JPH04281143A - 空気調和システム - Google Patents

空気調和システム

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JPH04281143A
JPH04281143A JP3043810A JP4381091A JPH04281143A JP H04281143 A JPH04281143 A JP H04281143A JP 3043810 A JP3043810 A JP 3043810A JP 4381091 A JP4381091 A JP 4381091A JP H04281143 A JPH04281143 A JP H04281143A
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air
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ventilation
heat exchanger
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Minoru Tanaka
稔 田中
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木場 義孝
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気調和装置と熱交
換換気装置とを併用する空気調和システムに関する。
【0002】
【従来の技術】近時、空気調和の省エネルギー化を達成
すると共に、快適な空気調和を行うため、屋外から室内
へ給気する空気と、室内から屋外へ排気する空気との間
で熱交換を行わせるようにした熱交換換気装置を、空気
調和装置と併用することが行われている。
【0003】上記熱交換換気装置は、図7に示すように
、屋外から室内へ給気K(実線矢印参照)を導くための
給気経路90と、室内から屋外へ排気H(破線矢印参照
)を導くための排気経路91と、両経路90,91を通
る給気Kと排気Hの間で熱交換を行わせる熱交換器92
と、排気Hを熱交換器92を通すことなく屋外へ導くバ
イパス経路99と、排気Hをバイパス経路99と熱交換
器92とに選択的に導く切換ダンパ98と、シロッコフ
ァン93,94とを備えている(例えば特開昭63−2
10544号公報参照)。
【0004】上記熱交換換気装置においては、室内温度
Trを検知する室内温度検出器と、外気温度Toを検出
する外気温度検出器とを用い、各検出器の検出温度に基
づいて上記切換ダンパ98を切換操作することにより、
給気Kと排気Hとを互いに熱交換させる熱交換換気と、
熱交換を行うことなく換気する普通換気とを選択的に行
うようにしている。そして、上記普通換気モードと熱交
換換気モードとは、空気調和装置の冷暖房運転時に、上
記室内温度Trおよび外気温度Toとに基づいて以下の
ように実行される。
【0005】すなわち、夏期においては、空気調和装置
の運転モードを冷房運転とみなし、室内温度Trが外気
温度Toより高いときには、普通換気を行って給気Kに
より室内を冷すことにより(以下外気冷房という)省エ
ネルギ化を達成し、また、室内温度Trが外気温度To
より低いときには、熱交換換気を行うことにより給気K
を上記熱交換器92にて熱交換して室内側での熱損失を
少なくし、以て省エネルギ化を達成している。一方、冬
期には空気調和装置の運転モードを暖房運転とみなし、
室内温度Trが外気温度Toより高いときには、上記熱
交換換気を行い、冷風ドラフト感をなくして快適性を得
ると共に省エネルギ化を達成している。また、室内温度
Trが外気温度Toより低いときには、普通換気を行っ
て給気Kにより室内を暖めることにより(以下外気暖房
という)、省エネルギ化を達成するようにしている。
【0006】ところが、上記熱交換換気装置の運転制御
によれば、熱交換換気モードと普通換気モードとの切換
操作が、空気調和装置の運転情報をモニタすることなく
、つまり、空気調和装置による室内設定温度Tsや運転
モード等の運転情報を取入れることなく、上記室内温度
Trおよび外気温度Toのみに基づいて行われるために
、適正な判断が行われず、快適性および省エネルギ化に
おいて不充分な場合がある。例えば、OA機器などの多
い事務所等で使用する場合、冷房運転時において、(1
) 室内温度Trが外気温度Toより高いときに普通換
気(外気冷房)が行われるが、室内温度Trが上記空気
調和装置の設定温度Tsに対しても低いときに、つまり
、 設定温度Ts>室内温度Tr>外気温度Toのときに、
外気冷房を行ったのでは、室内温度Trが設定温度Ts
に対してさらに低下してしまうと共に、居住者にドラフ
ト感を与えて快適性を損うことになる。 (2) 室内温度Trが外気温度Toよりも低いときに
熱交換換気が行われるが、室内温度Trが設定温度Ts
に対しても低いときに、つまり、 外気温度To>室内温度Tr 設定温度Ts>室内温度Tr のときに、上記熱交換換気を行ったのでは、給気Kが排
気Hにより冷やされて室内に導入されるので、設定温度
Tsよりも低い室内温度Trを当該設定温度Tsまで早
く近づけることができないという不都合が生じる。
【0007】また、暖房運転時においても同様の不都合
が生じる。すなわち、 (3) 室内温度Trが外気温度Toよりも高いときに
熱交換換気が行われるが、外気温度Toが設定温度Ts
に対しても高いときに、つまり、 室内温度Tr>外気温度To>設定温度Tsのときに、
熱交換換気を行ったのでは、給気Kが排気Hによって暖
められて室内に導入されるので、設定温度Tsよりも高
い室内温度Trを当該設定温度Tsに早く近づけること
ができないという不都合が生じ、快適性に対しては不十
分となる。 (4) 室内温度Trが外気温度Toよりも低いときに
普通換気(外気暖房)が行われるが、室内温度Trが設
定温度Tsよりも高いときに、つまり、 外気温度To>室内温度Tr>設定温度Tsのときに、
外気暖房を行ったのでは、室内温度Trが設定温度Ts
に対しさらに上昇してしまうと共に、室内温度Trより
高い給気Kが導入されることにより居住者に温風ドラフ
ト感を与え、快適性を損うことになる。
【0008】このような問題点に鑑み、本件出願人は、
先に空気調和装置の運転情報をモニタして、このモニタ
情報と室内温度Trおよび外気温度Toとに基づいて、
熱交換換気装置のモード切換を行うようにした空気調和
システムを提案した(特願平2−5522号参照)。こ
の空気調和システムは、冷房運転モードにおいて、室内
温度Trが室内設定温度Tsと外気温度Toとの中間域
にあるときに、熱交換換気モードが遂行され、中間域に
ないときに、普通換気モードが遂行されるように構成さ
れている。このように上記空気調和システムにおいては
、室内温度Trおよび外気温度Toのほかに、空気調和
装置の室内設定温度情報および運転モード情報が加味さ
れて、熱交換換気モードと普通換気モードとが切換られ
るので、当該切換が適正に行われ、快適性を向上させる
ことができると共に、より省エネルギ化を達成すること
ができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多数のOA
機器が設置された室内においては、冬期においても空気
調和装置によって冷房を行う場合がある。ところが、上
記提案に係る空気調和システムにおいては、冬期におけ
る冷房運転モードにおいても、室内温度Trが室内設定
温度Tsと外気温度Toとの中間域にない場合に、普通
換気モードが遂行されるので、外気温度Toが所定温度
以下の場合には、冷たい給気Kが排気Hと熱交換される
ことなく室内に供給されるために、給気径路90に沿っ
た所定部に結露が発生し、特に室内と連通する給気ダク
ト96の外壁に発生した結露については、当該ダクト9
6を伝って室内側の給気グリルに導かれて室内に滴下し
、最悪の場合にはOA機器を損傷するという問題が発生
する。このような問題点に対処するために、ダクト96
等の結露発生部分を断熱材で覆うことも行われているが
、断熱材の厚みをかなり厚くする必要があるため、コス
トが高くつくという問題があった。
【0010】この発明は上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、簡単な構成にて上記結露の発生を抑制するこ
とができる空気調和システムを提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の空気調和システムとしては、冷暖房を行な
う空気調和装置と、室内からの排気と屋外からの給気と
を熱交換して換気する熱交換換気および熱交換すること
なく換気する普通換気とを選択的に行う熱交換換気装置
と、空気調和装置の室内設定温度および運転モード情報
、並びに外気温度、室内温度とに基づいて、上記熱交換
換気と普通換気とを切換える運転制御手段とを備える空
気調和システムにおいて、上記運転制御手段が、冷房運
転モード時に、外気温度Toが給気経路に沿った所定部
における結露発生を抑制可能な温度Taよりも低いか否
かを判別する判別手段と、判別手段が結露発生を抑制可
能な温度Taよりも低いと判別した場合に、熱交換換気
装置を熱交換換気モードに設定するモード設定手段とを
備えるものである。
【0012】
【作用】上記の構成の空気調和システムによれば、冷房
運転モード時に、判別手段が、外気温度Toが給気経路
に沿った所定部における結露発生を抑制可能な温度Ta
よりも低いと判別した場合に、モード設定手段により、
熱交換換気装置を熱交換換気モードに設定する。このた
め、室外の冷たい給気を排気によって暖めて室内に導入
することができ、熱交換器よりも下流側の給気経路に沿
った所定部に、結露が生じるのを抑制することができる
【0013】
【実施例】以下、実施例を示す添付図面により詳細に説
明する。図2はこの発明の空気調和システムを示す概略
図である。上記空気調和システムは、室内Rを冷暖房す
る空気調和装置1と、室内Rの空気と屋外Oの空気とを
熱交換可能に換気する熱交換換気装置2とを備えるもの
である。
【0014】上記熱交換換気装置2は、図4および図5
にも示すように、ケーシング20内に、給気および排気
の2つの経路21,22が形成されており、両経路21
,22の中央部には、熱交換器23が配置されている。 給気経路21は図において実線の矢印で示すように、屋
外Oから室内Rへ給気Kを導くためのもので、上流側(
同図左側)に屋外Oと連通するダクトD1が接続され、
下流側(同図右側)に室内Rと連通するダクトD2が接
続されている。また、上記給気経路21の熱交換器23
より下流側に、給気経路21内に給気Kを流通させるシ
ロッコファン24が配置されている。
【0015】排気経路22は、図において破線の矢印で
示すように、室内Rから屋外Oへ排気Hを導くためのも
ので、上流側(同図右側)に室内Rと連通するダクトD
3が接続され、下流側(同図左側)に屋外Oと連通する
ダクトD4が接続されている。また、上記排気経路22
の熱交換器23より下流側に、排気経路22内に排気H
を流通させるシロッコファン25が配置されている。
【0016】熱交換器23には給気経路21内を通る給
気Kと、排気経路22内を通る排気Hとの間で熱交換を
行うためのものであり、それぞれの経路21,22の上
流側に面した部分に、給気Kおよび排気Hを濾過するた
めのフィルタ26(第5図参照)を備えている。上記熱
交換換気装置2には、排気Hを図4中一点鎖線の矢印で
示すように、熱交換器23を通すことなく屋外Oへ導い
て換気のみを行わせるバイパス経路27が設けられてい
る。このバイパス経路27は排気経路22の熱交換器2
3よりも上流側に設けられたダンパ28の部分から分岐
して熱交換器23を通らずに上記排気経路22の熱交換
器23よりも下流側に接続されている。上記ダンパ28
は、運転制御手段4(図3参照)によって図において実
線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ切換られて、排
気Hをバイパス経路27へ導いたり、熱交換器23に導
いたりする。なお、図面符号中29は上記ダンパ28を
切換るための駆動手段を示している。
【0017】図3は、上記運転制御手段4を示すブロッ
ク図であり、室内温度Trを検出する室内温度検出器4
1と、外気温度Toを検出する外気温度検出器42と、
上記ダンパ28を切換制御するコントローラ43とを備
え、このコントローラ43の入力側に上記各検出器41
,42を接続している。また、上記コントローラ43の
入力側には、空気調和装置1の運転モード信号と、室内
設定温度信号とをモニタするモニタ回線44が接続され
ており、上記各検出器41,42による検出温度と、上
記モニタ回線44でモニタされる空気調和装置1の運転
モード信号および設定温度信号とに基づく上記コントロ
ーラ43からの出力信号により、ダンパ28を自動制御
するようにしている。なお、図面符号中45は空気調和
装置1の操作スイッチであり、46は熱交換換気装置2
の操作スイッチである。
【0018】図1は上記運転制御手段4による熱交換換
気装置2の制御動作を示すフローチャートである。まず
、上記空気調和装置1の運転モード信号が入力されると
(ステップS1)、ステップS2,S3,S4において
上記運転モード信号に対応してそれぞれ送風運転、冷房
運転、および暖房運転が判定され、送風運転の場合は(
ステップS2)、上記熱交換換気装置2において熱交換
換気が行わる(ステップS5)。
【0019】また、冷房運転のときは(ステップS3)
、ステップS6において上記空気調和装置1に設定され
た設定温度Tsが、外気温度検出器42で検出される外
気温度Toよりも高いか否かが判別され、設定温度Ts
が外気温度Toよりも高いとき、ステップS7において
上記室内温度検出器41で検出される室内温度Trが、
外気温度Toと設定温度Tsとの中間域にあるか否かが
判別され、中間域にある場合には、上記ステップS5の
熱交換換気が行われ、中間域にない場合には、ステップ
S8で外気温度Toが、熱交換換気装置1の給気経路2
1に沿った所定部、例えば給気用のダクトD2の外壁に
おける結露の発生を抑制可能な温度Ta(以下結露抑制
温度Taという)よりも高いか低いかが判別され、結露
抑制温度Taよりも高い場合には、ステップS10の普
通換気が行われ、結露抑制温度Taよりも低い場合には
、上記ステップS5の熱交換換気が行われる。ここに、
上記結露抑制温度Taとしては、例えば湿度80%にお
ける露点に、若干の安全を加味して選択され、気候や使
用条件等によって異なるが、後述するように、通常5℃
乃至10℃の範囲で選択される。
【0020】さらに、上記ステップS6において外気温
度Toが設定温度Tsよりも高い場合には、ステップS
9において外気温度Toが室内温度Trよりも高いか否
かが判別され、高い場合には上記ステップS5の熱交換
換気が行われ、低い場合にはステップS10での普通換
気が行われる。一方、暖房運転(ステップS4)の場合
には、ステップS11において外気温度Toが設定温度
Tsより高いか否かが判別され、高い場合にはステップ
S12において室内温度Trが外気温度Toと設定温度
Tsとの中間域にあるか否かが判別され、中間域にある
場合には上記ステップS5の熱交換換気が行われ、中間
域にない場合にはステップS10の普通換気が行われ、
さらに上記ステップS11において外気温度Toが設定
温度Tsよりも低いときステップS13において室内温
度Trが外気温度Toより高いか否かが判別され、高い
場合には上記ステップS5の熱交換換気が行われ、低い
場合にはステップS10での普通換気が行われる。
【0021】以上のモード切換態様を表1に基づいてさ
らに詳述する。この表1において、冷房Aおよび暖房A
は、一般的な室内での使用状態を、冷房Bおよび暖房B
はOA機器などの多い事務所などでの使用状態を示して
いる。また、表1中、Toは外気温度検出器42で検出
される外気温度を、Tsは空気調和装置1側で設定され
る設定温度を、Tr1〜Tr3は室内の温度状態を示し
ている。
【0022】
【表1】
【0023】表1において (1) 冷房Aで室内温度TrがTr1で示した温度状
態にあるとき、つまり、 室内温度Tr>外気温度To>設定温度Tsのとき、前
記ダンパ28でバイパス経路27を開放して普通換気を
行うことにより、外気冷房を行って、空気調和装置1の
運転を助け、省エネルギ化を達成するようにしている。 (2) 冷房Aで室内温度TrがTr2で示した温度状
態にあるとき、つまり、 外気温度To>室内温度Tr>設定温度Tsのとき、前
記ダンパ28でバイパス経路27を閉じて熱交換換気を
行うことにより、室内側に導入される外気を熱交換器2
3で冷やして省エネルギ化を達成するようにしている。 (3) 冷房Aで室内温度TrがTr3で示した温度状
態にあるとき、つまり、 外気温度To>設定温度Ts>室内温度Trのとき、上
記ダンパ28でバイパス経路27を閉じて熱交換換気を
行うことにより、外気による温風ドラフト感をなくして
快適性を得ると共に、省エネルギ化を達成するようにし
ている。 (4) 冷房Bで室内温度TrがTr1で示した温度状
態にあるとき、つまり、 室内温度Tr>設定温度Ts>外気温度Toのとき、普
通換気を行って、省エネルギ化を達成するようにしてい
る。 (5) 冷房Bで室内温度TrがTr2で示した温度状
態にあるとき、つまり、 設定温度Ts>室内温度Tr>外気温度Toとき、熱交
換換気を行って、若干のエネルギ特性を犠牲にしながら
、外気の室内側への直接導入によるドラフト感を抑制し
て、快適性を高めると共に、室内温度Trが設定温度T
sに対してさらに低下するのを防止するようにしている
。すなわち、前記問題点(1) を解消するようにして
いる。 (6) 冷房Bで室内温度TrがTr3で示した温度状
態にあるとき、つまり、 設定温度Ts>外気温度To>室内温度Trのとき、普
通換気を行って室内温度Trを設定温度に早く近づける
ようにし、これによって快適性を高めると共に、省エネ
ルギ化を達成するようにしている。すなわち、前記問題
点(2) を解消するようにしている。
【0024】さらに、外気温度Toが前記結露抑制温度
Taよりも低いときには、熱交換換気を行なって、給気
経路21に沿った所定部、つまり、ダクトD2に結露が
発生するのを抑制する。 (7) 暖房Aで室内温度TrがTr1で示した温度状
態にあるとき、つまり、 室内温度Tr>設定温度Ts>外気温度Toとき、熱交
換換気を行って、外気を暖めて室内に導入することによ
り、冷風ドラフト感をなくして快適性を得ると共に、省
エネルギ化を達成するようにしている。 (8) 暖房Aで室内温度TrがTr2で示した温度状
態にあるとき、つまり、 設定温度Ts>室内温度Tr>外気温度Toときに、熱
交換換気を行なって、外気を暖めて室内に導入すること
により、冷風ドラフト感を抑制して快適性を高めると共
に省エネルギ化を達成するようにしている。 (9) 暖房Aで室内温度TrがTr3で示した温度状
態であるとき、つまり、 設定温度Ts>外気温度To>室内温度Trとき、普通
換気を行って、外気により空気調和装置1の運転を助け
、省エネルギ化を達成するようにしている。 (10)暖房Bで室内温度TrがTr1で示した温度状
態にあるとき、つまり、 室内温度Tr>外気温度To>設定温度Tsのとき、普
通換気を行って、室内温度Trを設定温度Tsに対して
早く近づけるようにしている。すなわち、前記問題点(
3) を解消するようにしている。 (11)暖房Bで室内温度TrがTr2で示した温度状
態にあるとき、つまり、 外気温度To>室内温度Tr>設定温度Tsのとき、熱
交換換気を行って、室内温度Trを設定温度Tsに対し
て早く近付けるようにしている。すなわち、前記問題点
(4) を解消するようにしている。 (12)暖房Bで室内温度TrがTr3で示した温度状
態にあるとき、つまり、 外気温度To>設定温度Ts>室内温度Trとき、普通
換気を行って、外気により空気調和装置1の運転を助け
、省エネルギ化を達成するようにしている。
【0025】上記結露抑制温度Taは、給気Kを熱交換
することなく室内Rに導入した場合において、熱交換器
23よりも下流側のダクトD2等に結露が生じるか否か
を基にして定められる温度であり、前述したように10
℃乃至5℃の範囲を選択しておけば、実用上充分である
。この結露抑制温度Taは、例えば、ダクトD2の表面
温度Twを算出し、この算出した表面温度Twにおいて
、湿度80%の条件下で結露が発生するか否かを、図6
に示す湿り空気i−x線図を用いて比較判断することに
より求められる。より具体的に説明すると、まず、熱交
換換気装置2のダクトD2にポリウレタンフォームから
なる断熱材(厚み20mm、熱伝導率0.035Kca
l/m・h・degで覆ったとして、室内温度Trが2
0℃で、外気温度Toが0℃,5℃,10℃のそれぞれ
の場合におけるダクトD2表面の温度Twを、式(1)
に基づいて算出する。
【0026】       Tw=(λ・To+t・α・Tr)÷(t
・α+λ)    …(1)ここにλは断熱材の熱伝導
率であり、tは断熱材の厚みであり、αはダクト表面の
熱伝導率(7Kcal/  m2 h・deg)である
。式(1)より、外気温度Toが0℃の場合のダクトD
2の表面温度Twとして16℃が算出され、外気温度T
oが5℃の場合のダクトD2の表面温度Twとして17
℃が算出され、外気温度Toが10℃の場合のダクトD
2の表面温度Twとして18℃が算出される。そして、
図6の湿り空気i−x線図より、表面温度Twが16℃
のときに、湿度80%以上で結露することが分かる。ま
た、表面温度Twが17℃のときに、湿度80%以下で
は結露しないことが分かる。さらにダクトの表面温度T
wが18℃のときにも、湿度80%以下では結露しない
ことが分かる。したがって、冬期における冷房運転では
、一般に外気温度Toが5℃乃至10℃より低い場合に
熱交換換気を行なわせれば、排気Hにより給気Kが暖め
られるので、ダクトD2の表面に結露が発生するのを抑
制できることが分かる。
【0027】一方、熱交換換気での給気温度をTi、熱
効率qを70%、外気温度Toを5℃とすると、式(2
)より、給気温度Ti=15.5℃が算出される。         (To−Ti)÷(To−Tr)=熱
効率q    …(2)したがって、室内温度Tr−給
気温度Ti=20−15.5=4.5degとなり、冷
風ドラフト感等の不快感も少なくなる。
【0028】なお、上記実施例においては、結露抑制温
度Taを、ダクトD2における露点に基づいて選択した
が、上記ダクトD2以外に結露発生により不都合が生じ
る虞がある部分があれば、当該部分の露点に基づいて選
択すればよい。
【0029】
【発明の効果】以上のように、この発明の空気調和シス
テムによれば、空気調和装置が冷房運転モード時におい
て、外気温度Toが結露発生を抑制できない温度Taよ
りも低い場合に、熱交換換気モードを遂行して給気を暖
めて室内に導入するので、熱交換器よりも下流側の給気
経路に沿った所定部に結露が生じるのを抑制することが
できる。したがって、冬期における冷房運転時において
結露によりOA機器等が損傷されるのを簡単な構成にて
抑制することができる。また、結露予防のために断熱材
を張り付ける場合でも、その厚みを薄くすることができ
るので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】運転制御手段による制御態様を示すフローチャ
ートである。
【図2】この発明の空気調和システムを示す概略図であ
る。
【図3】電気的構成を示すブロック図である。
【図4】熱交換換気装置の内部構成を示す平面から見た
概略図である。
【図5】熱交換換気装置の内部構成を示す側面から見た
概略図である。
【図6】湿り空気i−x線図である。
【図7】熱交換換気装置の内部構成を示す側面図である
【符号の説明】
1    空気調和装置 2    熱交換換気装置 4    運転制御手段 H    排気 K    給気 21    給気経路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  冷暖房を行なう空気調和装置(1) 
    と、室内からの排気(H) と屋外からの給気(K) 
    とを熱交換して換気する熱交換換気および熱交換するこ
    となく換気する普通換気とを選択的に行う熱交換換気装
    置(2) と、空気調和装置(1)の室内設定温度Ts
    および運転モード情報、並びに外気温度To、室内温度
    Trとに基づいて、上記熱交換換気と普通換気とを切換
    える運転制御手段(4) とを備える空気調和システム
    において、上記運転制御手段(4) が、冷房運転モー
    ド時に、外気温度Toが給気経路(21)に沿った所定
    部における結露発生を抑制可能な温度Taよりも低いか
    否かを判別する判別手段と、判別手段が結露発生を抑制
    可能な温度Taよりも低いと判別した場合に、熱交換換
    気装置を熱交換換気モードに設定するモード設定手段と
    を備えることを特徴とする空気調和システム。
JP3043810A 1991-03-08 1991-03-08 空気調和システム Expired - Fee Related JP2626278B2 (ja)

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