JP2009008343A - Indirect evaporative cooler capable of optimizing sensible heat exchange - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調システム等に使用される間接気化冷却器に関する。特に、間接気化冷却器の省エネルギー制御に関わるものである。 The present invention relates to an indirect vaporizer used in an air conditioning system or the like. In particular, it relates to energy saving control of an indirect vaporizer.
特定フロン等(CFC、HCFC等)のオゾン層破壊物質は、オゾン層保護の観点からモントリオール議定書により、生産の段階的な廃止が義務付けられている。一方、特定フロンの代替として開発され、オゾン層破壊の恐れがない代替フロン等3ガス(HFC、PFC、SF6)は、その優れた特性から、冷媒(空調機器、自動車のエアコン等)として利用されており、今後、オゾン層破壊物質からの転換が本格化するに連れて、その使用量・排出量の増加が見込まれている。しかしながら、これら3ガスは、大気中に長時間にわたって安定に存在し、かつ極めて強力な温室効果を発揮する化合物であることから、京都議定書において、代替フロン等3ガスについては追加対策を行うことにより、大幅な排出抑制に努めなければならず、温室効果がより小さい物質や機器の開発・普及・導入を促進することが強く要請されている。 Ozone-depleting substances such as specified CFCs (CFC, HCFC, etc.) are obliged to phase out production according to the Montreal Protocol from the viewpoint of ozone layer protection. On the other hand, 3 gases (HFC, PFC, SF6) such as chlorofluorocarbons, which have been developed as substitutes for specific chlorofluorocarbons and have no fear of destruction of the ozone layer, are used as refrigerants (air conditioners, air conditioners for automobiles, etc.) due to their excellent characteristics. In the future, as the conversion from ozone-depleting substances becomes full-fledged, their usage and emissions are expected to increase. However, these three gases are compounds that exist stably in the atmosphere for a long period of time and exhibit a very strong greenhouse effect. Therefore, in the Kyoto Protocol, additional measures have been taken for three gases such as CFC substitutes. There is a strong demand to promote the development, dissemination and introduction of substances and equipment that have a smaller greenhouse effect and must strive to significantly reduce emissions.
このような環境の中で、代替フロン等3ガスを使用せずに空調を行うものとして、間接気化冷却器がある(例えば、特許文献1)。間接気化冷却器は、不織布等により流路表面に保水力をもたせ、通過する気体から気化熱を奪うウェット流路と、顕熱交換可能な隔壁によりウェット流路と隔絶され、ウェット流路との間で顕熱交換することにより通過する気体の温度を下げるドライ流路と、ウェット流路およびドライ流路に気体を送風する送風手段と、で主に構成される。そして、ウェット流路で保水されている水が蒸発するときにウェット流路を通過する空気の顕熱を奪い、更にウェット流路とドライ流路との間で顕熱交換を行うことでドライ流路の空気を冷却するものである。この際、ドライ流路の入口と出口で空気の絶対湿度は増加しないことが特徴である。 In such an environment, there is an indirect evaporative cooler that performs air conditioning without using three gases such as alternative chlorofluorocarbon (for example, Patent Document 1). The indirect evaporative cooler is separated from the wet flow path by a wet flow path that absorbs the heat of vaporization from the passing gas by a non-woven fabric or the like, and by a partition wall that can exchange sensible heat. It is mainly comprised by the dry flow path which lowers the temperature of the gas which passes by carrying out sensible heat exchange between, and the ventilation means which ventilates gas to a wet flow path and a dry flow path. Then, when the water retained in the wet flow path evaporates, the sensible heat of the air passing through the wet flow path is taken away, and the sensible heat exchange is performed between the wet flow path and the dry flow path, thereby causing the dry flow. The air in the road is cooled. At this time, the absolute humidity of air does not increase at the inlet and outlet of the dry flow path.
ここで、ある状態の空気(図1中の状態「0」)が間接気化冷却器のドライ流路とウェット流路に共に導入した場合を考える。この場合、ウェット流路に導入された空気は、ウェット流路内に保水された水が気化することにより気化熱を奪われ、理論的には、一旦、図1の「A1」の状態となる。次に、ウェット流路内の空気は、ドライ流路と熱交換をすることにより、温度が上昇しながら同時に水の蒸発が促進される。すると、空気の状態は、理想的には飽和曲線上を右上方向に「A2」の状態まで移行する。 Here, a case where air in a certain state (state “0” in FIG. 1) is introduced into both the dry flow path and the wet flow path of the indirect evaporative cooler is considered. In this case, the air introduced into the wet flow path is deprived of the heat of vaporization when the water retained in the wet flow path is vaporized, and theoretically once becomes the state of “A1” in FIG. . Next, the air in the wet flow path is heat-exchanged with the dry flow path, so that the evaporation of water is promoted while the temperature rises. Then, the state of air ideally shifts to the state “A2” in the upper right direction on the saturation curve.
一方、ドライ流路ではウェット流路から熱を奪われることにより絶対湿度一定のまま温度が「0」の状態から「B2」の状態にまで下降する。 On the other hand, in the dry flow path, the temperature is lowered from the state of “0” to the state of “B2” with the absolute humidity being constant by taking heat from the wet flow path.
図1において、「0」の状態の空気がドライ流路で冷却され、状態「B2」まで冷却された場合、ドライ流路で奪われた比エンタルピーをΔhBとすると、ドライ流路で奪われたエンタルピーHBは、HB=ΔhB×FB(ここでFBはドライ流路を通過する空気の流量)で計算される。同様に、ウェット流路で奪った比エンタルピーをΔhAとすると、ウェット流路で奪うエンタルピーHAは、HA=ΔhA×FA(ここでFAはウェット流路を通過する空気の流量)と表すことができる。エネルギー保存則により、HA=HBであるため、ΔhA×FA=ΔhB×FBとなる。 In FIG. 1, when the air in the “0” state is cooled in the dry flow path and cooled to the state “B2”, if the specific enthalpy deprived in the dry flow path is Δh B , it is deprived in the dry flow path. The enthalpy H B is calculated by H B = Δh B × F B (where F B is the flow rate of air passing through the dry flow path). Similarly, when the specific enthalpy robbed wet channel and the Delta] h A, the enthalpy H A rob wet passage, is H A = Δh A × F A ( where F A of air passing through the wet passage flow rate )It can be expressed as. According to the energy conservation law, H A = H B , and therefore Δh A × F A = Δh B × F B.
したがって、FA:FB=ΔhB:ΔhAと表すことができる。 Therefore, it can be expressed as F A : F B = Δh B : Δh A.
ΔhAは理想的には、ΔhA(ideal)まで大きくなることができるため、FAを減らすことが可能である。 Since Δh A can ideally increase to Δh A (ideal) , F A can be reduced.
しかしながら、従来の間接気化冷却器は、風量が固定値となっている場合がほとんどであり、ウェット流路に余分な空気を送っているため、その分、送風手段の動力が無駄になっているという問題があった。 However, the conventional indirect evaporative cooler mostly has a fixed air flow rate, and since excess air is sent to the wet flow path, the power of the blowing means is wasted accordingly. There was a problem.
またFAとFBの最適な比率はドライ流路、ウェット流路に供給する空気の状態変化に基づいて変化するが、従来のものは、この変化に応じてFAとFBの最適な比率を調節するものではなかった。 The optimum ratio of F A and F B changes based on the state change of the air supplied to the dry flow path and the wet flow path, but the conventional one has the optimum ratio of F A and F B according to this change. The ratio was not adjusted.
そこで本発明は、空気の状態に応じてFAとFBの最適な比率を調節し、エネルギー消費を抑えることができる間接気化冷却器を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an indirect evaporative cooler that can suppress energy consumption by adjusting the optimum ratio of F A and F B according to the state of air.
上記目的を達成するために、本発明の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the indirect evaporative cooler of the present invention is adjacent to the cooling unit by a cooling unit that lowers the dry bulb temperature of air that passes through the heat of vaporization, and a partition wall that can exchange sensible heat, An indirect evaporative cooler having a cooled part that lowers the dry bulb temperature of air passing through sensible heat exchange with the cooling part, wherein the air blown to the cooled part and the cooled part A flow ratio adjusting means for adjusting a flow ratio of the air, an air condition detector for detecting information necessary for calculating a specific enthalpy of air blown to the cooling part and the cooled part, and the air condition detector Control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means so as to increase the efficiency of sensible heat exchange between the cooling part and the cooled part based on the information detected by And
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔhAと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔhBを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量FAと前記被冷却部を通過する空気の流量FBの比が、FA:FB=ΔhB:ΔhAとなるように前記流量比調節手段の動作を制御すれば良い。 In this case, the control means may be configured such that the cooling unit when the efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled unit is increased based on the information detected by the air condition detecting unit. The specific enthalpy Δh A taken from the part and the specific enthalpy Δh B taken by the cooled part by the cooled part are calculated, and the flow rate F A of air passing through the cooled part and the flow rate of air passing through the cooled part The operation of the flow rate ratio adjusting means may be controlled so that the ratio of F B is F A : F B = Δh B : Δh A.
また、本発明の別の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部および前記被冷却部に空気を送風する送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記冷却部及び前記被冷却部に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段と、前記空気状態検出部および前記風量検出手段が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。 Further, another indirect vaporizer of the present invention includes a cooling unit that lowers the dry bulb temperature of air that passes through the use of heat of vaporization, the cooling unit adjacent to the cooling unit by a partition wall that can exchange sensible heat, and the cooling unit An indirect evaporative cooler having a cooled portion that lowers the dry bulb temperature of air passing through sensible heat exchange, and a blowing means that blows air to the cooling portion and the cooled portion, Flow rate ratio adjusting means for adjusting a flow rate ratio of air blown to the cooling part and the cooled part, and information necessary for calculating a specific enthalpy of air blown to the cooling part and the cooled part. An air state detection unit to detect, an air volume detection unit for detecting a flow rate of one or both of the air flowing into the cooling unit and the cooled part, and information detected by the air state detection unit and the air volume detection unit Based on the cooling section and Serial characterized by comprising a control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means and the blower means as the efficiency of the sensible heat exchanger is increased between the object to be cooled.
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔhAと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔhBを計算し、前記被冷却部を通過する空気の流量FBが一定かつ前記冷却部を通過する空気の流量FAと前記被冷却部を通過する空気の流量FBの比が、FA:FB=ΔhB:ΔhAとなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御すれば良い。 In this case, the control means may be configured such that the cooling unit when the efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled unit is increased based on the information detected by the air condition detecting unit. The specific enthalpy Δh A taken from the part and the specific enthalpy Δh B taken by the cooled part by the cooled part are calculated, and the air flow rate F B passing through the cooled part is constant and the air passing through the cooled part The operation of the flow rate ratio adjusting means and the blower means is controlled so that the ratio of the flow rate F A of the air and the flow rate F B of the air passing through the cooled part is F A : F B = Δh B : Δh A It ’s fine.
また、本発明の更に別の間接気化冷却器は、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部と、顕熱交換可能な隔壁により前記冷却部と隣接し、前記冷却部との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部と、前記冷却部に空気を送風する冷却部送風手段と、前記被冷却部に空気を送風する被冷却部送風手段と、を有する間接気化冷却器であって、前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、前記冷却部送風手段が送風する空気の流量を検出する風量検出手段と、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記冷却部送風手段の動作を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。 Further, another indirect vaporization cooler of the present invention includes a cooling unit that lowers a dry bulb temperature of air that passes through vaporization heat, and a cooling wall that is adjacent to the cooling unit by a partition wall that can exchange sensible heat. A cooled portion that lowers the dry-bulb temperature of the air that passes through sensible heat exchange with the cooling portion, a cooling portion blowing means that blows air to the cooling portion, and a cooled portion that blows air to the cooled portion An indirect evaporative cooler having air blowing means, the air condition detecting unit detecting information necessary for calculating a specific enthalpy of air blown to the cooling unit and the cooled portion, and the cooling unit The efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled portion is increased based on the air volume detecting unit that detects the flow rate of the air blown by the blowing unit and the information detected by the air state detecting unit. Control for controlling the operation of the cooling unit blower Characterized by comprising a stage, a.
この場合、前記制御手段は、前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなる場合の前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔhAと、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔhBを計算し、前記冷却部を通過する空気の流量FAと前記被冷却部を通過する空気の流量FBの比が、FA:FB=ΔhB:ΔhAとなるように前記冷却部送風手段の動作を制御すれば良い。 In this case, the control means may be configured such that the cooling unit when the efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled unit is increased based on the information detected by the air condition detecting unit. The specific enthalpy Δh A taken from the part and the specific enthalpy Δh B taken by the cooled part by the cooled part are calculated, and the flow rate F A of air passing through the cooled part and the flow rate of air passing through the cooled part the ratio of F B is, F a: F B = Δh B: may be controlling operation of the cooling unit blower means so that Delta] h a.
また、上述した冷却部は、内部に水を保持し、通過する空気から気化熱を奪うウェット流路と、顕熱交換可能な隔壁により前記ウェット流路と隣接し、前記ウェット流路との間で顕熱交換することにより通過する空気の温度を下げると共に、当該空気を前記ウェット流路に供給するドライ流路と、から構成することができる。 In addition, the cooling unit described above holds water in the interior and removes heat of vaporization from the passing air, and is adjacent to the wet flow path by a partition wall that can exchange sensible heat, and between the wet flow path. And a dry flow path that lowers the temperature of the air passing through the sensible heat exchange and supplies the air to the wet flow path.
また、上述した空気状態検出部は、空気の乾球温度を検出する乾球温度検出手段と、空気の湿度を検出する湿度検出手段と、から構成することができる。 Moreover, the air condition detection unit described above can be configured by dry bulb temperature detection means for detecting the dry bulb temperature of air and humidity detection means for detecting the humidity of air.
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ0D、湿球温度をθ0W、絶対湿度をx0、冷却部の乾球温度到達率をKA(当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて0〜1の間で設定される数値)、被冷却部の湿球温度到達率をKB(当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて0〜3の間で設定される数値)、冷却部が排気する空気の相対湿度をY%(当該間接気化冷却器の特性や使用状況に応じて70〜100%の間で設定される数値)とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーhAを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0D−(1−KA)(θ0D−θ0W)、相対湿度がY%であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーhBを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0D−KB(θ0D−θ0W)、絶対湿度がx0であるとして計算することができる。
Further, the control means described above has a dry bulb temperature of the air blown to the cooling unit as θ 0D , a wet bulb temperature as θ 0W , an absolute humidity as x 0 , and a dry bulb temperature arrival rate of the cooling unit as K A numerical set between 0 and 1 according to the characteristics and usage of the indirect evaporative cooling device), according to the characteristics and usage of the wet bulb arrival rate of the cooled portion K B (the indirect
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ0D、湿球温度をθ0W、絶対湿度をx0とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔhAを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0D、相対湿度が100%であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔhBを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0W、絶対湿度がx0であるとして計算しても良い。 Further, the control means described above is configured so that the cooling section takes away from the cooled section when the dry bulb temperature of the air blown to the cooling section is θ 0D , the wet bulb temperature is θ 0W , and the absolute humidity is x 0. The enthalpy Δh A is calculated on the assumption that the dry bulb temperature of the air exhausted by the cooling unit is θ 0D and the relative humidity is 100%, and the specific enthalpy Δh B taken by the cooling unit by the cooling unit is calculated. It may be calculated assuming that the dry bulb temperature of the air exhausted by the cooling unit is θ 0 W and the absolute humidity is x 0 .
また、上述した制御手段は、前記冷却部に送風される空気の乾球温度をθ0W、露点温度をθ0dp、絶対湿度をx0とすると、前記冷却部が前記被冷却部から奪う比エンタルピーΔhAを、前記冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0W、相対湿度が100%であるとして計算し、前記被冷却部が前記冷却部によって奪われる比エンタルピーΔhBを、前記被冷却部が排気する空気の乾球温度がθ0dp、絶対湿度がx0であるとして計算しても良い。 Further, the control means described above has a specific enthalpy that the cooling unit takes away from the cooled portion when the dry bulb temperature of the air blown to the cooling unit is θ 0 W , the dew point temperature is θ 0 dp , and the absolute humidity is x 0. Δh A is calculated on the assumption that the dry bulb temperature of the air exhausted by the cooling unit is θ 0 W and the relative humidity is 100%, and the specific enthalpy Δh B taken by the cooling unit by the cooling unit is It may be calculated on the assumption that the dry bulb temperature of the air exhausted by the section is θ 0 dp and the absolute humidity is x 0 .
本発明は、空気の状態に応じて冷却部と被冷却部に供給する風量の最適な比率を調節するので、エネルギー消費を抑えることができる。 Since the present invention adjusts the optimal ratio of the air volume supplied to the cooling part and the cooled part according to the air state, energy consumption can be suppressed.
本発明の間接気化冷却器は、図2に示すように、気化熱を利用して通過する空気の乾球温度を下げる冷却部1と、顕熱交換可能な隔壁により冷却部1と隣接し、冷却部1との間で顕熱交換することにより通過する空気の乾球温度を下げる被冷却部2と、冷却部1および被冷却部2に空気を送風する送風手段3と、を有する間接気化冷却器であって、冷却部1と被冷却部2に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段4と、冷却部1および被冷却部2に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部5と、空気状態検出部5が検出した情報に基づいて、冷却部1と被冷却部2との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段4の動作を制御する制御手段100と、で主に構成される。
As shown in FIG. 2, the indirect vaporizer of the present invention is adjacent to the
冷却部1は、内部表面に水分を吸収し易い不織布等で保水力を持たせた管状のウェット流路を有する。このウェット流路内を空気が通過すると不織布に保持されていた水が気化し、空気から気化熱を奪うため、通過する空気の温度を下げることができる。この場合、理論的には、流入する空気の湿球温度まで空気を冷却することが可能である。
The
また、冷却部1は、図3に示すように、内部に水を保持し、通過する空気から気化熱を奪うウェット流路11と、顕熱交換可能な隔壁によりウェット流路11と隣接し、ウェット流路11との間で顕熱交換することにより通過する空気の温度を下げると共に、当該空気をウェット流路に供給するドライ流路12と、で構成することもできる。この場合、理論的には、流入する空気の露点温度まで空気を冷却することが可能である。なお隔壁は、熱伝導率の良好なものであればどのようなものでも構わないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属等によって形成することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the
被冷却部2は、冷却部1と隣接した管状のドライ流路であって、顕熱交換可能な隔壁により冷却部1と隔絶されている。隔壁は、熱伝導率の良好なものであればどのようなものでも構わないが、例えば、アルミニウムや銅等の金属等によって形成することができる。これにより、冷却部1を通過する空気との間で顕熱交換を行うことができるので、被冷却部2(ドライ流路)を通過する空気の絶対湿度を上げることなく、温度を下げることができる。
The portion to be cooled 2 is a tubular dry flow channel adjacent to the
なお、冷却部1の流路と被冷却部2の流路を互いに対向する方向に形成し、これら二つの流路における空気の流れを対向させると、空気を効率良く冷却することができる。
In addition, if the flow path of the
送風手段3は、冷却部1および被冷却部2に空気を送風することができるものであればどのようなものでも良いが、例えば、周波数を制御することにより風量を調節することができるファンを用いることができる。このファンを冷却部1と被冷却部2につながる流路に設けることにより、1台のファンで冷却部1と被冷却部2の双方に空気を送風することができる。また、送風手段3は、制御手段100と電気的に接続されており、制御手段100からの命令により、その送風量が制御されている。
The blowing means 3 may be anything as long as it can blow air to the
流量比調節手段4は、送風手段3が冷却部1と被冷却部2に送風する空気の流量比を調節するもので、例えば、冷却部1又は被冷却部2に続く流路の少なくともいずれか一方、好ましくは冷却部1に続く流路に、開度を調節することにより空気の流量を変化させるダンパを設ければ良い。また、流量比調節手段4は、制御手段100と電気的に接続されており、制御手段100からの命令により、冷却部1と被冷却部2に送風する空気の流量比が制御されている。
The flow rate
空気状態検出部5は、冷却部1および被冷却部2に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出するものであればどのようなものでも良い。例えば、乾球温度、湿球温度、露点温度、相対湿度、絶対湿度のいずれか2つの値を検出できれば、計算又は空気線図により空気の比エンタルピーのみならず、乾球温度、湿球温度、露点温度、相対湿度、絶対湿度の総てを求めることができる。したがって、空気状態検出部5は、空気の乾球温度を検出する乾球温度検出手段、空気の湿球温度を検出する湿球温度検出手段(例えば、湿球センサ)、空気の露点温度を検出する露点温度検出手段(例えば、露点センサ)、空気の相対湿度や絶対湿度を検出する湿度検出手段等を用いれば良い。特に、乾球温度検出手段と湿度検出手段の組み合わせが簡易である。
The air
乾球温度検出手段は、送風手段3が冷却部1及び被冷却部2に供給する空気の温度を検出するもので、例えば、熱電対等を用いることができる。また、温度検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。
The dry bulb temperature detecting means detects the temperature of the air supplied by the air blowing means 3 to the
湿度検出手段は、送風手段3が冷却部1及び被冷却部2に供給する空気の相対湿度又は絶対湿度を検出するもので、例えば、高分子膜湿度センサやセラミック湿度センサ、電解質湿度センサ等の電気式湿度計を用いることができる。また、湿度検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。
The humidity detecting means detects the relative humidity or absolute humidity of the air supplied from the air blowing means 3 to the
制御手段100は、空気状態検出部5が検出した情報に基づいて、冷却部1と被冷却部2との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段4の動作を制御するもので、例えば、コンピュータ等を用いることができる。
The control means 100 controls the operation of the flow rate ratio adjusting means 4 so that the efficiency of the sensible heat exchange between the cooling
また、冷却部1及び被冷却部2に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段、例えば流量計等を設けても良い。この場合、風量検出手段は、制御手段100と電気的に接続されており、検出した情報は制御手段100に伝達される。これにより、風量検出手段が検出した情報に基づいて、送風手段3が送風する空気の流量を制御することができるので、顕熱交換の冷却部1と被冷却部2との間の顕熱交換の効率を向上したり、被冷却部2の空気の流量を一定にしたりすることができる。なお、図4に示すように、ダンパ(流量比調節手段4)の開度による流量比特性曲線を予めデータベース化しておけば、冷却部1へ流入する空気の流量の計測が不要になることで、装置としての部品点数が少なくなり、信頼性が向上する。また、送風手段3がファンである場合には、図5に示すように、ダンパ(流量比調節手段4)の開度によるファンの周波数を予め決定しておくことも可能である。これにより、ファンの周波数を検出し、その値から空気の流量を計算することができるので、被冷却部2に流入する空気の流量の計測が不要となり、更に装置としての部品点数を削減することができる。
Moreover, you may provide the air volume detection means, for example, a flowmeter etc. which detects the flow volume of any one or both of the air which flows in into the
次に、温度検出手段、湿度検出手段および風量検出手段が検出した情報に基づいて、制御手段100が、流量比調節手段4および送風手段3の動作を制御する方法の一例について説明する。
Next, an example of a method in which the
まず、隔壁を介して冷却部1と被冷却部2の間で顕熱交換が行われる際に、冷却部1で奪う比エンタルピーをΔhA、被冷却部2で奪われる比エンタルピーをΔhB、冷却部1の空気の流量をFA、被冷却部2の空気の流量をFBとすると、エネルギー保存則により、
ΔhA×FA=ΔhB×FB
が成り立つ。これから、流量比は、
FA:FB=ΔhB:ΔhA
となる。すなわち、ΔhAとΔhBの値によって、冷却部1の空気の流量FAと被冷却部2の空気の流量FBの流量比は決定する。
First, when sensible heat exchange is performed between the cooling
Δh A × F A = Δh B × F B
Holds. From now on, the flow ratio is
F A : F B = Δh B B : Δh A
It becomes. That is, the flow rate ratio between the air flow rate F A of the
空気の比エンタルピーhは、乾き空気(湿度0%の空気)の定圧比熱をCpa(kJ/kg・K)、水蒸気の定圧比熱をCpw(kJ/kg・K)、乾球温度をt(℃)、0℃の水の蒸発熱をr(kJ/kg)、絶対湿度をx(kg/kg(DA))とすると、
h=Cpa・t+(Cpw・t+r)・x
と表すことができる。ここで、乾き空気の定圧比熱Cpa、水蒸気の定圧比熱Cpw、0℃の水の蒸発熱rは定数であるから、空気の乾球温度と絶対湿度がわかれば、その空気の比エンタルピーhを求めることができる。
The specific enthalpy h of air is the constant pressure specific heat of dry air (0% humidity) C pa (kJ / kg · K), the constant pressure specific heat of steam C pw (kJ / kg · K), and the dry bulb temperature t (° C), evaporating heat of water at 0 ° C is r (kJ / kg), and absolute humidity is x (kg / kg (DA)).
h = C pa · t + (C pw · t + r) · x
It can be expressed as. Here, the constant pressure specific heat C pa of dry air, the constant pressure specific heat C pw of water vapor, and the evaporation heat r of water at 0 ° C. are constants. Therefore, if the dry bulb temperature and absolute humidity of the air are known, the specific enthalpy h of the air Can be requested.
冷却部1で奪う比エンタルピーΔhAと被冷却部2で奪われる比エンタルピーΔhBの値は、冷却部1の入り口の空気の比エンタルピーをhA0、出口の比エンタルピーをhA2、被冷却部2の入り口の空気の比エンタルピーをhB0、出口の比エンタルピーをhB2とすると、
ΔhA=hA2−hA0
ΔhB=hB0−hB2
となる。
The values of the specific enthalpy Δh A taken by the
Δh A = h A2 −h A0
Δh B = h B0 -h B2
It becomes.
すなわち、冷却部1に流入する空気と冷却部1から排出される空気の乾球温度と絶対湿度が決まれば冷却部1で奪う比エンタルピーΔhAを求めることができ、被冷却部2に流入する空気と冷却部1から排出される空気の乾球温度と絶対湿度が決まれば被冷却部2で奪われた比エンタルピーΔhBを求めることができる。
That is, if the dry bulb temperature and the absolute humidity of the air flowing into the
なお、空気の状態が「0」のときの乾球温度をθ0D(℃)、相対湿度をφ0(%)、乾球温度がθ0D(℃)の時の飽和水蒸気圧をPS(KPa)とすると、
PS=101.325×exp{11.97-3997.3/(θ0D+234)}・・・式(1)
When the air condition is “0”, the dry bulb temperature is θ 0D (° C.), the relative humidity is φ 0 (%), and the saturated water vapor pressure when the dry bulb temperature is θ 0D (° C.) is P S ( KPa)
P S = 101.325 × exp {11.97-3997.3 / (θ 0D +234)} Expression (1)
相対湿度φ0(%)より、状態「0」における水蒸気分圧をP0(KPa)とすると、
φ0=(P0/PS)×100・・・式(2)
より、
P0=φ0・PS/100・・・式(3)
From the relative humidity φ 0 (%), when the water vapor partial pressure in the state “0” is P 0 (KPa),
φ 0 = (P 0 / P S ) × 100 (2)
Than,
P 0 = φ 0 · P S / 100 (3)
状態「0」における湿球温度をθ0W(℃)とすると、
θ0W={38η−44.68+1245.5/(η+11.063)・・・式(4)
ここで、
η=ln{(P0+101.325×θ0D/1510)/101.325}・・・式(5)
これにより、状態「0」における湿球温度が算出できる。
When the wet bulb temperature in state “0” is θ 0 W (° C.),
θ 0W = {38η−44.68 + 1245.5 / (η + 11.063) ・ ・ ・ Formula (4)
here,
η = ln {(P 0 + 101.325 × θ 0D /1510)/101.325} (5)
Thereby, the wet bulb temperature in the state “0” can be calculated.
また、状態「0」における露点温度をθ0dp(℃)とすると、
θ0dp=[3997.6/{11.97−ln(P0/101.325)}−234]・・・式(6)
これにより、状態「0」における露点温度が算出できる。
If the dew point temperature in state “0” is θ 0dp (° C.),
θ 0dp = [3997.6 / {11.97−ln (P 0 /101.325)}−234] Equation (6)
Thereby, the dew point temperature in the state “0” can be calculated.
また、状態「0」における絶対湿度をx0(kg/kg(DA))とすると、
x0=0.622×P0/(101.325−P0)・・・式(7)
これにより、状態「0」における絶対湿度が算出できる。
If the absolute humidity in the state “0” is x 0 (kg / kg (DA)),
x 0 = 0.622 × P 0 /(101.325−P 0 ) (7)
Thereby, the absolute humidity in the state “0” can be calculated.
このように、式(1)〜式(7)により、ある空気の状態「0」の乾球温度をθ0D(℃)、相対湿度φ0(%)を計測することによって、湿球温度θ0W(℃)、露点温度θ0dp(℃)、絶対湿度x0(kg/kg(DA))を算出することができる。 Thus, by measuring the dry bulb temperature of a certain air state “0” by θ 0D (° C.) and the relative humidity φ 0 (%) by the equations (1) to (7), the wet bulb temperature θ 0 W (° C.), dew point temperature θ 0 dp (° C.), and absolute humidity x 0 (kg / kg (DA)) can be calculated.
また、空気線図の値をデータベース化して制御手段100に記憶しておき、乾球温度をθ0D(℃)、相対湿度φ0(%)を計測することによって、湿球温度θ0W(℃)、露点温度θ0dp(℃)、絶対湿度x0(kg/kg(DA))を求めるようにしても良い。 Further, the values of the air diagram are made into a database and stored in the control means 100, and the wet bulb temperature θ 0W (° C. is measured by measuring the dry bulb temperature θ 0D (° C.) and the relative humidity φ 0 (%). ), Dew point temperature θ 0 dp (° C.), and absolute humidity x 0 (kg / kg (DA)) may be obtained.
ここで、間接気化冷却器は、理論上、冷却される空気の冷却可能限界が決まる。なぜなら、図2の間接気化冷却器の場合、冷却部1を通過する空気は、その湿球温度θ0W(℃)までしか温度を下げることができず、また、図3の間接気化冷却器の場合、冷却部1を通過する空気は、その露点温度θ0dp(℃)までしか温度を下げることができないからである。また、理論上、冷却可能限界まで冷却した時が、冷却部1と被冷却部2との間の顕熱交換の効率が最も高くなる時である。したがって、冷却可能限界時の比エンタルピーΔhA、ΔhBを計算することで、冷却部1へ送風する空気の流量と被冷却部2へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
Here, in the indirect evaporative cooler, the coolable limit of the cooled air is theoretically determined. This is because, in the case of the indirect vaporizer shown in FIG. 2, the temperature of the air passing through the
例えば図2の間接気化冷却器の場合、冷却可能限界は理論上、冷却部1に送風する空気の湿球温度となる。送風手段3が冷却部1および被冷却部2に送風する空気の乾球温度をθ0D(℃)、絶対湿度をx0(kg/kg(DA))、湿球温度θ0W(℃)すると、図1より、被冷却部2から排出される空気の状態(図1中「B2」の状態)は、乾球温度がθ0W(℃)、絶対湿度がx0(kg/kg(DA))となる。また、被冷却部2から排出される空気の状態(図6中「A2」の状態)は、乾球温度がθ0D(℃)、相対湿度が100%となる。したがって、空気状態検出部5によって、冷却部1および被冷却部2に送風する空気の乾球温度がθ0D(℃)、相対湿度φ0(%)を検出し、冷却部1および被冷却部2の入り口の空気の比エンタルピーをh0、冷却部1の出口の比エンタルピーhA2、被冷却部2の出口の比エンタルピーhB2を計算することにより、冷却部1で奪う比エンタルピーΔhAと被冷却部2で奪われる比エンタルピーΔhBの値を求めることができる。すなわち、冷却部1へ送風する空気の流量と被冷却部2へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
For example, in the case of the indirect vaporizer shown in FIG. 2, the coolable limit is theoretically the wet bulb temperature of the air sent to the
また、例えば図3の間接気化冷却器の場合、冷却可能限界は理論上、冷却部1に送風する空気の露点温度となる。送風手段3が冷却部1および被冷却部2に送風する空気の乾球温度をθ0D(℃)、露点温度θ0dp(℃)すると、図6より、被冷却部2から排出される空気の状態(図6中「B2」の状態)は、乾球温度がθ0dp(℃)、相対湿度が100%となる。また、被冷却部2から排出される空気の状態(図6中「A2」の状態)は、乾球温度がθ0D(℃)、相対湿度が100%となる。したがって、空気状態検出部5によって、冷却部1および被冷却部2に送風する空気の乾球温度がθ0D(℃)、相対湿度φ0(%)を検出し、冷却部1および被冷却部2の入り口の空気の比エンタルピーをh0、冷却部1の出口の比エンタルピーhA2、被冷却部2の出口の比エンタルピーhB2を計算することにより、冷却部1で奪う比エンタルピーΔhAと被冷却部2で奪われる比エンタルピーΔhBの値を求めることができる。すなわち、冷却部1へ送風する空気の流量と被冷却部2へ送風する空気の流量の最適な流量比を設定することができる。
For example, in the case of the indirect vaporizer shown in FIG. 3, the coolable limit is theoretically the dew point temperature of the air blown to the
しかし、現実には、冷却可能限界まで温度を下げることはできないため、実際に到達できる温度をθ1act(℃)とし、被冷却部2の湿球温度到達率KBを、
KB=(θ0D−θ1act)/(θ0D−θ0W)
と定義すると、
θ1act=θ0D−KB(θ0D−θ0W)
となる。これにより、被冷却部2の出口の比エンタルピーhB2を乾球温度θ1act(℃)、絶対湿度x0として求めても良い。なお、KBの値は装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば0〜3の間で変更することができる。
But in reality, it is not possible to lower the temperature to coolable limit, and the temperature that can be actually reached θ 1act (℃), of the
K B = (θ 0D −θ 1act ) / (θ 0D −θ 0W )
Defined as
θ 1act = θ 0D -K B ( θ 0D -θ 0W)
It becomes. Thus, the specific enthalpy h B2 of the outlet of the
また、冷却部1においても、現実には、排気される空気は、冷却部1に流入する空気の乾球温度θ0D(℃)より低い温度で排気される。そこで、実際に到達できる温度θ2act(℃)とすると、冷却部1の湿球温度到達率KAは、
1−KA=(θ0D−θ2act)/(θ0D−θ0W)
であるから、
θ2act=θ0D−(1−KA)(θ0D−θ0W)
となる。
Also in the
1−K A = (θ 0D −θ 2act ) / (θ 0D −θ 0W )
Because
θ 2act = θ 0D − (1−K A ) (θ 0D −θ 0W )
It becomes.
また、冷却部1においても、現実には、排気される空気は、相対湿度が100%とはなり得ない。そこで、実際の相対湿度をY%とする。これにより、冷却部1の出口の比エンタルピーhA2を乾球温度θ2act(℃)、相対湿度Y%として求めれば良い。なお、KAは装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば0〜1の間で変更することができる。また、Yの値も装置の特性や使用状況に応じて適宜設定される数値であり、例えば70〜100%の間で変更することができる。
Also in the
これにより、KA、KBおよびYを用いて、理想的な間接気化冷却器の場合と同様の方法により、流量比調節手段4、送風手段3の調節を行うことができる。 Thereby, the flow rate ratio adjusting means 4 and the air blowing means 3 can be adjusted by using the same method as in the case of an ideal indirect evaporative cooler using K A , K B and Y.
なお、上記説明では、冷却部1と被冷却部2に同一状態の空気を送風する場合について説明したが、これに限らず、冷却部1と被冷却部2に乾球温度がθ0D(℃)や相対湿度φ0(%)が異なる状態の空気を送風しても良い。この場合には、それぞれについて流入する空気と排気する空気の比エンタルピーの差を計算すれば良い。
In the above description, the case where the air in the same state is blown to the
また、冷却部1と被冷却部2との間の顕熱交換の効率が高くなるように流量比調節手段の動作を制御できるものであれば、上記以外の制御方法を用いることも勿論可能である。
Of course, any control method other than the above can be used as long as the operation of the flow rate ratio adjusting means can be controlled so that the efficiency of the sensible heat exchange between the cooling
また、上記説明では、冷却部1と被冷却部2に対し共通のファン(送風手段3)を用い、ダンパ(流量比調節手段4)によって送風手段3が冷却部1と被冷却部2に送風する空気の流量比を調節する場合について説明したが、図7に示すように、冷却部1に空気を送風するファン(冷却部送風手段31)と被冷却部2に送風するファン(被冷却部送風手段32)を用いて冷却部1と被冷却部2にそれぞれ空気を送風し、各ファンの風量を調節することにより、冷却部1と被冷却部2に送風する空気の流量比を調節することも勿論可能である。この場合、2台のファン(冷却部送風手段31、被冷却部送風手段32)は制御手段100と電気的に接続されており、上述したのと同様の方法により、制御手段100からの命令によって、その風量が制御される。また、被冷却部2に送風するファン(被冷却部送風手段32)の風量は一定にしておき、冷却部1に送風するファン(冷却部送風手段31)の風量のみを制御して、冷却部1と被冷却部2に送風する空気の流量比を調節しても良い。なお、ファンを2台用いる場合には、流量比調節手段4は用いなくても良い。
In the above description, a common fan (air blowing means 3) is used for the
また、冷却部1や被冷却部2に送風する空気を除湿する除湿手段等を適宜設けても良い。
Moreover, you may provide suitably the dehumidification means etc. which dehumidify the air sent to the
1 冷却部
2 被冷却部
3 送風手段
4 流量比調節手段
5 空気状態検出手段
11 ウェット流路
12 ドライ流路
31 冷却部送風手段
32 被冷却部送風手段
51 空気状態検出手段
52 空気状態検出手段
100 制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。 A cooling unit that lowers the dry-bulb temperature of the air that passes by using heat of vaporization, and a partition that can exchange sensible heat, is adjacent to the cooling unit, and exchanges sensible heat with the cooling unit. An indirect evaporative cooler having a cooled part for lowering the dry bulb temperature,
A flow ratio adjusting means for adjusting a flow ratio of air blown to the cooling section and the cooled section;
An air condition detection unit for detecting information necessary to calculate a specific enthalpy of air blown to the cooling unit and the cooled unit;
Control means for controlling the operation of the flow rate adjusting means so as to increase the efficiency of sensible heat exchange between the cooling part and the cooled part based on the information detected by the air condition detecting part,
An indirect evaporative cooler characterized by comprising:
前記冷却部と前記被冷却部に送風される空気の流量比を調節する流量比調節手段と、
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記冷却部及び前記被冷却部に流入する空気のいずれか一方又は両方の流量を検出する風量検出手段と、
前記空気状態検出部および前記風量検出手段が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記流量比調節手段および前記送風手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。 A cooling unit that lowers the dry-bulb temperature of the air that passes by using heat of vaporization, and a partition that can exchange sensible heat, is adjacent to the cooling unit, and exchanges sensible heat with the cooling unit. An indirect evaporative cooler having a cooled part that lowers the dry bulb temperature, and a blowing means that blows air to the cooling part and the cooled part,
A flow ratio adjusting means for adjusting a flow ratio of air blown to the cooling section and the cooled section;
An air condition detection unit for detecting information necessary to calculate a specific enthalpy of air blown to the cooling unit and the cooled unit;
An air volume detecting means for detecting a flow rate of one or both of the air flowing into the cooling section and the cooled section; and
Based on the information detected by the air condition detecting unit and the air volume detecting unit, the flow rate ratio adjusting unit and the air blowing unit are configured to increase the efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled unit. Control means for controlling the operation;
An indirect evaporative cooler characterized by comprising:
前記冷却部および前記被冷却部に送風される空気の比エンタルピーを計算するのに必要な情報を検出する空気状態検出部と、
前記冷却部送風手段が送風する空気の流量を検出する風量検出手段と、
前記空気状態検出部が検出した情報に基づいて、前記冷却部と前記被冷却部との間の顕熱交換の効率が高くなるように前記冷却部送風手段の動作を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする間接気化冷却器。 A cooling unit that lowers the dry-bulb temperature of the air that passes by using heat of vaporization, and a partition that can exchange sensible heat, is adjacent to the cooling unit, and exchanges sensible heat with the cooling unit. An indirect evaporative cooler having a cooled part for lowering a dry bulb temperature, a cooling part blowing means for blowing air to the cooling part, and a cooled part blowing means for blowing air to the cooled part,
An air condition detection unit for detecting information necessary to calculate a specific enthalpy of air blown to the cooling unit and the cooled unit;
An air volume detecting means for detecting a flow rate of air blown by the cooling unit air blowing means;
Based on the information detected by the air condition detection unit, a control unit that controls the operation of the cooling unit blowing unit so that the efficiency of sensible heat exchange between the cooling unit and the cooled unit is increased,
An indirect evaporative cooler characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007171130A JP2009008343A (en) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | Indirect evaporative cooler capable of optimizing sensible heat exchange |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007171130A JP2009008343A (en) | 2007-06-28 | 2007-06-28 | Indirect evaporative cooler capable of optimizing sensible heat exchange |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=40323589
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009008343A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GR1008869B (en) * | 2015-01-20 | 2016-10-14 | Δημητριος Νικολαου Τερτιπης | Indirect evaporative pre-cooler-and-air-cooled condenser coupling |
GR1008870B (en) * | 2015-01-20 | 2016-10-14 | Δημητριος Νικολαου Τερτιπης | Coupling of an indirect evaporative cooler with an air-to-air exchanger |
CN112228982A (en) * | 2020-09-23 | 2021-01-15 | 北京嘉木科瑞科技有限公司 | Intelligent energy efficiency control system and intelligent energy efficiency control method for indirect evaporative cooling unit |
-
2007
- 2007-06-28 JP JP2007171130A patent/JP2009008343A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GR1008869B (en) * | 2015-01-20 | 2016-10-14 | Δημητριος Νικολαου Τερτιπης | Indirect evaporative pre-cooler-and-air-cooled condenser coupling |
GR1008870B (en) * | 2015-01-20 | 2016-10-14 | Δημητριος Νικολαου Τερτιπης | Coupling of an indirect evaporative cooler with an air-to-air exchanger |
CN112228982A (en) * | 2020-09-23 | 2021-01-15 | 北京嘉木科瑞科技有限公司 | Intelligent energy efficiency control system and intelligent energy efficiency control method for indirect evaporative cooling unit |
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