JP2013113511A - 外気調和機の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外気温度計24で測定された外気温度と、外気露点計25で測定された外気露点温度とに基づき、加熱器3による必要加熱量Qhと最大加熱量Qhmaxとの比で表される加熱制御弁開度指令2aと、冷却器5による必要冷却量Qcと最大冷却量Qcmaxとの比で表される冷却制御弁開度指令4aと、再熱器7による必要再熱量Qrhと最大再熱量Qrhmaxとの比で表される再熱制御弁開度指令6aとを求めて出力すると共に、循環ポンプ停止指令8a或いは循環ポンプ運転指令8bを出力し、フィードフォワード制御を行う。
【選択図】図1
Description
前記加熱器の最大能力である最大加熱量を、冬季外気最低温度設定値から加熱器出口温度最大値点における加熱器出口温度最大値までの加熱量として求め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記再熱器の最大能力である最大再熱量を給気吹出露点温度設定最小値と等しいエアワッシャ出口最低温度から給気吹出温度設定最大値までの再熱量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をT−X空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記再熱器による再熱とが必要となる領域Aと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度と外気露点温度から求まる外気絶対湿度とに基づくT−X空気線図上の点が前記エアワッシャの飽和効率に基づく一次関数で近似される直線より低温側に位置し前記加熱器による加熱と前記エアワッシャによる加湿と前記再熱器による再熱とが必要となる領域Bと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度と外気露点温度から求まる外気絶対湿度とに基づくT−X空気線図上の点が前記エアワッシャの飽和効率に基づく一次関数で近似される直線上或いは該直線より高温側に位置し前記エアワッシャによる加湿と前記冷却器による冷却と前記再熱器による再熱とが必要となる領域CとのうちいずれのT−X空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Aに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値と冷却器出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力し、循環ポンプ停止指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力するようにし、
前記領域Bに外気の状態点が存在している場合、エアワッシャの飽和効率及び外気露点温度から求まる加熱器出口温度と外気温度Tとの差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、循環ポンプ運転指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値とエアワッシャ出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Cに外気の状態点が存在している場合、循環ポンプ運転指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力し、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値と冷却器出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法にかかるものである。
Tfmax:給気吹出状態設定点の乾球温度設定最大値(給気吹出温度設定最大値とも表す)
DPfmax:給気吹出状態設定点の露点温度設定最大値(給気吹出露点温度設定最大値とも表す)
DPfmin:給気吹出状態設定点の露点温度設定最小値(給気吹出露点温度設定最小値とも表す)
φcd:冷却器出口相対湿度設定値
Hgmax:夏季外気最大エンタルピ設定値
Tgmin:冬季外気最低温度設定値(乾球温度)
Xgmin:冬季外気最低絶対湿度設定値
η:エアワッシャ9の飽和効率
とし、これらの値を、図2に示す如く、前記最大制御量算出器27(図1参照)における入力処理部に入力し、予め、後述する冬季外気最低温度設定値Tgminから加熱器出口温度設定最大値Thdmax0までの加熱量である前記最大加熱量Qhmaxと、後述する夏季外気最大エンタルピ設定値Hgmaxから冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Hcdminまでの冷却量である前記最大冷却量Qcmaxと、後述するエアワッシャ出口温度設定最小値Twdminから給気吹出温度設定最大値Tfmaxまでの再熱量である前記最大再熱量Qrhmaxとを求めておき、該最大制御量算出器27における出力処理部から前記コントローラ26へ出力する。尚、前記最大加熱量Qhmaxと、前記最大冷却量Qcmaxと、前記最大再熱量Qrhmaxとが装置容量として既に分かっている場合は、前記最大制御量算出器27を用いず、直接、コントローラ26へ入力しても良い。
Tg:外気温度(測定値)
DPg:外気露点温度(測定値)
Tf:給気吹出状態設定点の乾球温度設定値(給気吹出温度設定値とも表す)
DPf:給気吹出状態設定点の露点温度設定値(給気吹出露点温度設定値とも表す)
とし、これらの値と、前記最大制御量算出器27の出力処理部から出力される値(最大加熱量Qhmax、最大冷却量Qcmax、最大再熱量Qrhmax、及び最大制御量算出器27への入力値そのままの二つの設定値であって、そのうちの一つは、冷却器5の有限なコイル列数やフィンピッチの粗さから生じるコイルに全く触れないで冷却器5を素通りする空気があるために、理論値である飽和空気線まで到達できない、いわゆるバイパスファクターで表現される冷却器5の性能を相対湿度で示す冷却器出口相対湿度設定値φcdであり、もう一つは、エアワッシャ9の飽和効率ηである)とを、図3に示す如く、前記コントローラ26(図1参照)における入力処理部に入力し、前記外気露点温度DPg並びに外気温度Tgに基づき、領域Aと、領域Bと、領域Cとのうちいずれの領域に外気が存在しているかを判定する。
[数1]
Qcmax=C1×風量×(Hgmax−Hcdmin)
但し、C1:定数
Hcdmin:冷却器出口空気エンタルピ設定最小値
と表され、冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Hcdminは、
[数2]
Hcdmin=1.006・Tcdmin+(1.085・Tcdmin+2501)・Xcdmin
但し、Tcdmin:冷却器出口温度設定最小値(乾球温度)
Xcdmin:冷却器出口絶対湿度設定最小値
と表され、冷却器出口絶対湿度設定最小値Xcdminは、
[数3]
Xcdmin=Xfmin=F1(DPfmin)
但し、Xfmin:給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値
F1:関数
と表され、給気吹出状態設定点絶対湿度設定最小値Xfminと給気吹出露点温度設定最小値DPfminは一対一の関係があり、下記の[表1]の値より内挿(補間)で求まるが、前記冷却器出口温度設定最小値Tcdminが未知となるので、これを求める。前記冷却器5がクロスフィン型コイルの場合、該コイル列数によりバイパスファクターが決まり、これによって冷却器5を通過する外気の相対湿度は、95〜100[%]の間で一定となる。この相対湿度を冷却器出口相対湿度設定値φcdとすると、この相対湿度の範囲では、冷却器出口相対湿度設定値φcdは冷却器出口飽和度ψcdと略等しいので、図11に示す如く、
φcd≒ψcd
となる。又、飽和度の定義は、絶対湿度をXとし、同じ温度における飽和空気の絶対湿度をXSとした場合、
ψ=X/XS×100
であるから、XSが求まれば、該飽和空気絶対湿度に対応する露点温度が冷却器出口温度設定最小値Tcdminとなる。つまり、冷却器出口温度設定最小値Tcdminと同じ温度における飽和空気の絶対湿度をXScdminとすると、
[数4]
XScdmin=Xcdmin/ψcd×100
≒Xcdmin/φcd×100(=Xfmin/ψcd×100)
となり(図2における「冷却器出口温度設定最小値Tcdminでの飽和空気の絶対湿度XScdmin算出」参照)、
[数5]
Tcdmin=DPcdmin´
=G1(XScdmin)
但し、G1:関数
となる(図2における「冷却器出口温度設定最小値Tcdmin算出」参照)。絶対湿度と露点温度は前述した通り一対一の関係があり、下記の[表1]の値より内挿(補間)で求まるため、[数3]、[数5]を[数2]に代入すれば、冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Hcdminが求まり(図2における「冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Hcdmin算出」参照)、該冷却器出口空気エンタルピ設定最小値Hcdminと夏季外気最大エンタルピ設定値Hgmaxを[数1]に代入すれば、最大冷却量Qcmaxを求めることができる。
[数6]
Qhmax=C2×風量×(Thdmax0−Tgmin)
但し、C2:定数
Thdmax0:加熱器出口温度最大値(乾球温度)
と表される。ここで、エアワッシャ9の飽和効率ηと冬季外気最低絶対湿度設定値Xgminとが与えられ、T−X空気線図上で外気が冬季外気状態設定点Wにある場合、該外気を加熱器3で給気吹出露点温度設定最大値DPfmaxに対応する加熱器出口温度最大値点L0における加熱器出口温度最大値Thdmax0まで加熱し、該加熱器出口温度最大値点L0からエアワッシャ9で加湿を行うと、該エアワッシャ9の飽和効率ηが仮に100[%]であれば、等湿球温度線に沿って絶対湿度が上昇し、該等湿球温度線と飽和空気線との交点である給気吹出露点温度設定最大値DPfmaxに対応する最大加湿時飽和点M0まで到達するが、前記エアワッシャ9の飽和効率ηは現実には100[%]未満となり、最大加湿時飽和点M0までは到達しない。このため、等湿球温度線の延長線上で飽和空気線と交差する点(最大加湿時飽和点M0)の絶対湿度をXfmax´とし、給気吹出状態設定点Fの想定される給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値をXfmaxとすると、
[数7]
(Xfmax´−Xgmin):(Xfmax−Xgmin)=100:η
(Xfmax´−Xfmax):(Xfmax−Xgmin)=(100−η):η
という関係が成り立ち(図10参照)、Xfmax、Xgmin、ηが既知の値であることからXfmax´は求まり(図2における「給気吹出露点温度設定最大値DPfmaxにおける最大加湿時の等湿球温度線と飽和空気線との交点M0での絶対湿度Xfmax´算出」参照)、該Xfmax´に相当する露点温度DPfmax´が前記最大加湿時飽和点M0の乾球温度TM0となり、該最大加湿時飽和点M0が求まる。尚、図10中、Twd0は最大加湿時におけるエアワッシャ出口温度である。前記最大加湿時飽和点M0におけるエンタルピHM0は、
[数8]
HM0=1.006・TM0+(1.085・TM0+2501)・XM0
但し、TM0=DPfmax´
=G1(Xfmax´)
XM0=Xfmax´
と表され(図2における「交点M0での乾球温度TM0、エンタルピHM0算出」参照)、Xfmax´が算出されているので、HM0は求まる。加熱器出口温度最大値点L0は最大加湿時飽和点M0と等湿球温度線上にある点であるが、等湿球温度線≒等エンタルピ線とみなせるので、加熱器出口温度最大値点L0でのエンタルピは最大加湿時飽和点M0でのエンタルピと等しいと考えることができる。このため、加熱器出口温度最大値点L0でも同様に、
[数9]
HM0=HL0=1.006・TL0+(1.085・TL0+2501)・XL0
但し、XL0=Xgmin
と表され、HL0(=HM0)、XL0(=Xgmin)が既知の値であれば、前記加熱器出口温度最大値点L0の乾球温度TL0即ち加熱器出口温度最大値Thdmax0は求まる(図2における「加熱器出口温度最大値Thdmax0算出」参照)。
[数10]
Qrhmax=C2×風量×(Trhdmax−Twdmin)
但し、C2:定数
Trhdmax:再熱器出口温度設定最大値(乾球温度)
Twdmin:エアワッシャ出口温度設定最小値(乾球温度)
と表される。ここで、再熱器出口温度設定最大値Trhdmaxは給気吹出温度設定最大値Tfmaxと等しく、エアワッシャ出口温度設定最小値Twdminは給気吹出露点温度設定最小値DPfminと等しいため、該再熱器出口温度設定最大値Trhdmaxとエアワッシャ出口温度設定最小値Twdminとを[数10]に代入すれば、最大再熱量Qrhmaxを求めることができる。
[数11]
(Xf´−Xgmin):(Xf−Xgmin)=100:η
(Xf´−Xf):(Xf−Xgmin)=(100−η):η
という関係が成り立ち、Xf、Xgmin、ηが既知の値であることからXf´は求まり(図3における「給気吹出露点温度設定値DPfにおける最大加湿時の等湿球温度線と飽和空気線との交点Mでの絶対湿度Xf´算出」参照)、該Xf´に相当する露点温度DPf´が前記最大加湿時飽和演算点Mの乾球温度TMとなり、該最大加湿時飽和演算点Mが求まる。同様に図12のT−X空気線図上で外気が任意のI点、II点、III点にあって各点における外気絶対湿度をXgI、XgII、XgIIIとし、[数11]と同様の関係に基づいて求められる絶対湿度をXfI´、XfII´、XfIII´とする時、該各絶対湿度XfI´、XfII´、XfIII´を示す線と飽和空気線との交点を通る等湿球温度線を引き下ろして、前記各外気絶対湿度XgI、XgII、XgIIIを示す線と交わる点が、給気吹出状態設定点絶対湿度Xfまで外気を加湿するのに必要な加熱器3の出口のポイントO、P、Q(加熱器出口温度ThdI、ThdII、ThdIII)となる。又、領域B内で外気のポイントを絶対湿度でIII点より更に上げて行くと、前記給気吹出状態設定点絶対湿度Xfを示す線と飽和空気線との交点N(加湿時飽和点)に漸近して行き、該交点Nでエアワッシャ加湿を行った場合、加湿も冷却も起こらず外気は前記交点Nに留まる。つまり、交点Nが領域Bにおける絶対湿度の最も高い状態である。図12より、点L、O、P、Q、Nは一直線となることがわかるので、領域Bと領域Cを隔てる線は一次直線で近似できる。
[数12]
HM=1.006・TM+(1.085・TM+2501)・XM
但し、TM=DPf´
XM=Xf´
と表され(図3における「交点Mでの乾球温度TM、エンタルピHM算出」参照)、加熱器出口温度最大値演算点Lは最大加湿時飽和演算点Mと等湿球温度線上にある点であるが、等湿球温度線≒等エンタルピ線とみなせるので、加熱器出口温度最大値演算点Lでのエンタルピは最大加湿時飽和演算点Mでのエンタルピと等しいと考えることができる。このため、加熱器出口温度最大値演算点Lでも同様に、
[数13]
HM=HL=1.006・TL+(1.085・TL+2501)・XL
但し、XL=Xgmin
と表され、HL(=HM)、XL(=Xgmin)が既知の値であれば、前記加熱器出口温度最大値演算点Lの乾球温度TL即ち加熱器出口温度最大値Thdmaxは求まる(図3における「加熱器出口温度Thdmax算出」参照)。又、前記給気吹出状態設定点絶対湿度Xfを示す線と飽和空気線との交点を加湿時飽和点Nとすると、該加湿時飽和点Nと前記加熱器出口温度最大値演算点Lとを結ぶ直線がエアワッシャ9の飽和効率ηに基づく一次関数で近似される直線となる(図3における「一次関数T=J(X)算出」参照)。つまり、T−X空気線図上でと給気吹出状態設定点Fにおける給気吹出状態設定点絶対湿度Xfと冬季外気状態設定点Wにおける冬季外気最低絶対湿度設定値Xgminの差(Xf´−Xf)をエアワッシャ9の飽和効率η[%]と対応させた場合に、100−η[%]に見合う絶対湿度(Xf´−Xf)を前記給気吹出状態設定点絶対湿度Xfに上乗せした絶対湿度を示す線と飽和空気線との交点を、エアワッシャの飽和効率ηが100[%]であると仮定した場合の最大加湿時飽和演算点Mとし、該最大加湿時飽和演算点Mを通る等湿球温度線と前記冬季外気最低絶対湿度設定値Xgminを示す線との交点を加熱器出口温度最大値演算点Lとし、前記給気吹出状態設定点絶対湿度Xfを示す線と飽和空気線との交点を加湿時飽和点Nとし、該加湿時飽和点Nと加熱器出口温度最大値演算点Lとを結ぶ直線をエアワッシャ9の飽和効率ηに基づく一次関数で近似される直線として求めることができる(図3の「一次関数T=J(X)算出」参照)。因みに、前記エアワッシャ9の飽和効率ηに基づく一次関数で近似される直線の方程式は、例えば、給気吹出露点温度設定値DPfが12[℃](乾球温度)でエアワッシャ9の飽和効率ηが以下のように設定されているとき、
[数14]
T=J(X)=−2955X+37.9(η=90[%]の場合)
と表される。
[数15]
Xg=F1(DPg)
より算出し、外気エンタルピHgを、
[数16]
Hg=1.006・Tg+(1.085・Tg+2501)・Xg
より算出する。前記冷却器5による必要冷却量Qcは、
[数17]
Qc=C1×風量×(Hg−Hcd)
と表され、この式に[数16]の外気エンタルピHgと冷却器出口空気エンタルピHcdを代入すれば、必要冷却量Qcの算出が可能となる。因みに、冷却器出口空気エンタルピHcdは、
[数18]
Hcd=1.006・Tcd+(1.085・Tcd+2501)・Xcd
但し、Tcd:冷却器出口温度(乾球温度)
Xcd:冷却器出口絶対湿度
と表され、冷却器出口絶対湿度Xcdは、
[数19]
Xcd=Xf=F1(DPf)
但し、Xf:給気吹出状態設定点絶対湿度
F1:関数
と表され、給気吹出状態設定点絶対湿度Xfと給気吹出露点温度設定値DPfは一対一の関係があり、前記[表1]の値より内挿(補間)で求まるが、前記冷却器出口温度Tcdが未知となるので、これを求める。前記冷却器5がクロスフィン型コイルの場合、該コイル列数によりバイパスファクターが決まり、これによって冷却器5を通過する外気の相対湿度は、95〜100[%]の間で一定となる。この相対湿度を冷却器出口相対湿度設定値φcdとすると、この相対湿度の範囲では、冷却器出口相対湿度設定値φcdは冷却器出口飽和度ψcdと略等しいので、図14に示す如く、
φcd≒ψcd
となる。又、飽和度の定義は、絶対湿度をXとし、同じ温度における飽和空気の絶対湿度をXSとした場合、
ψ=X/XS×100
であるから、XSが求まれば、該飽和空気絶対湿度に対応する露点温度が冷却器出口温度Tcdとなる。つまり、冷却器出口温度Tcdと同じ温度における飽和空気の絶対湿度をXScdとすると、
[数20]
XScd=Xcd/ψcd×100
≒Xcd/φcd×100(=Xf/ψcd×100)
となり、
[数21]
Tcd=DPcd´
=G1(XScd)
但し、G1:関数
となる。絶対湿度と露点温度は前述した通り一対一の関係があり、前記[表1]の値より内挿(補間)で求まるため、[数19]、[数21]を[数18]に代入すれば、冷却器出口空気エンタルピHcdが求めることができる。ここで、冷却制御弁4の開度は、最大冷却時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要冷却量Qcと前記最大冷却量Qcmaxとの比、即ち、
[数22]
Qc/Qcmax×100[%]
として算出できるため、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から冷却制御弁開度指令4aとして前記冷却制御弁4(図1参照)へ出力すれば良い。
[数23]
Qrh=C2×風量×(Trhd−Tcd)
=C2×風量×(Tf−Tcd)
但し、Trhd:再熱器出口温度(乾球温度)
と表され、この式に給気吹出温度設定値Tfと[数21]の冷却器出口温度Tcdを代入すれば、必要再熱量Qrhの算出が可能となる。ここで、再熱制御弁6の開度は、最大再熱時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要再熱量Qrhと前記最大再熱量Qrhmaxとの比、即ち、
[数24]
Qrh/Qrhmax×100[%]
として算出できるため、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から再熱制御弁開度指令6aとして前記再熱制御弁6(図1参照)へ出力すれば良い。
[数25]
Qh=C2×風量×(Thd−Tg)
但し、Thd:加熱器出口温度(乾球温度)
と表され、エアワッシャ9の飽和効率ηと、測定される外気露点温度DPgに基づいて[数15]から算出される外気絶対湿度Xgとが与えられ場合、前記エアワッシャ9の飽和効率ηに基づく一次関数で近似される直線の方程式を示す[数14]から加熱器出口温度Thdが求まり、該加熱器出口温度Thdと外気温度Tgとを[数25]に代入すれば、必要加熱量Qhの算出が可能となる。ここで、加熱制御弁2の開度は、最大加熱時を全開とし、リニア特性のバルブを使用することで、前記必要加熱量Qhと前記最大加熱量Qhmaxとの比、即ち、
[数26]
Qh/Qhmax×100[%]
として算出できるため、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から加熱制御弁開度指令2aとして前記加熱制御弁2(図1参照)へ出力すれば良い。
[数27]
Qrh=C2×風量×(Trhd−Twd)
=C2×風量×(Tf−Twd)
但し、Twd:エアワッシャ出口温度
と表され、エアワッシャ9の飽和効率ηと、給気吹出露点温度設定値DPfに基づいて[数19]から算出される給気吹出状態設定点絶対湿度Xfとが与えられた場合、外気絶対湿度Xgと、前記エアワッシャ9の飽和効率ηに基づく一次関数T=J(X)から求まる加熱器出口温度Thdと、前記外気絶対湿度Xg及び加熱器出口温度Thdから求まる加熱器出口エンタルピHhdとを用いて、等湿球変化(≒等エンタルピ変化)であることを利用し、エアワッシャ出口温度Twdを求める。即ち、エアワッシャ出口エンタルピをHwdとすると、
[数28]
Thd=J(Xg)
Hhd=1.006・Thd+(1.085・Thd+2501)・Xg
Hhd≒Hwd=1.006・Twd+(1.085・Twd+2501)・Xf
より、エアワッシャ出口温度Twdが求まり、該エアワッシャ出口温度Twdと給気吹出温度設定値Tfとを[数27]に代入すれば、必要再熱量Qrhの算出が可能となる。ここで、再熱制御弁6の開度は、前記領域Aに外気が存在している場合と同様、[数24]に示すように、前記必要再熱量Qrhと前記最大再熱量Qrhmaxとの比として算出できるため、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から再熱制御弁開度指令6aとして前記再熱制御弁6(図1参照)へ出力すれば良い。
[数29]
Hwd≒Hg
となり、外気エンタルピHgは既知の値であるため、この後の冷却に関しては、前記領域Aの場合と同様、外気エンタルピHgを[数16]より算出し、前記冷却器5による必要冷却量Qcを、[数17]並びに[数18]〜[数21]を用いて求め、冷却制御弁4の開度を[数22]から算出し、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から冷却制御弁開度指令4aとして前記冷却制御弁4(図1参照)へ出力すれば良い。又、再熱に関しても、前記領域Aの場合と同様、前記再熱器7による必要再熱量Qrhを[数23]を用いて求め、再熱制御弁6の開度を[数24]から算出し、これを図7に示す如く前記コントローラ26の出力処理部から再熱制御弁開度指令6aとして前記再熱制御弁6(図1参照)へ出力すれば良い。
Tf=23[℃]
DPf=12[℃]
φcd=95[%]
Hgmax=85[kJ/kg]
Tgmin=−2[℃]
Xgmin=0.0016[kg/kg(DA)]
η=90[%]
となる。尚、前記夏季外気最大エンタルピ設定値Hgmaxの85[kJ/kg]という値は、例えば、図11のT−X空気線図(湿り空気線図)において、夏季の外気絶対湿度Xgを0.0202[kg/kg(DA)]、夏季の外気温度Tgを33[℃]と仮定した場合のものであって、この場合、夏季外気相対湿度φgmaxは63[%]に相当する。又、図10のT−X空気線図(湿り空気線図)において、前記冬季外気最低温度設定値Tgminを−2[℃]、前記冬季外気最低絶対湿度設定値Xgminを0.0016[kg/kg(DA)]とした場合、冬季外気相対湿度は50[%]に相当する。
2 加熱制御弁
2a 加熱制御弁開度指令
3 加熱器
4 冷却制御弁
4a 冷却制御弁開度指令
5 冷却器
6 再熱制御弁
6a 再熱制御弁開度指令
7 再熱器
8 循環ポンプ
8a 循環ポンプ停止指令
8b 循環ポンプ運転指令
9 エアワッシャ
10 送風機
24 外気温度計
25 外気露点計
26 コントローラ
27 最大制御量算出器
DPg 外気露点温度
DPf 給気吹出状態設定点の露点温度設定値(給気吹出露点温度設定値)
Hgmax 夏季外気最大エンタルピ設定値
Hcdmin 冷却器出口空気エンタルピ設定最小値
Hg 外気エンタルピ
L0 加熱器出口温度最大値点
L 加熱器出口温度最大値演算点
M0 最大加湿時飽和点
M 最大加湿時飽和演算点
N 加湿時飽和点
Qcmax 最大冷却量
Qhmax 最大加熱量
Qrhmax 最大再熱量
Qc 必要冷却量
Qh 必要加熱量
Qrh 必要再熱量
Tg 外気温度
Thdmax0 加熱器出口温度最大値
Tfmax 給気吹出温度設定最大値
Tf 給気吹出状態設定点の乾球温度設定値(給気吹出温度設定値)
Tgmin 冬季外気最低温度設定値
Tcd 冷却器出口温度
Xg 外気絶対湿度
Xf 給気吹出状態設定点絶対湿度
Xgmin 冬季外気最低絶対湿度設定値
η 飽和効率
Claims (3)
- 外気が導入されるケーシング内に、加熱制御弁にて流量調節される加熱流体により外気を加熱する加熱器と、循環ポンプの作動にて水を噴射し該水を外気と接触させて気化させることにより外気を加湿するエアワッシャと、冷却制御弁にて流量調節される冷却流体により外気を冷却する冷却器と、再熱制御弁にて流量調節される再熱流体により外気を再熱する再熱器と、前記ケーシング内に導入された外気を給気として吹き出す送風機とを配設した外気調和機の制御方法において、
前記加熱器の最大能力である最大加熱量を、冬季外気最低温度設定値から加熱器出口温度最大値点における加熱器出口温度最大値までの加熱量として求め、前記冷却器の最大能力である最大冷却量を夏季外気最大エンタルピ設定値から冷却器出口空気エンタルピ設定最小値までの冷却量として求め、前記再熱器の最大能力である最大再熱量を給気吹出露点温度設定最小値と等しいエアワッシャ出口最低温度から給気吹出温度設定最大値までの再熱量として求めておき、
外気温度と外気露点温度を測定した測定値から演算して外気状態をT−X空気線図上の状態点として算出し、
前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値より高く前記冷却器による冷却除湿と前記再熱器による再熱とが必要となる領域Aと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度と外気露点温度から求まる外気絶対湿度とに基づくT−X空気線図上の点が前記エアワッシャの飽和効率に基づく一次関数で近似される直線より低温側に位置し前記加熱器による加熱と前記エアワッシャによる加湿と前記再熱器による再熱とが必要となる領域Bと、前記外気露点温度が給気吹出状態設定点の露点温度設定値以下で且つ前記外気温度と外気露点温度から求まる外気絶対湿度とに基づくT−X空気線図上の点が前記エアワッシャの飽和効率に基づく一次関数で近似される直線上或いは該直線より高温側に位置し前記エアワッシャによる加湿と前記冷却器による冷却と前記再熱器による再熱とが必要となる領域CとのうちいずれのT−X空気線図上の領域に外気の状態点が存在しているかを判定し、
前記領域Aに外気の状態点が存在している場合、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値と冷却器出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力し、循環ポンプ停止指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力するようにし、
前記領域Bに外気の状態点が存在している場合、エアワッシャの飽和効率及び外気露点温度から求まる加熱器出口温度と外気温度Tとの差分に比例する前記加熱器による必要加熱量を算出して該必要加熱量と前記最大加熱量との比で表される加熱制御弁開度指令を前記加熱制御弁へ出力し、循環ポンプ運転指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値とエアワッシャ出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力するようにし、
前記領域Cに外気の状態点が存在している場合、循環ポンプ運転指令を前記エアワッシャの循環ポンプへ出力し、給気吹出状態設定点の露点温度設定値上の冷却器出口空気エンタルピと外気の状態点における外気エンタルピとの差分に比例する前記冷却器による必要冷却量を算出して該必要冷却量と前記最大冷却量との比で表される冷却制御弁開度指令を前記冷却制御弁へ出力し、給気吹出状態設定点の乾球温度設定値と冷却器出口温度との差分に比例する前記再熱器による必要再熱量を算出して該必要再熱量と前記最大再熱量との比で表される再熱制御弁開度指令を前記再熱制御弁へ出力するようにしたことを特徴とする外気調和機の制御方法。 - T−X空気線図上で給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値と冬季外気状態設定点における冬季外気最低絶対湿度設定値との差をエアワッシャの飽和効率η[%]と対応させた場合に、100−η[%]に見合う絶対湿度を前記給気吹出状態設定点絶対湿度設定最大値に上乗せした絶対湿度を示す線と飽和空気線との交点を、エアワッシャの飽和効率ηが100[%]であると仮定した場合の給気吹出露点温度設定最大値に対応する最大加湿時飽和点とし、該最大加湿時飽和点を通る等湿球温度線と前記冬季外気最低絶対湿度設定値を示す線との交点を給気吹出露点温度設定最大値に対応する加熱器出口温度最大値点とし、該加熱器出口温度最大値点における加熱器出口温度最大値を求めるようにした請求項1記載の外気調和機の制御方法。
- T−X空気線図上で給気吹出状態設定点における給気吹出状態設定点絶対湿度と冬季外気状態設定点における冬季外気最低絶対湿度設定値との差をエアワッシャの飽和効率η[%]と対応させた場合に、100−η[%]に見合う絶対湿度を前記給気吹出状態設定点絶対湿度に上乗せした絶対湿度を示す線と飽和空気線との交点を、エアワッシャの飽和効率ηが100[%]であると仮定した場合の給気吹出露点温度設定値に対応する最大加湿時飽和演算点とし、該最大加湿時飽和演算点を通る等湿球温度線と前記冬季外気最低絶対湿度設定値を示す線との交点を給気吹出露点温度設定値に対応する加熱器出口温度最大値演算点とし、前記給気吹出状態設定点絶対湿度を示す線と飽和空気線との交点を加湿時飽和点とし、該加湿時飽和点と加熱器出口温度最大値演算点とを結ぶ直線をエアワッシャの飽和効率に基づく一次関数で近似される直線として求めるようにした請求項2記載の外気調和機の制御方法。
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