JPH0310855B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本第１、及び、第２発明は、貯槽と熱源装置を
熱源流体用循環路で接続し、複数の空調用熱交換
器を前記貯槽に並列接続し、１日のうちの空調不
要時間帯や全体空調負荷が小さな時間帯における
熱源装置の余剰能力を利用した貯槽への蓄熱によ
つて、最大空調負荷に比して熱源装置を能力的に
小型なものですませられるようにした空調装置に
関する。

従来、上記空調装置において、エアハンドリン
グユニツトやフアンコイルユニツト等の各種空調
用熱交換器の複数により各別に空調される複数空
調ゾーンのうちの１つが例えば集会室や会議室で
ある場合、そのゾーンにたまに定員に近い大人数
を収容するときにのみ、そのゾーンの空調（冷
房）負荷が一時的に大きくなることに対して、そ
のゾーンの空調用熱交換器に対する貯槽からの熱
源流体供給量を増大させることのみで対処してい
た。

しかしながら、蓄熱槽としての貯槽を備える型
式にあつては、例えば冷房時、即ち貯槽内が冷水
の場合には、第４図に示すように、貯槽からの取
出流体温度t_tと熱源装置からの供給流体温度t_Rと
に、貯槽の混合損失等に起因した空調運転開始当
初からの温度差があり、かつ、取出流体温度t_t
に、空調運転による蓄熱熱量消費に伴なう経時的
な温度上昇が本来的にあつて、空調用熱交換器や
配管、ポンプ等の容量が第４図のt_t2で示す熱源
流体の最高温度のとき能力不足とならないように
決定されるので、前述如き貯槽からの熱源流体の
供給量制御だけで特定ゾーンの一時的な大負荷に
対処しようとすると、熱源流体の最大供給量が極
めて大となつて、処理流量面で特定ゾーンの配
管、ポンプに大型なものを予め選定しなければな
らなくなつたり、又、供給量を少しでも制御しよ
うとすると熱交換器のコイル列数が増大する等、
熱交換器に熱交換能力の大きな大容量のものを予
め選定しなければならなくなり、一時的な大負荷
となる時間がまれで限られているにもかかわら
ず、それに対処するだけのために特定ゾーンに大
容量の設備が必要となつて設備費、及び、ランニ
ングコスト面で極めて不利となる問題があつた。

更に、空調対象空間を、例えば第２図に示すよ
うに、夫々向かう方位の異なる外壁に各別に面す
る複数の空調ゾーンS_2,3…に区分けした場合、第
３図に示すように負荷Ｑがピークとなる空調ゾー
ンS_2,3…が、日射の方位変化に起因して時間Ｔの
経過とともに順次移行するのであるが、それら各
空調ゾーンS_2,3…のピーク負荷の夫々に熱源流体
の供給量制御だけで順次対処しようとすると、前
述と同様に貯槽からの取出流体温度t_tと熱源装置
からの供給流体温度t_Rとの差、及び、取出流体温
度t_tの温度上昇のために、各熱交換器の夫々、並
びに、それらに対する配管、ポンプに処理流量
面、又は、熱交換能力面で予め大型なものを選定
しなければならなくなり、各空調ゾーンの負荷ピ
ーク時間の夫々は限られているにもかかわらずそ
れらに順次対処するだけのために、各空調ゾーン
の夫々に大容量の設備が必要となつて、全体とし
ての設備費、及び、ランニングコストが莫大とな
る問題もあつた。

又、上述の如き各問題は、暖房時においても全
く同様である。

本第１発明の目的は、本来構成を利用した合理
的な改良により、まれで、かつ、限られた時間帯
にのみ大きな空調負荷を生じる特定空調ゾーンに
対する必要設備容量を軽減する点にある。

本第１発明の特徴構成は、冒記空調装置におい
て、前記熱交換器のうちの１つの熱源流体供給管
を前記熱源装置にバイパス管によつて接続し、前
記バイパス管に対して熱源流体供給量を調節する
流量調節装置を設けてあることにあり、その作
用・効果は次の通りである。

つまり、本来装備される熱源装置を有効利用し
て、流量調節装置の操作により、特定空調ゾーン
の負荷が所定の予想負荷を上廻つた時にのみ、そ
のゾーンの熱交換器に熱源装置からの熱源流体を
バイパス管を介して、単独に、ないし、貯槽から
の熱源流体と適当に合流させて直接供給するので
ある。

すなわち、熱源装置からの直接流体供給によ
り、特定ゾーンの熱交換器への供給流体温度を、
冷房の場合には貯槽からの取出熱源流体温度より
もより低温に、かつ、暖房の場合にはより高温に
制御して負荷の増大に対処するものであるから、
貯槽からの取出熱源流体の経時的温度変化等の影
響を受けることの無い状態で、熱源流体供給量を
あまり増大せずに特定ゾーンの一時的な大負荷に
対処することができ、その結果、その大負荷に備
えるための処理流量面における配管、ポンプの大
型化を回避できると共に、流体供給量の増大を抑
制するための熱交換能力面における熱交換器の大
型化を回避できて、従前の如き貯槽からの熱源流
体の供給量制御のみによるものに比して、特定空
調ゾーンに対する必要設備容量を大巾に軽減で
き、貯槽を設けることによる熱源装置の小型化と
いう本来利点と相埃つて、イニシヤルコスト、及
び、ランニングコストのいずれにも極めて有利な
空調装置にできた。

本第２発明の目的は、各空調ゾーンの空調負荷
変動傾向に着目し、かつ、本来構成を利用した合
理的な改良により、負荷ピーク時が互いにズレる
複数空調ゾーンに対する必要設備容量の夫々を軽
減する点にある。

本第２発明の特徴構成は、冒記空調装置におい
て、前記熱交換器の複数夫々の熱源流体供給管を
前記熱源装置に各別のバイパス管によつて並列接
続し、前記バイパス管夫々に対して各別に熱源流
体供給量を調節する流量調節装置を設けてあるこ
とにあり、その作用・効果は次の通りである。

つまり、区分した各空調ゾーンの負荷ピーク時
が、例えば空調ゾーンを方位ごとに区分けした場
合等に日射方位変化に起因して時間的にズレるこ
とに着目し、又、熱源装置を更に有効利用して、
流量調節装置の操作により、ピーク負荷の時間的
な、かつ、各ゾーンにわたる場所的な移行に追従
させる状態でピーク負荷状態にある空調ゾーンの
熱交換器にのみ選択的に、熱源装置からの熱源流
体を、バイパス管を介して、単独に、ないし、貯
槽からの熱源流体と適当に合流させて順次的に直
接供給するのである。

すなわち、熱源装置からの選択的な直接流体供
給により、各空調ゾーンの熱交換器への供給流体
温度を各別に制御して、夫々の最大ピーク負荷、
及び、それらピーク負荷の場所的な移行に対処す
るものであるから、前述第１発明の場合と同様に
して、各ピーク負荷に備えるための処理流量面に
おける、配管、ポンプの大型化を回避できると共
に、熱交換能力面における各熱交換器の大型化を
回避でき、その結果、従前の如く、貯槽からの熱
源流体の供給量制御だけで各ピーク負荷、及び、
ピーク負荷の場所的な移行に対処するに比して、
夫々の空調ゾーンにおける必要設備容量を大巾に
軽減できて、全体設備として極めて大巾な設備削
減を達成し得るに至り、更に一層、イニシヤル及
びランニングコスト面で有利な空調装置にでき
た。

次に本第１発明の実施例を第１図、及び、第４
図に基づいて説明する。

第１図に示すように、空調用冷水を貯留する蓄
熱用貯槽１と熱源装置としての冷凍機２とを、第
１循環ポンプ３を介装した循環路４で接続し、エ
アハンドリングユニツト等の複数の空調用熱交換
器A_1,2,3を、それらと貯槽１との間で各別に冷水
循環が行なわれるように、第２循環ポンプ５、及
び、分流用ヘツダー６を介して貯槽１に並列的に
接続してある。

そして、空調対象空間Ｓを、一般事務室に用い
る２つの空調ゾーンS₁，S₂と、会議室に用いる１
つの空調ゾーンS₃とに区分けすると共に、それら
空調ゾーンS_1,2,3を前記空調用熱交換器A_1,2,3で各
別に空調するように空調系統を区分してある。

図中AV₀は、貯槽の貯留冷水温度検出に基づ
いて合流比を自動変更制御する合流三方弁であ
り、又、V_1,2,3は、各空調系統への基本的冷水供
給量比を設定する流量調節弁である。

更に、AV_1,2,3は、各空調ゾーンS_1,2,3に設けた
温度センサーC_1,2,3からの室温情報に基づいて熱
交換器A_1,2,3への冷水供給量を各別に自動調節制
御する二方弁である。

空調負荷が他の事務室系空調ゾーンS₁，S₂に比
して収容人数の大小により特に大きく変動し、か
つ、たまに大人数を収容するために負荷が一時的
に大きくなる会議室系空調ゾーンS₃に対する熱交
換器A₃の冷水供給系統において、その熱交換器
A₃と分流用ヘツダー６とを接続する冷水供給管
P₃に、冷凍機２の冷水出口部分を、バイパス管
Pa、及び、送水ポンプ７を介して短絡持続する
と共に、会議室系空調ゾーンS₃に設けた前記温度
センサーC₃からの情報に基づいて前記冷水供給
量調節用の二方弁AV₃を優先する状態で自動制
御装置８により操作される合流三方弁AVaを、
それによつて冷凍機２からの直接冷水と貯槽１か
らの取出冷水との合流比が変更調節されるよう
に、バイパス管Paと冷水供給管P₃との接続部に
介装してある。

つまり、会議室系空調ゾーンS₃の空調負荷が大
きくなつて貯槽１から供給される冷水の供給量制
御だけでは能力的に対処しきれなくなつた時に、
冷凍機２からの低温t_Rの冷水を熱交換器A₃に適切
量だけ自動的に直接供給して、供給冷水の温度を
低下させることにより、第４図に示す如き貯槽１
からの取出冷水温度t_tの蓄熱熱量消費に伴なう経
時的温度上昇にかかわらず熱交換器A₃をより高
い能力状態で機能させて大負荷に対処するよう
に、換言すれば、会議室系空調ゾーンS₃の最大空
調負荷に比して熱交換器A₃を能力的に小型なも
のですませられるようにしてある。

次に本第２発明の実施例を第２図ないし第４図
に基づいて説明する。

尚、前述本第１発明の実施例で説明したもの、
並びに、それに準ずるものには同一符号、ない
し、添字が続く符号を付して説明を省略する。

第２図に示すように、空調対象空間Ｓを北外
壁、西外壁、南外壁、及び、東外壁の夫々に各別
に面する４つの空調ゾーンS_1〜4と、空間中央に位
置する空調ゾーンS₅とに区分けすると共に、それ
ら空調ゾーンS_1〜5を、冷水貯槽１に並列接続した
５個の空調用熱交換器A_1〜5で各別に空調するよ
うに空調系統を区分けしてある。

第３図に示すように、１日の空調時間帯におけ
る空調負荷Ｑが日射方位変化に起因して特に大き
く変動するゾーンS₂，S₃，S₄に対する熱交換器
A_2,3,4の冷水供給系統において、それら熱交換器
A_2,3,4と分流用ヘツダー６とを接続する冷水供給
管P_2,3,4に、冷凍機２の冷水出口部分を、各別の
バイパス管Pa，ｂ，ｃを介して並列的に、かつ、
送水ポンプ７を介して短絡接続すると共に、予め
設定されたタイムスケジユールに基づいて制御装
置８により自動制御操作される合流三方弁AVa，
ｂ，ｃを、それらによつて冷凍機２から直接供給
される冷水と貯槽１からの取出冷水との合流比が
変更調節されるように、バイパス管Pa，ｂ，ｃ
と冷水供給管P_2,3,4との夫々の接続部に各別介装
してある。

つまり、第３図に示すように、各空調ゾーン
S_2,3,4の空調負荷Ｑの夫々が設定負荷値Qaよりも
大きくなる負荷ピーク時間帯T₂，T₃，T₄に、そ
れらピーク負荷状態にある空調ゾーンS_2,3,4の熱
交換器A_2,3,4に対してのみ冷凍機２からの低温t_R
の冷水の適当量を選択的に直接供給して、供給冷
水の温度を低下させることにより、第４図に示す
如き、貯槽１からの取出冷水温度t_tの蓄熱熱量消
費に伴なう経時的温度上昇にかかわらずピーク負
荷状態にある熱交換器A_2,3,4を選択的に高い能力
状態で機能させて、各ゾーンS_2,3,4にわたるピー
ク負荷の場所的な移行に追従しながら、夫々の最
大ピーク負荷に対処するように構成してある。

次に本第１発明、及び、第２発明の変形・応用
例を説明する。

暖房空調は、熱源装置としてボイラ等を貯槽１
に所定配管状態で接続すれば良く、又、冷凍機と
ボイラとを択一的使用自在に貯槽１に対して付設
し、冷房、暖房のいずれにも使用できるようにし
ても良く、それら冷凍機、ボイラー等を称して熱
源装置２と称する。

空調空間Ｓを複数の空調ゾーンS₁，₂…に区分け
するに、使用形態の異なる室ごとの区分けや、方
位を基準にした区分けに代えて、階層ごとの区分
け、あるいは、外壁や屋上スラブに面するか否か
の区分け等、種々の区分け形態を適用できる。

各空調ゾーンS_1,2…に各別対応させる空調用熱
交換器A_1,2…は、エアハンドリングユニツトや、
フアンコイルユニツト、あるいは温水循環型フロ
アーヒーテイング型式等、種々の型式のものを適
用でき、又、１つの空調ゾーンS_1,2…対応させる
熱交換器A_1,2…のユニツト数は適宜変更が可能で
あり、１つの空調ゾーンS_1,2…に対応する単数な
いしは複数のユニツトを称して１つの熱交換器
A_1,2…と称する。

熱源流体としては、冷水や温水に代えて各種熱
媒流体を適用できる。

熱交換器A₃，A_2,3…に熱源装置２からバイパス
管Pa，Pa，ｂ…を介して熱源流体を直接供給す
るに、熱源装置２からの単独供給、あるいは、貯
槽１からの熱源流体との合流供給のいずれをも採
用できる。

更に、熱源装置２からバイパス管Pa，Pa，ｂ
…を介して直接供給する熱源流体の供給量を調節
するための構造として、合流三方弁AVa，AVa，
ｂ…を用いるに代えて種々の弁機構を適用でき、
それら弁機構を総称して流量調節装置AVa，
AVa，ｂ…と称する。

又、流量調節装置AVa，AVa，ｂ…を操作す
るに、対象空調ゾーンS₃，S_2,3…の負荷検出や、
予め設定した空調運転のタイムスケジユールに基
づいて自動制御操作するに代えて、種々の自動制
御形態、ないし人為操作形態を適用できる。

本第１、及び、第２発明による空調装置は、ビ
ル空調や工場空調、あるいは産業用特殊空調等、
種々の空調に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本第１発明の実施例を示す概略系統
図、第２図、及び、第３図は、本第２発明の実施
例を示す図であり、第２図は、概略系統図、第３
図は、空調負荷Ｑの変動を時間Ｔをパラメータと
して示すグラフ、第４図は、本第１発明及び、第
２発明において貯槽からの取出熱源流体温度t_tの
変化を時間Ｔをパラメータとして示すグラフであ
る。 １……貯槽、２……熱源装置、４……循環路、
A_1,2… ……空調用熱交換器、P₃，P_2,3… ……
供給管、Pa，Pa，ｂ… ……バイパス管、
AVa，AVa，ｂ… ……流量調節装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 貯槽１と熱源装置２を熱源流体用循環路４で
   接続し、複数の空調用熱交換器A_1,2…を前記貯槽
   １に並列接続した空調装置であつて、前記熱変換
   器A_1,2…のうちの１つA₃の熱源流体供給管P₃を
   前記熱源装置２にバイパス管Paによつて接続し、
   前記バイパス管Paに対して熱源流体供給量を調
   節する流量調節装置AVaを設けてある空調装置。 ２ 貯槽１と熱源装置２を熱源流体用循環路４で
   接続し、複数の空調用熱交換器A_1,2…を前記貯槽
   １に並列接続した空調装置であつて、前記熱交換
   器A_1,2…の複数A_2,3…夫々の熱源流体供給管P_2,3
   …を前記熱源装置２に各別のバイパス管Pa，ｂ
   …によつて並列接続し、前記バイパス管Pa，ｂ
   …夫々に対して各別に熱源流体供給量を調節する
   流量調節装置AVa，ｂ…を設けてある空調装置。