JP5631768B2 - 二次冷媒空調システム及びその運転方法 - Google Patents
二次冷媒空調システム及びその運転方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5631768B2 JP5631768B2 JP2011027036A JP2011027036A JP5631768B2 JP 5631768 B2 JP5631768 B2 JP 5631768B2 JP 2011027036 A JP2011027036 A JP 2011027036A JP 2011027036 A JP2011027036 A JP 2011027036A JP 5631768 B2 JP5631768 B2 JP 5631768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- flow rate
- conditioning system
- cold water
- air conditioning
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 title claims description 192
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 45
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000011017 operating method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 9
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical compound F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Other Air-Conditioning Systems (AREA)
Description
従来の二次冷媒空調システム100は、図6に示すように熱源機101及び冷却水系統102、冷水系統103、冷媒系統104の3系統により構成されている。冷水系統103は、熱源機101で発生させた冷水を建物内で循環する冷水配管103a及び循環ポンプ103bを備えている。冷媒系統104は、系統内で回収した排熱を冷水系統側に放熱する凝縮器104aと、凝縮冷媒液を一旦蓄える冷媒タンク104bと、冷媒循環用の冷媒ポンプ104cと、蒸発器(室内空気と熱交換する熱交換器)104d及びこれらを結ぶ冷媒配管104eと、を備えている。
かかる構成により、凝縮器104aにおいて冷水と熱交換して凝縮した冷媒を、冷媒ポンプ104cを介してAHU104dに搬送し、ここで蒸発潜熱を奪い室内空気を冷房する。熱交換により回収した排熱を、冷水系統103→熱源機101→冷却水系統102の順に搬送し、最終的に冷却塔102aにおいて大気に放熱する。
しかしながら、従来の二次冷媒空調システムは、冷水を直接室内に搬送する方式と比較してシステムの構成要素が増えるため、故障リスクが高いという問題がある。特に、二次側冷媒ポンプと一次側冷水ポンプをそれぞれ独立に備えているため、ポンプ動力の故障がシステム全体の信頼性に相乗的に影響する。
このようなリスクを回避すべく、通常、一次側冷水系統の循環ポンプ、熱源機については、予備機によるバックアップを考慮した重畳的設計や、非常用電源設備によるバックアップが多く採用される。
さらに、二次側冷媒ポンプを不要とするシステムとして、凝縮器とAHUに高低差を設けて冷媒の自然循環を構成するシステムもあるが、配管長や高低差制限の問題があるため適用範囲が限定的である。
本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係る二次冷媒空調システムは、
(1)熱源機と、熱源機で発生する冷水を建物内で循環させる冷水系統と、冷水系統の冷水と熱交換して被空調対象を冷房するための冷媒系統と、冷水系統と冷媒系統との接点に配設され、冷水と冷媒との熱交換を行う凝縮器と、冷媒系統内に配設され、被空調対象と熱交換する1以上の蒸発器と、を備えた二次冷媒空調システムであって、さらに、冷水系統の循環駆動力を動力源とする駆動ポンプ部と、駆動ポンプ部からの動力伝達により駆動して冷媒を循環させる従動ポンプ部と、を備えた流体駆動ポンプと、冷媒系統における冷媒循環量の過不足を判定する冷媒循環量判定手段と、冷媒循環量判定手段による判定に基づいて、蒸発器を通過する冷媒流量を制御可能とする冷媒流量制御手段と、を備えて成ることを特徴とする。
また「熱源機」とは、冷水(冷媒液)発生手段であり、例えばターボ冷凍機、吸収式冷凍機等を含む。
流体駆動ポンプを用いる場合、2次側冷媒流量は1次側駆動ポンプ部の駆動力(流量)により自動的に決定されることになり、冷房負荷との関係で蒸発器側冷媒流量の過不足が生じうる。本発明によれば、冷媒流量制御手段である冷水三方弁又は冷媒三方弁により適正流量に調整可能となる。
冷水三方弁又は冷媒三方弁が故障等により非通電状態となった場合に、フェイルセーフを担保するものである。
ポンプ内の冷水流路と冷媒流路の隔壁部材料として熱伝導性の高い材質(例えばCu)を用いることにより、冷水側の冷熱を効率的に冷媒側に伝熱させることができる。これにより、冷媒を過冷却(サブクール)状態に維持することができ、キャビテーション発生を防止できる。
(8)上記(7)の二次冷媒空調システムにおいて、前記液面検知計の液面レベルが下限閾値(h1)を下回っている場合には、前記蒸発器を通過する冷媒循環量を減らし、前記液面レベル計の液面レベルが上限閾値(h2)を超えている場合には、前記蒸発器を通過する冷媒循環量を増やす、ことを特徴とする。
また、二次側冷媒ポンプを持たない冷媒自然循環システムと比較して、配管長や高低差制限が緩和でき、設置自由度が向上する。
さらに、分岐冷水系統経路中に、バイパス側と流体駆動ポンプ流量を制御可能とする三方弁を備えた発明にあっては、冷却の安定性が向上し、特にICT装置の高温障害を回避可能とする。
また、流体駆動ポンプの冷水系統と冷媒系統とを区画する隔壁に、高熱伝導性材料を用いた発明にあっては、ポンプ入口部で冷水と冷媒の熱交換量が増加することにより、過冷却が得られ、システムの安定性がより向上する。
本実施形態に係る二次冷媒空調システムは、流体駆動ポンプを用いた二次冷媒空調システムにおいて、冷媒タンク内の冷媒の過不足を検知し、流体駆動ポンプをバイパスする回路により、熱交換器(凝縮器)への冷媒流量を制御する態様に関する。
図1を参照して、本実施形態に係る二次冷媒空調システム1は、冷水発生源である熱源機5、一次側冷水系統2、二次側冷媒系統3及び冷却水系統4、及びシステムの運転制御を指令する制御部(図示せず)により構成されている。冷水系統2は、熱源機5で発生させた冷水を建物内で循環するための冷水配管2a、2b、冷水配管2aから分岐する冷水分岐配管2b、及び、冷水系統内を冷水循環させる冷水循環ポンプ2cを備えている。冷水分岐配管2bには、後述する流体駆動ポンプ6をバイパスするバイパス回路2eと、流体駆動ポンプ6側又はバイパス回路2e側の流量比を調整可能とする三方弁2dが設けられている。
冷却水系統4は、建物の屋上部等に配置される冷却塔4a、冷却水配管4b及び冷却水循環ポンプ(図示せず)を主要構成として備え、熱源機5を介して回収した機械室内排熱を、冷却塔4aにおいて大気に放熱するように構成されている。
冷媒系統3における冷媒循環は、冷水分岐配管2b経路中の冷水系統2と冷媒系統3の接点に配設され、冷水循環ポンプ2cの水圧を駆動源として駆動する流体駆動ポンプ6により行われる。
駆動ポンプ部6c内には、駆動側インペラー6fが収容されている。駆動側インペラー6fは、支軸6jと一体に構成したランナコーン6n、及び、その表面に放射状に複数取り付けられたランナー6qにより構成されている。駆動側インペラー6fは、一体として軸受部6iに回転可能に軸支されている。また、従動ポンプ部6d内には、支軸6gと一体に回転可能に構成した従動側インペラー6eが収容されている。支軸6gは、隔壁6bと一体に構成された軸受体6h及びケーシング軸受部6iにより軸支されている。
駆動ポンプ部6cには冷水入口6g、冷水出口6rが、また従動ポンプ部6dには冷媒入口6h、冷媒出口6pが、それぞれ設けられており、冷水又は冷媒配管と接続している。
以上の構成により、冷媒系統3においては、凝縮器3aで冷水との熱交換により凝縮した冷媒を冷媒タンク3bに一旦蓄え、流体駆動ポンプ6により蒸発器3c、3dに搬送する。ここで、室内空気又はサーバ7と熱交換して蒸発した冷媒を凝縮器3aに戻す、という冷凍サイクルが構成されている。
制御開始に伴い、熱源機5で発生させた冷水が循環ポンプ2cにより冷水配管2aを介して循環供給される(S101)。また、冷媒系統3側では流体駆動ポンプ6による冷媒循環が行われる(S101a)。運転中は、三方弁2dに正常に通電されているか否かが判定される(S102)。何らかの原因により通電異常が検出された場合には(S102においてN)、冷房能力確保を優先するため三方弁2dの開度調整により、バイパス回路2e側が全閉となり、流体駆動ポンプ6側に最大流量を流すように制御される(S105)。
冷水バイパス回路2e側流量増加により、流体駆動ポンプ6側の流量は減少し、これに伴い駆動側インペラーの回転数が下がる。同時に従動側インペラーの回転数も下がるため、冷媒循環量が減少する。さらに冷媒循環量の減少により、蒸発器3c、3dにおいて冷媒の完全蒸発が促進され、配管中の液冷媒量が減少するため冷媒タンク3bの液面は上昇し、適正液面レベルに復帰する方向に向かう。
また、駆動側インペラー6fと従動側インペラー6eはそれぞれ独立の回転軸6j、6gを備える例を示したが、両者の回転軸を共通としてダイレクトドライブとする形態であってもよい。
また、冷媒循環量の過不足を冷媒タンク3b内に配設した液面センサにより検知する例を示したが、これに限らず凝縮器出口側の過冷却度を検知する手段、例えば圧力計、温度計等を用いることもできる。
さらに、図4、5を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図4を参照して、本実施形態に係る二次冷媒空調システム20の構成が上述の二次冷媒空調システム1と異なる点は、三方弁2d、冷水バイパス回路2eに替えて、冷媒系統3側に三方弁22及び冷媒バイパス回路21を備えていることである。その他の構成については、二次冷媒空調システム1と同一であるので、重複説明を省略する。
制御開始に伴い、熱源機5で発生させた冷水が循環ポンプ2cにより冷水配管2aを介して循環供給される(S201)。また、冷媒系統3側では流体駆動ポンプ6による冷媒循環が行われる(S202)。運転中は常時、冷媒タンク3bの液面が計測されており(S203)、液面レベルが下限閾値(h1)及び上限閾値(h2)の範囲内にあるか否かが判定される(S204)。両閾値の範囲内(h2≧液面≧h1)にある場合には、三方弁22は現状開度に維持される(S207)。
液面が下限閾値(h1)を下回っている場合には、冷房負荷に対して冷媒循環量過剰と判断されるため、冷媒バイパス回路21側流量を増加させるように三方弁22開度が調整され(S206)、これに伴い蒸発器側冷媒循環量が減少する。冷媒循環量の減少により、蒸発器3c、3dにおける冷媒の完全蒸発が促進され、配管中の液冷媒量が減少するため冷媒タンク3bの液面は上昇し、適正液面レベルに復帰していく。
2・・・・一次側冷水系統
2a・・・冷水配管
2b・・・冷水分岐配管
2c・・・冷水循環ポンプ
2d・・・三方弁
2e・・・冷水バイパス回路
3・・・・二次側冷媒系統
3a・・・凝縮器
3b・・・冷媒タンク
3c・・・蒸発器
3e・・・冷媒配管
3f・・・分岐冷媒配管
4・・・・冷却水系統
4a・・・冷却塔
4b・・・冷却水配管
5・・・・熱源機
6・・・・流体駆動ポンプ
6a・・・ケーシング
6b・・・隔壁
6c・・・駆動ポンプ部
6d・・・従動ポンプ部
6e・・・従動側インペラー
6f・・・駆動側インペラー
6k、6m・・・マグネット
21・・・冷媒バイパス回路
22・・・冷媒三方弁
S1・・・液面センサ
Claims (7)
- 熱源機と、
熱源機で発生する冷水を建物内で循環させる冷水系統と、
冷水系統の冷水と熱交換して被空調対象を冷房するための冷媒系統と、
冷水系統と冷媒系統との接点に配設され、冷水と冷媒との熱交換を行う凝縮器と、
冷媒系統内に配設され、被空調対象と熱交換する1以上の蒸発器と、
を備えた二次冷媒空調システムであって、さらに、
冷水系統の循環駆動力を動力源とする駆動ポンプ部と、駆動ポンプ部からの動力伝達により駆動して冷媒を循環させる従動ポンプ部と、を備えた流体駆動ポンプと、
冷媒系統における冷媒循環量の過不足を判定する冷媒循環量判定手段と、
冷媒循環量判定手段による判定に基づいて、蒸発器を通過する冷媒流量を制御可能とする冷媒流量制御手段と、
前記流体駆動ポンプを迂回する冷水バイパス流路と、を備えて成り、
前記冷媒流量制御手段が、前記流体駆動ポンプ側流量と冷水バイパス流路側流量との冷水流量比を制御可能とする冷水三方弁である、
ことを特徴とする二次冷媒空調システム。 - 前記蒸発器を迂回する冷媒バイパス流路を、さらに備え、
前記冷媒流量制御手段が、前記蒸発器側流量と冷媒バイパス流路側流量との冷媒流量比を制御可能とする冷媒三方弁であることを特徴とする請求項1に記載の二次冷媒空調システム。 - 前記冷水三方弁は、非通電状態において前記流体駆動ポンプ側に最大流量を流す制御を可能に構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の二次冷媒空調システム。
- 前記冷媒三方弁は、非通電状態において前記蒸発器側に最大流量を流す制御を可能に構成したことを特徴とする請求項2又は3に記載の二次冷媒空調システム。
- 前記流体駆動ポンプは、冷水系統と冷媒系統とを区画し、かつ、高熱伝導性材料により構成した隔壁を、さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の二次冷媒空調システム。
- 前記冷媒循環量判定手段が、冷媒系統中に配設した冷媒タンクに設けた液面検知計であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の二次冷媒空調システム。
- 請求項6に記載の二次冷媒空調システムにおいて、
前記液面検知計の液面レベルが下限閾値(h1)を下回っている場合には、前記蒸発器を通過する冷媒循環量を減らし、
前記液面レベル計の液面レベルが上限閾値(h2)を超えている場合には、前記蒸発器を通過する冷媒循環量を増やす、ことを特徴とする二次冷媒空調システムの運転方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011027036A JP5631768B2 (ja) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | 二次冷媒空調システム及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011027036A JP5631768B2 (ja) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | 二次冷媒空調システム及びその運転方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012167833A JP2012167833A (ja) | 2012-09-06 |
JP5631768B2 true JP5631768B2 (ja) | 2014-11-26 |
Family
ID=46972169
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011027036A Expired - Fee Related JP5631768B2 (ja) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | 二次冷媒空調システム及びその運転方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5631768B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6347427B2 (ja) * | 2014-07-02 | 2018-06-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 冷凍システム |
KR101944754B1 (ko) * | 2018-09-06 | 2019-02-01 | 주식회사 에이알 | 누수방지구조를 갖는 냉각수 순환 시스템과 이를 포함하는 공조장치 및 서버랙 냉각시스템 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6264881U (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | ||
JP2898369B2 (ja) * | 1990-07-16 | 1999-05-31 | 三機工業株式会社 | 冷房装置および冷暖房装置 |
JP2927899B2 (ja) * | 1990-07-16 | 1999-07-28 | 株式会社日立製作所 | アンチスピンブレーキ制御装置 |
JPH07317693A (ja) * | 1994-05-25 | 1995-12-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 流体駆動ポンプ |
JP4292791B2 (ja) * | 2002-11-29 | 2009-07-08 | 住友金属工業株式会社 | 鉄道車両における車体傾斜制御のフェールセーフ方法及び装置、鉄道車両 |
JP4465427B2 (ja) * | 2005-02-14 | 2010-05-19 | 株式会社テージーケー | 暖房用温水制御装置 |
JP4306636B2 (ja) * | 2005-04-07 | 2009-08-05 | ダイキン工業株式会社 | 空気調和装置 |
JP2007156318A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | Fujifilm Corp | 感光材料処理装置及び処理液循環方法 |
JP5430888B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2014-03-05 | 株式会社Nttファシリティーズ | 空気調和システム及びその運転方法 |
-
2011
- 2011-02-10 JP JP2011027036A patent/JP5631768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012167833A (ja) | 2012-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110325804B (zh) | 用于控制制冷系统的系统和方法 | |
US9404679B2 (en) | Cooling system and cooling method | |
JPWO2018235832A1 (ja) | 熱搬送システム | |
US8890643B2 (en) | Heat exchange type cooling apparatus for a transformer | |
WO2010024178A1 (ja) | 熱源システムおよびその制御方法 | |
JP7518866B2 (ja) | チラー電気エンクロージャ用のシステム | |
JP5041342B2 (ja) | 電子機器の冷却システム | |
JP2006329601A (ja) | 冷却器及びその運転方法 | |
JP2015161465A (ja) | Co2給湯器 | |
JP5631768B2 (ja) | 二次冷媒空調システム及びその運転方法 | |
JP2016142417A (ja) | 空気調和機 | |
JP2010085009A (ja) | 空調方法及び空調システム並びに空調システムの制御方法 | |
JP7407836B2 (ja) | 圧縮機電動機冷却システムを備えた暖房、換気、空調及び/又は冷凍システム | |
JP5362311B2 (ja) | 熱源システム | |
JP5508668B2 (ja) | 熱媒供給システム | |
JP2008281218A (ja) | 空気調和システム及びその制御方法 | |
JP2015169402A (ja) | 空気調和機 | |
WO2016157895A1 (ja) | 相変化冷却装置およびその制御方法 | |
JP2008164204A (ja) | ヒートポンプシステム | |
WO2016170616A1 (ja) | 空気調和装置 | |
JP2012146331A (ja) | 電子機器の冷却システム | |
JP2010060166A (ja) | 冷却塔及び熱源機システム | |
JP2020029979A (ja) | 冷水製造装置及び空調システム | |
JP5404945B2 (ja) | 熱媒供給システムの改修方法 | |
JPH05118595A (ja) | 水熱源空気調和機ユニツトおよびこれを用いた空気調和設備 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20131125 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140403 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140520 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140701 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141007 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141008 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5631768 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |