JP5669587B2 - 低温再生デシカント空調機および運転方法 - Google Patents

低温再生デシカント空調機および運転方法 Download PDF

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本発明は、低温再生デシカント空調機に関し、デシカントロータの効率的な使用に係るものである。
この種の技術としては、特許文献1に記載するものがある。この装置は、蒸発器と再生式湿気交換器を備え、被管理空間に供給される空気の温度と湿度を制御する。この装置において、供給空気は、蒸発器を通すことによって冷却および除湿され、回転する再生式湿気交換器を通すことによってさらに除湿される。
特開昭61−228234号公報
しかしながら、上記した構成において、冷房時には、被管理空間に供給する空気の温度と湿度を冷却器によって制御するので、空気の温度と湿度を個別に制御することはできず、暖房時には、再生式湿気交換器によって空気の温度と湿度を制御するので、加湿を十分に行うことができず、被管理空間に供給する空気の湿度が不足する。このため、快適な温度と快適な湿度を同時的に実現することが困難である。
本発明は上記した課題を解決するものであり、潜熱負荷と顕熱負荷を別途に制御することが可能であり、室内の温湿度制御の精度が高くてエネルギーの無駄がない低温再生デシカント空調機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の低温再生デシカント空調機は、系内へ流入する外気の潜熱を制御する潜熱制御部と外気の顕熱を制御する顕熱制御部を有し、潜熱制御部および顕熱制御部を通して外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部は、外気経路側で外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、冷房時にデシカントロータへ通気する外気を冷却し、暖房時にデシカントロータへ通気する外気を加熱する冷温水コイルと、潜熱制御部を制御する指標としての還気の湿度を検知する還気湿度センサを備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部は、デシカントロータへ通気する還気を加熱する還気予熱部を備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機は、系内へ流入する外気の潜熱を制御する潜熱制御部と外気の顕熱を制御する顕熱制御部を有し、潜熱制御部および顕熱制御部を通して外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部は、還気経路側で還気から湿気を収着して外気経路側で外気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータへ通気する外気を加熱する外気予熱部と、潜熱制御部を制御する指標としての還気の湿度を検知する還気湿度センサを備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部は、デシカントロータを通過した外気を加湿する外気加湿部を備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部の下流側において還気経路と外気経路とを連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、潜熱制御部は、外気経路におけるデシカントロータの上流側と下流側を連通するバイパス経路と、バイパス経路に設けたバイパスダンパを備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、外気経路側における潜熱制御部へ通気する外気と、還気経路側における潜熱制御部を通過した還気との間で、顕熱と潜熱を交換する全熱交換器を備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第1の経路切替装置と、外気予冷部より下流側で、かつデシカントロータの上流側で外気経路に連通するとともに、デシカントロータの下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第2の経路切替装置を備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機において、第1の経路切替装置および第2の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法は、系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、冷房時は、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を冷温水コイルにより冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、暖房時は、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を前記冷温水コイルにより加熱し、デシカントロータの還気経路側で還気の湿気を収着して除湿し、外気経路側で外気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、顕熱制御部の給気冷却部を通過した給気の湿度を給気湿度センサで検知し、給気湿度が給気冷却部で冷却除湿が生じる湿度であるときに、デシカントロータおよび外気予冷部の運転を停止することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、空調機の運転停止に先立って、潜熱制御部の外気経路におけるデシカントロータの上流側と下流側を連通するデシカントロータバイパス経路を通して外気を通気し、外気がデシカントロータを迂回する状態で一定時間運転し、その後に空調機を運転停止させることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替え、冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
本発明の低温再生デシカント空調機の運転方法において、系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替え、冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする。
以上のように本発明によれば、室内に取り入れる外気の湿度を制御することにより室内の潜熱負荷を調整することと、温度制御による顕熱負荷を調整することとを別々に処理するので、室内の温湿度制御の精度が高くなり、還気湿度センサにより還気の湿度を検知して潜熱制御部を制御するので、室内の温湿度制御の精度がさらに高くなる。また、デシカントロータは還気により湿気を脱着させて再生するので、再生のための加熱源を基本的には必要とせず、エネルギーの無駄がなくなる。
外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置および第2の経路切替装置を操作し、全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、デシカントロータバイパス経路とデシカントロータを通る外気経路とを切替えることで、全熱交換器とデシカントロータを使い分けて冷却機器や加熱機器の能力を無駄なく使用する運転が実現できる。
冷房時の外気のエンタルピーが設定値より高い場合は、デシカントロータを停止させてデシカントロータによる顕熱移動のロスを避け、全熱交換器により外気の熱負荷を低減して省エネルギー化を実現できる。
冷房時の外気のエンタルピーが設定値より低い場合は、デシカントロータで除湿することで、冷却機器の能力を最小として消費エネルギーを小さくすることができる。
暖房時は、全熱交換器で外気の熱負荷を低減し、加熱機器でデシカントロータを再生することで、還気より吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
本発明の実施の形態における空気調和機の構成を示す模式図 同実施の形態における空気調和機の冷房モードの運転状態を示す模式図 同実施の形態における空気調和機の暖房モードの運転状態を示す模式図 同実施の形態における空気調和機の冷房モードの空気線図 同実施の形態における空気調和機の暖房モードの空気線図 同実施の形態における空気調和機の停止前の運転状態を示す模式図 本発明の他の実施の形態における空気調和機の構成を示し、冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の運転状態を示す模式図 同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より高い場合の空気線図 同実施の形態における空気調和機の冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の運転状態を示す模式図 同実施の形態における冷房モードの外気のエンタルピーが設定値より低い場合の空気線図 同実施の形態における空気調和機の暖房モードの運転状態を示す模式図 同実施の形態における空気調和機の暖房モードの空気線図
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1〜図3において、低温再生デシカント空調機は、ケーシング1に外気口2、給気口3、還気口4、排気口5を有しており、ここでは外気口2から給気口3までの通気路を外気経路6とし、還気口4から排気口5までの通気路を還気経路7として説明する。
外気経路6には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ8、外気ファン9、潜熱制御部10、プレフィルタ11、中性能フィルタ121、顕熱制御部12、給気ファン13を介装しており、給気口3に接続した給気ダクト14には給気湿度センサ15を介装している。
還気経路7には上流側から下流側へ順次に、プレフィルタ16、潜熱制御部10、排気ファン17を介装しており、還気口4に接続した還気ダクト18には還気温度センサ19および還気湿度センサ20を介装している。潜熱制御部10の外気経路6における下流側には、還気経路7と外気経路6とを連通する還気の戻り経路21と、還気の戻り経路21に設けた還気ダンパ22を有している。
潜熱制御部10は、外気経路6に上流側から下流側へ順次に冷温水コイル101、デシカントロータ102、気化式加湿器103を介装し、還気経路7に上流側から下流側へ順次に温水コイル104、デシカントロータ102を介装しており、外気経路6におけるデシカントロータ102の上流側と下流側を連通するデシカントロータバイパス経路105と、デシカントロータバイパス経路105に設けたデシカントロータバイパスダンパ106を備えている。
デシカントロータ102は、冷房モードでは外気経路6に対応する処理側で外気から湿気を収着し、還気経路7に対応する再生側で還気により湿気を脱着させて再生するものであり、暖房モードでは還気経路7に対応する処理側で還気から湿気を収着し、外気経路6に対応する再生側で外気により湿気を脱着させて再生するものである。
デシカントロータの収着材としては、ゼオライト、塩化リチウム、シリカゲルなどの乾燥剤や高分子収着材を用いるのがよく、本実施の形態では、低温再生での吸湿性が高い高分子収着材からなる。
冷房モードでは、冷温水コイル101がデシカントロータ102へ通気する外気を冷却する外気予冷部として作用し、温水コイル104がデシカントロータ102へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用する。暖房モードでは、冷温水コイル101がデシカントロータ102へ通気する外気を加熱する外気予熱部として作用し、気化式加湿器103がデシカントロータ102を通過した外気を加湿する外気加湿部として作用する。
顕熱制御部12は、外気経路6に上流側から下流側へ順次に冷水コイル122、温水コイル123を介装している。
還気温度センサ19は顕熱制御部10を制御する指標としての還気の温度を検知し、還気の温度に基づいて冷水コイル122、温水コイル123の各バルブ124、125を開閉制御もしくは開度制御する。
還気湿度センサ20は潜熱制御部12を制御する指標としての還気の湿度を検知し、還気の湿度に基づいて冷温水コイル101、気化式加湿器103、温水コイル104の各バルブ107、108、109を開閉制御もしくは開度制御し、還気の湿度に基づいてデシカントロータ102の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
給気湿度センサ15は潜熱制御部10を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいてデシカントロータ102の運転の起動、停止もしくは回転数を制御する。
上述した本実施の形態においては、プレフィルタ8、11と中性能フィルタ121および外気ファン9は必ずしも必要ではなく、必要に応じて設置するものであり、温水コイル104は冷房モードの基本的な運転においては不要であるが、冷温水コイル101の予冷による除湿能力が不足する時にデシカントロータ102へ通気する還気を加熱する還気予熱部として作用し、デシカントロータ102を加熱再生して除湿能力を確保するバックアップ機能を果すものである。
以下、上記した構成における作用を説明する。本実施の形態の低温再生デシカント空調機の基本的な作用は以下のものである。すなわち、還気の戻り経路21を通して還気が合流する還気混合前に、外気経路6を流れる外気の潜熱(湿度)を潜熱制御部10で制御し、還気混合後に還気を含む外気の顕熱(温度)を顕熱制御部12で制御して室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部10を通して排気する。
つまり、潜熱制御部10において室内に取り入れる外気の湿度制御を行うことで室内の潜熱負荷を処理し、顕熱制御部12において外気と還気の混合空気の温度制御を行うことで室内の顕熱負荷を処理する。このように、室内の潜熱負荷と顕熱負荷を別々に処理することで室内の温湿度制御の精度が高くなり、エネルギーの無駄がなくなる。
冷房モード
図2および図4において冷房モードの運転について説明する。図4における各プロットのアルファベットの添え字は、図2における外気経路6および還気経路7の各位置を示すものである。
冷房モードにおいて、潜熱制御部は外気の潜熱負荷を処理する。すなわち、デシカントロータ102へ通気する外気を冷温水コイル101により冷却し、その乾球温度および絶対湿度を低減させる。予冷した外気はデシカントロータ102の外気経路側を通過し、外気の湿気をデシカントロータ102が収着して除湿し、その絶対湿度を低減させて潜熱(湿度)を制御する。デシカントロータ102は還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生する。このため、還気のエネルギーをデシカントロータ102の再生エネルギーとして有効に利用でき、デシカントロータ102を別途の熱源による加熱を要することなく再生でき、省エネが図られる。
そして、潜熱制御部10を通過した外気に還気の戻り経路21を通して還気を混合し、還気混合後の外気を顕熱制御部12へ通気させて冷水コイル122により冷却し、顕熱(温度)を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部12を通過した外気を室内へ給気する。
潜熱制御部10および顕熱制御部12は還気湿度センサ20で検知する還気の湿度および還気温度センサ19で検知する還気の温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ20は潜熱制御部10を制御する指標としての還気の湿度を検知し、還気の湿度に基づいて冷温水コイル101のバルブ107を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御して除湿量を制御し、還気の湿度に基づいてデシカントロータ102の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。
還気温度センサ19は顕熱制御部12を制御する指標としての還気の温度を検知し、還気の温度に基づいて冷水コイル122のバルブ124を開閉制御もしくは開度制御して冷水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
また、給気湿度センサ15は潜熱制御部10を制御する指標としての給気の湿度を検知し、給気の湿度に基づいて潜熱制御部10の運転の起動、停止を制御する。すなわち、給気湿度が冷水コイル122で冷却除湿が生じる湿度となる場合、例えば給気の湿度がRH85%を超えた場合には、冷水コイル122で冷却除湿になり、デシカントロータ102での除湿の効果が小さくなるので、デシカントロータ102の回転を停止し、冷温水コイル101の冷水供給を停止する。そして、冷水コイル122と温水コイル123により除湿冷却と再熱制御を行う。還気湿度センサ20で検出する還気の相対湿度が設定値+10%の範囲内になったらデシカントロータ102および冷温水コイル101の運転を再開する。この運転制御により、デシカントロータ102におけるエネルギーロスを低減できる。
上述したように、デシカントロータ102を使用することで、例えば26℃以上の高温低湿(28℃、RH40%)の室内条件を過冷却なしで実現できる。また、室内負荷はドライコイルで顕熱冷却するので衛生的な空気を室内に供給できる。
冷温水コイル101の予冷による除湿能力が不足する時には、還気を温水コイル104で加熱してデシカントロータ102へ通気することでデシカントロータ102を加熱再生して除湿能力を確保する。
低温再生デシカント空調機の冷房運転終了時には、図6に示すように、停止に先立って、デシカントロータバイパス経路105により潜熱制御部10の外気経路6におけるデシカントロータ102の上流側と下流側を連通させて外気を通気し、外気がデシカントロータ102の処理側を迂回し、デシカントロータ102の再生側に還気が通気する状態で一定時間運転し、デシカントロータ102を乾燥させてその後に空調機を運転停止させることにより、カビ発生を防止できる。
暖房モード
図3および図5において暖房モードの運転について説明する。図5における各プロットのアルファベットの添え字は、図3における外気経路6および還気経路7の各位置を示すものである。
暖房モードにおいて、潜熱制御部は外気の潜熱負荷を処理する。すなわち、デシカントロータ102へ通気する外気を冷温水コイル101により加熱する。予熱した外気はデシカントロータ102の外気経路側を通過し、外気でデシカントロータ102から湿気を脱着させて再生し、外気を加湿する。デシカントロータ102は還気経路側で還気から湿気を収着する。このように、室内からの水分を外気に移行させることで、加湿に必要な水の使用量を低減させることができる。
そして、潜熱制御部10を通過した外気に還気の戻り経路21を通して還気を混合し、還気混合後の外気を顕熱制御部12へ通気させて温水コイル123により加熱し、顕熱(温度)を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部12を通過した外気を室内へ給気する。
潜熱制御部10および顕熱制御部12は還気湿度センサ20で検知する還気の湿度および還気温度センサ19で検知する還気の温度を指標として制御する。
すなわち、還気湿度センサ20は潜熱制御部10を制御する指標としての還気の湿度を検知し、還気の湿度に基づいて冷温水コイル101のバルブ107を開閉制御もしくは開度制御して温水の流量の制御により加熱を調整し、デシカントロータ102における加湿量を制御するとともに、還気の湿度に基づいてデシカントロータ102の運転の起動、停止もしくは回転数を制御し、室内へ供給する空気の絶対湿度を制御する。加湿が不足する場合には、気化式加湿器103により外気を加湿する。
還気温度センサ19は顕熱制御部12を制御する指標としての還気の温度を検知し、還気の温度に基づいて温水コイル123のバルブ125を開閉制御もしく開度制御して温水の流量を制御し、室内へ供給する空気の温度を制御する。
上述した実施の形態では、室内顕熱負荷を処理するのに必要な風量を確保するために還気の戻り経路21を設けて、外気と還気を混合するようにしていたが、外気風量だけで室内顕熱負荷を賄える場合や別途空調機を設けたりする場合は、還気の戻り経路21を設けない構成であってもよい。
上述した実施の形態では、還気温度センサ19、還気湿度センサ20は、還気ダクト18に設けられていたが、ケーシング1内の還気経路7や、被管理空間の室内に設けてもよい。
(実施の形態2)
本発明の低温再生デシカント空調機は、図7、図9、図11に示すように潜熱制御部の外気側に全熱交換器200を配置する構成であってもよい。すなわち、外気経路6のプレフィルタ8を通過した外気と、還気経路7の潜熱制御部10を通過した還気との間で熱と水分を交換する全熱交換器200を配置する。全熱交換器200としては回転型、静止型があるが、何れの形態であってもよい。
全熱交換器200の上流側および下流側で外気経路6に連通して全熱交換器200を迂回する全熱交換器バイパス経路201を設けており、全熱交換器200を通る外気経路6と全熱交換器バイパス経路201とを切替える第1の経路切替装置をなす第1および第2の全熱交換器バイパスダンパ202、203を設けている。第1の全熱交換器バイパスダンパ202は全熱交換器バイパス経路201に介装してあり、第2の全熱交換器バイパスダンパ203は全熱交換器200の上流側で、かつ全熱交換器バイパス経路201の分岐点より下流側の外気経路6に介装している。
冷温水コイル101より下流側で、かつデシカントロータ102の上流側で外気経路6に連通するとともに、デシカントロータ102の下流側で外気経路6に連通してデシカントロータ102を迂回するデシカントロータバイパス経路150を設けており、デシカントロータ102を通る外気経路6とデシカントロータバイパス経路150とを切替える第2の経路切替装置をなす第1および第2のデシカントロータバイパスダンパ151、152を設けている。
第1のデシカントロータバイパスダンパ151はデシカントロータバイパス経路150に介装してあり、第2のデシカントロータバイパスダンパ152はデシカントロータ102の上流側で、かつデシカントロータバイパス経路150の分岐点より下流側の外気経路6に介装している。
第1の経路切替装置および第2の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を設けており、本実施の形態ではエンタルピー測定手段として外気の温度を測定する外気温度センサ301と外気の湿度を測定する外気湿度センサ302を設けている。外気温度センサ301と外気湿度センサ302はそれぞれ、第1の全熱交換器バイパスダンパ202、第2の全熱交換器バイパスダンパ203、第1のデシカントロータバイパスダンパ151、第2のデシカントロータバイパスダンパ152に接続している。
第1の全熱交換器バイパスダンパ202、第2の全熱交換器バイパスダンパ203、第1のデシカントロータバイパスダンパ151、第2のデシカントロータバイパスダンパ152の制御部は、外気温度センサ301と外気湿度センサ302の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、予め設定したエンタルピーと比較して開閉動作を制御する。
本実施の形態では、外気のエンタルピーと設定値のエンタルピーとを比較した。しかしながら、外気温度センサ301と外気湿度センサ302に加えて、還気温度センサ19と還気湿度センサ20をそれぞれ、第1の全熱交換器バイパスダンパ202、第2の全熱交換器バイパスダンパ203、第1のデシカントロータバイパスダンパ151、第2のデシカントロータバイパスダンパ152に接続する構成とすることも可能である。
この構成では、第1の全熱交換器バイパスダンパ202、第2の全熱交換器バイパスダンパ203、第1のデシカントロータバイパスダンパ151、第2のデシカントロータバイパスダンパ152の制御部において、外気温度センサ301と外気湿度センサ302の測定値を受けて外気のエンタルピーを算出するとともに、還気温度センサ19と還気湿度センサ20の測定値を受けて還気のエンタルピーを算出し、還気のエンタルピーと外気のエンタルピーを比較して開閉動作を制御する。
外気のエンタルピーを制御指標として、第1の全熱交換器バイパスダンパ202、第2の全熱交換器バイパスダンパ203、第1のデシカントロータバイパスダンパ151、第2のデシカントロータバイパスダンパ152を開閉操作し、全熱交換器バイパス経路201と全熱交換器200を通る外気経路6とを切替えるとともに、デシカントロータバイパス経路150とデシカントロータ102を通る外気経路6とを切替えることで、全熱交換器200とデシカントロータ102を使い分けて冷温水コイル101等の能力を無駄なく使用する運転が実現できる。
図7および図8において冷房モードの運転について説明する。例えば冷房モードにおいて、冷房時の外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高い場合は、第1の全熱交換器バイパスダンパ202を閉操作し、第2の全熱交換器バイパスダンパ203を開操作し、第1のデシカントロータバイパスダンパ151を開操作し、第2のデシカントロータバイパスダンパ152を閉操作する。
このため、外気OAは全熱交換器200により熱負荷が低減された状態で潜熱制御部10の冷温水コイル101を通過し、冷温水コイル101の消費エネルギーを低減して省エネルギー化を実現でき、デシカントロータ102を通過しないことでデシカントロータ102による顕熱移動のロスを避けて、冷房時の外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより高いことの不利な要因を排除できる。
潜熱制御部10を通過した外気OAに還気の戻り経路21を通して還気RAを混合し、還気混合後の外気OAを顕熱制御部12へ通気させて冷水コイル122により冷却し、顕熱(温度)を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部12を通過した給気SAを室内へ送気する。他の作用効果は先の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
冷房モードにおいて、図9、図10に示すように、冷房時の外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い場合は、第1の全熱交換器バイパスダンパ202を開操作し、第2の全熱交換器バイパスダンパ203を閉操作し、第1のデシカントロータバイパスダンパ151を閉操作し、第2のデシカントロータバイパスダンパ152を開操作する。
このため、外気OAは全熱交換器200を回避して潜熱制御部10の冷温水コイル101を通過し、デシカントロータ102で除湿される。よって、冷房時の外気のエンタルピーが設定値のエンタルピーもしくは還気のエンタルピーより低い利点を最大に活かすことで、冷温水コイル101の能力を最小とする運転を実現する。
潜熱制御部10を通過した外気OAに還気の戻り経路21を通して還気RAを混合し、還気混合後の外気OAを顕熱制御部12へ通気させて冷水コイル122の消費エネルギーを抑制しつつ顕熱(温度)を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部12を通過した給気SAを室内へ送気する。他の作用効果は先の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
暖房モードにおいては、図11、図12に示すように、第1の全熱交換器バイパスダンパ202を閉操作し、第2の全熱交換器バイパスダンパ203を開操作し、第1のデシカントロータバイパスダンパ151を閉操作し、第2のデシカントロータバイパスダンパ152を開操作する。
外気OAは全熱交換器200で加温した後に冷温水コイル101を通過し、冷温水コイル101で消費エネルギーを抑制しつつ加温し、デシカントロータ102で加湿する。冷温水コイル101で加温した外気OAでデシカントロータ102を再生することで、還気RAより吸収した水分を給気側で加湿に使用することができる。
潜熱制御部10を通過した外気OAに還気の戻り経路21を通して還気RAを混合し、還気混合後の外気OAを顕熱制御部12へ通気させて顕熱(温度)を制御して顕熱負荷を処理し、顕熱制御部12を通過した給気SAを室内へ送気する。他の作用効果は先の実施の形態と同様であり、説明を省略する。
1 ケーシング
2 外気口
3 給気口
4 還気口
5 排気口
6 外気経路
7 還気経路
8 プレフィルタ
9 外気ファン
10 潜熱制御部
11 プレフィルタ
12 顕熱制御部
13 給気ファン
14 給気ダクト
15 給気湿度センサ
16 プレフィルタ
17 排気ファン
18 還気ダクト
19 還気温度センサ
20 還気湿度センサ
21 還気の戻り経路
22 還気ダンパ
101 冷温水コイル
102 デシカントロータ
103 気化式加湿器
104 温水コイル
105 デシカントロータバイパス経路
106 デシカントロータバイパスダンパ
107、108、109、124、125 バルブ
121 中性能フィルタ
122 冷水コイル
123 温水コイル
150 デシカントロータバイパス経路
151 第1のデシカントロータバイパスダンパ
152 第2のデシカントロータバイパスダンパ
200 全熱交換器
201 全熱交換器バイパス経路
202 第1の全熱交換器バイパスダンパ
203 第2の全熱交換器バイパスダンパ
301 外気温度センサ
302 外気湿度センサ

Claims (15)

  1. 系内へ流入する外気の潜熱を制御する潜熱制御部と外気の顕熱を制御する顕熱制御部を有し、潜熱制御部および顕熱制御部を通して外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部は、外気経路側で外気から湿気を収着して還気経路側で還気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、冷房時にデシカントロータへ通気する外気を冷却し、暖房時にデシカントロータへ通気する外気を加熱する冷温水コイルと、潜熱制御部を制御する指標としての還気の湿度を検知する還気湿度センサを備えることを特徴とする低温再生デシカント空調機。
  2. 潜熱制御部は、デシカントロータへ通気する還気を加熱する還気予熱部を備えることを特徴とする請求項1に記載の低温再生デシカント空調機。
  3. 系内へ流入する外気の潜熱を制御する潜熱制御部と外気の顕熱を制御する顕熱制御部を有し、潜熱制御部および顕熱制御部を通して外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部は、還気経路側で還気から湿気を収着して外気経路側で外気により湿気を脱着させて再生するデシカントロータと、デシカントロータへ通気する外気を加熱する外気予熱部と、潜熱制御部を制御する指標としての還気の湿度を検知する還気湿度センサを備えることを特徴とする低温再生デシカント空調機。
  4. 潜熱制御部は、デシカントロータを通過した外気を加湿する外気加湿部を備えることを特徴とする請求項3に記載の低温再生デシカント空調機。
  5. 潜熱制御部の下流側において還気経路と外気経路とを連通する還気の戻り経路を有することを特徴とする請求項1または3に記載の低温再生デシカント空調機。
  6. 潜熱制御部は、外気経路におけるデシカントロータの上流側と下流側を連通するバイパス経路と、バイパス経路に設けたバイパスダンパを備えることを特徴とする請求項1または3に記載の低温再生デシカント空調機。
  7. 外気経路側における潜熱制御部へ通気する外気と、還気経路側における潜熱制御部を通過した還気との間で、顕熱と潜熱を交換する全熱交換器を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の低温再生デシカント空調機。
  8. 全熱交換器の上流側および下流側で外気経路に連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と、全熱交換器を通る外気経路と全熱交換器バイパス経路とを切替える第1の経路切替装置と、外気予冷部より下流側で、かつデシカントロータの上流側で外気経路に連通するとともに、デシカントロータの下流側で外気経路に連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とデシカントロータバイパス経路とを切替える第2の経路切替装置を備えることを特徴とする請求項7に記載の低温再生デシカント空調機。
  9. 第1の経路切替装置および第2の経路切替装置の制御指標として外気のエンタルピーを測定するエンタルピー測定手段を備えることを特徴とする請求項8に記載の低温再生デシカント空調機。
  10. 系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    冷房時は、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を冷温水コイルにより冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、
    暖房時は、潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を前記冷温水コイルにより加熱し、デシカントロータの還気経路側で還気の湿気を収着して除湿し、外気経路側で外気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御することを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
  11. 系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、
    顕熱制御部の給気冷却部を通過した給気の湿度を給気湿度センサで検知し、給気湿度が給気冷却部で冷却除湿が生じる湿度であるときに、デシカントロータおよび外気予冷部の運転を停止することを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
  12. 系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、
    空調機の運転停止に先立って、潜熱制御部の外気経路におけるデシカントロータの上流側と下流側を連通するデシカントロータバイパス経路を通して外気を通気し、外気がデシカントロータを迂回する状態で一定時間運転し、その後に空調機を運転停止させることを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
  13. 全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替えることを特徴とする請求項10に記載の低温再生デシカント空調機の運転方法。
  14. 系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、
    全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替え、
    冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより高い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが設定したエンタルピーより低い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
  15. 系内へ流入する外気の潜熱を潜熱制御部で制御し、潜熱制御部を通過した外気の顕熱を顕熱制御部で制御し、顕熱制御部を通過した外気を室内へ給気し、室内からの還気を潜熱制御部を通して排気するものであって、
    潜熱制御部のデシカントロータへ通気する外気を外気予冷部により冷却し、デシカントロータの外気経路側で外気の湿気を収着して除湿し、還気経路側で還気により湿気を脱着させてデシカントロータを再生し、還気湿度センサで検知する還気の湿度を指標として潜熱制御部を制御し、
    全熱交換器によって潜熱制御部の外気経路側へ通気する外気と潜熱制御部の還気経路側を通過した還気との間で顕熱と潜熱を交換し、エンタルピー測定手段により外気のエンタルピーを測定し、外気のエンタルピーを制御指標として第1の経路切替装置を操作することで、全熱交換器の上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通して全熱交換器を迂回する全熱交換器バイパス経路と全熱交換器を通る外気経路とを切替えるとともに、外気のエンタルピーを制御指標として第2の経路切替装置を操作することで、デシカントロータの上流側の外気経路と下流側の外気経路とに連通してデシカントロータを迂回するデシカントロータバイパス経路と、デシカントロータを通る外気経路とを切替え、
    冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより高い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータバイパス経路を選択し、冷房時に外気のエンタルピーが還気のエンタルピーより低い場合は、第1の経路切替装置を操作して全熱交換器バイパス経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択し、暖房時には第1の経路切替装置を操作して全熱交換器を通る外気経路を選択するとともに、第2の経路切替装置を操作してデシカントロータを通る外気経路を選択することを特徴とする低温再生デシカント空調機の運転方法。
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