JP4367931B2

JP4367931B2 - 空調システム。

Info

Publication number: JP4367931B2
Application number: JP2004270507A
Authority: JP
Inventors: 良彦田中; 研一藤井; 道知大窪; 陽松尾; 信弘炭井; 泰之青柳
Original assignee: Sinko Industries Ltd
Current assignee: Sinko Industries Ltd
Priority date: 2004-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: JP2006084142A

Description

本発明は、空気を調和する空調システムに係り、特に空調システムの制御対象である室温、給気温度などの制御対象を制御しつつ、熱源システムへの還水温度を一定値に制御して往還水温度差を所定値或いは所定値以上に維持することが可能な空調システムに関する。

従来より、地域熱供給設備では、熱源設備から送られた地域熱媒を需用家側に直接供給するために、ブリードイン方式が採用されている。このブリードイン方式では、需用者が利用した後の熱媒の一部を、混合弁などで送られてきた熱媒と混合して、需要家設備に供給する方式であるが、このブリードイン方式を水熱源型地域熱供給システムに適用する場合には、還水温度が変動することが知られている。しかし、還水温度の変動を熱源設備で吸収できない場合には、往水温度を高温側にシフトさせる原因となっている。また、個別熱源システムの場合でも同じことが知られている。
このため、往還水温度差を一定にして、水熱源型空調システムの搬送動力を軽減するために、例えば、特許文献１に開示されるような空調システムが提案されており、この空調システムは、図３に示すように、検出器aにより熱交換器出口bから還水配管cに戻される還水温度を検出し、その還水温度に応じて、流量制御二方弁dにより、熱源システムから往水配管eを介して熱交換器fへ供給される往水量を操作し、同時に、検出器gにより、空調空間内の温度、空調空間への給気温度などの当該空調システムの制御対象量を検出し、その検出値に応じて、循環ポンプhにより、還水の一部を熱交換器入口fに供給することにより熱交換器内の循環流量の操作を行って往還水温度差を一定にしている。
特開平９−１６６３４６号公報

ところで、前述の循環ポンプを用いた空調システムは、往水の水圧が高圧であることを前提としており、水熱源の水圧が循環ポンプの送水圧より弱かったり、或いは、水熱源から離れた末端の熱交換器等においては、循環ポンプから往水管に逆流することがあり、往還水温度差が適正でなくなり、水熱源型空調システムの搬送動力を増大させるという不都合があった。
本発明は、このような従来システムの題点に鑑みてなされたもので、水熱源の水圧が小さくなっても、各熱交換器からの還水が往水管に逆流することを無くして熱水源からの熱源への影響を少なくし、かつ、的確に往還水温度差を所定値或いは所定値以上にして、水熱源型空調システムの搬送動力を軽減する空調システムを提供しようとするものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、熱源設備から往水配管により往水される冷水または温水を熱交換器により給気と熱交換して還水配管により熱源設備に還水しうる空調システムにおいて、
往水配管と熱交換器入口との間の上流に第１三方弁と下流に定速循環ポンプとを設けるとともに熱交換器出口から還水配管との間に第２三方弁を設け、
定速循環ポンプ出口と熱交換器入口との間に第１分岐管を設けて第２三方弁とに接続し、第２三方弁と還水配管との間には第２分岐配管を設けて第１三方弁に接続し、該定速循環ポンプは第２三方弁により往水を可変流量として熱交換器に供給するとともに、第１三方弁と第２三方弁とからなる循環流路を形成して往水の一部を循環させ、該循環流路は所定の流量及び時間を温度管理によって制御され、熱源設備への還水温度を所定値或いは所定値以上に制御する空調システムである。

請求項２の発明は、熱源設備から往水配管により往水される冷水または温水を熱交換器により給気と熱交換して還水配管により熱源設備に還水しうる空調システムにおいて、
往水配管と熱交換器入口との間の上流に三方弁と下流に可変速循環ポンプを設け、該循環ポンプ出口には第１分岐路と入口には第２分岐路を設けて第１二方弁を設けて接続し、熱交換器出口から還水配管との間に第２二方弁を設け、
熱交換器出口と第２二方弁との間には第３分岐配管を設けて三方弁に接続し、該可変速循環ポンプは往水の可変流量を熱交換器に供給するとともに、第１二方弁からなる循環流路を形成して往水の一部を循環させ、該循環流路は所定の流量及び時間を温度管理によって制御され、熱源設備への還水温度を所定値或いは所定値以上に制御する空調システムである。

本発明によれば、熱水源から往水配管により往水される冷水または温水を熱交換器により給気と熱交換して、還水配管により熱水源に還水する空調システムにおいて、水熱源の水圧が小さくなっても、各熱交換器からの還水が往水管に逆流することを無くし、熱水源からの熱源への影響を少なくし、かつ、的確に往還水温度差を所定値或いは所定値以上にして、水熱源型空調システムの搬送動力を軽減する。

[実施例１]
本発明の好適な実施例を図面に沿って説明するが、図１は、実施例１の全体の概略を示すもので、図１において、地域熱供給システム(セントラルヒーテング)あるいは個別熱源システムで、熱源設備から送られる熱媒を直接あるいは熱交換器を介し、配備された往水配管１と還水配管２によって熱媒を各熱交換システムに供給するが、往水配管１と還水配管２に接続する複数の熱交換システムのうちの１つを図示している。
実施例１においては、熱交換システムＡはファンＦにより外気ＯＡや還気ＲＡを吸い込んで、空気調和した空気ＳＡを室内温度センサーＳ１により室内温度を検出して、制御手段TC1により供給装置(ファン、或いは、ダンパ)Ｄで供給量を制御して室内Ｒに供給する。
熱交換システムＡの熱交換器３には、熱源設備から熱媒が供給されるが、熱源設備からの往水配管１の往水接続配管11と熱交換器３の入口31との間に第１三方弁41と定速循環ポンプ５が設けられ、熱交換器３の出口32から熱媒が熱源設備に還流する還水配管２(還水接続配管21)との間には第２三方弁42を設けられている。なお、熱交換システムＡにおいて定速循環ポンプ５は一定の供給量で効率よく稼動される。
第１三方弁41の３つ接続口は、往水配管１と定速循環ポンプ５の入口51とに接続され、もう一つは、還水配管２と第２三方弁42とを繋ぐ還水接続配管21に設けられた第２分岐配管22に接続されている。定速循環ポンプ５の出口52と熱交換器３の入口31との間の往水接続配管12には第１分岐管13が設けられ、この第１分岐管13は第２三方弁42とに接続し、この第２三方弁42の他の接続口は熱交換器３の出口32と還水接続配管21とに接続する。
ここで、第２三方弁42の制御は、室内に供給される熱交換システムＡからの吐出し直後の空気の温度を温度センサーＳ２によって検出し、その検出値によって弁制御装置TC2を作動させて制御する。また、第１三方弁41の制御は、第２分岐配管22の下流で還水配管２に合流する直前の還水の温度を温度センサーＳ３によって検出し、その検出値によって弁制御装置TC3を作動させて制御する。

[作動]
ここで、熱交換システムＡで、実施例１での冷房する場合についてその作動を説明する。
(1)往水の温度(既知)と熱交換システムＡの還水の温度差が所定温度或いは所定温度以上の場合。
往水は供給熱原の温度(既知)であり、熱交換システムＡの還水の温度センサーＳ３の温度が、往水の温度との温度差が所定値或いは所定値以上であれば、弁制御装置TC3が作動し往水配管１から冷水が熱交換システムＡに供給される。
なお、往水１の温度は通常既知であるが、必要であれば、往水配管１に接続する往水接続配管11に温度センサーを設けて、温度センサーＳ３の還水温度との温度差を検出してもよい。
(1-1)上記(1)において、熱交換システムＡの吐出し直後の温度センサーＳ２の検出値が、熱交換器３によって所望の温度にまで温度が下がっていない場合には、熱交換器３の出口32と還水接続配管21とは第２三方弁42が全開状態で接続する。
(1-2)上記(1)において、熱交換システムＡの排出直後の温度センサーＳ２で熱交換器３の所望の温度にまで温度が下がっていて、冷房能力を低下させる場合には、第２三方弁42は熱交換器３の出口32と還水接続配管21とが連通するように制御装置TC2によって制御され、定速循環ポンプ５で供給する冷水の一部は第１分岐管13から分流(矢印Ｘ)され第２三方弁42を介して還水接続配管21に流入し、この還水の温度との温度差が一定或いは一定以上であれば、還水配管２に還水する。つまり、第２三方弁42は、熱交換器３のコイル通水量を制御しているのである。
なお、この還水の温度との温度差が所定値以下になれば次の作動に移る。

(2)往水の温度(既知)と熱交換システムＡの還水の温度差が所定温度以下の場合。
往水は供給熱原の温度(既知)であり、熱交換システムＡの還水の温度センサーＳ３の温度が、往水の温度との温度差が所定値以下であれば、制御装置TC3が作動し往水配管１から冷水が熱交換システムＡの流量が制御される。
(2-2)上記(2)において、熱交換システムＡでの吐出し直後の温度センサーＳ２で、熱交換器３の所望の温度にまで温度が下がっていない場合には、熱交換器３の出口32と還水接続配管21とが全開状態で接続する。
(2-3)上記(2)において、熱交換システムＡでの吐出し直後の温度センサーＳ２で熱交換器３の所望の温度にまで温度が下がっていて、冷房能力を低下させる場合には、第２三方弁42は熱交換器３の出口32と還水接続配管21とが連通するように制御装置TC2によって制御され、定速循環ポンプ５で供給する冷水の一部は第１分岐管13から分流され第２三方弁42を介して還水接続配管21に流入し、この還水の温度との温度差が所定値或いは所定値以上であれば、還水配管２に還水する。
つまり、第１三方弁41は、供給冷水と環り冷水の混合量を制御しているのである。
(2-4)上記(2-2)において、定速循環ポンプ５で供給する冷水の一部は、第１分岐管13から分流され第２三方弁42を介して還水接続配管21に流入し、温度センサーＳ３により還水の温度との温度差が一定以下であれば、第２分岐配管22が第１三方弁41に接続し、定速循環ポンプ５に吸込まれ、熱媒水の一部は、第１三方弁41→定速循環ポンプ５→第１分岐管13→第２三方弁4２→第２分岐管22(矢印Ｙ)→第１三方弁41を循環する循環流路を形成したので、還水接続配管21の還水の温度と往水の温度差が所定以下であるときは、往水配管１及び還水配管２には排出されない。

以上のように、実施例１においては、定速循環ポンプが第２三方弁により往水を可変流量として熱交換器に供給することで、負荷変動があっても対処でき、かつ、三方弁を用いて循環水路を形成したので、熱交換器からの還水が往水管に逆流することが無く、熱源システムへの還水温度を常に所定値以上に維持することができ、水熱源型空調システムの搬送動力を軽減する空調システムとなる。なお、上記の実施例は冷房の場合で説明したが、暖房の場合は、温度設定値等が異り、作動が逆になるだけで、基本的動作は同じであることは勿論である。

[実施例２]
図２は、実施例２の全体の概略を示すもので、実施例１では一定速循環ポンプと三方弁との組み合わせで、初期の目的を達成したのに対して、実施例２では可変速循環ポンプと二方弁との組み合わせで、初期の目的を達成したものである。
図２において、熱源設備からの送られる往水配管１と還水配管２および熱交換器３の構成は、実施例１の図１と同じであるので説明は省略する。
実施例２においては、熱交換システムＡの熱交換器３には熱源設備から熱媒が供給されるが、熱源設備からの往水配管１の往水接続配管11と熱交換器３の入口31との間に三方弁６と可変速循環ポンプ７が設けられ、熱交換器３の出口32から熱媒が熱源設備に還流する還水配管２(還水接続配管21)との間には第２二方弁62を設けられている。
三方弁６の３つの接続口は、往水配管１と可変速循環ポンプ７の入口71とに接続され、もう一つは熱交換器出口32と第２二方弁62とを繋ぐ還水接続配管23に設けられた分岐配管24に接続されている。また、可変速循環ポンプ７の出口52と熱交換器３の入口31と間の往水接続配管14が接続され、実施例２では、可変速循環ポンプ７の出口72と入口71は第１二方弁61を介して接続されている。
ここで、可変速循環ポンプ７及び第１二方弁61の制御は、室内に供給される熱交換システムＡの吐出し直後の空気の温度を温度センサーＳ２によって検出し、その検出値によって弁制御装置TC2を作動させて制御する。また、三方弁６の制御は、第３分岐配管24より下流で第２二方弁62の直前の還水配管２に合流する前の還水の温度を温度センサーＳ３によって検出し、その検出値によって弁制御装置TC3を作動させて制御する。
また、還水接続配管21に繋がる第２二方弁62は、還水接続配管21と往水接続配管11には、それぞれ流量センサーＳ４，Ｓ５が設けられ、供給冷水量と還冷水量とを検出し弁制御装置FCにより制御されている。

[作動]
ここで、熱交換システムＡで、実施例２での冷房する場合についてその作動を説明する。
(1)往水の温度(既知)と熱交換システムＡの還水の温度差が所定温度或いは所定温度以上の場合。
往水は供給熱原の温度(既知)であり、熱交換システムＡでの還水の温度センサーＳ３の温度が、往水の温度との温度差が所定値以上であれば、弁制御装置TC3が作動し往水配管１から冷水が熱交換システムＡに供給される。
(1-1)上記(1)において、熱交換システムＡでの吐出し直後の温度センサーＳ２の検出値が、熱交換器３によって所望の温度にまで温度が下がっていない場合には、第１二方弁61を閉状態にし、可変速循環ポンプも通常の運転する。
(1-2)上記(1)において、熱交換システムＡでの吐出し直後の温度センサーＳ２で熱交換器３の所望の温度にまで温度が下がっていて、冷房能力を低下させる場合には、可変速循環ポンプも通常よりも低速になり、更に、冷房能力を低下させる場合に第１二方弁61が開状態とし開状態の程度を制御して、冷水が循環ポンプ７と第１二方弁61を巡回させる循環流路を形成して熱交換器３への供給を少なくする。

(2)往水の温度(既知)と熱交換システムＡの還水の温度差が所定温度以下の場合。
往水は供給熱原の温度(既知)であり、熱交換システムＡの還水の温度センサーＳ３の温度が、往水の温度との温度差が所定値以下であれば、制御装置TC3が作動し往水配管１から冷水が三方弁６によって熱交換システムＡの流量が制御される。この場合に、温度センサー２の検出値により作動は(1-1)(１-2）と同じである。つまり、三方弁６は、供給冷水と還り冷水の混合量を制御しているのである。
したがって、実施例２においても、往水配管１には三方弁６とポンプ７とが接続されていることにより、還水接続配管21の還水の温度と往水の温度差が所定以下であるときは、往水配管１及び還水配管２には排出されない。

以上のように、実施例２においては、可変速循環ポンプにより往水を可変流量として熱交換器に供給することで、負荷変動があっても対処でき、かつ、三方弁を用いて循環水路を形成したので、熱交換器からの還水が往水管に逆流することが無なく、熱源システムへの還水温度を常に所定値以上に維持することができ、水熱源型空調システムの搬送動力を軽減する空調システムとなる。なお、上記の実施例は冷房の場合で説明したが、暖房の場合は、温度設定値等が異り、作動が逆になるだけで、基本的動作は同じであることは勿論である。
なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の各実施例に限定されるものでないことは勿論である。

本発明の第１実施例の系統図である。本発明の第２実施例の系統図である。従来の空調システムの系統図である。

符号の説明

１…往水配管、11、12、14…往水接続配管、13…第１分岐配管
２…還水配管、21,23…還水接続配管、22…第２分岐配管、24…第３分岐配管、
３…熱交換器、31…熱交換器入口、32…熱交換器出口、
41…第１三方弁、42…第２三方弁、
５…定速循環ポンプ、51…定速循環ポンプ入口、52…定速循環ポンプ出口、
６…三方弁、61…第１二方弁、62…第２二方弁
７…可変速循環ポンプ、71…可変速循環ポンプ入口、72…可変速循環ポンプ出口、
S1,S2,S3…温度センサー、F1,F2…流量センサー、TC1,TC2,TC3,FC…弁制御装置

Claims

熱源設備から往水配管により往水される冷水または温水を熱交換器により給気と熱交換して還水配管により熱源設備に還水しうる空調システムにおいて、
往水配管と熱交換器入口との間の上流に第１三方弁と下流に定速循環ポンプとを設けるとともに熱交換器出口から還水配管との間に第２三方弁を設け、
定速循環ポンプ出口と熱交換器入口との間に第１分岐管を設けて第２三方弁とに接続し、第２三方弁と還水配管との間には第２分岐配管を設けて第１三方弁に接続し、該定速循環ポンプは第２三方弁により往水を可変流量として熱交換器に供給するとともに、第１三方弁と第２三方弁とからなる循環流路を形成して往水の一部を循環させ、該循環流路は所定の流量及び時間を温度管理によって制御され、熱源設備への還水温度を所定値或いは所定値以上に制御することを特徴とする空調システム。
熱源設備から往水配管により往水される冷水または温水を熱交換器により給気と熱交換して還水配管により熱源設備に還水しうる空調システムにおいて、
往水配管と熱交換器入口との間の上流に三方弁と下流に可変速循環ポンプを設け、該循環ポンプ出口には第１分岐路と入口には第２分岐路を設けて第１二方弁を設けて接続し、熱交換器出口から還水配管との間に第２二方弁を設け、
熱交換器出口と第２二方弁との間には第３分岐配管を設けて三方弁に接続し、該可変速循環ポンプは往水の可変流量を熱交換器に供給するとともに、第１二方弁からなる循環流路を形成して往水の一部を循環させ、該循環流路は所定の流量及び時間を温度管理によって制御され、熱源設備への還水温度を所定値或いは所定値以上に制御することを特徴とする空調システム。