JP2979061B2 - 自然冷却空調装置 - Google Patents

自然冷却空調装置

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JP2979061B2 JP3031737A JP3173791A JP2979061B2 JP 2979061 B2 JP2979061 B2 JP 2979061B2 JP 3031737 A JP3031737 A JP 3031737A JP 3173791 A JP3173791 A JP 3173791A JP 2979061 B2 JP2979061 B2 JP 2979061B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、室内温度を常時一定に
保つ必要がある電子計算機室等に使用される自然冷却空
調装置に関し、特に、外気温が内気温より低くなったと
きに外気温を有効に利用して冷房する、いわゆるフリー
クーリングシステムを備えた自然冷却空調装置に係る。
【0002】
【従来の技術】電子計算機は稼働中に大量の熱を発生
し、また、熱の影響を受けやすいため、電算機の安定運
転、信頼性を確保するには室内温度を常に一定に保持し
なければならず、空気調和システムは、年間連続、無停
止運転を行うことが必要である。このため、空気調和シ
ステムは、エネルギーを大量に消費するので、省エネル
ギーは重要な課題である。
【0003】従来、この省エネルギー対策として、図3
図及び図4に示すように、冬場等室外気温が低くなった
ときに、冷却水を利用して冷房運転を行う、いわゆるフ
リークーリングシステムを備えた自然冷却空調装置があ
る。
【0004】図は電算機室が複数階にある建築物を集中
的に空調するシステムを示しており、1つの階、たとえ
ば最上階にある電算機室DRの側室SRに設置された1
台の空調機101、地下に設置された2台の冷凍機10
2、103及び屋上に設置された2塔のクーリングタワ
ー104、105により1ユニットが構成されている。
空調機101はケース内に循環コイル101Aが1機配
置されており、その下側に送風ファン101cが配置さ
れている。送風ファン101cの送風はダクト101d
を介してフロアFから電算機室DRに送られ、天井のリ
ターンチャンバCからダクト101eを介して回収され
る。循環コイル101Aは冷凍機102又は冷凍機10
3により運転可能に水循環系が形成されている。すなわ
ち、循環コイル101Aは冷水配管106、107が連
結され、この冷水配管106、107は枝別れした分岐
管106A、107A、分岐管106a、107aが連
結されており、分岐管106A、107A、分岐管10
6a、107aを介して冷凍機102又は冷凍機103
に連結されている。冷凍機102及び冷凍機103はそ
れぞれ冷却水配管110、111、冷却水配管112、
113が連結されており、冷却水配管110、111、
冷却水配管112、113を介してクーリングタワー1
05、104の凝縮コイル105a、凝縮コイル104
aに連結されている。冷却水配管110、111は切替
バルブ110a、111aにより開閉され、また、上記
分岐管106A、107Aと冷却水配管110、111
との間にはバイパス管114、115が連結されてお
り、切替バルブ114a、115aにより開閉される。
【0005】このものは、外気温の高い夏場、中間期等
においては、バイパス管114、115の切替バルブ1
14a、115aを閉鎖した状態で運転し、冷凍機10
2、冷凍機103からの冷水は分岐管106A、107
A、分岐管106a、107aを通じ冷水配管106、
107で合流して循環コイル101Aを循環し、クーリ
ングタワー104、105の凝縮コイル104a、10
5aからの冷却水はそれぞれ冷却水配管112、11
3、冷却水配管110、111を介して循環する。
【0006】一方、室外温度の低い冬場等においては、
冷却水配管110、111の切替バルブ110a、11
1aを閉鎖し、バイパス管114、115の切替バルブ
114a、115aを開放した状態で運転し、図4に太
線で示すように、冷凍機103からの冷水は分岐管10
6a、107aを通じ冷水配管106、107に流れて
循環コイル101Aを循環する一方、クーリングタワー
105の凝縮コイル105aからの冷却水は冷却水配管
110、111を通じバイパス管114、115に流
れ、分岐管106A、107Aから冷水配管106、1
07に合流して循環コイル101Aを循環する。
【0007】このように、外気温の低い冬場等において
は、切替バルブ114a、115aを開放させ、冷凍機
103からの冷水とクーリングタワー105の凝縮コイ
ル105aからの冷却水とを合流させて循環コイル10
1Aを循環させることにより冷房が行われる。すなわ
ち、冷却水によるフリークーリングが併用されて冷房が
行われる。この場合、電算機室DR床下Fの温度を最適
温度とされる19度にするためには循環コイル101A
の出口温度は7度乃至9度であることが必要であり、こ
のため、クーリングタワー105の凝縮コイル105a
の出口温度も同様に7度乃至9度であることが必要であ
る。したがって、外気温の低い冬場等においても、日中
外気温が高い等不安定な場合にはフリークーリングによ
る冷房を行うことができないので、頻繁な切替バルブ1
14a、115aの切り替えが必要になる。ところが、
外気温の上下という不確定要素を判断しなければなら
ず、的確な切り替え操作が困難であることから、1日の
温度が常時フリークーリングを行える最適温度である7
度乃至9度まで安定する日時を選んで1シーズンに数回
程度バルブ114a、115aを切り替えて行っている
のが実状である。しかしながら、外気温が安定している
時期は短期間であることから、フリークーリングの開始
時期が遅く、終了時期が早くなりフリークーリング実行
期間が短くなるので、省エネルギー効果を充分に発揮す
ることができない。
【0008】しかも、切替バルブ114a、115aを
切り替える際には冷房運転を中止するため、電算機室D
R床下Fの温度が上昇したりする等切替時のトラブルが
発生して信頼性を損なう等の課題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、フリークーリングを実行する期間が短く、その上、
切替時の信頼性に欠ける点である。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、室内機に前段
側及び後段側の熱交換器を設け、後段側の熱交換器は冷
凍機による冷水運転を行う一方で、前段側の熱交換器は
冷凍機による冷水運転及び冷却塔による冷却水運転を切
り替えて行うことを最も主要な特徴とする。これによ
り、フリークーリングの実行期間の延長及び切換時の信
頼性の向上を実現した。
【0011】
【実施例】図面は、本発明の一実施例を示し、図1は1
ユニットの全体構成図、図2は外気温が低い時期の運転
状態を示す1ユニットの全体構成図である。
【0012】図は従来例同様電算機室が複数階にある建
築物を集中的に空調するシステムを示しており、1つの
階、たとえば最上階にある電算機室DRの側室SRに設
置された1台の空調機1、地下に設置された2台の冷凍
機2、3及び屋上に設置された2塔のクーリングタワー
4、5により1ユニットが構成されている。
【0013】上記空調機1はケース内に上下に位置して
前段側循環コイル1a、後段側循環コイル1bが2機配
置されており、下側の後段側循環コイル1bの下側に送
風ファン1cが配置されている。送風ファン1cの送風
はダクト1dを介して床下Fから電算機室DRに送ら
れ、天井のリターンチャンバCからダクト1eを介して
回収される。
【0014】上記後段側循環コイル1bは常時冷凍機2
又は冷凍機3により運転可能に水循環系が形成されてい
る。すなわち、後段側循環コイル1bは冷水配管6、7
が連結され、この冷水配管6、7は枝別れした分岐管6
A、7A、分岐管6a、7aが連結されており、分岐管
6A、7A、分岐管6a、7aを介してそれぞれ冷凍機
2、冷凍機3に連結されている。冷凍機2及び冷凍機3
はそれぞれ冷却水配管10、11、冷却水配管12、1
3が連結されており、冷却水配管10、11、冷却水配
管12、13を介してクーリングタワー5、4の凝縮コ
イル5a、凝縮コイル4aに連結されている。なお、7
B、7bはそれぞれ冷凍機2、3の入口側に位置して分
岐管7A、分岐管7aに設けられたポンプ、12a、1
3aは冷凍機3の出口側及び入口側に位置して冷却水配
管12、13に設けられた切替バルブ、11b、13b
はそれぞれ凝縮コイル4a、凝縮コイル5aの出口側に
位置して冷却水配管11、冷却水配管13に設けられた
ポンプである。
【0015】一方、前段側循環コイル1aは冷水配管
8、9が連結されており、この冷水配管8、9は上記冷
水配管6、7に連結され、この冷水配管6、7及び上記
分岐管6A、7A、分岐管6a、7aを介して冷凍機
2、3に連結されている。上記冷水配管8、9はバイパ
ス管14、15が連結されており、バイパス管14、1
5を介して上記冷却水配管12、13に連結されてい
る。このバイパス管14、15には切替バルブ14a、
15aが設けられ、また、冷水配管8、9には切替バル
ブ8a、9aが設けられており、切替バルブ8a、9a
を閉鎖するとともに、切替バルブ14a、15aを開放
することにより、前段側循環コイル1aは冷凍機2、3
による運転とクーリングタワー5に設けられた凝縮コイ
ル5aによる運転との切替運転可能な水循環系が形成さ
れる。
【0016】なお、6b、8bはそれぞれ前段側循環コ
イル1a、後段側循環コイル1bの入口側に位置して冷
水配管6、冷水配管8に設けられた制御バルブであり、
この制御バルブ6b、8bは電算機室DR床下Fに設け
られたセンサにより自動開閉される。
【0017】次に上記構成からなる本発明の作用を説明
する。
【0018】まず、外気温の高い夏場等においては、バ
イパス管14、15の切替バルブ14a、15aを閉鎖
した状態で運転し、冷凍機2、冷凍機3からの冷水は分
岐管6A、7A、分岐管6a、7aを通じ、冷水配管
6、7で合流して後段側循環コイル1bを循環するとと
もに、冷水配管6、7から冷水配管8、9に枝別れして
前段側循環コイル1aを循環する一方、クーリングタワ
ー5、4の凝縮コイル5a、4aからの冷却水はそれぞ
れ冷却水配管10、11、冷却水配管12、13を介し
て循環する。
【0019】一方、室外温度の低い冬場、中間期等にお
いては、冷水配管8、9、冷却水配管12、13それぞ
れの切替バルブ8a、9a、12a、13aを閉鎖し、
分岐管7aのポンプ7b及び冷凍機3の運転を停止する
一方、バイパス管14、15の切替バルブ14a、15
aを開放した状態で運転し、図2に太線で示すように、
冷凍機2からの冷水は分岐管6A、7Aを通じ冷水配管
6、7に流れ後段側循環コイル1bを循環し、クーリン
グタワー5の凝縮コイル5aからの冷却水は冷却水配管
10、11を介して循環する一方、クーリングタワー4
の凝縮コイル4aからの冷却水は冷却水配管12、13
を通じバイパス管14、15に流れ、さらにバイパス管
14、15から冷水配管8、9に流れて前段側循環コイ
ル1aを循環する。
【0020】この際、前段側循環コイル1aの入口側の
温度が従来型フリークーリングにおける7度乃至9度の
低温ではなく10度乃至17度程度の高温、すなわち、
凝縮コイル4aの出口側の温度が10度乃至17度程度
の高温であっても、後段側循環コイル1bは冷凍機2か
らの冷水が循環して出口側の温度が7度乃至9度に保持
されており、前段側循環コイル1aの高温冷水供給によ
る不足冷却分は後段側循環コイル1bによって吸収可能
であるので、電算機室DR床下Fの温度は最適な19度
に維持することができる。
【0021】このように、冷却水温度が従来型フリーク
ーリングにおける7度乃至9度ではなく10度乃至17
度程度であり、しかも冷却水温度の変動があっても電算
機室DR床下Fの温度を最適な温度に維持されることに
より、従来型フリークーリングでは外気温5度C以下程
度での利用となるが、改良型では外気温15度C以下程
度でフリークーリングを行うことができるので、フリー
クーリングの実行期間を従来より延長することができ省
エネルギー効果を向上させることができる。
【0022】なお、上記実施例では、前段側循環コイル
1a、後段側循環コイル1bを1機づつ設けたものを示
したが、それぞれ複数機設けてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、前段側の熱交換器を冷却塔により運転させてい
るときでも、後段側の熱交換器は冷凍機による運転状態
にあり、前段側の熱交換器の不足冷却分は後段側の熱交
換器により吸収されることにより、外気温が不安定な時
期でもフリークーリングを行うことができるので、フリ
ークーリング運転の実行期間を延長することができ省エ
ネルギー効果を向上できるとともに、フリークーリング
運転切換時のバルブの切換による運転休止等をなくすこ
とができるので、電算機床下等の室内温度の上昇等のト
ラブルをなくして運転の信頼性を確保することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】1ユニットの全体構成図である。
【図2】外気温が低い時期の運転状態を示す1ユニット
の全体構成図である。
【図3】従来例の1ユニットの全体構成図である。
【図4】外気温が低い時期の運転状態を示す1ユニット
の全体構成図である。
【符号の説明】
1 空調機 1a 前段側循環コイル 1b 後段側循環コイル 1c 送風ファン 2、3 冷凍機 4、5 クーリングタワー 4a、5a 凝縮コイル 6、7 冷水配管 8、9 冷水配管 8a、9a 切替バルブ 10、11 冷却水配管 12、13 冷却水配管 12a、13a 切替バルブ 14、15 バイパス管 14a、15a 切替バルブ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内機に前段側及び後段側の熱交換器を
    設け、後段側の熱交換器は冷凍機により常時運転可能に
    水循環系を形成するとともに、前段側の熱交換器は冷凍
    機及び冷却塔により切替運転可能に水循環系を形成した
    ことを特徴とする自然冷却空調装置。
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