JP5526716B2 - Air conditioning system - Google Patents

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Description

本発明は、サーバルーム等の室内空調を行う空調システムに関する。   The present invention relates to an air conditioning system that performs indoor air conditioning in a server room or the like.

従来より、例えばサーバルーム等の室内空調を行う空調システムに関して、省電力化を図る技術が提案されており、例えば、特許文献1、2に記載の従来技術が知られている。これら特許文献1,2の従来技術では、外気を導入することで省電力化を図る手法が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, technologies for reducing power consumption have been proposed for an air conditioning system that performs indoor air conditioning such as a server room, for example, and the conventional technologies described in Patent Documents 1 and 2 are known. In the prior arts of these Patent Documents 1 and 2, a method for saving power by introducing outside air has been proposed.

特許文献1の従来技術では、外気温度に基づいて外気導入判断を行って、低温外気を導入している。具体的には、外気が所定温度以下の場合には外気導入送風運転を行い、外気が所定温度以上の場合には外気導入せずに室内空調運転を行う。また、外気導入する場合に外気をそのまま室内へと導入している。   In the prior art of Patent Document 1, the outside air introduction determination is performed based on the outside air temperature, and the low temperature outside air is introduced. Specifically, when the outside air is below a predetermined temperature, the outside air introduction air blowing operation is performed, and when the outside air is above the predetermined temperature, the indoor air conditioning operation is performed without introducing outside air. In addition, when the outside air is introduced, the outside air is directly introduced into the room.

特許文献2の従来技術では、外気の風路と内部空気の風路とが独立して設けられており、外気が室内に導入されない構成とし、更にこれら外気風路と内部空気風路の交点に熱交換素子を配置して、この熱交換素子によって外気と内部空気の顕熱を交換する手法が提案されている。例えば、外気温度が内部空気温度より低い場合には、熱交換素子によって外気と内部空気との熱交換が行われることで、内部空気が冷却されることになる。   In the prior art of Patent Document 2, the outside air flow path and the internal air air path are provided independently, and the outside air is not introduced into the room. Further, at the intersection of the outside air air path and the internal air air path. A method has been proposed in which a heat exchange element is arranged and the sensible heat of the outside air and the internal air is exchanged by this heat exchange element. For example, when the outside air temperature is lower than the inside air temperature, the inside air is cooled by heat exchange between the outside air and the inside air by the heat exchange element.

このように、特許文献1,2は何れも外気導入する構成であるが、特許文献1では外気を直接室内へと導入する構成であるのに対して、特許文献2では室内へ導入せずに、熱交換により外気冷熱のみを導入する構成となっている。   As described above, Patent Documents 1 and 2 are configured to introduce outside air. However, Patent Document 1 is configured to directly introduce outside air into the room, whereas Patent Document 2 does not introduce the air into the room. In this configuration, only the outside air cooling heat is introduced by heat exchange.

また、特許文献2では、上記外気と内部空気の熱交換による冷却方式と既存のヒートポンプによる冷却方式とを各々単独で使用し、または併用可能としている。
また、特許文献2では、以下のように、外気の温度に基づいた制御を行っている。
Moreover, in patent document 2, the cooling method by the heat exchange of the said external air and internal air and the cooling method by the existing heat pump are used individually, respectively, or can be used together.
Moreover, in patent document 2, control based on the temperature of external air is performed as follows.

35℃≦外気・・・外気導入+補助冷却装置
0<外気<35℃・・外気導入のみ
外気≦0℃・・・・補助加熱のみ
また、特許文献2では、熱交換素子と補助冷却装置とを並べて配置して、これらに内部空気を並列に流すことも提案している。
35 ℃ ≦ Outside air ... Outside air introduction + auxiliary cooling device
0 <outside air <35 ° C ・ ・ Only outside air introduced
Outside air ≦ 0 ° C.... Only auxiliary heating Further, Patent Document 2 proposes that a heat exchange element and an auxiliary cooling device are arranged side by side and internal air is allowed to flow through them in parallel.

尚、上記内部空気とは、室内から空調システムへと戻される空気(リターン空気と呼ぶ)のことである。サーバルーム等の場合、多数の大型のサーバ装置が設置されている為、これらサーバ装置からの発熱量が多く、空調装置による冷却を常に必要としている。リターン空気は、上記熱交換素子や補助冷却装置等の空調装置によって冷却され、この冷却された空気である冷気が室内へと送出される。この冷気によってサーバ装置等が冷却されるが、これによって冷気は暖められて温度上昇し暖気となる。この暖気が上記リターン空気に相当する。   The internal air is air returned from the room to the air conditioning system (referred to as return air). In the case of a server room or the like, since a large number of large server devices are installed, the amount of heat generated from these server devices is large, and cooling by an air conditioner is always required. The return air is cooled by an air conditioner such as the heat exchange element or the auxiliary cooling device, and the cool air that is the cooled air is sent into the room. The cool air cools the server device and the like, and this cools the warm air and raises the temperature to warm air. This warm air corresponds to the return air.

特開2009−63226号公報JP 2009-63226 A 特開2005−164138号公報JP 2005-164138 A

上述した外気導入する従来技術のうち、まず、上記特許文献1の従来技術では、上記の通り、外気の温度が低い場合には外気を空調制御対象室内に導入することで、省エネ化を図っている。   Among the above-described conventional techniques for introducing outside air, first, in the conventional technique of Patent Document 1, as described above, when the temperature of the outside air is low, the outside air is introduced into the air-conditioning control target room to save energy. Yes.

しかしながら、空調制御対象空間が特にサーバルーム等のようにコンピュータが設置されている室内空間である場合には、温度だけでなく湿度の制御も重要である。すなわち、コンピュータを安定して動作させる為の温度、湿度等の使用環境条件が定められているので、この様な室内空間が一定範囲の温度、湿度に保たれるように空調制御する必要がある。   However, when the air-conditioning control target space is an indoor space in which a computer is installed, such as a server room, it is important to control not only temperature but also humidity. In other words, since the operating environment conditions such as temperature and humidity for stable operation of the computer are defined, it is necessary to control the air conditioning so that such an indoor space is maintained in a certain range of temperature and humidity. .

この為、上記特許文献1のように外気を室内に直接導入する構成の場合、たとえ温度に関しては制御の必要がない場合であっても、外気の湿度の状態によっては、湿度を所定範囲内とする制御を行なう必要が生じる。この為、この様な外気を室内に導入する従来方法では、湿度制御の為に多大な潜熱負荷処理(加湿器による加湿又は冷却コイルでの除湿)が必要となる場合が生じ、かえって電力消費量が増大する可能性がある。   For this reason, in the case of the configuration in which the outside air is directly introduced into the room as in the above-mentioned Patent Document 1, the humidity is kept within a predetermined range depending on the humidity state of the outside air even if the temperature does not need to be controlled. Therefore, it is necessary to perform control. For this reason, in the conventional method of introducing such outside air into the room, a large amount of latent heat load processing (humidification by a humidifier or dehumidification by a cooling coil) may be required for humidity control, and on the contrary, power consumption May increase.

上記特許文献1の手法では、外気の湿度に関しては何等考慮しておらず、例えば外気の湿度が極端に大きい(または極端に小さい)場合であっても、外気温度が所定温度以下であれば外気導入送風運転を行っており、上述した問題が生じる。   In the method of Patent Document 1, no consideration is given to the humidity of the outside air. For example, even if the humidity of the outside air is extremely high (or extremely small), if the outside air temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the outside air The introduction blowing operation is performed, and the above-described problem occurs.

一方、特許文献2の従来技術では、上記の通り、外気を室内に直接導入するようなことはしないで、熱交換素子を用いて外気−内部空気間で熱交換を行う方式としているので、外気の湿度の影響を受けることはなく、上記特許文献1のような湿度制御による電力消費量増大の問題は生じない。   On the other hand, in the prior art of Patent Document 2, as described above, since the outside air is not directly introduced into the room, the heat exchange element is used to perform heat exchange between the outside air and the inside air. Thus, there is no problem of increase in power consumption due to humidity control as in Patent Document 1.

しかしながら、特許文献2の従来技術では、以下の問題が生じる。
まず、上記のように、特許文献2では、外気が35℃以上の高温の場合でも、外気導入を行っているので、例えば外気温度40℃で内部空気温度が30℃のような場合、熱交換素子では内部空気を加熱することになり、補助冷却装置の負荷がかえって増大する。この状態では、並べて配置されている熱交換素子と補助冷却装置とにおいて、片一方が加熱、他方が冷却となり無駄が生じる。
However, the following problem occurs in the prior art of Patent Document 2.
First, as described above, in Patent Document 2, since the outside air is introduced even when the outside air is at a high temperature of 35 ° C. or higher, for example, when the outside air temperature is 40 ° C. and the inside air temperature is 30 ° C., heat exchange is performed. The element heats the internal air, and the load on the auxiliary cooling device increases. In this state, in the heat exchange element and the auxiliary cooling device arranged side by side, one side is heated and the other is cooled, resulting in waste.

ここで特許文献2では、上記の通り熱交換素子と補助冷却装置が並べて配置して、これらに空気を並列に流すようにしているのは、段落0012等に記載のように、並列に流すことにより熱交換素子と補助冷却装置の各々が大きな温度差で熱交換できる為、効率の高い冷却装置が得られるからである。しかしながら、この方法では、補助冷却装置の負荷を軽減するという省エネ化の観点からは問題がある。例えば、補助冷却装置における顕熱(温度差)負荷が軽減されない。   Here, in Patent Document 2, the heat exchange element and the auxiliary cooling device are arranged side by side as described above, and the air is allowed to flow in parallel therewith, as described in paragraph 0012 and the like. This is because the heat exchange element and the auxiliary cooling device can exchange heat with a large temperature difference, so that a highly efficient cooling device can be obtained. However, this method has a problem from the viewpoint of energy saving that reduces the load on the auxiliary cooling device. For example, the sensible heat (temperature difference) load in the auxiliary cooling device is not reduced.

また、特許文献2では、外気温度のみに基づいて制御しており、外気導入の結果を検出していない為、補助冷却装置をどのように省エネ運転するかの記載が無い。例えば、熱交換素子を通過後の内部空気の温度を検出していない為、更に上記のように空気を並列に流す構成としている為、例えば、外気導入による冷却効果に応じて補助冷却装置の出力をどの程度にすべきなのか制御する様なことはできない。つまり、外気導入による冷却効果を、補助冷却装置の省エネ化に充分に生かすという観点からは、未解決の問題がある。   Moreover, in patent document 2, since it controls based only on outside temperature and the result of outside air introduction is not detected, there is no description of how to carry out an energy-saving operation of an auxiliary cooling device. For example, since the temperature of the internal air after passing through the heat exchange element is not detected and the air is further flowed in parallel as described above, for example, the output of the auxiliary cooling device according to the cooling effect by introducing the outside air You can't control how much should be done. That is, there is an unsolved problem from the viewpoint of sufficiently utilizing the cooling effect by introducing the outside air for energy saving of the auxiliary cooling device.

更に、引用文献1,2では何れも外気温度が比較的低い場合には、外気導入のみを行っているが、外気導入のみで常に室内温度を所定温度範囲に保てるという保証はない。引用
文献1では、外気導入のみで室内温度を所定温度範囲に維持できると予想される外気温を閾値として用いて、外気導入のみか否かの判定を行っているが、実際に予想通りになるとは限らない。
Further, in both cited documents 1 and 2, only the introduction of the outside air is performed when the outside air temperature is relatively low, but there is no guarantee that the room temperature can always be kept within the predetermined temperature range only by the introduction of the outside air. In Cited Document 1, it is determined whether or not only the introduction of the outside air is performed using the outside air temperature, which is predicted to be able to maintain the room temperature within a predetermined temperature range only by the introduction of the outside air, as a threshold. Is not limited.

本発明の課題は、外気を導入する空調システムにおいて、熱交換素子を用いることで外気冷熱のみを導入でき室内湿度制御に要するエネルギー増を回避できると共に、熱交換素子から空調機へと空気を直列に流す構成とすることで、空調装置に係わる顕著な省エネ効果が得られる空調システム等を提供することである。   An object of the present invention is to provide an air-conditioning system that introduces outside air. By using a heat exchange element, it is possible to introduce only the outside air cooling heat and avoid an increase in energy required for indoor humidity control, and air is connected in series from the heat exchange element to the air conditioner. It is providing the air-conditioning system etc. from which the remarkable energy-saving effect regarding an air conditioner is acquired by setting it as the structure flowed through.

本発明の空調システムは、空調対象空間から吸引するリターン空気と外部から導入する外気との熱交換を行う熱交換素子と前記熱交換素子を通過した後の前記リターン空気をそのまま又は冷却して前記空調対象空間へ送出する空調機及び該空調機に対して冷水供給する冷熱源を有する空調装置と、前記リターン空気を、前記熱交換素子を通過させた後に前記空調機へ流入させリターンダクトと、前記外部から導入する前記外気を、前記熱交換素子を通過させた後前記外部へと排出す外気導入ダクトと、前記リターンダクト内における、前記熱交換素子を通過させた後であって前記空調機へ流入させる前の前記リターン空気の温度を検出する第一温度センサと、前記空調機が前記空調対象空間へ送出する空気の温度を検出する第二温度センサと、前記第一温度センサにより検出された温度に基づいて前記空調装置を動作させるか否かを判定し、該空調装置を動作させると判定した場合、前記冷熱源を運転させて前記空調機へ冷水を供給させることで、前記熱交換素子を通過後のリターン空気を前記空調機で冷却させると共に、前記第二温度センサにより検出された温度に基づいて、前記空調機から前記空調対象空間へ送出される空気の温度が所定温度範囲内となるように前記冷熱源を制御する制御装置とを有する。 The air conditioning system of the present invention includes a heat exchange element that performs heat exchange between return air sucked from the air-conditioning target space and outside air introduced from outside, and the return air that has passed through the heat exchange element is directly or cooled. and air conditioning system having a cold water supply cold heat source with respect to the air conditioner and the air conditioner is sent to the space to be air-conditioned, return the return air, Ru flows towards the air conditioner after passing through the heat exchange element a duct, the outside air introduced from the outside, and the outside air introduction duct you discharged to the outside after passing through the heat exchange element, within the return duct, after being passed through the heat exchange element a first temperature sensor for detecting the temperature of the return air prior to flowing into the air conditioner there, a second temperature for detecting a temperature of air which the air conditioner is sent to the space to be air-conditioned And determining whether or not to operate the air conditioner based on the temperature detected by the sensor and the first temperature sensor, and when determining that the air conditioner is to be operated, operate the cooling source to operate the air conditioner By supplying cold water to the air, the return air after passing through the heat exchange element is cooled by the air conditioner, and from the air conditioner to the air conditioned space based on the temperature detected by the second temperature sensor. And a control device that controls the cold heat source so that the temperature of the delivered air is within a predetermined temperature range .

上記構成の空調システムによれば、外気冷熱のみを導入することで室内湿度制御に要するエネルギー増を回避できると共に、熱交換素子から空調機へと空気を直列に流す構成としたことで、空調装置に係わる顕著な省エネ効果を得ることができる。   According to the air conditioning system having the above configuration, it is possible to avoid an increase in energy required for indoor humidity control by introducing only the outside air cooling heat, and to allow air to flow in series from the heat exchange element to the air conditioner. A significant energy saving effect can be obtained.

本発明の空調システムによれば、外気を利用する空調システムにおいて、熱交換素子を用いることで外気冷熱のみを導入でき室内湿度制御に要するエネルギー増を回避できると共に、熱交換素子から空調機へと空気を直列に流す構成とすることで、後段に設置する空調機の負荷を極力抑え、空調装置に係わる顕著な省エネ効果が得られる。   According to the air conditioning system of the present invention, in an air conditioning system that uses outside air, only heat from the outside air can be introduced by using a heat exchange element, and an increase in energy required for indoor humidity control can be avoided, and from the heat exchange element to the air conditioner. By adopting a configuration in which air flows in series, the load of the air conditioner installed in the subsequent stage is suppressed as much as possible, and a significant energy saving effect related to the air conditioner can be obtained.

本例の空調システムの構成図である。It is a block diagram of the air conditioning system of this example. 制御コントローラによる制御処理のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the control processing by a control controller.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本例の空調システムの構成図である。
図示の例では、空調システムによる空調制御対象空間は、例えばインターネット・データセンタ等のサーバルームであるものとする。ここでは説明上、空調制御対象空間としてサーバルームを用いるが、この例に限らなく、例えば、単なる電算機室であっても構わない。要は、従来技術や課題で述べたように、空調制御対象空間は、温度及び湿度を所定範囲内に維持する必要がある空間となる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of the air conditioning system of this example.
In the illustrated example, it is assumed that the air-conditioning control target space by the air-conditioning system is a server room such as the Internet / data center. Here, for explanation, a server room is used as the air-conditioning control target space. However, the present invention is not limited to this example. For example, a simple computer room may be used. In short, as described in the prior art and problems, the air-conditioning control target space is a space that needs to maintain the temperature and humidity within a predetermined range.

このサーバルームは、システム天井3a及び二重床1aにより、図示の通り、天井裏3、部屋2、床下1の三層に区画されている。そして、部屋2内には、情報処理機器を上下方向に搭載したラックである情報処理機器搭載ラック5が、整列して列をなし、当該ラック列が複数設置されている。   This server room is divided into three layers of a ceiling ceiling 3, a room 2, and a floor under 1 by a system ceiling 3 a and a double floor 1 a as shown in the figure. In the room 2, information processing equipment mounting racks 5, which are racks in which information processing equipment is mounted in the vertical direction, are arranged in rows and a plurality of the rack rows are installed.

尚、図1にはサーバルーム内の構成の一例を示しているだけであり、この様な構成に限るものではない。但し、サーバルーム内がどの様な構成であっても、後述する空調機6からの冷気吹出口と、リターンダクト9への暖気流入口は存在する。   FIG. 1 only shows an example of the configuration in the server room, and the configuration is not limited to such a configuration. However, there is a cool air outlet from the air conditioner 6 described later and a warm air inlet to the return duct 9 regardless of the configuration of the server room.

このサーバルームと同じ建物内にあって当該サーバルームの隣には、壁により仕切られた機械室4がある。この機械室4内には後述する各種構成があり、これに加え冷熱源14や制御コントローラ16がある。これらの機器によりサーバルーム内の温度を調整・制御する。これが本例の“空調システム”に相当する。また、この“空調システム”の構成における冷熱源14と後述する空調機6を、“空調装置”と呼ぶものとする。   In the same building as this server room, there is a machine room 4 separated by a wall next to the server room. The machine room 4 has various configurations which will be described later, and in addition to this, there is a cooling heat source 14 and a controller 16. These devices adjust and control the temperature in the server room. This corresponds to the “air conditioning system” in this example. Further, the cooling heat source 14 and the air conditioner 6 described later in this “air conditioning system” configuration are referred to as “air conditioners”.

本例の“空調システム”は、機械室4内の後述する各種構成及び冷熱源14を、コントローラ16による制御によって、“空調装置”に関する顕著な省エネ効果を奏するものである。且つ、上記特許文献2と同様に、外気導入による室内湿度制御に要するエネルギー増を回避できるものである。制御コントローラ16による制御処理は、後に図2を参照して説明する。   The “air conditioning system” of the present example has a remarkable energy saving effect related to the “air conditioner” by controlling various configurations and a cold heat source 14 to be described later in the machine room 4 by the controller 16. And similarly to the said patent document 2, the energy increase required for indoor humidity control by external air introduction | transduction can be avoided. Control processing by the controller 16 will be described later with reference to FIG.

上記機械室4のリターンダクト9には、上記天井裏3からリターン空気が暖気状態で吸引され、機械室4内の後述する構成等によってこのリターン空気が冷却されて、冷気状態で床下1へと送出される。この冷気状態の空気は、床下1から二重床1aに設けられた孔等を介して、部屋2内に流入し、情報処理機器搭載ラック5に搭載されている情報処理機器等を冷却することで暖められて、システム天井3aに設けられた孔等を介して天井裏3へと流入し、上記暖気状態のリターン空気として再び機械室4のリターンダクト9へと吸引されることになる。   Return air is sucked into the return duct 9 of the machine room 4 from the ceiling back 3 in a warm state, and the return air is cooled by a configuration or the like in the machine room 4 which will be described later, and is returned to the floor 1 in the cold state. Sent out. This cold air flows into the room 2 from the floor 1 through the holes provided in the double floor 1a, and cools the information processing equipment mounted on the information processing equipment mounting rack 5. Then, the air flows into the ceiling back 3 through a hole or the like provided in the system ceiling 3a, and is again sucked into the return duct 9 of the machine room 4 as the return air in the warm air state.

上記機械室4内の各種構成について、以下に説明する。
まず、機械室4内には図示の空調機6が設けられている。空調機6には、機械室4の外に設置されている冷熱源14から、配管等を介して、冷媒として冷水15が供給されている。これら空調機6や冷熱源14等から成る空調装置は、それ自体は既存の構成であるので、以下、簡単に説明する。なお冷媒は流動抵抗が低く、且つ十分な熱交換ができれば良いが、ここでは一例として冷水を用いるものとする。
Various configurations in the machine room 4 will be described below.
First, an air conditioner 6 shown in the figure is provided in the machine room 4. The air conditioner 6 is supplied with cold water 15 as a refrigerant from a cold heat source 14 installed outside the machine room 4 via a pipe or the like. Since the air conditioner composed of the air conditioner 6 and the cold heat source 14 itself has an existing configuration, it will be briefly described below. Note that the refrigerant only needs to have low flow resistance and sufficient heat exchange, but here, cold water is used as an example.

空調機6は送風機7、冷却コイル8等から成り、冷却コイル8に対して冷熱源14から冷水15が供給され、空調機6への流入空気が冷却コイル8によって冷却される。これは、流入空気と供給冷水15との間で熱交換を行うことにより流入空気を冷気状態の空気にし、この冷気状態の空気が送風機7によって床下1へと送風される。但し、冷熱源14が運転停止している状態では、流入空気は冷却されずにそのまま送風機7によって床下1へと送風されることになる。   The air conditioner 6 includes a blower 7 and a cooling coil 8. The cooling coil 15 is supplied with cold water 15 from the cold heat source 14, and the air flowing into the air conditioner 6 is cooled by the cooling coil 8. This is because heat is exchanged between the inflow air and the supply cold water 15 to change the inflow air into a cool air state, and the cool air is blown to the floor 1 by the blower 7. However, in the state where the cold heat source 14 is stopped, the inflow air is not cooled but is directly blown to the floor 1 by the blower 7.

冷熱源14は、制御コントローラ16によって制御される。すなわち、制御コントローラ16は、冷熱源14を運転/停止することにより冷水15の供給開始/供給ストップ等を制御し、更に冷水15の温度や供給量の調整等も行う。例えば、冷水15の供給量の調整は、冷熱源14内の不図示のポンプの回転数を制御することで行われる。そして、冷水15の供給量を調整することで、冷却コイル8による流入空気の冷却能力が調整されることになる。また、ポンプ回転数が大きければ大きいほど、空調装置に関する消費電力が大きくなる。そこで、冷熱源14を運転停止している状態では、空調装置に関する消費電力が非常に小さくなる。   The cold heat source 14 is controlled by the controller 16. That is, the controller 16 controls the start / stop of supply of the cold water 15 by operating / stopping the cold heat source 14, and also adjusts the temperature and the supply amount of the cold water 15. For example, the supply amount of the cold water 15 is adjusted by controlling the rotation speed of a pump (not shown) in the cold heat source 14. And the cooling capacity of the inflow air by the cooling coil 8 is adjusted by adjusting the supply amount of the cold water 15. Moreover, the higher the pump speed, the greater the power consumption related to the air conditioner. Therefore, in a state where the operation of the cold heat source 14 is stopped, the power consumption related to the air conditioner becomes very small.

尚、制御コントローラ16の設置場所は、何処でもよく例えば、機械室4内であっても良いし、サーバルーム内等であっても良い。
本構成においては、機械室4内には、上記の空調装置に加え、更に図示のリターンダクト9、外気導入ダクト10、及び熱交換素子13が設けられている。
The installation location of the controller 16 may be anywhere, for example, in the machine room 4 or in a server room.
In the present configuration, in the machine room 4, in addition to the air conditioner described above, a return duct 9, an outside air introduction duct 10, and a heat exchange element 13 are further provided.

リターンダクト9は、天井裏3から吸引したリターン空気を、熱交換素子13を通過さ
せた後、空調機6へと流入させる為のダクトである。
外気導入ダクト10は、建物の外の空気(以降、外気と呼ぶ)を流入させて、この外気を熱交換素子13に通過させた後、建物の外へと排出する為のダクトである。外気導入ダクト10には、その外気導入口に外気導入口開閉シャッタ11が設けられており、その外気排出口に外気送風ファン12が設けられている。
The return duct 9 is a duct for allowing the return air sucked from the ceiling back 3 to flow into the air conditioner 6 after passing through the heat exchange element 13.
The outside air introduction duct 10 is a duct for allowing air outside the building (hereinafter referred to as outside air) to flow in, allowing the outside air to pass through the heat exchange element 13, and then exhausting it outside the building. The outside air introduction duct 10 is provided with an outside air introduction opening / closing shutter 11 at the outside air introduction port, and an outside air blowing fan 12 is provided at the outside air discharge port.

つまり、外気の風路(外気導入ダクト10)と、内部空気の風路(リターンダクト9)とが各々独立して設けられており、外気がリターンダクト9内に流入しない構成となっているので、外気は室内に導入されない。   That is, the outside air flow path (outside air introduction duct 10) and the internal air flow path (return duct 9) are provided independently, and the outside air does not flow into the return duct 9. The outside air is not introduced into the room.

熱交換素子13は、リターンダクト9と外気導入ダクト10の交点に設けられている。この熱交換素子13によって、上記暖気状態のリターン空気と外気との間での熱交換が行われる。つまり、リターン空気の温度が外気の温度より高ければ、リターン空気が冷却されて温度低下することになる一方で、外気の温度は上昇する。   The heat exchange element 13 is provided at the intersection of the return duct 9 and the outside air introduction duct 10. The heat exchange element 13 exchanges heat between the warm return air and the outside air. That is, if the temperature of the return air is higher than the temperature of the outside air, the temperature of the outside air rises while the return air is cooled and the temperature decreases.

リターン空気の温度が外気の温度より低ければ、リターン空気が暖められて温度上昇することになる。しかしながら、本手法では、後述する制御コントローラ16による外気導入口開閉シャッタ11の開閉制御によって、外気の温度がリターン空気温度より高い場合には、外気導入口開閉シャッタ11を閉じることで、外気導入を行わないようにする。つまり、外気導入せずに室内空調運転を行う。これによって、外気によってリターン空気が暖められて温度上昇するという本末転倒の事態は、生じない。   If the temperature of the return air is lower than the temperature of the outside air, the return air is warmed and the temperature rises. However, in this method, when the temperature of the outside air is higher than the return air temperature by the opening / closing control of the outside air inlet opening / closing shutter 11 by the controller 16 described later, the outside air introduction opening / closing shutter 11 is closed to introduce the outside air. Do not do it. That is, the indoor air conditioning operation is performed without introducing outside air. As a result, the end-to-end situation where the return air is warmed by the outside air and the temperature rises does not occur.

熱交換素子13の構成自体は、例えば上記特許文献2等で示されるように従来構成である。例えば、熱交換素子13は、互いが仕切られた第一風路及び第二風路を有し、第一風路はリターンダクト9と連通させ、第二風路は外気導入ダクト10と連通させている。そして、第一風路を通過する空気と、第二風路を通過する空気とで熱交換が行われる構成となっている。   The configuration itself of the heat exchange element 13 is a conventional configuration as shown, for example, in Patent Document 2 above. For example, the heat exchange element 13 has a first air passage and a second air passage that are partitioned from each other, the first air passage communicates with the return duct 9, and the second air passage communicates with the outside air introduction duct 10. ing. And it becomes the structure by which heat exchange is performed with the air which passes a 1st air path, and the air which passes a 2nd air path.

上記構成では、一方の風路の空気が、他方の風路に流入するようなことは無い。よって、外気がリターンダクト9内に流入することはなく、外気が空調対象空間内に流入するようなことはない。そこで、外気の湿度によって室内湿度が影響されることはない。   In the above configuration, the air in one air passage does not flow into the other air passage. Therefore, the outside air does not flow into the return duct 9 and the outside air does not flow into the air conditioning target space. Therefore, the indoor humidity is not affected by the humidity of the outside air.

尚、熱交換素子13の構成は、例えば特許文献2等で示される流路を樹脂形成した伝熱板を積層した構成等であっても良いが、この例に限るものではなく、他の既存の構成であっても良い。   The configuration of the heat exchange element 13 may be, for example, a configuration in which a heat transfer plate in which a flow path shown in Patent Document 2 or the like is formed is laminated, but is not limited to this example. It may be configured as follows.

このように、外気とリターン空気との熱交換により外気冷熱のみを導入するシステム構成とすることで、外気導入による室内湿度変化が無いため、加湿又は除湿等の室内湿度制御に要するエネルギー増を回避できる。   In this way, by adopting a system configuration that introduces only the outside air cooling heat by heat exchange between the outside air and return air, there is no change in the room humidity due to the introduction of outside air, so an increase in energy required for room humidity control such as humidification or dehumidification is avoided. it can.

また、既に述べた通り、外気導入口開閉シャッタ11の開閉制御によって、外気導入する場合には常に熱交換素子13によってリターン空気を冷却することができる。
そして、熱交換素子13によって外気と熱交換した冷却後のリターン空気を、空調機6へと流入させる構成とすることで熱交換素子13と空調機6とを“並列”ではなく、“直列”の構成とする。例えば、リターン空気を熱交換素子13で冷却してから、空調機6で冷却させることができ、空調装置の顕熱(温度差)負荷を軽減でき、空調装置に関する省エネ効果が高いものとなる。
Further, as already described, the return air can be always cooled by the heat exchange element 13 when the outside air is introduced by the open / close control of the outside air inlet opening / closing shutter 11.
And the heat exchange element 13 and the air conditioner 6 are not "parallel" but "serially" by making the return air after cooling heat-exchanged with the outside air by the heat exchange element 13 flow into the air conditioner 6. The configuration is as follows. For example, after the return air is cooled by the heat exchange element 13, it can be cooled by the air conditioner 6, the sensible heat (temperature difference) load of the air conditioner can be reduced, and the energy saving effect related to the air conditioner becomes high.

あるいは、上記“直列”の構成では、熱交換素子13によって外気と熱交換した冷却後のリターン空気の温度を検出することで、この冷却後リターン空気を更に空調機6で冷却
する必要があるか否かを判別し、必要が無ければ冷熱源14を停止し、必要がある場合のみ冷熱源14を運転することができる。これによって、空調装置に関する省エネ効果が得られると共に、熱交換素子13による冷却だけでは不十分な場合には冷熱源14を運転させてサーバルーム内温度を所定温度範囲内に維持する。
Alternatively, in the above-mentioned “series” configuration, is it necessary to further cool the return air after cooling by the air conditioner 6 by detecting the temperature of the return air after cooling after heat exchange with the outside air by the heat exchange element 13? If it is not necessary, the cold heat source 14 is stopped, and the cold heat source 14 can be operated only when necessary. As a result, an energy saving effect relating to the air conditioner can be obtained, and when the cooling by the heat exchange element 13 is not sufficient, the cold source 14 is operated to maintain the server room temperature within a predetermined temperature range.

従来では上記の通り、外気温度のみに基づいて制御を行っており、外気導入のみの場合に常にサーバルーム内温度を所定温度範囲内に維持できるとは限らない。本手法では、上記“直列”の構成とすると共に、外気導入の結果(熱交換素子13による冷却後のリターン空気温度)を検出することで、冷熱源14を運転/停止を制御し、空調装置に関する省エネを図りつつ、常にサーバルーム内温度を所定温度範囲内に維持することができる。   Conventionally, as described above, control is performed based only on the outside air temperature, and the temperature in the server room cannot always be maintained within the predetermined temperature range when only the outside air is introduced. In the present method, the air conditioner is configured to control the operation / stop of the cooling heat source 14 by detecting the result of introduction of the outside air (return air temperature after cooling by the heat exchange element 13) while having the above-described “series” configuration. The server room temperature can always be maintained within the predetermined temperature range while saving energy.

尚、従来では、外気導入のみか室内空調のみかを選択するものであったり、上記“並列”の構成である為に、本手法の様な制御を行うことは考えられない。
更に、後述する制御コントローラ16による上記外気送風ファン12の回転数制御によって、熱交換素子13によるリターン空気の冷却性能を調整可能としている。これによって、例えば、外気導入のみの場合に、熱交換素子13による冷却後のリターン空気の温度を調整可能であり、それによって室内温度が所定温度範囲内となるように調整できる。また、外気送風ファン12の回転数を最大にしても室内温度が所定温度範囲内とならない場合には、空調装置を動作させることにより、所謂、「外気導入+空調装置」によって、熱交換素子13で冷却後のリターン空気を更に冷却することになる。
Conventionally, it is not possible to perform control as in the present method because it selects only the introduction of outside air or only the air conditioning in the room, or because of the “parallel” configuration.
Furthermore, the cooling performance of the return air by the heat exchange element 13 can be adjusted by controlling the rotational speed of the outside air blowing fan 12 by the controller 16 described later. Thus, for example, when only the outside air is introduced, the temperature of the return air after cooling by the heat exchange element 13 can be adjusted, and thereby the room temperature can be adjusted to be within a predetermined temperature range. If the room temperature does not fall within the predetermined temperature range even when the number of rotations of the outside air blower fan 12 is maximized, the heat exchange element 13 is operated by so-called “outside air introduction + air conditioner” by operating the air conditioner. Thus, the return air after cooling is further cooled.

尚、本説明のサーバルーム内温度は、空調機6の送風機7から室内へと送出される空気の温度を指すものとする。よって、外気導入のみの場合、熱交換素子13で冷却後のリターン空気の温度は、ほぼ“室内温度”と同じと見做して良い。   Note that the temperature in the server room in this description refers to the temperature of air sent from the blower 7 of the air conditioner 6 to the room. Therefore, when only the outside air is introduced, the temperature of the return air cooled by the heat exchange element 13 may be regarded as substantially the same as the “room temperature”.

そして、空調機6によって所定温度範囲内となるように制御された冷却空気が、床下1へと送出される。あるいは、外気導入のみの場合には、熱交換素子13で冷却後のリターン空気が、そのまま空調機6から床下1へと送出される。   Then, the cooling air controlled so as to be within the predetermined temperature range by the air conditioner 6 is sent out to the floor 1. Alternatively, in the case of only introduction of outside air, the return air cooled by the heat exchange element 13 is sent from the air conditioner 6 to the floor 1 as it is.

このように、本手法では、外気導入による冷却効果を充分に利用して空調装置に係わる顕著な省エネ効果を実現できるようにしつつ、室内温度が所定温度範囲内となるように調整・制御することが可能となる。   As described above, in this method, the room temperature is adjusted and controlled so as to be within the predetermined temperature range while fully utilizing the cooling effect by introducing the outside air so as to realize a remarkable energy saving effect related to the air conditioner. Is possible.

以上説明した各種制御の詳細な制御処理の一例を図2に示し、後に説明する。
尚、制御コントローラ16は、外気を導入するときには、外気導入口開閉シャッタ11を開にすると共に外気送風ファン12を運転させる。一方、外気を導入しないときには、外気導入口開閉シャッタ11を閉にすると共に外気送風ファン12を停止させる。
An example of detailed control processing of the various controls described above is shown in FIG. 2 and will be described later.
The controller 16 opens the outside air inlet opening / closing shutter 11 and operates the outside air blowing fan 12 when introducing outside air. On the other hand, when the outside air is not introduced, the outside air inlet opening / closing shutter 11 is closed and the outside air blowing fan 12 is stopped.

ここで、図1に示すように、本例の空調システムにおける各所に、各種温度センサ17,18,19,20,21が設けられている。
温度センサ17は、外気温度T1を検出する為の温度センサである。温度センサ18は、天井裏から吸引したリターン空気の温度(リターン空気温度T2)を検出する為の温度センサである。
Here, as shown in FIG. 1, various temperature sensors 17, 18, 19, 20, and 21 are provided at various locations in the air conditioning system of this example.
The temperature sensor 17 is a temperature sensor for detecting the outside air temperature T1. The temperature sensor 18 is a temperature sensor for detecting the temperature of the return air sucked from the back of the ceiling (return air temperature T2).

温度センサ19は、空調機6へ流入する空気の温度(空調機吸込温度T3)を検出する為の温度センサである。これは、熱交換素子13で冷却後のリターン空気の温度を検出するものである。   The temperature sensor 19 is a temperature sensor for detecting the temperature of air flowing into the air conditioner 6 (air conditioner suction temperature T3). This is to detect the temperature of the return air after cooling by the heat exchange element 13.

温度センサ20は、空調機6から床下1へと送風される空気の温度(空調機吹出温度T4)を検出する為の温度センサである。上記の通り、本説明においては、これはサーバル
ーム内温度を検出することを意味するものとなる。
The temperature sensor 20 is a temperature sensor for detecting the temperature of air blown from the air conditioner 6 to the floor 1 (air conditioner blowing temperature T4). As described above, in the present description, this means that the temperature in the server room is detected.

温度センサ21は、冷熱源14から冷却コイル8へと供給される冷水15の温度(冷水温度T5)を検出する為の温度センサである。
これら各種温度センサによって検出された温度データT1〜T5は、制御コントローラ16が収集する。また、制御コンロトーラ16に対して、例えば人間の操作等によって、サーバルーム内温度の設定値が任意に設定され、この設定温度T0が制御コンロトーラ16内のメモリに記憶される。また、制御コンロトーラ16のメモリには、予め、設定温度T0に対するマージンとして許容範囲Tdが記憶されている。許容範囲Tdは、設計者等が任意に決めて予め設定しておく。許容範囲Tdの範囲の取り決めに制限は無いが、ここでは説明上、T0に対して上下同じ温度範囲を取るものとする。例えばT0±Tdは、「T0−Td以上〜T0+Td以下」の範囲を意味する。 制御コンロトーラ16は、基本的に、サーバルーム内温度として、ここでは空調機吹出温度T4が、所定温度範囲内であるT0±Tdとなるように制御を行う。そして、本例の空調システムでは、上述した構成と例えば図2に示すような処理によって、外気による冷却効果を十分に利用して空調装置の負荷を軽減することで、空調装置の顕著な省エネ効果を奏するものとしつつ、サーバルーム内温度が所定温度範囲内となるようにすることができる。
The temperature sensor 21 is a temperature sensor for detecting the temperature of the cold water 15 supplied from the cold heat source 14 to the cooling coil 8 (cold water temperature T5).
The controller 16 collects temperature data T1 to T5 detected by these various temperature sensors. Further, a set value of the server room temperature is arbitrarily set for the control controller 16 by, for example, a human operation, and the set temperature T0 is stored in a memory in the control controller 16. In addition, an allowable range Td is stored in advance in the memory of the control controller 16 as a margin for the set temperature T0. The allowable range Td is arbitrarily determined by a designer or the like and set in advance. Although there is no restriction on the determination of the allowable range Td, here, for the sake of explanation, it is assumed that the same temperature range is taken up and down with respect to T0. For example, T0 ± Td means a range of “T0−Td or more and T0 + Td or less”. The control controller 16 basically controls the temperature in the server room so that the air conditioner outlet temperature T4 here is T0 ± Td, which is within a predetermined temperature range. And in the air conditioning system of this example, the remarkable energy-saving effect of the air conditioner is achieved by reducing the load of the air conditioner by fully utilizing the cooling effect by the outside air by the above-described configuration and the processing shown in FIG. The server room temperature can be set within a predetermined temperature range.

制御コンロトーラ16は、上述した各種温度データや各種設定データに基づいて、上記外気導入口開閉シャッタ11、外気送風ファン12の制御や、冷熱源14の制御を行う。例えば一例として図2に示す制御を行うが、この例に限らない。   The control controller 16 controls the outside air inlet opening / closing shutter 11 and the outside air blowing fan 12 and the cooling heat source 14 based on the various temperature data and various setting data described above. For example, the control shown in FIG. 2 is performed as an example, but the present invention is not limited to this example.

ここで、上記の通り、制御コントローラ16には、各種温度データT1〜T5が入力している。そして、制御コントローラ16は、特に図示しないが、マイコン/CPU/MPU等の演算処理ユニット、メモリ、入出力インタフェース等を有しており、メモリには予め所定のアプリケーションプログラムが記憶されている。演算処理ユニットは、このアプリケーションプログラムを読出・実行することにより、例えば図2に示す制御処理を実現する。   Here, as described above, various temperature data T1 to T5 are input to the controller 16. The control controller 16 includes an arithmetic processing unit such as a microcomputer / CPU / MPU, a memory, an input / output interface, and the like, although not shown, and a predetermined application program is stored in the memory in advance. The arithmetic processing unit implements the control processing shown in FIG. 2, for example, by reading and executing this application program.

また、上記入出力インタフェースは、各種温度データT1〜T5を入力する為の入力インタフェース、上記外気導入口開閉シャッタ11、外気送風ファン12の制御や、冷熱源14に対して制御信号を送信する為の出力インタフェース等である。   The input / output interface is used to input various temperature data T1 to T5, to control the outside air inlet opening / closing shutter 11 and the outside air blowing fan 12, and to transmit a control signal to the cooling source 14. Output interface.

また、制御コントローラ16には、人間が各種設定値等を入力する為の入力装置も備えられていても良い。
上述した制御処理は、後に図2で説明するが、例えば、外気温度T1とリターン空気温度T2に基づいて、外気導入口開閉シャッタ11の開閉制御と外気送風ファン12の運転/停止制御を行う。また、例えば、空調機吸込温度T3と上記設定温度T0、許容範囲Tdに基づいて、空調装置を動作させるか否かの判定を行う。また、例えば、空調機吹出温度T4と上記設定温度T0、許容範囲Tdに基づいて、外気送風ファン12のファン回転数制御または冷熱源14のポンプ回転数制御を行う。
The controller 16 may also be provided with an input device for a human to input various setting values.
The control process described above will be described later with reference to FIG. 2. For example, the opening / closing control of the outside air inlet opening / closing shutter 11 and the operation / stop control of the outside air blowing fan 12 are performed based on the outside air temperature T1 and the return air temperature T2. Further, for example, it is determined whether or not to operate the air conditioner based on the air conditioner suction temperature T3, the set temperature T0, and the allowable range Td. Further, for example, the fan rotational speed control of the outside air blowing fan 12 or the pump rotational speed control of the cooling source 14 is performed based on the air conditioner outlet temperature T4, the set temperature T0, and the allowable range Td.

図2は、制御コントローラ168の上記制御の処理フローチャート図である。
以下、図2を参照して説明する。
まず、外気を導入するか否かを判定する(ステップS11)。これは、「T1<T2」を満たすか否か、すなわち外気の温度T1が、暖気状態のリターン空気の温度(リターン空気温度T2)よりも低いか否かを判定するものである。
FIG. 2 is a processing flowchart of the above control of the controller 168.
Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
First, it is determined whether or not outside air is introduced (step S11). This is to determine whether or not “T1 <T2” is satisfied, that is, whether or not the temperature T1 of the outside air is lower than the temperature of the return air in the warm air state (return air temperature T2).

外気の温度T1が、リターン空気温度T2以上の場合には(T1≧T2)(ステップS11,NO)、外気によってリターン空気が冷却されないばかりか、かえってリターン空
気を加熱する場合もあるので、この場合には、外気を導入しないように制御する。すなわち、外気導入口開閉シャッタ11の閉制御と外気送風ファン12の停止制御を行う(ステップS17)。更に、この場合には、外気によるリターン空気の冷却は行われないので、無条件で、冷熱源14の運転を行わせて、冷水15を冷却コイル8へと供給させて(ステップS18)、空調機6によるリターン空気の冷却を行わせる。つまり、熱交換素子13通過後のリターン空気の冷却を行わせる。
If the outside air temperature T1 is equal to or higher than the return air temperature T2 (T1 ≧ T2) (step S11, NO), the return air is not cooled by the outside air, but the return air may be heated instead. In order to prevent outside air from being introduced. That is, the closing control of the outside air inlet opening / closing shutter 11 and the stopping control of the outside air blowing fan 12 are performed (step S17). Furthermore, in this case, since the return air is not cooled by the outside air, the cold heat source 14 is operated unconditionally, and the cold water 15 is supplied to the cooling coil 8 (step S18). The return air is cooled by the machine 6. That is, the return air after passing through the heat exchange element 13 is cooled.

尚、この場合には、外気導入していないことから、リターン空気は熱交換素子13で冷却されていない。つまり、空調装置による冷却のみとなる。但し、ステップS13の判定がYESの場合にステップS18の処理を行う場合には、リターン空気は熱交換素子13で冷却され、更に空調装置によって冷却されることになる。   In this case, since the outside air is not introduced, the return air is not cooled by the heat exchange element 13. That is, only cooling by the air conditioner is performed. However, when the process of step S18 is performed when the determination of step S13 is YES, the return air is cooled by the heat exchange element 13 and further cooled by the air conditioner.

更に、冷却コイル8による冷却性能の制御を行う。すなわち、上記ステップS18で冷熱源14の運転開始後、冷熱源14から冷却コイル8への冷水供給量を制御することで、冷却コイル8による冷却性能が適切なものとなるように制御する(ステップS19〜S22)。つまり、サーバルーム内温度が、所定温度範囲内であるT0±Tdとなるように制御を行う。   Further, the cooling performance by the cooling coil 8 is controlled. That is, after starting the operation of the cooling heat source 14 in step S18, by controlling the amount of cold water supplied from the cooling heat source 14 to the cooling coil 8, the cooling performance by the cooling coil 8 is controlled to be appropriate (step). S19 to S22). That is, control is performed so that the temperature in the server room is T0 ± Td which is within a predetermined temperature range.

冷熱源14から冷却コイル8への冷水供給量の制御は、冷熱源14のポンプ回転数を制御することで実現する。
尚、冷熱源14のポンプ回転数とは、ここでは冷熱源14が有する不図示のポンプの回転数を制御することで意味する。ポンプの回転数が変わることで、冷却コイル8への冷水供給量が変わることになり、これによって冷却コイル8による空気の冷却性能が変わることになる。但し、これはステップS19〜S22の処理自体は、従来と略同様である為、ここでは簡単に説明するためであり、実際の冷熱源制御では、冷水温度T5を所定温度に維持する為や、冷水温度T5自体を変化させる為の冷凍機制御等も含まれる。しかし、上記の通り、これ自体は従来の制御技術であり、ここでは特に説明しないものとし、ここでは簡単に説明する為に、冷水供給量制御としてポンプ回転数制御のみを言うものとする。
Control of the amount of cold water supplied from the cold heat source 14 to the cooling coil 8 is realized by controlling the number of revolutions of the pump of the cold heat source 14.
In addition, the pump rotation speed of the cold heat source 14 means here by controlling the rotation speed of the pump not shown which the cold heat source 14 has. By changing the number of rotations of the pump, the amount of chilled water supplied to the cooling coil 8 changes, and thereby the cooling performance of the air by the cooling coil 8 changes. However, this is because the processing itself of steps S19 to S22 is substantially the same as the conventional one, so that it will be briefly described here. In actual cold heat source control, to maintain the cold water temperature T5 at a predetermined temperature, Refrigerator control for changing the chilled water temperature T5 itself is also included. However, as described above, this is a conventional control technique and is not particularly described here. For the sake of simple explanation, only the pump rotation speed control is referred to as the cold water supply amount control.

何れにしても、肝心なことは、冷熱源14の制御自体ではなく、T3とT4(≒T0)との温度差が大きいほど冷熱源14における顕熱(温度差)負荷が増大し、逆に温度差が小さいほど冷熱源14における顕熱負荷が減少するということである。   In any case, what is important is not the control of the cooling source 14 itself, but the larger the temperature difference between T3 and T4 (≈T0), the more the sensible heat (temperature difference) load in the cooling source 14 increases. This means that the sensible heat load in the cold heat source 14 decreases as the temperature difference is smaller.

従来の特許文献2の場合、上記“並列”の構成であることから、実質的にT3=T2ということになり、補助冷却装置における顕熱負荷が大きくなり、省エネ効果に関して問題があった。これに対して、本手法では、上記“直列”の構成としていることから、T3<T2とすることができ、冷熱源14における顕熱負荷を減少させることができ、顕著な省エネ効果を奏することができる。   In the case of the conventional patent document 2, since it is the above-mentioned “parallel” configuration, T3 = T2 is substantially satisfied, and the sensible heat load in the auxiliary cooling device becomes large, and there is a problem regarding the energy saving effect. On the other hand, in this method, since it is the above-mentioned “series” configuration, T3 <T2 can be achieved, the sensible heat load in the cold heat source 14 can be reduced, and a remarkable energy saving effect can be achieved. Can do.

例えば、T0=25℃(≒T4)とし、T2=35℃とした場合、従来の特許文献2の場合、温度差10℃(35℃−25℃)に応じた顕熱負荷が生じるのに対して、本手法では仮に熱交換素子13によって7℃の温度減少が成された場合(つまり、T3=28℃となった場合)、温度差3℃(28℃−25℃)に応じた顕熱負荷が生じるだけで済む。   For example, when T0 = 25 ° C. (≈T4) and T2 = 35 ° C., in the case of the conventional patent document 2, a sensible heat load corresponding to a temperature difference of 10 ° C. (35 ° C.-25 ° C.) occurs. In this method, if a temperature decrease of 7 ° C. is made by the heat exchange element 13 (that is, T3 = 28 ° C.), the sensible heat corresponding to the temperature difference of 3 ° C. (28 ° C.-25 ° C.). It only needs to generate a load.

ステップS19以降の処理の説明に戻る。
まず、現在の冷水供給量が、適当であるか、過剰であるか、不足しているかを判定する(ステップS19)。そして、この判定結果に応じて、ステップS20,S21,S22の何れかの処理を実行する。
Returning to the description of the processing after step S19.
First, it is determined whether the current cold water supply amount is appropriate, excessive, or insufficient (step S19). Then, depending on the determination result, any one of steps S20, S21, and S22 is executed.

すなわち、ステップS19の判定処理は、例えば、以下の式を満たす場合には、「適当
」と判定し、
「−Td≦T4−T0≦+Td」
以下の式に該当する場合には「過剰」と判定し、
「T4−T0<−Td」
以下の式に該当する場合には「不足」と判定する。
That is, the determination process in step S19 is determined as “appropriate” when, for example, the following expression is satisfied,
“−Td ≦ T4-T0 ≦ + Td”
If the following formula is met, it is judged as "excess"
"T4-T0 <-Td"
When the following formula is satisfied, it is determined as “insufficient”.

「T4−T0>+Td」
すなわち、空調機吹出温度T4が、上記所定温度範囲内であるT0±Tdとなるように、冷水15の供給量の制御を行うものである。空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲内である場合には「適当」と判定し、この場合には現在の冷水15の供給量を維持する。つまり、冷熱源14のポンプ回転数を、現状維持とする(ステップS21)。
“T4-T0> + Td”
That is, the supply amount of the cold water 15 is controlled so that the air conditioner outlet temperature T4 becomes T0 ± Td which is within the predetermined temperature range. When the air conditioner outlet temperature T4 is within the predetermined temperature range, it is determined as “appropriate”, and in this case, the current supply amount of the cold water 15 is maintained. That is, the current pump rotation speed of the cold heat source 14 is maintained (step S21).

一方、空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲内ではない場合には、冷水15の供給量を変更することで、空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲内となるようにする為の制御を行う。   On the other hand, when the air conditioner outlet temperature T4 is not within the predetermined temperature range, control is performed to change the supply amount of the cold water 15 so that the air conditioner outlet temperature T4 is within the predetermined temperature range. Do.

すなわち、まず、空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲の上限を越える場合(T0+Td<T4)には、現在の冷水15の供給量では「不足」であるので、冷水15の供給量を増加させる。つまり、冷熱源14のポンプ回転数を増大させて(ステップS22)、これによって冷却コイル8による冷却性能を上げることで、空調機吹出温度T4を下げるように制御する。   That is, first, when the air conditioner outlet temperature T4 exceeds the upper limit of the predetermined temperature range (T0 + Td <T4), the current supply amount of the cold water 15 is “insufficient”, so the supply amount of the cold water 15 is increased. . That is, the pump rotational speed of the cold heat source 14 is increased (step S22), and thereby the cooling performance by the cooling coil 8 is increased, thereby controlling the air conditioner outlet temperature T4 to be lowered.

また、空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲の下限未満である場合(T0−Td>T4)には、現在の冷水15の供給量では「過剰」であるので、冷水15の供給量を減少させる。つまり、冷熱源14のポンプ回転数を低減させて(ステップS20)、これによって冷却コイル8による冷却性能を下げることで、空調機吹出温度T4を上げるように制御する。   Further, when the air conditioner outlet temperature T4 is less than the lower limit of the predetermined temperature range (T0−Td> T4), the current supply amount of the cold water 15 is “excessive”, so the supply amount of the cold water 15 is decreased. Let In other words, the pump rotational speed of the cold heat source 14 is reduced (step S20), and thereby the cooling performance by the cooling coil 8 is lowered, thereby controlling the air conditioner outlet temperature T4 to be raised.

尚、上記ステップS20、S22の処理は、予め設定されている所定の回転数分だけ、ポンプ回転数の増大又は低減を行わせるものであって良い。そして、例えば、ステップS19〜S22の処理は、ステップS19の判定結果が「適当」となるまで、ループ処理とするようにしても良い。すなわち、ステップS20又はS22の何れかの処理が実行された場合には、ステップS19の判定処理に戻るようにしても良い。   Note that the processing in steps S20 and S22 may increase or decrease the pump rotational speed by a predetermined rotational speed. For example, the processing in steps S19 to S22 may be loop processing until the determination result in step S19 becomes “appropriate”. That is, when either the process of step S20 or S22 is performed, you may make it return to the determination process of step S19.

一方、外気温度T1がリターン空気温度T2よりも低い場合には(T1<T2)(ステップS11、YES)、外気を導入することで熱交換素子13によるリターン空気冷却ができる状況であることになるので、外気導入の為の制御を行う。すなわち、外気導入口開閉シャッタ11の開制御と外気送風ファン12の運転制御を行う(ステップS12)。尚、外気送風ファン12の運転制御は、ここでは(初期状態では)全速運転するものとし、後に調整する。   On the other hand, when the outside air temperature T1 is lower than the return air temperature T2 (T1 <T2) (step S11, YES), the return air cooling by the heat exchange element 13 can be performed by introducing the outside air. Therefore, control for introducing outside air is performed. That is, the opening control of the outside air inlet opening / closing shutter 11 and the operation control of the outside air blowing fan 12 are performed (step S12). Note that the operation control of the outside air blowing fan 12 is performed at full speed here (in the initial state), and is adjusted later.

ここで、本手法では、外気導入して外気によるリターン空気の冷却を行う場合において、外気による冷却のみで充分な場合には冷熱源14は停止状態とし、外気による冷却のみでは不充分な場合には冷熱源14を運転させて、外気による冷却後のリターン空気を更に空調機6で冷却させる。   Here, in this method, when the outside air is introduced and the return air is cooled by the outside air, if the cooling by the outside air is sufficient, the cooling source 14 is stopped, and the cooling by the outside air is not sufficient. Operates the cold heat source 14 and further cools the return air after cooling by the outside air by the air conditioner 6.

これより、上記ステップS12の処理に続いて、空調機6による冷却も行うか否かを判定する(ステップS13)。これは、「T3−T0≦+Td」の条件を満たすか否かにより判定する。すなわち、外気による冷却のみで室内温度を所定温度範囲内とできるか否かを判定する。この条件を満たさない場合には、外気による冷却のみでは不十分であること
になる。
From this, following the process of step S12, it is determined whether or not cooling by the air conditioner 6 is also performed (step S13). This is determined by whether or not the condition of “T3−T0 ≦ + Td” is satisfied. That is, it is determined whether or not the room temperature can be within a predetermined temperature range only by cooling with outside air. If this condition is not satisfied, cooling with outside air alone is not sufficient.

よって、上記条件を満たさない場合、すなわち「T3−T0>+Td」であった場合には(ステップS13,YES)、上記ステップS18の処理へ移行する。すなわち、冷熱源14の運転を行わせて、冷水15を冷却コイル8へと供給させることで、空調機6による冷却を行わせる。この場合には、その後、上記ステップS19以降の処理を実行することになるが、これについては説明済みであるので、ここでは説明しない。   Therefore, if the above condition is not satisfied, that is, if “T3−T0> + Td” (step S13, YES), the process proceeds to step S18. That is, the cooling air source 14 is operated to supply the cold water 15 to the cooling coil 8, thereby cooling the air conditioner 6. In this case, the processing after step S19 is subsequently executed, but since this has already been described, it will not be described here.

一方、「T3−T0≦+Td」の条件を満たす場合(ステップS13,NO)、すなわち外気による冷却後のリターン空気の温度である空調機吸込温度T3が、所定温度範囲(T0±Td)の上限値以下の場合には、これ以上冷却する必要はないので、上記冷熱源14の運転は行うことなく、外気による冷却のみの空調制御を行う状態とする。   On the other hand, when the condition of “T3−T0 ≦ + Td” is satisfied (step S13, NO), that is, the air conditioner suction temperature T3 that is the temperature of the return air after cooling by the outside air is the upper limit of the predetermined temperature range (T0 ± Td). If it is less than the value, it is not necessary to cool any more, so that the cooling source 14 is not operated and the air conditioning control is performed only by cooling with the outside air.

尚、ステップS13の判定がNOになったときに、冷熱源14が運転状態であった場合には、冷熱源14の運転を停止させる。また、尚、上記ステップS13の判定条件におけるT3をT4に置き換えて判定を行なっても良い。   When the determination in step S13 is NO, if the cold heat source 14 is in an operating state, the operation of the cold heat source 14 is stopped. In addition, the determination may be performed by replacing T3 in the determination condition of step S13 with T4.

ここで、上記ステップS13の判定がNOの場合とは、外気による冷却のみで「適当」(上記所定温度範囲内)である場合と、「過剰」(冷え過ぎ)である場合とが考えられる。これより、ステップS14以降の処理も行う。   Here, the case where the determination in step S13 is NO can be considered to be “appropriate” (within the predetermined temperature range) only by cooling with outside air, or “excess” (too cold). From this, the process after step S14 is also performed.

すなわち、空調機6から床下1へと送風される空気の温度である空調機吹出温度T4が、冷却適当であるか冷却過剰であるか
を判定する(ステップS14)即ち、上記所定温度範囲内である「−Td≦T4−T0≦+Td」を満たす場合は冷却適当とし、一方で上記所定温度範囲内でない「T4−T0<−Td」を満たす場合は冷却過剰と判定する。なお、状態としては「T4−T0>+Td」もありうるが、ステップS13の判定により空調機吸込温度T3が上記所定温度範囲の上限値越えることとはなっていないことが分かっており、基本的に「T4>T3」となることは無いことから、ステップS14の判定の段階では「T4−T0≦+Td」の状態、すなわち冷却適当か冷却過剰の状態である。但し、何らかの処理ミスで「T4−T0>+Td」となっている場合も考慮しステップS11に戻り処理を再度行なうか、場合によっては処理を強制終了しても構わない。 空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲内である場合には(ステップS14,「冷却適当」)、外気送風ファン12の回転数を現状維持とする(ステップS16)。これは一例としては、ステップS12で全速運転としているので、全速運転を維持することになる。しかし、図には示していないが、ステップS14〜S16の処理は、ステップS16が実行されるまでループ処理としても良い。つまり、ステップS14の判定が「冷却過剰」となりステップS15の処理を実行した場合には、ステップS14に戻るようにしても良い。つまり、ステップS14の判定が「冷却適当」となるまで、ステップS15で外気送風ファン12の回転数を所定回転数分ずつ下げる制御を行っても良い。そして、ステップS14の判定が「冷却適当」となったら、そのときの回転数を維持する。勿論、ステップS14の最初の判定で「冷却適当」となった場合には、全速運転を維持することになる。
That is, whether the air conditioner outlet temperature T4, which is the temperature of the air blown from the air conditioner 6 to the floor 1 is appropriate or excessively cooled.
That is, when “−Td ≦ T4−T0 ≦ + Td” within the predetermined temperature range is satisfied, cooling is appropriate, while “T4−T0 <−Td” not within the predetermined temperature range. When satisfy | filling, it determines with overcooling. Although the state may be “T4-T0> + Td”, it is known by the determination in step S13 that the air conditioner suction temperature T3 has not exceeded the upper limit value of the predetermined temperature range. Since “T4> T3” does not occur, the state of “T4−T0 ≦ + Td”, that is, the state of appropriate cooling or excessive cooling is obtained at the determination stage of step S14. However, in consideration of a case where “T4−T0> + Td” due to some processing error, the process may return to step S11 to perform the process again, or the process may be forcibly terminated. When the air-conditioner blowout temperature T4 is within the predetermined temperature range (step S14, “appropriate cooling”), the rotational speed of the outside air blowing fan 12 is maintained as it is (step S16). As an example, since full speed operation is performed in step S12, full speed operation is maintained. However, although not shown in the figure, the processes in steps S14 to S16 may be a loop process until step S16 is executed. That is, when the determination in step S14 is “overcooling” and the process in step S15 is executed, the process may return to step S14. In other words, until the determination in step S14 becomes “appropriate for cooling”, the control may be performed to decrease the rotational speed of the outside air blowing fan 12 by a predetermined rotational speed in step S15. If the determination in step S14 is “appropriate for cooling”, the rotational speed at that time is maintained. Of course, if “cooling is appropriate” in the first determination in step S14, full-speed operation is maintained.

一方、空調機吹出温度T4が上記所定温度範囲内ではない場合には(ステップS14,「冷却過剰」)、冷え過ぎの状態と判定できる。よって、外気送風ファン12の回転数を低減する制御を行う(ステップS15)。これは、例えば、上記の通り、現在の回転数から予め設定される所定回転数分下げる制御等である。   On the other hand, when the air conditioner outlet temperature T4 is not within the predetermined temperature range (step S14, “overcooling”), it can be determined that the air conditioner is too cold. Therefore, control which reduces the rotation speed of the external air ventilation fan 12 is performed (step S15). For example, as described above, this is a control for reducing the current rotational speed by a predetermined rotational speed.

尚、図2に示す処理は一例であり、この例に限るものではない。例えば、冷熱源14を運転状態において、ポンプ回転数の制御だけでなく連携して外気送風ファン12の回転数
制御も行うようにしても良い。
Note that the processing shown in FIG. 2 is an example, and the present invention is not limited to this example. For example, when the cold heat source 14 is in an operating state, not only the pump rotation speed but also the rotation speed control of the outside air blowing fan 12 may be performed in cooperation.

以上説明した本例の空調システムでは、以下に述べる効果が得られる。
まず、特許文献1における上述した湿度に関する問題を解消できる。
また、特許文献2のような熱交換素子と補助冷却装置が並べて配置してこれらに空気を並列に流す構成(上記“並列”の構成)ではなく、熱交換素子13を通過後のリターン空気を、空調機6に流入させる構成(上記“直列”の構成)とすることで、更にこの構成に基づいて上述した各種制御を行うことで、以下の効果が得られる。
In the air conditioning system of this example described above, the following effects can be obtained.
First, the above-described problem relating to humidity in Patent Document 1 can be solved.
In addition, the heat exchange element and the auxiliary cooling device as in Patent Document 2 are arranged side by side and the air flows through these elements in parallel (the “parallel” configuration described above), but the return air after passing through the heat exchange element 13 is used. By adopting a configuration (the above-mentioned “series” configuration) that flows into the air conditioner 6, the following effects can be obtained by performing the above-described various controls based on this configuration.

熱交換素子13から空調機6へとリターン空気を直列に流す構成とすることで、リターン空気をまず熱交換素子によって冷却してから必要に応じて空調装置(冷却装置)において更に冷却することができる。つまり、熱交換素子13による冷却のみで充分な場合には空調装置は停止させ、熱交換素子13による冷却では不充分な場合でも不足分だけを空調装置による冷却で補うようにできる。空調装置が停止しているときは省エネ効果が高いものであり、空調装置を動作させる場合でも不足分だけを補うだけで済むので、空調装置に係わる顕熱(温度差)負荷が軽減され、省エネ効果が高いものとなる。そして、何れの場合でも、室内温度を常に所定温度範囲内に維持できる。   By making the return air flow in series from the heat exchange element 13 to the air conditioner 6, the return air is first cooled by the heat exchange element and then further cooled in the air conditioner (cooling device) as necessary. it can. That is, when the cooling by the heat exchange element 13 is sufficient, the air conditioner is stopped, and even when the cooling by the heat exchange element 13 is insufficient, only the shortage can be compensated by the cooling by the air conditioner. When the air conditioner is stopped, the energy saving effect is high, and even when the air conditioner is operated, it is only necessary to compensate for the shortage, so the sensible heat (temperature difference) load related to the air conditioner is reduced and energy saving is achieved. The effect is high. In any case, the room temperature can always be maintained within a predetermined temperature range.

また、特許文献2では、外気が高温(35℃≦外気)であっても外気導入し続けるので、熱交換素子によって内部空気を加熱する場合が起こり得る。つまり、省エネ効果が得られないばかりか、逆の結果となる。   Further, in Patent Document 2, since the outside air is continuously introduced even when the outside air is at a high temperature (35 ° C. ≦ outside air), the case where the inside air is heated by the heat exchange element may occur. In other words, the energy saving effect is not obtained and the opposite result is obtained.

これに対して、上述した本システムでは、外気温が高い場合には外気導入を行わないので、熱交換素子によって内部空気を加熱するような事態は生じない。すなわち、熱交換素子13によって、かえって空調装置の負荷を増大させるという本末転倒の事態は起こらない。   On the other hand, in this system described above, since the outside air is not introduced when the outside air temperature is high, a situation in which the internal air is heated by the heat exchange element does not occur. That is, the end-to-end situation of increasing the load on the air conditioner by the heat exchange element 13 does not occur.

更に、各種温度検出値に応じて外気送風ファンの回転数を制御することで、外気冷熱導入量を制御することができる。これによって、外気導入のみの場合でも、室内温度を所定温度範囲内に維持することが可能となる。そして、外気送風ファンの回転数を増大し外気冷熱導入量を最大にしても冷却不十分である場合には、空調装置を動作させて室内温度が所定温度範囲内となるように調整する。外気冷熱導入量を最大にしたうえで、それでも不足する場合には不足分のみを空調装置で補わせることで、外気による冷却効果を最大限に利用して、空調装置に関する顕著な省エネ化を実現することができる(顕熱負荷を軽減することで、空調機6への供給冷水量を低減した省エネ運転が実現できる)。   Furthermore, the amount of outside air cooling heat introduced can be controlled by controlling the rotation speed of the outside air blowing fan according to various temperature detection values. As a result, the room temperature can be maintained within a predetermined temperature range even when only the outside air is introduced. And even if the rotation speed of the outside air blowing fan is increased and the outside air cooling heat introduction amount is maximized, if the cooling is insufficient, the air conditioner is operated to adjust the room temperature to be within the predetermined temperature range. If the amount of outside air cooling heat is maximized and if it is still insufficient, only the shortage is supplemented by the air conditioner, making the most of the cooling effect of the outside air and realizing significant energy savings for the air conditioner. (By reducing the sensible heat load, an energy-saving operation with a reduced amount of cold water supplied to the air conditioner 6 can be realized).

この様な外気導入時の空調機6への省エネの側面を想定した供給冷熱量制御は、従来技術には無いものである。   Such a control of the amount of supplied cold and heat assuming the aspect of energy saving to the air conditioner 6 at the time of introduction of outside air is not in the prior art.

1 床下
1a 二重床
2 部屋
3 天井裏
3a システム天井
4 機械室
5 情報処理機器搭載ラック
6 空調機
7 送風機
8 冷却コイル
9 リターンダクト
10 外気導入ダクト
11 外気導入口開閉シャッタ
12 外気送風ファン
13 熱交換素子
14 冷熱源
15 冷水
16 制御コントローラ
17 温度センサ(外気温度T1)
18 温度センサ(リターン空気温度T2)
19 温度センサ(空調機吸込温度T3)
20 温度センサ(空調機吹出温度T4)
21 温度センサ(冷水温度T5)

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Under floor 1a Double floor 2 Room 3 Ceiling back 3a System ceiling 4 Machine room 5 Information processing equipment mounting rack 6 Air conditioner 7 Blower 8 Cooling coil 9 Return duct 10 Outside air introduction duct 11 Outside air introduction opening / closing shutter 12 Outside air blowing fan 13 Heat Exchange element 14 Cold heat source 15 Cold water 16 Controller 17 Temperature sensor (outside air temperature T1)
18 Temperature sensor (return air temperature T2)
19 Temperature sensor (air conditioner suction temperature T3)
20 Temperature sensor (air conditioner outlet temperature T4)
21 Temperature sensor (cold water temperature T5)

Claims (3)

空調対象空間から吸引するリターン空気と外部から導入する外気との熱交換を行う熱交換素子と
前記熱交換素子を通過した後の前記リターン空気をそのまま又は冷却して前記空調対象空間へ送出する空調機及び該空調機に対して冷水供給する冷熱源を有する空調装置と、
前記リターン空気を、前記熱交換素子を通過させた後に前記空調機へ流入させリターンダクトと、
前記外部から導入する前記外気を、前記熱交換素子を通過させた後前記外部へと排出す外気導入ダクトと、
前記リターンダクト内における、前記熱交換素子を通過させた後であって前記空調機へ流入させる前の前記リターン空気の温度を検出する第一温度センサと、
前記空調機が前記空調対象空間へ送出する空気の温度を検出する第二温度センサと、
前記第一温度センサにより検出された温度に基づいて前記空調装置を動作させるか否かを判定し、該空調装置を動作させると判定した場合、前記冷熱源を運転させて前記空調機へ冷水を供給させることで、前記熱交換素子を通過後のリターン空気を前記空調機で冷却させると共に、前記第二温度センサにより検出された温度に基づいて、前記空調機から前記空調対象空間へ送出される空気の温度が所定温度範囲内となるように前記冷熱源を制御する制御装置と、
を有することを特徴とする空調システム。
A heat exchange element for exchanging heat between return air sucked from the air-conditioning target space and outside air introduced from the outside ;
An air conditioner having an air conditioner that directly or cools the return air after passing through the heat exchange element and sends it to the air conditioning target space, and a cold heat source that supplies cold water to the air conditioner; and
The return air, and a return duct for the Ru is flowed into the air conditioner after passing through the heat exchange element,
The outside air introduced from the outside, and the outside air introduction duct discharged to the outside after passing through the heat exchange element,
A first temperature sensor for detecting the temperature of the return air after passing through the heat exchange element and before flowing into the air conditioner in the return duct;
A second temperature sensor that detects the temperature of air that the air conditioner sends out to the air conditioned space ;
It is determined whether or not to operate the air conditioner based on the temperature detected by the first temperature sensor, and when it is determined that the air conditioner is to be operated, the cold heat source is operated to supply cold water to the air conditioner. By supplying the air, the return air after passing through the heat exchange element is cooled by the air conditioner, and is sent from the air conditioner to the air-conditioning target space based on the temperature detected by the second temperature sensor. A control device that controls the cold heat source so that the temperature of the air is within a predetermined temperature range;
An air conditioning system characterized by comprising:
前記外気導入ダクトには、開閉シャッタと外気送風ファンが設けられており、
前記制御装置は、前記空調対象空間から吸引するリターン空気の温度と、前記外気の温度に基づいて、外気温度がリターン空気温度以上である場合には、前記開閉シャッタを閉じると共に前記外気送風ファンを停止することで、前記熱交換素子への外気導入を行わせないことを特徴とする請求項記載の空調システム。
The outside air introduction duct is provided with an open / close shutter and an outside air blowing fan,
When the outside air temperature is equal to or higher than the return air temperature based on the temperature of the return air sucked from the air-conditioning target space and the outside air temperature, the control device closes the open / close shutter and turns the outside air blowing fan on. The air-conditioning system according to claim 1 , wherein the air-conditioning system is configured not to introduce outside air into the heat exchange element by stopping.
前記制御装置は、前記空調装置を動作させない場合において、前記空調機から前記空調対象空間へ送出される空気の温度が、任意の設定に応じた所定温度範囲内となるように、前記外気送風ファンの回転数を調整制御することを特徴とする請求項記載の空調システム。 In the case where the air conditioner is not operated, the control device is configured so that the temperature of the air sent from the air conditioner to the air conditioned space is within a predetermined temperature range according to an arbitrary setting. The air conditioning system according to claim 2, wherein the number of rotations is adjusted and controlled.
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