JPH0668392B2 - 空気調和システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はヒートポンプ機能とフアンコイルユニツト機
能とを併用した空気調和システムに関する。

（従来の技術） 水熱源ヒートポンプユニツトの適数を天井又は壁面に設
置し、該ユニツトに熱源水として冷房時には冷却塔から
の冷水を循環させ、暖房時には補助熱源により加温した
温水を循環させて冷暖房を行うことはすでに周知であ
り、又空冷ヒートポンプチラー等により冷却又は加温し
た蓄熱槽内の熱源水を建物内に設置したフアンコイルに
循環させて室内の空気調和を行うことも一般に行われて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 水熱源ヒートポンプによる空調手段では、夏季に冷房負
荷が最高となつたとき稼動率が最大となり、従つて電力
消費量も最大となるが、この空調手段では蓄冷、蓄熱を
行なつて上記の電力消費を補償することは困難であり、
安価な深夜電力の使用は現実的でなかつた。

又、空冷ヒートポンプ装置、空冷チラー、吸収式冷温水
発生機等の熱源装置により冷、温水を利用するフアンコ
イルユニツトによる冷、暖房手段によれば、深夜電力を
使用し得る点で有利であるが、春、秋の中間季節におい
て冷房又は暖房中に建物内部の環境によつて例えば暖房
中に冷房を必要を生じたとき又は冷房中に暖房を必要と
したときに対応させることは不可能であり、このような
要望を満足させるためには冷水と温水を供給する設備が
必要となり、管路として所謂４管式、３管式の形式とな
つて設備費が高価となり、又、冷水と温水が混合するこ
とがあつてエネルギー損失を生ずることがあつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記従来手段による不都合を排し、空調設備と
してヒートポンプ機能とフアンコイルユニツト機能を併
用することにより建物内の熱負荷に追従してきめの細か
い冷、暖房運転を可能にし、又熱源水を経済的に得るよ
うにしたもので、水熱源ヒートポンプユニツトの複数
を、蓄熱槽内を経た熱源水の循環路内に配設し、各ヒー
トポンプユニツト内に水対空気熱交換器を設け、蓄熱槽
を経た熱源水を該水対空気熱交換器とヒートポンプの水
対冷媒熱交換器とに対し同時又は各別に供給することに
より、前記水対空気熱交換器とヒートポンプによる冷媒
対空気熱交換器を各別に選択して稼動させ、又は同時に
稼動させるようにしたことを特徴とする。

（作用） 本発明装置は図示の実施例で示すように、空冷ヒートポ
ンプチラー(2)等の熱源により適温の冷水又は温水とし
た蓄熱槽(1)内の熱源水を、供給路(3)と還送路(4)で形
成される循環路により内部に室内調和空気用として水対
空気熱交換器を併設した水熱源水ヒートポンプユニツト
(5)に対しポンプ(6)により循環供給させ、通常は各ユニ
ツト内に併設した前記水対空気熱交換器(7)に対して熱
源水を供給循環し、該熱交換器(7)をフアンコイル型と
してフアン(8)を運転することによつて供給熱源水に冷
水を用いれば冷風を得られ、温水を用いることにより温
風を得られる。

又、該水対空気熱交換器(7)と共にユニツト(5)のヒート
ポンプ装置の水対冷媒熱交換器(9)に対し熱源水を例え
ば比例制御した分量で供給し、該ヒートポンプを冷房又
は暖房運転とすることによりヒートポンプ作用でフアン
コイル型とした冷媒対空気熱交換器(10)のフアン(11)を
駆動すれば該ヒートポンプの運転によつて冷風又は温風
を得られ、従つて併設した水対空気熱交換器(7)による
冷、暖房作用とヒートポンプ作用による冷媒対空気熱交
換器(10)による冷風又は温風を同時に使用することによ
り大きな負荷に対処させ得る。

更に春、秋の中間期において水対空気熱交換器(7)を主
体として冷房又は暖房を行ない、例えばその冷房運転中
に或る負荷域で暖房を必要とする場合は、水対空気熱交
換器(7)に対する熱源水の供給循環を止めて、該熱交換
器(7)による冷房運転を休止させ、ヒートポンプを暖房
運転すれば冷媒対空気熱交換器(10)の稼動により直ちに
暖房に変換対処させ得るもので、又水対空気熱交換器
(7)による暖房中に冷房に変換させる場合にも前記と同
様にヒートポンプサイクルを冷房運転とすることにより
対処させ得る。

尚、蓄熱槽(1)内の熱源水は深夜電力を使用してヒート
ポンプチラー(2)により適温に冷却又は加温する。

以上のように本発明システムは蓄熱槽の容量を設定し、
熱源水の温度を一日の冷房又は暖房負荷に対応させて調
整し、冷房又は暖房負荷に対して各ユニツト(5)内に併
設した水対空気熱交換器(7)とヒートポンプサイクルに
よる冷媒対空気熱交換器(10)を各別に或は同時に稼動さ
せて対処させ、中間期においては水対空気熱交換器(7)
を主体として冷、暖房を行い、冷房中の暖房並びに暖房
中の冷房をヒートポンプによる冷媒対空気熱交換器(10)
で行うようにした。

尚、蓄熱槽(1)は実施例の図面で示すように、該槽(1)内
の熱源水を直接供給循環させるに限らず、蓄熱槽(1)内
の冷水、又は温水中に熱源水の配水管を通過させて槽
(1)内の冷水又は温水と熱交換させ、これを各ユニツト
(5)に供給循環させてもよく、又第１図に仮線で示すよ
うに熱源水の供給循環路(3)(4)にクーリングタワー(12)
を適時接続し得るように附設して、ヒートポンプによる
冷房運転サイクルにおいて熱源水を冷却して熱効率を向
上させ得る。

（実施例） 第１図は本発明空調システムの実施例を示す系統線図
で、(1)は蓄熱槽で建物の冷房又は暖房負荷に対応し得
る容量大きさに設定し、内部熱源水を空冷ヒートポンプ
チラー(2)により適温に冷却又は加温し、該槽内の水を
直接熱源水とし或いは槽内の冷水又は温水と間接的に熱
交換させた水を熱源水として、ポンプ(6)により供給管
(3)と還送管(4)とから成る供給循環路を経て複数の水熱
源ヒートポンプユニツト(5)…に夫々供給循環させる。

第２図は蓄熱槽(1)を地下に設置したものを示す本発明
システムの系統線図である。

水熱源ヒートポンプユニツト(5)は、第３図で示すよう
にそのケース内に水熱源ヒートポンプを形成する圧縮機
(13)、四方弁(14)、冷媒配管(15)および水対冷媒熱交換
器(9)並に室内空調用として冷媒対空気熱交換器(10)を
装備すると共に別に室内空調用として水対空気熱交換器
(7)を併設し、空調用熱交換器(7)(10)には夫々フアン
(8)(11)を設けた。各ユニツト(5)に対し蓄熱槽(1)より
の熱源水は、水対空気熱交換器(7)に対しては選択的に
供給し、ヒートポンプ装置の水対冷媒熱交換器(9)に対
しては常に循環させるようにした。

即ち、第２図で示すように熱源水供給管(3)を熱交換器
(7)(9)に連通させるように分岐して配管し、且つ水対空
気熱交換器(7)に連通する導管(16)を熱交換器(9)への分
岐管(17)に設けた三方弁(18)を介して熱交換器(9)に接
続させ、熱交換器(9)を熱源水の還送管(4)に接続した。

かくて、三方弁(17)の弁路ａを閉じ弁路ｂ、ｃを開けば
供給管(3)の熱源水は水対空気熱交換器(7)に導入通過し
て導管(16)から水対冷媒熱交換器(9)を経て還送管(4)に
至り、従つてフアン(8)を駆動すれば熱交換器(7)により
熱源水として冷水を使用すれば冷風を、又熱源水として
温水を使用すれば温風を得られる。

三方弁(18)の弁路ｂを閉じ弁路ａ、ｃを開けば熱源水は
分岐管(17)を経て熱交換(9)を経て循環するから該熱源
水を熱源とするヒートポンプサイクルによる冷房又は暖
房運転でフアン(11)を駆動することにより冷媒対空気熱
交換器(10)において冷風又は温風を得られる。

又、熱負荷が増大して水対空気熱交換器(7)でまかない
きれないときは、弁路をそのまゝとしてヒートポンプサ
イクルを稼動させることによりヒートポンプ容量に応じ
て大きい熱負荷を処理し得る。

更に三方弁(18)の弁路ａ、ｂ、ｃを開けば、熱源水は熱
交換器(7)(9)に対し同時に流入し、熱交換器(7)による
冷風又は温風と共にヒートポンプサイクルによつて熱交
換器(10)により冷風又は温風を同時に得られ、両熱交換
器(7)(10)の併用により大きな熱負荷に対処し得られ
る。

尚この場合、弁路ａ、ｂの開度を調整することにより比
例制御ができるもので、前述のように弁ａを閉じ熱交換
器(7)から水対冷媒熱交換器(9)に熱源水を送りヒートポ
ンプサイクルを運転する場合に比し、その態様できめの
細かい場合はインバータを制御するので高価となるが、
これに比し経済的にきめの細かい調温ができる。

尚上記実施例において熱交換器(7)からの熱源水排出用
導管(16)を三方弁(18)を介してヒートポンプの水対冷媒
熱交換器(9)を経て還送させることにより前記したよう
に熱交換器(7)(10)を同時使用するときヒートポンプサ
イクル用の水対冷媒熱交換器(9)に対し冷水又は温水が
導入されるので、サイクルとしての熱効率がよくなりヒ
ートポンプとしての成績係数（COP）値を向上させ得
る。

第４図はユニツト(1)の変形例を示すもので、前例にお
ける空調用の熱交換器(7)(10)を前後に並設して共通一
基のフアン(19)の駆動で送風させるようにしたもので、
その各個の選択稼動と同時併用は前例と変ることはな
い。

尚、前記三方弁(18)は図示例の位置に限ることなく適所
に設けてよい。

（発明の効果） 本発明は蓄熱槽からの熱源水を複数の水熱源ヒートポン
プユニツトに供給循環させ、各ユニツトにはヒートポン
プサイクルによる空調用冷媒対空熱交換器と別に空調用
として水対空気熱交換器を併設して、該水対空気熱交換
器とヒートポンプの水対冷媒熱交換器に対し各別単独に
又は双方同時に熱媒水を供給循環させることにより水対
空気熱交換器とヒートポンプの冷媒対空気熱交換器を負
荷に応じて各単独に選択稼動させ得ると共に両熱交換器
を同時に稼動させることにより冷房、暖房機能を倍加さ
せて大きな熱負荷に対処させ得るばかりでなく水対空気
熱交換器を主体とした冷房又は暖房時において、冷房中
に暖房を必要とし、又は暖房中に冷房を必要とするとき
該水対空気熱交換器による冷、暖房と止めてヒートポン
プサイクルにより冷媒対空気熱交換器を暖房又は冷房用
に稼動対処させることができて有利であり、上記空調用
の２個の熱交換器を使い分けることによりきめの細かい
空調を行うことができ、蓄熱槽内の熱源水は深夜電力を
利用して空冷ヒートポンプで経済的に冷却又は加温し、
日中の空調時における電力の使用を節減し電力使用の平
準化に寄興し得た効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明システムの系統線図、第３
図および第４図は水熱源ヒートポンプユニツトの概略構
成図である。 (1)……蓄熱槽、(2)……空冷ヒートポンプチラー (3)(4)……熱媒水供給循環路 (5)……水熱源ヒートポンプユニツト (6)……ポンプ、(7)……水対空気熱交換器 (9)……水対冷媒熱交換器 (10)……冷媒体空気熱交換器、(8)(11)……フアン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 利雄 東京都町田市鶴川２−２−75 (72)発明者 粟生 敏明 東京都世田谷区代田２−25−８ (72)発明者 道本 昭夫 東京都杉並区高井戸東２−10−７ (72)発明者 亀田 洋典 神奈川県横浜市旭区四季美台49−23 (72)発明者 大久保 進 千葉県柏市十余二101−46 (72)発明者 塚田 貞次 神奈川県藤沢市片瀬海岸３−18−11 (72)発明者 関 義輝 茨城県稲敷郡阿見町荒川沖1594−７ (72)発明者 藤田 務 東京都北区志茂２−16−１ (72)発明者 高橋 隆勇 東京都渋谷区西原３−１−17 審査官 池田 佳弘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水熱源ヒートポンプユニツトの複数を、蓄
   熱槽内を経た熱源水の循環路内に配設し、各ヒートポン
   プユニツト内に水対空気熱交換器を設け、蓄熱槽を経た
   熱源水を該水対空気熱交換器とヒートポンプの水対冷媒
   熱交換器とに対し同時又は各別に供給することにより、
   前記水対空気熱交換器とヒートポンプによる冷媒対空気
   熱交換器を各別に選択して稼動させ、又は同時に稼動さ
   せるようにしたことを特徴とする空気調和システム。