JP6804726B2 - 空調システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システムに関するものである。

従来から、建築物に設けられる空調システムとしては、中央熱源機によって調製された冷水又は温水を大容量のポンプにより建築物全体に分配供給するセントラル方式や、比較的小規模の空調機が各所に分散配置された個別方式等が知られている。

また、互いに冷媒配管で接続された室外機と室内機とを有する個別方式の空冷ヒートポンプパッケージ型の空調機（エアコン）と、冷媒配管に接続された熱交換器ユニットと、熱交換器ユニットと冷温水配管で接続された天井放射パネルと、を備えた空調システムが提案されている（下記特許文献１参照）。
この空調システムによれば、熱交換器ユニットが、冷媒配管内を流通する冷媒と冷温水配管内を流通する冷媒とを熱交換し、冷温水配管の冷媒が冷水又は温水に調製される。例えば冷房時には、熱交換器ユニットに設けられた膨張弁が開き、冷温水配管内を冷水の冷媒が流通し、設定温度に達すると膨張弁が閉じる構成とされている。調製された冷水が冷温水配管内を流通して天井放射パネルに供給される。このように、空調機から冷風又は温風が給気として供給されるとともに、天井輻射パネルにより輻射冷暖房を行う構成とされている。

特開２０１４−１５２９７１号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載された空調システムでは、膨張弁が開き冷水を供給後、天井放射パネルの負荷が小さい場合には、天井放射パネルの表面温度が設定温度以下にまで下がり過ぎ、天井放射パネルの表面に結露が発生する虞があるため、膨張弁を早期に閉じて冷水の温度低下を防止しなければならない。よって、膨張弁の性能等に依存し、制御性が悪いという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安定的な制御が可能な空調システムを提案する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る空調システムは、室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続し冷媒が流通する冷媒管と、を有し、空調対象室に冷風又は温風を供給する第一空調機と、前記冷媒管に接続された熱交換器と、該熱交換器に接続され、該熱交換器で前記冷媒と熱交換された冷温水が流通する冷温水配管と、前記冷温水配管に接続され、前記空調対象室に設置された放射パネルと、前記冷温水配管に接続された第二空調機と、を備え、前記第二空調機の冷暖房能力は、前記放射パネルの冷暖房能力の１０〜２０倍で構成され、前記放射パネルの負荷が小さい場合には、前記第二空調機で処理させるように構成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る空調システムは、室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続し冷媒が流通する冷媒管と、を有し、空調対象室に冷風又は温風を供給する第一空調機と、前記冷媒管に接続された熱交換器と、該熱交換器に接続され、該熱交換器で前記冷媒と熱交換された冷温水が流通する冷温水配管と、前記冷温水配管に接続され、前記空調対象室に設置された放射パネルと、前記冷温水配管に接続された第二空調機と、を備え、前記第二空調機に接続された前記冷温水配管の管径を、前記放射パネルに接続された前記冷温水配管の管径よりも大きくすることで、流通する冷温水の量を調整して、前記第二空調機の冷暖房能力が、前記放射パネルの冷暖房能力の１０〜２０倍で構成されるようにしていることを特徴とする。

このように構成された空調システムでは、熱交換器は、冷媒管を流通する冷媒と、冷温水配管を流通する冷温水とを熱交換する。熱交換された冷温水が流通する冷温水配管には、放射パネル及び第二空調機が接続されている。第二空調機の冷暖房能力は、放射パネルの冷暖房能力の１０〜２０倍で構成されている。このため、放射パネルの負荷が小さい場合には、第二空調機で負荷を処理させることができるため、熱交換器の制御性を安定させることができる。

また、本発明に係る空調システムは、前記第二空調機は、前記空調対象室とは異なる空間に設置され、前記冷温水配管は、前記熱交換器に接続された冷温水本管と、該冷温水本管と前記放射パネルとに接続された第一冷温水管と、前記冷温水本管と前記第二空調機とに接続された第二冷温水管と、を有していることが好ましい。

このように構成された空調システムでは、第二空調機は、放射パネルが設置される空調対象室とは異なる空間に設置されている。よって、一の空調システムで、放射パネルが設置される空間及び第二空調機が設置される空間の複数の空間を冷暖房することができる。

本発明に係る空調システムによれば、放射パネルの負荷が小さい場合には、第二空調機で負荷を処理させることができるため、安定的に制御をすることができる。

本発明の一実施形態に係る空調システムを示す図である。 本発明の一実施形態の実施例、比較例に係る空調システムの放射パネルの構成を示す図である。 本発明の一実施形態の比較例に係る空調システムを設置し、温度変化を示すグラフである。 本発明の一実施形態の実施例に係る空調システムを設置し、温度変化を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る空調システムについて、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る空調システムを示す図である。
図１に示すように、空調システム１００は、主空調機（第一空調機、エアコン）１と、熱交換器ユニット（熱交換器）２と、天井放射パネルユニット（放射パネル）３と、ファンコイルユニット（第二空調機）４と、を備えている。居室（空調対象室）Ｓ１には、主空調機１の室内機１１及び天井放射パネルユニット３が設けられている。また、居室Ｓ１に隣接して設けられた廊下Ｓ２には、ファンコイルユニット４が設けられている。
なお、第二空調機として、ファンコイルユニット４の他に、冷温水コイル（不図示）及びファン（不図示）で構成された小型空調機、コンパクトエアハン等も採用することができる。

主空調機１は、室内機１１と、室外機１２と、室内機１１と室外機１２とを接続し、冷媒Ｒ１が流通する冷媒本管（冷媒管）ＴＡと、を有している。主空調機１は、冷媒本管ＴＡ内を流通する冷媒Ｒ１により、室内機１１において冷風又は温風を調製し、調製された冷風又は温風が居室Ｓ１に対して給気ダクト１３を介して給気ＳＡとして供給される。

冷媒本管ＴＡには、分岐冷媒管（冷媒管）Ｔ１が接続されている。この分岐冷媒管Ｔ１には、熱交換器ユニット２が接続されている。また、熱交換器ユニット２には、冷温水本管（冷温水配管）ＵＡが接続されている。

熱交換器ユニット２は、冷媒本管ＴＡを流通する冷媒Ｒ１と冷温水本管ＵＡを流通する冷温水Ｒ２とを熱交換する熱交換器本体２１と、冷温水Ｒ２を冷温水本管ＵＡ内と天井放射パネルユニット３との間で循環させるポンプ２２と、を備えている。さらに、熱交換器ユニット２は、冷温水Ｒ２の熱膨張を吸収する膨張タンク２３と、熱交換器本体２１への冷媒Ｒ１の供給量を膨張弁の操作により制御する制御手段２４と、を有している。

冷温水本管ＵＡには、第一冷温水管（冷温水配管）Ｕ１及び第二冷温水管（冷温水配管）Ｕ２が接続されている。第一冷温水管Ｕ１には、天井放射パネルユニット３が接続されている。第二冷温水管Ｕ２には、ファンコイルユニット４が接続されている。

天井放射パネルユニット３は、居室Ｓ１の天井面に設けられている。天井放射パネルユニット３は、複数のパネル３１を有している。天井放射パネルユニット３には、不図示の循環パイプが設けられている。循環パイプは、第一冷温水管Ｕ１に接続されている。第一冷温水管Ｕ１内を流通する冷温水Ｒ２は、循環パイプに導入される。冷温水Ｒ２が循環パイプ内を流通することで、輻射冷暖房を行う構成とされている。

ファンコイルユニット４は、廊下Ｓ２に設置されている。ファンコイルユニット４は、第二冷温水管Ｕ２を流通する冷温水Ｒ２により、冷風又は温風を調製し、調製された冷風又は温風を吹き出し口から廊下Ｓ２に対して送風する。

ファンコイルユニット４の冷暖房能力は、天井放射パネルユニット３の冷暖房能力の約１０〜２０倍になるように設定されている。本実施形態では、ファンコイルユニット４に接続された第二冷温水管Ｕ２の管径を、天井放射パネルユニット３に接続された第一冷温水管Ｕ１の管径よりも大きくして、流通する冷温水Ｒ２の量を調整して冷暖房能力を調整している。例えば、第二冷温水管Ｕ２は管径約２５ｍｍの配管とし、第一冷温水管Ｕ１は管径約１０ｍｍ〜２０ｍｍの配管とする。また、ファンコイルユニット４を構成するコイル（不図示）の列数を多くすることにより、ファンコイルユニット４の冷暖房能力を高める構成であってもよい。
また、天井放射パネルユニット３の出入口の温度差を約２度に設定して、ファンコイルユニット４の出入口の温度差を約５度に設定して、制御している。

このように構成された空調システム１００では、熱交換器ユニット２は、分岐冷媒管Ｔ１を流通する冷媒Ｒ１と、冷温水本管ＵＡを流通する冷温水Ｒ２とを熱交換する。熱交換された冷温水Ｒ２が流通する第一冷温水管Ｕ１、第二冷温水管Ｕ２には、それぞれ天井放射パネルユニット３、ファンコイルユニット４が接続されている。ファンコイルユニット４の冷暖房能力は、天井放射パネルユニット３の冷暖房能力の１０〜２０倍に設定されている。このため、天井放射パネルユニット３の負荷が小さい場合には、ファンコイルユニット４で負荷を処理させることができるため、熱交換器ユニット２の制御性を安定させることができる。

また、ファンコイルユニット４は居室Ｓ１とは異なる空間である廊下Ｓ２に設置されているため、一の空調システム１００で、複数の空間を冷暖房することができる。

（実施例、比較例）
以下、上記に示す実施形態の実施例について、比較例と比較しつつ説明する。
実施例では、図１に示すファンコイルユニット４は、天井放射パネルユニット３が設けられる居室Ｓ１と同室に設けられている。第二冷温水管Ｕ２を流通する冷温水Ｒ２の量は１６Ｌ／ｍｉｎであり、第一冷温水管Ｕ１を流通する冷温水Ｒ２の量は１．６Ｌ／ｍｉｎである。

図２は本発明の一実施形態の実施例、比較例に係る空調システムの放射パネルの構成を示す図である。
図２に示すように、天井放射パネルユニット３は、４枚のパネル３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄで構成されている。第一冷温水管Ｕ１を流通する冷温水Ｒ２は、パネル３１Ａから順にパネル３１Ｂ、パネル３１Ｃに導入され、パネル３１Ｄから導出する構成である。

実施例ではファンコイルユニット４をＨｉ運転させて、比較例ではファンコイルユニット４を停止している。また、熱交換器ユニット２として、ハイドロユニットＮＨＢＢ１６０Ｖ２Ｃ（ダイキン製）を使用し、出口設定温度を１６度に設定している。サーモＯＮ条件は入口水温が設定温度＋３．５度であり、サーモＯＦＦ条件は出口水温が設定温度−３度又は設定温度−２度が５分連続である。

図３は、本発明の一実施形態の比較例に係る空調システムを設置し、温度変化を示すグラフである。図４は、本発明の一実施形態の実施例に係る空調システムを設置し、温度変化を示すグラフである。
図３に示すように、比較例、つまりファンコイルユニット４を停止している状況では、サーモＯＮ後、急激に温度が下降する。一方、図４に示すように、実施例、つまりファンコイルユニット４をＨｉ運転している状況では、サーモＯＮ後、比較例と比較して温度低下が緩やかである。また、サーモＯＮ及びサーモＯＦＦの時間がほぼ均等とされている。このため、熱交換器ユニット２は安定的に温度制御をすることができる。

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態においては、ファンコイルユニット４は天井放射パネルユニット３が設けられる居室Ｓ１とは異なる空間である廊下Ｓ２に設けられているが、本発明はこれに限られない。天井放射パネルユニット３及びファンコイルユニット４が同一の空間に設けられていてもよい。

また、ファンコイルユニット４が設けられる空間は、廊下Ｓ２に限られない。トイレや喫煙室等の空間であってもよい。

１…主空調機（第一空調機）
２…熱交換器ユニット（熱交換器）
３…天井放射パネルユニット（放射パネル）
４…ファンコイルユニット（第二空調機）
１１…室内機
１２…室外機
１３…給気ダクト
２１…熱交換器本体
２２…ポンプ
２３…膨張タンク
２４…制御手段
１００…空調システム
Ｓ１…居室（空調対象室）
Ｓ２…廊下
ＴＡ…冷媒本管（冷媒管）
Ｔ１…分岐冷媒管（冷媒管）
ＵＡ…冷温水本管（冷温水配管）
Ｕ１…第一冷温水管（冷温水配管）
Ｕ２…第二冷温水管（冷温水配管）
Ｒ１…冷媒
Ｒ２…冷温水

Claims (3)

1. 室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続し冷媒が流通する冷媒管と、を有し、空調対象室に冷風又は温風を供給する第一空調機と、
   前記冷媒管に接続された熱交換器と、
   該熱交換器に接続され、該熱交換器で前記冷媒と熱交換された冷温水が流通する冷温水配管と、
   前記冷温水配管に接続され、前記空調対象室に設置された放射パネルと、
   前記冷温水配管に接続された第二空調機と、を備え、
   前記第二空調機の冷暖房能力は、前記放射パネルの冷暖房能力の１０〜２０倍で構成され、
   前記放射パネルの負荷が小さい場合には、前記第二空調機で処理させるように構成されていることを特徴とする空調システム。
2. 室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続し冷媒が流通する冷媒管と、を有し、空調対象室に冷風又は温風を供給する第一空調機と、
   前記冷媒管に接続された熱交換器と、
   該熱交換器に接続され、該熱交換器で前記冷媒と熱交換された冷温水が流通する冷温水配管と、
   前記冷温水配管に接続され、前記空調対象室に設置された放射パネルと、
   前記冷温水配管に接続された第二空調機と、を備え、
   前記第二空調機に接続された前記冷温水配管の管径を、前記放射パネルに接続された前記冷温水配管の管径よりも大きくすることで、流通する冷温水の量を調整して、前記第二空調機の冷暖房能力が、前記放射パネルの冷暖房能力の１０〜２０倍で構成されるようにしていることを特徴とする空調システム。
3. 前記第二空調機は、前記空調対象室とは異なる空間に設置され、
   前記冷温水配管は、
   前記熱交換器に接続された冷温水本管と、
   該冷温水本管と前記放射パネルとに接続された第一冷温水管と、
   前記冷温水本管と前記第二空調機とに接続された第二冷温水管と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の空調システム。

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