JP2024018372A

JP2024018372A - 空調システムおよび空調方法

Info

Publication number: JP2024018372A
Application number: JP2022121675A
Authority: JP
Inventors: 靖佳天田; Yasuyoshi Amada
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-08

Abstract

【課題】ランニングコストを低減することができる空調システムおよび空調方法を提供する。【解決手段】建物内空間１２の空調を行う空調システム１００であって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を行う外調機２８と、この外調機２８からの調和空気を建物内空間１２に供給する供給手段３８とを有するようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、井水を利用した空調システムおよび空調方法に関するものである。

従来、北陸地方は、井水による伏流水が年間を通じて豊富に得られる、中間期の外気が低温多湿である、といった地域特性を有している。空調システムを実装している地方の工場では、多量に取り込む外気を空調するため、エネルギーを多く消費すると同時に、中間期には外気が低温多湿となるため、工場内の各所で結露が発生し、工場内製品等に錆などを発生させる原因となることがあった。

一方、井水を空調システムなどに利用した従来技術として、例えば、特許文献１～３に示すものが知られている。

特開２０１６－６１５４７号公報特開２０２１－５０８９０号公報特開２００７－１８５６１５号公報

本発明者は、北陸地方に特有の中間期の低温多湿の気候対策として、年間を通じて安定した温度で得られる井水を、工場などの換気用の外調機の熱源に利用し、外気を予冷・除湿あるいは予熱することを見出した。これにより、年間の空調ランニングコストを低減することができる以下の本発明に至った。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ランニングコストを低減することができる空調システムおよび空調方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空調システムは、建物内空間の空調を行う空調システムであって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を行う外調機と、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給する供給手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の空調システムは、上述した発明において、前記外調機からの調和空気を除湿する除湿器をさらに有し、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給することを特徴とする。

また、本発明に係る他の空調システムは、上述した発明において、前記除湿器は、前記外調機からの調和空気を除湿するとともに、建物内空間の空気を除湿することを特徴とする。

また、本発明に係る空調方法は、建物内空間の空調を行う空調方法であって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を外調機により行うステップと、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の空調方法は、上述した発明において、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するステップとを有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の空調方法は、上述した発明において、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、建物内空間の空気を前記除湿器により除湿するステップとを有することを特徴とする。

本発明に係る空調システムによれば、建物内空間の空調を行う空調システムであって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を行う外調機と、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給する供給手段とを有するので、ランニングコストを低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の空調システムによれば、前記外調機からの調和空気を除湿する除湿器をさらに有し、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するので、建物内空間における結露の発生を抑止することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の空調システムによれば、前記除湿器は、前記外調機からの調和空気を除湿するとともに、建物内空間の空気を除湿するので、建物内空間を一定の湿度に維持することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る空調方法によれば、建物内空間の空調を行う空調方法であって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を外調機により行うステップと、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給するステップとを有するので、ランニングコストを低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の空調方法によれば、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するステップとを有するので、建物内空間における結露の発生を抑止することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の空調方法によれば、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、建物内空間の空気を前記除湿器により除湿するステップとを有するので、建物内空間を一定の湿度に維持することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る空調システムおよび空調方法の実施の形態１を示す図である。図２は、本発明に係る空調システムおよび空調方法の実施の形態２を示す図である。図３は、本発明に係る空調システムおよび空調方法の実施の形態３を示す図である。

以下に、本発明に係る空調システムおよび空調方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１について説明する。

図１に示すように、本実施の形態１に係る空調システム１００は、工場の建屋１０内の工場エリア１２（建物内空間）の空調を行うものである。建屋１０の外側には、井戸１４が設けられる。

井戸１４の底部には、井水を揚水するための深井戸ポンプ１６が設けられる。深井戸ポンプ１６は、揚水管１８を通じて井水を地上のサンドセパレーター２０に送り出す。サンドセパレーター２０は、揚水した井水中に含まれる砂を分離・除去処理するものであり、処理後の井水を給水管２２を通じて井水受水槽２４に送り出す。井水受水槽２４は、処理後の井水を受ける水槽である。この井水受水槽２４は、給水管２６とこれからの給水分岐管２６Ａを通じて、建屋１０の屋上に配置された２台の外調機２８と接続している。給水管２６は、道路に設置したカルバート３０内を通過している。給水管２６の井水受水槽２４側にはポンプ３２が設けられる。

外調機２８は、建屋１０内の外壁３４に隣接して設置された除湿器３６に接続しており、供給管３８（供給手段）を介して調和空気を除湿器３６に供給可能である。また、外調機２８には、使用した井水を排水するための排水分岐管４０Ａが接続されている。排水分岐管４０Ａは、建屋１０の外側に延びた排水管４０に接続している。排水管４０は、道路に設置したカルバート４２内を通過して雨水側溝４４に配置される。排水管４０の雨水側溝４４側には、開閉可能なバルブ４６が設けられており、バルブ４６を開いて外調機２８からの排水を雨水側溝４４に放流可能である。

外調機２８は、外気を取り入れる外気導入口４８を有する筐体５０と、この筐体５０内に設けられた熱交換器５２と、給気ファン５４と、図示しないフィルタとを有する。熱交換器５２は、図示しない冷却コイルおよび加熱コイルで構成される。冷却コイル、加熱コイルは、給水分岐管２６Ａおよび排水分岐管４０Ａと接続している。各コイルには、給水分岐管２６Ａから供給される熱媒体としての井水が流入し、各コイルを流れた井水は排水分岐管４０Ａへ流出するようになっている。給気ファン５４は、外気を外調機２８に取り入れるとともに、取り入れた外気を建屋１０内の除湿器３６側へと供給する気流を生成するものである。

熱交換器５２の冷却コイルは、加熱コイルよりも外気導入口４８側に配置されている。例えば、外気の湿度が高い状況で空調システム１００を運転させる場合には、外調機２８に取り入れられた外気は、まず冷却コイルで冷却され、外気中の水蒸気が凝縮される。これにより、取り入れられた外気の除湿が行われることとなり、その後、除湿のために設定温度以下にまで冷却された外気が加熱コイルで所定の設定温度、またはそれに近い温度にまで昇温され、建屋１０内の除湿器３６側へ供給されるようになっている。このように、本実施の形態では、井水の熱が、外調機２８において取り入れた外気の昇温と降温、熱交換器５２の外気側表面凝縮による除湿に寄与するように構成されている。これにより、外調機２８は、夏季は外気を予冷・除湿する一方、冬季は外気を予熱することができる。

除湿器３６は、工場エリア１２に面した正面に空気吸込口５６と空気吹出口５８を有する筐体６０と、この筐体６０内に設けられた図示しない除湿手段と、空気吸込口５６から吸い込んだ筐体６０外の空気を、除湿手段を通過させた後に、空気吹出口５８から筐体６０外に吹き出す図示しない送風ファンとを備えている。この除湿器３６の背面には、外調機２８からの調和空気を導入するための空気導入口６２が設けられ、空気導入口６２には供給管３８が接続している。これにより、除湿器３６は、空気導入口６２から導入された調和空気を、除湿手段を通過させた後に、空気吹出口５８から筐体６０外に吹き出し可能である。供給管３８の除湿器３６側には、供給管３８の風量を調整するための風量調整ダンパ６４が設けられている。

なお、工場エリア１２の温度調整は、別途に設置された図示しない冷暖房装置により行われる。

上記構成の動作および作用について説明する。
深井戸ポンプ１６を稼働して、井戸１４から井水を揚水する。揚水された井水は、サンドセパレーター２０で砂の分離・除去処理された後、井水受水槽２４に送水される。井水受水槽２４内に貯められた井水は、ポンプ３２で給水管２６、給水分岐管２６Ａを通じて、建屋１０の屋上に配置された２台の外調機２８の熱交換器５２に送られる。外調機２８に取り込まれた外気は、井水の熱を熱源として熱交換器５２で予冷、除湿あるいは予熱された後、供給管３８を通じて建屋１０内の除湿器３８に送り出される。一方、熱交換器５２で利用された井水は、排水分岐管４０Ａ、排水管４０を通じて建屋１０の外の雨水側溝４４に放流される。

建屋１０内の除湿器３８は、工場エリア１２の空気を空気吸込口５６から吸い込んで、内部の除湿手段で除湿した後、空気吹出口５８から工場エリア１２に吹き出す一方、外調機２８からの調和空気を供給管３８、空気導入口６２を通じて取り込んで、内部の除湿手段で除湿した後、空気吹出口５８から工場エリア１２に吹き出す。

なお、本実施の形態１では、各位置における熱媒体（井水）の温度は、揚水管１８において概ね１５℃～１６℃、給水管２６において概ね１７℃～１８℃を想定している。また、外気の温度３４．２℃の外気を取り入れて、これよりも５℃程度低下した温度２９．２℃の調和空気を工場エリア１２内に送り出す場合を想定している。

このように、本実施の形態１では、一般に年間を通じて安定した温度で得られる井水を、工場などの換気用の外調機２８の熱源に利用し、外気を予冷・除湿あるいは予熱してから建屋１０側に供給する。これにより、工場エリア１２側での空調負荷が軽減するので、年間の空調ランニングコストを低減することができる。

一般に工場では、多量に取り込む外気を空調するため、エネルギーを多く消費する。また、中間期に外気が低温多湿になると、工場内の各所で結露が発生し、工場内製品等に錆などを発生させる原因となる。

これに対し、本実施の形態１では、結露と錆の発生を防止するため、外調機２８からの外気を除湿する除湿器３８を併用して、除湿空気を工場エリア１２内の空間に供給し、年間を通じて結露が発生しない換気システムを構築することが可能になる。この除湿器３８を用いて工場エリア１２内の空気も循環させることで、生産工程上において工場内で発生する加湿分も同時に除湿することができる。このため、工場内の空間を一定の湿度に維持することができ、結露を防止することが可能となる。これにより、省エネルギー効果を得ることができるので、二酸化炭素排出量の削減を図ることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図２に示すように、本実施の形態２に係る空調システム２００は、上記の実施の形態１において、建屋１０内の除湿器３６を省略し、供給管３８Ａで直接、外調機２８による調和空気を建屋１０内の工場エリア１２に供給するようにしたものである。なお、外調機２８は２台のままであるが、説明の都合上、図面には１台のみを図示している。また、本実施の形態２では、上記の実施の形態１の雨水側溝４４の代わりに、２本の還元井戸６６などに放流するようにしているが、雨水側溝４４を使用してもよい。

なお、本実施の形態２では、各位置における熱媒体（井水）の温度は、井水受水槽２４および給水管２６において概ね１５℃～１６℃を想定している。また、外気の温度３４．２℃の外気を取り入れて、これよりも５℃程度低下した温度２９．２℃の調和空気を工場エリア１２内に送り出す場合を想定している。

このように、本実施の形態２では、一般に年間を通じて安定した温度で得られる井水を、工場などの換気用の外調機２８の熱源に利用し、外気を予冷・除湿あるいは予熱してから建屋１０側に供給する。これにより、工場エリア１２側での空調負荷が軽減するので、年間の空調ランニングコストを低減することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
図３に示すように、本実施の形態３に係る空調システム３００は、上記の実施の形態２において、外調機２８と給水管２６の間、および、外調機２８と排水管４０の間に熱交換器６８を配置するとともに、井水受水槽２４を省略したものである。外調機２８（熱交換器５２）と熱交換器６８は、給水管７０、排水管７２で接続される。排水管７２には、空調循環ポンプ７４が設けられる。熱交換器６８で熱交換を行った後、空調循環ポンプ７４で外調機２８へ送水する。

なお、本実施の形態３では、各位置における熱媒体（井水）の温度は、給水管２６において概ね１５℃～１６℃、給水管７０において概ね１７℃～１８℃を想定している。また、外気の温度３４．２℃の外気を取り入れて、これよりも５℃程度低下した温度２９．２℃の調和空気を工場エリア１２内に送り出す場合を想定している。

このように、本実施の形態３では、一般に年間を通じて安定した温度で得られる井水を、工場などの換気用の外調機２８の熱源に利用し、外気を予冷・除湿あるいは予熱してから建屋１０側に供給する。これにより、工場エリア１２側での空調負荷が軽減するので、年間の空調ランニングコストを低減することができる。

また、本実施の形態３では、井水を貯水する井水受水槽２４がなく、井水が空気に触れる箇所が少ない構成であることから、井水の水質管理の負担を減らすことができる。ただし、井水の水質負担の問題を考慮しない場合には、井水受水槽２４を省略しない構成を採用してもよい。

以上説明したように、本発明に係る空調システムによれば、建物内空間の空調を行う空調システムであって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を行う外調機と、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給する供給手段とを有するので、ランニングコストを低減することができる。

また、本発明に係る他の空調システムによれば、前記外調機からの調和空気を除湿する除湿器をさらに有し、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するので、建物内空間における結露の発生を抑止することができる。

また、本発明に係る他の空調システムによれば、前記除湿器は、前記外調機からの調和空気を除湿するとともに、建物内空間の空気を除湿するので、建物内空間を一定の湿度に維持することができる。

また、本発明に係る空調方法によれば、建物内空間の空調を行う空調方法であって、井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を外調機により行うステップと、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給するステップとを有するので、ランニングコストを低減することができる。

また、本発明に係る他の空調方法によれば、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するステップとを有するので、建物内空間における結露の発生を抑止することができる。

また、本発明に係る他の空調方法によれば、前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、建物内空間の空気を前記除湿器により除湿するステップとを有するので、建物内空間を一定の湿度に維持することができる。

以上のように、本発明に係る空調システムおよび空調方法は、建物内空間の空調に有用であり、特に、ランニングコストを低減するに適している。

１０建屋
１２工場エリア（建物内空間）
１４井戸
１６深井戸ポンプ
１８揚水管
２０サンドセパレーター
２２給水管
２４井水受水槽
２６給水管
２６Ａ給水分岐管
２８外調機
３０，４２カルバート
３２ポンプ
３４外壁
３６除湿器
３８供給管（供給手段）
４０排水管
４０Ａ排水分岐管
４４雨水側溝
４６バルブ
４８外気導入口
５０，６０筐体
５２熱交換器
５４給気ファン
５６空気吸込口
５８空気吹出口
６２空気導入口
６４風量調整ダンパ
１００，２００，３００空調システム

Claims

建物内空間の空調を行う空調システムであって、
井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を行う外調機と、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給する供給手段とを有することを特徴とする空調システム。
前記外調機からの調和空気を除湿する除湿器をさらに有し、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給することを特徴とする請求項１に記載の空調システム。
前記除湿器は、前記外調機からの調和空気を除湿するとともに、建物内空間の空気を除湿することを特徴とする請求項２に記載の空調システム。
建物内空間の空調を行う空調方法であって、
井水を熱源に利用して外気の温度および湿度の調節を外調機により行うステップと、この外調機からの調和空気を建物内空間に供給するステップとを有することを特徴とする空調方法。
前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、前記除湿器からの除湿空気を建物内空間に供給するステップとを有することを特徴とする請求項４に記載の空調方法。
前記外調機からの調和空気を除湿器により除湿するステップと、建物内空間の空気を前記除湿器により除湿するステップとを有することを特徴とする請求項５に記載の空調方法。