2) (10.7 ° C.), and the overcooled portion is reheated to 23 ° C. by the heating coil 10. The energy E 0 (kcal / kg) required at this time is E 0 = I 1 + I 2 + I 3 = 2.4 + 3.5 + 2.9 = 8.8 (kcal / kg) from FIG.
[0026]
Next, according to the air-conditioning method and the air-conditioning apparatus of the present invention, only the outside air may be adjusted from the state (1) (33 ° C., 70%) to the state (2) (23 ° C., 45%). Here, the circumstance is not much different from the state of (2), and therefore is omitted to simplify the description. Therefore, the air in the state (1) is cooled by the cooling coil 9 to the dew point temperature (26.8 ° C.), and then along the saturation line, the dew point temperature corresponding to the absolute humidity (8 g / kg) in the state (2) (10.7 ° C.), and the overcooled portion is reheated to 23 ° C. by the heating coil 10. The energy E (kcal / kg) required at this time is schematically shown in FIG. 2 as E = (I 4 + I 5 + I 3 ) / 4 = (1.6 + 12.7 + 2.9) /4=4.3. compared to the energy E 0 required for the dehumidifying operation using the air conditioning system it is possible to reduce energy consumption.
[0027]
In addition, by providing a hygrometer in the room of the clean room 1 or calculating the humidity from the data of the thermometer 6 and the hygrometer 7 and feeding back the humidity information to the air conditioner, unnecessary dehumidifying operation can be prevented. It is possible to further save energy.
[0028]
Next, a description will be given of an operation when the refrigerator that supplies cooling water to the cooling coil 9 and the dehumidifying coil 16 is stopped in winter when the outside air temperature and humidity are low and free cooling is performed. At this time, since the refrigerator is stopped, cold water is not supplied to the dehumidifying coil 16, but cold water having a temperature determined by the specifications of the cooling tower attached to the refrigerator and the state of the outside air is supplied. Therefore, the outside air taken in from the outside air duct is heated to a certain temperature by the dehumidifying coil 16, and the energy (heat amount) when heating to the indoor target temperature by the heating coil 10 in the air conditioner 2 is reduced, thereby saving energy. Can be achieved.
[0029]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, using a dehumidifying coil that dehumidifies only the outside air, the outside air temperature and humidity are high in summer, and it is possible to reduce the energy required when dehumidifying the room. In winter, free cooling is performed using a dehumidifying coil to absorb heat, and the air conditioner can be operated with energy saving in both summer and winter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioning system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a psychrometric chart illustrating a dehumidifying operation in the air conditioner.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a conventional general air conditioning system for a clean room or the like.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Clean room, 2 ... Air conditioner, 3 ... Outside air duct, 4 ... Air supply duct, 5 ... Return air duct, 6 ... Thermometer, 7 ... Hygrometer, 8 ... Filter, 9 ... Cooling coil, 10 ... Heating coil, 11 ... humidifying coil, 12 ... blowing fan, 13 ... cooling valve, 14 ... heating valve, 15 ... humidifying valve, 16 ... dehumidifying coil, 17 ... dehumidifying valve.
