JPH04103933A

JPH04103933A - 既設建物の空調設備改修方法

Info

Publication number: JPH04103933A
Application number: JP21981990A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Ochiai; 落合　弘文
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1992-04-06
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP2588438B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、オフィスビル等の既設の空調設備を大容量の
ものに経済的に改造する空調設備改修方法に関する。

〔発明の背景］近年、コンピュータや各種ＯＡ機器類の導入によって、
オフィスビルの室内顕熱が増大する方向にある。新築す
る建物であれば、このような負荷増大を見込んだ空調設
備の設計ができるが、既に建てられて何年か経過してい
る建物では、負荷が大きくなったからと言って簡単に設
備を増加するわけにはいかない。特にビル空調は水熱源
方式を採用しているところが多く、冷凍機や冷却塔等が
既設容量のまま固定されており５　また建物内に縦横に
必要径の水配管が施設完了している。このような既設設
備をフル稼働しても負荷の増大に対処できない場合には
何らかの対策を施すことが必要である。

負荷の増大が１０〜２０％程度であれば、その室に空気
熱源式のヒートポンプを増設する等によってしのくこと
はできる。しかし、負荷が当初の設計より２倍近く増大
するとなると、既設の設備を全部入れ換えることが必要
となる。これは新設の場合よりも一層経費が嵩み、場合
によっては施工できないところもある。したがって、建
物を建て直すといったことが行われていた。

負荷が当初の設計より２倍、３倍と増大しても水熱源方
式の既設の熱源機器や配管をそのまま生かして、増大し
た負荷を処理することができれば極めて有利である。

本発明はこの要求を満たすことを目的としたものである
。

〔発明の構成〕

本発明は、冷水で空気を冷却する空調機群と該冷水を製
造するための冷凍機を備えた既設建物について、建物使
用者側の事情により内部発生熱負荷が当初の設計容量を
大幅に超えたさいに、該冷凍機と空１ｉｌｌ１群を結ぶ
配管施設を実質的に変更することな（空調設備を改修す
る方法であって、水側熱交換器と空気側熱交換器との間
でヒートポンプを形成したヒートポンプ式空調機であっ
て且つ水側熱交換器への送水ポンプを内蔵した空！１Ｎ
１！を新たに設置すると共に、この空調機の水側熱交換
器を該既設配管から引き出したローカル配管に接続し、
該既設冷凍機に戻る前の水を予冷するための水冷却器を
配管中に介装させることを特徴とする。

さらに本発明は、−層の負荷増大に対処する方法として
、冷水で空気を冷却する既設のファンコイル群を撤去し
、水側熱交換器と空気側熱交換器との間でヒートポンプ
を形成したヒートポンプ式空調機であって且つ水側熱交
換器への送水ポンプを内蔵した空調機の群を新設し、こ
の空調器群の各水側熱交換器を該既設配管更には既設配
管から引き出したローカル配管に接続し、各空調機群を
経て昇温した温水を該既設冷凍機で冷却する前に新設し
た水冷却器および冷却塔で予冷することを特徴とする既
設建物の空調設備改修方法を捉供する。

ここで、水冷却器は水対水熱交換器がらなり。

この熱交換器に空気熱源チラーユニットから冷水を循環
供給するようにする。また、ヒートポンプ式空調機とし
ては、水側熱交換器を通過したあとの水と給気とを熱交
換させる空気再熱器を備えた構成のものであるのがよい
。

〔作用〕

冷水を用いて空気を冷却する既設の空調機はそのままに
して、或いはそれを撤去して、新設するヒートポンプ式
空調機はそれぞれポンプを備えているので、この各自の
ポンプ動力で既設配管から冷水゛を取入れることができ
る。新設空調機にょって冷凍機容量は不足することにな
るが、この不足分は水冷却器で賄う。この水冷却器に通
水して既設冷凍機の容量に見合う温度にまで冷却し、こ
れを冷ｉ機に送り込むことによって既設冷凍機や冷却塔
はそのままの容量で運転できることになる。

水冷凍器での放熱は新設する空気熱源チラーユニットで
行なう。空気再熱器を備えたヒートポンプ式空調機の新
設によって調温、調湿が行なえる。

これはコンピユータ室等に有利である。

〔実施例〕

第１図は、既設建物の既設空調設備（水熱源方式）の例
を示した′ものである。実際には温水の製造も行って暖
房運転もできるのが通常であるが。

本発明は冷房運転の容量を増大することを意図してい゛
るので、暖房のための熱源機器は省略しである。１は冷
水を用いて空気を冷却する空調機であり、建物の各階に
必要台数設置される。この既設空調機１は２図示の例で
はファン２とコイル３とを備えたファンコイルユニット
が使用されているが、場合によっては水熱源ヒートポン
プユニットであるときもある。これら既設空調機群１に
冷水を供給するための冷凍機４と、冷凍１１４の冷却水
を放熱するための冷却塔５が既に設置され、また冷水ポ
ンプ６と冷却水ポンプ７も規定容量のものが既に設置さ
れている。各空調ＩＩＩと冷凍機４との間には必要な配
管が施設されているが、これは冷凍機４から各空調機１
に向かうメイン往管８および横引き往管９と、各空調機
１から冷凍１１４に戻る横引き連管１０およびメイン連
管１１とからなっている。

第２図は、第１図で説明した１〜１１の機器や配管はそ
のままにして１本発明に従う改修例を示したものであり
、破線で囲ったＡ部分とＢ部分が増設個所を示している
。

Ａ部分は新設する空調機群を示しており、これらの空調
機１３は、水側熱交換器１４と空気側熱交換器１５との
間でヒートポンプを形成したヒートポンプ式空ａｉｍで
あり、それぞれ専用のポンプ１６を備えている。これら
の新設空調機１３に対しては、既設の横引き往管９に一
端を接続し、既設の横引き連管１０に他端を接続するよ
うに施設したローカル配管１７を経て冷水を供給する。

すなわち、それぞれ専用のポンプ１６を稼働して各水側
熱交換器１４に循環供給する。

Ｂ部分は新設する熱源機器類を示しており、既設のメイ
ン連管１１に、水対水熱交換器からなる水冷却器１９を
介装させ、この水冷却器１９で予冷したうえで冷凍機４
に戻すようにする。この水冷却器１９における冷熱源は
、新設する空気熱源チラーユニット２ＪＯで製造した冷
水を用い、これをポンプ２１によって循環させる。

このＡ部分とＢ部分の増設によっても、既設の配管８．
９，１０．１１はそのままの状態で（径大管に取り替え
る必要な（）利用することができ、ポンプ６もそのまま
の容量で使用できる。もちろん冷凍機４および冷却塔５
もそのままであり、冷却水ポンプ７や冷却水配管もその
ままでよい。

いま、第１図の既設の設備が２００ＲＴの冷凍機を使用
し、既設空調機１の全体で２００［？Ｔ相当の運転を行
っていたシステムを、第２図に示した新設空調機１３の
全体でさらに２００ＲＴ相当の運転を行うことにより、
冷房能力を２倍に引き上げる場合に。

メイン往管路に流れる水量は改修前後で変わりはなく　
２０００１　／ｗｉｎの一定として、各管路に流れる水
温の例を第２図中に記入した。この場合、チラーユニッ
ト２０における冷却能力は２６ＯＲＴ相当を必要とし、
新設空調機１３の全体に流れる水量は５７０１）蒙ｉｎ
となる。

第３図は、新設する空調機１３の例を拡大して示したも
のである。水側熱交換器１４と空気側熱交換器１５との
間には圧縮機２３および膨張弁２４を介して冷媒配管し
てヒートポンプが形成され、水側熱交換器１４には付設
のポンプ１６によってローカル配管１７から冷却水が循
環供給される。このポンプ１６付設のヒートポンプ式空
調機１３には、水側熱交換器１４を通過して加温された
水をｐ！Ｉ！源とする空気再熱器２５を設けることがで
きる０図示の例では、水側熱交換器１４へのローカル往
管２６と出側のローカル連管２７との間に、水側熱交換
！１１４をバイパスするバイパス管２８を設け１　ロー
カル連管２７とバイパス管２８との間において、空気再
熱器２５を循環する水路が三方弁２９を介して設けられ
ている。また、ローカル連管２７には戻り水量を制御す
る制御弁３０が設けである。なお、３】は給気ファンを
示す。

水側熱交換器１４が凝縮器として機能するヒートポンプ
運転が行われると、ローカル連管２７に流れる水温は上
昇するが、その水温はローカル往管２６に供給される水
温によっても異なるが、３５〜３７℃程度となるような
制御を行なうことができる。この場合、第２図に示した
ように、ローカル往管２６での水温は７　”Ｃの場合も
あるが、３０°Ｃ以下であればヒートポンプの運転は可
能である。この３５〜３７℃程度にまで加温された温水
を再熱器２５に通水することによって、空気側熱交換器
１５で過冷却された空気を必要な温度にまで加熱し、空
気側熱交換！ｉ１５では適冷により冷却除湿を行なうこ
とができる。そのさい、制御弁３０の開度制御によって
、主系統から供給される冷却水と水側熱交換器１４を通
過したあとの戻り水との混合量を制御することができ、
これによって水側熱交換器１４に入る水温の温度制御が
行なえる。３２はこのための温度計を示している。この
制御動作によって、必要な空気温度に制御したうえ除湿
の程度がＪ！節できる。

第４図は２本発明に従う他の改修例を示したもので、Ｃ
部分、Ｄ部分およびＥ部分が第１図の既設設備を改造し
たところである。Ｃ部分では、当初（第１図）のファン
コイル１を全て撤去したうえ、ヒートポンプ式空調機１
３を新設したものである。この新設空調機１３は第２図
（更には第３図）で説明したものに対応している。Ｄ部
分では、水冷却器１９に加えて冷却塔３５を新設した以
外は、第２図と同様の増設設備を示している。Ｅ部分で
は水対水熱交換器３６とポンプ３７を新設し、該熱交換
器３６において、冷凍機４の１次側冷水回路とメイン往
還管の２次側冷水回路とを間接的に接続したものである
。第４図中において、第２図と同し参照数字を付した機
器や配管は、第２図で説明したものと同じ内容である。

第１図の既設の設備が２００ＲＴの冷凍機を使用し。

既設空調機１の全体で２００ＲＴ相当の運転を行ってい
たシステムを、第４図に示した新設空Ｅｉｌｌｌ１３の
全体で４００ＲＴ相当の運転を行うことにより、冷房能
力を２倍に引き上げる場合に、各管路に流れる水温の例
を第４図中に記入した。ただし、１次側冷水回路には当
初のポンプ６によって２０００１２　／ｓｉｎの水量を
当初と同じだけ流し、２次側冷水回路の流量を１３１０
１　／ｗｉｎとしている。この場合、チラーユニット２
０における冷却能力は１３０１？Ｔ相当、冷却塔３５の
冷却能力を１３０ＲＴ相当とし、冷却塔３５には全循環
小量１３１０１７ｓｉｎを送り込む、この例では２次側
冷水回路の往管と連管の水温の温度差を自由に設定でき
るようになる。したがって、各空調ｌｌ１１３の水側熱
交換器１４から出る水温を高く設定することによって、
冷却塔３５を用いた放熱が可能となる。その結果、負荷
が２００１１７から４００１？Ｔに増えても、　１３０
ＲＴ分を冷却塔で放熱できるので、冷熱源（チラーユニ
ット）の増設は１３ＯＲＴ分でよいことになる。

第５図は、２次側冷水回路の水量を当初２０００ｊ！／
１Ｉｉｎの最大として、当初の４倍近い８００１１Ｔま
で負荷処理能力を高めた例を示しており、設備構成自体
は第４図と同様である。この場合、冷却塔３５では２０
０ＲＴ相当の放熱を行い、チラーユニット２０ではその
台数を増やして６７５ＲＴ相当の容量とすることになる
。

〔効果〕

以上のように２本発明によれば、既設の配管。

冷凍機、冷却塔、メインポンプ等の設備をそのまま生か
しながら、内部発生負荷が２倍、３倍と増えたとしても
、その負荷増大を簡単な設備の増設だけで賄うことがで
きる。したがって、旧来の建物を最近のＯＡ機器類が増
大したオフィスビルに使用する場合にも、経済的に対処
することができる。また、再熱器を備えたヒートポンプ
式空調器を用いることによって、！Ｉ湿も可能となり、
健全な環境を作り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明で対象とする既設建物における既設空
調設備の例を示した機器配置系統図、第２図は本発明に
従って改修した空調設備の例を示す機器配置系統図、第
３図は本発明法で増設したヒートポンプ式空調機の構成
例を示す機器配置系統図、第４図は本発明に従って改修
した空調設備の他の例を示す機器配置系統図、第５図は
本発明に従って改修した空調設備のさらに他の例を示す
機器配置系統図である。１・・既設空調機、　　　　２・・コイル。３・・ファン　　　　　　４・・既設冷凍機。５・・既設冷却塔、　　　　６・・既設冷水ポンプ。７・・既設冷却水ポンプ、８・・既設メイン往管。９・・横引き往管、１０・・横引き連管。１１・・既設メイン選管。１３・・新設空調機（ヒートポンプ式空調機）。１４・・水側熱交換器、１５・・空気側熱交換器。１６・・新設空調機に付属のポンプ。１７・・ローカル配管、１９・・水冷却器２０・・空気
熱源チラーユニット。２５・・空気再熱器、３５・・新設冷却塔。３６・・冷水熱交換器、３７・・新設ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）冷水で空気を冷却する空調機群と該冷水を製造す
るための冷凍機を備えた既設建物について、建物使用者
側の事情により内部発生熱負荷が当初の設計容量を大幅
に超えたさいに、該冷凍機と空調機群を結ぶ配管施設を
実質的に変更することなく空調設備を改修する方法にお
いて、水側熱交換器と空気側熱交換器との間でヒートポ
ンプを形成したヒートポンプ式空調機であって且つ水側
熱交換器への送水ポンプを内蔵した空調機を新たに設置
すると共に、この空調機の水側熱交換器を該既設配管か
ら引き出したローカル配管に接続し、該既設冷凍機に戻
る前の水を予冷するための水冷却器を配管中に介装させ
ることを特徴とする既設建物の空調設備改修方法。
（２）水冷却器は水対水熱交換器からなり、この熱交換
器に空気熱源チラーユニットから冷水が循環される請求
項１に記載の空調設備改修方法。
（３）ヒートポンプ式空調機は、水側熱交換器を通過し
たあとの水と給気とを熱交換させる空気再熱器を備えて
いる請求項１または２に記載の空調設備改修方法。
（４）冷水で空気を冷却するためのファンコイル群と該
冷水を製造するための冷凍機を備えた既設建物について
、建物使用者側の事情により内部発生熱負荷が当初の設
計容量を大幅に超えたさいに、該冷凍機とファンコイル
群を結ぶ配管施設を実質的に変更することなく空調設備
を改修する方法において、該ファンコイル群を撤去し、
水側熱交換器と空気側熱交換器との間でヒートポンプを
形成したヒートポンプ式空調機であって且つ水側熱交換
器への送水ポンプを内蔵した空調機の群を新設し、この
空調器群の各水側熱交換器を該既設配管更には既設配管
から引き出したローカル配管に接続し、各空調機群を経
て昇温した温水を該既設冷凍機で冷却する前に、新設し
た水冷却器および冷却塔で予冷することをへ特徴とする
既設建物の空調設備改修方法。
（５）水冷却器は水対水熱交換器からなり、この熱交換
器に空気熱源チラーユニットから冷水が循環される請求
項４に記載の空調設備改修方法。
（６）ヒートポンプ式空調機は、水側熱交換器を通過し
たあとの水と給気とを熱交換させる空気再熱器を備えて
いる請求項４または５に記載の空調設備改修方法。