JP2015021706A

JP2015021706A - デシカント空調システム

Info

Publication number: JP2015021706A
Application number: JP2013152695A
Authority: JP
Inventors: 吉文石田; Yoshifumi Ishida; 清水　洋; Hiroshi Shimizu; 洋清水
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】従来と比較し、効率的な運転を可能にするデシカント空調システムを提供する。【解決手段】外気ＯＡを調湿・調温処理するデシカントローター１を備え、このデシカントローター１で処理した外気ＯＡを空調対象空間２に供給するデシカント空調システムＡであって、導入した外気ＯＡをデシカントローター１で処理するデシカント処理流路４と、ダンパー５を備え、このダンパー５の開閉によって所定の外気量をデシカント処理流路４に導入させつつ、前記導入した外気ＯＡのうち所定量の外気量以上の外気ＯＡを導入することで、デシカントローター１で処理する外気量を制御するためバイパス流路６とを備えて構成する。【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。

近年、電力を使用しないで冷房領域の冷空（冷却空気）を生成するデシカント空調システムが提案、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

このデシカント空調システムは、湿気を含んだ空気を乾燥剤や吸湿剤（吸着材や収着材）を利用して調湿することにより、室内空気の湿度は勿論、温度を制御することができる。一方で、デシカント空調システムは、従来の空調システムと比較し、空調効率が低く、設備に要する費用が高いという点で改善の余地が残されているが、換気や湿度管理を伴う住環境の向上、低温再生吸収剤やシステムの開発による省エネルギー性、そして脱化石燃料や脱フロンなどの環境調和性に優れている。このため、近年、空調技術として最も注目されている。

デシカント空調システムでは、デシカントローター調湿装置によって調湿が行なわれる。一般に、このデシカントローター調湿装置は、円柱状のハニカム構造体に吸着材や収着材を担持させたデシカントローターが回転し、除湿すべき空気を回転中のデシカントローターの第１の送風口から例えば一方の半円部に通過させて、その水分を吸着・収着させる。これにより、空気が除湿される。また、これとともにデシカントローターの第２の送風口から加熱空気（再生用空気）をデシカントローターの他方の半円部に通過させ、吸着材や収着材から水分を脱着させることにより、吸着材や収着材を再生するように構成されている。

特開２００２−１２６４４１号公報

しかしながら、例えばＣＯ_２制御と組み合わせる場合など、従来のデシカント空調システムで外気量を絞った場合には除湿風量と再生風量のバランスが崩れ、デシカントローターの効率が落ちるという問題があった。

また、一般に、デシカントローター１台あたりの最大風量が例えば２４０００ＣＭＨ（ｍ^３／ｈ）程度なので、大型のデシカント外調機（空調システム）では２台のデシカントローター（ツインローター）が必要になり、これに伴い外調機が大型化、高コスト化するという問題があった。

さらに、特に夏期など、室内からの還気でローターを再生させるよりも、外気を利用して再生させた方がエネルギーの消費を少なく抑えることが可能な場合もあるが、従来の空調システムではこれを実現することができず、さらなる省エネルギー化を図れていない。

本発明は、上記事情に鑑み、従来と比較し、効率的な運転を可能にするデシカント空調システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のデシカント空調システムは、外気ＯＡを調湿・調温処理するデシカントローターを備え、該デシカントローターで処理した外気ＯＡを空調対象空間に供給するデシカント空調システムであって、導入した外気ＯＡを前記デシカントローターで処理するデシカント処理流路と、ダンパーを備え、該ダンパーの開閉によって所定の外気量を前記デシカント処理流路に導入させつつ、前記導入した外気ＯＡのうち前記所定量の外気量以上の外気ＯＡを導入することで、前記デシカントローターで処理する外気量を制御するためバイパス流路とを備えていることを特徴とする。

また、本発明のデシカント空調システムにおいては、前記デシカントローターを再生させるための再生空気が流通する再生処理流路を備えるとともに、前記再生処理流路が、前記空調対象空間からの還気ＲＡを導入する還気ＲＡ経路と、再生用の外気ＯＡを導入する再生用外気ＯＡ経路とを備え、前記還気ＲＡ経路及び前記再生用外気ＯＡ経路にそれぞれ設けられたダンパーの開閉によって、前記還気ＲＡと前記再生用の外気ＯＡを前記再生空気として選択的に導入可能に構成されていることが望ましい。

さらに、本発明のデシカント空調システムにおいては、前記バイパス流路と前記再生処理流路の前記還気ＲＡ経路及び前記再生用外気ＯＡ経路とにそれぞれ設けられた前記ダンパーの開閉度を制御し、前記デシカントローターで処理する外気量と前記再生空気の量とが略同等になるようにする制御手段を備えていることがより望ましい。

また、本発明のデシカント空調システムにおいては、前記バイパス流路に導入した外気ＯＡを調温処理し、前記空調対象空間に供給するように構成されていることがさらに望ましい。

本発明のデシカント空調システムにおいては、導入した外気ＯＡをデシカントローターで処理するデシカント処理流路と、ダンパーの開閉（開閉度）によって所定の外気量（ＯＡベース量）をデシカント処理流路に導入させつつＯＡベース量以上の外気ＯＡを導入し、デシカントローターで処理する外気量を制御するためのバイパス流路とを備えて構成することにより、従来と比較し、一つのデシカントローターで空調システムを構成して効率的な運転を実現することが可能になり、外調機の小型化（デシカント空調システムの省スペース化）、低コスト化を図ることが可能になる。

さらに、例えば室内条件や外気条件等に応じ、室内からの還気ＲＡと外気ＯＡを選択的にデシカントローターの再生用空気として使用できるように、デシカントローターの再生用空気の流通経路（再生処理流路）が構成されていることにより、デシカントローターの再生に要するエネルギーを効率よく消費することができ、デシカント空調システムの省エネルギー化を図ることが可能になる。

また、制御手段によってデシカントローターで処理する外気量と、デシカントローターを再生する再生空気の量とを略同等にすることによって、すなわち、除湿／再生の風量比を１００／１００にすることによって、デシカントローターを効率よく運転することが可能になる。

また、バイパス流路に導入した外気ＯＡをバイパス流路で調温処理するように構成し、バイパス流路を流通した外気ＯＡを室内に供給することにより、より効率的な空調システムＡを構築することが可能になる。

本発明の一実施形態に係るデシカント空調システムを示す図である。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るデシカント空調システムについて説明する。

本実施形態のデシカント空調システムＡは、図１に示すように、外気ＯＡを調湿・調温処理するデシカントローター（デシカントローター調湿装置）１を備え、このデシカントローター１で処理した外気ＯＡを事務室などのインテリアゾーン（空調対象空間）２に供給するように構成されている。

このデシカント空調システムＡは、第１送風機３の駆動によって導入した外気ＯＡ（生外気）をデシカントローター１で処理するデシカント処理流路４と、第１ダンパー５を備え、この第１ダンパー５の開閉（開閉度）によって所定の外気量をデシカント処理流路４に導入させつつ、導入した外気ＯＡのうち所定量の外気量（ＯＡベース量）以上の外気ＯＡを導入することで、デシカントローター１で処理する外気量を制御するためバイパス流路６とを備えている。

また、室内側のインテリアゾーンとダクトを通じて連通し、室内側から還気ＲＡが導入される還気導入空間７を備えるとともに、この還気導入空間７と第２ダンパー８を通じて連通／遮断可能に設けられた排気流路９を備えている。そして、第２ダンパー８を開いた状態で排気流路９に設けられた第２送風機１０を駆動することによって、室内側のインテリアゾーンから還気ＲＡを還気導入空間７、第２ダンパー８、排気流路９を通じて外部に排気できるように構成されている。

さらに、第３送風機１１の駆動によって外気ＯＡ（生外気）が導入されるとともにこの外気ＯＡを室内側のインテリアゾーンやペリメータゾーンに供給するように、ダクトを通じてインテリアゾーンやペリメータゾーンに連通する外冷時用流路１２が設けられている。また、外冷時用流路１２は、第３ダンパー１３が設けられ、この第３ダンパー１３によって連通／遮断自在に形成されている。

さらに、本実施形態のデシカント空調システムＡは、第４送風機１４の駆動によってデシカントローター１を再生させるための再生空気が流通する再生処理流路１５を備えている。また、この再生処理流路１５は、室内側からの還気ＲＡを導入する還気ＲＡ経路と、再生用の外気ＯＡ（生外気）を導入する再生用外気ＯＡ経路とを備えている。

還気ＲＡ経路は、室内側のインテリアゾーンから還気ＲＡが導入される還気導入空間７とデシカントローター１（再生処理流路１５）の間に第４ダンパー１６を備え、第４ダンパー１６の開時に、第４送風機１４の駆動とともに還気導入空間７から第４ダンパー１６、第４ダンパー１６からデシカントローター１、デシカントローター１から室内側に還気ＲＡ（外気ＯＡ）が流通して循環し、還気ＲＡをデシカントローター１の再生空気として使用できるように構成されている。

再生用外気ＯＡ経路は、外部とデシカントローター１（再生処理流路１５）の間に第５ダンパー１７を備えている。また、第５ダンパー１７は、第４ダンパー１６よりも外部側（外気ＯＡの流通方向上流側）に設けられている。そして、この再生用外気ＯＡ経路は、第５ダンパー１７の開時に、第４送風機１４の駆動とともに外部から第５ダンパー１７、第５ダンパー１７からデシカントローター１、デシカントローター１から室内側に外気ＯＡが流通し、外気ＯＡをデシカントローター１の再生空気として使用できるように構成されている。

さらに、本実施形態のデシカント空調システムＡにおいて、デシカント処理流路４には、第１送風機３側の上流側からフィルター２０、全熱交換器２１、冷却コイル２２、デシカントローター１、冷却コイル２３、加熱コイル２４、フィルター２５がこの順で配設されている。冷却コイル２３は外気ＯＡの予冷、顕熱処理のために設けられ、例えば１２℃程度の冷水が供給されて外気ＯＡを冷却する。

バイパス流路６には、第１送風機３側の上流側からフィルター２６、全熱交換器２１、冷却コイル２７、加熱コイル２８、フィルター２９がこの順で配設されている。また、全熱交換器２１と冷却コイル２７の間に、第１ダンパー５が設けられている。冷却コイル２７は外気ＯＡの予冷、顕熱処理のために設けられ、例えば１２℃程度の冷水が供給されて外気ＯＡを冷却する。

排気流路９には、室内側（還気導入空間７側）から第２ダンパー８、全熱交換器２１、第２送風機１０がこの順で配設されている。

外冷時用流路１２には、外気ＯＡの導入口側から排気口側に向けて順に、第３送風機１１、フィルター３０、第３ダンパー１３が設けられている。

再生処理流路１５には、第４ダンパー１６及び第５ダンパー側から順に、加熱コイル３１、デシカントローター１、第４送風機が１４設けられている。なお、加熱コイル３１の熱源として例えば蓄熱槽からの４５℃の排熱が利用される。

さらに、本実施形態のデシカント空調システムＡは、第１ダンパー５、第２ダンパー８、第３ダンパー１３、第４ダンパー１６、第５ダンパー１７の開閉（開閉度）を制御するとともに、第１送風機３、第２送風機１０、第３送風機１１、第４送風機１４の駆動を制御する制御手段（不図示）を備えている。

そして、上記構成からなる本実施形態のデシカント空調システムＡにおいて、まず、例えば外気ＯＡ（生外気）の温度と湿度が２６℃、４０％で、この外気ＯＡのみで冷却が行なえる外冷時には、制御手段によって第３ダンパー１３を開き、第３送風機１１を駆動させることにより、外冷時用流路１２に外気ＯＡが流れ、この外気ＯＡがインテリアゾーン２に床面などから供給される。また、このとき、例えばデシカントローター１台あたりの最大風量２４０００ｍ^３／ｈの２倍の４８０００ｍ^３／ｈの外気ＯＡをインテリアゾーン２に供給する。

また、ペリメータゾーン（やインテリアゾーン２）に設けられた外調機３２、３３によってインテリアゾーンからの還気ＲＡを取り入れるとともに冷却コイルで温度を例えば１６℃程度に調整し、生成した給気ＳＡをインテリアゾーン２に天井などから２０ｍ^３／ｍ^２・ｈの流量で供給する。これにより、例えば室内の温度が２８℃、湿度が４５％となる。なお、外調機３２、３３の冷却コイルには顕熱処理のための例えば１２℃の冷水が供給される。

さらに、第２ダンパー８を開くとともに、第２送風機１０を駆動することで、インテリアゾーン２からの還気ＲＡの一部が還気導入空間７から排気流路９を通じて外部に排気される。また、このとき、全熱交換器２１によって排気ＥＡの温度を調節した上で外部に排気される。

一方、本実施形態のデシカント空調システムＡにおいて、デシカントローター（デシカントローター調湿装置）１を用いて調湿・調温を行って事務室などのインテリアゾーン（空調対象空間）２の空調を行う際には、制御手段によって、第１送風機３を駆動するとともに、インテリアゾーン２の温度及び湿度に応じた所定量の外気量（ＯＡベース量）となるように第１ダンパー５の開閉度を制御する。

そして、第１送風機３の駆動とともに、導入した外気ＯＡ（生外気）のうち所定量の外気量がデシカント処理流路４を流通し、デシカントローター１によって調湿される。また、このとき、インテリアゾーン２にデシカント処理流路４に導入する所定の外気量以上の外気ＯＡ（処理外気：処理後の外気）を供給する必要がある場合には、その量に応じた開閉度となるように第１ダンパー５を開く。

これにより、導入した外気ＯＡのうち所定量の外気量がデシカント処理流路４を流通してデシカントローター１で処理されるとともに、導入した外気ＯＡのうち所定量の外気量以上の外気ＯＡがバイパス流路６に導入され、このバイパス流路６内で調温処理された外気ＯＡ（処理外気ＳＯＡ）とデシカント処理流路４で調湿処理された外気ＯＡ（処理外気ＳＯＡ）とがともにインテリアゾーン２に供給される。例えば、バイパス流路６内で調温処理された外気ＯＡとデシカント処理流路４で調湿処理された外気ＯＡとを合わせることによって、温度２６℃、湿度４０％の外気ＯＡがインテリアゾーン２に床などから供給される。

そして、このように導入した外気ＯＡを第１ダンパー５の開閉度に応じて、デシカント処理流路４とバイパス流路６に流通させ、所定の外気量をデシカントローター１で調湿処理した外気ＯＡとバイパス流路６で調温処理した外気ＯＡを合せてインテリアゾーン２に供給することで、一つのデシカントローター１を備えて調湿・調温された大量の外気ＯＡを供給できることになる。すなわち、本実施形態では、一つのデシカントローター１であっても、第１ダンパー５の開閉度に応じ、例えば、２４０００ｍ^３／ｈ（３．０ｍ^３／ｍ^２・ｈ）〜４８０００ｍ^３／ｈ（５．０ｍ^３／ｍ^２・ｈ）の範囲で調節することができ、デシカントローター１の最大風量の２倍の外気量でインテリアゾーン２に外気ＯＡを供給することが可能になる。

さらに、本実施形態のデシカント空調システムＡでは、制御手段によって、第５ダンパー１７を閉じ、第２ダンパー８と第４ダンパー１６の開閉度を調節し、第２送風機１０及び第４送風機１４を駆動することにより、還気ＲＡ経路で再生処理流路１５を還気ＲＡが流れ、加熱コイル３１で加温されるとともにデシカントローター１に供給される。これにより、還気ＲＡを再生空気として使用してデシカントローター１の再生が行なわれる。

また、例えば夏期など、室内からの還気ＲＡを再生空気としてデシカントローター１の再生を行うよりも外気ＯＡを再生空気とした方がエネルギー消費が少ない場合には、第４ダンパー１６を閉じ、第２ダンパー８及び第５ダンパー１７を開き、第２送風機１０及び第４送風機１４を駆動する。これにより、再生用外気ＯＡ経路で再生処理流路１５を再生用の外気ＯＡが流れ、加熱コイル３１で加温されるとともにデシカントローター１に供給され、外気ＯＡを再生空気として使用してデシカントローター１の再生が行なわれる。

また、このとき、デシカント処理流路４を流通してデシカントローター１で処理される外気ＯＡの量と、再生処理流路１５を流通してデシカントローター１の再生に用いられる再生空気の量とを略同等にすることにより、すなわち、除湿／再生の風量比を常時１００／１００とすることにより、デシカントローター１の運転が効率的に行える。

したがって、本実施形態のデシカント空調システムＡにおいては、導入した外気ＯＡをデシカントローター１で処理するデシカント処理流路４と、ダンパー５を備え、このダンパー５の開閉によって所定の外気量（ＯＡベース量）をデシカント処理流路４に導入させつつＯＡベース量以上の外気ＯＡを導入し、デシカントローター１で処理する外気量を制御するためのバイパス流路６とを備えて構成することにより、従来と比較し、一つのデシカントローター１で空調システムを構成して効率的な運転を実現することが可能になり、外調機の小型化（デシカント空調システムＡの省スペース化）、低コスト化を図ることが可能になる。

さらに、室内条件や外気条件等に応じ室内からの還気ＲＡと外気ＯＡを選択的にデシカントローター１の再生用空気として使用できるように、デシカントローター１の再生用空気の流通経路（再生処理流路１５）がダンパー８、１６、１７の開閉制御によって切替可能に構成されていることにより、デシカントローター１の再生に要するエネルギーを効率よく消費することができ、デシカント空調システムＡの省エネルギー化を図ることが可能になる。

また、制御手段によってデシカントローター１で処理する外気量と、デシカントローター１を再生する再生空気の量とを略同等にすることによって、すなわち、除湿／再生の風量比を１００／１００にすることによって、デシカントローター１を効率よく運転することが可能になる。

また、バイパス流路６に導入した外気ＯＡをバイパス流路６で調温処理するように構成し、バイパス流路６を流通した外気ＯＡを室内に供給することにより、より効率的な空調システムＡを構築することが可能になる。

以上、本発明に係るデシカント空調システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１デシカントローター（デシカントローター調湿装置）
２インテリアゾーン（空調対象空間）
３第１送風機
４デシカント処理流路
５第１ダンパー
６バイパス流路
７還気導入空間
８第２ダンパー
９排気流路
１０第２送風機
１１第３送風機
１２外冷時用流路
１３第３ダンパー
１４第４送風機
１５再生処理流路
１６第４ダンパー
１７第５ダンパー
２０フィルター
２１全熱交換器
２２冷却コイル
２３冷却コイル
２４加熱コイル
２５フィルター
２６フィルター
２７冷却コイル
２８加熱コイル
２９フィルター
３０フィルター
３１加熱コイル
３２外調機
３３外調機
Ａデシカント空調システム

Claims

外気ＯＡを調湿・調温処理するデシカントローターを備え、該デシカントローターで処理した外気ＯＡを空調対象空間に供給するデシカント空調システムであって、
導入した外気ＯＡを前記デシカントローターで処理するデシカント処理流路と、
ダンパーを備え、該ダンパーの開閉によって所定の外気量を前記デシカント処理流路に導入させつつ、前記導入した外気ＯＡのうち前記所定量の外気量以上の外気ＯＡを導入することで、前記デシカントローターで処理する外気量を制御するためバイパス流路とを備えていることを特徴とするデシカント空調システム。
請求項１記載のデシカント空調システムにおいて、
前記デシカントローターを再生させるための再生空気が流通する再生処理流路を備えるとともに、
前記再生処理流路が、前記空調対象空間からの還気ＲＡを導入する還気ＲＡ経路と、再生用の外気ＯＡを導入する再生用外気ＯＡ経路とを備え、
前記還気ＲＡ経路及び前記再生用外気ＯＡ経路にそれぞれ設けられたダンパーの開閉によって、前記還気ＲＡと前記再生用の外気ＯＡを前記再生空気として選択的に導入可能に構成されていることを特徴とするデシカント空調システム。
請求項２記載のデシカント空調システムにおいて、
前記バイパス流路と前記再生処理流路の前記還気ＲＡ経路及び前記再生用外気ＯＡ経路とにそれぞれ設けられた前記ダンパーの開閉度を制御し、前記デシカントローターで処理する外気量と前記再生空気の量とが略同等になるようにする制御手段を備えていることを特徴とするデシカント空調システム。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のデシカント空調システムにおいて、
前記バイパス流路に導入した外気ＯＡを調温処理し、前記空調対象空間に供給するように構成されていることを特徴とするデシカント空調システム。