JP2007163056A - Outside cold heat using method and air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体工場等における空調用外気処理技術として好適な外気冷熱利用方法及びそれを利用した空調システムに関する。 The present invention relates to a method for using outside air cool heat suitable as an outside air processing technology for air conditioning in a semiconductor factory or the like, and an air conditioning system using the method.
外気処理装置を備えたクリーンルームの一例として、特許文献1に開示された技術が知られている。この技術は、空調システムの運用の省エネルギー化を目的としたものであり、外気温度がクリーンルームの室内温度よりも低くなった場合に、冷却塔を利用して、クリーンルームの循環空気を冷却する設備を提供するものである。また、クリーンルームからの排気空気の排熱を利用して、取り入れ外気空気を加熱または冷却する設備を提供するものである。 As an example of a clean room equipped with an outside air processing device, a technique disclosed in Patent Document 1 is known. This technology aims to save energy in the operation of the air conditioning system. When the outside air temperature becomes lower than the room temperature in the clean room, this technology uses a cooling tower to cool the circulating air in the clean room. It is to provide. In addition, the present invention provides equipment for heating or cooling intake outside air using exhaust heat of exhaust air from a clean room.
しかし、この特許文献1に記載の技術では、取り入れ外気の有効熱の利用に改善の余地がある。また、この特許文献1では、取り入れ外気の加湿調整に際して、外部熱源を不可欠な熱源として設置しそれにより取り入れ外気を加熱する方法を採用している。そのため、冷熱の加熱による損失に加えて、外部熱源の設備費を別途必要とするといった問題が生じている。 However, in the technique described in Patent Document 1, there is room for improvement in utilization of effective heat of the intake outside air. Moreover, in this patent document 1, the external heat source is installed as an indispensable heat source at the time of humidification adjustment of intake outside air, and the method of heating intake air by it is employ | adopted. Therefore, in addition to the loss due to the heating of the cold heat, there is a problem that the equipment cost of the external heat source is required separately.
一般に、工業用のクリーンルームでは、外気取り入れ量は60m3/(m2・h)前後であり、夏季には冷熱負荷の約40%が外気の冷却負荷である。一方、クリーンルーム室内の発生熱量は、0.7kW/m2に達する。従って、クリーンルーム運用の消費エネル
ギーの低減は重要な課題となっている。
In general, in an industrial clean room, the outside air intake is around 60 m 3 / (m 2 · h), and about 40% of the cooling load in the summer is the cooling load of the outside air. On the other hand, the amount of heat generated in the clean room room reaches 0.7 kW / m 2 . Therefore, reduction of energy consumption for clean room operation is an important issue.
外気空気の冷熱の一部を回収する方法として、古くから、コイルを使用した「ラン・アラウンド方式」と呼ばれる熱回収方法が知られており、外気冷熱を冷水系などに熱回収することが行われている。
このようなラン・アラウンド方式の熱回収技術を採用しても、冬季の取り入れ外気空気の露点温度は、室内設定露点温度より低いため加湿が必要である。一般に、取り入れ外気の湿度を室内設定湿度条件に調整して供給する方法が採用されており、その場合、取り入れ外気を室内設定露点温度まで上げて加湿する必要がある。 Even when such a run-around heat recovery technique is adopted, the dew point temperature of the outside air taken in winter is lower than the indoor set dew point temperature, so humidification is necessary. Generally, a method is adopted in which the humidity of the intake outside air is adjusted and supplied to the indoor set humidity condition. In this case, it is necessary to humidify the intake outside air up to the indoor set dew point temperature.
ラン・アラウンド方式などの採用により、取り入れ外気の冷熱の一部は利用されているが、取り入れ外気の冷熱を有効に利用できていないのが現状である。即ち、加熱のための熱源を必要とし、加熱による加熱負荷と、それによる外気冷熱の損失という二重の損失を発生させている。 Although some of the cool air of the intake outside air is used by adopting the run-around method, etc., the current situation is that the cool heat of the intake outside air cannot be effectively used. That is, a heat source for heating is required, and a double loss of a heating load due to heating and a loss of outside air cooling heat due to the heating load is generated.
更に、クリーンルームの熱負荷の中、7℃程度の低温熱源の必要な熱負荷は、外気の除湿に関わる負荷のみであり、15℃程度の高温冷水により、年間の冷熱負荷の約80〜90%を処理することができる。 Furthermore, of the heat load in the clean room, the only heat load necessary for the low temperature heat source of about 7 ° C is the load related to dehumidification of the outside air. About 80 to 90% of the annual cold heat load with high temperature cold water of about 15 ° C. Can be processed.
しかしながら、一般には、初期設備のコスト的制約から、この除湿負荷のために、全負荷に7℃の冷水を製造して供給しているのが現状である。冷水製造を冷凍機で行う場合、32℃の冷却水が供給されるとして、7℃と15℃とでは、COP(冷凍機成績系数)に
30%の差異が生じ、大きな損失となっている。
However, in general, due to the cost limitations of the initial equipment, the current condition is that 7 ° C. cold water is manufactured and supplied to the entire load for this dehumidifying load. When cold water production is performed with a freezer, assuming that 32 ° C. cooling water is supplied, there is a 30% difference between 7 ° C. and 15 ° C., resulting in a large loss.
また、クリーンルームの排気空気は、酸・アルカリなどの有害成分を含む場合があり、排熱回収が進んでいない。有害成分を除去するスクラバー装置などからの排熱を回収する試みが行われているが、回収される温度レベルが20℃前後であり、回収熱の有効な利用ができていないのが現状である。 In addition, exhaust air in a clean room may contain harmful components such as acid and alkali, and exhaust heat recovery has not progressed. Attempts to recover exhaust heat from scrubber devices that remove harmful components have been made, but the recovered temperature level is around 20 ° C., and the recovered heat cannot be used effectively. .
よって、本発明の課題は、比較的簡易な構成により、熱利用・熱回収プロセスを優先付けして、外気冷熱の徹底活用、排熱の利用及び投入エネルギーの効率的利用を総合的に行い、年間を通して省エネルギーを図ることができる技術を提供することにある。 Therefore, the subject of the present invention is to give priority to heat utilization / heat recovery process with a relatively simple configuration, comprehensively utilize outside air cooling, use exhaust heat, and efficiently use input energy, The purpose is to provide technology that can save energy throughout the year.
前記課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。
本発明は、冬季もしくは暖房期または中間期に取り入れ外気の冷熱及び空調室内の発生熱を回収し、熱を再利用する方法であって、取り入れ外気と第1循環水との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を取り入れ外気に移動させる第1熱移動工程と、室内空調空気と第2循環水との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を第2循環水に移動させる第2熱移動工程と、第1循環水と第2循環水との間で伝熱面を通して熱交換する熱交換工程と、第1熱移動工程後の取り入れ外気を空調室内へ送る工程と、第2熱移動工程後の室内空調空気をその空調室内へ給気として戻す工程と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention employs the following means.
The present invention is a method for recovering the cold heat of the intake outside air and the heat generated in the air-conditioning room in the winter or heating period or in the intermediate period and reusing the heat, the heat generated by gas-liquid contact between the intake outside air and the first circulating water. A first heat transfer step of taking in the heat by movement and / or mass transfer and moving it to the outside air, and a second circulation by heat transfer and / or mass transfer due to gas-liquid contact between the indoor air-conditioned air and the second circulating water A second heat transfer step for transferring to water, a heat exchange step for exchanging heat between the first circulating water and the second circulating water through the heat transfer surface, and the intake outside air after the first heat transfer step is sent into the air-conditioned room And a step of returning the indoor air-conditioned air after the second heat transfer step to the air-conditioned room as supply air.
本発明において、熱移動とは、空気と循環水との間で熱をやり取りすることを意味する。物質移動とは、空気と循環水との間で水分をやり取りすることを意味する。循環水には、主に市水などが利用されるが、純水を循環水に利用することも可能である。伝熱面を通して熱交換する熱交換手段としては、例えばプレート型の熱交換器を例示することができる。室内空調空気としては、半導体工場等におけるクリーンルームの循環空気(還気空気)、実験動物等を収容した空調空間や病院の循環空気等を例示することができる。また、デパート等の物販施設のように建物内部で大きな発熱をする施設にも使用可能である。第1熱移動手段及び第2熱移動手段としては、それぞれ気液接触用の充填材を備えていることが望ましい。熱回収率で顕著に増大するためである。 In the present invention, heat transfer means exchanging heat between air and circulating water. Mass transfer means exchanging moisture between air and circulating water. City water is mainly used as the circulating water, but pure water can also be used as the circulating water. As a heat exchange means for exchanging heat through the heat transfer surface, for example, a plate-type heat exchanger can be exemplified. Examples of indoor air-conditioned air include clean room circulating air (returned air) in semiconductor factories, air-conditioned spaces containing laboratory animals, hospital circulating air, and the like. It can also be used in facilities that generate a large amount of heat inside buildings such as department stores. As the first heat transfer means and the second heat transfer means, it is desirable to provide a filler for gas-liquid contact. This is because the heat recovery rate significantly increases.
本発明では、第1熱移動工程において、取り入れ外気と第1循環水とを気液接触させることにより、取り入れ外気の冷熱を第1循環水に移動させると共に、取り入れ外気を加湿・加熱する。この際、空気中の塵埃が処理液に取り込まれるほか、対象室がクリーンルームその他の生産工程空間である場合には、取り入れ外気中の化学物質等は第1循環水に溶解して取り入れ外気中から除去されるという効果が得られる。 In the present invention, in the first heat transfer step, the intake outside air and the first circulating water are brought into gas-liquid contact to move the cold heat of the intake outside air to the first circulation water, and the intake outside air is humidified and heated. At this time, dust in the air is taken into the processing liquid, and when the target chamber is a clean room or other production process space, chemical substances in the intake outside air dissolve in the first circulating water and are taken from the outside air. The effect of being removed is obtained.
また、第2熱移動工程において、室内空調空気(還気空気)と第2循環水とを気液接触させることにより、その室内空調空気の熱を第2循環水に移動させると共に、室内空調空気(還気空気)を加湿・冷却する。この際、室内空調空気中の塵埃が処理液に取り込まれるほか、対象室がクリーンルームその他の生産工程空間である場合には、化学物質等は第2循環水に溶解して室内空調空気中から除去される。 Further, in the second heat transfer step, the indoor conditioned air (return air) and the second circulating water are brought into gas-liquid contact to move the heat of the indoor conditioned air to the second circulating water, and the indoor conditioned air. Humidify and cool (return air). At this time, dust in the indoor air-conditioned air is taken into the processing liquid, and if the target room is a clean room or other production process space, chemical substances etc. are dissolved in the second circulating water and removed from the indoor air-conditioned air. Is done.
第1循環水と第2循環水とは伝熱面を通して相互に熱交換される。その際、第1循環水と第2循環水とは伝熱面を通して熱交換するので、たとえ外気が汚染されていても交差汚染することはない。しかも、必要に応じてそれぞれの温度レベルを制御することも可能になる。 The first circulating water and the second circulating water exchange heat with each other through the heat transfer surface. At that time, since the first circulating water and the second circulating water exchange heat through the heat transfer surface, there is no cross contamination even if the outside air is contaminated. In addition, the respective temperature levels can be controlled as necessary.
そして、取り入れ外気は、第1熱移動工程にて加湿及び加熱された処理済みの取り入れ
空気として空調室内へ供給され、第2熱移動工程にて加湿及び冷却された室内空調空気は空調室内へ給気として戻される。これにより、取り入れ外気と室内空調空気とが混合されて、所定の温度・湿度の空気が生成される。
The intake outside air is supplied to the air-conditioned room as treated intake air that has been humidified and heated in the first heat transfer step, and the indoor air-conditioned air that has been humidified and cooled in the second heat transfer step is supplied to the air-conditioning room. Returned to mind. As a result, the intake outside air and the indoor air-conditioned air are mixed to generate air having a predetermined temperature and humidity.
このように、第1熱移動工程及び第2熱移動工程での気液接触により、取り入れ新鮮外気及び室内空調空気中の塵埃や酸やアルカリ等の化学物質が除かれ、かつ散水の気化蒸発による被処理空気の温度低下が、取り入れ外気系で行われる同様の作用と相乗して得られる。つまり、冬季もしくは暖房期(条件によれば中間期であっても)、第1循環水も気液接触により降温を反復し、これと熱交換し温度が降下した第2循環水が空調空間等を冷却する冷熱源となる。この結果、取り入れ外気の冷熱と空調室内発生熱を有効利用して、外部熱源から冷熱及び加熱することなく、外気に対して加湿・加熱を行うことができる。また、室内空調空気(還気)に対しては、外気の冷熱が付与された第2循環水と直接熱交換することで冷却され、還気空気は室内の排温熱が付与されていることから加湿される。このように室内で加湿されるため、外気への加湿量はそれだけ少なくて済む。 As described above, the gas-liquid contact in the first heat transfer step and the second heat transfer step removes dust, acid, alkali, and other chemical substances in the fresh outside air and indoor air-conditioning air, and vaporization and evaporation of water spray. A decrease in the temperature of the air to be treated is obtained in synergy with a similar action performed in the intake outside air system. In other words, during the winter season or the heating season (even if it is an intermediate period depending on conditions), the first circulating water repeatedly cools down by gas-liquid contact, and the second circulating water whose temperature has dropped due to heat exchange with this is the conditioned space, etc. It becomes a cold heat source for cooling. As a result, the outside air can be humidified and heated without being cooled and heated from the external heat source by effectively using the cooling heat of the intake outside air and the heat generated in the air conditioning room. In addition, the indoor conditioned air (return air) is cooled by directly exchanging heat with the second circulating water to which the cold air of the outside air is imparted, and the return air is given exhaust heat from the room. Humidified. Since the room is humidified in this way, the amount of humidification to the outside air can be reduced accordingly.
本発明において、前記第2熱移動工程における、室内空調空気の第2循環水への熱の移動量を、前記第2循環水の循環水量又は気液接触に付される室内空調空気量により制御することもできる。第2循環水の循環水量は例えば循環ポンプの回転制御により容易に行うことができ、気液接触に付される室内空調空気量は例えば送風ファンやダンパによる循環空気量制御により容易に行うことができる。従って、空調室内温度の制御も容易に行うことができる。 In the present invention, in the second heat transfer step, the amount of heat transferred from the indoor conditioned air to the second circulating water is controlled by the circulating water amount of the second circulating water or the indoor conditioned air amount attached to the gas-liquid contact. You can also The circulating water amount of the second circulating water can be easily performed by, for example, rotation control of the circulating pump, and the indoor conditioned air amount to be subjected to gas-liquid contact can be easily performed by controlling the circulating air amount by, for example, a blower fan or a damper. it can. Therefore, it is possible to easily control the air-conditioning room temperature.
本発明は、取り入れ外気の冷熱及び空調室内の発生熱を回収し、熱を再利用する空調システムであって、第1循環水の循環系内に設けられ、第1循環水の熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を取り入れ外気に移動させる第1熱移動手段と、第2循環水の循環系内に設けられ、室内空調空気の熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を第2循環水に移動させる第2熱移動手段と、第1循環水と第2循環水との間で伝熱面を通して熱交換する熱交換手段と、第1熱移動手段の空気の流れの上流側に配置され、空調室内設定露点温度よりも高い熱源水を熱源とする上流側熱交換手段と、第1熱移動手段の空気の流れの下流側に配置され、空調室内設定露点温度よりも低い低温冷水を熱源とする下流側熱交換手段と、を備えることを特徴としている。 The present invention is an air-conditioning system that recovers the cold heat of the intake outside air and the heat generated in the air-conditioning room and reuses the heat, and is provided in the circulation system of the first circulating water to transfer heat of the first circulating water. And / or a first heat transfer means for taking in the heat by mass transfer and transferring it to the outside air, and a second circulating water circulation system, and the heat of the indoor air-conditioned air is transferred by heat transfer and / or mass transfer. A second heat transfer means for moving to the second circulating water, a heat exchange means for exchanging heat through the heat transfer surface between the first circulating water and the second circulating water, and upstream of the air flow of the first heat transferring means. It is arranged on the side and is arranged on the downstream side of the air flow of the upstream heat exchange means using the heat source water that is higher than the set dew point temperature as the heat source and the first heat transfer means, and is lower than the set dew point temperature in the air conditioning room And a downstream heat exchange means using low-temperature cold water as a heat source. It is.
本発明の空調システムによれば、前述した作用効果に加え、上流側熱交換手段への熱源水の供給温度を空調室内設定露点温度より高くすることにより、取り入れ外気温度が氷点下以下の場合には、第1熱移動手段の前段に位置する上流側熱交換手段で取り入れ外気を加熱することができる。これにより、気液接触型の第1熱移動手段での氷結などを防止することができる。夏季には、空調室内設定露点温度より高くするだけでなく、空調室内設定乾球温度より低くすれば、第1熱移動手段は、おおよそ取り入れ外気の顕熱のみを除去することとなり、下流側熱交換手段の冷熱源の仕様を低減できる。 According to the air conditioning system of the present invention, in addition to the above-described effects, the supply temperature of the heat source water to the upstream heat exchange means is made higher than the set dew point temperature in the air conditioning room, so that the intake outside air temperature is below freezing point The intake outside air can be heated by the upstream heat exchange means located upstream of the first heat transfer means. Thereby, icing in the gas-liquid contact type first heat transfer means can be prevented. In the summer, if the temperature is not only higher than the air-conditioning room set dew point temperature but also lower than the air-conditioning room set dry bulb temperature, the first heat transfer means will roughly remove only the sensible heat of the outside air, and the downstream heat It is possible to reduce the specifications of the cooling heat source of the exchange means.
こうして、夏季、取り入れ外気温度が室内設定露点温度よりも高い場合、有効エネルギーの低い低コストの熱源水を熱源とする上流側熱交換手段によって取り入れ外気は予冷される。 Thus, in the summer, when the intake outside air temperature is higher than the indoor set dew point temperature, the intake outside air is pre-cooled by the upstream heat exchange means using the low-cost heat source water with low effective energy as the heat source.
本発明の空調システムにおいては、取り入れ外気の流入口及び排出口を有し、その内部に前記上流側熱交換手段、第1熱移動手段及び下流側熱交換手段が配置されるケーシングと、前記流入口から排出口へ向かう空気の流れを形成する送風手段と、を更に備えた構成とすることが望ましい。このように構成することで、取り入れ外気の処理系を一つのケーシングに収容した一連の形態として、その処理効率を高めかつ、省スペース化も図ることができる。 In the air conditioning system of the present invention, a casing having an inlet and an outlet for intake outside air, in which the upstream heat exchange means, the first heat transfer means, and the downstream heat exchange means are disposed, and the flow It is desirable to further include a blowing unit that forms an air flow from the inlet to the outlet. By comprising in this way, as a series of forms which accommodated the processing system of taking in external air in one casing, the processing efficiency can be raised and space saving can also be achieved.
本発明において、前記上流側熱交換手段は、前記熱源水の循環系内に設けられ、前記室内空調空気(還気空気)と熱源水との間で熱交換する室内空気熱交換手段とを備えている構成とすることが望ましい。このように構成した場合、上流側熱交換手段による取り入れ外気の加熱あるいは予冷の熱源に室内空調空気を熱源とすることができる。従って、取り入れ外気の温度によって必要となる加熱や予冷のための追加熱源の能力を不要にしあるいは低減し設備費を安価にすることができる。 In the present invention, the upstream heat exchange means includes indoor air heat exchange means that is provided in a circulation system of the heat source water and exchanges heat between the indoor conditioned air (return air) and the heat source water. It is desirable to have a configuration. When comprised in this way, indoor air-conditioned air can be made into a heat source for the heat source of the intake external air by an upstream heat exchange means, or a pre-cooling heat source. Accordingly, it is possible to eliminate or reduce the capacity of an additional heat source for heating and pre-cooling required depending on the temperature of the intake outside air, thereby reducing the equipment cost.
本発明において、前記下流側熱交換手段は、前記低温冷水を製造する冷水製造手段と、その冷水製造手段と下流側熱交換手段との間を循環する低温冷水の循環系とを備えている構成とすることができる。このようにすれば、例えば夏季において上流側熱交換手段で処理された後の取り入れ外気温度が室内設定露点温度より高い場合、上流側熱交換器で予冷された取り入れ外気は低温冷水製造用の冷水製造手段により生成された低温冷水を熱源とする下流側熱交換手段により除湿・冷却される。これにより、顕熱と潜熱を分けて処理することでCOPを改善し、取り入れ外気を少ないエネルギーで除湿・冷却することができる。 In the present invention, the downstream heat exchange means includes a cold water production means for producing the low temperature cold water, and a low temperature cold water circulation system that circulates between the cold water production means and the downstream heat exchange means. It can be. In this way, for example, in the summer, when the intake outside air temperature after being processed by the upstream heat exchange means is higher than the indoor set dew point temperature, the intake outside air pre-cooled by the upstream heat exchanger is cold water for producing low-temperature cold water. It is dehumidified and cooled by downstream heat exchange means using low-temperature cold water generated by the production means as a heat source. Thereby, COP can be improved by processing sensible heat and latent heat separately, and the intake outside air can be dehumidified and cooled with less energy.
本発明において、前記下流側熱交換手段は、低温冷水を製造する冷水製造手段と、その冷水製造手段と下流側熱交換手段との間を循環する低温冷水の循環系と、前記冷水製造手段の発熱部に冷却水を供給する冷却水循環系と、その冷却水循環系内に設けられ、空調室内からの排気空気との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を前記冷却水に移動させる第3熱移動手段とを備えていることが望ましい。このようにすれば、例えば夏季に、外気湿球温度が排気空気の湿球温度より高い場合、冷水製造装置の発熱部、例えば排熱部を冷却するための第3熱移動手段用の空気を空調室内からの排気空気とすることで、低温の冷却水を生成させて、冷水製造手段の成績係数を高くすることができる。 In the present invention, the downstream heat exchange means includes: cold water production means for producing low temperature cold water; low temperature cold water circulation system that circulates between the cold water production means and the downstream heat exchange means; and the cold water production means. A cooling water circulation system that supplies cooling water to the heat generating part and the cooling water circulation system that is provided in the cooling water circulation system, transfers the heat to the cooling water by gas-liquid contact with the exhaust air from the air conditioning room and / or mass transfer. It is desirable to include the third heat transfer means. In this way, for example, in the summer, when the outside air wet bulb temperature is higher than the wet air bulb temperature of the exhaust air, the air for the third heat transfer means for cooling the heat generating portion of the cold water producing apparatus, for example, the exhaust heat portion, is supplied. By using exhaust air from the air-conditioned room, low-temperature cooling water can be generated, and the coefficient of performance of the cold water production means can be increased.
本発明では、前記上流側熱交換手段への熱源水の供給温度が、室内設定露点温度より高く、室内設定乾球温度より低いことが望ましい。そのように制御するためには、低温冷水を生成するための熱源が必要であり、例えば冷却塔や他系統の排熱、河川水などが利用できるが、安定して熱を取り出せるという点では冷凍機が好ましい。 In the present invention, it is preferable that the supply temperature of the heat source water to the upstream heat exchange means is higher than the indoor set dew point temperature and lower than the indoor set dry bulb temperature. For such control, a heat source for generating low-temperature cold water is required. For example, cooling towers, exhaust heat from other systems, river water, etc. can be used. Machine is preferred.
本発明において、前記下流側熱交換器を経由した処理済みの外気空気を空調室のリターンプレナム内へ給気する外気ダクトと、前記リターンプレナム内の室内還気空気を前記外気ダクトの途中に供給する室内再循環ファンとを備えていることが望ましい。さらに、外気ダクトへのリターンプレナム内の室内空調空気の供給量に基づいてリターンプレナム内に供給する処理済みの外気空気温度を制御する制御手段を備えていることが望ましい。低温空気がリターンプレナム内に供給される場合、循環空気との間に大きな温度差があると、室内経路での温度分布が無視できない。つまり、室内に温冷の差が生じる。その点、このように空調室内への給気温度に近い外気処理空気をリターンプレナム内に供給することで、温度分布の問題を回避することが可能になる。また、リターンプレナム内の空気温度とそこに供給される外気温度の温度差に由来する結露の問題もなくなる。 In the present invention, an outside air duct that supplies treated outside air that has passed through the downstream heat exchanger into a return plenum of an air conditioning room, and indoor return air in the return plenum is supplied in the middle of the outside air duct. It is desirable to provide an indoor recirculation fan. Furthermore, it is desirable to provide control means for controlling the temperature of the processed outdoor air supplied to the return plenum based on the supply amount of the indoor conditioned air in the return plenum to the outdoor air duct. When low-temperature air is supplied into the return plenum, if there is a large temperature difference with the circulating air, the temperature distribution in the indoor path cannot be ignored. That is, a difference in temperature and cooling occurs in the room. In this respect, the problem of temperature distribution can be avoided by supplying the outside air treated air close to the supply air temperature into the air conditioned room into the return plenum. Further, the problem of dew condensation resulting from the temperature difference between the air temperature in the return plenum and the outside air temperature supplied thereto is also eliminated.
本発明では、前記第2循環水の循環系内に、第2熱移動手段が並列に複数設けられている構成とすることもできる。このように構成した場合、還気が分散処理される際に好適な形態とすることができる。また、各熱移動手段を第2循環水の循環系内に並列に設けることで、負荷に見合った運転台数制御が容易で、循環系の管路を簡素化することができる。さらに、複数の排気系統がある場合には、それぞれのダクトルートが短くて済むという利点がある。 In this invention, it can also be set as the structure by which the 2nd heat transfer means is provided with two or more in parallel in the circulation system of the said 2nd circulating water. When comprised in this way, it can be set as a suitable form when return air is distributed. In addition, by providing each heat transfer means in parallel in the circulation system of the second circulating water, it is easy to control the number of operating units corresponding to the load, and the circulation system pipeline can be simplified. Further, when there are a plurality of exhaust systems, there is an advantage that each duct route can be short.
本発明によれば、比較的簡易な方法により、熱利用・熱回収のプロセスを優先付けして、外気冷熱の徹底活用、排熱の利用及び投入エネルギーの効率的利用を総合的に行い、年間を通して省エネルギーを図ることができる。 According to the present invention, by using a relatively simple method, priority is given to the process of heat utilization and heat recovery, and comprehensive use of outdoor air cooling, exhaust heat utilization and input energy efficiency is comprehensively performed. Through this, energy can be saved.
本発明による装置の運転はまず、室内設定露点温度以下の取り入れ外気空気から、施設において利用可能な冷熱を、熱交換手段の空気側に空気を流す動力と熱源水を循環させる動力の二つのみで回収する。 The operation of the apparatus according to the present invention starts with only two types of power, that is, the power for flowing air to the air side of the heat exchanging means and the power for circulating the heat source water from the outside air that is lower than the indoor set dew point temperature. Collect with.
特に、冬季や暖房期、場合によっては中間期には、取り入れ外気と室内還気空気との気液接触熱交換及び伝熱面を介した熱交換により、室内設定露点温度以下の取り入れ外気空気を加湿・加熱し、室内還気空気を加湿・冷却して、取り入れ外気の加熱・加湿負荷と室内還気空気の冷却負荷を相互に打ち消し、外気冷熱の全量を活用するとともに、加湿のための加熱を不要とする。 In particular, in the winter and heating periods, and in some cases in the intermediate period, intake outside air below the set dew point temperature is reduced by gas-liquid contact heat exchange between the intake outside air and the room return air and heat exchange via the heat transfer surface. Humidification / heating, humidifying / cooling indoor return air, counteracting heating / humidification load of intake outside air and cooling air of indoor return air, utilizing the entire amount of outside air cooling heat and heating for humidification Is unnecessary.
一方、夏季または冷房期のように室内設定露点温度を超えた高温外気の処理では、前述の熱交換手段の高温冷水により予冷されるため、低温冷水の必要量を大幅に削減できる。 On the other hand, in the treatment of high-temperature outside air that exceeds the indoor set dew point temperature, such as in the summer or cooling season, since it is pre-cooled by the high-temperature cold water of the above-described heat exchange means, the required amount of low-temperature cold water can be greatly reduced.
従来、冷水製造装置の冷却水製造の熱源は外気空気であり、夏季は高温・高湿のため、COPが低下していた。一方、本システムでは、低温冷水の必要量が相対的に低下されるので(所定値に減湿された排気の冷熱と潜熱を利用するので)、低温冷水製造装置の冷却水製造の熱源を、低温・低湿な施設の排気空気を使用することができ、冷水製造時のCOPを大幅に向上させることが可能になる。 Conventionally, the heat source for producing cooling water in the cold water producing apparatus is outside air, and the COP has been lowered in summer due to high temperature and high humidity. On the other hand, in this system, since the required amount of low-temperature chilled water is relatively reduced (because the cool and latent heat of exhaust gas dehumidified to a predetermined value is used), the heat source for cooling water production of the low-temperature chilled water production apparatus is Exhaust air from a facility with low temperature and low humidity can be used, and the COP during cold water production can be greatly improved.
また、前記した構成によって小型化する低温冷水製造装置を外気処理装置の専用熱源として、外気処理装置の近辺に配置し、冷水等の搬送動力を低減させることも可能となる。 Moreover, it becomes possible to arrange the low-temperature cold water production apparatus that is downsized by the above-described configuration as a dedicated heat source for the outside air treatment apparatus in the vicinity of the outside air treatment apparatus, thereby reducing the power for conveying cold water or the like.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
(実施例1)
図1は、本発明を内部発熱の大きい建物、より具体的には工業用クリーンルームの空調、特に中間期や冬季の運転に適用した実施例を示す構成図である。この実施例は例えば取り入れ外気温度が低い場合に外気冷熱を有効利用するのに好適な例を示すものである。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a building having a large internal heat generation, more specifically, to air conditioning in an industrial clean room, particularly to operation in an intermediate period or winter season. This embodiment shows an example suitable for effectively using the outside air cooling heat when the intake outside air temperature is low, for example.
この実施例の空調システムにおいては、取り入れ新鮮外気1から熱(冷熱)を吸収する第1循環水2の循環経路2aを有する循環系Aと、室内空調空気3に冷熱を供給する第2循環水4の循環経路4bを有する循環系Bと、循環系A内に設けられた第1熱移動手段5と、循環系B内に設けられた第2熱移動手段6と、第1循環水2と第2循環水4との間で伝熱面を通して液−液間の交差汚染をすることなく熱交換する熱交換手段7とを備えている。
In the air conditioning system of this embodiment, the circulation system A having the
但し、この実施例では、本発明をクリーンルームの空調に適用する関係で、第2熱移動手段6によってクリーンルームCR内の生産装置の排熱等で昇温された室内空調空気(還気)3を利用すると共に、その際、気化潜熱での低温化作用を受けた室内空調空気3をクリーンルームCR内に給気3aとして戻す構成としている。また、第1熱移動手段5を経由して散水により降温した処理済みの取り入れ空気1aは矢印9で示すように室内空調空気(還気)と合流して浄化された後クリーンルームCR内へ供給される。
However, in this embodiment, because the present invention is applied to the air conditioning of the clean room, the indoor conditioned air (return air) 3 heated by the second heat transfer means 6 due to the exhaust heat of the production apparatus in the clean room CR is used. At the same time, the indoor conditioned air 3 that has been subjected to the temperature lowering action due to the latent heat of vaporization is returned to the clean room CR as the
第1熱移動手段5は、屋外からの取り入れ新鮮外気1の流入口5a及び排出口5bを有する立方体又は直方体のケーシング51と、ケーシング51内に配置された気液接触用の充填材52と、充填材52に対してその上方から第1循環水2を液状に散水するための複
数の散水口53と、充填材52の下部に設けられた第1循環水用の水溜54とを備えている。なお、充填材52と排出口5bとの間(下流側)には、必要に応じて、液滴を捕集分離除去する機能を有するデミスター55が配置される。また、デミスター55と排出口5bとの間には、ケーシング51の流入口5aから排出口5bに向かう取り入れ外気1の流れを形成するための送風機56が配置されている。
The first heat transfer means 5 includes a cubic or
第2熱移動手段6は、室内空調空気3の流入口6a及び排出口6bを有する立方体または直方体のケーシング61と、ケーシング61内に配置された気液接触用の充填材62と、充填材62に対してその上方から第2循環水4を液状に散水するための複数の散水口63と、充填材62の下部に設けられた第2循環水用の水溜64とを備えている。なお、充填材62と排出口6bとの間(下流側)には、必要に応じて、液滴を捕集分離除去する機能を有するデミスター65が配置される。また、デミスター65と排出口6bとの間には、ケーシング61の流入口6aから排出口6bに向かう室内空調空気3の流れを形成するための送風機66が配置されている。
The second heat transfer means 6 includes a cubic or rectangular parallelepiped casing 61 having an
このように、第1熱移動手段5及び第2熱移動手段6は、気液接触用充填材を備えたいわゆる開放式冷却塔のように、水(第1循環水2又は第2循環水4)と空気(取り入れ新鮮外気1又は室内空調空気3)との間で気液接触させる充填材を備えた開放式全熱交換器として構成されている。従って、第1熱移動手段5及び第2熱移動手段6の双方とも、空気と水との温度差を利用する熱伝達作用及び水の蒸発を利用する物質伝達作用によって熱交換率が高く、しかも、気液接触による熱交換の際に、取り入れ新鮮外気1又は室内空調空気3を水で洗浄し、それらの空気に含まれる例えばアンモニア・硫化水素などの化学物質や、酸・アルカリなどの有害成分等を除去できるように配慮されている。充填材52、62としては、飛沫形や膜状形の何れも利用できるが、膜状形は充填材表面を流れる水が膜状となって、その表面が気液接触面を形成する点で、飛沫形よりも伝熱特性が高い。したがって、膜状形の樹脂製充填材を使用するのが好ましい。
Thus, the 1st heat transfer means 5 and the 2nd heat transfer means 6 are water (1st circulating water 2 or 2nd circulating water 4) like what is called an open type cooling tower provided with the gas-liquid contact filler. ) And air (intake fresh fresh air 1 or indoor air-conditioned air 3). Accordingly, both the first heat transfer means 5 and the second heat transfer means 6 have a high heat exchange rate due to the heat transfer action utilizing the temperature difference between air and water and the substance transfer action utilizing water evaporation. In the heat exchange by gas-liquid contact, fresh fresh air 1 or indoor conditioned air 3 is washed with water, and chemicals such as ammonia and hydrogen sulfide, and harmful components such as acids and alkalis are contained in the air. It is considered that it can be removed. As the
第1循環水2の循環経路2aを有する循環系Aは、水溜54内の第1循環水2を圧送して循環させるためのポンプ21を備えている。循環経路2aの管路の一端はポンプ21の吸入側に接続され、他端は熱交換手段7を経由して散水口53に接続されている。
The circulation system A having the
第2循環水4の循環経路4bを有する循環系Bは、水溜64内の第2循環水4を圧送して循環させるためのポンプ41を備えている。循環経路4bの管路の一端はポンプ41の吸入側に接続され、他端は熱交換手段7を経由して散水口63に接続されている。
The circulation system B having the
熱交換手段7には、この実施例では、第1循環水2と第2循環水4とが非接触で熱交換可能なように、プレート型の液−液熱交換器が用いられている。そして、第1循環水2と第2循環水4はそれぞれ熱交換手段7の一側と他側にそれぞれ直接導入され、この一カ所で熱交換される。従って、取り入れ新鮮外気1の熱が室内空調空気3の熱よりも低い場合、循環系Aを流れる第1循環水2の冷熱は、熱交換手段7を介して循環系Bを流れる第2循環水4へ、第2循環水4の熱は第1循環水2へそれぞれ熱移動するが、その際に化学物質等は移動しないように配慮されている。即ち、第1循環水と第2循環水とが交差汚染することはない。
In this embodiment, a plate-type liquid-liquid heat exchanger is used for the
この空調システムは、取り入れ新鮮外気経路や給気経路等の空気経路を工夫することによりクリーンルームCRの内外の何れにも配置することができる。しかし、空気経路の単純化を図る場合には、図1に示すように、クリーンルームCRの建屋の境界Sを基準にしてその内側に、第2熱移動手段6、熱交換手段7、及び循環系Bを配置し、第1熱移動手段5をクリーンルームCRの外に配置する構成とすることもできる。なお、第1熱移動手段5はクリーンルームCRの外に配置した例を示している。従って、第1熱移動手段5を
経由した処理済みの取り入れ空気1aは、空気供給経路9を介してクリーンルームCR内へ供給される。
This air conditioning system can be arranged inside or outside the clean room CR by devising an air path such as an intake fresh air path or an air supply path. However, in order to simplify the air path, as shown in FIG. 1, the second heat transfer means 6, the heat exchange means 7, and the circulatory system are located inside the boundary S of the building of the clean room CR. B may be arranged, and the first heat transfer means 5 may be arranged outside the clean room CR. In addition, the 1st heat transfer means 5 has shown the example arrange | positioned outside the clean room CR. Therefore, the processed
なお、この空調システムがクリーンルームCR内に配置される場合、第1熱移動手段5はクリーンルームCRと連通し同室に取り入れる外気ダクトの途中に、第2熱移動手段6はクリーンルーム内の空気循環系、例えば床下のリターンプレナム内や還気ダクトの途中に、それぞれ介装される。 When this air-conditioning system is disposed in the clean room CR, the first heat transfer means 5 communicates with the clean room CR in the middle of an outside air duct, and the second heat transfer means 6 is an air circulation system in the clean room. For example, it is inserted in the return plenum under the floor or in the middle of the return air duct.
更に、室内空調空気3と取り入れ新鮮外気1の両方もしくは取り入れ新鮮外気の熱のみを検出し、比較するシステムが装備される。クリーンルームのような室内空調空気の熱は、年間を通してほぼ一定に保たれることが多いので、必ずしも空調室内温度を検出する必要はない。外気の温度だけを検出して比較するシステムを構成しても良い。そして、外気温度が室内設定温度や実際の空調室内温度より所定の値、例えば2℃以上低い場合は外気冷熱を利用する構成とされる。 Furthermore, a system for detecting and comparing both the indoor conditioned air 3 and the fresh intake air 1 or only the heat of the fresh intake air is provided. Since the heat of indoor air-conditioned air such as a clean room is often kept almost constant throughout the year, it is not always necessary to detect the temperature of the air-conditioned room. You may comprise the system which detects and compares only the temperature of external air. When the outside air temperature is lower than the indoor set temperature or the actual air conditioning room temperature by a predetermined value, for example, 2 ° C. or more, the outside air cooling heat is used.
この実施例1によれば、取り入れ新鮮外気1は、第1熱移動手段5を通過する際に、散水口53から液状に散水される第1循環水2との間で気液接触することで、その取り入れ新鮮外気1の冷熱が第1循環水2へ移動し、取り入れ新鮮外気1が加湿及び加熱される。第2熱交換手段でクリーンルームの生産装置類の廃熱を得て昇温した第2循環水4の温熱が付与された第1循環水と冷外気が直接接触するためである。その際、第1循環水2による取り入れ新鮮外気3の洗浄作用によって取り入れ新鮮外気3に含まれている化学物質等が第1循環水2へ移動(物質移動)する。このようにして、取り入れ新鮮外気1への熱移動作用及び化学物質の除去作用が行われた後、その取り入れ新鮮外気1は、冬季または暖房期には昇温された処理済みの取り入れ空気1aとして、クリーンルーム内へ取り入れられる。
According to the first embodiment, fresh fresh air 1 is brought into gas-liquid contact with the first circulating water 2 sprinkled in liquid form from the
ここで、散水口53から散水され、充填材52を伝って滴下した第1循環水2は水溜54内に溜まり、そこから循環系Aのポンプ21により循環経路2bの途中の熱交換手段7を経由して再度散水口53から散水される。従って、熱交換手段7においては、循環系Bの第2循環水4と循環系Aの第1循環水2とが交差汚染することなく熱交換され、第2循環水4の熱が順次第1循環水2へ受け渡される。なお、第1循環水2と第2循環水4に塵埃や化学物質が混入し濃縮されて配管腐食等を招かぬよう、系内、例えば第1熱移動手段5と第2熱移動手段6それぞれの水溜54,64に排水手段と水補給手段を設けると良い。
Here, the first circulating water 2 sprinkled from the sprinkling
一方、例えば生産設備等から排気された化学物質等を含む室内空調空気(還気)3は、第2熱移動手段6を通過する際に、散水口63から液状に散水される第2循環水4との間で気液接触することで、その室内空調空気3の熱が第2循環水4へ移動し、室内空調空気3が加湿、冷却される。その際、第2循環水4による室内空調空気3の洗浄作用によって室内空調空気3の化学物質等が第2循環水4へ移動(物質移動)する。このようにして、室内空調空気3の熱回収作用及び化学物質の除去作用が行われた後、その室内空調空気3は給気3aとしてクリーンルームCR内へ戻される。
On the other hand, for example, indoor conditioned air (returned air) 3 containing chemical substances exhausted from production facilities or the like is circulated in a liquid form from the
ここで、散水口63から散水され、充填材62を伝って滴下した第2循環水4は水溜64内に溜まり、そこから循環系Bのポンプ41により循環経路4aの途中の熱交換手段7を経由して再度散水口63から散水される。従って、熱交換手段7においては、循環系Aの第1循環水2と循環系Bの第2循環水4とが互いに交差汚染することなく熱交換され、第2循環水4の熱が第1循環水2へ受け渡される。
Here, the second circulating water 4 sprayed from the sprinkling
この冷熱回収サイクルは、室内空調空気3の熱が取り入れ新鮮外気1の熱よりも高い場
合または低い場合に機能し、等しい、または省エネルギー価格(回収したエネルギー×エネルギー単価)がポンプの運転費以下の場合には機能しない。しかし、排気空気1に含まれる化学物質等の除去作用については、双方の熱差に関係なく機能する。なお、夏季または冷房期には、第1循環水2のポンプ21と第2循環水4のポンプ41を停止し、第1熱移動手段5、第2熱移動手段6、熱交換手段7を非稼働とすることが効率的である。
This cold heat recovery cycle functions when the heat of the indoor conditioned air 3 is higher or lower than the heat of the fresh air 1 taken in, and is equal or the energy saving price (recovered energy × energy unit price) is less than the operating cost of the pump. If it doesn't work. However, the action of removing chemical substances contained in the exhaust air 1 functions regardless of the heat difference between the two. In the summer or cooling season, the
(実施例2)
図2は、室内空調空気3が分散処理される場合に好適な実施例を示す要部の構成図である。なお、この実施例2において、実施例1と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
(Example 2)
FIG. 2 is a configuration diagram of a main part showing a preferred embodiment when the indoor conditioned air 3 is subjected to a dispersion process. In the second embodiment, components that are basically the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is simplified.
この実施例は大規模なクリーンルームに好適な例である。ここでは、室内空調空気(還気空気)3の分散処理のために、第2熱移動手段(還気空気熱移動手段)6が複数(図では3基)装備されている。各熱移動手段6はクリーンルーム内に直接配置される場合と、種々の部位から延びる3本の還気ダクトにそれぞれ連通させて配置される場合がある。例えば階ごとに設けられたそれぞれの熱移動手段6は実施例1で示した気液接触用の充填材62を備えたものと同様の構成である。従って、それぞれの熱移動手段6について、第2循環水4の循環経路が装備されているが、それぞれの循環経路の一部を共用化して簡素化するために、それらを並列接続した構成としている。
This embodiment is an example suitable for a large-scale clean room. Here, a plurality of second heat transfer means (return air air heat transfer means) 6 (three in the figure) are provided for the dispersion processing of the indoor conditioned air (return air air) 3. Each heat transfer means 6 may be arranged directly in the clean room, or may be arranged in communication with three return air ducts extending from various parts. For example, each heat transfer means 6 provided for each floor has the same configuration as that provided with the gas-
但し、循環経路を構成する管路のうち、各熱移動手段6の散水口63に接続される分岐管路a、b、cには流量調整弁10がそれぞれ設けられている。各熱移動手段6の水溜から各ポンプ41にて圧送される第2循環水4の管路d、e、fは、熱交換手段7の手前で一つに合流している。これにより、3つの熱移動手段6の各循環経路が並列接続された循環系(還気空気熱移動循環系)Bが構成されている。より詳しく説明すれば、クリーンルームからの還気メインダクトごとに、熱移動手段6が接続される。各熱移動手段6のポンプ41の吐出口より下流で、流量調整弁10より上流の管が共用されている。なお、図中破線で示す循環系A及び熱移動手段5については実施例1と同一の構成であるため、この図2では部分的に省略されている。
However, the flow
この実施例のように第2熱移動手段6を複数配置することで、装置自体の機能や効率を低下させることなく熱回収量及び室内空調空気又は排気空気の洗浄処理量を高めることができる。また、ダクト系統を生産系統、バックスペース系統の用途別にしたり、東西の方位別にすることもあるが、この場合、系統毎に熱移動手段6を設ければよいので、ダクトルートは簡単かつ排気処理までの距離は最短で済む。その他、図2に示すポンプは熱移動手段1基に1台としているが、インバータ付きポンプを1台共用で設け、流量調整弁10の開放台数、開放状況に応じた流量可変運転をしてもよい。
By arranging a plurality of second heat transfer means 6 as in this embodiment, it is possible to increase the heat recovery amount and the cleaning amount of indoor conditioned air or exhaust air without reducing the function and efficiency of the apparatus itself. In addition, the duct system may be classified according to the use of the production system or the back space system, or according to the east-west direction. In this case, since the heat transfer means 6 may be provided for each system, the duct route is simple and exhausted. The distance to processing is the shortest. In addition, although one pump shown in FIG. 2 is provided for one heat transfer means, a single inverter-equipped pump is provided in common, and even if the number of flow
(実施例3)
図3は、外気の冷熱、排気空気の冷熱及び高温冷水を利用して、クリーンルームのように建物内部の顕熱負荷の大きい空調設備について、エネルギーを効率的に運用できるシステムとした例を示すものである。なお、この実施例3において、実施例1と基本的に同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
(Example 3)
Fig. 3 shows an example of a system that can efficiently use energy for air conditioning equipment with a large sensible heat load inside a building, such as a clean room, using cold air from outside, cold air from exhaust air, and high-temperature cold water. It is. In the third embodiment, components that are basically the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is simplified.
実施例3の空調システムにおいても、第1循環水2の循環系A内に設けられ、取り入れ外気の冷熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を取り入れ外気に移動させる第1熱移動手段5と、第2循環水4の循環系B内に設けられ、室内空調空気3の熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を第2循環水4に移動させる第2熱移動手段6と、第1循環水2と第2循環水4との間で伝熱面を通して液−液間の交差汚染をすることなく熱交換する熱交換手段7とを備えている。 Also in the air conditioning system of the third embodiment, the first heat transfer means 5 is provided in the circulation system A of the first circulating water 2 and transfers the cold heat of the intake outside air to the outside air by heat transfer and / or mass transfer. A second heat transfer means 6 provided in the circulation system B of the second circulating water 4 and moving the heat of the indoor conditioned air 3 to the second circulating water 4 by heat transfer and / or mass transfer; Heat exchange means 7 is provided for heat exchange between the first circulating water 2 and the second circulating water 4 without cross contamination between the liquid and the liquid through the heat transfer surface.
循環系Aは第1循環水2の循環経路2aを有し、循環系Bは第2循環水4の循環経路4bを有している。第1熱移動手段5は機械室K内に配置され、第2熱移動手段6及び熱交換手段7はクリーンルームCR下のリターンプレナムR内に配置されている。第2熱移動手段6のケーシング61内には、ケーシング6内を通って還気ダクト18へ向かう室内空調空気(還気)3の空気の流れを形成する送風手段66が設けられている。
The circulation system A has a
機械室K内には第1熱移動手段5を含む外気処理装置Sが配置されている。即ち、第1熱移動手段5の空気の流れの上流側には、空調室内設定露点温度よりも高く、空調室内設定乾球温度より低い熱源水11(循環水温15℃〜25℃の間で範囲が決定される)を熱源とする上流側熱交換手段12が配置されている。第1熱移動手段5の空気の流れの下流側には、クリーンルーム(空調室内)CRの設定露点温度よりも低い低温冷水13(例えば水温7℃)を熱源とする下流側熱交換手段14が配置されている。
In the machine room K, an outside air processing device S including the first heat transfer means 5 is disposed. That is, on the upstream side of the air flow of the first heat transfer means 5, the heat source water 11 (range between the circulating water temperature of 15 ° C. and 25 ° C. is higher than the air conditioning room set dew point temperature and lower than the air conditioning room set dry bulb temperature. The upstream
上流側熱交換手段12、第1熱移動手段5及び下流側熱交換手段14は、取り入れ新鮮外気1の流入口15a及び外気流出口15bを有する横長の直方体ケーシング15内に収容されている。そして、このケーシング15内には、流入口15aから外気流出口15bへ向かう空気の流れを形成する送風手段16が配置されている。これにより、取り入れ新鮮外気1の処理系を一つのケーシング15に収容した一連の形態として、その処理効率を高めかつ、省スペース化も図ることができるように配慮されている。外気処理装置Sの外気流出口15bとリターンプレナムRとの間には、処理済みの外気をリターンプレナム内へ供給する外気ダクト30が設けられている。
The upstream heat exchange means 12, the first heat transfer means 5, and the downstream heat exchange means 14 are accommodated in a horizontally long
上流側熱交換手段12は、熱源水11の循環系C内に設けられ、室内空調空気(還気)3と熱源水11との間で熱交換する室内空気熱交換手段17を備えている。室内空気熱交換手段17は、ここではリターンプレナムR内に配置されている。室内空気熱交換手段17はケーシング171内に収容され、そのケーシング171内には還気ダクト18へ送る送風機172が配置されている。
The upstream heat exchange means 12 includes an indoor air heat exchange means 17 that is provided in the circulation system C of the
熱源水11の循環系Cの循環還路11aには、室内空気熱交換手段17と上流側熱交換手段12への熱源水11の循環還路にそれぞれ設けられ開度制御部により流量を調節するためのバルブ173とバルブ121が設けられている。そして、循環系Cには熱源として冷凍機が介装され、冷熱が供給される。前述した気化潜熱利用や熱交換手段12と17が冷熱の受け渡しにより取り入れ新鮮外気1や還気の温度によって必要となる予冷のための追加熱源を低減することができる。
The
上流側熱交換手段12と室内空気熱交換手段17はいわば変形のラン・アラウンド方式を構成し、一方の冷熱を利用して他方へ供給する冷熱の量を低減できる。下流側熱交換手段14は、低温冷水を製造する冷水製造手段19と、その冷水製造手段19と下流側熱交換手段14との間を循環する低温冷水13の循環系Dとを備えている。また、下流側熱交換手段14は、冷水製造手段19としての水冷冷凍機の発熱部に冷却水20を供給するポンプ28を有する冷却水循環系Eと、その冷却水循環系E内に設けられ、空調室内からの排気空気22との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を冷却水20に移動させる冷却塔からなる第3熱移動手段23とを更に備えている。なお、冷凍機の発熱部はより具体的には排熱部ということもでき、さらに詳しくは凝縮器である。
The upstream
この第3熱移動手段23も、第1熱移動手段5や第2熱移動手段6と同様に、気液接触用の充填材24と、充填材24に対してその上方から第1循環水2を液状に散水するための複数の散水口25と、充填材24の下部に設けられた冷却水20の水溜26と、送風手段27と、冷水20の循環用ポンプ28とを備えている。
Similarly to the first heat transfer means 5 and the second heat transfer means 6, the third heat transfer means 23 is also connected to the first circulating water 2 from above the
リターンプレナムRには、リターンプレナムR内の室内空調空気3の一部を外気ダクト30の途中に供給し外気処理装置Sで処理された空気と混合するための室内再循環ファン31が設けられている。再循環ファン31に付設された再循環ダクトは外気ダクト30の吐出端より上流側に接続される。この室内再循環ファン31は、外気ダクト30への外気ダクト30末端の吐出温度に基づいて再循環空気量を制御するファン31のインバータやファン31と外気ダクトを連絡する再循環ダクトに介装された風量調整ダンパ等の制御手段(図示せず)を備えている。なお、再循環空気量は外気処理装置Sの出口温度に基づき制御されてもよい。
The return plenum R is provided with an
なお、図3において、符号32は外気処理装置Sのケーシング15内の外気流出口15b側に設けられたフィルタ、33は還気ダクト18からクリーンルームCR内への給気経路に設けられたフィルタを示している。
In FIG. 3,
この実施例3の空調システムによれば、例えば、取り入れ外気が室内設定露点温度より低い場合には、室内空調空気(還気)の温排熱が熱源水11に付与されており、熱源水11の温度は室内設定露点温度より高く制御されるので、外気処理装置Sの上流側熱交換手段12により取り入れ外気1は一次加熱される。
According to the air conditioning system of the third embodiment, for example, when the intake outside air is lower than the indoor set dew point temperature, the heat exhaust water of the indoor air conditioned air (return air) is given to the
さらに、取り入れ外気1は、気液接触型の全熱交換器である第1熱移動手段5により加湿・加熱され、第1循環水2に全熱が回収される。特に、取り入れ外気1が氷点下の場合には、上流側熱交換手段12により取り入れ外気1を空調室内の排熱を間接的に得て一次加熱することにより、第1熱移動手段5の氷結を防止することができる。 Further, the intake outside air 1 is humidified and heated by the first heat transfer means 5 which is a gas-liquid contact type total heat exchanger, and the total heat is recovered in the first circulating water 2. In particular, when the intake outside air 1 is below freezing point, the upstream heat exchange means 12 indirectly obtains the exhaust heat inside the air-conditioning chamber and primarily heats the intake outside air 1 to prevent freezing of the first heat transfer means 5. can do.
なお、冷熱を回収した熱源水11は、室内空気熱交換手段17による室内還気空気の冷却用熱源として使用される。
The
冷熱を回収した第1循環水2は、熱交換手段7において、第2循環水4と熱交換する。第2循環水4は、気液接触型の全熱交換器である第2熱移動手段6において、室内還気空気3と熱交換し、室内還気空気3を冷却・加湿する。このようにして、外部から加熱することなく、外気の冷熱の全てを活用して、加湿・冷却を行うことができる。
The first circulating water 2 that has recovered the cold heat is heat-exchanged with the second circulating water 4 in the
さらに、外気処理装置Sで処理された例えば7℃の外気を、例えば23℃のリターンプレナムRに供給した場合、循環空気の温度に大きな差が生じ著しい分布を生じ、そのまま空調室内の温度分布として現れる。これを防止するため、予め、リターンプレナムR内の空気の一部を室内再循環ファン31により外気ダクト30内に導入、例えば15℃になるように混合し、室内温度に近づけてリターンプレナムR内に処理外気を供給する。これにより室内結露の恐れも解消する。
Furthermore, when outside air of, for example, 7 ° C. processed by the outside air processing device S is supplied to a return plenum R of, for example, 23 ° C., a large difference occurs in the temperature of the circulating air, resulting in a significant distribution, and the temperature distribution in the air-conditioned room as it is. appear. In order to prevent this, a part of the air in the return plenum R is introduced into the outdoor air duct 30 by the
一方、取り入れ外気1が室内設定露点温度より高い場合には、熱源水11の供給を受ける上流側熱交換手段12は、取り入れ外気1を予冷する熱交換器として働く。このとき、第1循環水2のポンプ21を停止し、第1熱移動手段5への散水をとりやめ熱交換機能は停止させておく。
On the other hand, when the intake outside air 1 is higher than the indoor set dew point temperature, the upstream heat exchange means 12 that receives the supply of the
予冷された取り入れ外気1は、さらに、低温冷水製造用の冷水製造装置19により生成された低温冷水13を熱源とする下流側熱交換手段14により除湿・冷却されるので、少ないエネルギーで除湿・冷却することができる。
The precooled intake outside air 1 is further dehumidified and cooled by the downstream heat exchange means 14 using the low-
その際、外気湿球温度が排気空気22の湿球温度より高い場合、冷水製造装置19を冷却するための冷却水製造手段である気液接触型の第3熱移動手段23への供給空気を空調
室内からの排気空気とすることで、具体的には冷却塔側部に設けた空気取入口に排気ダクトを接続することで低温冷却水を生成し、冷水製造装置19の成績係数を高くすることができる。
At that time, if the outside air wet bulb temperature is higher than the wet bulb temperature of the exhaust air 22, the supply air to the gas-liquid contact type third heat transfer means 23, which is a cooling water producing means for cooling the cold water producing apparatus 19, is supplied. By using exhaust air from the air-conditioned room, specifically, low-temperature cooling water is generated by connecting an exhaust duct to an air intake provided on the side of the cooling tower, and the coefficient of performance of the cold water production apparatus 19 is increased. be able to.
(実施例4)
いままでの例では、第1〜第3熱移動手段として開放型気液接触体を用いる例を示したが、密閉型の装置を用いることもできる。即ち、図4に示すように、コイル状に形成された乾式熱交換器にそれぞれ外気、室内空気の熱移動を得た循環水100を散水する。2つのコイル熱交換器105、106の入口・出口は互いに配管102で接続され配管102の途中にポンプ103が介装されている。この場合の熱交換手段は2つのコイル熱交換器105、106と接続配管102が相当する。乾式熱交換器はプレート型等も採用でき、充填材中に内設されていてもよい。
Example 4
In the examples so far, an example in which an open-type gas-liquid contact body is used as the first to third heat transfer means has been shown, but a sealed type apparatus can also be used. That is, as shown in FIG. 4, circulating water 100 obtained by heat transfer of outside air and room air is sprinkled on a dry heat exchanger formed in a coil shape. The inlets and outlets of the two coil heat exchangers 105 and 106 are connected to each other by a
1 取り入れ外気
1a 処理済みの外気空気
2 第1循環水
21 ポンプ
3 室内空調空気(還気)
3a 室内空調空気(給気)
4 第2循環水
41 ポンプ
5、105 第1熱移動手段
51、61 ケーシング
52、62 充填材
6、106 第2熱移動手段
55、65 デミスター
53、63 散水口
7 熱交換手段
10 流量調整弁
11 熱源水
12 上流側熱交換手段
13 低温冷水
14 下流側熱交換手段
15 ケーシング
16 送風手段
17 室内空気熱交換手段
18 還気ダクト
19 冷水製造装置
20 冷却水
22 排気空気
23 第3熱移動手段
A、B、C、D、E 循環系
K 機械室
S 外気処理装置
1 Intake outside
3a Indoor conditioned air (supply air)
4 Second circulating
Claims (8)
冬季もしくは暖房期または中間期に取り入れ外気と第1循環水との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を取り入れ外気に移動させる第1熱移動工程と、
室内空調空気と第2循環水との気液接触による熱移動及び/又は物質移動によりその熱を第2循環水に移動させる第2熱移動工程と、
第1循環水と第2循環水との間で伝熱面を通して熱交換する熱交換工程と、
第1熱移動工程後の取り入れ外気を前記空調室内へ送る工程と、
第2熱移動工程後の室内空調空気をその空調室内へ給気として戻す工程と、
を含む外気冷熱利用方法。 A method of recovering the cold heat of the intake air and the heat generated in the air-conditioning room and reusing the heat,
A first heat transfer step of transferring heat to the outside air by heat transfer and / or mass transfer due to gas-liquid contact between the intake outside air and the first circulating water in the winter or heating period or intermediate period;
A second heat transfer step of transferring heat to the second circulating water by heat transfer and / or mass transfer due to gas-liquid contact between the indoor conditioned air and the second circulating water;
A heat exchanging step of exchanging heat through the heat transfer surface between the first circulating water and the second circulating water;
Sending the intake outside air after the first heat transfer step into the air-conditioned room;
Returning the indoor air-conditioned air after the second heat transfer process to the air-conditioned room as supply air;
Using outside air cold heat.
第1循環水の循環系内に設けられ、第1循環水の熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を取り入れ外気に移動させる第1熱移動手段と、
第2循環水の循環系内に設けられ、室内空調空気の熱を熱移動及び/又は物質移動によりその熱を第2循環水に移動させる第2熱移動手段と、
第1循環水と第2循環水との間で伝熱面を通して熱交換する熱交換手段と、
第1熱移動手段の空気の流れの上流側に配置され、空調室内設定露点温度よりも高い熱源水を熱源とする上流側熱交換手段と、
第1熱移動手段の空気の流れの下流側に配置され、空調室内設定露点温度よりも低い低温冷水を熱源とする下流側熱交換手段と、を備えた空調システム。 An air-conditioning system that collects the cold air from the outside air and the heat generated in the air-conditioning room and reuses the heat.
A first heat transfer means provided in the circulation system of the first circulating water and taking heat of the first circulating water by heat transfer and / or mass transfer and transferring it to the outside air;
A second heat transfer means provided in the circulation system of the second circulating water and transferring the heat of the indoor air-conditioned air to the second circulating water by heat transfer and / or mass transfer;
Heat exchange means for exchanging heat through the heat transfer surface between the first circulating water and the second circulating water;
An upstream heat exchanging means that is disposed upstream of the air flow of the first heat transfer means and uses heat source water that is higher than the set dew point temperature in the air conditioning room as a heat source;
An air conditioning system comprising downstream heat exchange means that is arranged downstream of the air flow of the first heat transfer means and uses low-temperature cold water that is lower than the set dew point temperature in the air conditioning room as a heat source.
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