JP2012026700A - デシカント空調システム - Google Patents

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Abstract

【課題】エネルギー消費量を削減する。
【解決手段】外部から流入した外気Ａ１を空調対象に給気する給気流路１と、前記空調対象から流入した還気Ａ２を外部に排気する排気流路２と、給気流路１を通過する外気Ａ１から水分を吸着すると共に、排気流路２を通過する還気Ａ２に前記吸着した水分を脱着するデシカント部１０と、給気流路１のうちデシカント部１０と前記空調対象との間に設けられ、外気Ａ１を冷却する第一冷却部３１と、給気流路１のうちデシカント部１０と第一冷却部３１との間に設けられ、外気Ａ１から熱を奪って冷却する第二冷却部４４と、排気流路２のうちデシカント部１０と前記空調対象との間に設けられ、少なくともデシカント部１０が前記水分を脱着する再生温度まで還気Ａ２を加熱する加熱部４５と、第二冷却部４４が外気Ａ１から奪った熱を加熱部４５に供給する熱供給部５０とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、デシカント空調システムに関するものである。
周知のように、建物等の空調負荷には顕熱負荷と潜熱負荷とがあり、例えば、これら顕熱負荷と潜熱負荷とが空調負荷に対して占める割合は８：２程度である。このため、建物内の空気と熱媒体とを熱交換させて空調負荷を除去しようとすると、潜熱負荷を除去する分だけ熱媒体をより低温にしなければならず、エネルギー消費量が増大してしまう。そこで近年、デシカント（吸湿材）を用いて潜熱負荷を除去した後に、顕熱負荷を除去するデシカント空調システムが普及しつつある（例えば、下記特許文献１）。
このデシカントシステムの一つとしては、外部から流入した外気を建物内に給気する給気流路と、建物内から流入した還気を外部に排気する排気流路と、給気流路を通過する外気から水分を吸着すると共に、排気流路を通過する還気に水分を脱着するデシカント部と、給気流路においてデシカント部と空調対象との間に設けられ、外気を冷却する冷却部と、排気流路のうちデシカント部と空調対象との間に設けられ、デシカント部が水分を脱着する再生温度まで還気を加熱する加熱部とを備えたものがある。
特開２００６−１８９１８９号公報
しかしながら、従来の技術においては、冷却部で外気を冷却して給気し、その後に還気をデシカント部の再生温度まで加熱するために、冷却した空気を加熱することとなり、エネルギーが二重に消費されて非効率であるという問題があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、エネルギー消費量を削減することを課題とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るデシカント空調システムは、外部から流入した外気を空調対象に給気する給気流路と、前記空調対象から流入した還気を外部に排気する排気流路と、前記給気流路を通過する前記外気から水分を吸着すると共に、前記排気流路を通過する前記還気に前記吸着した水分を脱着するデシカント部と、前記給気流路のうち前記デシカント部と前記空調対象との間に設けられ、前記外気を冷却する第一冷却部と、前記給気流路のうち前記デシカント部と前記第一冷却部との間に設けられ、前記外気から熱を奪って冷却する第二冷却部と、前記排気流路のうち前記デシカント部と前記空調対象との間に設けられ、少なくとも前記デシカント部が前記水分を脱着する再生温度まで前記還気を加熱する加熱部と、前記第二冷却部が前記外気から奪った熱を前記加熱部に供給する熱供給部とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、第二冷却部が外気から奪った熱を加熱部に供給する熱供給部を備えるので、給気流路を通過する外気の熱が排気流路を通過する還気に移動する。これにより、第一冷却部が処理する熱量（比エンタルピ落差）を軽減するので、第一冷却部の動力を軽減してエネルギー消費量を削減することができる。また、第二冷却部から加熱部に熱を供給するので、ボイラ等の高温熱源を用いた場合に比べて、加熱に要するエネルギーを削減することができる。
従って、空調システム全体としてエネルギー消費量を削減することができる。
また、前記給気流路のうち前記デシカント部と前記第二冷却部との間における前記外気と、前記排気流路のうち前記加熱部と前記空調対象との間における前記還気との間で熱を交換させる顕熱交換部を備えることを特徴とする。
この構成によれば、外気と還気との間で熱を交換させる顕熱交換部を備えるので、熱供給部によって外気から還気に熱が移動する前段階で、予め熱交換がされることとなる。これにより、熱供給部で移動させる熱量を小さくすることができるので、熱供給部の動力を抑制することができ、エネルギー消費量をさらに削減することができる。
また、前記空調対象の潜熱負荷に比例して前記加熱部への供給熱量を増減させる制御部を備えることを特徴とする。
この構成によれば、潜熱負荷に比例して加熱部への供給熱量を増減させるので、潜熱負荷に対して供給熱量が過大になることを防止すると共に、熱供給部の動力を抑制することができる。これにより、エネルギー消費量をさらに削減することができる。
また、前記第二冷却部は、前記供給熱量に応じて前記外気から奪う奪熱量を増減させると共に、前記制御部は、前記空調対象に給気される前記外気が目標給気温度となるように、前記第一冷却部で前記外気を冷却させることを特徴とする。
この構成によれば、給気が目標給気温度となるように第一冷却部で外気を冷却させるので、加熱部への供給熱量に応じて第二冷却部の動力を適切に抑制しつつ、外気を確実に目標給気温度にすることができる。
また、前記熱供給部は、前記加熱部に接続されると共に相対的に高温となった高温熱媒体が循環する高温熱媒体循環路と、前記第二冷却部に接続されると共に相対的に低温となった低温熱媒体が循環する低温熱媒体循環路と、前記低温熱媒体の熱を前記高温熱媒体に移動させるヒートポンプとを有することを特徴とする。
この構成によれば、比較的に簡素なシステム構成にすることができる。
また、前記給気流路のうち前記デシカント部と前記外部との間に設けられ、前記外気を冷却する予冷却部と、前記予冷却部と前記第一冷却部とを連通させるヘッダと、前記予冷却部と前記第一冷却部とのうち少なくとも一方に冷水を供給可能な冷凍機とを備えることを特徴とする。
本発明に係るデシカント空調システムによれば、エネルギー消費量を削減することができる。
本発明の第一実施形態に係るデシカント空調システムＳ１の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係るデシカント空調システムＳ１における空気の状態変化を示す空気線図である。 デシカント空調システムＳ１の比較例であるデシカント空調システムＣの概略構成図である。 デシカント空調システムＳ１の比較例であるデシカント空調システムＣにおける空気の状態変化を示す空気線図である。 本発明の第二実施形態に係るデシカント空調システムＳ２の概略構成図である。 本発明の第二実施形態に係るデシカント空調システムＳ２の作用説明図である。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係るデシカント空調システムＳ１の概略構成図である。
デシカント空調システムＳ１は、図１に示すように、給気流路１と、排気流路２と、デシカント部１０と、顕熱交換器（顕熱交換部）２０と、冷凍ユニット３０と、熱交換ユニット４０と、制御部６０と、センサ部７０を備えている。
給気流路１は、外部から流入した外気Ａ１を室内（空調対象）に給気するものであり、第一送風ファン３が外部側開口１ａから外気Ａ１を取り込んで、外気Ａ１を室内側開口１ｂから室内に給気する。
排気流路２は、室内から流入した還気Ａ２を外部に排気するものであり、第二送風ファン４が室内側開口２ｂから還気Ａ２を取り込んで、この還気Ａ２を外部側開口２ａから外部に排気する。この排気流路２は、給気流路１と並設されている。
デシカント部１０は、回転型のものであり、ハニカム状通路の束からなる円盤状のロータ部材（不図示）と、このロータ部材のハニカム状通路の表面にしみ込んだシリカゲル系吸着剤や高分子収着材とで構成されている。デシカント部１０は、給気流路１と排気流路２とに亘って配設されて還気Ａ２又は外気Ａ１がハニカム状通路を通過するように構成されており、ロータ部材を回転駆動することで、給気流路１と排気流路２との間でハニカム状通路を入れ替える。
このデシカント部１０は、給気流路１においてハニカム状通路を通過する外気Ａ１に含まれる水分を流路表面に吸着する。そして、ロータ部材が回転することにより、水分を吸着したハニカム状通路を排気流路２に位置させ、吸着した水分をハニカム状通路を通過する還気Ａ２で脱着する。
顕熱交換器２０は、給気流路１のうちデシカント部１０と第二冷却用コイル４４（後述する。）との間における外気Ａ１と、排気流路２のうち再生用加熱コイル４５（後述する。）と室内との間における還気Ａ２との間で熱を交換させる。
顕熱交換器２０は、回転型のものであり、アルミシートを段ボール状に加工して円筒状に巻いた形状のハニカムロータからなる。この顕熱交換器２０は、給気流路１において、除湿後（デシカント部１０通過後）の外気Ａ１を通過させ、この通過する外気Ａ１が有する熱を奪って顕熱交換器２０の一部に蓄熱部を形成する。その後、回転駆動されることにより、蓄熱部を排気流路２に位置させ、この蓄熱部を通過する還気Ａ２に熱を付与する。
冷凍ユニット３０は、外気Ａ１から熱を奪う第一冷却用コイル（第一冷却部）３１と、第一冷却用コイル３１を冷却する冷凍機３２と、冷凍機３２から第一冷却用コイル３１が奪った熱を放出する冷却塔３３と、第一冷却用コイル３１と冷凍機３２との間で冷水を圧送するポンプ３４ａと、冷凍機３２と冷却塔３３との間で冷却水を圧送するポンプ３４ｂとで概略構成されている。
この冷凍ユニット３０は、第一冷却用コイル３１に流入する外気Ａ１を、予め設定された目標給気温度まで冷却するように、制御部６０によって制御される。
熱交換ユニット４０は、温水ヒートポンプ（ヒートポンプ）４１と温水循環路（高温熱媒体循環路）４２と熱源水循環路（低温熱媒体循環路）４３とを有する熱供給部５０と、第二冷却用コイル（第二冷却部）４４と、再生用加熱コイル（加熱部）４５とで概略構成されている。
温水ヒートポンプ４１は、冷媒を圧縮する圧縮機４１ａと、圧縮された冷媒を冷却して凝縮する凝縮器４１ｂと、凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁４１ｃと、膨張させた冷媒を蒸発させる蒸発器４１ｄとを有している。この温水ヒートポンプ４１は、冷水（熱源水）と温水とを同時に取り出しが可能である。
なお、凝縮器４１ｂ及び蒸発器４１ｄは、冷媒−水熱交換器であり、汎用的なプレート式熱交換器や二重管熱交換器などを用いることができる。
温水循環路４２は、再生用加熱コイル４５と温水ヒートポンプ４１とに接続されており、これら再生用加熱コイル４５と温水ヒートポンプ４１との間において温水を循環させる。この温水循環路４２の温水は、温水ヒートポンプ４１の凝縮器４１ｂを介して冷媒から受け取った熱を再生用加熱コイル４５に受け渡す。
熱源水循環路４３は、第二冷却用コイル４４と温水ヒートポンプ４１とに接続されており、これら第二冷却用コイル４４と温水ヒートポンプ４１との間において、低温の熱源水を循環させる。この熱源水循環路４３の熱源水は、第二冷却用コイル４４から受け取った熱を、蒸発器４１ｄを介して第二冷却用コイル４４に受け渡す。
第二冷却用コイル４４は、熱源水循環路４３を循環する熱源水によって低温になっており、顕熱交換器２０を通過した外気Ａ１から熱を奪って外気Ａ１を冷却する。換言すれば、第二冷却用コイル４４は、温水ヒートポンプ４１の蒸発器４１ｄを低温熱源としている。
再生用加熱コイル４５は、温水循環路４２を循環する温水によって熱が供給されるようになっている。換言すれば、再生用加熱コイル４５は、温水ヒートポンプ４１の凝縮器４１ｂを高温熱源としている。
このような構成からなる熱交換ユニット４０は、第二冷却用コイル４４が外気Ａ１から奪った熱が熱源水に移動し、この熱源水の熱が温水ヒートポンプ４１の蒸発器４１ｄによって奪われて冷媒に移動した後に、冷媒の熱が凝縮器４１ｂによって温水に移動して、再生用加熱コイル４５に供給されるようになっている。
また、再生用加熱コイル４５に供給される供給熱量は、潜熱負荷に比例して増減するように、制御部６０によって制御される。
なお、「供給熱量」とは、単位質量当たりの供給熱量を意味する（以下同じ）。
センサ部７０は、外気Ａ１の乾球温度及び絶対湿度を検出して制御部６０に出力する。
センサ部７１は、還気Ａ２の絶対湿度を検出して制御部６０に出力する。
制御部６０は、還気Ａ２の温度が再生温度範囲（図２参照）となるように制御すると共に、潜熱負荷に比例して再生用加熱コイル４５への供給熱量を増減させる。ここで、本実施形態においては、再生温度の下限を吸湿材の脱着温度としており、上限を温水ヒートポンプ４２の供給可能温度（例えば、９０℃）以下としている。なお、再生温度の上限は、吸湿材の構造変化が生じない温度に設定してもよい。
上記制御部６０の処理をより詳細に述べると、制御部６０は、予め設定された目標絶対湿度と、センサ部７０から入力された外気Ａ１の絶対湿度との差分を潜熱負荷として演算する。ここで、デシカント部１０の潜熱負荷処理能力(吸着・脱着能力)は、主に次の各要素、給気流路１のデシカント部入口乾球温度及び絶対湿度、並びに、排気流路２のデシカント部入口乾球温度及び絶対湿度、で決定される。制御部６０は、前記の潜熱負荷に加え、センサ部７０から入力された外気Ａ１の乾球温度及び絶対湿度(給気流路１のデシカント部入口乾球温度及び絶対湿度に等しい)、センサ部７１から入力された排気流路２の顕熱交換器出口Ｅにおける還気Ａ２の絶対湿度(排気流路２のデシカント部入口絶対湿度に等しい)を用い、潜熱負荷と前記各要素との関係（潜熱負荷と前記各要素との関数、あるいは、潜熱負荷と前記各要素とが対応付けられたテーブル）により、演算した潜熱負荷に対応する排気流路２のデシカント部入口乾球温度を求める。
そして、センサ部７１から入力された排気流路２の顕熱交換器出口Ｅにおける還気Ａ２の乾球温度と、前記の排気流路２のデシカント部入口乾球温度から、再生用加熱コイル４５に供給すべき温水温度を求め、熱供給部５０を制御する。この際、第二冷却用コイル４４が外気Ａ１から奪う奪熱量は、温水温度の変化、言い換えると再生用加熱コイル４５への供給熱量の増減に合わせて増減することとなる。
次に、上記の構成からなるデシカント空調システムＳ１の動作について図を用いて説明する。
まず最初に、制御部６０の動作について説明する。
制御部６０は、温水ヒートポンプ４１から再生用加熱コイル４５への供給熱量を、還気Ａ２の温度が再生温度範囲となるように制御すると共に、潜熱負荷に比例して供給熱量を増減させる。具体的には、温水と熱源水との熱交換量と、温水の温度及び流量とを制御することによって再生用加熱コイル４５への供給熱量を制御する。例えば、潜熱負荷がＬｌ１からＬｌ２に低下した場合には、デシカント部１０を再生するための必要熱量も少なくて済むために、供給熱量をＱｈ２からＱｈ３に減少させる（図２参照）。
すると、温水ヒートポンプ４１は、制御部６０によって制御された供給熱量に応じて、第二冷却用コイル４４が外気Ａ１から奪った熱を再生用加熱コイル４５に供給する（図２参照）。
そして、制御部６０は、第二冷却用コイル４４が熱を奪った後の外気Ａ１から、第一冷却用コイル３１で熱を奪わせて、外気Ａ１を目標給気温度まで冷却させる。
続いて、デシカント空調システムＳ１における外気Ａ１又は還気Ａ２の状態について、これら外気Ａ１又は還気Ａ２の流れに即して説明する。図２は、デシカント空調システムＳ１における空気の状態変化を示す空気線図である。
まず、図１に示すように、外部側開口１ａから給気流路１に流入した外気Ａ１が、デシカント部１０を通過すると（〈１〉→〈２〉）、外気Ａ１の水分がハニカム状通路の表面に吸着され、図２に示すように、絶対湿度が低下する。また、給気流路１におけるハニカム状通路は、排気流路２において外気Ａ１よりも高温の還気Ａ２で再生されて、外気Ａ１よりも高温となっている。このため、給気流路１において外気Ａ１がデシカント部１０（ハニカム状通路）を通過すると外気Ａ１の乾球温度が上昇する（〈１〉→〈２〉）。
例えば、デシカント部１０を通過することで、外気Ａ１の絶対湿度が15g/kg(DA)から9g/kg(DA)に低下し、乾球温度が29℃から49℃に上昇する。
次いで、図１に示すように、外気Ａ１が顕熱交換器２０を通過すると（〈２〉→〈３〉）、図２に示すように、外気Ａ１が顕熱交換器２０によって熱を奪われて冷却される。例えば、顕熱交換器２０を通過することで、乾球温度が49℃から34℃に低下する。
次いで、図１に示すように、外気Ａ１が第二冷却用コイル４４を通過すると（〈３〉→〈３〉´）、図２に示すように、外気Ａ１が第二冷却用コイル４４によって熱を奪われて冷却される。つまり、上述したように、制御部６０が制御した供給熱量に合わせて定まる奪熱量の分だけ、外気Ａ１が冷却される。
例えば、第二冷却用コイル４４を通過することで、乾球温度が34℃から26℃に低下する。
次いで、図１に示すように、外気Ａ１が第一冷却用コイル３１を通過すると（〈３〉´→〈４〉）、図２に示すように、外気Ａ１が第一冷却用コイル３１によって熱を奪われて冷却される。つまり、上述したように、制御部６０は、第一冷却用コイル３１で外気Ａ１を冷却させ、外気Ａ１を設定された目標給気温度にする。
例えば、第一冷却用コイル３１を通過することで、乾球温度が26℃から18℃に低下する。
この際、第一冷却用コイル３１が処理する熱量（比エンタルピ落差）は、第二冷却用コイル４４が処理した奪熱量だけ少なくなっているために（Ｑｃ２→Ｑｃ３）、第二冷却用コイル４４を省略した構成に比べて相対的に冷凍機３２の動力が少なくなる。
このようにして目標給気温度となった外気Ａ１が室内に給気されることとなる。
次いで、図１に示すように、室内から室内側開口２ｂを介して排気流路２に流入した還気Ａ２が、顕熱交換器２０を通過すると（〈５〉→〈６〉）、図２に示すように、還気Ａ２が顕熱交換器２０から熱を受け取って加熱される。例えば、顕熱交換器２０を通過することで、乾球温度が28℃から44℃に上昇する。なお、還気Ａ２は室内を経由することで、乾球温度18℃（給気温度）から乾球温度28℃に昇温している。
次いで、図１に示すように、還気Ａ２が再生用加熱コイル４５を通過すると（〈６〉→〈７〉）、図２に示すように、還気Ａ２が再生用加熱コイル４５から熱を受け取って加熱される。例えば、還気Ａ２が再生用加熱コイル４５を通過することで、乾球温度44℃から乾球温度56℃に昇温する。
次いで、図１に示すように、還気Ａ２がデシカント部１０を通過すると（〈７〉→〈８〉）、デシカント部１０の水分を脱着して、図２に示すように、還気Ａ２の絶対湿度が上昇する。また、排気流路２におけるハニカム状通路は、給気流路１において還気Ａ２よりも低温の外気Ａ１を通過させることから、還気Ａ２よりも低温となっている。このため、排気流路２において還気Ａ２がデシカント部１０（ハニカム状通路）を通過すると還気Ａ２の乾球温度が低下する（〈７〉→〈８〉）。
例えば、デシカント部１０を通過することで、還気Ａ２の絶対湿度が9g/kg(DA)から17g/kg(DA)に上昇し、乾球温度が56℃から39℃に低下する。
そして、この還気Ａ２が外部に排気される。
以上説明したように、デシカント空調システムＳ１によれば、第二冷却用コイル４４が外気Ａ１から奪った熱を再生用加熱コイル４５に供給するので、給気流路１を通過する外気Ａ１の熱が排気流路２を通過する還気Ａ２に移動する。これにより、第一冷却用コイル３１が処理する熱量（比エンタルピ落差）を軽減するので（Ｑｃ２→Ｑｃ３）、冷凍機３２の動力を軽減してエネルギー消費量を削減することができる。また、第二冷却用コイル４４から再生用加熱コイル４５に熱を供給するので、ボイラ等の高温熱源を用いた場合に比べて、加熱に要するエネルギーを削減することができる。
図３は、デシカント空調システムＳ１の比較例であるデシカント空調システムＣであり、図４は、デシカント空調システムＣにおける空気の状態変化を示す空気線図である。
図３に示すように、デシカント空調システムＣは、デシカント空調システムＳ１の構成から熱供給部５０を省略した構成となっており、再生用加熱コイル４５の加熱源としてボイラＢを備えている。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
図４に示すように、デシカント空調システムＣは顕熱交換器２０を通過した外気Ａ１を、目標給気温度まで冷却するために（〈３〉→〈４〉）、冷凍ユニット３０のみで熱量（比エンタルピ落差）Ｑｃ２を処理しなければならない。これに対して、デシカント空調システムＳ１は、図２に示すように、顕熱交換器２０を通過した外気Ａ１を、第二冷却用コイル４４で冷却した後に（〈３〉→〈３〉´）、冷凍ユニット３０で目標給気温度まで冷却するので（〈３〉´→〈４〉）、冷凍ユニット３０が処理する熱量（比エンタルピ落差）がＱｃ２からＱｃ３に軽減される。これにより、冷凍機３２の動力を軽減することができ、エネルギー消費量を削減することができる。
一方、熱交換ユニット４０は、比較的に小さい動力で大きな熱量を移動させることができるので、ボイラＢを用いたデシカント空調システムＣに比べて、加熱に要するエネルギーを削減することができる。
従って、空調システム全体としてエネルギー消費量を削減することができる。
また、外気Ａ１と還気Ａ２との間で熱を交換させる顕熱交換器２０を備えるので、外気Ａ１から還気Ａ２に熱が移動する前段階で、予め熱交換がされることとなる。これにより、熱交換ユニット４０で移動させる熱量を小さくすることができるので、温水ヒートポンプ４１の動力を抑制することができ、空調システム全体としてエネルギー消費量をさらに削減することができる。
また、潜熱負荷に比例して再生用加熱コイル４５への供給熱量を増減させるので（Ｑｈ２→Ｑｈ３）、潜熱負荷に対して供給熱量が過大になることを防止すると共に、温水ヒートポンプ４１の動力を抑制することができる。これにより、エネルギー消費量をさらに削減することができる。
例えば、潜熱負荷が減少したときには、デシカント部１０が外気Ａ１から吸湿する水分が少なくなるために、デシカント部１０を再生するための必要熱量も少なくて済む。この場合に、再生用加熱コイル４５に一定の供給熱量Ｑｈ２を供給していると、潜熱負荷に対して供給熱量が過大となる。
一般に、温水ヒートポンプ及び冷凍機の消費動力は、蒸発器圧力を凝縮器圧力まで昇圧する圧縮機動力がほとんどを占めるため、いかにこの差（温水ヒートポンプであれば熱源水出口温度と温水出口温度との差分、冷凍機であれば冷水出口温度と冷却水出口温度との差分）を小さくすることができるかが動力を軽減するために重要となる。
仮に、デシカント空調システムＳ１において、再生用加熱コイル４５への供給熱量（温水供給温度）が潜熱負荷に対して過大な状態であると、温水ヒートポンプ４１における熱源水出口温度と温水出口温度との差分を小さくする余地があるにも関わらず、この分だけ温水ヒートポンプ４１の圧縮機４１ａが稼働することとなって余分に動力を消費しなければならない。同様に、第一冷却用コイル３１での奪熱量（冷水供給温度）を潜熱負荷の大きさに係わらず一定にすると、冷凍機３２における冷水出口温度と冷却水出口温度との差分を小さくする余地だけ冷凍機３２の圧縮機が稼働することとなって余分な動力が消費される。
デシカント空調システムＳ１によれば、図２に示すように、潜熱負荷が減少した場合に、供給熱量をＱｈ２からＱｈ３に減少させて熱源水出口温度と温水出口温度との差分を小さくするので、温水ヒートポンプ４１の圧縮機４１ａの動力を軽減し、エネルギーの消費量を削減することができる。
また、目標給気温度となるように第一冷却用コイル３１で外気Ａ１を冷却させるので、再生用加熱コイル４５への供給熱量に応じて第二冷却用コイル４４を冷却するための冷凍機３２の動力を適切に抑制しつつ、外気Ａ１を確実に目標給気温度にすることができる。
また、熱交換ユニット４０の構成によれば、比較的に簡素なシステム構成にすることができる。
続いて、本発明の第二実施形態に係るデシカント空調システムＳ２について図５を用いて説明する。図５は、デシカント空調システムＳ２の概略構成図である。なお、図５において、図１〜図４と同様の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
図５に示すように、デシカント空調システムＳ２は、給気流路１のうちデシカント部１０と外部との間に設けられ、外気Ａ１を冷却する予冷却用コイル（予冷却部）３６と、予冷却用コイル３６と第一冷却用コイル３１とを連通させるヘッダ３５とを備えており、冷凍機３２が予冷却用コイル３６と第一冷却用コイル３１とに冷水を供給可能である。
この構成において、冷凍機３２のＣＯＰ（成績係数）は、温水ヒートポンプ４１のＣＯＰよりも高くなっている。
上述した第一実施形態においては、デシカント部１０の吸着脱着を再生温度で制御する構成としたが、本実施形態においては、給気流路１のデシカント部１０の直前に予冷却用コイル３６を設け、外気温度を制御することによりデシカント部１０の吸着脱着を制御すると共に、デシカント部１０の再生温度をより低くしている。
上述した通り、デシカント部１０の潜熱負荷処理能力は、主に給気流路１のデシカント部入口乾球温度及び絶対湿度、並びに、排気流路２のデシカント部入口乾球温度及び絶対湿度、で決定される。そのため、予冷却用コイル３６を用いて給気流路１のデシカント部入口乾球温度を下げることにより、排気流路２のデシカント部入口乾球温度を下げることができる。
例えば、再生加熱用コイル４５への供給温水温度の上限値を技術的な上限値（技術的に設定可能な温度の上限値）とは別に設定しておき、上述した手順で求められた再生加熱用コイル４５への供給温水温度が設定上限値を超えた場合に、再生加熱用コイル４５への供給温水温度が設定上限値となる給気流路１のデシカント部入口乾球温度を求める。そして、この求めた給気流路１のデシカント部入口乾球温度と、センサ部７０から入力される外気Ａ１の入口乾球温度とから求めた必要冷却熱量を、冷凍機３２から予冷却用コイル３６へ供給する。
なお、予冷後の外気Ａ１の温度は給気温度を下回ることはほとんどなく、予冷却用コイル３６への冷水供給温度は第一冷却用コイル３１と同じ冷水温度でよい。
この状態においては、例えば図５に示す〈１〉〜〈８〉における各乾球温度（℃）−絶対湿度（g/kg）が、〈１〉において28℃−15g/kg、〈１〉´において19℃−13g/kg、〈２〉において41℃−9/kg、〈３〉において28℃−9g/kg、〈４〉において18℃−9g/kg、〈５〉において28℃−9g/kg、〈６〉において38℃−9g/kg、〈７〉において60℃−9g/kg、〈８〉において38℃−16g/kgとなる。
また、予冷却用コイル３６において流入冷水温度が15℃、流出冷水温度が20℃、第一冷却用コイル３１において流入冷水温度が21℃、流出冷水温度が26℃、第二冷却用コイル４４において流入冷水温度が15℃、流出冷水温度が20℃、再生用加熱コイル４５において流入温水温度が63℃、流出温水温度が53℃となる。
この構成によれば、再生加熱用コイル４５への供給温水温度を下げることができ、温水ヒートポンプ４１の消費動力を低減して温水ヒートポンプ４１のＣＯＰの改善を図ることができると共に、温水ヒートポンプ４１と比較してＣＯＰの高い冷凍機３２に潜熱負荷処理に必要な熱量が分配されることにより、システム全体でより消費動力を低減できる。換言すれば、図６に示すように、潜熱負荷の処理に必要な熱量を温水ヒートポンプ４１だけでなく、冷凍機３２でも賄うことにより、より消費エネルギーの削減を達成することができる。
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、顕熱交換器２０を回転型としたが流路切替式の静止型を用いてもよい。また、顕熱交換器２０を省略してもよい。
また、上述した実施の形態では、デシカント部１０を回転型にしたが流路切替式の静止型を用いてもよい。
また、センサ部７０は、デシカント部１０よりも上流側に設けてもよい。
１…給気流路
２…排気流路
１０…デシカント部
２０…顕熱交換器（顕熱交換部）
３１…第一冷却用コイル（第一冷却部）
３２…冷凍機
３５…ヘッダ
３６…予冷却用コイル（予冷却部）
４１…温水ヒートポンプ（ヒートポンプ）
４２…温水循環路（高温熱媒体循環路）
４３…熱源水循環路（低温熱媒体循環路）
４４…第二冷却用コイル（第二冷却部）
４５…再生用加熱コイル（加熱部）
５０…熱供給部
６０…制御部
Ａ１…外気
Ａ２…還気
Ｓ１，Ｓ２…デシカント空調システム

Claims (6)

  1. 外部から流入した外気を空調対象に給気する給気流路と、
    前記空調対象から流入した還気を外部に排気する排気流路と、
    前記給気流路を通過する前記外気から水分を吸着すると共に、前記排気流路を通過する前記還気に前記吸着した水分を脱着するデシカント部と、
    前記給気流路のうち前記デシカント部と前記空調対象との間に設けられ、前記外気を冷却する第一冷却部と、
    前記給気流路のうち前記デシカント部と前記第一冷却部との間に設けられ、前記外気から熱を奪って冷却する第二冷却部と、
    前記排気流路のうち前記デシカント部と前記空調対象との間に設けられ、少なくとも前記デシカント部が前記水分を脱着する再生温度まで前記還気を加熱する加熱部と、
    前記第二冷却部が前記外気から奪った熱を前記加熱部に供給する熱供給部とを備えることを特徴とするデシカント空調システム。
  2. 前記給気流路のうち前記デシカント部と前記第二冷却部との間における前記外気と、前記排気流路のうち前記加熱部と前記空調対象との間における前記還気との間で熱を交換させる顕熱交換部を備えることを特徴とする請求項１に記載のデシカント空調システム。
  3. 前記空調対象の潜熱負荷に比例して前記加熱部への供給熱量を増減させる制御部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のデシカント空調システム。
  4. 前記第二冷却部は、前記供給熱量に応じて前記外気から奪う奪熱量を増減させると共に、
    前記制御部は、前記空調対象に給気される前記外気が目標給気温度となるように、前記第一冷却部で前記外気を冷却させることを特徴とする請求項３に記載のデシカント空調システム。
  5. 前記熱供給部は、前記加熱部に接続されると共に相対的に高温となった高温熱媒体が循環する高温熱媒体循環路と、前記第二冷却部に接続されると共に相対的に低温となった低温熱媒体が循環する低温熱媒体循環路と、前記低温熱媒体の熱を前記高温熱媒体に移動させるヒートポンプとを有することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のデシカント空調システム。
  6. 前記給気流路のうち前記デシカント部と前記外部との間に設けられ、前記外気を冷却する予冷却部と、
    前記予冷却部と前記第一冷却部とを連通させるヘッダと、
    前記予冷却部と前記第一冷却部とのうち少なくとも一方に冷水を供給可能な冷凍機とを備えることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載のデシカント空調システム。
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