JP6479210B2 - 空気調和システムおよび空気調和システムの制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1における空気調和システムの構成を示す概略図である。
図2に示すように、空気調和システム100は、室内機系統である冷媒回路11と、換気装置系統である冷媒回路21との2つの冷媒系統を含む。
まず、冷房運転時の動作を説明する。冷媒回路11において、圧縮機12から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁13を通過して室外熱交換器14へと流れて室外空気と熱交換して凝縮液化する。凝縮液化した冷媒は、膨張弁15で減圧され低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器16A,16Bへと流れて空気と熱交換してガス化する。ガス化した冷媒は、四方弁13を通過して圧縮機12に吸入される。
(冷媒回路21の蒸発温度の調整動作)
次に、空気調和システム100の冷媒回路21における蒸発温度の調整動作について説明する。後に図7のフローチャートで詳細は説明するが、冷媒回路21の蒸発温度の調整動作では、最大蒸発温度Te_max、最小蒸発温度Te_minを決定し、これらの間の範囲において湿度差ΔXに基づいて目標蒸発温度Teが決定される。そこで、目標蒸発温度Teの決定方法について2例を説明する。
図8は、図1の換気装置の給気通風路Aにおける空気状態の変化を示す空気線図である。図8の空気線図の縦軸は空気の絶対湿度[kg/kg’]、横軸は空気の乾球温度[℃]である。
温度効率ηt=(冷却器26を通過する前後の空気温度差)/(吸込空気IAの温度−蒸発温度) …(1)
冷却器26を通過する前後の空気温度差を(Tdp_0−Tdp_in)とし、(吸込空気IAの温度−蒸発温度)を(Tdp_0−Te_max)とする。すると、以下の式(2)が得られる。
最大蒸発温度Te_maxを上記の式(2)を満たすように決定すれば、供給空気SAの露点温度Tdp_saが、目標絶対湿度における室内空気RAの露点温度(または目標露点温度)Tdp_inと一致する。
最小蒸発温度Te_minは、最大蒸発温度Te_maxから、降下分αを引いた値とする。
そして、換気装置3の給気用送風機28の換気風量Vで、発生潜熱負荷Ltpを処理するための、最大蒸発温度Te_maxからの蒸発温度の低下分を算出し、算出した低下分を降下分αとする。以上のようにして、αを求め、Te_max−αを最小蒸発温度Te_minに設定する。目標蒸発温度Teは、図5、図6に示したように最小蒸発温度Te_minより高く定められるので、制御装置101は、供給空気SAの露点温度が最小蒸発温度Te_minを下回った時には、冷媒圧力を上昇させるように圧縮機等を制御する。制御装置101は冷媒圧力を上昇させるように、圧縮機22の周波数制御を行なう。なお、冷媒圧力を低下させるために、圧縮機22の周波数制御に代えて、または加えて、送風機27の回転速度制御、膨張弁25の開度変更制御等を行なっても良い。
許容湿度差X1は、快適性上許容される湿度差とする。例えば、目標室内温度/目標相対湿度=26℃/50%(絶対湿度x)に対して、実際の室内温度/実際の相対湿度=26℃/55%(絶対湿度x’)まで許容できるとすると、X1=x’−xとなる。この許容湿度差X1は、予め設定した固定値でも良いし、目標室内温度によって変化させても良い。
許容湿度差Tdp1は、快適性上許容される露点温度差とする。例えば、目標室内温度/目標相対湿度=26℃/50%(露点温度Tdp)に対して、実際の室内温度/実際の相対湿度=26℃/55%(絶対湿度Tdp’)まで許容できるとすると、Tdp1=tdp’−tdpとなる。この許容湿度差Tdp1は、予め設定した固定値でも良いし、目標室内温度によって変化させても良い。
ここで、最大蒸発温度Te_maxの決定動作の別の例について説明する。
吸込空気IAの温度T0は、室内空気RAの温度t_raと、室外空気OAの温度t_oaと、全熱交換器30の温度交換効率ηt2とに基づいて決定することができる(ステップS13)。
(変形例2)
上述した動作では、冷却器26の温度効率ηtが予め設定されている場合を説明したが、本発明はこれに限定されない。冷却器26の温度効率ηtを、運転条件などに応じて変化させるようにしても良い。
図12に示すように、吸込空気IAの温度と冷却器26の蒸発温度との温度差ΔTが大きくなるほど、冷却器26の温度効率ηtが大きくなるという関係がある。
図13に示すように、給気通風路Aの風量(排気用送風機29の送風量)が大きくなるほど、冷却器26の温度効率ηtが小さくなる関係がある。
(変形例3)
上記の説明では、冷媒回路21の蒸発温度の調整動作を説明したが、主に顕熱負荷を処理する冷媒回路11の蒸発温度の調整動作も同時に行なってもよい。以下、具体例を説明する。
例えば図15に示すように、温度差ΔTがゼロのとき、目標蒸発温度Te1を最大蒸発温度Te_max1に設定し、温度差ΔTが許容温度T1のとき、目標蒸発温度Te1を最小蒸発温度Te_min1に設定する。なお、温度差ΔTと目標蒸発温度Te1との関係は、図15に示すように比例関係(直線)でも良いし、温度差ΔTが小さいほど傾斜角が小さくなる関数などによって定めても良く、任意に設定できる。
室内、A 給気通風路、B 排気通風路。
Claims (11)
- 第1蒸発器として機能するように構成される第1熱交換器と、
第1圧縮機、第1凝縮器、第1膨張弁および前記第1熱交換器に第1冷媒を循環させるように構成される第1冷媒回路と、
外部から取り入れて前記第1熱交換器によって前記第1冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給するように構成される換気装置と、
前記換気装置の室内側吹出口に設けられ、前記室内側吹出口からの供給空気の露点温度を検出するように構成される検出部と、
前記室内の顕熱負荷を処理する空気調和装置とを備え、
前記空気調和装置は、
第2熱交換器と、
第2圧縮機、第2凝縮器、第2膨張弁および前記第2熱交換器に第2冷媒を循環させる第2冷媒回路とを含み、
前記第1冷媒回路および前記第2冷媒回路を制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、室内空気の温度と前記室内空気の目標温度との差に応じて、前記第2冷媒回路の蒸発温度を制御するとともに、前記検出部によって検出された前記供給空気の露点温度が、予め設定された前記室内空気の目標露点温度を上回ったときに前記第1熱交換器における前記第1冷媒の圧力を低下させるように構成される、空気調和システム。 - 前記制御装置は、前記室内空気の目標絶対湿度における露点温度を前記目標露点温度として設定する、請求項1に記載の空気調和システム。
- 前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の絶対湿度と、前記目標露点温度と、前記第1熱交換器の温度効率とに基づいて、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を求め、
前記制御装置は、前記供給空気の露点温度が、前記最大蒸発温度を上回ったときに前記第1熱交換器における前記第1冷媒の圧力を低下させる、請求項1または2に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、前記検出部によって検出された前記供給空気の露点温度が、最小蒸発温度を下回ったときに前記第1熱交換器における前記第1冷媒の圧力を上昇させるように構成され、
前記最小蒸発温度は、前記最大蒸発温度よりも所定の値だけ低い温度である、請求項3に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の絶対湿度に基づき、前記吸込空気の露点温度を求め、
前記制御装置は、前記吸込空気の露点温度と前記目標露点温度との差分と、前記吸込空気の露点温度と前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度との差分との比が、前記第1熱交換器の温度効率と一致するように、前記最大蒸発温度を決定する、請求項1または2に記載の空気調和システム。 - 前記換気装置は、
室外空気を室内に供給する給気通風路と、
前記室内空気を室外に排気する排気通風路と、
前記給気通風路を流れる前記室外空気と前記排気通風路を流れる前記室内空気との間で全熱交換を行なう全熱交換器とを備え、
前記第1熱交換器は、前記給気通風路において前記全熱交換器の下流に配置され、
前記制御装置は、前記室内空気の絶対湿度と、前記室外空気の絶対湿度と、前記全熱交換器の絶対湿度交換効率とに基づいて、前記吸込空気の絶対湿度を決定する、請求項3または4に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、前記第1熱交換器へ流入する吸込空気の温度と、前記目標露点温度と、前記第1熱交換器の温度効率とに基づいて、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を決定する、請求項1または2に記載の空気調和システム。
- 前記制御装置は、前記吸込空気の温度と前記目標露点温度との差分と、前記吸込空気の温度と前記最大蒸発温度との差分との比が前記第1熱交換器の温度効率と一致するように、前記最大蒸発温度を決定する、請求項7に記載の空気調和システム。
- 前記換気装置は、
室外空気を室内に供給する給気通風路と、
前記室内空気を室外に排気する排気通風路と、
前記給気通風路を流れる前記室外空気と前記排気通風路を流れる前記室内空気との間で全熱交換を行なう全熱交換器とを備え、
前記第1熱交換器は、前記給気通風路において前記全熱交換器の下流に配置され、
前記制御装置は、前記室内空気の温度と、前記室外空気の温度と、前記全熱交換器の温度交換効率とに基づき、吸込空気の温度を決定する、請求項7または8に記載の空気調和システム。 - 前記制御装置は、前記目標露点温度と一致する蒸発温度である最大蒸発温度を上限として、前記蒸発温度の範囲である蒸発温度範囲を設定し、
前記制御装置は、前記室内空気の絶対湿度と前記室内空気の目標絶対湿度との差に応じて、前記蒸発温度範囲内で前記蒸発温度の目標値を決定し、
前記制御装置は、決定した前記目標値となるように前記第1冷媒回路の蒸発温度を制御する、請求項2〜9のいずれか1項に記載の空気調和システム。 - 第1蒸発器として機能するように構成される第1熱交換器と、第1圧縮機、第1凝縮器、第1膨張弁および前記第1熱交換器に第1冷媒を循環させるように構成される第1冷媒回路と、外部から取り入れて前記第1熱交換器によって前記第1冷媒と熱交換させた空気を、室内へ供給するように構成される換気装置と、前記換気装置の室内側吹出口に設けられ、前記室内側吹出口からの供給空気の露点温度を検出するように構成される検出部と、前記室内の顕熱負荷を処理する空気調和装置とを有する空気調和システムの制御方法であって、
前記空気調和装置は、
第2熱交換器と、
第2圧縮機、第2凝縮器、第2膨張弁および前記第2熱交換器に第2冷媒を循環させる第2冷媒回路とを含み、
前記空気調和システムの制御方法は、
室内空気の温度と室内空気の目標温度との差に応じて、前記第2冷媒回路の蒸発温度を制御するステップと、
前記検出部の検出結果から前記供給空気の露点温度を算出するステップと、
前記供給空気の露点温度が、予め設定された前記室内空気の目標露点温度を上回ったときに前記第1熱交換器における第1冷媒の圧力を低下させるステップとを備える、空気調和システムの制御方法。
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