JP3053868B2 - 室内空間用空調設備 - Google Patents

室内空間用空調設備

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JP3053868B2 JP5509012A JP50901293A JP3053868B2 JP 3053868 B2 JP3053868 B2 JP 3053868B2 JP 5509012 A JP5509012 A JP 5509012A JP 50901293 A JP50901293 A JP 50901293A JP 3053868 B2 JP3053868 B2 JP 3053868B2
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    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/002—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an intermediate heat-transfer fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/909—Regeneration

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、室内空間から除かれた排気からの熱を、室
内空間に供給すべき供給空気に伝えるための熱交換装置
と、供給空気を更に加熱するよう加熱源に接続された加
熱手段と、供給空気を冷却するよう冷却源に接続された
冷却手段と、供給空気の温度を検出し、この検出温度に
基づいて熱交換装置および加熱手段および冷却手段を制
御するための調節手段とを備えた、室内空間用の空調設
備に関する。室内空間に送られる空気、すなわち供給空
気を加熱または冷却することにより、冬季に室内空間を
暖房し、夏季に室内空間を冷房するのに、集中空調設備
が使用されている。更に室内空間から排出される空気す
なわち排気から熱を回収すること、およびこの熱を供給
空気に伝えることは、最近はより一般的なことになって
いる。
これまではすべての熱操作のために複数の別個のユニ
ット、例えば排気から熱を回収し、供給空気に伝える熱
交換装置と、供給空気を加熱するための加熱装置と、供
給空気を冷却するための冷却装置等を別々に設置してい
た。更にこれら装置の各々には別々のポンプ、安全およ
び閉鎖装置、メータ、制御バルブ等を含む加熱または冷
却エネルギー用の別個の供給または循環パイプラインシ
ステムが設けられている。更に各ユニットには完全な調
節およびモニタ装置が必要である。
したがって、空調設備には多数の異なる装置が必要で
あり、これら装置の取得、設置、チューニングおよびメ
ンテナンスにより、かなりのコストが必要である。必要
とされる熱絶縁されたエネルギー交換用パイプラインシ
ステムのコストおよび調節システムのコストは、空調機
全体のコストよりも高くなることが多い。これらパイプ
ラインシステムはビル内の多くの空間を必要とし、当然
ながらこのことによりコストは更に増すことになる。
排気エネルギーのみならず、他の低エネルギーレベル
の排気エネルギー例えば凝縮熱を利用したい場合、更に
他のユニットが必要であり、これにより別のコストが必
要となる。
装置の数が多くなるにつれてエネルギー消費量も容易
に多くなる。例えば各熱交換機では圧力損失が発生し、
これにより空調機のブロアの電力消費量が増加し、各ポ
ンプは動力を消費する。各装置に配線およびコンタク
タ、機械動作式スイッチ、安全装置等を設けなければな
らないので、空調機を電気化する上でのコストは高い。
すべての作動ユニットは別個であるので、好ましくない
ことに、異なる動作が同時に行われることが時々ある。
すなわち熱の冷却と回収が同時に行われ、これによりエ
ネルギー消費量が増加し、コスト高となる。更に装置の
数が多くなっていることにより、空調設備本体に乱れが
生じやすく、操作が困難であり、よって空調設備が正し
く作動することはまれである。
本発明の目的は、上記欠点を解消し、構造がかなり簡
単であり、より経済的である空調設備を提供することに
ある。この目的は、加熱源および冷却源が共通熱交換装
置により供給空気の予熱、更なる加熱および冷却を行う
ように、熱交換装置に接続したことを特徴とする、本発
明に係わる設備により達成される。
本発明は別々のユニットを単一ユニットと置き換え、
このユニットを順に用いて先に必要であった別個のユニ
ットにより実行される操作を行うというアイデアに基づ
くものである。一つの多目的ユニットしか必要でないの
で、３つまたは４つのシステムの代わりの単一エネルギ
ー交換用パイプラインシステムと、単一ポンプと、単一
電気装置および単一調節システム等しか必要でない。空
調設備内の圧力損失はより少なく、ポンピング用動力も
本質的に少なく、操作の重複も防止されるので、エネル
ギー消費量は従来システムにおけるエネルギー消費量よ
りも実質的に少ない。更に空調設備は乱れを生じにく
く、使用が実質的により容易である。
次に添付図面を参照して本発明についてより詳細に説
明する。
第１図は、従来の空調設備の構造図を示す。
第２図は、本発明に係わる空調設備の好ましい実施例
の構造図を示す。
第３図は、熱交換装置の供給空気側の熱交換機が改良
された構造となっている空調設備の一実施例を示す。
第４図および第５図は、供給空気システムが分散され
ている空調設備の２つの異なる実施例を示す。
図面のうちの図１は従来技術より知られた空調設備を
示す。図面ではビル１内に供給空気Ａを供給するための
給気ダクト２が設けられており、ビルから排出される排
気Ｂのための排気ダクト３が設けられている。空調設備
は排気から供給空気に熱を回収するための熱交換装置４
と、加熱装置５と、冷却装置６とを備えている。熱交換
装置４は排気ダクトに接続された第１熱交換機７と、給
気ダクトに接続された第２熱交換機８と、熱交換流体Ｃ
のための相互接続用循環パイプラインシステム９とから
成る。加熱装置５は、供給ダクトに接続された熱交換機
10と、加熱源11と、加熱流体Ｄ用の相互接続用循環パイ
プラインシステム12とから成る。冷却装置６は供給ダク
トに接続された熱交換機13と、冷却源14と、冷却流体Ｅ
用の相互接続用循環パイプラインシステム15とから成
る。
空調設備には、処理された供給空気の温度を検出する
検出手段16が設けられており、空調設備を調節し制御す
るのに必要な論理手段を含む調節装置17が検出手段に接
続されている。この調節装置は、熱交換装置、加熱装置
および冷却装置のそれぞれの調節装置18、19および20に
制御インパルス18′、19′および20′を送るように接続
されており、これら調節装置は次にこれら装置の循環パ
イプラインシステム内のそれぞれのモータバルブ21、22
および23を調節するようになっている。
このシステムは番号24（排気ダクト）および25（給気
ダクト）で表示されるブロアと、番号26（熱交換装
置）、27（加熱装置）および28（冷却装置）で表示され
るポンプを備える。
従来技術の空調設備は次のように作動する。
冬季には熱交換装置４内で排気から第１熱交換機７を
通って熱交換液に熱が伝えられ、次にこの熱はポンプ25
により循環パイプラインシステムを通って第２熱交換機
８へ送られ、次にこの熱交換機から供給空気に送られ
る。熱が不要の場合は調節装置18はそれぞれのインパル
ス18′を受け、循環パイプラインシステム内の液体の流
れが第２熱交換機８をバイパスするようにバルブ21を調
節する。
零下の低温時では、排気から得られる熱は供給空気を
予熱するには十分ではない。かかる場合、加熱装置５の
調節装置19は調節装置17からのそれぞれのパルス19′を
受信し、加熱流体がポンプ27により加熱源から熱交換機
10に送られて更に供給空気を加熱するようにバルブ22を
調節する。
夏季には野外の空気の温度は供給空気の必要温度より
も高いので、供給空気は冷却しなければならない。この
目的のため、従来の空調設備は排気ダクトに接続された
加湿装置29を備え、この加湿装置29は排気を加湿するた
めの加湿器30を備える。加湿により水分が蒸発して排気
に含まれる。このため、排気の温度は低下する。こうし
て得られる冷却エネルギーは、熱交換装置４の熱回収に
より循環パイプラインシステムを通して供給空気に伝え
られるので、供給空気はこれに対応して冷却される。こ
の予冷が十分でない場合、冷却装置６の調節装置20は、
調節装置17からのパルス20′を受信し、冷却流体がポン
プ28により冷却源から熱交換機13に送られ、供給空気を
冷却するようにバルブ23を調節する。
第２図は、本発明に係わる空調設備の構造図を示す。
図面中、実質的に対応する部品には、図１内の番号と同
じ参照番号が使用されている。
空調設備は第１熱交換機７と第２熱交換機８と循環パ
イプラインシステム９から成る熱交換装置４と、調節装
置18と、モータバルブ21と、ポンプ26を備える。本発明
によれば、加熱源11はライン31によりシャットオフバル
ブ32を通って熱交換装置の循環パイプラインシステム９
に接続されている。同様に、冷却源14は同じラインによ
りシャットオフバルブ33を通って循環パイプラインシス
テムに接続されている。ライン31はモータバルブ34を通
して循環ハイプラインシステムに接続されている。
供給空気の温度に応答自在な調節装置は、それぞれの
調節装置18、35、36および37により、モータバルブ34の
みならず熱交換装置のバルブ21、加熱源のバルブ32およ
び冷却源のバルブ33を制御するように接続されている。
空調設備は次のように作動する。
冬季に排気から熱が回収され、熱交換装置44により供
給空気に伝えられる。調節装置17は熱交換装置により実
施される供給空気の予熱が、供給空気の温度を所望レベ
ルまで上昇するのに十分となるまで、バルブ32、33およ
び34を閉じた状態に維持する。
排気からの熱交換による供給空気の予熱が十分でない
場合、調節装置はバルブ32および34の調節装置35および
37へインパルス35′および37′を印加し、これらバルブ
を開放する。したがって加熱源11は循環パイプラインシ
ステム９および第２熱交換機８により多くの熱を送るこ
とができる。
夏季に供給空気を冷却しなければならない時、調節装
置17は加湿装置29を始動し、バルブ33および34の調節装
置36および37がこれらバルブを開放するようにするパル
ス36′および37′を発生する。したがって熱交換装置４
により排気から伝えられる冷却エネルギーが、供給空気
を冷却するのに十分でない場合、冷却源14は循環パイプ
ラインシステム９および第２熱交換機８に更に冷却エネ
ルギーを供給することができる。
本発明を用いる場合、空調設備では一つの熱交換装置
しか必要でなく、更に加熱冷却するのに関連する熱交換
機群および循環パイプラインシステム群を備えた別個の
熱交換装置群は不要である。
必要であれば、凝縮液加熱源39のための図２中の破線
により示されるような、本発明に係わる熱交換装置の循
環パイプラインシステムに凝縮液加熱装置38（図１）を
接続することも可能である。
図３に示す空調設備の実施例は、熱交換装置４の第２
熱交換機８が実際の熱交換機８の他に別の熱交換機8aを
含む２つの部品を有しているという点でのみ、図２に示
す実施例と異なっている。よって加熱源11および冷却源
14は、ライン31により付加熱交換機を介して循環パイプ
ラインシステム９に接続されている。
この解決案は空気および液体のマスフローレートが一
定に留まっていない気流制御式プロセスとともに使用さ
れ、この解決案により熱回収の点で不利となる、プロセ
スの温度差が方向によって変化するような現象が防止さ
れる。
図４に示す空調設備の実施例は集中排気システムと分
散給気システムとを含む。パイプラインシステムは簡単
となっているので、給気手段は小さい局部的ユニットに
分割でき、必要な設備を備えたビルの給気ダクト設備も
小さくなっている。
図４は３つの別個の給気ダクト２、２′、２″を示
す。追加ダクト２′および２″には別個の熱交換機８′
および８″、別個の循環パイプラインシステム９′およ
び９″および別個のモーターバルブ21′および21″、お
よび34′および34″が設けられている。循環パイプライ
ンシステム９′および９″は、ライン9aおよび9bにより
熱交換装置４の循環パイプラインシステム９と並列に接
続されている。循環パイプラインシステム９′および
９″は分岐ライン31aにより加熱源11および冷却源14に
接続されている。このように、異なる給気ダクトに送る
べき加熱エネルギーまたは冷却エネルギーの量は、バル
ブ34、34′および34″により互いに独立して調節でき
る。
この逆も可能である。すなわち、給気システムを集中
化し、排気システムを分散すなわち２つ以上の給気排気
ダクト３から構成することも可能である。
図５は、図４と同じように給気システムが分散されて
いる空調設備の一実施例を示す。図４において、加熱源
および冷却源は共通ライン31により給気ダクトの熱交換
器８、８′および８″に接続されており、したがって加
熱流体または冷却流体のみをすべての熱交換機に同時に
供給することが可能である。図５の解決案では、加熱源
および冷却源は別個のライン40および41により分散バル
ブ42および42′を介して熱交換機８、８′および８″に
接続されているので、他方の熱交換機に送られる流体の
種類とは無関係に各熱交換機にいずれかの流体を送るこ
とができる。
本発明の上記実施例は、いかなる意味においても本発
明を限定するものでなく、本発明は所望する請求範囲内
で変更ができる。例えば本発明に係わる設備は図１に示
される操作のすべてを常に実行しなければならないもの
ではない。例えば加湿操作は必要でなければ省略しても
よい。図１は、すべての可能な操作を含む従来の解決案
の単なる例とみなすべきであり、本発明に係わる設備
は、必要と考えられる場合、これらすべての操作を含む
ことができる。当然ながら本発明では、公知のパイプ接
続手段、例えば２方向バルブ等のすべてを使用すること
もできる。本発明とともに公知の調節方法のすべてを用
いることもできる。例えばアジャスタ17の出力メッセー
ジをモータバルブ21および34等に直接供給することもで
きる。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】室内空間から除かれた排気（Ｂ）からの熱
    を、室内空間に供給すべき供給空気（Ａ）に伝えるため
    の熱交換装置（４）と、 供給空気を更に加熱するよう加熱源（11）に接続された
    加熱手段と、 供給空気を冷却するよう冷却源（14）に接続された冷却
    手段と、 供給空気の温度を検出し、この検出温度に基づいて熱交
    換装置および加熱手段および冷却手段を制御するための
    調節手段（16、17、18、21、32、33、34）とを備えた、
    室内空間（１）用の空調設備において、 加熱源および冷却源（11、14）は、共通熱交換装置
    （４）により供給空気（Ａ）の予熱、更なる加熱および
    冷却が生じるように、共通ライン（31）により供給空気
    （Ａ）と排気（Ｂ）との間の熱交換装置（４）の熱交換
    流体（Ｃ）用の循環パイプライン（９）に接続されてい
    ることを特徴とする空調設備。
  2. 【請求項２】熱交換装置（４）は排気（Ｂ）用の排気ダ
    クト（３）に接続された少なくとも一つの第１熱交換機
    （７）と、供給空気（Ａ）用の給気ダクト（２）に接続
    された少なくとも一つの第２熱交換機（８）と、熱交換
    流体（Ｃ）用の相互接続用循環パイプラインシステム
    （９）とを備えた、請求項１記載の設備において、 加熱源（11）および冷却源（14）は、加熱流体（Ｄ）お
    よび冷却う流体（Ｅ）をそれぞれ循環パイプラインシス
    テム内、更に第２熱交換機（８）に供給するためのライ
    ン（31）により、熱交換装置（４）の循環パイプライン
    システム（９）に接続されていることを特徴とする設
    備。
  3. 【請求項３】加熱源（11）および冷却源（14）は、熱交
    換流体（Ｃ）のみ、または調節自在な比の熱交換流体
    （Ｃ）と加熱流体（Ｃ、Ｄ）、または冷却流体（Ｅ）の
    みを第２熱交換機（８）に選択的に進入させることがで
    きるバルブ（34）を介して、熱交換装置（４）の循環パ
    イプラインシステム（９）に接続されていることを特徴
    とする請求項２記載の設備。
  4. 【請求項４】バルブ（34）は、供給空気（Ａ）の温度を
    検出する検出手段（16）により制御される調節手段（3
    7）により作動されることを特徴とする請求項３記載の
    設備。
  5. 【請求項５】熱交換装置（４）の第２熱交換機（８）は
    ２つの部品を有し、その一方（８）は熱交換装置の循環
    パイプラインシステム（９）に接続されており、他方の
    部品（8a）は加熱源（11）および冷却源（14）を循環パ
    イプラインシステムに接続するライン（31）に接続され
    ており、よって熱交換機の双方の部品（８、8a）は加熱
    流体（Ｄ）および冷却流体（Ｅ）の通路に対して直列に
    配置されていることを特徴とする請求項３または４記載
    の設備。
  6. 【請求項６】排気（Ｂ）用の第１熱交換機（７）を有す
    る排気ダクト（３）と、少なくとも２つの別個の給気ダ
    クト（２、２′、２″）を備え、各給気ダクトは供給空
    気（Ａ）用の熱交換機（８、８′、８″）を有し、熱交
    換機は熱交換流体（Ｃ）のための共通パイプラインシス
    テム（９、９′、９″、9a、9b）に接続されている前記
    請求項のいずれかに記載の設備において、加熱源（11）
    および冷却源（14）は、共通ライン（31、31a）により
    量調節バルブ（34、34′、34″）を介して第２熱交換機
    （８、８′、８″）の各々の一つに接続されていること
    を特徴とする設備。
  7. 【請求項７】排気（Ｂ）用の第１熱交換機（７）を有す
    る排気ダクト（３）と、少なくとも２つの別個の給気ダ
    クト（２、２′、２″）を備え、各給気ダクトは供給空
    気（Ａ）用の熱交換機（８、８′、８″）を有し、熱交
    換機は熱交換流体（Ｃ）のための共通パイプラインシス
    テム（９、９′、９″、9a、9b）に接続されている前記
    請求項のいずれかに記載の設備において、加熱源（11）
    および冷却源（14）は、別個のライン（40、41）により
    切り替えバルブ（42、42′）および量調節バルブ（34、
    34′）を通して第２熱交換機（８、８′）の各々の一つ
    に接続されていることを特徴とする設備。
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CZ (1) CZ117894A3 (ja)
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