JP2016003822A - 制御装置及び空気調和システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御装置4は、天井側の蓄熱体との間に空間を設けて天井面を形成するように配置された輻射パネル本体20の裏面20a側に配置された伝熱管22に、所定の温度に加熱又は冷却した熱媒体を供給する熱源機3を制御するための制御装置であって、所定の期間に室内110に発生した空調負荷を算出する空調負荷算出部400と、空調負荷算出部400が算出した空調負荷に対応する熱媒体の温度を、記憶部41が記憶する空調負荷と熱媒体の温度との関係を示す関係情報(第1の制御情報411a又は第2の制御情報411b)から取得し、取得した熱媒体の温度を出力する水温設定部401と、を有する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態に係る空気調和システムの概略の構成例を示す図である。このシステムは、天井に敷設された輻射パネルと天井側のスラブとの組み合わせによる躯体蓄熱式輻射空調システムである。
輻射パネル2は、輻射パネル本体としてのパネル本体20と、パネル本体20の裏面20aに設けられた伝熱保持部材21と、伝熱保持部材21に保持され、熱媒体(例えば、水)を流通させる伝熱管22とを備える。なお、伝熱管22は、伝熱保持部材21以外の方法でパネル本体20に保持されていてもよい。また、輻射パネル2は、複数の矩形状のパネル本体20と、各パネル本体20の伝熱保持部材21に保持された伝熱管22によって構成されていてもよい。
熱源機3は、例えば、圧縮機、凝縮器、蒸発器等を備え、四方弁を用いて冷媒の流れを逆転させることで、冷房運転モードと暖房運転モードとを切り替えられるように構成されている。
制御装置4は、熱源機3を制御する制御部40と、各種の情報を記憶する記憶部41と、各種の情報の入力と表示を行う操作表示部42とを備える。
昼間の空調負荷=昼間の空調負荷の積算値/(昼間の空調時間×室内の床面積)
・・・式(1)
ここで、昼間の空調負荷の積算値=熱媒体の比熱・密度・流量・(熱源機3の入口及び出口の温度差)・時間から求められる。なお、式(1)を用いて所定の期間(例えば3日間)連続して昼間の空調負荷の積算値を求め、この積算値から一日の昼間の空調負荷を算出し、その一日の空調負荷を毎日更新してもよい。
図2は、図1のA部に関する解析モデルを示す図である。この解析モデルの空調負荷としては、スキンロード(建物の外部から侵入する熱負荷)がないインテリアゾーン(室内空間)を想定して、一定の冷却負荷が発生しているものとする。また、天井側のスラブ130の厚さは、150mmとし、スラブ130上面は完全に断熱されているものとする。本明細書において「空調負荷」とは、室内110に滞在する人Pや電気製品111等から単位床面積当たりに発生する熱負荷のことである。
qcp+qrp=qw+qrs+qcs ・・・式(2)
また、室温Trに関する熱平衡式は、次のようになる。
qcp+qrp=qd ・・・式(3)
(i)蓄放熱サイクルは、22:00−8:00を蓄熱時間帯、8:00−18:00を空調時間帯、18:00−22:00を空調停止時間帯とする。
(ii)蓄熱時間帯は、水温Tw(蓄熱時の冷温水温度)を一定とし、空調時間帯は室温Trが27℃で一定となるように水温のフィードバック制御を行う。
(iii)空調時間帯は、一定の室内負荷(空調負荷)が発生し、蓄熱時間帯は室内負荷は発生しないものとする。
という条件の下で、空調負荷qd=50W/m2、蓄熱時の水温Tw=12℃に設定した場合のものである。
ηsf=Qrl/Qd ・・・式(4)
ただし、
Qrl:空調時間帯にスラブ130から放熱した熱流束qcs、qrsの積算値
Qd:空調時間帯に発生した空調負荷qdの積算値
電力料金削減率=(非蓄熱システムの電力料金−蓄積システムの電力料金)/非蓄熱システムの電力料金 ・・・式(5)
次に、空気調和システム1の動作の一例を説明する。
ユーザは、操作表示部42に表示された空調時間帯用の運転モード選択画面で冷房運転モードを選択し、室温の目標となる温度を選択すると、室温設定部402は、熱源機3に対して冷房運転モードと目標の室温(設定温度)を設定する。また、ユーザは、操作表示部42に表示された蓄熱時間帯用の運転モード選択画面で省コストモードを選択したとする。
昼間の空調時間帯が過ぎて空調停止時間帯(例えば、18:00〜22:00)になると、空調負荷算出部400は、昼間の空調時間帯(例えば、8:00〜18:00)における熱源機3の使用電力量等からその日の昼間の空調負荷を算出する。
ユーザは、操作表示部42に表示された空調時間帯用の運転モード選択画面で暖房運転モードを選択し、室温の目標となる温度を選択すると、温度設定部402は、熱源機3に対して暖房運転モードと目標の室温(設定温度)を設定する。また、ユーザは、操作表示部42に表示された蓄熱時間帯用の運転モード選択画面で省コストモードを選択したとする。
昼間の空調時間帯が過ぎて空調停止時間帯(例えば、18:00〜22:00)になると、空調負荷算出部400は、昼間の空調時間帯(例えば、8:00〜18:00)における空調負荷を算出する。
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)天井側のスラブ130との間に空間を設けて天井に輻射パネル2を敷設した場合、輻射パネル2の運転中は、室内に対する輻射だけでなく、パネル本体20及び伝熱管22から天井側のスラブ130に対しても輻射が行われるので、夜間に天井側のスラブ130に蓄熱しておき、昼間にスラブ130の蓄熱を室内の輻射空調に利用することができる。
(2)その日の昼間の空調負荷に応じて夜間の水温を設定しているので、日々変化する空調負荷に対応した蓄熱時間帯の温度設定が可能になる。
(3)ユーザの選択により省コストモード又は省エネモードでシステム1を運転することができる。
なお、本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、夜間に伝熱管22に供給する熱媒体の温度を制御装置4が熱源機3に対して設定したが、設定すべき熱媒体の温度を制御装置4が操作表示部42に表示し、操作者が操作表示部42に表示された設定すべき熱媒体の温度に基づいて、熱源機3に対して設定してもよい。
5…温度センサ、20…パネル本体、20a…裏面、20b…表面、
21…伝熱保持部材、22…伝熱管、31…供給ライン、32…戻りライン、
40…制御部、41…記憶部、42…操作表示部、100…建築物、110…室内、
111…電気製品、120…壁部、130…スラブ、130a…下面、
400…空調負荷算出部、401…水温設定部、402…室温設定部、
410…プログラム、411a…第1の制御情報、411b…第2の制御情報
Claims (7)
- 天井側の蓄熱体との間に空間を設けて天井面を形成するように配置された輻射パネル本体の裏面側に配置された伝熱管に、所定の温度に加熱又は冷却した熱媒体を供給する熱源装置を制御するための制御装置であって、
所定の期間に室内に発生した空調負荷を算出する算出手段と、
前記算出手段が算出した前記空調負荷に対応する前記熱媒体の温度を、記憶手段が記憶する空調負荷と熱媒体の温度との関係を示す関係情報から取得し、取得した前記熱媒体の温度を出力する出力手段と、
を有する制御装置。 - 前記出力手段が出力した前記熱媒体の温度の熱媒体を前記伝熱管に供給するように前記熱源装置を制御する、請求項1に記載の制御装置。
- 前記関係情報は、空調負荷と電力料金削減率の最も高い熱媒体の温度との関係を示す関係情報である、請求項1又は2に記載の制御装置。
- 前記関係情報は、空調負荷と前記熱源装置の成績係数の最も高い熱媒体の温度との関係を示す関係情報である、請求項1又は2に記載の制御装置。
- 前記算出手段は、昼間に室内に発生した空調負荷を算出し、
前記出力手段は、夜間に伝熱管に供給する熱媒体の温度を出力する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置。 - 前記記憶手段は、空調負荷と電力料金削減率の最も高い熱媒体の温度との関係を示す第1の関係情報、及び空調負荷と前記熱源装置の成績係数の最も高い熱媒体の温度との関係を示す第2の関係情報を記憶し、
前記第1の関係情報又は前記第2の関係情報を選択する選択手段をさらに備え、
前記出力手段は、前記選択手段によって選択された前記第1の関係情報又は前記第2の関係情報から前記空調負荷に対応する熱媒体の温度を取得して出力する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置。 - 天井側の蓄熱体との間に空間を設けて天井面を形成するように配置された輻射パネル本体と、
前記輻射パネル本体の裏面側に配置された伝熱管と、
所定の温度に加熱又は冷却した熱媒体を前記伝熱管に供給する熱源装置と、
所定の期間に室内に発生した空調負荷を算出する算出手段と、前記算出手段が算出した前記空調負荷に対応する前記熱媒体の温度を、記憶手段が記憶する空調負荷と熱媒体の温度との関係を示す関係情報から取得し、取得した前記熱媒体の温度を出力する出力手段とを有する制御装置と、
を備えた空気調和システム。
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