JP2015040682A - 熱源システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部機器の設置域で熱交換効率の低下を招く屋外気不足が生じるのを効率的に回避して高い運転効率が得られる熱源システムを提供する。
【解決手段】施設１に装備された内部機器Ａと、内部機器Ａとの間で循環させる循環熱媒Ｒと屋外気ＯＡとを熱交換させる外部機器Ｂを備える熱源システムであって、施設１内の空気ＲＡを屋外へ排出する排気手段Ｃと、排気手段Ｃによる排出空気ＲＡを外部機器Ｂの設置域Ｓに導く空気案内手段Ｄを設けてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビルや工場等の各種の施設に用いられる熱源システムに関し、詳しくは、施設に装備した内部機器（例えば、空調用の室内機や冷凍機や温水発生機等）と、この内部機器との間で循環させる循環熱媒と屋外気とを熱交換させる外部機器（例えば、空調用の室外機や各種の冷却塔や加熱塔等）を備える熱源システムに関する。

この種の熱源システムを採用した施設では、屋上等に設置される外部機器をガラリ付きの壁で覆い隠すことで、意匠性を高めることが日常的に行われている。

しかしながら、このようにすると外部機器の設置域への屋外気の流入路が制限されるため、外部機器の設置域で熱交換用の屋外気が不足する虞がある。

外部機器の設置域で熱交換用の屋外気が不足すると、例えば、外部機器からの排気空気（外部機器で熱交換した後の空気）を外部機器の外気吸込口から再び取り込むショートサーキット現象などの熱交換効率（運転効率）が低下する種々の現象が生じる。

特許文献１には、外部機器の排気口に対して延長ダクトを接続して外部機器における外気吸込口と排気口との離間距離を延長することで、上記のショートサーキット現象の発生を抑止する技術が提案されている。

特開２００９−１０３３６８号公報

ところが、上記従来の技術では、ショートサーキット現象の発生は回避できるものの、外部機器の設置域における屋外気不足は解消されないため、その屋外気不足に原因する熱交換効率の低下の抜本的な解決には至らない。また、外部機器の排気口に接続する延長ダクトの分だけ外部機器が大型化する別の問題を招くこととなる。

本発明は、上述の実状に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、外部機器の設置域で熱交換効率の低下を招く屋外気不足が生じるのを効率的に抑止して高い運転効率が得られる熱源システムを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、施設に装備された内部機器と、前記内部機器との間で循環させる循環熱媒と屋外気とを熱交換させる外部機器を備える熱源システムであって、
施設内の空気を屋外へ排出する排気手段と、前記排気手段による排出空気を前記外部機器の設置域に導く空気案内手段を設けてある点にある。

つまり、この構成によれば、排気手段による施設からの排出空気を空気案内手段により外部機器の設置域に導くから、この設置域への導入空気を当該設置域における屋外気に対する補充空気とすることができる。

しかも、外部機器の設置域への導入空気として、排気手段で施設内から屋外へ排出する空気を用いるから、施設から空気排出する排気手段を有効に活用することができ、別途、外気補充用の送風手段を設けるのに比べ、システム構成の効率化を図ることができる。

したがって、外部換器の設置域において熱交換用の屋外気が不足するのを効率的に抑止することができて、高い運転効率を得ることができる。

本発明の第２特徴構成は、前記排気手段は、温度調整された室内空気を屋外へ排出する構成にしてある点にある。

つまり、温度調整された室内空気は、夏季では屋外気よりも低温のため、夏季に放熱作用させる場合の多い外部機器の設置域で屋外気よりも熱交換効率の面で有利であり、また、冬季では屋外気よりも高温になるため、冬季に採熱作用させる場合の多い外部機器の設置域で屋外気よりも熱交換効率の面で有利である。

それ故に、上記構成によれば、温度調整された室内空気を排気手段で屋外へ排出し、この排出室内空気を外部機器の設置域に導くから、外部機器での熱交換効率の面で有利な室内空気を外部機器の設置域に補充することができ、その分、外部機器での熱交換効率を一層高めることが可能になる。

すなわち、この構成によれば、温度調整された室内空気の熱も有効に活用することができて、運転効率を一層高めることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記内部機器は、前記室内空気の温度を調整する構成にしてある点にある。

つまり、この構成によれば、内部機器と外部機器は、熱媒を循環させながら屋外気を放熱源又は採熱源として室内空気の温度を調整する空調システムを構成するが、この空調システムの運転中の発生冷熱又は発生温熱（内部機器により温度調整された室内空気の保有冷温熱）を運転中で活用（外部機器による再利用）する効率的な空調運転を実現することができ、運転効率を更に一層高めることができる。

本発明の第４特徴構成は、施設の屋上床部の上方に間隔を空けて第２床部を形成し、この第２床部に前記外部機器を設置するとともに、
前記空気案内手段として、前記屋上床部と前記第２床部との間の空間に空気案内路を形成してある点にある。

つまり、この構成によれば、施設の屋上床部の上方に間隔を空けて第２床部を形成するから、この第２床部の床下に各種用途に利用できる空間（床下空間）を創出することができる。そして、この空間（つまり、床下空間）に空気案内手段としての空気案内路を形成するから、空気案内路形成用の専用空間を別途に形成するのに比べ、空気案内手段を効率的に構成することができる。

本発明の第５特徴構成は、前記空気案内路を前記屋上床部と前記第２床部とで区画形成し、前記第２床部を多数の開口を並設した通気性床構造に構成するとともに、
前記第２床部は、前記外部機器の設置域に位置する部位の開口率を他の部位の開口率よりも大に設定してある点にある。

上記構成によれば、屋上床部と第２床部とで空気案内路を区画形成するから、屋上床部と第２床部との間の空間に配管材等を敷設して空気案内路を形成するのに比べ、簡単且つ低コストに空気案内路を形成することができる。

さらに、前記第２床部を多数の開口を並設した通気性床構造に構成するから、グレーチング等の素材を用いることで建築基準法上の取り扱いが有利な床構造（つまり、床面積に算入されない床構造）を構成することが可能になる。

それでいて、第２床部は、屋外機の設置域に位置する部位の開口率を他の部位の開口率よりも大に設定してあるから、他の部位よりも開口率が大に設定された屋外機設置域に位置する床部分を通して屋外機の設置域に集中的且つ効率的に施設からの屋外排気を導入することができる。

熱源システムの構成図 施設の屋上の要部平面図

図１は、本発明に係る熱源システムの構成図を示し、この熱源システムは、施設１に装備された内部機器Ａと、前記内部機器Ａとの間で循環させる循環熱媒Ｒと屋外気ＯＡとを熱交換させる外部機器Ｂと、施設１内の空気ＲＡを屋外へ排出する排気手段Ｃと、前記排気手段Ｃによる排出空気ＲＡを前記外部機器Ｂの設置域Ｓに導く空気案内手段Ｄとから構成してある。

前記内部機器Ａとしては、室内空間２（空調対象域の一例）の温度を調整する空調用の室内機３と、種々の用途に用いられる冷凍機４とを施設１に備え付けてある。

また、前記外部機器Ｂとしては、室内機３との間で循環させる循環冷媒ｒ１（循環熱媒Ｒの一例）と屋外気ＯＡとを熱交換させる空調用の室外機５と、前記冷凍機４との間で循環させる冷却水ｒ２（循環熱媒Ｒの一例）と屋外気ＯＡとを熱交換させる冷却塔６を施設１の屋上（外部の一例）に設置してある。

なお、図示は省略するが、本例では、これらの外部機器Ｂは、横側面側から屋外気ＯＡを取り込んで上面側から排気する構成にしてある。つまり、外部機器Ｂは、屋外気ＯＡの空気取込部が空気排出部よりも下方に配置してある。

この施設１の屋上の周壁部１Ａには、室外機５の設置域Ｓ１（外部機器Ｂの設置域Ｓの一例）、及び、冷却塔６の設置域Ｓ２（外部機器Ｂの設置域Ｓの一例）に屋外気ＯＡを自然供給するためのガラリ７（給気口）を形成してある。

前記室内機３と前記室外機５は、ファン３ａ、５ａと伝熱コイル３ｂ、５ｂ（熱交換部の一例）を夫々備えるとともに、圧縮機８や膨張弁９等を介装した冷媒循環用の循環配管１０を亘らせてなる冷凍回路１１を備えており、屋外気ＯＡを放熱源（又は採熱源）として室内空気ＲＡを冷却（又は加熱）する冷房運転（又は暖房運転）が可能な空調システムとして構成してある。

前記冷凍機４は、循環配管１２を通じて冷却塔６との間で冷却水ｒ２を循環させることで、屋外気ＯＡを放熱源として循環配管１３を通じて循環させる冷水Ｗを冷却する構成にしてある。なお、冷凍機４で発生した冷水Ｗは、ファンコイルや外調機や蓄熱槽等に供給してもよい。１４、１５は、循環配管１２、１３の夫々に介装したポンプである。

前記排気手段Ｃは、施設１の換気設備を構成する排気設備から構成してあり、具体的には、室の天井に配設された排気口１６と、この排気口１６と屋上（屋外の一例）とを連通させる排気ダクト１７と、排気ファン１８とから構成してある。つまり、この排気手段Ｃは、室内機３により温度が調整された室内空気ＲＡを屋外に排出する構成にしてある。

なお、室の壁には、施設１の換気設備を構成する給気設備として、給気口１９と給気ファン２０を設けてある。

施設１の屋上床部２１の上方には、間隔を空けて第２床部２２を設けてあり、この第２床部２２に前記外部機器Ｂを載置状態で設置してある。

当該第２床部２２は、図示しないが、多数の孔２３ａを有するグレーチングパネル２３で上面部を形成した多数の架台を並設することで、通気性を有する通気性床構造として構成してある。

前記空気案内手段Ｄは、前記屋上床部２１と前記第２床部２２とで区画形成された空気案内路２４から構成してある。つまり、前記屋上床部２１と前記第２床部２２との間の空間を空気案内用の風路にしてある。

そして、図１、図２に示すように、第２床部２２のうち、前記外部機器Ｂの設置域Ｓに位置する部位では、他の部位を形成するグレーチングパネル２３Ａよりも開口率の大きなグレーチングパネル２３Ｂを用いることで、前記外部機器Ｂの設置域Ｓに位置する部位の開口率を他の部位の開口率よりも大に設定してある。

そのため、排気ファン１８によって屋上床部２１と第２床部２２との間の空気案内路２３に排出（導入）された室内空気ＲＡを、他の部位よりも開口率が大に設定された屋外機設置域Ｓに位置する床部分を通して外部機器Ｂの設置域Ｓの側に導出させる形態で、当該設置域Ｓに集中的且つ効率的に導くことができる。

また、外部機器Ｂが、横側面側から屋外気ＯＡを取り込んで上面側から排出する構成を採ることに対して、外部機器Ｂにおける空気取込部に近い外部機器Ｂの設置域Ｓの下方から室内空気ＲＡを導入することで、外部機器Ｂの内部に取り込み易くすることができるとともに、室内空気ＲＡを外部機器Ｂの排気方向に沿う上向きに通風させることで、外部機器Ｂの上面側からの排気が外部機器Ｂの横側面側に回り込むことも抑止することができる。

次に、上述の如く構成された熱源システムの稼働状態（運転状態）を説明する。
例えば、屋外気ＯＡが高温になる夏季において、室内機３で室内空気ＲＡを冷却する冷房運転を実施する場合、室内機３と室外機５は、室内機３の伝熱コイル３ｂを冷凍回路の蒸発器として室内空気ＲＡに吸熱作用させる状態で液化冷媒ｒ１を蒸発させ、且つ、室外機５の伝熱コイル５ｂを冷凍回路の凝縮器として室外機５の設置域Ｓ１の屋外気ＯＡに放熱作用させる状態で気化冷媒ｒ１を凝縮させる運転状態となる。

このとき、室外機５の設置域Ｓ１には、排気手段Ｃと空気案内手段Ｄとにより、室内機３で冷却された室内空気ＲＡ（つまり、屋外気ＯＡよりも低温の空気）が導入されるから、この導入空気ＲＡにより室外機５で放熱作用させる設置域Ｓ１周りの屋外気ＯＡを低温化させる状態（つまり、放熱作用に有利な状態）で導入空気ＲＡの分だけ屋外気ＯＡを補充した状態にすることができる。

したがって、室外機５の設置域Ｓ１での屋外気不足を未然に防止することができるとともに、室外機５による屋外気ＯＡへの放熱効率（つまり、室外機５での熱交換効率）も高めることができる。

また、屋外気ＯＡが高温になる夏季において、冷凍機４で冷水Ｗを冷却する冷却運転を実施する場合、冷凍機４と冷却塔６は、冷却塔６で屋外気ＯＡに放熱作用させる状態で冷却水ｒ２を冷却することで、屋外気ＯＡを放熱源として冷凍機４で冷水Ｗを冷却する運転状態となる。

このとき、冷却塔６の設置域Ｓ２にも、排気手段Ｃと空気案内手段Ｄとにより、室内機３で冷却された室内空気ＲＡ（つまり、屋外気ＯＡよりも低温の空気）が導入されるから、この導入空気ＲＡにより冷却塔６で放熱作用させる設置域Ｓ１周りの屋外気ＯＡを低温化させる状態（つまり、放熱作用に有利な状態）で導入空気ＲＡの分だけ屋外気ＯＡを補充した状態にすることができる。

したがって、冷却塔６の設置域Ｓ２での屋外気不足を未然に防止することができるとともに、冷却塔６による屋外気ＯＡへの放熱効率（つまり、冷却塔６での熱交換効率）も高めることができる。

更に、例えば、屋外気ＯＡが低温になる冬季において、室内機３で室内空気ＲＡを加熱する暖房運転を実施する場合、室内機３と室外機５は、室内機３の伝熱コイル３ｂを冷凍回路の凝縮器として室内空気ＲＡに加熱作用させる状態で気化冷媒ｒ１を凝縮させ、且つ、室外機５の伝熱コイル５ｂを冷凍回路の蒸発器として室外機５の設置域Ｓ１の屋外気ＯＡに採熱作用させる状態で液化冷媒ｒ１を蒸発させる運転状態となる。

このとき、室外機５の設置域Ｓ１には、排気手段Ｃと空気案内手段Ｄとにより、室内機３で加熱された室内空気ＲＡ（つまり、屋外気ＯＡよりも高温の空気）が導入されるから、この導入空気ＲＡにより室外機５で採熱作用させる設置域Ｓ２周りの屋外気ＯＡを高温化させる状態（つまり、採熱作用に有利な状態）で導入空気ＲＡの分だけ屋外気ＯＡを補充した状態にすることができる。

したがって、室外機５の設置域Ｓ１での屋外気不足を未然に防止することができるとともに、室外機５による屋外気ＯＡへの採熱効率（つまり、室外機５での熱交換効率）を高めることができる。

以上、要するに、この熱源システムは、前記内部機器Ａで温度調整された室内空気ＲＡを前記排気手段Ｃと空気案内手段Ｄとで前記外部機器Ｂの設置域Ｓに導くことで、施設１からの屋外排気ＲＡを量的且つ熱的に有効に活用して運転効率を高めることができる。

〔別実施形態〕
（１）前述の実施形態では、外部機器Ｂの設置域Ｓに位置する部位のグレーチングパネル２３Ｂを他の部位を形成するグレーチングパネル２３Ａよりも開口率を大にする場合を例に示したが、例えば、外部機器Ｂの設置域Ｓに位置する部位を通気性床構造にすることに対して他の部位を非通気性の床構造にするようにしてもよい。

（２）前述の実施形態では、空気案内手段Ｄとして、区画された風路を例に示したが、例えば、排出空気ＲＡの通風向きを外部機器Ｂの設置域Ｓに向けて変更する案内板等であってもよい。

（３）前述の実施形態では、施設１からの排出空気ＲＡを外部機器Ｂの設置域Ｓに下方から導入する場合を例に示したが、外部機器Ｂの空気取込部に向けて導入するようにしてもよい。

（４）前述の実施形態では、空気案内路２４を屋上床部２１と第２床部２２とで区画形成する場合を例に示したが、配管ダクト等から構成してもよい。

（５）内部機器Ａや外部機器Ｂは、前述の実施形態で示した空調用の室内機３と室外機５の組み合わせや冷凍機４と冷却塔６の組み合わせに限らず、温水発生機と加熱塔の組み合わせ等の種々のものを採用することができる。

（６）前述の実施形態では、施設１内から屋外へ排出する排気手段Ｃとして、室内の換気設備を構成する排気設備を例に示したが、排煙設備等であってもよい。

Ａ 内部機器
Ｂ 外部機器
Ｃ 排気手段
Ｄ 空気案内手段
Ｓ 設置域
Ｒ 熱媒
ＯＡ 屋外気
ＲＡ 室内空気
１ 施設
２１ 屋上床部
２２ 第２床部
２４ 空気案内路

Claims (5)

1. 施設に装備された内部機器と、前記内部機器との間で循環させる循環熱媒と屋外気とを熱交換させる外部機器を備える熱源システムであって、
   施設内の空気を屋外へ排出する排気手段と、前記排気手段による排出空気を前記外部機器の設置域に導く空気案内手段を設けてある熱源システム。
2. 前記排気手段は、温度調整された室内空気を屋外へ排出する構成にしてある請求項１記載の熱源システム。
3. 前記内部機器は、前記室内空気の温度を調整する構成にしてある請求項２記載の熱源システム。
4. 施設の屋上床部の上方に間隔を空けて第２床部を形成し、この第２床部に前記外部機器を設置するとともに、
   前記空気案内手段として、前記屋上床部と前記第２床部との間の空間に空気案内路を形成してある請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱源システム。
5. 前記空気案内路を前記屋上床部と前記第２床部とで区画形成し、前記第２床部を多数の開口を並設した通気性床構造に構成するとともに、
   前記第２床部は、前記外部機器の設置域に位置する部位の開口率を他の部位の開口率よりも大に設定してある請求項４記載の熱源システム。

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