JP5295481B2

JP5295481B2 - 空調システム

Info

Publication number: JP5295481B2
Application number: JP2005104184A
Authority: JP
Inventors: 正幸谷野; 秀一石井; 明彦岡村
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2025-03-31
Also published as: JP2006284083A

Description

本発明は，圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムに関する。

貸しビル等の業務用建築物などの内部には，各ユニットに分割された複数の空調空間が存在する。そのような複数の空調空間を空調する空調設備として，室外機で凝縮させた冷媒を室内機に循環供給して膨張させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置が一般に知られている。この空調装置は，パッケージ型空調装置などと呼ばれている。例えば，特開２００３−５６９３０号公報には，そのような圧縮膨張方式の空調装置に用いられる冷凍サイクルが開示されている。また，圧縮膨張方式の空調装置の一つとして，建築物内に複数配置された室内機に，共通の室外機から冷媒が循環供給されるいわゆるビルマルチ型の空調装置も知られている。

この圧縮膨張方式の空調装置は設置が比較的容易であり，また，一般的に空調装置のパーソナル性が明かなため，貸しビルオーナーにとってはテナントなどへの課金が透明である等の利点がある。そのため，テナントビルや小規模建物などに一般に採用されている。

特開２００３−５６９３０号公報

圧縮膨張方式の空調装置は，室内の床面積当たりの冷房負荷が大きいほど，室外機と室内機の台数を増加させる必要がある。しかしながら，室外機の台数が増加し，屋上階や各階のベランダ等に設置される室外機の密度が高くなると，室外機の排気によって室外機周辺の空気温度が上昇し，室外機の吸気温度が高くなるため，冷房能力が低下する問題があった。また，空気温度の上昇により，都市のヒートアイランド現象をまねく要因にもなっていた。更に，冷房能力低下により，室外機の設置台数をより増加させる必要が生じ，設備費用が高コストとなるとともに，室外機がより高密度に設置され，冷房能力がさらに低下する問題があった。

一方，このような冷房能力の低下を回避するために，室外機に散水することも行われている。しかしそうすると，散水の垂流しに伴う藻の発生や，室外機フィンの腐食などといった室外機廻りの水仕舞いの問題を生ずることになる。

本発明は以上の如き問題に鑑みてなされたものであり，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を，低コストで向上できる空調システムを提供することにある。

室外機と室内機の間で冷媒を循環させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムであって，前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒と，冷却塔で冷却された冷却水とを熱交換させる熱交換器を設けたことを特徴とする，空調システムが提供される。

この空調システムにあっては，圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒を，冷却塔で冷却された冷却水で冷却することにより，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を向上させることができる。

前記空調システムは，前記圧縮膨張方式の空調装置を複数有するものでも良い。また，前記空調システムは，前記圧縮膨張方式の空調装置の他に，熱源設備の冷媒を空調空間内に設置した室内機に循環供給して，建築物内の空調空間を冷房するセントラル方式の空調装置を有する構成でも良い。その場合，前記熱源設備は，冷却手段として冷却塔を備え，前記熱交換器は，このセントラル方式の熱源設備の冷却塔で冷却された冷却水と，前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒とを熱交換させる構成としても良い。

また，室外機と室内機の間で冷媒を循環させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムであって，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水を溜める水槽が設置され，前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒と，前記水槽から建築物の外部に排出される，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水とを熱交換させる熱交換器を設けたことを特徴とする，空調システムが提供される。

この空調システムにあっては，圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒を，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水で冷却することにより，冷熱源動力を投入せずに，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を向上させることができる。

また，本発明によれば，室外機と室内機の間で冷媒を循環させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムであって，前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる凝縮液化された冷媒と，前記建築物に設けられた給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラに供給される給水とを熱交換させて，前記冷媒を冷却し，前記給水を昇温させる熱交換器と，給水を溜める膨張タンクを設け，前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラから前記膨張タンクへ膨張配管が接続され，前記膨張タンクから前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラへ給水管が接続され，前記給水管に，前記熱交換器が設けられることにより，前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラ，前記膨張タンク，前記熱交換器，前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラの循環経路が形成されたことを特徴とする，空調システムが提供される。

この空調システムにあっては，圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒を，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラに供給される給水で冷却することにより，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を向上させることができる。また，圧縮膨張方式の空調装置の冷媒を冷却したことにより，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラに供給される給水は昇温され，給湯設備の省エネルギ化がはかられる。

また，室外機と室内機の間で冷媒を循環させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムであって，前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる凝縮液化された冷媒と，前記建築物に設けられた貯湯槽を有する給湯設備の貯湯水とを熱交換させて，前記冷媒を冷却し，前記貯湯水を昇温させる熱交換器を設け，非給湯時間帯に該熱交換器で熱交換した貯湯水を，給湯時間帯に加熱して給湯することを特徴とする，空調システムが提供される。

この空調システムにあっては，圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒を，加熱給湯前の貯湯水で冷却することにより，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を向上させることができる。また，圧縮膨張方式の空調装置の冷媒を冷却したことにより貯湯水は昇温され，給湯設備の省エネルギ化がはかられる。

本発明によれば，圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる冷媒を，電力などのエネルギーを大量に要さずに冷却でき，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力が向上し，結果的に建築物全体の省エネルギー性を高めることができる。既に存在する設備や本来の目的のために存在する設備を空調熱源としても活用できるようになる。未利用エネルギの利用により，追加的なコストを要しない。したがって，改修工事などに極めて有益である。

以下，本発明の実施の形態を，図面を参照にして説明する。図１は，空調システムを適用した建築物１の説明図である。建築物１の内部には，２つに分割された空調空間ａ，ｂが形成されている。

空調空間ａには，圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１が設置されている。空調空間ｂには，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６が設置されている。なお，「空調空間」とは，例えば室，階，あるいは室の一部の区域などであり，室内機が負荷を受け持つ空間を指す。

圧縮膨張方式の空調装置１０は，空調空間ａのみを独立して空調する個別方式の空調装置である。この空調装置１０は，建築物１の外部に設置された室外機２０と，空調空間ａに設置された室内機１１と，室外機２０から室内機１１に冷媒を送る配管２１及び室内機１１から室外機２０に冷媒を送る配管２２を備えている。室外機２０は，建築物１の屋上，ベランダ，隣接地などに設置され，冷房運転時は外気によって冷媒を冷却する。室外機２０は，圧縮機２５，放熱コイル２６，ファン２７，制御弁２８等を備えており，室内機１１は，膨張弁２９などの制御弁，蒸発器３０，ファン３１等を備えている。そして，配管２１，２２を通じて，これら圧縮機２５，放熱コイル２６，制御弁２８，膨張弁２９，蒸発器３０の順に冷媒を循環させることにより，冷凍サイクルを行わせしめて，空調空間ａ内の冷房運転を行うようになっている。室外機２０から室内機１１に冷媒を送る配管２１には，後述するように，圧縮膨張方式の空調装置１０の冷媒と，冷却塔７０で冷却された冷却水とを熱交換させるための熱交換器３２が設けられている。

同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５は，空調空間ｂのみを独立して空調する個別方式の空調装置である。この空調装置１５は，建築物１の外部に設置された室外機４０と，空調空間ｂに設置された室内機１６と，室外機４０から室内機１６に冷媒を送る配管４１及び室内機１６から室外機４０に冷媒を送る配管４２を備えている。室外機４０も，建築物１の屋上，ベランダ，隣接地などに設置され，冷房運転時は外気によって冷媒を冷却する。室外機４０も，圧縮機４５，放熱コイル４６，ファン４７，制御弁４８等を備えており，室内機１６は，膨張弁４９，蒸発器５０，ファン５１などの制御弁等を備えている。そして，配管４１，４２を通じて，これら圧縮機４５，放熱コイル４６，制御弁４８，膨張弁４９などの制御弁，蒸発器５０の順に冷媒を循環させることにより，冷凍サイクルを行わせしめて，空調空間ｂ内の冷房運転を行うようになっている。室外機４０から室内機１６に冷媒を送る配管４１には，後述するように，圧縮膨張方式の空調装置１５の冷媒と，冷却塔７０で冷却された冷却水とを熱交換させるための熱交換器５２が設けられている。

また，建築物１の屋上などの外部には，冷却塔７０が設置されている。この冷却塔７０と，前述の熱交換器３２，５２との間には，配管７５，７６が接続してあり，冷却塔７０において外気で冷却された冷却水は，ポンプ７３の稼動によって，これら配管７５，７６を介して熱交換器３２，５２に循環供給されるようになっている。

以上のように構成された空調システムを備える建築物１において主として夏季に行われる冷房運転を説明すると，先ず空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０により，圧縮機２５，放熱コイル２６，制御弁２８，膨張弁２９などの制御弁，蒸発器３０の順に冷媒が循環されて冷凍サイクルが行われ，空調空間ａ内の冷房が行われる。

ここで，圧縮膨張方式の空調装置１０において，室外機２０（圧縮機２５，放熱コイル２６および制御弁２８）で凝縮液化された冷媒は，配管２１を通って室内機１１に供給されるが，その途中で，熱交換器３２において冷却塔７０から配管７５を経て供給された冷却水と熱交換される。これにより，空調装置１０において室外機２０から室内機１１に送られる冷媒は，減圧膨張前に冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１０の冷房能力が向上することになる。なお，圧縮膨張方式の空調装置１０の冷媒と熱交換した後，熱交換器３２から配管７６を経て冷却塔７０に戻された冷却水は，冷却塔７０において再び外気によって冷却される。

また同様に，空調空間ｂにおいても，圧縮膨張方式の空調装置１５により，圧縮機４５，放熱コイル４６，制御弁４８，膨張弁４９などの制御弁，蒸発器５０の順に冷媒が循環されて冷凍サイクルが行われ，空調空間ｂ内の冷房が行われる。こうして空調空間ｂでも，圧縮膨張方式の空調装置１５による冷房が行われる。

この場合も同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５において，室外機４０（圧縮機４５，放熱コイル４６および制御弁４８）で凝縮液化された冷媒は，配管４１を通って室内機１６に供給されるが，その途中で，熱交換器５２において冷却塔７０から配管７５を経て供給された冷却水と熱交換される。これにより，空調装置１５において室外機４０から室内機１６に送られる冷媒も，減圧膨張前に冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１５の冷房能力が同様に向上する。なお，圧縮膨張方式の空調装置１５の冷媒と熱交換した後，熱交換器５２から配管７６を経て冷却塔７０に戻された冷却水は，冷却塔７０において再び外気によって冷却される。

以上に説明した形態によれば，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の室外機２０，４０から送られる冷媒を，冷却塔７０で冷却された冷却水で冷却してから室内機１１，１６に供給することにより，冷媒を減圧膨張前に冷却して過冷却の状態とすることができ，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷房能力を向上させることができる。冷却塔７０の冷却水を利用することにより，電力などのエネルギーを大量に要さずに冷媒を冷却でき，建築物１全体の省エネルギー性を高めることができる。

また，システム全体の屋外への排熱は，室外機２０，４０の排熱の他，冷却塔７０による水の蒸発潜熱でなされるため，屋外への排熱が顕熱のみである空冷のビル用マルチなどに比べ，都市のヒートアイランド現象も抑制できる。更に，室外機へ散水するシステムと違って，室外機廻りの水仕舞いの問題を発生させずに冷房能力を向上できる。

次に，図２は，別の形態にかかる空調システムを適用した建築物１’の説明図である。この形態の空調システムは，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の他に，熱源設備としての蓄熱槽６０の冷媒（冷水６１）を空調空間ａ，ｃ内に設置した室内機としてのファンコイルユニット１３，１７に循環供給して，建築物１’内の空調空間を冷房するセントラル方式の空調装置１２を有している。なお，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５については，先に図１で説明した形態と同様であるので，それらについては共通の符号を付すことにより，重複説明を省略する。

この形態にかかる建築物１’の内部には，３つに分割された空調空間ａ，ｂ，ｃと，地下空間ｄが形成されている。これら３つの空調空間ａ，ｂ，ｃのうち，空調空間ａには，圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１と，セントラル方式の空調装置１２のファンコイルユニット１３が設置されている。空調空間ｂには，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６のみが設置され，一方，空調空間ｃには，セントラル方式の空調装置１２のファンコイルユニット１７のみが設置されている。

セントラル方式の空調装置１２は，地下空間ｄに設置された熱源設備としての蓄熱槽６０と，空調空間ａに設置されたファンコイルユニット１３及び空調空間ｃに設置されたファンコイルユニット１７を備えている。この空調装置１２は，２つのファンコイルユニット１３，１７に，１つの共通の蓄熱槽６０から冷媒としての冷水６１を循環供給するようになっている。

このセントラル方式の空調装置１２において，蓄熱槽６０に蓄えられた冷水６１は，配管６２，６３を介してポンプ６４の稼動によって冷凍機６５に循環させられ，冷凍機６５によって冷却された冷水が，蓄熱槽６０に蓄えられるようになっている。冷凍機６５には，建築物１の屋上など外部に設置された冷却塔７０’が配管７１，７２によって接続してある。冷却塔７０’は，セントラル方式の空調装置１２の冷熱を生成するための冷凍機６５の凝縮器（冷却手段）として機能するものであり，この冷却塔７０’において外気で冷却された冷却水が，ポンプ７３の稼動によって，配管７１，７２を介して冷凍機６５に循環供給されている。

また，この冷却塔７０’と，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５に備えられた熱交換器３２，５１との間には，配管７５，７６が接続してあり，冷却塔７０’において外気で冷却された冷却水は，ポンプ７３の稼動によって，これら配管７５，７６を介して熱交換器３２，５１にも循環供給されるようになっている。即ち，先に図１で説明した実施の形態では，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷媒を専用の冷却塔７０で冷却された冷却水で冷却するものであったが，この図２に示した実施の形態では，セントラル方式の空調装置１２の冷却手段として備えられた冷却塔７０’の冷却水で，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷媒を冷却するように構成した点が相違している。

空調空間ａに設置されたファンコイルユニット１３は，冷却コイル８０とファン８１を備えている。同様に，空調空間ｃに設置されたファンコイルユニット１７も，冷却コイル８２とファン８３を備えている。これらファンコイルユニット１３の冷却コイル８０とファンコイルユニット１７の冷却コイル８２には，ポンプ８５の稼動で蓄熱槽６０から汲み上げられた冷水６１が，配管８６を通じてそれぞれ送液される。そして，ファンコイルユニット１３では，ファン６１の稼動によって冷却コイル８０の表面に空調空間ａ内の空気を送風し，空調空間ａ内の空気を冷却することにより冷房が行われる。同様に，ファンコイルユニット１７でも，ファン８３の稼動によって冷却コイル８２の表面に空調空間ｃ内の空気を循環送風し，空調空間ｃ内の空気を冷却することにより冷房が行われる。そして，これら冷却コイル８０，８２を通過した冷水６１（空調空間ａ，ｃ内の空気と熱交換した後の冷水６１）は，配管８７に排出されて蓄熱槽６０に戻される。

しかして，以上のように構成された空調システムを備える建築物１’において主として夏季に行われる冷房運転を説明すると，先ず空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０による冷房に加え，セントラル方式の空調装置１２により，蓄熱槽６０から汲み上げられた冷水６１がファンコイルユニット１３に供給されて，冷房が行われる。こうして空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０とセントラル方式の空調装置１２の両方による冷房が行われる。そして図１で説明した場合と同様に，圧縮膨張方式の空調装置１０において，室外機２０から室内機１１に送られる冷媒は，減圧膨張前に冷却塔７０’の冷却水で冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１０の冷房能力が向上することになる。

次に空調空間ｂでは，圧縮膨張方式の空調装置１５のみによる冷房が行われる。この場合も同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５において，室外機４０から室内機１６に送られる冷媒は，減圧膨張前に冷却塔７０’の冷却水で冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１５の冷房能力が向上する。

また空調空間ｃでは，セントラル方式の空調装置１２により，蓄熱槽６０から汲み上げられた冷水６１がファンコイルユニット１７に供給されて，冷房が行われる。こうして空調空間ｃでは，セントラル方式の空調装置１２のみによる冷房が行われる。

そして，セントラル方式の空調装置１２において，ファンコイルユニット１３，１７（冷却コイル８０，８２）を通過した冷水６１（空調空間ａ，ｃ内の空気と熱交換した後の冷水６１）は，配管８７を通って蓄熱槽６０に戻される。こうして蓄熱槽６０に戻された冷水６１は，冷凍機６５に循環させられて冷却され，蓄熱槽６０に蓄えられる。また，冷却塔７０’において外気で冷却された冷却水が冷凍機６５に循環供給され，冷凍機６５の冷却負荷が処理される。

以上に説明した形態によっても，同様に電力などのエネルギーを大量に要さずに圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷房能力を向上させることができ，建築物１全体の省エネルギー性を高めることができる。また，都市のヒートアイランド現象も抑制できる。

なお，一般に，建築物の空調システムの出力は余裕を持って設計されるので，この実施の形態によれば，高効率なセントラル方式の空調装置１２を主として稼動させ，比較的効率の悪い圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の稼働を抑えることにより，空調システムの省エネルギー性を更に高めることができる。

また，空調空間ａ，ｂには互いに独立した圧縮膨張方式の空調装置１０，１５を設けているので，空調空間ａ，ｂについては空調装置のパーソナル性が明らかとなり，貸しビルオーナーなどにとってはテナントなどへの課金が透明となる。このように，利便性及び自立性と，セントラル方式の空調装置１２の特長である省エネルギー性及び地球環境保全策への柔軟性（フロン使用量低減，自然冷媒利用）の両方を併せ持つ統合型の空調システムを提供できる。

また，震災などの緊急時には，電気の復旧から水道の復旧までは圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の運転が可能であるので，ガス・水道等のライフラインに対する自立性も併せ持つ空調システムといえる。そして，セントラル方式の空調装置１２の蓄熱槽６０として，冷水６１を蓄える蓄熱槽を採用した場合は，その冷水６１は緊急時の生活用水としても活用できる。また，セントラル方式の空調装置１２の冷凍手段として用いられる冷凍機６３は，フロン冷媒の使用量が相当に少ないので，地球環境保全（フロン対策／オゾン層破壊対策）にも寄与できる。

また，例えば空調システムのリニューアル（設備増築）などに対しては，軽微な工事で済む圧縮膨張方式の空調装置の増設によって，冷房負荷の増強に容易に対応できる。その場合も，セントラル方式の空調装置１２が備える冷却塔７０’の冷却水を利用して，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷媒を冷却することによって，増設した圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を容易に向上させることができる。

また，図２に示したようにセントラル方式の空調装置を利用する場合，各空調空間に設けられるセントラル方式の空調装置の室内設備の台数も任意であり，すべての空調空間にセントラル方式の空調装置の室内設備をそれぞれ設けても良いし，図示したように，一部の空調空間にセントラル方式の空調装置を設けても良い。また，一つの空調空間にセントラル方式の空調装置を複数台設けても良い。

なお，図２に示したように圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１とセントラル方式の空調装置１２のファンコイルユニット１３の両方を設置する空調空間ａとしては，例えばデパートの出入り口，倉庫の荷捌室など，冷房負荷の多い箇所が考えられる。また，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６のみが設置される空調空間ｂとしては，例えば会議室，ホテルの宴会場などといった非定常の冷房負荷が要求される箇所が考えられる。そして，圧縮膨張方式の空調装置１０により，そのような箇所に発生する非定常の冷房負荷を処理すれば良い。そうすれば，圧縮膨張方式の空調機１０の電源スイッチのオン・オフにより簡単に発停できる。一方，セントラル方式の空調装置１２のファンコイルユニット１７のみが設置される空調空間ｃとしては，例えば執務室，冷蔵倉庫など，定常負荷の冷房が要求される箇所が考えられる。そして，セントラル方式の空調装置１２により，そのような箇所で発生する定常の冷房負荷を処理すれば良い。

また，図２では，建築物１の地下空間ｄにセントラル方式の空調装置１２の蓄熱槽６０を設置した例を示したが，セントラル方式の空調装置の熱源設備（蓄熱槽など）は建築物の外部に設置しても良い。また，セントラル方式の空調装置の熱源設備は一つに限らず，複数の熱源設備によって建築物内の冷却負荷を賄っても良い。セントラル方式の空調装置に備えられる熱源設備は，例えば建築物内の大半の冷却負荷を賄えるような比較的大量の冷熱を生成及び蓄熱できるようなものであることが好ましい。

なお，セントラル方式の空調装置の熱源設備として蓄熱槽を採用する場合は，水蓄熱方式でも氷蓄熱方式でも良い。また，セントラル方式の空調装置１２の室内機としてのファンコイルユニット１３，１７を例示したが，その他，エアハンドリングユニットやユニタリーヒートポンプをセントラル方式の空調装置の室内設備としても良い。ファンコイルユニットに限らず，例えば冷蔵食品のショーケースの冷却など，空調以外の用途にも適用できる。

なお，圧縮膨張方式の空調装置の冷媒を，セントラル方式の空調装置１２の冷却塔７０’の冷却水で冷却する他，セントラル方式の空調装置を併用する場合であっても，別途に冷却塔を追加し，その追加した冷却塔の冷却水で圧縮膨張方式の空調装置の冷媒を冷却することも可能である。

次に，図３は，別の形態にかかる空調システムを適用した建築物１ａ’の説明図である。この形態の空調システムは，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５において室外機２０，４０から室内機１１，１６に送られる冷媒と，雨水，地下水または建築物１ａ’の空調衛生設備から排出される排水とを熱交換させる熱交換器８７，８８を有している。

この形態にかかる建築物１ａ’の内部には，２つに分割された空調空間ａ，ｂと，地下空間ｄが形成されている。空調空間ａには，圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１とが設置され，空調空間ｂには，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６が設置されている。この形態にかかる圧縮膨張方式の空調装置１０，１５は，共通の室外機から複数の室内機に冷媒を循環供給させるビル用マルチの空調装置として構成されている。ビル用マルチとした点を除けば，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５は，先に図１で説明した実施の形態と同様の構成であり，詳細な説明は省略する。

この形態にかかる建築物１ａ’の地下空間ｄには，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水を溜める水槽８９が設置されている。「建築物の空調衛生設備から排出される排水」は，例えば厨房排水や汚水，冷却塔のオーバーフロー水，空調ドレンであり，建物の運用で必然的に生じる排水である。従来そのまま廃棄されていた排水の熱を利用する。この水槽８９は上方（例えば雨樋，厨房，トイレ，冷却塔下部水槽，空調機ドレインパン）や下方（湧水槽や井戸）から不図示の配管を経て排水等を受け入れる。そして，ここに溜められた水は，水管９０を通り，水／水熱交換器９１を経た後，建築物１ａ’の外部に排出されるようになっている。この水／水熱交換器９１には，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷媒が通される熱交換器８７，８８との間で冷媒を循環させる，ポンプ９２を備えた循環配管９３が接続される。

水槽８９から配水管９０を通って外部に排出される雨水，地下水，排水等は常温である。このため，水／水熱交換器９１において，排水と熱交換させることによって循環配管９３内の冷媒はほぼ常温に冷却される。そして，このようにほぼ常温に冷却された冷媒が，循環配管９３を通って，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷媒が通る熱交換器８７，８８に供給されている。

以上のように構成された空調システムを備える建築物１ａ’において主として夏季に行われる冷房運転を説明すると，先ず空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０による冷房が行われる。ここで，圧縮膨張方式の空調装置１０において，室外機２０で凝縮液化された冷媒は，配管２１を通って室内機１１に供給されるが，その途中で，熱交換器８７において循環配管９３を通る冷媒と熱交換される。これにより，空調装置１０において室外機２０から室内機１１に送られる冷媒は，減圧膨張前にほぼ常温まで冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１０の冷房能力が向上することになる。なお，圧縮膨張方式の空調装置１０の冷媒と熱交換した後，熱交換器８７から循環配管９３を経て水／水側熱交換器９１に戻された冷媒は，水／水熱交換器９１において再び排水等によってほぼ常温まで冷却される。

また，空調空間ｂにおいても同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５による冷房が行われる。この場合も，圧縮膨張方式の空調装置１５において，室外機４０で凝縮液化された冷媒は，配管４１を通って室内機１６に供給されるが，その途中で，熱交換器８８において循環配管９３を通る冷媒と熱交換されて過冷却の状態とされ，空調装置１５の冷房能力も同様に向上する。

この図３に示した形態によれば，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水を利用することにより，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷房能力を向上させることができ，建築物１全体の省エネルギー性を高めることができ，都市のヒートアイランド現象も抑制できる。更に，室外機へ散水するシステムと違って，室外機廻りの水仕舞いの問題を発生させずに冷房能力を向上できる。

次に，図４は，本発明の実施の形態にかかる空調システムを適用した建築物１ｂ’の説明図である。この実施の形態の空調システムは，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５において室外機２０，４０から室内機１１，１６に送られる冷媒と，建築物１ｂ’に設けられた給湯設備９５に供給される給水とを熱交換させる熱交換器９６，９７を有している。

この実施の形態にかかる建築物１ｂ’の内部には，２つに分割された空調空間ａ，ｂと，地下空間ｄが形成されている。空調空間ａには，圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１が設置され，空調空間ｂには，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６が設置されている。この実施の形態にかかる圧縮膨張方式の空調装置１０，１５も，共通の室外機から複数の室内機に冷媒を循環供給させるビル用マルチの空調装置として構成されている。その他の点は，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５は，先に図１で説明した実施の形態と同様の構成であり，詳細な説明は省略する。

この実施の形態にかかる建築物１ｂ’の地下空間ｄには，建築物１ｂ’内に給湯をするための中央式の給湯設備の給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５が設置されている。この実施の形態では，不図示の補給水管により外部から供給された補給水（市水）が，膨張タンク９８に入った後，給水管９９を通って熱交換器９６．９７を経た後，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５に給水されるようになっている。なお，補給水は，膨張タンク９８への給水管と並列関係に別に供給されるように設けられていても良い。また，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５から膨張タンク９８へは，膨張配管９９’が接続される。

以上のように構成された空調システムを備える建築物１ｂ’において主として夏季に行われる冷房運転を説明すると，先ず空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０による冷房が行われる。ここで，圧縮膨張方式の空調装置１０において，室外機２０で凝縮液化された冷媒は，配管２１を通って室内機１１に供給されるが，その途中で，熱交換器９６において給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５に給水される補給水と熱交換される。これにより，空調装置１０において室外機２０から室内機１１に送られる冷媒は，減圧膨張前にほぼ常温まで冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１０の冷房能力が向上することになる。なお，圧縮膨張方式の空調装置１０の冷媒と熱交換した後，熱交換器９６から給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５に給水される補給水は，前に昇温されるので，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５の省エネルギ化がはかられる。

また，空調空間ｂにおいても同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５による冷房が行われる。この場合も，圧縮膨張方式の空調装置１５において，室外機４０で凝縮液化された冷媒は，配管４１を通って室内機１６に供給されるが，その途中で，熱交換器９７において給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５に給水される補給水と熱交換されて過冷却の状態とされ，空調装置１５の冷房能力も同様に向上する。また，補給水の昇温により，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５の省エネルギ化がはかられる。

この図４に示した実施の形態によれば，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラ９５への補給水を利用することにより，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷房能力を向上させることができ，建築物１全体の省エネルギー性を高めることができ，都市のヒートアイランド現象も抑制できる。更に，室外機へ散水するシステムと違って，室外機廻りの水仕舞いの問題を発生させずに冷房能力を向上できる。

次に，図５は，本発明の別の実施の形態にかかる空調システムを適用した建築物１ｃ’の説明図である。この実施の形態の空調システムは，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５において室外機２０，４０から室内機１１，１６に送られる冷媒と，建築物１ｃ’に設けられた貯湯槽１５０に溜められた貯湯水とを熱交換させる熱交換器１０６，１０７を有している。

この実施の形態にかかる建築物１ｃ’の内部には，２つに分割された空調空間ａ，ｂが形成されている。空調空間ａには，圧縮膨張方式の空調装置１０の室内機１１とが設置され，空調空間ｂには，圧縮膨張方式の空調装置１５の室内機１６が設置されている。この実施の形態にかかる圧縮膨張方式の空調装置１０，１５も，共通の室外機から複数の室内機に冷媒を循環供給させるビル用マルチの空調装置として構成されている。その他の点は，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５は，先に図１で説明した実施の形態と同様の構成であり，詳細な説明は省略する。

この実施の形態にかかる建築物１ｃ’の屋上には，建築物１ｃ’内に給湯をするための中央式給湯の貯湯槽１５０が設置されている。貯湯槽１５０の内部には，貯湯水が溜められている。また，貯湯槽１５０には，貯湯槽１５０から抜き出した貯湯水を，熱交換器１０６，１０７を経由させた後，貯湯槽１５０に戻す循環配管１０８が接続される。

以上のように構成された空調システムを備える建築物１ｃ’において主として夏季に行われる冷房運転を説明すると，先ず空調空間ａでは，圧縮膨張方式の空調装置１０による冷房が行われる。ここで，圧縮膨張方式の空調装置１０において，室外機２０で凝縮液化された冷媒は，配管２１を通って室内機１１に供給される。建築物１ｃ’の給湯時間帯が夕方以降である場合，昼間の冷房運転時は，室内機１１に供給される冷媒は，熱交換器１０６において加熱前の貯湯水と熱交換される。これにより，空調装置１０において室外機２０から室内機１１に送られる冷媒は，減圧膨張前に冷却されて過冷却の状態となるので，空調装置１０の冷房能力が向上することになる。一方，貯湯水は，給湯時間の少し前から加熱され始めるが，圧縮膨張方式の空調装置１０で予熱されているため，給湯設備の省エネルギ化がはかられる。

また，空調空間ｂにおいても同様に，圧縮膨張方式の空調装置１５による冷房が行われる。この場合も，圧縮膨張方式の空調装置１５において，室外機４０で凝縮液化された冷媒は，配管４１を通って室内機１６に供給される。建築物１ｃ’の給湯時間帯が夕方以降である場合，昼間の冷房運転時は，室内機１６に供給される冷媒は，熱交換器１０７において加熱前の貯湯水と熱交換される。その結果，過冷却の状態となるので，空調装置１５の冷房能力も同様に向上する。また，貯湯水の昇温により，給湯設備の省エネルギ化がはかられる。なお，このような空調システムが適用される建築物１ｃ’としては，ホテルや集合住宅などが例示され，その入浴時等に備えて給湯が開始される。

この図５に示した実施の形態によれば，給湯設備の貯湯槽１５０に溜められた貯湯水を利用することにより，圧縮膨張方式の空調装置１０，１５の冷房能力を向上させることができ，建築物１全体の省エネルギー性を高めることができ，都市のヒートアイランド現象も抑制できる。更に，室外機へ散水するシステムと違って，室外機廻りの水仕舞いの問題を発生させずに冷房能力を向上できる。

以上，本発明の好ましい実施の形態を説明したが，本発明は以上に例示した形態に限定されない。図１，３〜５では，建築物１の内部に２つの空調空間ａ，ｂを示し，図２では，建築物１’の内部に３つの空調空間ａ，ｂ，ｃを示したが，建築物の内部に形成された空調空間は一つでも良いし，任意の複数に分割されていても良い。建築物の階数も任意であり，単層の建物でも，複数階の建物で良い。

また，各空調空間に設けられる圧縮膨張方式の空調装置は任意であり，すべての空調空間に圧縮膨張方式の空調装置をそれぞれ設けても良いし，図２に示したように，一部の空調空間に圧縮膨張方式の空調装置を設けても良い。また，圧縮膨張方式の空調装置は，図３〜５に示したような一つの室外機から複数の室内機に冷媒を送るマルチ方式でも良い。また，圧縮膨張方式の空調装置は冷房運転のみを行うものでなくても良く，暖房運転も可能な冷暖房装置でも良いことはもちろんである。

図６は，実施例に用いた圧縮膨張方式の空調装置１００の説明図である。圧縮膨張方式の空調装置１００を構成する室外機１０１と室内機１０２を備えている。なお，実施例に用いたものは，一つの共通の室外機１０１から２つの室内機１０２に冷媒を循環供給させるビル用マルチの空調装置１００（６馬力）として構成されている。この空調装置１００において，室外機１０１から室内機１０２に冷媒を送る配管１０５に熱交換器１０６を設け，この熱交換器１０６に冷却水を循環（２０Ｌ／ｍｉｎ）させて，冷媒を冷却した。冷却水温度（冷水温度）を変化させ，種々の冷却水温度における冷房能力の試験結果を得て，その実現可能性（効果）を評価した。熱交換器１０６に供給される冷却水の温度と，冷房能力の関係を調べた結果，図７，８を得た。図７は，外気温度が３５℃の定格の運転条件での試験結果，図８は，外気温度が４３℃の高外気温度の運転条件での試験結果である。なお，外気温度４３℃は，室外機を同一場所（屋上やベランダ等）に設置した場合の，吐出し空気と吸込み空気のショートサーキットによって，実際の外気温度よりも室外機の吸込み空気温度が高くなる場合を想定したものである。冷房能力は，「過冷却なし」（冷水を供給していない場合）の冷房能力を基準にした冷房能力の割合で示した。即ち，冷却水温度がＴ℃の場合；冷房能力比＝（冷却水温度がＴ℃の冷房能力）／（「過冷却なし」の冷房能力）である。なお，冷房能力は，圧縮機出入り口および過冷却後の冷媒のエンタルピー・冷媒流量・過冷却熱交換量より求めたものである。

約１０℃程度の冷却水であれば，定格の運転条件で約３０％，高外気温度の運転条件で約５０％の大幅な冷房能力の向上が確認できた。３０℃程度の冷却水の場合でも，定格の運転条件で約２０％，高外気温度の運転条件で約３５％の冷房能力の向上が確認できた。

この性能試験のように大幅に冷房能力が向上する理由を，以下に示す。実施例で行ったビル用マルチの試験装置のように，凝縮器（室外機１０１）で冷媒蒸気を凝縮・液化した後，その凝縮冷媒を熱交換器１０６で冷却して，膨張弁（室内機１０２）で冷媒液を膨張，蒸発器で蒸発（冷熱製造，冷房）させてから，さらに冷媒蒸気を圧縮する冷凍サイクルは，一般には「過冷却サイクル」と言われており，凝縮器出口で冷媒が完全に凝縮・液化して，その後，冷媒液を凝縮温度以下に冷却（過冷却）する場合には，上記の試験結果のような大幅な冷房能力の向上は期待できない。しかし，通常のビル用マルチでは，室外機（凝縮器）のコンパクト化・低コスト化，また室外機内制御弁などの圧力損失のため，室外機から室内機に送られる冷媒は，完全に液単相にならない。

ここで，図９，１０に，種々の冷却水の温度における，試験装置の運転状態をモリエル線図上に示す。図９は，外気温度が３５℃の定格の運転条件，図１０は，外気温度が４３℃で高外気温度の運転条件での試験結果である。

何れの場合も，「過冷却なし」の通常のビル用マルチの場合，室外機から室内機に送られる冷媒は気液二相であること（完全な液単相ではないこと）がわかる。一方，４０℃〜５℃の各冷却水温度で冷媒を冷却した場合は，サブクールユニット（熱交換器）での冷熱は，凝縮温度以下までの過冷却だけでなく，気液二相中の蒸気冷媒の凝縮に使われていることがわかる。このように，熱交換器での大きな交換熱量が，大幅な冷房能力のアップをもたらすことになることが確認できた。実際のビル用マルチを用いた試験結果から，３０℃程度の冷却水の場合でも，約２０％〜３５％の冷房能力の向上が確認できた。その結果，ビル用マルチの「冷媒」と「冷却水」とを熱交換される熱交換器を設けたシステムでも，実現性が十分あることが確認できた。これにより，上記実施の形態で説明した，冷却塔の冷却水，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水，給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラの補給水，貯湯槽を有する給湯設備の加熱前の貯湯水などを利用して，圧縮膨張方式の空調装置の冷房能力を向上できることが分った。

本発明は，事務所ビル，商業ビル，電算センター等の業務用ビルに適用できる。また，病院，食品工場，ホテル，老人ホーム，集合住宅等，中央式で給湯や蒸気供給を行う建築物にも適用できる。

空調システムを適用した建築物の説明図である。圧縮膨張方式の空調装置の他にセントラル方式の空調装置を備えた，空調システムを適用した建築物の説明図である。圧縮膨張方式の空調装置の冷媒と，雨水，地下水または前記建築物の空調衛生設備から排出される排水とを熱交換させる熱交換器を備えた，空調システムを適用した建築物の説明図である。圧縮膨張方式の空調装置の冷媒と，建築物に設けられた給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラに供給される給水とを熱交換させる熱交換器を備えた，本発明の実施の形態にかかる空調システムを適用した建築物の説明図である。圧縮膨張方式の空調装置の冷媒と，建築物に設けられた貯湯槽に溜められた貯湯水とを熱交換させる熱交換器を備えた，本発明の実施の形態にかかる空調システムを適用した建築物の説明図である。実施例に用いた圧縮膨張方式の空調装置の説明図である。外気温度が３５℃の定格の運転条件での試験結果を示すグラフである。外気温度が４３℃の高外気温度の運転条件での試験結果を示すグラフである。外気温度が３５℃の定格の運転条件での，種々の冷却水の温度における，試験装置の運転状態を示すモリエル線図である。外気温度が４３℃で高外気温度の運転条件での，種々の冷却水の温度における，試験装置の運転状態を示すモリエル線図である。

符号の説明

１，１’ 建築物
ａ，ｂ，ｃ空調空間
ｄ地下空間
１０，１５圧縮膨張方式の空調装置
１１，１６室内機
１２セントラル方式の空調装置
１３，１７ファンコイルユニット
２０，４０室外機
３２，５２熱交換器
６０蓄熱槽
６１冷水
６３冷凍機
７０，７０’ 冷却塔

Claims

室外機と室内機の間で冷媒を循環させ，冷凍サイクルを行うことにより建築物内の空調空間を冷房する圧縮膨張方式の空調装置を有する建築物の空調システムであって，
前記圧縮膨張方式の空調装置の室外機から室内機に送られる凝縮液化された冷媒と，前記建築物に設けられた給湯用ボイラまたは蒸気用ボイラに供給される給水とを熱交換させて，前記冷媒を冷却し，前記給水を昇温させる熱交換器と，給水を溜める膨張タンクを設け，
前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラから前記膨張タンクへ膨張配管が接続され，前記膨張タンクから前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラへ給水管が接続され，前記給水管に，前記熱交換器が設けられることにより，前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラ，前記膨張タンク，前記熱交換器，前記給湯用ボイラまたは前記蒸気用ボイラの循環経路が形成されたことを特徴とする，空調システム。