JP6059480B2 - Indoor temperature control system equipment - Google Patents
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Description
本発明は、広い屋内面積を有する建物の屋内暖房において、燃料の削減率を向上させ、省エネを行うことができるようにした屋内温度制御システム装置に関する。 The present invention relates to an indoor temperature control system apparatus capable of improving the fuel reduction rate and saving energy in indoor heating of a building having a large indoor area.
広い屋内面積を有する建物の屋内暖房、特に、いわゆる農業分野におけるハウス農家のハウス暖房においては、その多くが、重油を燃料として暖房が行われている。しかしながら、近年、原油価格の高騰によりハウス暖房用燃料が大きく値上がりしている。 In indoor heating of a building having a large indoor area, especially in a house farmer in a so-called agricultural field, most of the heating is performed using heavy oil as fuel. However, in recent years, fuel prices for house heating have risen significantly due to soaring crude oil prices.
そこで、暖房費を低減させる方法として、重油の代わりに、ヒートポンプを用いたエアーコンディショナ（以下、単にエアーコンディショナと称する）を使用する方法があるが、昨今では、エアーコンディショナを使用して、エアーコンディショナと重油焚温風暖房機を効率よく連動制御することが提案されている。 Therefore, as a method of reducing the heating cost, there is a method of using an air conditioner using a heat pump (hereinafter simply referred to as an air conditioner) instead of heavy oil. However, in recent years, an air conditioner is used. It has been proposed that the air conditioner and the heavy oil fired hot air heater be efficiently linked and controlled.
具体的には、通常はＣＯＰの高いエアーコンディショナで暖房を行い、外気温度が極端に低くなりハウス内温度を設定温度に維持できなくなったときに重油暖房機の助けを借りてハウス内の温度を維持する。このようなシステムを、ハイブリッド暖房システムと称する。ここで、ＣＯＰとは、成績係数（Coefficient Of Performance）であり、1kwの電気入力に対する熱出力の割合を表す。 Specifically, heating is usually performed with an air conditioner with a high COP, and the temperature inside the house with the help of a heavy oil heater when the outside air temperature becomes extremely low and the house temperature cannot be maintained at the set temperature. To maintain. Such a system is referred to as a hybrid heating system. Here, COP is a coefficient of performance and represents the ratio of heat output to 1 kw electric input.
ところで、従来のハイブリッド暖房システムにおいては、通常、エアーコンディショナの設定温度Ｔ℃とすると、重油暖房機の設定温度を、Ｔ−１℃乃至Ｔ−２℃に設定して、ハウス内の温度を、Ｔ℃を維持する。外気温度が下がってくると、エアーコンディショナのみで、Ｔ℃を維持できなくなり、徐々にハウス内の温度が下がってくる。 By the way, in the conventional hybrid heating system, when the preset temperature of the air conditioner is T ° C, the preset temperature of the heavy oil heater is set to T-1 ° C to T-2 ° C, and the temperature in the house is set. , Maintain T ° C. When the outside air temperature decreases, it becomes impossible to maintain T ° C only with the air conditioner, and the temperature in the house gradually decreases.
ハウス内の温度がＴ−１℃乃至Ｔ−２℃になると、重油暖房機が運転を始め、ハウス内の温度が徐々に上がり、Ｔ＋１℃程度になると、重油暖房機の運転は停止する。外気温度が低い間は、この動作が繰り返される。 When the temperature in the house reaches T-1 ° C. to T-2 ° C., the heavy oil heater starts to operate, and the temperature in the house gradually increases, and when the temperature reaches about T + 1 ° C., the operation of the heavy oil heater stops. This operation is repeated while the outside air temperature is low.
現在生産されているエアーコンディショナは、その殆どがインバータ制御を行うものである。インバータ制御においては、ハウス内の温度がエアーコンディショナの設定温度Ｔ℃より１０℃以上低い場合には全力で運転が行われるが、４乃至７℃低い程度の場合には、全力の５０乃至７０％の能力で運転が行われる。 Most of the air conditioners currently produced perform inverter control. In the inverter control, when the temperature in the house is 10 ° C. or more lower than the set temperature T ° C. of the air conditioner, the operation is performed at full power, but when it is about 4 to 7 ° C., the full power is 50 to 70%. Driving with% ability.
したがって、外気温度が低くなり、ハウス内の温度がＴ℃を下回り始めても、エアーコンディショナは全力で運転を行わないため、徐々にハウス内の温度が低下していく。その結果、エアーコンディショナの能力に余裕があるにも拘らず、重油暖房機が運転を開始してしまう。そして、重油暖房機が運転を始め、ハウス内の温度が上昇してくると、エアーコンディショナはインバータ制御のため、さらに、暖房能力を下げてしまう。 Therefore, even if the outside air temperature becomes low and the temperature inside the house begins to fall below T ° C, the air conditioner does not operate at full power, so the temperature inside the house gradually decreases. As a result, the heavy oil heater starts operation despite the capacity of the air conditioner. And if a heavy oil heater starts operation and the temperature in a house rises, an air conditioner will further reduce heating capacity for inverter control.
このように、本来、重油暖房機の運転が始まるときにこそ、エアーコンディショナが全力運転を行い、重油暖房機の運転を速やかに停止させなければならないにも拘らず、重油暖房機による暖房が続くことになってしまう。この結果、重油使用量は実際にはあまり削減できていなかった。 In this way, when the operation of the heavy oil heater starts, the air conditioner must operate at full power and the operation of the heavy oil heater must be stopped promptly. It will continue. As a result, the amount of heavy oil used was not actually reduced much.
更に、農業用ハウスで使用されるエアーコンディショナの多くは、いわゆる業務用のパッケージエアコンを転用したものであるため、それを使用する環境として想定している施設の表面積は狭く、壁面の熱還流率が低い。つまり、農業用ハウスと比べて暖房時は温まりやすく冷めにくい（冷房時は冷えやすく温まりにくい）施設で使用をすることを前提で設計されている。 In addition, since most air conditioners used in agricultural houses are diverted from so-called commercial packaged air conditioners, the surface area of the facilities that are assumed to be used in the environment is small, and the heat reflux of the wall surface The rate is low. In other words, it is designed to be used in a facility that is easy to warm and difficult to cool compared to an agricultural house (it is easy to cool and difficult to cool during cooling).
一般にエアーコンディショナの暖房能力は以下の式によって計算され、これによって出力が決定されている。
必要暖房能力＝熱還流率×表面積×温度差
そして、「熱還流率」と「表面積」は前述した通り、表面積が狭く、壁面熱還流率が低い施設、例えば、住居用建物といったものを前提としている。
Generally, the heating capacity of an air conditioner is calculated by the following formula, and the output is determined by this.
Necessary heating capacity = heat return rate x surface area x temperature difference And "heat return rate" and "surface area" are based on the premise of a facility with a small surface area and a low wall heat return rate, such as a residential building, as described above. Yes.
したがって外気温度が低くなり屋内温度がＴ℃を下回り始めても、エアーコンディショナは使用される建物に適した必要暖房能力式によって出力が決定されるわけではないため、いわゆるハウス屋内の温度を維持するために必要な出力で運転を行うことができない。 Therefore, even if the outside air temperature becomes low and the indoor temperature begins to fall below T ° C, the air conditioner does not determine the output according to the required heating capacity formula suitable for the building used, so the so-called house indoor temperature is maintained. Therefore, it is not possible to operate at the output required.
そのため、徐々にハウス内の温度が低下していき、その結果、エアーコンディショナの能力に余裕があるにもかかわらず、重油焚暖房機が運転を開始してしまう。そして、重油焚暖房機が運転を始め、屋内の温度が上昇してくると、エアーコンディショナはインバータ制御のため、更に暖房能力を下げてしまう。 For this reason, the temperature in the house gradually decreases, and as a result, the heavy oil fired heater starts operation even though the capacity of the air conditioner is sufficient. When the heavy oil fired heater starts operation and the indoor temperature rises, the air conditioner further reduces the heating capacity because of inverter control.
このように、エアーコンディショナ内の制御プログラムに設定された使用環境と実使用環境のミスマッチと、インバータ制御による抑制的な運転によって、実際には理想的なハイブリッド暖房は行われず、重油使用量はあまり削減できていなかった。 In this way, due to the mismatch between the usage environment and the actual usage environment set in the control program in the air conditioner and the restrained operation by inverter control, ideal hybrid heating is not actually performed, and the amount of heavy oil used is It was not able to reduce much.
本発明はこのような状況にかんがみて、広い屋内面積を有する建物、特にハウス農家のハウスの屋内に設置されるエアーコンディショナの稼働率を高め、その結果として省エネ、コスト削減を実現するものである。 In view of such a situation, the present invention increases the operating rate of an air conditioner installed in a house having a large indoor area, especially a house farmhouse, and as a result, achieves energy saving and cost reduction. is there.
発明者は上記課題を解決すべく、鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、第１温度センサを有するエアーコンディショナと第２温度センサと冷却装置を有する温度制御装置と第３温度センサを有する重油焚暖房機からなる屋内温度制御システム装置であって、
前記温度制御装置に予め設定した所望の第２設定温度と前記第２温度センサが感知する第２感知温度が前記第２設定温度に満たない場合は、前記冷却装置を稼働させて前記第１温度センサを冷却し、前記エアーコンディショナを全力運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
As a result of earnest and research to solve the above problems, the inventor has found that the invention of claim 1 is an air conditioner having a first temperature sensor, a second temperature sensor, a temperature control device having a cooling device, and a third. An indoor temperature control system device comprising a heavy oil fired heater having a temperature sensor,
When the desired second preset temperature set in advance in the temperature control device and the second sensed temperature sensed by the second temperature sensor are less than the second preset temperature, the cooling device is operated and the first temperature is set. The above-described problem has been solved by providing an indoor temperature control system device in which the sensor is cooled and the air conditioner is operated at full power.
請求項２の発明を、請求項１において、前記重油焚暖房機は予め設定した所望の第３設定温度に対して前記重油焚暖房機の前記第３温度センサの感知する第３感知温度が前記第３設定温度に満たない場合は前記重油焚暖房機を全力運転させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
In the invention of
請求項４の発明を、請求項２において、前記重油焚暖房機の前記第３感知温度が前記第３設定温度＋α（０＜α＜１）以上となった場合は前記重油焚暖房機の運転を停止させることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。
In the invention according to claim 4, when the third sensed temperature of the heavy oil fired heater is equal to or higher than the third set temperature + α (0 <α <1) in
請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４において、前記第１温度センサを冷却する場合は、前記第１感知温度が前記第１設定温度―γ（γ＞１０℃）となるように冷却することを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項２，４又は５において、前記第１乃至第３設定温度は、いずれも所望の屋内基準温度と略同一であることを特徴とする屋内温度制御システム装置としたことにより、上記課題を解決した。 When the first temperature sensor is cooled in the first, second, third, or fourth aspect of the invention, the first sensed temperature is the first set temperature−γ (γ> 10 ° C.). Thus, the above-described problem has been solved by using an indoor temperature control system device that is characterized by cooling. A sixth aspect of the present invention is the indoor temperature control system apparatus according to the second, fourth, or fifth aspect, wherein the first to third set temperatures are substantially the same as a desired indoor reference temperature. Thus, the above-mentioned problem has been solved.
上記のような発明としたことにより、冷却装置によって第１温度センサを冷却することで、屋内温度が屋内基準温度Ｔ―δ（０＜δ＜１０℃）の間にある時でも、エアコンを全力運転させることが可能となり、屋内面積の広い建物の屋内を効率的に温めることが可能となる。また、重油焚暖房機が感知する第３感知温度が第３設定温度から所定温度低くなった場合に、重油焚暖房機が全力運転するように設定することで、エアコンと重油焚暖房機を連動させて屋内温度を制御することが可能となり、更に重油焚暖房機の運転時間を削減し、これにより無駄な燃料消費を削減させることが可能となる。 With the invention as described above, by cooling the first temperature sensor with the cooling device, even when the indoor temperature is between the indoor reference temperature T-δ (0 <δ <10 ° C.) It becomes possible to drive, and it becomes possible to warm the indoors of a building with a large indoor area efficiently. In addition, when the third sensing temperature detected by the heavy oil fired heater is lower than the third set temperature by a predetermined temperature, the heavy oil fired heater is set to operate at full power so that the air conditioner and heavy oil fired heater are linked. Thus, the indoor temperature can be controlled, and the operation time of the heavy oil fired heater can be reduced, thereby reducing wasteful fuel consumption.
更に、温度制御部の第２感知温度が所定の温度を満たした場合に、第１温度センサの冷却を停止させることで、エアコンの全力運転を解除し、無駄な電力消費を抑えることが可能となる。そして、重油焚暖房機の第３感知温度が所定の温度以上となった場合は、重油焚暖房機を停止させることで、重油焚暖房機の運転時間を削減し、これにより無駄な燃料消費を削減させることが可能となる。 Furthermore, when the second sensed temperature of the temperature control unit satisfies a predetermined temperature, the cooling of the first temperature sensor is stopped, so that the full operation of the air conditioner can be canceled and wasteful power consumption can be suppressed. Become. When the third sensed temperature of the heavy oil fired heater exceeds a predetermined temperature, the heavy oil fired heater is stopped to reduce the operating time of the heavy oil fired heater, thereby reducing wasteful fuel consumption. It becomes possible to reduce.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明は、図１（Ａ）（Ｂ）に図示されるような、エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂと重油焚暖房機Ｃとで構成される屋内温度制御システム装置である。エアーコンディショナＡには第１温度センサ１、温度制御装置Ｂには第２温度センサ２、重油焚暖房機には第３温度センサ３が備わっている。温度制御装置Ｂは、図２に図示されているように、温度判定部５と温度制御部６とからなり、温度判定部５に第２温度センサ２、温度制御部６に冷却装置４が設けられており、更に、第１温度センサ１が温度制御部６に挿入されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is an indoor temperature control system device including an air conditioner A, a temperature control device B, and a heavy oil fired heater C as shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B). The air conditioner A includes a first temperature sensor 1, the temperature control device B includes a
本装置を使用する屋内、特にここではハウス農家が使用する農業用ハウスを基にして説明する。なお、本装置の構成を説明するにあたっては、本装置の動作の流れを図示した図４を参照されたい。まず、ハウス内を保持したい所望の温度を屋内基準温度Ｔとする。エアーコンディショナＡ、温度制御装置Ｂ、重油焚暖房機Ｃの基準温度をそれぞれ、第１設定温度Ｔａ、第２設定温度Ｔｂ、第３設定温度Ｔｃとする。この時、第１設定温度乃至第３設定温度はいずれも所望の温度を設定することが可能であるが、一般的には、屋内基準温度Ｔと同じ温度を設定する。 A description will be given based on an indoor house where the apparatus is used, particularly an agricultural house used by a house farmer. In describing the configuration of the apparatus, refer to FIG. 4 illustrating the flow of the operation of the apparatus. First, a desired temperature at which the inside of the house is desired is set as an indoor reference temperature T. The reference temperatures of the air conditioner A, the temperature control device B, and the heavy oil fired heater C are set to a first set temperature Ta, a second set temperature Tb, and a third set temperature Tc, respectively. At this time, any of the first set temperature to the third set temperature can be set to a desired temperature, but generally the same temperature as the indoor reference temperature T is set.
温度制御装置Ｂでは、第２温度センサ２がハウス内の温度をセンサにて感知し、第２温度センサ２が感知した温度である第２感知温度Ｔ２が第２設定温度＋α（０＜α＜１）に満たない場合は、温度制御部６に備えられた冷却装置４によって第１温度センサ１を冷却するように構成されている。この時、第１温度センサ１が感知する温度を第１感知温度Ｔ１とすると、第１感知温度Ｔ１が少なくとも第１設定温度Ｔａ−１０℃となるように冷却する。
In the temperature control device B, the
そして、第２感知温度が第２設定温度＋α（０＜α＜１）を越えた場合は、冷却装置４の稼働を停止し、第１温度センサ１の冷却を中止する構成となっている。これにより、第１温度センサ１が感知する第１感知温度Ｔ１が徐々に上昇する。 When the second sensed temperature exceeds the second set temperature + α (0 <α <1), the operation of the cooling device 4 is stopped and the cooling of the first temperature sensor 1 is stopped. Thereby, the first sensing temperature T1 sensed by the first temperature sensor 1 gradually increases.
ここで、冷却装置４には、ペルチェ素子をはじめとする熱電素子が組み込まれており、電流を流すことにより発生する吸熱作用を利用して、温度制御部に挿入された第１温度センサ１を冷却する。また、温度変化に応じて温度センサからエアーコンディショナＡに伝送される電気抵抗値を、電子回路を用いて高める方法がある。 Here, the cooling device 4 incorporates a thermoelectric element such as a Peltier element, and the first temperature sensor 1 inserted into the temperature control unit is used by utilizing the endothermic action generated by flowing current. Cooling. Further, there is a method of increasing the electric resistance value transmitted from the temperature sensor to the air conditioner A according to the temperature change using an electronic circuit.
次に本装置を構成する重油焚暖房機Ｃでは、第３温度センサがハウス内の温度をセンサにて感知し、第３温度センサ３が感知した温度である第３感知温度Ｔ３が第３設定温度に満たなくなると、重油焚暖房機Ｃが全力運転を始め、第３感知温度Ｔ３が第３設定温度以上になると重油焚暖房機Ｃの運転を停止する構成となっている。以上が本発明に係る屋内温度制御システム装置の構成である。 Next, in the heavy oil fired heater C constituting this apparatus, the third temperature sensor senses the temperature in the house with the sensor, and the third sensed temperature T3, which is the temperature sensed by the third temperature sensor 3, is set to the third setting. When the temperature does not reach the temperature, the heavy oil fired heater C starts full power operation, and the operation of the heavy oil fired heater C is stopped when the third sensed temperature T3 becomes equal to or higher than the third set temperature. The above is the configuration of the indoor temperature control system apparatus according to the present invention.
図３（Ａ）は、本発明による装置を使用したハイブリッド暖房の加熱機出力の変化を、図３（Ｂ）は、ハイブリッド暖房の加熱機出力の変化（従来技術）を図示したものである。ところで、エアーコンディショナはインバータ制御を利用して運転されている。インバータ制御の下では、エアーコンディショナの設定温度より１０℃以上低い場合には全力で運転が行われるが、４乃至７℃低い程度場合には、全力の５０乃至７０％の能力でしか運転が行われない。 FIG. 3A illustrates the change in the heater output of the hybrid heating using the apparatus according to the present invention, and FIG. 3B illustrates the change in the heater output of the hybrid heating (prior art). By the way, the air conditioner is operated using inverter control. Under inverter control, if the temperature is lower by 10 ° C or more than the set temperature of the air conditioner, operation is performed at full power, but if it is 4 to 7 ° C, operation is performed only at 50% to 70% of full power. Not done.
このため、屋内温度が下がってもエアーコンディショナの出力は中々大きくならない。そのため、ハウス内温度が下がっても最大出力で全力運転をするまでには時間がかかる、いわゆる立ち上がりが遅いことになる。このため、ハウス内温度が下がってしまい、重油焚暖房機が作動してしまうことになり、重油焚暖房機の稼働時間が長くなる。また、重油が燃えてハウス内温度が上がるとエアーコンディショナのインバータ制御により、エアーコンディショナの出力が下がることになり、燃料費の削減が効果的に行われない。 For this reason, even if indoor temperature falls, the output of an air conditioner does not become large moderately. For this reason, even if the temperature in the house decreases, it takes time until the full power operation is performed at the maximum output, so-called rising is slow. For this reason, the temperature in a house will fall, a heavy oil fired heater will operate | move, and the operating time of a heavy oil fired heater will become long. In addition, when heavy oil burns and the temperature in the house rises, the inverter control of the air conditioner reduces the output of the air conditioner, and the fuel cost is not effectively reduced.
一方、本発明に係る屋内温度制御装置を使用すれば、ハウス内温度が下がると、冷却装置４が作動して、エアーコンディショナＡの第１温度センサ１が冷却されるため、エアーコンディショナＡが全力運転をすぐに始めることになる。更に、それでもなお、ハウス内温度が下がるときにのみ、重油焚暖房機Ｃが稼働するように設定し、更に適宜の温度に到達した場合には運転を停止するように設定しているため、重油焚暖房機Ｃが稼働している時間が少なくてすみ、燃料費の削減が効果的に行われる。 On the other hand, if the indoor temperature control device according to the present invention is used, the cooling device 4 is activated when the temperature in the house is lowered, and the first temperature sensor 1 of the air conditioner A is cooled. Will start full power operation immediately. Furthermore, since it is set so that the heavy oil fired heater C is operated only when the temperature in the house is lowered, and when it reaches an appropriate temperature, the operation is stopped.時間 が It takes less time for the heater C to operate, and the fuel cost is effectively reduced.
本装置であるが、実際の使用に際しては図１（Ａ）にあるように、農業用ハウス内の面積に応じて、エアーコンディショナＡ、温度制御装置Ｂ、重油焚暖房機Ｃの台数が異なってくる。エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂは物理的に結合した状態で使用されるので同数となるが、その台数自体はハウスの面積及びエアーコンディショナＡの運転能力。重油焚暖房機Ｃの台数は、ハウスの面積、エアーコンディショナＡの運転能力、重油焚暖房機Ｃの運転能力によって、決定される。また、エアーコンディショナＡと温度制御装置Ｂの組合せが複数ある場合の位置関係、それらと重油焚暖房機Ｃとの位置関係についてもハウスの大きさ、ハウスが設置されている土地環境等によって、温度制御に最適と思われる位置が決定されるものであり、固定されるものではない。 Although it is this device, in actual use, as shown in FIG. 1 (A), the number of air conditioners A, temperature control devices B, and heavy oil tank heaters C varies depending on the area in the agricultural house. Come. Since the air conditioner A and the temperature control device B are used in a physically coupled state, the number is the same, but the number itself is the area of the house and the operating capacity of the air conditioner A. The number of heavy oil fired heaters C is determined by the area of the house, the operating capacity of the air conditioner A, and the operating capacity of the heavy oil fired heater C. In addition, the positional relationship when there are a plurality of combinations of the air conditioner A and the temperature control device B, and the positional relationship between them and the heavy oil fired heater C also depend on the size of the house, the land environment where the house is installed, etc. The position that seems to be optimal for temperature control is determined and not fixed.
Ａ…エアーコンディショナ、Ｂ…温度制御装置、Ｃ…重油焚暖房機、
１…第１温度センサ、２…第２温度センサ、３…第３温度センサ、４…冷却装置、
５…温度判定部、６…温度制御部、Ｔ…屋内基準温度、Ｔａ…第１設定温度、
Ｔｂ…第２設定温度、Ｔｃ…第３設定温度、Ｔ１…第１感知温度、Ｔ２…第２感知温度、
Ｔ３…第３感知温度。
A ... Air conditioner, B ... Temperature control device, C ... Heavy oil fired heater,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st temperature sensor, 2 ... 2nd temperature sensor, 3 ... 3rd temperature sensor, 4 ... Cooling device,
5 ... Temperature determination unit, 6 ... Temperature control unit, T ... Indoor reference temperature, Ta ... First set temperature,
Tb ... second set temperature, Tc ... third set temperature, T1 ... first sense temperature, T2 ... second sense temperature,
T3: Third sensing temperature.
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