JP2012193903A - Air conditioning system using outside air, and outside air heat exchange system of the same - Google Patents

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正樹 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To maximize the coefficient of performance of an outside air heat exchange system or air conditioning system using outside air.SOLUTION: In a control device 30, the coefficient of performance and an estimated coefficient of performance are determined based on a measured temperature in the charge and discharge of the outside air by thermometers 21, 22, the power consumption of a fan 11b and a pump 13 by power meters 23, 24, and the number of rotations and virtual number of rotations of the fan 11b, and based on the magnitude correlation of the determined coefficients, the number of rotations of the fan 11b is increased or decreased so as to improve the coefficient of performance.

Description

本発明は、外気を利用する空調システムに関する。   The present invention relates to an air conditioning system that uses outside air.

従来より、外気を利用する空調システム(以下、外気利用空調システム)が存在する。
この様な外気利用空調システムは、例えばサーバルーム/データセンタ等に対して設置されている。ここでは、一例として、空調対象空間が、多数のサーバ装置が設置されているサーバルームであるものとして説明するが、この例に限らない。
Conventionally, there is an air conditioning system that uses outside air (hereinafter, an outside air-using air conditioning system).
Such an outside air-use air conditioning system is installed in a server room / data center, for example. Here, as an example, the air-conditioning target space will be described as a server room in which a large number of server devices are installed, but the present invention is not limited to this example.

上記サーバルームの例の場合、稼動中のサーバ装置(コンピュータ;そのCPU等)が主な発熱源となり、たとえ冬季のように外気温度が低い時期であっても、冷房が必要となる。逆にこれを利用して、主に夏季以外の外気温度が比較的低い時期において、外気を利用することで補助的な作用により空調装置の省エネ化を図ることが行われている。   In the case of the server room, the server device (computer; its CPU, etc.) in operation is a main heat source, and cooling is required even when the outside air temperature is low as in winter. On the other hand, by using this, mainly in the period when the outside air temperature is relatively low except during summer, energy saving of the air conditioner is achieved by using the outside air by an auxiliary action.

すなわち、まず、サーバルームに対して、一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムが設置されている。よく知られているように、この様な冷凍サイクルによる空調システムでは、配管を用いて各機器(圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器)に冷媒を循環させるものであり、冷媒を、圧縮機で圧縮し、凝縮器で冷却して圧力が高い液体をつくり、膨張弁で圧力を下げ、蒸発器で低温で気化させて気化熱で周囲の熱を奪い取るものである。サーバルームからのリターン空気(暖気)を、蒸発器に通過させることで冷却して冷気を生成する。生成した冷気は、サーバルームに供給して発熱しているサーバ装置等を冷却することで暖気となり、この暖気を再び上記のように蒸発器に通過させることになる。   That is, first, an air conditioning system using a general refrigeration cycle such as a vapor compression type is installed in the server room. As is well known, in such an air conditioning system using a refrigeration cycle, refrigerant is circulated to each device (compressor, condenser, expansion valve, evaporator) using piping, and the refrigerant is compressed. It is compressed by a machine, cooled by a condenser to produce a high-pressure liquid, the pressure is reduced by an expansion valve, vaporized at a low temperature by an evaporator, and the surrounding heat is taken away by the heat of vaporization. Return air (warm air) from the server room is cooled by passing it through an evaporator to generate cool air. The generated cold air is supplied to the server room to cool the server device that generates heat, and becomes warm air, and the warm air is again passed through the evaporator as described above.

尚、通常、屋内には、上記蒸発器や、リターン空気の吸気や冷気の排気の為のファン等を有するユニット(エアハンドリングユニット)が設けられる。
尚、上述した一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムのことを、簡略化して「冷凍サイクルによる空調システム」や「一般的な空調システム」等と記す場合もある。
In general, a unit (air handling unit) having the above-described evaporator and a fan for intake of return air or exhaust of cold air is provided indoors.
Note that the above-described general air compression system such as a vapor compression type refrigeration cycle may be simplified and referred to as an “air conditioning system using a refrigeration cycle”, a “general air conditioning system”, or the like.

ここで、上記外気利用空調システムでは、上記一般的な空調システムに加えて、更に外気熱交換システムを設けている。この外気熱交換システムは、上述したエアハンドリングユニットの前段で、上記サーバルームからのリターン空気(暖気)を冷却してその温度を下げるものである。これより、エアハンドリングユニットに流入する暖気の温度が低くなるので、一般的な空調システムにおける冷却負荷が軽減でき、その消費電力を減少させることができる。尚、外気熱交換システムにおいて多少の電力消費が生じるが、これは一般的な空調システムの消費電力の減少量に比べれば、非常に小さなものとなる。よって、全体としての消費電力も、一般的な空調システムのみの場合と比べて、小さくなり、省エネ効果が得られる。   Here, in the said outside air utilization air conditioning system, in addition to the said general air conditioning system, the outside air heat exchange system is further provided. This outdoor air heat exchange system cools return air (warm air) from the server room and lowers its temperature in the front stage of the air handling unit described above. Thereby, since the temperature of the warm air flowing into the air handling unit is lowered, the cooling load in a general air conditioning system can be reduced, and the power consumption can be reduced. In addition, although some electric power consumption arises in an external air heat exchange system, this is a very small thing compared with the reduction amount of the electric power consumption of a general air conditioning system. Therefore, the power consumption as a whole is smaller than that of a general air conditioning system alone, and an energy saving effect is obtained.

上記外気熱交換システムの構成は、例えば屋外と屋内とにそれぞれ熱交換器を設け、この2つの熱交換器間に配管を接続して、配管内に冷却液(例えば水など)を循環させるものである。これは、例えばポンプ等の動力によって冷却液を循環させるものである。尚、ここでは、屋外に設置する熱交換器を「空冷熱交換器」と呼ぶものとし、屋内に設置する熱交換器はそのまま「熱交換器」と呼ぶものとする。   The configuration of the outdoor air heat exchange system is, for example, a system in which heat exchangers are provided outdoors and indoors, a pipe is connected between the two heat exchangers, and a coolant (for example, water) is circulated in the pipe. It is. For example, the coolant is circulated by power such as a pump. Here, a heat exchanger installed outdoors is referred to as an “air-cooled heat exchanger”, and a heat exchanger installed indoors is referred to as a “heat exchanger” as it is.

「空冷熱交換器」には外気を通過させる。これはファン等を用いて外気の吸気・排気を行うものである。「空冷熱交換器」内には上記の通り冷却液(例えば水など)も通過し、外気と冷却液との間で熱交換が行われることになる。   The outside air is passed through the “air-cooled heat exchanger”. In this method, outside air is sucked and exhausted using a fan or the like. As described above, the coolant (for example, water) also passes through the “air-cooled heat exchanger”, and heat exchange is performed between the outside air and the coolant.

同様に、「熱交換器」には上記リターン空気(暖気)を通過させる。これはファン等を用いてリターン空気の吸気・排気を行うものである。「熱交換器」内には上記の通り冷却液(例えば水など)も通過し、リターン空気と冷却液との間で熱交換が行われることになる。   Similarly, the return air (warm air) is passed through the “heat exchanger”. This uses a fan or the like to intake and exhaust return air. As described above, the coolant (for example, water) also passes through the “heat exchanger”, and heat exchange is performed between the return air and the coolant.

ここで、「空冷熱交換器」、「熱交換器」の何れにおいても、当然のことながら、上記熱交換は、温度が高い方から温度が低い方へと熱が移動することになる。よって、例えば冬季であれば「空冷熱交換器」に流入する冷却液の温度より外気温度が低いので、冷却液は外気によって冷却することになる。そして、「熱交換器」においては、この様に外気によって冷却された冷却液によって、リターン空気(暖気)が冷却されることになる。   Here, in any of the “air-cooled heat exchanger” and the “heat exchanger”, as a matter of course, in the heat exchange, heat is transferred from a higher temperature to a lower temperature. Therefore, for example, in winter, the outside air temperature is lower than the temperature of the coolant flowing into the “air-cooled heat exchanger”, so the coolant is cooled by the outside air. In the “heat exchanger”, the return air (warm air) is cooled by the coolant thus cooled by the outside air.

しかしながら、「空冷熱交換器」において外気温度が冷却液の温度より高い場合には、冷却液が冷却されず、逆に温度上昇する可能性もある。これは極端な例であるが、「空冷熱交換器」において得られる熱交換能力は、外気温度によって変動するものであり、基本的に、外気温度が高くなるほど(換言すれば外気と冷却液との温度差が小さくなるほど)、熱交換能力は小さくなる。   However, in the “air-cooled heat exchanger”, when the outside air temperature is higher than the temperature of the coolant, the coolant is not cooled, and the temperature may rise. Although this is an extreme example, the heat exchange capacity obtained in the “air-cooled heat exchanger” varies depending on the outside air temperature. Basically, the higher the outside air temperature (in other words, the outside air and the coolant). The smaller the temperature difference is, the smaller the heat exchange capacity becomes.

ここで、上記外気熱交換システムのように外気を用いて空冷熱交換器で冷却液媒体を冷却する場合、上述したように冷却液媒体をポンプ等で空冷熱交換器内に流すと共に、外気をファンで取り込むが、得られる熱交換能力は外気温度によって変動する。更に、得られる熱交換能力は、ファンの風量によっても変動する。ファンの風量を増加させることで冷却能力は増加するが、同時にファン動力も増加することになり(よって消費電力が増大し)、冷却効率の指標である成績係数(COP)(=単位消費電力あたりの冷却能力(熱交換量))が低下する場合があった。   Here, when the cooling liquid medium is cooled by the air-cooled heat exchanger using the outside air as in the above-described outside air heat exchange system, the cooling medium is flowed into the air-cooling heat exchanger with a pump or the like as described above, and the outside air is Although it takes in with a fan, the heat exchange capability obtained changes with outside temperature. Furthermore, the heat exchange capacity obtained varies depending on the airflow of the fan. Increasing the fan air flow increases the cooling capacity, but at the same time increases the fan power (thus increasing power consumption), and the coefficient of performance (COP) (= per unit power consumption) is an index of cooling efficiency. In some cases, the cooling capacity (heat exchange amount) of the battery was reduced.

ここで、従来より、室外ファンの回転数を制御して消費電力を最小にする例は幾つか知られている。例えば特許文献1、2等に記載の従来技術が知られている。
特許文献1の発明は、圧縮機、室外側熱交換器、室外ファン、室外電動膨張弁、室内側熱交換器、室内電動膨張弁等から成る空気調和機であって、目標空調負荷点に近づける目標空調運転が可能であると共に、例えば圧縮機の周波数や室外ファンの回転数等を制御して、消費電力量が略最小になる運転を可能とするものである。
Here, conventionally, several examples are known in which the rotational speed of an outdoor fan is controlled to minimize power consumption. For example, conventional techniques described in Patent Documents 1 and 2 are known.
The invention of Patent Document 1 is an air conditioner including a compressor, an outdoor heat exchanger, an outdoor fan, an outdoor electric expansion valve, an indoor heat exchanger, an indoor electric expansion valve, and the like, and is close to a target air conditioning load point. The target air-conditioning operation is possible, and for example, by controlling the frequency of the compressor, the rotational speed of the outdoor fan, etc., the operation with the power consumption amount substantially minimized is enabled.

また、特許文献2の発明は、除湿運転時に、室内温度と室内設定温度との差及び室内湿度と室内設定湿度との差に応じて、圧縮機及び室外ファンの回転数を補正することで、除湿効率の最大化を図るように除湿運転の制御を行うものである。   Further, the invention of Patent Document 2 corrects the rotation speed of the compressor and the outdoor fan according to the difference between the room temperature and the room set temperature and the difference between the room humidity and the room set humidity during the dehumidifying operation. The dehumidifying operation is controlled so as to maximize the dehumidifying efficiency.

特開2003−185219号公報JP 2003-185219 A 特開平11−304285号公報JP-A-11-304285

上述した特許文献1,2の発明は、何れも一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムの制御に関するものであり、これをそのまま外気利用空調システム(外気熱交換システム)に適用しても、有効な省エネ効果/成績係数向上効果は期待できない。   The inventions of Patent Documents 1 and 2 described above all relate to control of an air conditioning system using a general refrigeration cycle such as a vapor compression type, and are applied to an outside air-use air conditioning system (outside air heat exchange system) as it is. However, an effective energy saving effect / performance coefficient improvement effect cannot be expected.

すなわち、特許文献1,2の発明の場合、目標冷却負荷を予め設定するためファン回転数と冷却負荷の関係より最小消費電力を求めて制御すればよい。しかしながら、上記外気利用空調システムの場合、主にエアハンドリングユニットが冷却負荷を処理し、外気熱交換システム(空冷熱交換器等)は補助として用いる。そのため、空冷熱交換器の冷却負荷を考慮して、その上でシステム全体で最小消費電力運転をする必要がある。   That is, in the case of the inventions of Patent Documents 1 and 2, in order to preset the target cooling load, the minimum power consumption may be obtained and controlled from the relationship between the fan speed and the cooling load. However, in the case of the above-described outside air-utilizing air conditioning system, the air handling unit mainly handles the cooling load, and the outside air heat exchange system (such as an air cooling heat exchanger) is used as an auxiliary. Therefore, considering the cooling load of the air-cooled heat exchanger, it is necessary to perform the minimum power consumption operation for the entire system.

また、上述したように、外気利用空調システムの場合、外気温度が高い場合等には、外気熱交換システムを運転していると逆効果となる(成績係数が低下する)
本発明の課題は、外気熱交換システムにおける外気との熱交換量と消費電力とに基づいて成績係数を演算して、この成績係数に基づいて外気熱交換システムのファン回転数を制御することで、更に成績係数が所定の閾値未満となったら外気熱交換システムを停止することで、如何なる外気状態においてもほぼ最大効率で運転が可能となり、省エネルギー化が図れる外気利用空調システム、その外気熱交換システム等を提供することである。
Further, as described above, in the case of an outside air-conditioning air conditioning system, when the outside air temperature is high or the like, it is counterproductive if the outside air heat exchange system is operated (the coefficient of performance decreases).
An object of the present invention is to calculate a coefficient of performance based on the amount of heat exchange with the outside air and power consumption in the outside air heat exchange system, and to control the fan rotation speed of the outside air heat exchange system based on the coefficient of performance. Furthermore, when the coefficient of performance falls below a predetermined threshold, the outside air heat exchange system is stopped, so that it can be operated with almost maximum efficiency in any outside air state, and the outside air conditioning system that can save energy, and the outside air heat exchange system. Etc. is to provide.

本発明の外気利用空調システムは、冷気を生成する屋内ユニットを有する、冷凍サイクルによる空調システムと、前記屋内ユニットの前段に設けられた屋内熱交換器と屋外に設けられる空冷熱交換器とに冷却液を循環させ、前記屋内熱交換器において該冷却液と屋内の暖気との熱交換を行わせると共に、該空冷熱交換器において該冷却液と外気との熱交換を行わせる外気熱交換システムとを有する外気利用空調システムであって、前記冷却液を循環させる為のポンプの消費電力と前記空冷熱交換器が有するファンの消費電力を測定する消費電力測定手段と、前記空冷熱交換器を通過する前記外気の給気温度、排気温度を計測する温度計測手段と、該消費電力測定手段で測定した前記各消費電力を入力すると共に、前記温度計測手段で計測した前記給気温度、排気温度を入力し、前記ファンの回転数を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記給気温度と排気温度との温度差と、前記ファンの回転数に基づいて算出したファン風量とに基づいて、前記空冷熱交換器における熱交換量を算出する熱交換量算出手段と、該熱交換量と前記ポンプと前記ファンの消費電力とに基づいて、単位消費電力当たりの冷却能力を表す成績係数を算出する成績係数算出手段と、該算出された成績係数に基づいて、前記ファンの回転数を現状維持または増加/減少させ、あるいは前記外気熱交換システムを運転停止する運転制御手段とを有する。   The outdoor air-conditioning air-conditioning system of the present invention cools an air-conditioning system using a refrigeration cycle having an indoor unit that generates cold air, an indoor heat exchanger provided upstream of the indoor unit, and an air-cooled heat exchanger provided outdoors. An outdoor air heat exchange system that circulates liquid and causes heat exchange between the cooling liquid and indoor warm air in the indoor heat exchanger and heat exchange between the cooling liquid and outside air in the air-cooled heat exchanger; An air-conditioning system using outside air having power consumption measuring means for measuring power consumption of a pump for circulating the coolant and power consumption of a fan of the air-cooling heat exchanger, and passing through the air-cooling heat exchanger The temperature measuring means for measuring the supply air temperature and the exhaust temperature of the outside air and the power consumption measured by the power consumption measuring means are inputted and measured by the temperature measuring means. A control device that inputs the supply air temperature and the exhaust temperature and controls the rotational speed of the fan, and the control device determines the temperature difference between the supply air temperature and the exhaust temperature and the rotational speed of the fan. Based on the fan air volume calculated based on the heat exchange amount calculation means for calculating the heat exchange amount in the air-cooled heat exchanger, and based on the heat exchange amount and the power consumption of the pump and the fan, the unit consumption A coefficient of performance calculating means for calculating a coefficient of performance representing the cooling capacity per electric power, and based on the calculated coefficient of performance, maintaining the current rotation speed or increasing / decreasing the fan speed, or operating the outside air heat exchange system Operation control means for stopping.

上記構成の外気利用空調システムにおいて、例えば、前記制御装置は、前記ファン回転数を減少または増加させて成る仮想ファン回転数に基づいて、該仮想ファン回転数に応じた熱交換量とファン消費電力とを推定演算し、該推定した熱交換量及びファン消費電力と、前記ポンプ消費電力とに基づいて、前記仮想ファン回転数に応じた前記成績係数を推定演算する推定成績係数算出手段を更に有し、前記運転制御手段は、前記成績係数算出手段で算出した成績係数と、前記推定成績係数算出手段で推定演算した推定成績係数とを比較して、両者の大小関係に基づいて、前記ファン回転数を増加させるか、減少させるか、あるいは現状維持するかを決定するファン回転数増減決定手段を有する。   In the outside-air-use air conditioning system having the above-described configuration, for example, the control device can perform heat exchange amount and fan power consumption according to the virtual fan rotation speed based on the virtual fan rotation speed obtained by decreasing or increasing the fan rotation speed. And an estimated performance coefficient calculating means for estimating and calculating the performance coefficient according to the virtual fan rotational speed based on the estimated heat exchange amount and fan power consumption and the pump power consumption. The operation control means compares the performance coefficient calculated by the performance coefficient calculation means with the estimated performance coefficient estimated by the estimated performance coefficient calculation means, and based on the magnitude relationship between the two, Fan rotation speed increase / decrease determining means for determining whether to increase, decrease, or maintain the current state is provided.

また、例えば、前記運転制御手段は、前記成績係数が略最大となるように前記ファン回転数を増減させるものである。
また、上記構成の外気利用空調システムにおいて、例えば、前記運転制御手段は、前記算出された成績係数と、予め設定されている所定の閾値とを比較して、該成績係数が該閾値未満となった場合には前記ファンを運転停止する。これは、例えば、前記閾値は、予め算出された、前記冷凍サイクルによる空調システム単独の成績係数である。
Further, for example, the operation control means increases or decreases the fan rotation speed so that the coefficient of performance becomes substantially maximum.
In the outside air-conditioning air conditioning system having the above configuration, for example, the operation control unit compares the calculated coefficient of performance with a predetermined threshold value, and the coefficient of performance is less than the threshold value. If it does, the fan is stopped. This is, for example, the coefficient of performance of the air conditioning system alone by the refrigeration cycle, which is calculated in advance.

外気熱交換システムの成績係数が、冷凍サイクルによる空調システム単独の成績係数よりも悪いのであれば、外気熱交換システムを運転する意味がないので、外気熱交換システムの運転を停止することで、外気利用空調システム全体としての成績係数向上を図る。   If the coefficient of performance of the outside air heat exchange system is worse than the coefficient of performance of the air-conditioning system alone with the refrigeration cycle, there is no point in operating the outside air heat exchange system. Improve the coefficient of performance of the entire air conditioning system.

本発明の外気利用空調システム、その外気熱交換システム等によれば、外気熱交換システムにおける外気との熱交換量と消費電力とに基づいて成績係数を演算して、この成績係数に基づいて外気熱交換システムのファン回転数を制御することで、更に成績係数が所定の閾値未満となったら外気熱交換システムを停止することで、如何なる外気状態においても最大効率で運転が可能となり、省エネルギー化が図れる。   According to the outside air utilization air conditioning system, the outside air heat exchange system, and the like of the present invention, the coefficient of performance is calculated based on the heat exchange amount and power consumption with the outside air in the outside air heat exchange system, and the outside air is calculated based on the coefficient of performance. By controlling the fan rotation speed of the heat exchange system, if the coefficient of performance falls below a predetermined threshold, the outside air heat exchange system is stopped, allowing operation at maximum efficiency in any outside air condition, and energy saving. I can plan.

外気利用空調システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of an outside air utilization air-conditioning system. 外気熱交換システムの詳細構成図である。It is a detailed block diagram of an outside air heat exchange system. 制御装置の処理フローチャート図である。It is a process flowchart figure of a control apparatus. 外気温度と成績係数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between outside temperature and a coefficient of performance. 外気熱交換システムにおけるファン回転数と成績係数/ファン動力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the fan rotation speed and a coefficient of performance / fan power in an external air heat exchange system.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本手法の適用対象である外気利用空調システムの概略構成図である。
図示の概略構成自体は、既存の構成と見做してよく、ここでは簡単に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an outside air-use air conditioning system to which the present technique is applied.
The schematic configuration shown in the drawing may be regarded as an existing configuration, and will be briefly described here.

また尚、実施の形態の説明においても、上述した一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムのことを、簡略化して「冷凍サイクルによる空調システム」や「一般的な空調システム」等と記す場合もある。   Also, in the description of the embodiment, the above-described general vapor compression type air-conditioning system using a refrigeration cycle is simplified to “air-conditioning system using refrigeration cycle”, “general air-conditioning system”, etc. It may be noted.

図1において、空調対象であるサーバルームには複数の(多数の)サーバ装置等が設置されている。上記の通り、稼動中のサーバ装置は、発熱体と見做してよく、冷房を行わないと高温となってしまい、サーバ装置の故障を招くことになる。これは、夏季は勿論のこと、冬季など、他の季節においても同様であり、基本的には1年中、冷房が必要となる。   In FIG. 1, a plurality of (multiple) server devices and the like are installed in a server room that is an air conditioning target. As described above, the operating server device may be regarded as a heating element, and if it is not cooled, the server device becomes hot and causes a failure of the server device. The same applies to other seasons such as winter as well as summer, and basically cooling is required throughout the year.

図示の例では、一般的な空調システムにおける屋内ユニットであるエアハンドリングユニット1が、冷気を生成すると共に、この冷気を床下空間に送出し、床下空間を介して冷気をサーバルームに供給する(図示のサーバ室給気)。サーバルームに供給された冷気は、サーバ装置を冷却することで温度上昇して暖気となり、上昇してサーバルームから流出する。   In the illustrated example, the air handling unit 1 that is an indoor unit in a general air conditioning system generates cold air, sends the cold air to the underfloor space, and supplies the cold air to the server room via the underfloor space (illustrated). Server room air supply). The cool air supplied to the server room rises in temperature by being cooled by the server device, becomes warm air, rises, and flows out of the server room.

ここで、図示の例では、建屋(建物)内に空調室が設けられ、空調室内にはエアハンドリングユニット1等とサーバルームが設けられているが、ここでは特に空調室内においてサーバルームの空間以外の空間を空調室と呼ぶものとする。よって、上記サーバルームから流出する暖気(リターン空気)は、空調室内に流入するものと言える。   Here, in the illustrated example, an air-conditioning room is provided in the building (building), and the air handling unit 1 and the server room are provided in the air-conditioning room. This space is called an air conditioning room. Therefore, it can be said that warm air (return air) flowing out from the server room flows into the air-conditioned room.

そして、空調室内には図示の通りエアハンドリングユニット1と熱交換器12が設けられている。尚、一般的な空調システムのみの場合には、この空調室内に流入する暖気(図示のサーバ室還気;リターン空気)が、エアハンドリングユニット1内に流入してその内部で冷却されて冷気となって排出されることになる。   In the air conditioning room, an air handling unit 1 and a heat exchanger 12 are provided as shown. In the case of only a general air conditioning system, warm air (server room return air; return air) flowing into the air conditioning chamber flows into the air handling unit 1 and is cooled inside the air handling unit 1. Will be discharged.

また、図示の例では、上記冷凍サイクルによる空調システムの構成については、その一部であるエアハンドリングユニット1と冷媒管2のみを示し、他の構成(圧縮機、凝縮器、膨張弁等)については省略している。エアハンドリングユニット1は、上記従来で説明した通り、蒸発器1aや、リターン空気の吸気や冷気の排気の為のファン1b等を有している。また、冷媒管2は、蒸発器1aや上記不図示の圧縮機、凝縮器、膨張弁等に接続しており、これら各構成に冷媒を循環させる。   Moreover, in the example of illustration, about the structure of the air-conditioning system by the said refrigerating cycle, only the air handling unit 1 and the refrigerant | coolant pipe | tube 2 which are the parts are shown, About other structures (a compressor, a condenser, an expansion valve, etc.). Is omitted. The air handling unit 1 includes an evaporator 1a, a fan 1b for intake of return air and exhaust of cold air, and the like as described above. The refrigerant pipe 2 is connected to the evaporator 1a, the compressor (not shown), the condenser, the expansion valve, and the like, and circulates the refrigerant through these components.

尚、上記冷凍サイクルによる空調システムの構成は、上記の例に限らない。例えば、冷媒として冷水を用いるものとし、上記符号1aの構成は、蒸発器に限らず、冷水と空気との熱交換を行う熱交換器であってもよい。この例の場合、屋外には凝縮器等の代わりにクーリングタワー等が設けられる場合が少なくない。   In addition, the structure of the air-conditioning system by the said refrigerating cycle is not restricted to said example. For example, cold water is used as the refrigerant, and the configuration of the reference numeral 1a is not limited to the evaporator, but may be a heat exchanger that performs heat exchange between cold water and air. In this example, a cooling tower or the like is often provided outdoors instead of a condenser or the like.

そして、外気利用空調システムの場合、既に説明した通り、上記一般的な空調システムに加えて更に外気熱交換システムが設けられている。外気熱交換システムは、図示の空冷熱交換器11、熱交換器12、ポンプ13、配管14等から成る。尚、外気熱交換システムの詳細については、後に図2を参照して説明するものとし、ここでは簡単な説明のみとする。   In the case of an outside air-use air conditioning system, as already described, an outside air heat exchange system is further provided in addition to the general air conditioning system. The outside air heat exchange system includes an air-cooled heat exchanger 11, a heat exchanger 12, a pump 13, a pipe 14, and the like illustrated. The details of the outdoor air heat exchange system will be described later with reference to FIG. 2, and only a brief description will be given here.

空冷熱交換器11と熱交換器12は、配管14に接続しており、配管14を介して冷却液(水など)が循環している。冷却液循環の動力源は、配管14上の任意の位置に設けられるポンプ13である。   The air-cooled heat exchanger 11 and the heat exchanger 12 are connected to a pipe 14, and a coolant (such as water) is circulated through the pipe 14. A power source for circulating the coolant is a pump 13 provided at an arbitrary position on the pipe 14.

空冷熱交換器11は、屋外に設けられており、外気を通過させることで、外気と冷却液との熱交換を行わせる。空冷熱交換器11内には、外気を吸気・排気する為のファン11bが設けられている。   The air-cooling heat exchanger 11 is provided outdoors, and allows the outside air to pass through to exchange heat between the outside air and the coolant. In the air-cooled heat exchanger 11, a fan 11b for taking in and exhausting outside air is provided.

一方、熱交換器12は、屋内(空調室内)に設けられており(よって屋内熱交換器12と呼んでも良い)、リターン空気(暖気)を通過させることで、リターン空気と冷却液との熱交換を行わせる。熱交換器12は、上記暖気の流れに関してエアハンドリングユニット1の上流側(前段)に設けられている。これより、上記サーバルームから空調室内に流入した暖気(リターン空気)は、まず熱交換器12を通過した後に、エアハンドリングユニット1内に流入することになる。   On the other hand, the heat exchanger 12 is provided indoors (and thus may be referred to as the indoor heat exchanger 12), and by passing the return air (warm air), the heat of the return air and the coolant is passed. Let the exchange take place. The heat exchanger 12 is provided on the upstream side (front stage) of the air handling unit 1 with respect to the warm air flow. Thus, warm air (return air) that has flowed into the air-conditioned room from the server room first passes through the heat exchanger 12 and then flows into the air handling unit 1.

熱交換器12には、上記空冷熱交換器11において外気と熱交換して(基本的には)冷却された冷却液が流入し、この冷却液と上記リターン空気との熱交換が行われることになり、(基本的には)リターン空気は冷却液によって冷却されて温度低下することになる。どの程度温度低下するのかは、上述したように外気温度や風量等によって左右されることになる。   The heat exchanger 12 is supplied with the cooling liquid cooled (basically) by heat exchange with the outside air in the air-cooling heat exchanger 11, and heat exchange between the cooling liquid and the return air is performed. And (basically) the return air is cooled by the coolant and the temperature drops. How much the temperature is lowered depends on the outside air temperature, the air volume, etc. as described above.

尚、熱交換器12におけるリターン空気との熱交換によって(基本的には)温度上昇した冷却液は、再び空冷熱交換器11において外気との熱交換によって(基本的には)冷却されることになる。   The coolant whose temperature has risen (basically) by heat exchange with the return air in the heat exchanger 12 is cooled (basically) by heat exchange with the outside air again in the air-cooling heat exchanger 11. become.

また、尚、熱交換器12は、図示のように熱交換器本体12a、ファン12b等を有する。上記配管14は熱交換器本体12aに接続されており、上記冷却液とリターン空気が熱交換器本体12aを通過することで両者の間で熱交換が行われる。また、ファン12bによって、上記リターン空気を熱交換器12に流入させると共にエアハンドリングユニット1へ向けて排出するという空気の流れを形成する。   In addition, the heat exchanger 12 includes a heat exchanger body 12a, a fan 12b, and the like as illustrated. The pipe 14 is connected to a heat exchanger body 12a, and heat exchange is performed between the coolant and the return air through the heat exchanger body 12a. In addition, the fan 12b forms an air flow in which the return air flows into the heat exchanger 12 and is discharged toward the air handling unit 1.

上記外気熱交換システムにおける消費電力は、上記熱交換器12のファン12bと、ポンプ13と、上記空冷熱交換器11の後述するファン11bの各消費電力の合計であると見做してよい。   The power consumption in the outside air heat exchange system may be considered as the total power consumption of the fan 12b of the heat exchanger 12, the pump 13, and the fan 11b described later of the air-cooled heat exchanger 11.

上記のように、上記リターン空気は、まず熱交換器12を通過することで上記冷却液との熱交換によって(基本的には)冷却されて温度低下する。よって、エアハンドリングユニット1には、温度低下されたリターン空気が、流入することになる。よって、エアハンドリングユニット1における所定温度(設定温度)の冷気生成の為の負担が軽減されることになり、省エネ化が図れる。   As described above, the return air first passes through the heat exchanger 12 and is cooled (basically) by heat exchange with the cooling liquid, so that the temperature decreases. Therefore, the return air whose temperature has been lowered flows into the air handling unit 1. Therefore, the burden for generating cold air at a predetermined temperature (set temperature) in the air handling unit 1 is reduced, and energy saving can be achieved.

しかしながら、既に述べた通り、外気温度がある程度以上高くなると、外気熱交換システムが実質的に機能しなくなる。また、外気熱交換システムの運転の為の電力消費があるので、この電力消費分以上の機能(リターン空気の冷却)を果たさなければ、外気熱交換システムを運転する意味がないことになる。例えば、空冷熱交換器11のファン11aの回転数を増加することで外気風量を増加させれば、冷却能力は増加するが、同時にファン動力も増加することになる。従って、冷却効率の指標である成績係数(COP)(=単位消費電力あたりの冷却能力(熱交換量))が、略最適となるような制御が望まれる。   However, as already described, when the outside air temperature becomes higher than a certain level, the outside heat exchange system substantially does not function. In addition, since there is power consumption for the operation of the outside air heat exchange system, there is no point in operating the outside air heat exchange system unless a function (cooling of return air) more than this power consumption is performed. For example, if the outside air volume is increased by increasing the number of rotations of the fan 11a of the air-cooling heat exchanger 11, the cooling capacity increases, but at the same time, the fan power also increases. Therefore, it is desired to perform control so that the coefficient of performance (COP) (= cooling capacity per unit power consumption (heat exchange amount)), which is an index of cooling efficiency, is substantially optimal.

その為に、本手法では、外気熱交換システムにおいて例えば図2に示す構成とすると共に、図3に示すフローチャート処理による制御を実行する。
まず、図2を参照して外気熱交換システムの詳細構成について説明する。
Therefore, in this method, in the outside air heat exchange system, for example, the configuration shown in FIG. 2 is used, and control by the flowchart processing shown in FIG. 3 is executed.
First, the detailed configuration of the outdoor air heat exchange system will be described with reference to FIG.

図2において、まず、上記空冷熱交換器11は、熱交換器本体11a、ファン11b等を有する。熱交換器本体11aは上記配管14に接続しており、これより熱交換器本体11a内には上記冷却液が流れる。また、ファン11bによって図示のように外気が空冷熱交換器11の筐体内に取り込まれて(給気されて)、当該外気が熱交換器本体11aを通過する。これによって、熱交換器本体11aにおいて外気と冷却液との間で熱交換が行われ、基本的には外気(冷風)によって冷却液が冷却される。これより、外気は温度上昇して排気される。   In FIG. 2, the air-cooled heat exchanger 11 has a heat exchanger body 11a, a fan 11b, and the like. The heat exchanger body 11a is connected to the pipe 14, and the coolant flows through the heat exchanger body 11a. Further, as shown in the figure, the outside air is taken into the casing of the air-cooled heat exchanger 11 (supplied) by the fan 11b, and the outside air passes through the heat exchanger body 11a. Thereby, heat exchange is performed between the outside air and the coolant in the heat exchanger body 11a, and the coolant is basically cooled by the outside air (cold air). Thus, the outside air rises in temperature and is exhausted.

ここで、図2に示すように、上記空冷熱交換器11に対して、温度計21、温度計22が設けられている。温度計21は上記外気の吸気(給気)時の温度(冷風温度Tiと言うものとする)を計測する温度計である。温度計22は、上記外気の排気時の温度(排気温度Toと言うものとする)を計測する温度計である。また、上記配管14上に設けられるポンプ13の消費電力を計測する電力計23と、上記ファン11bの消費電力を計測する電力計24が、更に設けられている。更に、ファン11bの回転を制御する回転数制御装置25と、外気熱交換システム全体を制御する制御装置30とが設けられている。   Here, as shown in FIG. 2, a thermometer 21 and a thermometer 22 are provided for the air-cooled heat exchanger 11. The thermometer 21 is a thermometer that measures the temperature (referred to as cold air temperature Ti) at the time of intake (supply) of the outside air. The thermometer 22 is a thermometer that measures the temperature during exhaust of the outside air (referred to as exhaust temperature To). Further, a power meter 23 for measuring the power consumption of the pump 13 provided on the pipe 14 and a power meter 24 for measuring the power consumption of the fan 11b are further provided. Furthermore, a rotation speed control device 25 that controls the rotation of the fan 11b and a control device 30 that controls the entire outside air heat exchange system are provided.

制御装置30は、演算器31、入力インタフェース32、出力インタフェース33等を有する。
演算器31は、CPU、メモリ等を有する演算処理ユニットである。メモリ(不揮発性メモリ)には、予め所定のアプリケーションプログラム等が記憶されており、CPUは、メモリからアプリケーションプログラムを読出し・実行することで、外気熱交換システム全体を制御する。ここでは、特に後述する図3に示すフローチャート図の処理を実行するものである。
The control device 30 includes a computing unit 31, an input interface 32, an output interface 33, and the like.
The computing unit 31 is an arithmetic processing unit having a CPU, a memory, and the like. A predetermined application program and the like are stored in advance in the memory (nonvolatile memory), and the CPU controls the entire outside air heat exchange system by reading and executing the application program from the memory. Here, in particular, the processing of the flowchart shown in FIG. 3 to be described later is executed.

演算器31は、入力インタフェース32を介して、上記温度計21、温度計22で計測した上記冷風温度Ti、排気温度Toや、上記電力計23、24で計測したポンプ13、ファン11bの消費電力等を入力する。また、演算器31は、出力インタフェース33を介して、上記回転数制御装置25に対して制御信号を送信することで、回転数制御装置25にファン11bの回転数を制御させる(指示した回転数nとなるように制御させる)。   The computing unit 31 is connected to the cold air temperature Ti and the exhaust gas temperature To measured by the thermometer 21 and the thermometer 22 and the power consumption of the pump 13 and the fan 11b measured by the power meters 23 and 24 via the input interface 32. Enter etc. Further, the computing unit 31 transmits a control signal to the rotational speed control device 25 via the output interface 33, thereby causing the rotational speed control device 25 to control the rotational speed of the fan 11b (instructed rotational speed). n).

以下、図3のフローチャート図を参照して、上記制御装置30(その演算器31)によって実行される処理例について説明する。
図3の処理は、例えば予め決められた所定周期毎に実行する。
Hereinafter, an example of processing executed by the control device 30 (the arithmetic unit 31) will be described with reference to the flowchart of FIG.
The process in FIG. 3 is executed at predetermined intervals, for example.

まず、上記温度計21,22によって測定される上記冷風温度To、排気温度Tiを取得する(ステップS11)。そして、“空気温度差Ts=排気温度To−冷風温度Ti”を演算することで空気温度差Tsを算出する(ステップS12)。   First, the cold air temperature To and the exhaust gas temperature Ti measured by the thermometers 21 and 22 are acquired (step S11). Then, the air temperature difference Ts is calculated by calculating “air temperature difference Ts = exhaust temperature To−cold air temperature Ti” (step S12).

続いて、ファン11bのファン回転数n基づいて、ファン11bのファン風量Qを算出する(ステップS13)。よく知られているようにファン回転数nの二乗と風量Qとが比例関係にあることから(n∝Q)、予め設定されている任意の係数α(例えば製品のカタログ値等)を用いて、「Q=αn」によってファン11bのファン風量Qを算出する。尚、ここではファン11bの回転数は上記指示した通りとなっているものと見做すものとするが、この例に限らず、例えばファン11bの回転数を検出するセンサを設けて、このセンサの計測値を取得するようにしてもよい。 Subsequently, the fan air volume Q of the fan 11b is calculated based on the fan rotation speed n of the fan 11b (step S13). As is well known, the square of the fan rotational speed n and the air volume Q are in a proportional relationship (n 2 ∝Q), so an arbitrary coefficient α (for example, a catalog value of a product) is used. Thus, the fan air volume Q of the fan 11b is calculated by “Q = αn 2 ”. Here, it is assumed that the rotation speed of the fan 11b is as instructed above. However, the present invention is not limited to this example. For example, a sensor for detecting the rotation speed of the fan 11b is provided. You may make it acquire the measured value of.

次に、上記ステップS12、S13で求めた空気温度差Ts、ファン風量Qとから、空冷熱交換器11(その熱交換器本体11a)による熱交換量Eを求める(ステップS14)。ここで、上記排気温度To、冷風温度Ti、ファン風量Q、熱交換量Eについては、以下の関係式が知られている。   Next, a heat exchange amount E by the air-cooled heat exchanger 11 (the heat exchanger body 11a) is obtained from the air temperature difference Ts and the fan airflow rate Q obtained in steps S12 and S13 (step S14). Here, the following relational expressions are known for the exhaust temperature To, the cold air temperature Ti, the fan air volume Q, and the heat exchange amount E.

To = Ti+{E/(Q・Cp)}
尚、Cpは、比熱(例えば、空気の定圧比熱)である。
従って、この式より、以下の熱交換量Eの算出式((1)式)が得られる。
To = Ti + {E / (Q · Cp)}
Cp is specific heat (for example, constant pressure specific heat of air).
Therefore, the following calculation formula (Equation (1)) for the heat exchange amount E is obtained from this equation.

E = (To−Ti)×(Q・Cp) = Ts×(Q・Cp) ・・・(1)式
よって、上記ステップS12、S13で求めた空気温度差Ts、ファン風量Qを用いて、上記(1)式によって、空冷熱交換器11(その熱交換器本体11a)による熱交換量Eを算出することができる。尚、Cpの値は、予め設定されている。
E = (To−Ti) × (Q · Cp) = Ts × (Q · Cp) (1) Therefore, using the air temperature difference Ts and the fan airflow Q obtained in steps S12 and S13, The heat exchange amount E by the air-cooled heat exchanger 11 (its heat exchanger body 11a) can be calculated by the above equation (1). Note that the value of Cp is preset.

続いて、ファン動力Pfan、ポンプ動力Ppompをそれぞれ測定する(ステップS15)。これは、ポンプ動力に関しては、上記電力計23で計測されたポンプ13の消費電力を取得してこれをポンプ動力Ppompとするものである。同様に、ファン動力に関しては、上記電力計24で計測されたファン11bの消費電力を取得して、これをファン動力Pfanとする。つまり、この例では、ファン動力Pfanはファン11bの消費電力を意味し、ポンプ動力Ppompはポンプ13の消費電力を意味する。 Subsequently, the fan power P fan and the pump power P pomp are measured (step S15). With respect to the pump power, the power consumption of the pump 13 measured by the power meter 23 is acquired and used as the pump power P pomp . Similarly, regarding the fan power, the power consumption of the fan 11b measured by the power meter 24 is acquired, and this is set as the fan power P fan . That is, in this example, the fan power P fan means the power consumption of the fan 11b, and the pump power P pomp means the power consumption of the pump 13.

そして、ステップS14で算出した熱交換量Eと、ステップS15で測定したファン動力Pfan、ポンプ動力Ppompとに基づいて、以下の(2)式により成績係数COPを算出する(ステップS16)。 Based on the heat exchange amount E calculated in step S14 and the fan power P fan and pump power P pomp measured in step S15, the coefficient of performance COP is calculated by the following equation (2) (step S16).

COP = E/(Pfan+Ppomp) ・・・(2)式
以上で、現状における実測値に基づく成績係数COPを求めた。尚、これを測定成績係数COPと呼ぶものとし、後述する推定成績係数COP’と区別するものとする。
COP = E / (P fan + P pomp ) (2) The coefficient of performance COP based on the actual measurement value in the present state was obtained as described above. In addition, this shall be called measurement performance coefficient COP and shall distinguish with estimated performance coefficient COP 'mentioned later.

続いて、以下のステップS17〜S19の処理によって、ファン11bの風量と動力の推定値に応じた成績係数COP(推定成績係数COP’)を求める。
まず、空冷熱交換器11のファン11bの回転数を減らした場合のファン11bのファン風量とファン動力の推定演算を行う(ステップS17)。尚、本例では回転数を減らした場合の推定演算を行うが、この例に限らず、回転数を増やした場合の推定演算を行うようにしてもよい。
Subsequently, a coefficient of performance COP (estimated coefficient of performance COP ′) corresponding to the estimated air volume and power of the fan 11b is obtained by the following steps S17 to S19.
First, an estimation calculation of the fan air volume and fan power of the fan 11b when the rotational speed of the fan 11b of the air-cooling heat exchanger 11 is reduced is performed (step S17). In this example, the estimation calculation when the rotation speed is reduced is performed. However, the estimation calculation is not limited to this example, and the estimation calculation may be performed when the rotation speed is increased.

上記ステップS17の処理の関しては、予め設定されている任意の固定値(=m)分だけ、ファン11bの回転数を減らす(n’=n−m)。そして、この推定回転数(仮想ファン回転数)n’を用いて、上記回転数実測値nの場合(算出式「Q=αn」)と略同様にして、仮想ファン回転数n’におけるファン11bの推定ファン風量Q’を以下の式によって求める。 Regarding the process of step S17, the number of rotations of the fan 11b is reduced by an arbitrary fixed value (= m) set in advance (n ′ = nm). Then, using this estimated rotational speed (virtual fan rotational speed) n ′, the fan at the virtual fan rotational speed n ′ is substantially the same as in the case of the actual rotational speed value n (calculation formula “Q = αn 2 ”). The estimated fan air volume Q ′ of 11b is obtained by the following equation.

Q’=αn’
また、ファン動力に関しては、上記ステップS15では実測値を用いたが、ここでは推定演算を行う。すなわち、ファン動力(消費電力)はファン回転数の三乗に比例するので、予め設定されている任意の係数βを用いて、以下の(3)式によって、仮想ファン回転数n’におけるファン11bのファン動力(消費電力)の推定演算を行う。
Q ′ = αn ′ 2
Further, regarding the fan power, an actual measurement value is used in step S15, but here an estimation calculation is performed. That is, since the fan power (power consumption) is proportional to the cube of the fan rotation speed, the fan 11b at the virtual fan rotation speed n ′ is expressed by the following equation (3) using an arbitrary coefficient β set in advance. The fan power (power consumption) is estimated and calculated.

ファン動力P’fan=βn’ ・・・(3)式
このようにして、空冷熱交換器11のファン11bの回転数を減少させて回転数n’とした場合の“ファン11bの消費電力”の推定値(推定ファン動力P’fan)を、上記(3)式で求める。
Fan power P ′ fan = βn ′ 3 (3) In this way, “power consumption of the fan 11b when the rotation speed n ′ is reduced by reducing the rotation speed of the fan 11b of the air-cooling heat exchanger 11”. The estimated value of "" (estimated fan power P'fan ) is obtained by the above equation (3).

尚、上記係数α、βの値は、開発者等が例えば実験によって適宜決めるものであるが、この例に限らない。
続いて、ステップS17で求めた推定ファン風量Q’を用いて、上記(1)式によって推定熱交換量E’を算出する(ステップS18)。尚、これは、上記(1)式におけるQをQ’に置き換えて算出するものである。つまり、以下の(1)’式によって、推定熱交換量E’(空冷熱交換器11のファン11bの回転数を減少させて回転数n’とした場合の、空冷熱交換器11(その熱交換器本体11a)による熱交換量)を算出するものである。尚、ここではTsは変わらないものと見做す(図5に示すように、回転数が多少増減した程度ではTsは殆ど変わらないので)。
Note that the values of the coefficients α and β are appropriately determined by the developer, for example, through experiments, but are not limited to this example.
Subsequently, the estimated heat exchange amount E ′ is calculated by the above equation (1) using the estimated fan air volume Q ′ obtained in step S17 (step S18). Note that this is calculated by replacing Q in the above equation (1) with Q ′. That is, according to the following equation (1) ′, the estimated heat exchange amount E ′ (the air cooling heat exchanger 11 (its heat) when the rotation number n ′ is reduced by reducing the rotation number of the fan 11b of the air cooling heat exchanger 11). The amount of heat exchange by the exchanger body 11a) is calculated. Here, it is assumed that Ts does not change (as shown in FIG. 5, Ts hardly changes when the rotational speed is slightly increased or decreased).

E’ = Ts×Q’・Cp ・・・(1)’式
但し、上記の例に限らない。上記の通り、図5に示すように、ファン回転数(風量)が多少増減した程度ではTsはあまり変わらないが、それでも変化はしている。従って、より正確に推定熱交換量E’を求める為に、以下に説明するようにして推定熱交換量E’を算出してもよい。
E ′ = Ts × Q ′ · Cp (1) ′ Formula However, the present invention is not limited to the above example. As described above, as shown in FIG. 5, Ts does not change much when the fan rotation speed (air volume) is slightly increased or decreased, but still changes. Therefore, in order to obtain the estimated heat exchange amount E ′ more accurately, the estimated heat exchange amount E ′ may be calculated as described below.

すなわち、まず、上記のように風量Qの変化(Q→Q’)に応じて空気温度差Tsは変化する。しかし、ここでは空気温度差の変化量は分からないので、当該変化量を用いることなく空気温度差Tsを用いて、より正確に推定熱交換量E’を求めることを考える。   That is, first, as described above, the air temperature difference Ts changes in accordance with the change in the air volume Q (Q → Q ′). However, since the change amount of the air temperature difference is not known here, it is considered to obtain the estimated heat exchange amount E ′ more accurately by using the air temperature difference Ts without using the change amount.

ここで、熱交換量は、ある風量範囲において比例関係にあると見做せるので、予め実験等によって得た比例係数γを用いて、
E’/E=γ×(Q’/Q)
が成り立つことになる。
Here, since it can be considered that the heat exchange amount is in a proportional relationship in a certain air flow range, using the proportionality coefficient γ obtained in advance by experiments or the like,
E ′ / E = γ × (Q ′ / Q)
Will hold.

これに上記(1)式を代入すると、すなわちE=Ts×(Q・Cp)を代入すると、以下の(1)”式が得られることになる。
E’=E×γ×(Q’/Q)
=γ×Ts×(Q’×Cp) ・・・(1)”式
上記のように、(1)”式は、上記(1)’式に(その右辺に)比例係数γを乗じたものとなる。上記(1)”式を、上記(1)’式の代わりに用いるようにしてもよい。尚、本説明において「(1)’式」と言った場合、それには上記(1)”式も含まれていると見做してもよい。
Substituting the above equation (1) into this, that is, substituting E = Ts × (Q · Cp), the following equation (1) ”is obtained.
E ′ = E × γ × (Q ′ / Q)
= Γ × Ts × (Q ′ × Cp) (1) ”Expression As described above, the expression (1)” is obtained by multiplying the expression (1) ′ by the proportional coefficient γ (on the right side). It becomes. The above expression (1) "may be used in place of the above expression (1) '. In this description, the expression"(1)'"includes the above expression (1)". You may consider it included.

そして、上記推定熱交換量E’と、上記推定ファン動力P’fanと、ポンプ動力Ppompとに基づいて、上記(2)式と同様の算出式(下記の式(2)’)によって推定成績係数COP’を算出する(ステップS19)。尚、ポンプ動力は変更しないので、上記実測値に基づくポンプ動力Ppompをそのまま用いる。 Based on the estimated heat exchange amount E ′, the estimated fan power P ′ fan, and the pump power P pomp , it is estimated by the same calculation formula (the following formula (2) ′) as the above formula (2). A coefficient of performance COP ′ is calculated (step S19). Since the pump power is not changed, the pump power P pomp based on the actually measured value is used as it is.

COP’ = E’/(Pfan’+Ppomp) ・・・(2)’式
以上の処理によって、測定成績係数COPと推定成績係数COP’を算出したら、続いて、まず以下の(4)式によって成績係数差分値COP”を算出する(ステップS20)。
COP ′ = E ′ / (P fan ′ + P pomp ) (2) ′ Formula After the measurement performance coefficient COP and the estimated performance coefficient COP ′ are calculated by the above processing, the following formula (4) is first given. To calculate the coefficient of performance difference value COP ″ (step S20).

COP” = 推定成績係数COP’−測定成績係数COP ・・・(4)式
そして、差分値COP”が‘0’であるか否かを判定し(ステップS21)、差分値COP”が‘0’である場合には(ステップS21,YES)、ファン11bの回転数の増減は行わずに(現状維持として)、後述するステップS25の処理へ移行する。
COP "= estimated coefficient of performance COP'-measured coefficient of performance COP (4) Then, it is determined whether or not the difference value COP" is "0" (step S21), and the difference value COP "is" 0 ". If it is' (step S21, YES), the rotational speed of the fan 11b is not increased / decreased (to maintain the current state), and the process proceeds to step S25 described later.

一方、差分値COP”が‘0’ではない場合には(ステップS21,NO)、まず、差分値COP”が、正の値であるか、負の値であるかを判別する(ステップS22)。そして、差分値COP”が正の値である場合には(ステップS22,YES)、ファン回転数を減少させる(ステップS23)。これは、予め設定されている所定量mの分だけ、減少させるものである(つまり、上記回転数n’とする)。一方、差分値COP”が負の値である場合には(ステップS22,NO)、ファン回転数を増加させる(ステップS24)。これは、予め設定されている所定量mの分だけ、増加させるものである(n=n+m)。尚、上記回転数の増減を行うファンは、空冷熱交換器11のファン11bである。   On the other hand, if the difference value COP ″ is not “0” (step S21, NO), first, it is determined whether the difference value COP ″ is a positive value or a negative value (step S22). . When the difference value COP ″ is a positive value (step S22, YES), the fan rotational speed is decreased (step S23). This is decreased by a predetermined amount m set in advance. On the other hand, when the difference value COP ″ is a negative value (step S22, NO), the fan rotation number is increased (step S24). This is increased by a predetermined amount m (n = n + m). The fan that increases or decreases the rotational speed is the fan 11 b of the air-cooled heat exchanger 11.

ここで、上記ステップS20〜ステップS24の処理について、図5を参照して説明する。
図5は、外気熱交換システムにおけるファン回転数と成績係数/ファン動力との関係を示す図である。
Here, the process of the said step S20-step S24 is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fan rotation speed and the coefficient of performance / fan power in the outside air heat exchange system.

図5において、横軸はファン回転数であり、本説明においてはファン11bの回転数を意味するものとする。そして、主に、ファン回転数とファン動力及び成績係数との関係を示している。   In FIG. 5, the horizontal axis represents the fan rotation speed, and in this description, the rotation speed of the fan 11b is meant. And the relationship between fan rotation speed, fan power, and a coefficient of performance is mainly shown.

尚、図5においては、更に参考の為にファン回転数と、排気温度/冷風温度(何れ乾球温度)との関係も示す(何れも一点鎖線で示す)。これについて、簡単に説明しておくならば、冷風(乾球)温度はファン回転数によって変化するものではないので図示の通り一定であり、一方、排気(乾球)温度はファン回転数が大きくなるに従って徐々に低下していく。   In FIG. 5, for further reference, the relationship between the fan speed and the exhaust gas temperature / cold air temperature (whichever is the dry bulb temperature) is also shown (both are indicated by a one-dot chain line). In brief, the cold air (dry bulb) temperature does not change depending on the fan rotation speed and is constant as shown in the figure, while the exhaust (dry bulb) temperature is large at the fan rotation speed. As it becomes, it gradually decreases.

図5において、ファン回転数と成績係数との関係を太い実線で示し、ファン回転数とファン動力との関係を細い実線で示す。
細い実線で示す通り(そして、当然のことながら)、ファン回転数が大きくなるとファン動力は増大する。
In FIG. 5, the relationship between the fan speed and the coefficient of performance is indicated by a thick solid line, and the relationship between the fan speed and the fan power is indicated by a thin solid line.
As indicated by the thin solid line (and of course), the fan power increases as the fan speed increases.

一方、太い実線で示す通り、成績係数は、ファン回転数が所定の回転数(図示のF1)のときをピークとして、ファン回転数が上記回転数F1よりも大きくなるに従って値が低下していく。そして、ファン回転数がある値(図示のF2)以上になると、成績係数は下限設定値(後述する、予め設定される所定の閾値=‘r’等)未満となってしまい、後述するステップS27によって運転停止することになる。   On the other hand, as indicated by the thick solid line, the coefficient of performance decreases as the fan rotational speed becomes larger than the rotational speed F1, with the peak at the fan rotational speed (F1 in the figure). . When the fan rotation speed becomes equal to or greater than a certain value (F2 in the drawing), the coefficient of performance becomes less than the lower limit set value (described later, a predetermined threshold value set in advance = 'r', etc.), and will be described later in step S27. Will stop operation.

同様に、ファン回転数が上記回転数F1よりも小さい領域においても図示の通り、ファン回転数が小さくなるに従って成績係数の値は低下していく。そして、ファン回転数がある値(図示のF3)未満になると、成績係数は上記下限設定値(所定の閾値=‘r’)未満となってしまい、後述するステップS27によって運転停止することになる。   Similarly, in the region where the fan rotation speed is smaller than the rotation speed F1, as shown in the figure, the value of the coefficient of performance decreases as the fan rotation speed decreases. When the fan rotation speed becomes less than a certain value (F3 in the drawing), the coefficient of performance becomes less than the lower limit set value (predetermined threshold = 'r'), and the operation is stopped in step S27 described later. .

成績係数を、上記ファン回転数が所定の回転数(図示のF1)のときの成績係数(ピーク値)に、出来るだけ近づけるようにする処理が、上記ステップS20〜ステップS24の処理である。そして、ピーク値近辺であっても下限設定値未満である場合にはステップS27によって運転停止することになる。   The process of steps S20 to S24 is to make the coefficient of performance as close as possible to the coefficient of performance (peak value) when the fan rotation speed is a predetermined rotation speed (F1 in the drawing). And even if it is near the peak value, if it is less than the lower limit set value, the operation is stopped in step S27.

まず、本例では、図5に示す特性より、成績係数は上記ピーク値近辺では回転数を多少増減させても殆ど変化しないものと見做している。これより、ステップS21の判定がYESの場合、すなわち回転数を減少させたときに成績係数の差分値が‘0’(すなわち、成績係数が変化しない)の場合には、ファン回転数は上記回転数F1近辺である(成績係数は上記ピーク値近辺である)と見做すものとしている。この場合、回転数を増減させる必要はないと考えられるので(成績係数によって判断する場合には、ほぼベストの状態と考えられるので)、上記の通り、ステップS21の判定がYESの場合には、ファン11bの回転数は変更しない。   First, in the present example, from the characteristics shown in FIG. 5, it is assumed that the coefficient of performance hardly changes even if the rotational speed is slightly increased or decreased near the peak value. Accordingly, if the determination in step S21 is YES, that is, if the difference value of the coefficient of performance is “0” (that is, the coefficient of performance does not change) when the rotational speed is decreased, the fan rotational speed is the above rotation. It is assumed that it is in the vicinity of number F1 (the coefficient of performance is in the vicinity of the peak value). In this case, since it is considered that there is no need to increase or decrease the rotational speed (because it is considered to be almost the best state when judging by the coefficient of performance), as described above, when the determination in step S21 is YES, The rotation speed of the fan 11b is not changed.

尚、ステップS21の判定は、完全に‘0’である場合に限らず、所定のマージンを含めて判定することで、‘0’にある程度近ければYESと判定するようにしてもよい。
また、図5には、現在のファン回転数nが図示のF4であるものとし、その測定成績係数COP、ファン動力Pfanを示すと共に、ステップS17でファン回転数を減らして推定回転数n’=F5とした場合における推定成績係数COP’、推定ファン動力P’fanを示している。図示の例では、推定成績係数COP’は測定成績係数COPよりも大きいので、ステップS22の判定はYESとなり、ステップS23により回転数を減少させることになる。尚、この場合、ステップS23の処理は、ファン回転数nを上記推定回転数n’(=F5)に設定することを意味するものと考えても良い。尚、これを、上述したmを用いて“n=n−m”とするものと説明するならば、ステップS24の処理は“n=n+m”とするものと考えても良い。
Note that the determination in step S21 is not limited to a case where the value is completely “0”, and may be determined as YES if it is close to “0” to some extent by including a predetermined margin.
In FIG. 5, the current fan speed n is assumed to be F4 shown in the figure, and the measurement performance coefficient COP and fan power P fan are shown. In step S17, the fan speed is reduced and the estimated speed n ′. = F5 and the estimated coefficient of performance in the case of COP ', estimated fan power P' indicates a fan. In the illustrated example, since the estimated performance coefficient COP ′ is larger than the measurement performance coefficient COP, the determination in step S22 is YES, and the rotational speed is decreased in step S23. In this case, the process of step S23 may be considered to mean that the fan rotational speed n is set to the estimated rotational speed n ′ (= F5). If this is described as “n = n−m” using m described above, the processing in step S24 may be considered as “n = n + m”.

また、尚、もしステップS22の判定がNOとなるならば、現在の回転数nは上記所定の回転数F1より小さいもの(図上、左側の領域)であると考えられる。よって、この場合、ステップS24で回転数を増加させることで、成績係数が上記ピーク値に近づく(回転数がF1に近づく)ことが期待できる。   In addition, if the determination in step S22 is NO, it is considered that the current rotational speed n is smaller than the predetermined rotational speed F1 (the left region in the figure). Therefore, in this case, it can be expected that the coefficient of performance approaches the peak value (the rotation speed approaches F1) by increasing the rotation speed in step S24.

上記のように、ファン11bの回転数を減少させることで成績係数が大きくなる(成績が向上する)と推定される場合には、回転数を減少させることで成績係数の向上を図る(ピーク値に近づける)。その逆に、ファン11bの回転数を減少させることで成績係数が小さくなる(成績が悪くなる)と推定される場合には、回転数を増加させることで成績係数の向上を図る。   As described above, when it is estimated that the coefficient of performance increases (results improve) by reducing the rotation speed of the fan 11b, the coefficient of performance is improved by reducing the rotation speed (peak value). ). On the contrary, when it is estimated that the coefficient of performance is reduced (results deteriorated) by decreasing the rotational speed of the fan 11b, the coefficient of performance is improved by increasing the rotational speed.

尚、既に述べたように、ステップS17の処理は、回転数の減少ではなく、回転数の増加としてもよい。この場合にも、ステップS22の判定が「差分値>0?」の代わりに「差分値<0?」となるだけであり、処理の意味自体は変わらない。すなわち、
ファン11bの回転数を増加させることで成績係数が大きくなる(成績が向上する)と推定される場合には、回転数を増加させることで成績係数の向上を図る。その逆に、ファン11bの回転数を増加させることで成績係数が小さくなる(成績が悪くなる)と推定される場合には、回転数を減少させることで成績係数の向上を図る。
As already described, the process of step S17 may be an increase in the number of rotations instead of a decrease in the number of rotations. Also in this case, the determination in step S22 is merely “difference value <0?” Instead of “difference value> 0?”, And the meaning of the process itself does not change. That is,
When it is estimated that the coefficient of performance is increased (the result is improved) by increasing the rotation speed of the fan 11b, the coefficient of performance is improved by increasing the rotation speed. On the contrary, when it is estimated that the coefficient of performance is reduced (the result is deteriorated) by increasing the rotational speed of the fan 11b, the performance coefficient is improved by decreasing the rotational speed.

ここで、上記の処理を繰り返すことで、ファン回転数を徐々に上記F1に近づけていくことが期待できるが、ファン回転数がF1近辺となり成績係数が目標値近辺(最大値近辺)となっても、成績係数が図示の「成績係数下限設定値」(後述する‘r’)未満となる場合が有り得る。図示の成績係数のグラフは、外気温度が高くは無い状態におけるものであり、外気温度が高くなると成績係数のグラフが全体的に下がることになり、ピーク値であっても「成績係数下限設定値」未満となる状態が起こり得る。これは、後述する図4における外気温度Tk以上の状態に相当するものであり、詳しくは後に図4を参照して説明する。   Here, by repeating the above processing, it can be expected that the fan speed gradually approaches F1. However, the fan speed is in the vicinity of F1 and the coefficient of performance is in the vicinity of the target value (near the maximum value). However, the coefficient of performance may be less than the “performance coefficient lower limit setting value” (“r” described later) shown in the figure. The graph of the coefficient of performance shown is in a state where the outside air temperature is not high. When the outside air temperature increases, the graph of the coefficient of performance decreases as a whole. "Can occur. This corresponds to a state of the outside air temperature Tk or higher in FIG. 4 described later, and will be described in detail later with reference to FIG.

これより、上述した処理を複数回繰り返すことで、ファン回転数がF1近辺となり成績係数が目標値近辺(最大値近辺)となる状態としたうえで、そのときの成績係数が「成績係数下限設定値」未満となっているか否かを判定する。   As a result, by repeating the above-described processing a plurality of times, the fan rotation speed is in the vicinity of F1, and the coefficient of performance is in the vicinity of the target value (near the maximum value). It is determined whether or not the value is less than “value”.

これは、まず、上記ステップS21の判定がYESの場合、または上記ステップS23、S24の何れかの処理を実行後に、ステップS11〜S24の処理を、予め設定されている処理回数(S回)実行したか否かを判定する(ステップS25)。もし、ステップS11〜S24の処理の実行回数sが、所定回数(S回)未満であった場合には、実行回数sを+1インクリメントしたうえでステップS11に戻り、再びステップS11〜S24の処理を実行し、再びステップS25の判定を行う。尚、所定回数(S回)は、任意に決めて設定しておけばよく、例えば10回〜数十回程度が一例として考えられる。   First, if the determination in step S21 is YES, or after executing any of the processes in steps S23 and S24, the processes in steps S11 to S24 are executed a preset number of times (S times). It is determined whether or not (step S25). If the number of executions s of steps S11 to S24 is less than a predetermined number (S times), the number of executions s is incremented by +1 and the process returns to step S11, and the processing of steps S11 to S24 is performed again. The determination in step S25 is performed again. The predetermined number of times (S times) may be arbitrarily determined and set. For example, about 10 to several tens of times may be considered.

そして、ステップS25の判定がYESとなったら、ステップS26の処理へと移行する。尚、上記の例に限らず、例えばステップS21の判定がYESの場合には、そのままステップS26の処理へと移行するようにしてもよい。   If the determination in step S25 is YES, the process proceeds to step S26. Note that the present invention is not limited to the above example. For example, if the determination in step S21 is YES, the process may directly proceed to step S26.

ステップS26では、測定成績係数COPが所定の下限設定値未満であるか否かをチェックする(ステップS26)。もし、測定成績係数COPが所定の下限設定値未満であるならば(COP<下限設定値)(ステップS26,YES)、ファン11b等を停止して(ステップS27)、本処理を終了する。ステップS27の処理は、例えばファン11b、ファン12b、ポンプ13を全て停止するものであり、これは実質的に外気熱交換システムの運転停止を意味する。一方、測定成績係数COPが所定の下限設定値以上であるならば(COP≧下限設定値)(ステップS26,NO)、上記実行回数sを‘1’にリセットしたうえで、本処理を終了する。   In step S26, it is checked whether or not the measurement performance coefficient COP is less than a predetermined lower limit setting value (step S26). If the measurement performance coefficient COP is less than the predetermined lower limit setting value (COP <lower limit setting value) (step S26, YES), the fan 11b and the like are stopped (step S27), and this process is terminated. The process of step S27 stops all the fans 11b, the fans 12b, and the pump 13, for example, and this substantially means that the outside air heat exchange system is stopped. On the other hand, if the measurement performance coefficient COP is equal to or greater than the predetermined lower limit setting value (COP ≧ lower limit setting value) (step S26, NO), the number of executions s is reset to “1”, and then this process is terminated. .

既に述べたように、図5における成績係数のグラフは、外気温度が高い場合には最大値であっても下限設定値未満となるグラフとなる場合も有り得るので、この様な状態になった場合にはファン11b等を停止して、外気利用空調システム全体としての成績係数の最適化を図る。   As already described, the coefficient of performance graph in FIG. 5 may be a graph that is less than the lower limit setting value even when the outside air temperature is high. Then, the fan 11b and the like are stopped to optimize the coefficient of performance of the entire outside air-use air conditioning system.

尚、例えば外気熱交換システムの運転停止時の外気温度(温度計21の計測温度など)を記憶しておき、運転停止後も定期的に温度計21の計測温度を取得して、これが上記運転停止時の外気温度よりも所定量以上小さくなったら(例えば外気温度が3℃以上下がったら;例えば運転停止時の外気温度が30℃であるものとし、外気温度が27℃未満になったら)、運転を再開するようにしてもよい。運転再開後は、例えば再び定周期で図3の処理を実行する。   Incidentally, for example, the outside air temperature (measured temperature of the thermometer 21, etc.) at the time of the operation stop of the outside air heat exchange system is stored, and the measured temperature of the thermometer 21 is periodically acquired even after the operation is stopped. When the air temperature is lower than a predetermined amount by more than a predetermined amount (for example, when the outside air temperature falls by 3 ° C. or more; for example, when the outside air temperature at the time of operation stop is 30 ° C. and the outside air temperature becomes less than 27 ° C.) Operation may be resumed. After the operation is restarted, for example, the process of FIG.

尚、外気熱交換システムの消費電力としては、ファン12bの消費電力もある。よって、ファン12bの消費電力を計測する電力計を更に設けて、上記ファン動力Pfanを「ファン11bの消費電力+ファン12bの消費電力」によって算出するようにしてもよい。また、この例の場合、上記推定ファン動力P’fanを「ファン11bの消費電力の推定値+ファン12bの消費電力」等としてもよい(ファン12bの回転数は変更しないものとする)。 Note that the power consumption of the outside air heat exchange system includes the power consumption of the fan 12b. Therefore, a power meter for measuring the power consumption of the fan 12b may be further provided, and the fan power P fan may be calculated by “power consumption of the fan 11b + power consumption of the fan 12b”. In this example, the estimated fan power P ′ fan may be “estimated power consumption of the fan 11b + power consumption of the fan 12b” or the like (the rotational speed of the fan 12b is not changed).

ここで、上記ステップS25〜S27の処理について、図4を参照して説明する。
図4において、横軸は外気温度、縦軸はCOPであり、外気温度とCOPとの関係を示すものである。上記エアハンドリングユニット1等の一般的な空調システムの外気温度−COP関係を、図上の太い実線で示す。また、外気熱交換システムの外気温度−COP関係を、図上の細い実線で示す。
Here, the processes in steps S25 to S27 will be described with reference to FIG.
In FIG. 4, the horizontal axis represents the outside air temperature, and the vertical axis represents the COP, which shows the relationship between the outside air temperature and the COP. The outside air temperature-COP relationship of a general air conditioning system such as the air handling unit 1 is indicated by a thick solid line in the figure. Further, the outside air temperature-COP relationship of the outside air heat exchange system is indicated by a thin solid line on the figure.

ここで、図上、上記細い実線が途中で(外気温度がある値以上の領域で)点線になっているが、これは上記ステップS27の処理を行わない場合について示している。すなわち、図示のように外気熱交換システムに関しては外気温度とCOPとはほぼ反比例の関係にあり、外気温度が高くなるほどCOPは低下する。一方、図示のように、一般的な空調システムに関しては、COPは外気温度に殆ど影響されず、COPの値はほぼ一定となっている(COP=rとする)。尚、rの値は、予め、開発者等が、外気熱交換システムを運転停止した状態における一般的な空調システムの熱交換量と消費電力の計測/計算結果に基づいて算出しておけばよい。   Here, in the figure, the thin solid line is a dotted line in the middle (in a region where the outside air temperature is equal to or higher than a certain value), and this shows a case where the process of step S27 is not performed. That is, as shown in the drawing, the outside air temperature and the COP are in an inversely proportional relationship with respect to the outside heat exchange system, and the COP decreases as the outside temperature increases. On the other hand, as shown in the figure, regarding a general air conditioning system, the COP is hardly influenced by the outside air temperature, and the value of the COP is substantially constant (COP = r). Note that the value of r may be calculated in advance by a developer or the like based on the measurement / calculation results of the heat exchange amount and power consumption of a general air conditioning system in a state where the outside air heat exchange system is stopped. .

これより、外気温度が比較的低い状態(図示の外気温度Tk未満)のときには、外気熱交換システムのCOPは上記‘r’より大きいが、外気温度が比較的高い状態(図示の外気温度Tk以上)のときには、外気熱交換システムのCOPは上記‘r’より小さくなる。また、外気利用空調システム全体(一般的空調システム+外気熱交換システム)のCOPは、例えば図上一点鎖線で示すものとなる。つまり、上記外気温度Tk以上の状態では、外気利用空調システム全体のCOPは、一般的空調システム単独で運用した場合のCOPよりも低くなってしまう。これでは、外気熱交換システムを運転する意味がない。   Accordingly, when the outside air temperature is relatively low (less than the illustrated outside air temperature Tk), the COP of the outside air heat exchange system is larger than the above 'r', but the outside air temperature is relatively high (over the outside air temperature Tk illustrated in the figure). ), The COP of the outside air heat exchange system is smaller than 'r'. Further, the COP of the entire outside air use air conditioning system (general air conditioning system + outside air heat exchange system) is, for example, indicated by a one-dot chain line in the figure. That is, in a state where the temperature is equal to or higher than the outside air temperature Tk, the COP of the entire outside air-use air conditioning system is lower than the COP when the general air conditioning system is operated alone. This makes no sense to operate the outdoor air heat exchange system.

これより、本手法では、例えば上記‘r’を上記ステップS26で用いる下限設定値とすることで(下限設定値=r)、上記外気温度が比較的高い状態(図示の外気温度Tk以上)のときには、外気熱交換システムを運転停止状態とすることで、COPの低下を防止し、外気利用空調システム全体としての成績係数の最大化を図る。   Thus, in this method, for example, by setting the above 'r' as the lower limit set value used in step S26 (lower limit set value = r), the outside air temperature is relatively high (above the outside air temperature Tk in the drawing). In some cases, the outside air heat exchange system is put into an operation stop state to prevent the COP from decreasing and maximize the coefficient of performance of the entire outside air-conditioning air conditioning system.

以上説明したように、本手法を適用した外気利用空調システム、その外気熱交換システム等によれば、外気熱交換システムにおける外気との熱交換量と消費電力とに基づいて成績係数を演算して、この成績係数に基づいて外気熱交換システムのファンの風量を制御することで、更に成績係数が所定の設定値未満となったら外気熱交換システムを停止することで、如何なる外気状態においてもほぼ最大効率で運転が可能となり、省エネルギー化が図れる。   As described above, according to the outside air-conditioning system to which this method is applied, the outside air heat exchange system, etc., the coefficient of performance is calculated based on the heat exchange amount and power consumption with the outside air in the outside air heat exchange system. By controlling the air volume of the fan of the outside air heat exchange system based on this coefficient of performance, and further stopping the outside air heat exchange system when the coefficient of performance falls below a predetermined set value, it is almost the maximum in any outside air condition. Operation is possible with efficiency and energy saving can be achieved.

1 エアハンドリングユニット
1a 蒸発器
1b ファン
2 冷媒管
11 空冷熱交換器
11a 熱交換器本体
11b ファン
12 熱交換器
12a 熱交換器本体
12b ファン
13 ポンプ
14 配管
21 温度計
22 温度計
23 電力計
24 電力計
30 制御装置
31 演算器
32 入力インタフェース
33 出力インタフェース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air handling unit 1a Evaporator 1b Fan 2 Refrigerant tube 11 Air cooling heat exchanger 11a Heat exchanger main body 11b Fan 12 Heat exchanger 12a Heat exchanger main body 12b Fan 13 Pump 14 Piping 21 Thermometer 22 Thermometer 23 Wattmeter 24 Electric power Total 30 Controller 31 Operation unit 32 Input interface 33 Output interface

Claims (7)

冷気を生成する屋内ユニットを有する、冷凍サイクルによる空調システムと、前記屋内ユニットの前段に設けられた屋内熱交換器と屋外に設けられる空冷熱交換器とに冷却液を循環させ、前記屋内熱交換器において該冷却液と屋内の暖気との熱交換を行わせると共に、該空冷熱交換器において該冷却液と外気との熱交換を行わせる外気熱交換システムとを有する外気利用空調システムであって、
前記冷却液を循環させる為のポンプの消費電力と前記空冷熱交換器が有するファンの消費電力を測定する消費電力測定手段と、
前記空冷熱交換器を通過する前記外気の給気温度、排気温度を計測する温度計測手段と、
該消費電力測定手段で測定した前記各消費電力を入力すると共に、前記温度計測手段で計測した前記給気温度、排気温度を入力し、前記ファンの回転数を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記給気温度と排気温度との温度差と、前記ファンの回転数に基づいて算出したファン風量とに基づいて、前記空冷熱交換器における熱交換量を算出する熱交換量算出手段と、
該熱交換量と前記ポンプと前記ファンの消費電力とに基づいて、単位消費電力当たりの冷却能力を表す成績係数を算出する成績係数算出手段と、
該算出された成績係数に基づいて、前記ファンの回転数を現状維持または増加/減少させ、あるいは前記外気熱交換システムを運転停止する運転制御手段と、
を有することを特徴とする外気利用空調システム。
Cooling liquid is circulated through an air conditioning system using a refrigeration cycle having an indoor unit that generates cold air, an indoor heat exchanger provided in front of the indoor unit, and an air-cooled heat exchanger provided outdoors, and the indoor heat exchange An outside air-conditioning air-conditioning system having an external air heat exchange system for performing heat exchange between the cooling liquid and indoor warm air in a cooler and performing heat exchange between the cooling liquid and outside air in the air-cooled heat exchanger. ,
Power consumption measuring means for measuring power consumption of a pump for circulating the coolant and power consumption of a fan of the air-cooled heat exchanger;
A temperature measuring means for measuring the supply air temperature and exhaust temperature of the outside air passing through the air-cooling heat exchanger;
A controller that inputs each of the power consumption measured by the power consumption measuring means, inputs the supply air temperature and exhaust temperature measured by the temperature measuring means, and controls the rotational speed of the fan;
The controller is
A heat exchange amount calculating means for calculating a heat exchange amount in the air-cooled heat exchanger based on a temperature difference between the supply air temperature and the exhaust temperature and a fan air volume calculated based on the rotational speed of the fan;
A coefficient of performance calculation means for calculating a coefficient of performance representing the cooling capacity per unit power consumption based on the heat exchange amount and the power consumption of the pump and the fan;
Based on the calculated coefficient of performance, operation control means for maintaining the current rotational speed of the fan or increasing / decreasing the fan speed, or stopping the outside air heat exchange system;
An air-conditioning system using outside air characterized by comprising:
前記制御装置は、
前記ファン回転数を減少または増加させて成る仮想ファン回転数に基づいて、該仮想ファン回転数に応じた熱交換量とファン消費電力とを推定演算し、該推定した熱交換量及びファン消費電力と、前記ポンプ消費電力とに基づいて、前記仮想ファン回転数に応じた前記成績係数を推定演算する推定成績係数算出手段を更に有し、
前記運転制御手段は、
前記成績係数算出手段で算出した成績係数と、前記推定成績係数算出手段で推定演算した推定成績係数とを比較して、両者の大小関係に基づいて、前記ファン回転数を増加させるか、減少させるか、あるいは現状維持するかを決定するファン回転数増減決定手段を有することを特徴とする請求項1記載の外気利用空調システム。
The controller is
Based on the virtual fan rotation speed obtained by decreasing or increasing the fan rotation speed, the heat exchange amount and fan power consumption corresponding to the virtual fan rotation speed are estimated and calculated, and the estimated heat exchange amount and fan power consumption are calculated. And an estimated performance coefficient calculating means for estimating and calculating the performance coefficient according to the virtual fan speed based on the pump power consumption,
The operation control means includes
The performance coefficient calculated by the performance coefficient calculation means is compared with the estimated performance coefficient estimated by the estimated performance coefficient calculation means, and the fan speed is increased or decreased based on the magnitude relationship between the two. 2. An air-conditioning system using outside air according to claim 1, further comprising a fan rotation speed increase / decrease determining means for determining whether to maintain the current state.
前記運転制御手段は、前記成績係数が略最大となるように前記ファン回転数を増減させることを特徴とする請求項2記載の外気利用空調システム。   The outside air-conditioning system according to claim 2, wherein the operation control unit increases or decreases the fan rotation speed so that the coefficient of performance becomes substantially maximum. 前記仮想ファン回転数が前記ファン回転数を減少させたものである場合には、前記運転制御手段は、前記推定成績係数が前記成績係数よりも小さい場合には前記ファン回転数を増加させ、前記推定成績係数が前記成績係数よりも大きい場合には前記ファン回転数を減少させることを特徴とする請求項2または3記載の外気利用空調システム。   When the virtual fan rotation speed is a decrease of the fan rotation speed, the operation control means increases the fan rotation speed when the estimated performance coefficient is smaller than the performance coefficient, 4. The outside-air-use air conditioning system according to claim 2, wherein when the estimated coefficient of performance is larger than the coefficient of performance, the fan speed is decreased. 前記運転制御手段は、前記算出された成績係数と、予め設定されている所定の閾値とを比較して、該成績係数が該閾値未満となった場合には前記ファンを運転停止することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の外気利用空調システム。   The operation control means compares the calculated coefficient of performance with a predetermined threshold value set in advance, and stops the operation of the fan when the coefficient of performance falls below the threshold value. The air-conditioning system using outside air according to any one of claims 1 to 4. 前記閾値は、予め算出された、前記冷凍サイクルによる空調システム単独の成績係数であることを特徴とする請求項5記載の外気利用空調システム。   6. The outdoor air-conditioning air conditioning system according to claim 5, wherein the threshold value is a coefficient of performance calculated in advance for the air conditioning system alone based on the refrigeration cycle. 冷凍サイクルによる空調システムにおける屋内ユニットの前段に設けられた屋内熱交換器と、屋外に設けられる空冷熱交換器とに冷却液を循環させ、前記屋内熱交換器において該冷却液と屋内の暖気との熱交換を行わせると共に、該空冷熱交換器において該冷却液と外気との熱交換を行わせる外気熱交換システムであって、
前記冷却液を循環させる為のポンプの消費電力と前記空冷熱交換器が有するファンの消費電力を測定する消費電力測定手段と、
前記空冷熱交換器を通過する前記外気の給気温度、排気温度を計測する温度計測手段と、
該消費電力測定手段で測定した前記各消費電力を入力すると共に、前記温度計測手段で計測した前記給気温度、排気温度を入力し、前記ファンの回転数を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記給気温度と排気温度との温度差と、前記ファンの回転数に基づいて算出したファン風量とに基づいて、前記空冷熱交換器における熱交換量を算出する熱交換量算出手段と、
該熱交換量と前記ポンプと前記ファンの消費電力とに基づいて、単位消費電力当たりの冷却能力を表す成績係数を算出する成績係数算出手段と、
該算出された成績係数に基づいて、前記ファンの回転数を現状維持または増加/減少させ、あるいは前記外気熱交換システムを運転停止する運転制御手段と、
を有することを特徴とする外気熱交換システム。
A coolant is circulated through an indoor heat exchanger provided upstream of an indoor unit in an air conditioning system using a refrigeration cycle, and an air-cooled heat exchanger provided outdoors, and the coolant and the indoor warm air are circulated in the indoor heat exchanger. An outside air heat exchange system for performing heat exchange between the coolant and outside air in the air-cooled heat exchanger,
Power consumption measuring means for measuring power consumption of a pump for circulating the coolant and power consumption of a fan of the air-cooled heat exchanger;
A temperature measuring means for measuring the supply air temperature and exhaust temperature of the outside air passing through the air-cooling heat exchanger;
A controller that inputs each of the power consumption measured by the power consumption measuring means, inputs the supply air temperature and exhaust temperature measured by the temperature measuring means, and controls the rotational speed of the fan;
The controller is
A heat exchange amount calculating means for calculating a heat exchange amount in the air-cooled heat exchanger based on a temperature difference between the supply air temperature and the exhaust temperature and a fan air volume calculated based on the rotational speed of the fan;
A coefficient of performance calculation means for calculating a coefficient of performance representing the cooling capacity per unit power consumption based on the heat exchange amount and the power consumption of the pump and the fan;
Based on the calculated coefficient of performance, operation control means for maintaining the current rotational speed of the fan or increasing / decreasing the fan speed, or stopping the outside air heat exchange system;
An outdoor air heat exchange system characterized by comprising:
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