JP5318446B2 - 外気取入システム - Google Patents
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Description
媒の温度や圧力、流量等を能動的に制御することにより、除湿手段における除湿能力を制御することが可能となる。このように、屋外の絶対湿度に基づいて熱媒を制御することにより、外気導入に伴い湿分が室内に流入しても除湿能力を能動的に制御し、過渡的な室内の湿度変化を抑制することが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る空調システム1(本発明でいう、外気取入システムに相当する)の構成図である。図1が示すように、空調システム1は、空気の調整を行う対象である各部屋に設置されたファンコイルユニット等の二次側設備2(本発明でいう、除湿手段に相当する)、及び二次側設備2に熱媒を介して冷熱を供給する冷凍機等の冷熱源機器3(本発明でいう、熱媒供給手段に相当する)を備える。冷熱源機器3や二次側設備2は部屋の数や要求冷熱の量に応じてそれぞれ複数設けられており、また、冷熱源機器3と二次側設備2との間は冷熱を運ぶ水である熱媒が循環するように構成されている。二次側設備2の下流側と冷熱源機器3の上流側とを繋ぐ配管の途中には、戻りヘッダ4が設けられており、複数の二次側設備2から戻る熱媒は戻りヘッダ4に集められた後、冷熱源機器3の蒸発器へ送られる。なお、戻りヘッダ4と各冷熱源機器3との間には一次ポンプ5がそれぞれ設けられており、冷熱源機器3に送水している。各冷熱源機器3で冷却された熱媒はポンプ入口ヘッダ6へ集められた後、複数の二次ポンプ7によって昇圧され、二次側設備2へ送られる。二次ポンプ7は、インバータによる可変速モータで駆動される。なお、二次ポンプ7の出口側にもポンプ出口ヘッダ8が設けられており、各二次ポンプ7で昇圧された熱媒はヘッダに一旦集められた後、冷熱源機器3へ送られるように構成されている。また、冷熱源機器3の凝縮器には、熱媒から回収した熱を気化熱の作用で外気へ放出するため、冷却水循環ポンプ9と冷却塔10とを備える冷却水循環系統が設けられている。また、戻りヘッダ4とポンプ入口ヘッダ6との間には、一次ポンプ5と二次ポンプ7との流量のミスマッチを是正するためのバイパス配管11が設けられている。
込み側に配設されており、ダンパが開くと電動ファンの吸引力により外気を取り入れるように構成されている。このダンパは、室内の空気質を維持する他に、空調システム1が冷房モードの場合において、外気温度が室内温度より低い場合に大きく開く。これにより、冷凍機の熱負荷が低減され、空調システム1の電力消費量が削減される。
次に、空調システム1の動作フローについて説明する。図2は、空調システム1の動作フロー図である。以下、図2のフロー図を参照しながら空調システム1の動作について説明する。図2に示すように、空調システム1の動作フローは、大まかに、送水圧力の計算工程と送水温度の計算工程とで構成される。
の動作状態から熱媒の必要揚程を以下の数式により計算する。すなわち、統合コントローラ13は、還水の流量を二次ポンプ7の定格流量で除算し、ポンプの負荷率を算出する。次に、二次ポンプ7の最低揚程と定格揚程、及び負荷率に基づいて算出されるポンプ揚程に熱媒循環系統のヘッド圧力(図示しないヘッドタンクによる圧力)を加算することで、必要揚程P0を算出する。
(式―1) ポンプの負荷率=負荷流量÷ポンプ定格の負荷流量
(式―2) 必要揚程P0=ポンプ揚程+ヘッド圧力
=最低揚程+(定格揚程―最低揚程)×負荷率2+ヘッド圧
力
(条件式) もし(二方弁開度の最大値>上限値)が真の場合、必要揚程P1=必要揚程P0+補正値
ある除湿手段内に熱媒が長時間滞在し、熱媒が空気と十分に熱交換される。なお、外気絶対湿度の上限値及び下限値(0.012kg/kg・0.015kg/kg)は、室温が26℃〜28℃において外気冷房を導入する際、室内の快適性を保つ観点から決定される既定の閾値であり、二次側設備2では室内の湿度がこのような絶対湿度の範囲内になるように空調を行っている。導入する外気の絶対湿度がこの上限値よりも高ければ除湿を必要とし、外気絶対湿度が該下限値よりも低ければ加湿を必要とする。
(条件式) もし(外気温度>制限値n1)が真の場合、送水温度T1=制限値n1の時の送水温度
(条件式) もし(外気絶対湿度>制限値n2)が真の場合、送水温度T2=制限値n2の時の送水温度
(条件式) もし(負荷流量>制限値n3)が真の場合、送水温度T3=制限値n3の時の送水温度
(条件式) もし(二方弁開度>制限値n4)が真の場合、送水温度T4=制限値n4の時の送水温度
(条件式) もし(外気絶対湿度>制限値n5)が真の場合、送水温度T5=制限値n5の時の送水温度
以上、上記空調システム1によれば、二次側設備2が必要とする最低限の流量の熱媒を二次ポンプ7で供給しているため、ポンプの電力消費量を低減することが可能である。春季や秋季のように二次側設備2が要求する熱媒の流量が少ない場合、ポンプの吐出流量が過多になりやすいが、二次側設備2の要求熱媒流量に応じてポンプの回転数を制御しているため、電力消費量の大幅な削減が可能となる。また、上記空調システム1によれば、外気温度等のパラメータに基づいて決定される最低限必要な熱媒の圧力や温度のチェックが行われるため、電力消費量の削減を目的としてポンプの回転数を減じても、熱媒の流れが
不足する事態を避けることが可能である。すなわち、上記空調システム1によれば、負荷側の運転状態を基に冷温熱源水の送水圧力、送水温度の制御目標値を可変に制御しているため、各部屋の熱負荷を適正に処理して室内環境を適正な状態に保ちつつ、設備の消費エネルギーの削減を図ることが可能となる。
2・・・二次側設備
3・・・冷熱源機器
4・・・戻りヘッダ
5・・・一次ポンプ
6・・・ポンプ入口ヘッダ
7・・・二次ポンプ
8・・・ポンプ出口ヘッダ
9・・・冷却水循環ポンプ
10・・冷却塔
11・・バイパス配管
12A,B,C・・コントローラ
13・・統合コントローラ
14・・二方弁
15・・流量センサ
16・・温度センサ
17・・圧力センサ
18・・圧力調整弁
Claims (5)
- 室内の空気を調整する外気取入システムであって、
屋外の空気の温度が前記室内の空気の温度よりも低い場合に、該屋外の空気を該室内へ取り入れる外気取り入れ手段と、
前記室内の空気の露点温度よりも低い温度の熱媒を供給する熱媒供給手段と、
前記室内からの還気と前記外気取り入れ手段が取り入れる外気とを前記熱媒供給手段から供給される熱媒で冷やして除湿することにより、該室内の空気の湿度を調整する除湿手段と、
前記外気取り入れ手段が取り入れる前記屋外の空気の絶対湿度である外気絶対湿度が前記室内の空気の絶対湿度よりも高い場合に、前記除湿手段の除湿能力が上がるように前記熱媒供給手段から該除湿手段へ供給される熱媒を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記外気絶対湿度が前記室内の空気の絶対湿度よりも高い場合に、前記熱媒供給手段から前記除湿手段へ供給される熱媒の圧力を下げる、
外気取入システム。 - 前記制御手段は、前記室内の除湿に必要な熱媒の圧力を外気絶対湿度に応じて既定したマップであって、前記除湿手段に略最小の圧力の熱媒が供給されるように熱媒の圧力を既定したマップを有し、該マップに基づいて前記外気絶対湿度に応じた熱媒の圧力の制御を行う、
請求項1に記載の外気取入システム。 - 前記制御手段は、前記外気絶対湿度が、前記室内の加湿が必要となる既定の絶対湿度の下限値および該室内の除湿が必要となる既定の絶対湿度の上限値の範囲を満たさない場合に、前記熱媒供給手段から前記除湿手段へ供給される熱媒の圧力を下げる、
請求項1または2に記載の外気取入システム。 - 前記制御手段は、前記外気絶対湿度が前記室内の空気の絶対湿度よりも高い場合に、前記熱媒供給手段から前記除湿手段へ供給される熱媒の温度を下げる、
請求項1から3の何れかに記載の外気取入システム。 - 前記制御手段は、前記室内の除湿に必要な熱媒の温度を外気絶対湿度に応じて既定した
マップであって、前記除湿手段に略最小量の冷熱が供給されるように熱媒の温度を既定したマップを有し、該マップに基づいて前記外気絶対湿度に応じた熱媒の温度の制御を行う、
請求項1から4の何れかに記載の外気取入システム。
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