JP3359495B2 - 蓄熱空調システム - Google Patents
蓄熱空調システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビルの空調などに
用いる蓄熱空調システム、特に夜間冷房負荷が生じた時
に、蓄熱運転と夜間冷房運転とを同時に行うことができ
るようにした蓄熱空調システムに関する。
用いる蓄熱空調システム、特に夜間冷房負荷が生じた時
に、蓄熱運転と夜間冷房運転とを同時に行うことができ
るようにした蓄熱空調システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、割安な夜間電力を利用して蓄熱槽
に潜熱あるいは顕熱を利用して蓄熱し、昼間に蓄熱した
熱量を使いながら空調運転を行う蓄熱空調システムの開
発が進んでいる。
に潜熱あるいは顕熱を利用して蓄熱し、昼間に蓄熱した
熱量を使いながら空調運転を行う蓄熱空調システムの開
発が進んでいる。
【０００３】ここで、冷媒（一次媒体）としてブライン
を使用し、内融式の氷蓄熱槽に熱を蓄熱するとともに、
冷水（二次媒体）を冷却するようにした従来の一般的な
蓄熱空調システムを図５及び図６を参照して説明する。
を使用し、内融式の氷蓄熱槽に熱を蓄熱するとともに、
冷水（二次媒体）を冷却するようにした従来の一般的な
蓄熱空調システムを図５及び図６を参照して説明する。
【０００４】同図に示すように、この蓄熱空調システム
には、一次ポンプ１の駆動に伴って蓄熱槽（氷蓄熱槽）
２と冷凍機３との間で冷媒（ブライン）を循環させる一
次媒体系４と、同じく一対の二次ポンプ５の少なくとも
一方の駆動に伴って冷却する冷水を循環させる二次媒体
系６とが備えられ、更に、この一次媒体系４と二次媒体
系６との間で熱交換を行わせる熱交換器７が備えられて
いる。
には、一次ポンプ１の駆動に伴って蓄熱槽（氷蓄熱槽）
２と冷凍機３との間で冷媒（ブライン）を循環させる一
次媒体系４と、同じく一対の二次ポンプ５の少なくとも
一方の駆動に伴って冷却する冷水を循環させる二次媒体
系６とが備えられ、更に、この一次媒体系４と二次媒体
系６との間で熱交換を行わせる熱交換器７が備えられて
いる。
【０００５】前記熱交換器７は、前記一次媒体系４の主
ライン４ａから分岐して蓄熱槽２を迂回する分岐ライン
４ｂの中に備えられ、この分岐ライン４ｂには、一対の
放熱用ポンプ８が配置されて、この放熱用ポンプ８の少
なくとも一方の駆動に伴って分岐ライン４ｂ内を流れる
冷媒（ブライン）と、前記二次媒体系６を流れる冷水と
が熱交換器７内に同時に流入して、ここで熱交換が行わ
れるようになっている。
ライン４ａから分岐して蓄熱槽２を迂回する分岐ライン
４ｂの中に備えられ、この分岐ライン４ｂには、一対の
放熱用ポンプ８が配置されて、この放熱用ポンプ８の少
なくとも一方の駆動に伴って分岐ライン４ｂ内を流れる
冷媒（ブライン）と、前記二次媒体系６を流れる冷水と
が熱交換器７内に同時に流入して、ここで熱交換が行わ
れるようになっている。
【０００６】ここに、前記主ライン４ａの分岐ライン４
ｂの分岐点の上流側及び合流点の下流側には自動弁９
ａ，９ｂが、分岐ライン４ｂの入口側及び出口側には自
動弁９ｃ，９ｄがそれぞれ配置されている。
ｂの分岐点の上流側及び合流点の下流側には自動弁９
ａ，９ｂが、分岐ライン４ｂの入口側及び出口側には自
動弁９ｃ，９ｄがそれぞれ配置されている。
【０００７】更に、分岐ライン４ｂには、熱交換器７内
を通過した冷媒を放熱用ポンプ８の下流側からこの上流
側にフィードバックさせるフィードバックライン４ｃが
設けられているとともに、このフィードバックライン４
ｃは、分岐ライン４ｂ内に二次ポンプ５の上流側に配置
した三方調節弁１０に接続され、これによって、温度計
１１の信号に基づき、放熱用ポンプ８の出口温度が一定
となるよう、三方向調節弁１０で分岐ライン４ｂ及びフ
ィードバックライン４ｃ内を流れる冷媒の流量を調節し
て、熱交換器７の氷結を防止するように構成されてい
る。
を通過した冷媒を放熱用ポンプ８の下流側からこの上流
側にフィードバックさせるフィードバックライン４ｃが
設けられているとともに、このフィードバックライン４
ｃは、分岐ライン４ｂ内に二次ポンプ５の上流側に配置
した三方調節弁１０に接続され、これによって、温度計
１１の信号に基づき、放熱用ポンプ８の出口温度が一定
となるよう、三方向調節弁１０で分岐ライン４ｂ及びフ
ィードバックライン４ｃ内を流れる冷媒の流量を調節し
て、熱交換器７の氷結を防止するように構成されてい
る。
【０００８】上記システムで夜間の蓄熱運転を行う時に
は、図５に示すように、主ライン４ａ内の自動弁９ａ，
９ｂを開き、一次ポンプ１を駆動させつつ、冷凍機３で
冷媒（ブライン）を、例えば−４℃に冷却する。これに
より、冷却させた冷媒を蓄熱槽２に導き、この蓄熱槽２
内に氷を生成して蓄熱する。
は、図５に示すように、主ライン４ａ内の自動弁９ａ，
９ｂを開き、一次ポンプ１を駆動させつつ、冷凍機３で
冷媒（ブライン）を、例えば−４℃に冷却する。これに
より、冷却させた冷媒を蓄熱槽２に導き、この蓄熱槽２
内に氷を生成して蓄熱する。
【０００９】そして、蓄熱槽２内の熱を放熱させつつ空
調運転を行う時には、図６に示すように、主ライン４ａ
内の自動弁９ａ，９ｂを閉じて、少なくとも一方の放熱
用ポンプ８及び二次ポンプ５を駆動させる。これによ
り、蓄熱槽２内の氷の溶融によって冷却された冷媒を熱
交換器７内に流入させ、ここで二次媒体系６内を流れる
冷水と熱交換を行って高温となった冷媒を、再び蓄熱槽
２内に戻して更に氷を溶融（放熱）させる。
調運転を行う時には、図６に示すように、主ライン４ａ
内の自動弁９ａ，９ｂを閉じて、少なくとも一方の放熱
用ポンプ８及び二次ポンプ５を駆動させる。これによ
り、蓄熱槽２内の氷の溶融によって冷却された冷媒を熱
交換器７内に流入させ、ここで二次媒体系６内を流れる
冷水と熱交換を行って高温となった冷媒を、再び蓄熱槽
２内に戻して更に氷を溶融（放熱）させる。
【００１０】この例では、二次ポンプ１２の駆動に伴っ
て水を循環させる第２の二次媒体系１３と、前記主ライ
ン４ａから前記自動弁９ａの上流側で分岐して自動弁９
ｂの下流側に合流する第２の分岐ライン４ｄとが備えら
れ、この両者が熱交換器１４の内部に流入して熱交換を
行うようになっている。
て水を循環させる第２の二次媒体系１３と、前記主ライ
ン４ａから前記自動弁９ａの上流側で分岐して自動弁９
ｂの下流側に合流する第２の分岐ライン４ｄとが備えら
れ、この両者が熱交換器１４の内部に流入して熱交換を
行うようになっている。
【００１１】このように構成することにより、冷凍機３
の追いかけ運転時に、第２の分岐ライン４ｄ内に冷媒を
流して、即ち、図６に示すように、冷凍機３と二次ポン
プ１２とを駆動させることによって、第２の二次媒体系
１３内を流れる冷水を熱交換器１４で冷却することがで
きる。
の追いかけ運転時に、第２の分岐ライン４ｄ内に冷媒を
流して、即ち、図６に示すように、冷凍機３と二次ポン
プ１２とを駆動させることによって、第２の二次媒体系
１３内を流れる冷水を熱交換器１４で冷却することがで
きる。
【００１２】そして、夜間運転時の冷房負荷に対処する
ために、夜間冷房負荷専用で冷凍容量が小さいベース冷
凍機１５が前記冷凍機３とは別に備えられ、このベース
冷凍機１５で、図５及び図６に示すように、冷水ポンプ
１６を介して循環する水を直接冷却するようになってい
る。
ために、夜間冷房負荷専用で冷凍容量が小さいベース冷
凍機１５が前記冷凍機３とは別に備えられ、このベース
冷凍機１５で、図５及び図６に示すように、冷水ポンプ
１６を介して循環する水を直接冷却するようになってい
る。
【００１３】このように、２台の冷凍機３，１５を備え
たのは、以下の理由による。即ち、図７に示すように、
主ライン４ａ内の自動弁９ａ，９ｂを開いたまま夜間蓄
熱運転を行うと同時に、第２の二次媒体系１２内を流れ
る冷水を熱交換器１４で冷却してこの負荷に対処しよう
とすると、１台の冷凍機３でベース冷凍機１５の能力分
まで兼ねていると冷凍容量が大きすぎるためにこの熱交
換器１４が凍結してしまう恐れがある。
たのは、以下の理由による。即ち、図７に示すように、
主ライン４ａ内の自動弁９ａ，９ｂを開いたまま夜間蓄
熱運転を行うと同時に、第２の二次媒体系１２内を流れ
る冷水を熱交換器１４で冷却してこの負荷に対処しよう
とすると、１台の冷凍機３でベース冷凍機１５の能力分
まで兼ねていると冷凍容量が大きすぎるためにこの熱交
換器１４が凍結してしまう恐れがある。
【００１４】また、図８に示すように、蓄熱運転を行い
ながら、分岐ライン４ｂ内の自動弁９ｃ，９ｄを開き、
ここの熱交換器７を使って二次媒体系６内を流れる冷水
を冷却してこの負荷に対処しようとすると、この熱交換
器７内を通過して温度が上昇した冷媒によって、冷凍機
３の入口での冷媒の温度が上昇し、この結果、冷凍機３
の出口での冷媒の温度が、例えば０℃以上になって、蓄
熱槽２内の氷を溶かしてしまい、蓄熱運転にならなくな
ってしまう恐れがあるからである。
ながら、分岐ライン４ｂ内の自動弁９ｃ，９ｄを開き、
ここの熱交換器７を使って二次媒体系６内を流れる冷水
を冷却してこの負荷に対処しようとすると、この熱交換
器７内を通過して温度が上昇した冷媒によって、冷凍機
３の入口での冷媒の温度が上昇し、この結果、冷凍機３
の出口での冷媒の温度が、例えば０℃以上になって、蓄
熱槽２内の氷を溶かしてしまい、蓄熱運転にならなくな
ってしまう恐れがあるからである。
【００１５】つまり、夜間に蓄熱運転を行いつつ、しか
も夜間の冷房負荷に対処するためには、本来の冷凍機の
他に、これよりも冷凍容量が小さな別の冷凍機を別途備
える必要があった。
も夜間の冷房負荷に対処するためには、本来の冷凍機の
他に、これよりも冷凍容量が小さな別の冷凍機を別途備
える必要があった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、夜間運転時の冷房負荷に対応するため、
これ専用のベース冷凍機を備えることは、イニシャルコ
ストが増加してしまうばかりでなく、かなり大きな設置
スペースが必要となるといった問題があった。
来例のように、夜間運転時の冷房負荷に対応するため、
これ専用のベース冷凍機を備えることは、イニシャルコ
ストが増加してしまうばかりでなく、かなり大きな設置
スペースが必要となるといった問題があった。
【００１７】本発明は上記に鑑み、夜間負荷専用の冷凍
機を用いることなく、１台の冷凍機で夜間蓄熱運転と夜
間冷房対応運転とを同時に行うことができるようにした
蓄熱空調システムを提供することを目的とする。
機を用いることなく、１台の冷凍機で夜間蓄熱運転と夜
間冷房対応運転とを同時に行うことができるようにした
蓄熱空調システムを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、冷凍機と蓄熱槽との間で一次媒体を循環させる一次
媒体系と、空調空間を流通する二次媒体を循環させる二
次媒体系と、該一次媒体系と二次媒体系との間で熱交換
を行なう熱交換器とを備え、夜間は蓄熱運転を行い、熱
負荷時は冷凍機及び／又は蓄熱槽の選択的運転によって
被空調空間の空調を行なう蓄熱空調システムにおいて、
上記一次媒体系に、夜間において二次媒体系に熱負荷が
発生したときに、冷凍機の出口側の一次媒体を蓄熱槽及
び熱交換機に分岐させる経路と、これら蓄熱槽及び熱交
換器を迂回して前記冷凍機の入口側と出口側を短絡させ
るバイパス経路とを設け、このバイパス経路を流れる流
量を前記冷凍機の入口側の一次媒体の温度が一定となる
ように調節する流量調節機構を備えたことを特徴とする
蓄熱空調システムである。
は、冷凍機と蓄熱槽との間で一次媒体を循環させる一次
媒体系と、空調空間を流通する二次媒体を循環させる二
次媒体系と、該一次媒体系と二次媒体系との間で熱交換
を行なう熱交換器とを備え、夜間は蓄熱運転を行い、熱
負荷時は冷凍機及び／又は蓄熱槽の選択的運転によって
被空調空間の空調を行なう蓄熱空調システムにおいて、
上記一次媒体系に、夜間において二次媒体系に熱負荷が
発生したときに、冷凍機の出口側の一次媒体を蓄熱槽及
び熱交換機に分岐させる経路と、これら蓄熱槽及び熱交
換器を迂回して前記冷凍機の入口側と出口側を短絡させ
るバイパス経路とを設け、このバイパス経路を流れる流
量を前記冷凍機の入口側の一次媒体の温度が一定となる
ように調節する流量調節機構を備えたことを特徴とする
蓄熱空調システムである。
【００１９】請求項２に記載の発明は、前記流量調節機
構を、前記バイパス経路の分岐点に配置した調節弁で構
成したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱空調システ
ムである。
構を、前記バイパス経路の分岐点に配置した調節弁で構
成したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱空調システ
ムである。
【００２０】請求項３に記載の発明は、前記一次媒体と
二次媒体をそれぞれ循環させる第２の一次媒体系と第２
の二次媒体系を備えるとともに、これらの第２の一次媒
体系と二次媒体系との間に第２の熱交換器を配置したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱空調システ
ムである。
二次媒体をそれぞれ循環させる第２の一次媒体系と第２
の二次媒体系を備えるとともに、これらの第２の一次媒
体系と二次媒体系との間に第２の熱交換器を配置したこ
とを特徴とする請求項１または２記載の蓄熱空調システ
ムである。
【００２１】このように構成した本発明によれば、バイ
パス経路の流量をゼロとして、通常の夜間蓄熱運転を行
い、夜間での冷房負荷に対しては、熱交換器を使用して
二次媒体系を流れる二次媒体を冷却することによってこ
れに対処し、この時、熱交換器を出た二次媒体が高温に
なるが、バイパス経路内を流れる低温の二次媒体をこの
高温の二次媒体に混合させて、冷凍機入口での二次媒体
の温度が一定となるようになし、これによって、冷凍機
の出口温度を一定にして蓄熱槽に蓄熱した熱が逃げてし
まうことを防止することができる。
パス経路の流量をゼロとして、通常の夜間蓄熱運転を行
い、夜間での冷房負荷に対しては、熱交換器を使用して
二次媒体系を流れる二次媒体を冷却することによってこ
れに対処し、この時、熱交換器を出た二次媒体が高温に
なるが、バイパス経路内を流れる低温の二次媒体をこの
高温の二次媒体に混合させて、冷凍機入口での二次媒体
の温度が一定となるようになし、これによって、冷凍機
の出口温度を一定にして蓄熱槽に蓄熱した熱が逃げてし
まうことを防止することができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１及び図２を参照
して説明する。この実施例は、上記図５及び図６に示す
従来例と同様に、冷媒（一次媒体）としてブラインを使
用し、内融式の氷蓄熱槽に熱を蓄熱するとともに、冷水
（二次媒体）を冷却するようにしたもので、同一部材に
は同一符号を付している。
して説明する。この実施例は、上記図５及び図６に示す
従来例と同様に、冷媒（一次媒体）としてブラインを使
用し、内融式の氷蓄熱槽に熱を蓄熱するとともに、冷水
（二次媒体）を冷却するようにしたもので、同一部材に
は同一符号を付している。
【００２３】即ち、この蓄熱空調システムには、一次ポ
ンプ１、蓄熱槽２及び冷凍機３を有する一次媒体系４
と、一対の二次ポンプ５を有する二次媒体系６と、一次
媒体系４と二次媒体系６との間で熱交換を行わせる熱交
換器７とが備えられ、この熱交換器７は、前記一次媒体
系４の主ライン４ａから分岐した分岐ライン４ｂの中に
設置され、この分岐ライン４ｂには、一対の放熱用ポン
プ８が配置されている。更に、前記主ライン４ａ及び分
岐ライン４ｂには、自動弁９ａ〜９ｄが配置されてい
る。
ンプ１、蓄熱槽２及び冷凍機３を有する一次媒体系４
と、一対の二次ポンプ５を有する二次媒体系６と、一次
媒体系４と二次媒体系６との間で熱交換を行わせる熱交
換器７とが備えられ、この熱交換器７は、前記一次媒体
系４の主ライン４ａから分岐した分岐ライン４ｂの中に
設置され、この分岐ライン４ｂには、一対の放熱用ポン
プ８が配置されている。更に、前記主ライン４ａ及び分
岐ライン４ｂには、自動弁９ａ〜９ｄが配置されてい
る。
【００２４】前記分岐ライン４ｂには、フィードバック
ライン４ｃが設けられ、このフィードバックライン４ｃ
は、分岐ライン４ｂ内に配置した三方調節弁１０に接続
されて、温度計１１の信号に基づき、三方向調節弁１０
で分岐ライン４ｂ及びフィードバックライン４ｃ内を流
れる冷媒の流量を調節して、放熱用ポンプ８の出口温度
を一定に制御するように構成されている。
ライン４ｃが設けられ、このフィードバックライン４ｃ
は、分岐ライン４ｂ内に配置した三方調節弁１０に接続
されて、温度計１１の信号に基づき、三方向調節弁１０
で分岐ライン４ｂ及びフィードバックライン４ｃ内を流
れる冷媒の流量を調節して、放熱用ポンプ８の出口温度
を一定に制御するように構成されている。
【００２５】更に、二次ポンプ１２を有する第２の二次
媒体系１２と、前記主ライン４ａから分岐した第２の分
岐ライン４ｄと、熱交換器１４とが備えられ、冷凍機１
の追いかけ運転時に、熱交換器１４で第２の二次媒体系
１２内を流れる冷水を冷却するようになっている。
媒体系１２と、前記主ライン４ａから分岐した第２の分
岐ライン４ｄと、熱交換器１４とが備えられ、冷凍機１
の追いかけ運転時に、熱交換器１４で第２の二次媒体系
１２内を流れる冷水を冷却するようになっている。
【００２６】この実施例では、図５及び図６の従来例に
示すベース冷凍機を用いることなく、夜間蓄熱運転時の
冷房負荷に対処するために、以下の構成が備えられてい
る。
示すベース冷凍機を用いることなく、夜間蓄熱運転時の
冷房負荷に対処するために、以下の構成が備えられてい
る。
【００２７】即ち、前記自動弁９ａと分岐ライン４ａの
主ライン４ａからの分岐点との間で主ライン４ａから分
岐し、この分岐ライン４ａの主ライン４ａへの合流点と
前記自動弁９ｂとの間で主ライン４ａに合流するバイパ
ス経路２０が備えられ、更にこのバイパス経路２０の主
ライン４ａからの分岐点には、三方調節弁２１が配置さ
れている。
主ライン４ａからの分岐点との間で主ライン４ａから分
岐し、この分岐ライン４ａの主ライン４ａへの合流点と
前記自動弁９ｂとの間で主ライン４ａに合流するバイパ
ス経路２０が備えられ、更にこのバイパス経路２０の主
ライン４ａからの分岐点には、三方調節弁２１が配置さ
れている。
【００２８】このように構成することによって、冷凍機
３で冷却した後の低温の冷媒を、熱交換器７を通した
り、蓄熱に利用することなく、バイパス経路２０から低
温のまま直接冷凍機３の入口に導き、この合流点を流れ
る高温の冷媒と混合させて、冷媒の温度を低下させるこ
とができる。
３で冷却した後の低温の冷媒を、熱交換器７を通した
り、蓄熱に利用することなく、バイパス経路２０から低
温のまま直接冷凍機３の入口に導き、この合流点を流れ
る高温の冷媒と混合させて、冷媒の温度を低下させるこ
とができる。
【００２９】また、前記三方調節弁２１は、前記パイパ
ス経路２０の主ライン４ａとの合流点の下流側に配置さ
れた温度計２２の信号に基づき、ここでの冷媒の温度が
一定となるように、前記バイパス経路２０及び主ライン
４ａを流れる冷媒の流量を調節するためのものである。
ス経路２０の主ライン４ａとの合流点の下流側に配置さ
れた温度計２２の信号に基づき、ここでの冷媒の温度が
一定となるように、前記バイパス経路２０及び主ライン
４ａを流れる冷媒の流量を調節するためのものである。
【００３０】なお、三方調節弁を用いることなく、バイ
パス経路２０内にこの内部を流れる流体の流量を調節す
る調節弁を、主ライン４ａ内を流れる流量を調節する弁
と別に設けても良いことは勿論である。
パス経路２０内にこの内部を流れる流体の流量を調節す
る調節弁を、主ライン４ａ内を流れる流量を調節する弁
と別に設けても良いことは勿論である。
【００３１】この実施例において、冷凍機３を運転して
蓄熱槽２に蓄熱を行っている状態で夜間冷房負荷が発生
した場合には、図１に示すように、この蓄熱運転を継続
したまま、分岐ライン４ｂの自動弁９ｃ，９ｄを開き、
一対の内の少なくとも一方の二次ポンプ５及び放熱用ポ
ンプ８を駆動させることによって、熱交換器７を介して
冷水を冷却する。この時、放熱用ポンプの出口温度が、
例えば６℃の一定温度となるように、三方調節弁１０で
フィードバックライン４ｃを流れる冷媒の流量を調節し
て、熱交換器７の凍結を防止する。
蓄熱槽２に蓄熱を行っている状態で夜間冷房負荷が発生
した場合には、図１に示すように、この蓄熱運転を継続
したまま、分岐ライン４ｂの自動弁９ｃ，９ｄを開き、
一対の内の少なくとも一方の二次ポンプ５及び放熱用ポ
ンプ８を駆動させることによって、熱交換器７を介して
冷水を冷却する。この時、放熱用ポンプの出口温度が、
例えば６℃の一定温度となるように、三方調節弁１０で
フィードバックライン４ｃを流れる冷媒の流量を調節し
て、熱交換器７の凍結を防止する。
【００３２】ここに、バイパス経路２０を設けていない
と、蓄熱槽２を通過した冷媒（例えば、０℃）と熱交換
器７を通過した冷媒（例えば、６℃）とが合流した地点
での冷媒の温度が、プラス温度（０℃以上）となり、冷
凍機３の能力が、ある設計流量（例えば、１，８５０Ｌ
／ｍｉｎ）で入口温度０℃の時、所定の温度（例えば、
−４℃）を出力できるものとすれば、この冷媒をそのま
ま冷凍機３の入口に引き込んだ場合、冷凍機３の出口温
度は、夜間冷房負荷の大きさに左右されてしまう。
と、蓄熱槽２を通過した冷媒（例えば、０℃）と熱交換
器７を通過した冷媒（例えば、６℃）とが合流した地点
での冷媒の温度が、プラス温度（０℃以上）となり、冷
凍機３の能力が、ある設計流量（例えば、１，８５０Ｌ
／ｍｉｎ）で入口温度０℃の時、所定の温度（例えば、
−４℃）を出力できるものとすれば、この冷媒をそのま
ま冷凍機３の入口に引き込んだ場合、冷凍機３の出口温
度は、夜間冷房負荷の大きさに左右されてしまう。
【００３３】この時、仮に、冷凍機３入口温度が＋５℃
になったとすると、冷凍機３の出口温度は約＋１℃とな
り、次にこの冷媒が蓄熱槽２に流れ込むと逆に蓄熱槽２
内の氷を溶かしてしまうことになる。
になったとすると、冷凍機３の出口温度は約＋１℃とな
り、次にこの冷媒が蓄熱槽２に流れ込むと逆に蓄熱槽２
内の氷を溶かしてしまうことになる。
【００３４】しかしながら、本実施例のように、冷凍機
３の入口温度を制御する三方調整弁２１とバイパス経路
２０を増設し、蓄熱槽２を通過した冷媒と、熱交換器２
０を通過した冷媒が合流した後に、冷凍機３で冷却され
た低温のままの冷媒（例えば、−４℃）を混合させるこ
とによって、冷凍機３の入口側の冷媒の温度を、例えば
０℃の一定に保ち、冷凍機２の出口温度（例えば、−４
℃）を常に一定に維持することができる。
３の入口温度を制御する三方調整弁２１とバイパス経路
２０を増設し、蓄熱槽２を通過した冷媒と、熱交換器２
０を通過した冷媒が合流した後に、冷凍機３で冷却され
た低温のままの冷媒（例えば、−４℃）を混合させるこ
とによって、冷凍機３の入口側の冷媒の温度を、例えば
０℃の一定に保ち、冷凍機２の出口温度（例えば、−４
℃）を常に一定に維持することができる。
【００３５】そして、蓄熱槽２内の熱を放熱させつつ空
調運転を行う時には、図２に示すように、主ライン４ａ
内の自動弁９ａ，９ｂを閉じて放熱用ポンプ８及び二次
ポンプ５を駆動させる。これにより、蓄熱槽２内の氷を
溶融させて冷媒を冷却し、この冷媒を熱交換器７内に流
入させ、ここで二次媒体系６内を流れる冷水と熱交換を
行わせた後、再び蓄熱槽２内に戻して更に氷を溶融（放
熱）させる。
調運転を行う時には、図２に示すように、主ライン４ａ
内の自動弁９ａ，９ｂを閉じて放熱用ポンプ８及び二次
ポンプ５を駆動させる。これにより、蓄熱槽２内の氷を
溶融させて冷媒を冷却し、この冷媒を熱交換器７内に流
入させ、ここで二次媒体系６内を流れる冷水と熱交換を
行わせた後、再び蓄熱槽２内に戻して更に氷を溶融（放
熱）させる。
【００３６】次に、夜間氷蓄熱運転と夜間冷房負荷対応
運転を同時に行っている場合のシステム全体の流量、温
度バランスを算出する計算式を以下に示す。ここに、Ｑ
ｃは冷凍機能力（Ｍｃａｌ／ｈ）を、Ｑｄは冷房負荷
（Ｍｃａｌ／ｈ）を、ρは冷媒（ブライン）比重（ｋｇ
／ｍ3）を、ｃは冷媒比熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）を、ｑは
流量（リットル／ｍｉｎ）を、ｔは温度（℃）をそれぞ
れ表している。また、添字のａ〜ｌは、図３においる各
地点を示している。
運転を同時に行っている場合のシステム全体の流量、温
度バランスを算出する計算式を以下に示す。ここに、Ｑ
ｃは冷凍機能力（Ｍｃａｌ／ｈ）を、Ｑｄは冷房負荷
（Ｍｃａｌ／ｈ）を、ρは冷媒（ブライン）比重（ｋｇ
／ｍ3）を、ｃは冷媒比熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）を、ｑは
流量（リットル／ｍｉｎ）を、ｔは温度（℃）をそれぞ
れ表している。また、添字のａ〜ｌは、図３においる各
地点を示している。
【００３７】また、前提条件として、熱交換器７の入口
温度をｔｇを６℃、蓄熱槽の出口温度ｔｊを０℃の一定
に制御するとともに、冷媒（ブライン）の比重及び比熱
は温度によって変わらないものとする。
温度をｔｇを６℃、蓄熱槽の出口温度ｔｊを０℃の一定
に制御するとともに、冷媒（ブライン）の比重及び比熱
は温度によって変わらないものとする。
【００３８】先ず、熱交換器周りの温度・流量バランス
のうち、熱交換器出入り口温度差Δｔとすると、このΔ
ｔは、 Δｔ＝（Ｑｄ・１０００／６０）／（ｃ・ρ・ｑｐ） また、熱交換器の出口温度ｔｈは、 ｔh＝ｔg＋Δｔ
のうち、熱交換器出入り口温度差Δｔとすると、このΔ
ｔは、 Δｔ＝（Ｑｄ・１０００／６０）／（ｃ・ρ・ｑｐ） また、熱交換器の出口温度ｔｈは、 ｔh＝ｔg＋Δｔ
【００３９】更に、放熱用ポンプの流量をｑｐとする
と、ｑｅとｑｆのバランスは、 ｃ・ρ・ｑh・ｔf＋ｃ・ρ・ｑe・ｔe＝ｃ・ρ・ｑg・
ｔg ｑf＋ｑe＝ｑg また、地点Ｂ，Ｉ，Ｊでのバランスは、 ｃ・ρ・ｑi・ｔi＋ｃ・ρ・ｑj・ｔj＝ｃ・ρ・ｑk・
ｔk ここで、ｔi＝０℃ ｑk＝ｑi＋ｑj ｃ・ρ・ｑk・ｔk＋ｃ・ρ・ｑb・ｔb＝ｃ・ρ・ｑl・
ｔl ここで、ｔb＝−４℃ ｔj＝０℃ ｔl＝０ ｑi＝ｑe ｑl＝ｑb＋ｑi＋ｑj＝冷凍機定格流量
と、ｑｅとｑｆのバランスは、 ｃ・ρ・ｑh・ｔf＋ｃ・ρ・ｑe・ｔe＝ｃ・ρ・ｑg・
ｔg ｑf＋ｑe＝ｑg また、地点Ｂ，Ｉ，Ｊでのバランスは、 ｃ・ρ・ｑi・ｔi＋ｃ・ρ・ｑj・ｔj＝ｃ・ρ・ｑk・
ｔk ここで、ｔi＝０℃ ｑk＝ｑi＋ｑj ｃ・ρ・ｑk・ｔk＋ｃ・ρ・ｑb・ｔb＝ｃ・ρ・ｑl・
ｔl ここで、ｔb＝−４℃ ｔj＝０℃ ｔl＝０ ｑi＝ｑe ｑl＝ｑb＋ｑi＋ｑj＝冷凍機定格流量
【００４０】これらの式及び前提条件から、図３の点Ａ
〜点Ｌの温度及び流量を求めたものを表１に示す。この
表１は、ある建物の夜間冷房負荷を想定したものであっ
て、この建物に本発明の蓄熱空調システムを導入した場
合の時刻別システム流量・温度バランスの一覧表として
いる。この結果として、それぞれの時刻における蓄熱量
と蓄熱量の和が冷凍機３の冷凍能力に一致していること
が分かる。三方調整弁２１とバイパス経路２０を増設し
たことによる熱仕事のロスはない。
〜点Ｌの温度及び流量を求めたものを表１に示す。この
表１は、ある建物の夜間冷房負荷を想定したものであっ
て、この建物に本発明の蓄熱空調システムを導入した場
合の時刻別システム流量・温度バランスの一覧表として
いる。この結果として、それぞれの時刻における蓄熱量
と蓄熱量の和が冷凍機３の冷凍能力に一致していること
が分かる。三方調整弁２１とバイパス経路２０を増設し
たことによる熱仕事のロスはない。
【表１】
【００４１】また、図４は夜間蓄熱・放熱運転の時刻別
の分配を表わしたものである。これらから、蓄熱中の冷
凍機３のみで、熱交換器７の凍結や、冷凍機３の出口温
度上昇による氷の融解などの問題もなく、夜間氷蓄熱運
転と夜間冷房負荷対応運転が同時に行うことができるこ
とがわかる。
の分配を表わしたものである。これらから、蓄熱中の冷
凍機３のみで、熱交換器７の凍結や、冷凍機３の出口温
度上昇による氷の融解などの問題もなく、夜間氷蓄熱運
転と夜間冷房負荷対応運転が同時に行うことができるこ
とがわかる。
【００４２】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
蓄熱を行うための冷凍機と蓄熱槽等からなるシンプルな
機器構成の蓄熱空調システムに、冷凍機の入口温度を調
整する調整弁とバイパス経路を増設するだけで、夜間蓄
熱運転と夜間冷房対応運転を同時に行うことができる。
これによって、夜間冷房負荷対応を目的としたベース冷
凍機を別途設置する必要性をなくして、イニシャルコス
トの大幅な削減と、設置スペースの減少を図ることがで
きる。
蓄熱を行うための冷凍機と蓄熱槽等からなるシンプルな
機器構成の蓄熱空調システムに、冷凍機の入口温度を調
整する調整弁とバイパス経路を増設するだけで、夜間蓄
熱運転と夜間冷房対応運転を同時に行うことができる。
これによって、夜間冷房負荷対応を目的としたベース冷
凍機を別途設置する必要性をなくして、イニシャルコス
トの大幅な削減と、設置スペースの減少を図ることがで
きる。
【図１】本発明の実施例を示す夜間蓄・放熱同時運転時
の概要を示す回路構成図である。
の概要を示す回路構成図である。
【図２】同じく、図１の夜間運転時の概要を示す回路構
成図である。
成図である。
【図３】同じく、温度・流量バランス計算時の各地点を
示す回路構成図である。
示す回路構成図である。
【図４】同じく、夜間蓄・放熱運転の時刻別の分配の例
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】従来例の夜間蓄・放熱運転時の概要を示す回路
構成図である。
構成図である。
【図６】同じく、昼間運転時の概要を示す回路構成図で
ある。
ある。
【図７】他の従来例を示す回路構成図である。
【図８】更に他の従来例を示す回路構成図である。
１ 一次ポンプ ２ 蓄熱槽 ３ 冷凍機 ４ 一次媒体系 ５，１２ 二次ポンプ ６，１３ 二次媒体系 ７，１４ 熱交換器 ８ 放熱用ポンプ ２０ バイパス経路 ２１ 三方調節弁（調節弁）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊 剛 東京都港区六本木１丁目４番33号 株式 会社 エヌ・ティ・ティ ファシリティ ーズ内 (72)発明者 牧田 昇 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社 荏原製作所内 (72)発明者 村井 正夫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会 社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 平４−121539（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−281348（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−84370（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−269913（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24F 5/00 102
Claims (3)
- 【請求項１】 冷凍機と蓄熱槽との間で一次媒体を循環
させる一次媒体系と、空調空間を流通する二次媒体を循
環させる二次媒体系と、該一次媒体系と二次媒体系との
間で熱交換を行なう熱交換器とを備え、夜間は蓄熱運転
を行い、熱負荷時は冷凍機及び／又は蓄熱槽の選択的運
転によって被空調空間の空調を行なう蓄熱空調システム
において、 上記一次媒体系に、夜間において二次媒体系に熱負荷が
発生したときに、冷凍機の出口側の一次媒体を蓄熱槽及
び熱交換機に分岐させる経路と、これら蓄熱槽及び熱交
換器を迂回して前記冷凍機の入口側と出口側を短絡させ
るバイパス経路とを設け、このバイパス経路を流れる流
量を前記冷凍機の入口側の一次媒体の温度が一定となる
ように調節する流量調節機構を備えたことを特徴とする
蓄熱空調システム。 - 【請求項２】 前記流量調節機構を、前記バイパス経路
の分岐点に配置した調節弁で構成したことを特徴とする
請求項１記載の蓄熱空調システム。 - 【請求項３】 前記一次媒体と二次媒体をそれぞれ循環
させる第２の一次媒体系と第２の二次媒体系を備えると
ともに、これらの第２の一次媒体系と二次媒体系との間
に第２の熱交換器を配置したことを特徴とする請求項１
または２記載の蓄熱空調システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15340696A JP3359495B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 蓄熱空調システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15340696A JP3359495B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 蓄熱空調システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318106A JPH09318106A (ja) | 1997-12-12 |
| JP3359495B2 true JP3359495B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=15561799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15340696A Expired - Lifetime JP3359495B2 (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 蓄熱空調システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3359495B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313059A (ja) * | 2005-04-05 | 2006-11-16 | Univ Of Tokyo | 省エネルギー空調用擬似密閉型冷温水循環システムおよび低損失流体搬送システム |
| JP4505498B2 (ja) * | 2007-12-21 | 2010-07-21 | 株式会社トーエネック | 空調用熱源性能評価システム |
| CN108679757A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-10-19 | 广西班仕达绿色建筑节能科技有限公司 | 一种相变蓄能装置和蓄能供能方法 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP15340696A patent/JP3359495B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09318106A (ja) | 1997-12-12 |
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