JP2005049059A - Air-conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気調和システム、特に顕熱冷房を行う顕熱冷房ユニットを含む空気調和システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system, and more particularly to an air conditioning system including a sensible heat cooling unit that performs sensible heat cooling.
近年、ビルなどの建物に設置されている空気調和システムにおいては、各フロアーの各室の天井に適当な間隔で室内ユニットが配置されていることが多くなっている。これらの室内ユニットは、室外ユニットなどから供給される熱源(冷媒など)と室内空気との間で熱交換を行い、例えば冷房時には、熱交換後の冷たくなった空気を室内空間へと吹き出している。 In recent years, in an air conditioning system installed in a building such as a building, indoor units are often arranged at appropriate intervals on the ceiling of each room on each floor. These indoor units exchange heat between a heat source (such as a refrigerant) supplied from an outdoor unit or the like and room air, and, for example, at the time of cooling, cool air after heat exchange is blown out into the indoor space. .
このような従来の空気調和システムの室内ユニットにおいては、冷房時に熱源が室内空気の露点温度以下となっていると、室内ユニットの熱交換器において室内空気に含まれる湿気が結露してしまう。このため、この結露した水(以下、ドレン水という。)を外部に排出するために、室内ユニットが設置されているビルの天井裏にドレンパイプが敷設され、室内ユニットにおいて発生するドレン水を外部へ排出している。 In such an indoor unit of a conventional air conditioning system, if the heat source is equal to or lower than the dew point temperature of the indoor air during cooling, moisture contained in the indoor air is condensed in the heat exchanger of the indoor unit. For this reason, in order to discharge the condensed water (hereinafter referred to as drain water) to the outside, a drain pipe is laid on the ceiling of the building where the indoor unit is installed, and the drain water generated in the indoor unit is discharged to the outside. Are discharged.
このようなドレンパイプの敷設に伴う設計や工事を省力化する目的で、特許文献1に係る発明が提案されている。ここでは、室内に、除湿可能な室内ユニットとともに、顕熱冷房室内ユニットを設置している。そして、除湿可能な室内ユニットだけにドレンパイプを敷設し、天井に設置された顕熱冷房室内ユニットでは、冷媒温度が露点温度よりも高くなるようにして基本的にドレン水が発生しないようにすることで、ドレンパイプの設置を不要にしている。
しかしながら、上記従来の空気調和システムは、以下のような問題点を有している。
すなわち、ビルなどの建物においては、一般的に、汚染された屋内の空気を外部へ排出し、汚染されていない空気を外部から取り入れる目的で換気が行われる。このため、冷房などの空気調和を行っているビル内の空間(室)にも外気が導入されてくる。この外気は、冷房が必要な夏期などにおいては通常、室内空気よりも多くの湿気を含んでいる。つまり、冷房時において、外気の絶対湿度は、室内空気の絶対湿度よりも高くなっていることが多い。そして、冷房時における潜熱負荷(除湿量)の大きさは、換気による室内空間への外気導入量に依存する。
However, the conventional air conditioning system has the following problems.
That is, in a building such as a building, generally, ventilation is performed for the purpose of discharging contaminated indoor air to the outside and taking in uncontaminated air from the outside. For this reason, outside air is also introduced into a space (room) in a building where air conditioning such as cooling is performed. This outdoor air usually contains more moisture than room air, such as in summer when cooling is required. That is, during cooling, the absolute humidity of the outside air is often higher than the absolute humidity of the room air. The magnitude of the latent heat load (dehumidification amount) during cooling depends on the amount of outside air introduced into the indoor space by ventilation.
しかし、上記の特許文献1にある空気調和システムでは、空間内で発生する潜熱に対する考慮はされているものの、湿気(水蒸気)を多く含む外気に対する考慮がされているとは言い難い。よって、湿気を多く含む外気が室内に導入されてきた場合には、その湿気による潜熱負荷を除湿可能な室内ユニットで処理することになるため、除湿可能な室内ユニットは、最大換気量に対応した高い処理能力が要求される。さらに、通常、顕熱冷房は吸い込み空気の露点温度以上に冷媒等の熱源の温度を調整して行われるが、比較的大きな潜熱負荷を持つ室内空間への導入外気があまり除湿されずに顕熱冷房室内ユニットに吸い込まれた場合には、露点温度が上昇して冷房能力(顕熱冷房能力)が低下してしまう。このような冷房能力の低下を軽減するためには、外気の導入位置を考慮して、できる限り外気の影響を受けにくい場所へ顕熱冷房室内ユニットを配置しなければならない。したがって、特許文献1の空気調和システムでは、外気導入位置によって顕熱冷房室内ユニットの設置位置が制限されてしまう。 However, in the air conditioning system disclosed in Patent Document 1, it is difficult to say that consideration is given to the outside air containing a lot of moisture (water vapor), although consideration is given to latent heat generated in the space. Therefore, when outside air containing a lot of moisture is introduced into the room, the latent heat load due to the moisture is processed by the dehumidifying indoor unit, so the dehumidifying indoor unit is compatible with the maximum ventilation. High processing capacity is required. In addition, sensible heat cooling is usually performed by adjusting the temperature of the heat source such as refrigerant above the dew point temperature of the intake air, but the sensible heat is not dehumidified when the outside air introduced into the indoor space having a relatively large latent heat load is not dehumidified. When sucked into the cooling room unit, the dew point temperature increases and the cooling capacity (sensible heat cooling capacity) decreases. In order to mitigate such a decrease in cooling capacity, the sensible heat cooling indoor unit must be placed in a place where it is less susceptible to outside air as much as possible in consideration of the outside air introduction position. Therefore, in the air conditioning system of Patent Document 1, the installation position of the sensible heat cooling indoor unit is limited by the outside air introduction position.
本発明の課題は、ドレンパイプなどのドレン配管を少なくすることができ、且つ外気導入を行う場合でも顕熱冷房ユニットの配置の自由度が高い空気調和システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an air conditioning system that can reduce drain piping such as a drain pipe and has a high degree of freedom in arrangement of sensible heat cooling units even when outside air is introduced.
請求項1に係る空気調和システムは、所定の空間を冷房するための空気調和システムであって、顕熱冷房ユニットと、外気供給ユニットとを備えている。顕熱冷房ユニットは、冷熱源を空間内にある空間内空気の露点温度以上になるように制御して、空間を顕熱冷房する。外気供給ユニットは、空間に外気を供給するユニットであり、空間に供給する外気の絶対湿度を小さくして外気の潜熱負荷を低減する。 An air conditioning system according to a first aspect is an air conditioning system for cooling a predetermined space, and includes a sensible heat cooling unit and an outside air supply unit. The sensible heat cooling unit controls the cooling source so as to be equal to or higher than the dew point temperature of the air in the space in the space, and sensible heat cools the space. The outside air supply unit is a unit that supplies outside air to the space, and reduces the absolute humidity of the outside air supplied to the space to reduce the latent heat load of the outside air.
ここでは、顕熱冷房ユニットが顕熱冷房を行う対象である所定の空間に対して、外気供給ユニットが外気の供給を行う。この外気供給ユニットは、単に空間に対して外気を供給するのではなく、絶対湿度を小さくし、潜熱負荷の低減した状態の外気を空間に対して供給する。したがって、空間に供給される外気は比較的湿気(水蒸気)を含んでいないものとなっている。よって、この外気がたとえ直接的に空間内空気として顕熱冷房ユニットに吸い込まれたと仮定した場合でも、その空気の露点温度はあまり高くなく、冷熱源が露点温度以上になるように制御する顕熱冷房ユニットがその能力を制限されてしまうことが少ない。すなわち、空間内において、たとえ外気の影響が大きい場所に顕熱冷房ユニットを配置したとしても、その外気は潜熱処理が施された状態で流入してくるため、顕熱冷房ユニットは外気の潜熱に起因する悪影響を受けにくい。つまり、本請求項の空気調和システムは、顕熱冷房ユニットの配置の自由度が高くなっていると言える。 Here, the outside air supply unit supplies outside air to a predetermined space that is the target of the sensible heat cooling unit. The outside air supply unit does not simply supply outside air to the space, but supplies the outside air in a state in which the absolute humidity is reduced and the latent heat load is reduced to the space. Therefore, the outside air supplied to the space is relatively free of moisture (water vapor). Therefore, even if it is assumed that this outside air is directly sucked into the sensible heat cooling unit as air in the space, the dew point temperature of the air is not so high, and the sensible heat is controlled so that the cold heat source is higher than the dew point temperature. Air conditioning units are rarely limited in their capabilities. That is, even if the sensible heat cooling unit is placed in a space where the influence of outside air is large, the outside air flows in after being subjected to a latent heat treatment, so that the sensible heat cooling unit is exposed to the latent heat of the outside air. Less susceptible to adverse effects. That is, it can be said that the air conditioning system according to the present invention has a high degree of freedom in arrangement of the sensible heat cooling units.
一方、ドレン配管については、潜熱処理を行う外気供給ユニットに対して必要に応じて設置しなければならないとしても、湿度を下げられた外気が室内に供給されるため、顕熱冷房ユニットには原則としてドレン配管が不要となる。よって、本請求項の空気調和システムではドレン配管を従来よりも少なくすることができる。
なお、外気供給ユニットによる外気の潜熱負荷の低減度合いが所定の空間に対して十分でない場合にも、その空間に顕熱冷房ユニットに加えて除湿能力のある潜熱冷房ユニットを設置することによって、その空間における顕熱冷房ユニットに対応するドレン配管を不要にできる。この場合にも、空間に供給される外気の潜熱負荷がある程度低減されているため、特許文献1の空気調和システムと較べて、顕熱冷房ユニットの配置の自由度を高めることができる。
On the other hand, for drain piping, even if it is necessary to install an outside air supply unit that performs latent heat treatment, outside air with reduced humidity is supplied indoors. As a result, drain piping is unnecessary. Therefore, in the air conditioning system of the present claim, the number of drain pipes can be reduced as compared with the conventional case.
Even when the degree of reduction of the outside air latent heat load by the outside air supply unit is not sufficient for a predetermined space, by installing a latent heat cooling unit having a dehumidifying capacity in that space in addition to the sensible heat cooling unit, The drain piping corresponding to the sensible heat cooling unit in the space can be eliminated. Also in this case, since the latent heat load of the outside air supplied to the space is reduced to some extent, the degree of freedom of arrangement of the sensible heat cooling unit can be increased as compared with the air conditioning system of Patent Document 1.
請求項2に係る空気調和システムは、請求項1に記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、空間に供給する外気の絶対湿度を、空間内空気の絶対湿度よりも小さくする。
ここでは、その空間の空気(空間内空気)よりも絶対湿度の小さい外気が空間に供給される。このため、外気供給ユニットが外気を供給すると、それによって空間内の潜熱も低減される。したがって、冷房時において空間内の潜熱を処理する潜熱冷房ユニットを空間内に別途設けなくても、外気供給ユニットの持つ能力を用いて、空間内の潜熱を低減することができる。これにより、空間内に顕熱冷房ユニットしか設けられていない場合でも、その空間内空気よりも絶対湿度の小さい外気が供給されてくるため、空間内の潜熱を低く維持することができる。このように、潜熱については外気供給ユニットが処理し、顕熱については空間内に設置された顕熱冷房ユニットが処理することで、空気調整の対象となる空間において、換気を行いながら常に快適な空調環境を確保できる。
An air conditioning system according to a second aspect is the air conditioning system according to the first aspect, wherein the outside air supply unit makes the absolute humidity of the outside air supplied to the space smaller than the absolute humidity of the air in the space.
Here, outside air having a lower absolute humidity than the air in the space (air in the space) is supplied to the space. For this reason, when the outside air supply unit supplies outside air, the latent heat in the space is thereby reduced. Therefore, the latent heat in the space can be reduced by using the ability of the outside air supply unit without separately providing the latent heat cooling unit for processing the latent heat in the space during cooling. Thereby, even when only the sensible heat cooling unit is provided in the space, the outside air having a lower absolute humidity than the air in the space is supplied, so that the latent heat in the space can be kept low. In this way, the outside air supply unit processes latent heat, and the sensible heat cooling unit installed in the space processes sensible heat, so that it is always comfortable while ventilating in the space subject to air conditioning. Air conditioning environment can be secured.
さらに、以上のように、空間内に潜熱処理用の潜熱冷房ユニットを別個に設けなくても、空間内の潜熱が処理されて快適な空調環境を確保できるため、ドレン配管も必要に応じて外気供給ユニットだけに設置する、あるいはドレン配管の必要のない外気供給ユニットを採用する場合にはドレン配管を全く設置しない空気調和システムも実現可能となる。これにより、ビル等に空気調和システムを設置するときのドレン配管を天井裏等に設置するために必要な工事費等を大幅に削減できるため、結果として、低コストの空気調和システムを提供することができる。 In addition, as described above, since the latent heat in the space can be processed and a comfortable air-conditioning environment can be ensured without separately providing a latent heat cooling unit for latent heat treatment in the space, the drain pipe can be connected to the outside air as necessary. When an outside air supply unit that is installed only in the supply unit or does not require a drain pipe is adopted, an air conditioning system in which no drain pipe is installed can be realized. As a result, it is possible to greatly reduce the construction costs required to install the drain piping on the ceiling or the like when installing an air conditioning system in a building, etc., and as a result, provide a low-cost air conditioning system Can do.
請求項3に係る空気調和システムは、請求項2に記載の空気調和システムであって、空間内空気センサと、空間絶対湿度演算部と、外気センサと、外気絶対湿度演算部とを備えている。空間内空気センサは、空間内空気の温度および相対湿度を検知する。空間絶対湿度演算部は、空間内空気の温度および相対湿度から、空間内空気の絶対湿度を演算する。外気センサは、空間に供給する外気の温度および相対湿度を検知する。外気絶対湿度演算部は、空間に供給する外気の温度および相対湿度から、空間に供給する外気の絶対湿度を演算する。 An air conditioning system according to a third aspect is the air conditioning system according to the second aspect, comprising an air sensor in the space, a space absolute humidity calculation unit, an outside air sensor, and an outside air absolute humidity calculation unit. . The space air sensor detects the temperature and relative humidity of the space air. The space absolute humidity calculation unit calculates the absolute humidity of the air in the space from the temperature and relative humidity of the air in the space. The outside air sensor detects the temperature and relative humidity of the outside air supplied to the space. The outside air absolute humidity calculation unit calculates the absolute humidity of the outside air supplied to the space from the temperature and relative humidity of the outside air supplied to the space.
ここでは、空間内空気センサの検知結果に基づいて空間絶対湿度演算部で空間内空気の絶対湿度、および外気センサの検知結果に基づいて外気絶対湿度演算部で空間へ供給する外気の絶対湿度を精度よく求める。このため、空間内空気の絶対湿度よりも低い外気を空間内の供給するためには、取り込んだ外気の絶対湿度をどれだけ下げればよいかを認識できる。よって、所望の絶対湿度以下になるように潜熱処理を行って、常に室内空気の絶対湿度よりも低い外気を室内に供給できるため、外気の絶対湿度を顕熱冷房ユニットに誤って空間内空気よりも絶対湿度の高い外気が吸い込まれて顕熱冷房ユニットの冷房能力が低下してしまうといった不具合の発生を抑制できる。 Here, the absolute humidity of the air in the space is calculated by the space absolute humidity calculation unit based on the detection result of the air sensor in the space, and the absolute humidity of the outside air supplied to the space by the outside air absolute humidity calculation unit based on the detection result of the outside air sensor. Find accurately. For this reason, it is possible to recognize how much the absolute humidity of the taken-out outside air should be lowered in order to supply outside air lower than the absolute humidity of the air inside the space. Therefore, the latent heat treatment can be performed so that the absolute humidity is lower than the desired absolute humidity, and the outdoor air always lower than the absolute humidity of the indoor air can be supplied to the room indoors. However, it is possible to suppress the occurrence of a problem in which outside air having a high absolute humidity is sucked and the cooling capacity of the sensible heat cooling unit is lowered.
請求項4に係る空気調和システムは、請求項1から3のいずれかに記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、空間に供給する外気を露点温度以下に冷却して、凝縮した水分を除去する。
ここでは、外気供給ユニットで外気に含まれる湿気の一部を除去して外気の潜熱負荷を低減する際において、同時に空間に供給する外気が冷却されることになる。したがって、潜熱とともに顕熱についても処理されて温湿度が低くなった外気を室内に供給できるため、空間内に設置された顕熱冷房ユニットにかかる負荷を小さくすることができる。
The air conditioning system according to claim 4 is the air conditioning system according to any one of claims 1 to 3, wherein the outside air supply unit cools the outside air supplied to the space to a dew point temperature or less and condenses moisture. Remove.
Here, when the outside air supply unit removes part of the moisture contained in the outside air to reduce the latent heat load of the outside air, the outside air supplied to the space is simultaneously cooled. Therefore, since the outside air which has been processed for sensible heat as well as latent heat and has a low temperature and humidity can be supplied to the room, the load on the sensible heat cooling unit installed in the space can be reduced.
請求項5に係る空気調和システムは、請求項1から3のいずれかに記載の空気調和システムであって、外気供給ユニットは、吸着剤を利用して、空間に供給する外気の除湿を行う。
ここでは、例えば、ハニカムロータに含浸させたシリカゲル等の固体吸着剤により外気中の水分を追出して除湿を行う、あるいは、塩化リチウムなど吸湿性液体(液体吸着剤)を外気と接触させることにより除湿を行う。前者の方法を用いた場合には、吸着剤に吸着させた外気中の湿気を加熱して空間外へ放出することで、室内ユニット11だけでなく外気供給ユニットからもドレン配管をなくして、ドレンレスの空気調和システムを実現できる。
An air conditioning system according to a fifth aspect is the air conditioning system according to any one of the first to third aspects, wherein the outside air supply unit dehumidifies the outside air supplied to the space using an adsorbent.
Here, for example, moisture in the outside air is removed by a solid adsorbent such as silica gel impregnated in the honeycomb rotor, or dehumidification is performed by bringing a hygroscopic liquid (liquid adsorbent) such as lithium chloride into contact with the outside air. I do. When the former method is used, the moisture in the outside air adsorbed by the adsorbent is heated and released outside the space, so that the drain pipe is eliminated not only from the
請求項1に記載の空気調和システムでは、湿度の高い外気の供給による顕熱冷房ユニットの処理能力の低下を防止できる。さらに、外気供給位置に関わらず、顕熱冷房ユニットを自由に配置することができる。
請求項2に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットにおいて外気の供給とともに空間内の潜熱処理が同時に行われるため、空間内に顕熱冷房ユニットしかない簡易な構成の空気調和システムで、快適な空調環境を確保できる。さらに、空間内の顕熱冷房ユニットからドレン水を排出する必要がなくなるため、例えば、顕熱冷房ユニットが天井に配置されている場合には、天井裏にドレン配管を設けるドレン配管設置工事を不要にできる。よって、ビル等に空気調和システムを設置する際の設備工事費用を大幅に削減できる。
In the air conditioning system according to the first aspect, it is possible to prevent a decrease in the processing capacity of the sensible heat cooling unit due to the supply of the outside air with high humidity. Furthermore, the sensible heat cooling unit can be freely arranged regardless of the outside air supply position.
In the air conditioning system according to claim 2, since the latent air heat treatment is simultaneously performed in the outside air supply unit together with the supply of the outside air, the air conditioning system having a simple configuration having only the sensible heat cooling unit in the space is comfortable. Air conditioning environment can be secured. Furthermore, it is not necessary to drain the drain water from the sensible heat cooling unit in the space. For example, when the sensible heat cooling unit is placed on the ceiling, there is no need for drain piping installation work to install a drain pipe on the back of the ceiling. Can be. Therefore, the installation cost for installing the air conditioning system in a building or the like can be greatly reduced.
請求項3に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットが、現在の空間内の空気に対して最適な絶対湿度の外気を空間内に供給することができる。よって、空間内空気のよりも絶対湿度が高い外気が顕熱冷房ユニットに吸い込まれて、顕熱冷房能力が低下することを防止できる。
請求項4に記載の空気調和システムでは、空間内に供給される外気は、湿度とともに温度も低下させた状態で供給されるため、外気の顕熱も低くなる。よって、顕熱冷房ユニットにかかる負荷を小さくすることができる。
In the air conditioning system according to the third aspect, the outside air supply unit can supply outside air having an absolute humidity optimum for the air in the current space. Therefore, it is possible to prevent the outside air having an absolute humidity higher than that of the air in the space from being sucked into the sensible heat cooling unit and the sensible heat cooling capacity from being lowered.
In the air conditioning system according to the fourth aspect, since the outside air supplied into the space is supplied in a state where the temperature is lowered together with the humidity, the sensible heat of the outside air is also reduced. Therefore, the load applied to the sensible heat cooling unit can be reduced.
請求項5に記載の空気調和システムでは、外気供給ユニットにおいて吸着剤を用いて外気中の湿度を放出するため、外気供給ユニットからドレン配管をなくして、いわゆるドレンレスの空気調和システムを実現できる。 In the air conditioning system according to the fifth aspect, since the humidity in the outside air is released using the adsorbent in the outside air supply unit, a drain pipe is eliminated from the outside air supply unit, and a so-called drainless air conditioning system can be realized.
〈空気調和システムの全体構成〉
本発明に係る一実施形態を示す空気調和システム10を図1に示す。
本実施形態の空気調和システム10は、ビル等の屋内の空調制御を行うために設置された空気調和システムであって、図1に示すように、室内ユニット(顕熱冷房ユニット)11、外気供給ユニット12、給水配管13、ドレン配管14および後述する室外ユニット15(図2参照)を備えている。
<Overall configuration of air conditioning system>
The
An
なお、本実施形態では、2台の室内ユニット11、1台の外気供給ユニット12を備えた空気調和システム10について説明するが、後述する室外ユニット15の台数を含め、各ユニット11,12,15の台数については本実施形態であげた例に限定されるものではない。
室内ユニット11は、ビル等の室内空間Sの天井裏に設置されており、後述する室外ユニット15などから供給される冷媒と室内空気との間で熱交換を行わせて、顕熱負荷を処理する。これにより、例えば、冷房時には吸い込んだ室内空間Sの空気の温度を低下させて室内空間Sへと送り出すことで、室内空間Sにおける空気の温度を下げることができる。
In the present embodiment, the
The
外気供給ユニット12は、ビルの機械室等に設置されており、室内空間Sに外気を供給することで室内空間Sの換気を行うとともに、外気に対する潜熱処理を行う。後述するように、室内空間Sに供給する外気の絶対湿度を室内空間Sの空気の絶対湿度よりも低くするため、外気供給ユニット12は、結果的に、室内空間Sの潜熱の処理をも行うことになる。
The outside
ここで、顕熱とは、物質の温度上昇(または下降)量とその物質の熱容量(単位重量当たり、1℃温度変化させるのに必要な熱量)との積で求められる熱であって、物体の温度を上昇させるために使われる熱をいう。顕熱負荷とは、冷暖房負荷のうち顕熱によるもので、顕熱の出入りによる温度の上下動という。日射や外気との温度差、室内に設置されたOA機器等がその発生源となる。一方、潜熱とは、物質が、固体から液体または液体から固体に、或いは液体から気体または気体から液体に相(そう)が変化する際に必要な熱をいう。潜熱負荷とは、冷暖房負荷のうち潜熱によるもので、水蒸気量の出入りによる増減をいう。人体や取り入れ外気、隙間風等に含まれる水蒸気が潜熱負荷の発生源となる。 Here, sensible heat is the heat obtained by the product of the amount of temperature rise (or fall) of a substance and the heat capacity of that substance (the amount of heat necessary to change the temperature by 1 ° C. per unit weight) This is the heat used to raise the temperature. The sensible heat load is due to sensible heat in the heating / cooling load, and is referred to as vertical movement of temperature due to the entry and exit of sensible heat. The temperature difference from solar radiation and outside air, OA equipment installed indoors, and the like are the generation sources. On the other hand, latent heat refers to heat required when a substance changes its phase from solid to liquid or liquid to solid, or from liquid to gas or from gas to liquid. The latent heat load is due to latent heat in the heating / cooling load, and means an increase / decrease due to the flow of water vapor. Water vapor contained in the human body, intake outside air, drafts, and the like becomes a source of latent heat load.
給水配管13は、外気供給ユニット12内に設けられた図示しない加湿エレメントに接続されており、暖房運転時には必要に応じて加湿エレメントに水分を供給する。
ドレン配管14は、外気供給ユニット12における潜熱処理(外気除湿)によって発生したドレン水を室外へ排出する。
〈室内ユニットの構成〉
室内ユニット11は、室内空間Sの顕熱冷房を行う顕熱冷房ユニットとして機能し、図2に示す空気調和システム10aにおいては、吸い込み空気温度・相対湿度検知部(空間内空気センサ)21、制御部(空間絶対湿度演算部)22、蒸発圧力制御弁23、蒸発温度検知部24、出口温度検知部25、電子膨張弁26、室内ファン27および熱交換器28を備えている。
The
The
<Configuration of indoor unit>
The
吸込み空気温度・相対湿度検知部21は、室内ユニット11内へ吸い込んだ室内空間Sの空気の温度および相対湿度を検知する。
制御部22は、室内ユニット11を構成する各部の動作を制御して室内空間Sの空気の温度調整を行う。さらに、制御部22は、吸込み空気温度・相対湿度検知部21における検知結果に基づいて室内空間の空気の露点温度を算出するとともに、室内空間の空気の絶対湿度を算出する。
The intake air temperature /
The
蒸発圧力制御弁23は、熱交換器28から室外ユニット15へ送り出される冷媒配管に設けられており、制御部22における演算結果に基づいて、熱交換器28から室外ユニット15へ送り出される冷媒の蒸発圧力を調整する。
蒸発温度検知部24は、熱交換器28と電子膨張弁26との間に設けられており、冷媒の蒸発温度を検知する。
The evaporation
The
出口温度検知部25は、熱交換器28と蒸発圧力制御弁23との間の冷媒配管に設けられており、熱交換器28通過後の冷媒の温度を検知する。
電子膨張弁26は、制御部22からの指示に基づいて開度を調整して、室外ユニット15から熱交換器28へ送られる冷媒の圧力を減圧する。
室内ファン27は、室内空間Sの空気を室内ユニット11内に取り込んで、その空気を熱交換器28へ送り込むとともに、熱交換された空気を再び室内空間Sへと送り出す。
The
The
The
熱交換器28は、電子膨張弁26において減圧された冷媒と室内ファン27から送り込まれた空気との間で熱交換を行わせる。
〈室内ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム10における室内ユニット11の冷房運転時の動作について説明する。
The
<Operation of indoor unit>
Here, the operation | movement at the time of the cooling operation of the
室内ユニット11においては、室外ユニット15から送られてくる冷媒が、電子膨張弁26によって減圧されて熱交換器28へ送られる。そして、熱交換器28において、冷媒と室内ファン27によって送り込まれる室内空気との間で熱交換が行われることで、室内空気の顕熱冷房が行われる。冷媒は、熱交換により蒸発した後、蒸発圧力制御弁23を介して室外ユニット15へと送り返される。
In the
空気調和システム10では、このような顕熱冷房において、制御部22が、吸込み空気温度・相対湿度検知部21における検知結果に基づいて室内空間Sの空気の露点温度を算出する。そして、制御部22は、算出された露点温度と蒸発温度検知部24および出口温度検知部25における検知結果とに基づいて、電子膨張弁26の開度を調整したり室外ユニット15に圧縮機45の容量制御に関する信号を送ったりする。具体的には、室内空間Sの空気の露点温度よりも熱交換器28内の冷媒の温度のほうが低くなることがないようにして、熱交換器28の表面に結露が生じてドレン水が発生してしまうことを防止する。
In the
本実施形態ではさらに、制御部22が、吸込み空気温度・相対湿度検知部21における検知結果に基づいて室内空間Sの空気の絶対湿度を算出し、室外ユニット15内の目標蒸発温度演算部46へ送信する。
〈外気供給ユニットの構成〉
外気供給ユニット12は、外気処理エアコンとして機能し、図2に示すように、吹出し空気温度・相対湿度検知部(外気センサ)31、蒸発温度検知部32、出口温度検知部33、電子膨張弁34、ドレンパン35、外気供給ファン36、熱交換器37および制御部(外気絶対湿度演算部)38を備えている。
In the present embodiment, the
<Configuration of outside air supply unit>
The outside
吹出し空気温度・相対湿度検知部31は、外気供給ユニット12の送風出口付近に設置されており、室内空間Sへ供給される外気の温度と相対湿度とを検知する。
蒸発温度検知部32は、室外ユニット15から送られてくる冷媒の蒸発温度を検知する。
出口温度検知部33は、熱交換器37において外気と冷媒との間で熱交換が行われた後の冷媒温度を検知する。
The blown air temperature /
The
The
電子膨張弁34は、制御部38からの指示に基づいて開度を調整して、室外ユニット15から熱交換器37に供給される冷媒の圧力を減圧する。
ドレンパン35は、外気供給ユニット12の熱交換器37における外気と冷媒との間で行われた熱交換により発生したドレン水を集めて、屋外へ排出する。
外気供給ファン36は、外気供給ユニット12内に外気を取り込むとともに、熱交換器37において冷媒との間で熱交換された外気を室内空間Sへ供給する。
The
The
The outside
熱交換器37は、外気供給ファン36によって外気供給ユニット12内に取り込まれた外気と熱交換器37に流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。
制御部38は、吹出し空気温度・相対湿度検知部31において検知された外気の温度および湿度に基づいて、室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度を算出する。そして、制御部38は、蒸発温度検知部32および出口温度検知部33における検知結果に基づいて電子膨張弁34を制御したり室外ユニット15に圧縮機45の容量制御に関する信号を送ったりして、熱交換器37において外気と冷媒との間で行われる熱交換量を制御する。さらに、本実施形態の空気調和システム10では、制御部38は、室外ユニット15の目標蒸発温度演算部46から受信した演算結果に基づいて、吹出し空気温度・相対湿度検知部31において検知される外気の絶対湿度が室内空間Sの空気の絶対湿度よりも低くなるように制御を行う。
The
The
〈外気供給ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム10における冷房時の外気供給ユニット12の動作について説明する。
外気供給ユニット12では、外気供給ファン36が外気供給ユニット12内に外気を取り込むとともに、熱交換器37が取り込まれた外気と室外ユニット15から送られる冷媒との間で熱交換を行わせて、熱交換された外気が室内空間Sへと供給される。このとき、外気と冷媒との間の熱交換によって冷やされた外気から結露によりドレン水が発生して熱交換器37等に付着するが、このドレン水はドレンパン35に集められて外部へ排出される。
<Operation of outside air supply unit>
Here, the operation of the outside
In the outside
熱交換は、吹出し空気温度・相対湿度検知部31、蒸発温度検知部32および出口温度検知部33における検知結果、本実施形態ではさらに目標蒸発温度演算部46からの受信信号に基づいて、制御部38によって制御される。具体的には、後段にて詳述する室外ユニット15(目標蒸発温度演算部46)から受信した目標蒸発温度に基づいて、外気供給ユニット12において外気との間で熱交換を行う冷媒の蒸発温度を制御し、室内空間Sに供給する外気が露点温度以下になるように、取り込んだ外気を熱交換により冷却する。そして、熱交換器37の表面に凝集して付着した外気中の水分をドレン水として排出して外気中の水分を除去することで、潜熱処理を行う。特に、本実施形態では、室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度が、現在の室内空間Sの絶対湿度よりも低くなるように潜熱処理が行われる。
The heat exchange is performed based on detection results in the blown air temperature / relative
〈室外ユニットの構成〉
室外ユニット15は、図2に示すように、室外ファン41、熱交換器42、室外膨張弁43、四路切換弁44、圧縮機45および目標蒸発温度演算部(室内絶対湿度演算部、外気絶対湿度演算部)46を備えている。
室外ファン41は熱交換器42に対して空気を供給し、熱交換器42が室外ファン41から送られる空気と蒸発した冷媒との間で熱交換を行わせる。ここで空気との間で熱交換された冷媒は液冷媒となり、室外膨張弁43を介して室内ユニット11および外気供給ユニット12へ送られる。
<Configuration of outdoor unit>
As shown in FIG. 2, the outdoor unit 15 includes an
The
四路切換弁44は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り換える。
圧縮機45は、運転中の各種条件に応じて運転周波数が制御される。すなわち、室外ユニット15では、圧縮機45の容量制御が行われる。
目標蒸発温度演算部46は、室内ユニット11の吸込み空気温度・相対湿度検知部21および外気供給ユニット12の吹出し空気温度・相対湿度検知部31における検知結果に基づいて、外気供給ユニット12における潜熱処理の目標蒸発温度を算出し、外気供給ユニット12の制御部38へ送信する。
The four-
The operation frequency of the
The target evaporating
〈室外ユニットの動作〉
ここで、本実施形態の空気調和システム10における冷房時の室外ユニット15の動作について説明する。
室外ユニット15においては、室内ユニット11および外気供給ユニット12から送られてきた冷媒が圧縮機45において圧縮され、四路切換弁44を介して熱交換器42へ送られる。続いて、冷媒は、熱交換器42において室外ファン41によって送られる室外空気と冷媒との間で熱交換されて液冷媒となった後、室外膨張弁43を介して室内ユニット11および外気供給ユニット12へ送られる。
<Operation of outdoor unit>
Here, operation | movement of the outdoor unit 15 at the time of air_conditioning | cooling in the
In the outdoor unit 15, the refrigerant sent from the
また、本実施形態の空気調和システム10では、室外ユニット15内に目標蒸発温度演算部46を備えている。目標蒸発温度演算部46は、室内ユニット11内の吸込み空気温度・相対湿度検知部21における検知結果と外気供給ユニット12内の吹出し空気温度・相対湿度検知部31における検知結果とを受信する。そして、室内空間Sへ供給される外気に対して外気供給ユニット12において行われる潜熱処理に関し、上記各検知結果に基づいて外気供給ユニット12の熱交換器37における冷媒の目標蒸発温度を演算し、外気供給ユニット12内の制御部38へ送信する。このとき、演算された目標蒸発温度は、室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度が室内ユニット11から受信した室内空間Sの空気の絶対湿度よりも低くなるような値として求められ、外気供給ユニット12へ送信される。
In the
〈空気調和システムの特徴〉
(1)
従来の空気調和システム100においては、図5に示すように、外気供給ユニット12において外気負荷処理を行うとともに、室内ユニット101において、室内空間Sの顕熱冷房、潜熱処理を行うこととしていた。
<Characteristics of air conditioning system>
(1)
In the conventional
このため、室内ユニット101における潜熱処理によって発生したドレン水を排出するために、室内ユニット101にドレン配管103を設けて、ドレン水を屋外へ排出する必要があった。特に、ビル等に設置される空気調和システムでは、一般的に、室内ユニット101が天井裏に設置されることが多く、ドレン配管を天井裏に配設する必要があることから、従来の空気調和システム100の設置工事には多大な時間と費用がかかっていた。
For this reason, in order to discharge the drain water generated by the latent heat treatment in the
これに対して、本実施形態の空気調和システム10では、現在の室内空間Sの絶対湿度と室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度とを算出している。そして、室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度が室内空間Sの空気の絶対湿度よりも低くなるように外気供給ユニット12において潜熱処理を行う。これにより、室内空間Sには室内空間Sよりも絶対湿度が低い外気が常に供給されるため、室内ユニット11は顕熱冷房だけを行えばよい。よって、室内ユニット11からドレン水が発生することはなく、室内ユニット11用に天井裏に設置されたドレン配管をなくすことができる。
On the other hand, in the
(2)
また、室内ユニットにおける冷媒の温度を室内空間の空気の露点温度以上で運転する従来の空気調和システムでは、ドレン配管が不要になるというメリットがある一方で、外気供給ユニットにおいて室内空間Sの湿度等に関係なく外気が室内空間Sへ供給されていた。このため、外気が大量の湿気を含んでいる場合には、外気とともに大量の潜熱が室内空間Sに供給される。この場合、室内空間の空気の露点温度が上昇するため、室内ユニットは顕熱冷房を十分に行うことができず、冷房能力が著しく低下してしまうおそれがある。
(2)
In addition, the conventional air conditioning system that operates the refrigerant in the indoor unit at a temperature equal to or higher than the dew point of the air in the indoor space has the advantage of eliminating the need for drain piping, while the humidity of the indoor space S in the outdoor air supply unit, etc. Regardless of the outside air was supplied to the indoor space S. For this reason, when the outside air contains a large amount of moisture, a large amount of latent heat is supplied to the indoor space S together with the outside air. In this case, since the dew point temperature of the air in the indoor space rises, the indoor unit cannot sufficiently perform sensible heat cooling, and there is a possibility that the cooling capacity may be significantly reduced.
これに対して、本実施形態の空気調和システム10では、現在の室内空間Sの絶対湿度と室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度とを算出している。そして、室内空間Sへ供給される外気の絶対湿度が室内空気の絶対湿度よりも低くなるように外気供給ユニット12において潜熱処理を行う。これにより、外気に対する潜熱処理が外気供給ユニット12において一括処理されるため、外気とともに大量の潜熱が室内空間Sに供給されることはない。また、室内空間Sの空気よりも絶対湿度の低い外気が室内空間Sに供給されてくるため、これにより室内空間Sにおける潜熱の処理も行われることになる。よって、室内ユニット11は、顕熱冷房だけを行う顕熱冷房ユニットとしての機能を有していればよくなり、ドレン配管が不要になるとともに、室内空間Sへ大量の潜熱を含む外気の供給により顕熱冷房の能力が低下することを防止できる。また、室内空間Sよりも湿度の高い外気によって悪影響を受けることがないため、外気導入位置に関わらず室内ユニット11を自由に配置することができる。
On the other hand, in the
[他の実施形態]
(A)
上記実施形態では、外気供給ユニット12において室内空間Sに供給する外気の絶対湿度が室内空間Sにおける空気の絶対湿度よりも低くなるまで潜熱処理を行って、その外気を室内空間Sに供給する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、室内空間Sの空気の絶対湿度に関係なく、ある程度潜熱処理を行った外気を室内空間Sに供給する場合でも、室内ユニット11の負担を軽減できる。ただし、上記実施形態のように、絶対湿度が室内空間Sの空気よりも低くなるように潜熱処理を行うことにより、室内ユニット11が顕熱冷房機能だけを有していればよくなるため、室内ユニット11用のドレン配管を不要にできるとともに、従来の空気調和システムと比較して室内ユニット11の構成を簡略化できる。
[Other Embodiments]
(A)
In the above-described embodiment, an example in which a latent heat treatment is performed until the absolute humidity of the outside air supplied to the indoor space S in the outside
(B)
上記実施形態では、目標蒸発温度演算部46が室外ユニット15内に設けられている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、室内ユニット11の制御部22あるいは外気供給ユニット12の制御部38において目標蒸発温度の演算を行ってもよい。
(B)
In the said embodiment, although the example in which the target evaporation
(C)
上記実施形態では、外気供給ユニット12において、露点温度以下まで外気を冷却して凝集した水分を外気中から除去して潜熱処理を行う例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外気供給ユニット12は外気を冷却することなく、外気中の水分を除去する潜熱処理を行ってもよい。ただし、上記実施形態のように、外気供給ユニット12において外気を冷却して潜熱処理を行うことにより、室内空間Sに供給される外気は、潜熱、顕熱の両方の処理が行われた状態で室内空間Sに供給されるため、室内ユニット11の顕熱冷房負担を軽減できるためより好ましい。
(C)
In the said embodiment, although the outside
なお、顕熱冷房を伴わない潜熱処理としては、例えば、液体リチウム等の吸湿性液体(液体吸着剤)等を用いる方法がある。また、シリカゲル等の固体吸着剤を含浸させたハニカムロータを介して外気中に含まれる水分を吸着して外気を除湿する方法を採用してもよい。固体吸着剤を用いて外気を除湿する方法を採用した場合には、吸着した水分を加熱して放出することにより、外気供給ユニット12からドレン水が発生しなくなり、外気供給ユニット12においてもドレン配管が不要となり、ドレンレスの空気調和システムが実現できる。
An example of the latent heat treatment without sensible heat cooling is a method using a hygroscopic liquid (liquid adsorbent) such as liquid lithium. Alternatively, a method of dehumidifying the outside air by adsorbing moisture contained in the outside air through a honeycomb rotor impregnated with a solid adsorbent such as silica gel may be employed. When the method of dehumidifying the outside air using a solid adsorbent is adopted, drain water is not generated from the outside
(D)
上記実施形態では、室内ユニット11と外気供給ユニット12とで共通の室外ユニット15を用いている例を挙げて説明したが、本発明の空気調和システムは、図3に示すように、室内ユニット11と外気供給ユニット12とで別々の室外ユニット(熱源)15a・15bを設けた空気調和システム10bであってもよい。このように、室外ユニットを室内ユニット11および外気供給ユニット12のそれぞれに設けて熱源(冷媒)を供給した場合でも、上記と同様の効果を奏する。
(D)
In the said embodiment, although the example which uses the outdoor unit 15 common in the
なお、図3に示す空気調和システム10bでは、目標蒸発温度演算部46を室外ユニット15a・15bに設けてもよいし、いずれか一方に設けてもよい。
(E)
上記実施形態では、室内ユニット11内に蒸発圧力調整モジュール(露点温度演算部2、蒸発圧力制御弁3)が設けられている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、蒸発圧力制御について、上記実施形態の空気調和システム10a・10bと異なり、図4に示すように、蒸発圧力調整モジュール(露点温度演算部2、蒸発圧力制御弁3)29を室内ユニット11の顕熱冷房ユニット11’とは分離して設けた空気調和システム10cであっても、上記と同様の効果を奏する。
In addition, in the
(E)
In the above embodiment, the example in which the evaporation pressure adjustment module (dew point temperature calculation unit 2 and evaporation pressure control valve 3) is provided in the
本発明によれば、ドレンレスの空気調和システムを実現できるため、天井裏への大掛かりなドレン配管工事が必要であったビル等へ設置される空気調和システムへの適用が特に有効である。 According to the present invention, since a drainless air conditioning system can be realized, application to an air conditioning system installed in a building or the like that requires large-scale drain piping work on the ceiling is particularly effective.
10・10a〜10c 空気調和システム
11 室内ユニット(顕熱冷房ユニット)
12 外気供給ユニット
13 給水配管
14 ドレン配管
21 吸込み空気温度・相対湿度検知部(空間内空気センサ)
22 制御部(空間絶対湿度演算部)
23 蒸発圧力制御弁
24・32 蒸発温度検知部
25・33 出口温度検知部
26・34 電子膨張弁
27 室内ファン
28・37・42 熱交換器
31 吹出し空気温度・相対湿度検知部(外気センサ)
35 ドレンパン
36 外気供給ファン
38 制御部(外気絶対湿度演算部)
41 室外ファン
43 室外膨張弁
44 四路切換弁
45 圧縮器
46 目標蒸発温度演算部
10.10a-10c
12 Outside
22 Control part (space absolute humidity calculation part)
23 Evaporation
35
41
Claims (5)
冷熱源を前記空間内にある空間内空気の露点温度以上になるように制御して、前記空間を顕熱冷房する顕熱冷房ユニット(11)と、
前記空間に外気を供給する外気供給ユニット(12)と、
を備え、
前記外気供給ユニット(12)は、前記空間に供給する外気の絶対湿度を小さくして外気の潜熱負荷を低減する、
空気調和システム(10)。 An air conditioning system (10) for cooling a predetermined space,
A sensible heat cooling unit (11) for controlling the chilled heat source to be equal to or higher than a dew point temperature of the air in the space in the space,
An outside air supply unit (12) for supplying outside air to the space;
With
The outside air supply unit (12) reduces the absolute humidity of the outside air supplied to the space and reduces the latent heat load of the outside air;
Air conditioning system (10).
請求項1に記載の空気調和システム(10)。 The outside air supply unit (12) makes the absolute humidity of the outside air supplied to the space smaller than the absolute humidity of the air in the space.
The air conditioning system (10) according to claim 1.
前記空間内空気の温度および相対湿度から前記空間の絶対湿度を演算する空間絶対湿度演算部(22)と、
前記空間に供給する外気の温度および相対湿度を検知する外気センサ(31)と、
前記空間に供給する外気の温度および相対湿度から前記空間に供給する外気の絶対湿度を演算する外気絶対湿度演算部(38)と、
をさらに備えた、請求項2に記載の空気調和システム(10)。 An air sensor (21) in the space for detecting the temperature and relative humidity of the air in the space;
A space absolute humidity calculating section (22) for calculating the absolute humidity of the space from the temperature and relative humidity of the air in the space;
An outside air sensor (31) for detecting the temperature and relative humidity of the outside air supplied to the space;
An outside air absolute humidity calculating section (38) for calculating the absolute humidity of the outside air supplied to the space from the temperature and relative humidity of the outside air supplied to the space;
The air conditioning system (10) of claim 2, further comprising:
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和システム(10)。 The outside air supply unit (12) removes the condensed moisture by cooling the outside air supplied to the space to a dew point temperature or lower.
The air conditioning system (10) according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれかに記載の空気調和システム(10)。 The outside air supply unit (12) performs dehumidification of outside air supplied to the space using an adsorbent.
The air conditioning system (10) according to any one of claims 1 to 3.
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