JPH07503787A - 室内空間用空調設備 - Google Patents

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】 室内空間用空調設備 本発明は、室内空間から除かれた排気からの熱を、ψ内空間に供給すべき供給空 気に伝えるための熱交換装置と、供給空気を更に加熱するよう加熱源に接続され た加熱手段と、供給空気を冷却するよう冷却源に接続された冷却手段と、供給空 気の温度を検出し、この検出温度に基づいて熱交換装置および加熱手段および冷 却手段を制御するための調節手段とを備えた、室内空間用の空調設備に関する。

室内空間に送られる空気、すなわち供給空気を加熱または冷却することにより、 冬季に室内空間を暖房し、夏季に室内空間を冷房するのに、集中空調設備が使用 されている。更に室内空間から排出される空気すなわち排気から熱を回収するこ と、およびこの熱を供給空気に伝えることは、最近はより一般的なことになって いる。

これまではすべての熱操作のために複数の別個のユニット、例えば排気から熱を 回収し、供給空気に伝える熱交換装置と、供給空気を加熱するだめの加熱装置ど 、供給空気を冷却するための冷却装置等を別々に設置していた。更にこれら装置 の各々には別々のポンプ、安全および閉鎖装置、メータ、制御バルブ等を含む加 熱または冷却エネルギー用の別個の供給または循環パイプラインシステムが設け られている。更に各ユニットには完全な調節およびモニタ装置が必要である。

したがって、空調設備には多数の異なる装置が必要であり、これら装置の取得、 設置、チューニングおよびメンテナンスにより、かなりのコストが必要である。

必要とされる熱絶縁されたエネルギー交換用パイプラインシステムのコストおよ び調節システムのコストは、空調機全体のコストよりも高くなることが多い。こ れらパイプラインシステムはビル内の多くの空間を必要とし、当然ながらこのこ とによりコストは更に増すことになる。

排気エネルギーのみならず、他の低エネルギーレベルの排気エネルギー例えば凝 縮熱を利用したい場合、更に他のユニットが必要であり、これにより別のコスト が必要となる。

装置の数が多くなるにつれてエネルギー消費量も容易に多くなる。例えば各熱交 換機では圧力損失が発生し、これにより空調機のブロアの電力消費量が増加し、 各ポンプは動力を消費する。各装置に配線およびコンタクタ、機械動作式スイッ チ、安全装置等を設けなければならないので、空調機を電気化する上でのコスト は高い。すへての作動ユニットは別個であるので、好ましくないことに、異なる 動作が同時に行われることが時々ある。すなわち熱の冷却と回収が同時に行われ 、これによりエネルギー消費量が増加し、コスト高となる。更に装置の数が多く なっていることにより、空調設備本体に乱れが生じゃすく、操作が困難であり、 よって空調設備が正しく作動することはまれである。

本発明の目的は、上記欠点を解消し、構造かかなり簡単であり、より経済的であ る空調設備を提供することにある。この目的は、加熱源および冷却源が共通熱交 換装置により供給空気の予熱、更なる加熱および冷却を行うように、熱交換装置 に接続したことを特徴とする、本発明に係わる設備により達成される。

本発明は別々のユニットを単一ユニットと置き換え、このユニットを順に用いて 先に必要てあった別個のユニットにより実行される操作を行うというアイデアに 基づくものである。一つの多目的ユニットしか必要でないので、３つまたは４つ のシステムの代わりの単一エネルギー交換用パイプラインシステムと、単一ポン プと、単一電気装置および単一調節システム等しか必要でない。空調設備内の圧 力損失はより少なく、ボンピング用動力も本質的に少なく、操作の重複も防止さ れるので、エネルギー消費量は従来システムにおけるエネルギー消費量よりも実 質的に少ない。更に空調設備は乱れを生じにくく、使用が実質的により容易であ る。

次に添付図面を参照して本発明についてより詳細に説明する。

第１図は、従来の空調設備の構造図を示す。

第２図は、本発明に係わる空調設備の好ましい実施例の構造図を示す。

第３図は、熱交換装置の供給空気側の熱交換機が改良された構造となっている空 調設備の一実施例を示す。

第４図および第５図は、供給空気システムが分散されている空調設備の２つの異 なる実施例を示す。

図面のうちの図１は従来技術より知られた空調設備を示す。図面ではビルｌ内に 供給空気Ａを供給するための給気ダクト２が設けられており、ビルから排出され る排気Ｂのための排気ダクト３が設けられている。空調設備は排気から供給空気 に熱を回収するための熱交換装置４と、加熱装ｆｔ５と、冷却装置６とを備えて いる。熱交換装置４は排気ダクトに接続された第１熱交換機７と、給気ダクトに 接続された第２熱交換機８と、熱交換流体Ｃのための相互接続用循環パイプライ ンシステム９とから成る。加熱装置５は、供給ダクトに接続された熱交換機ＩＯ と、加熱源１１と、加熱流体り用の相互接続用循環パイプラインシステム１２と から成る。冷却装置６は供給ダクトに接続された熱交換機１３と、冷却源＋４と 、冷却流体Ｅ用の相互接続用循環パイブラインンステム１５とから成る。

空調設備には、処理された供給空気の温度を検出する検出手段１６が設けられて おり、空調設備を調節し制御するのに必要な論理手段を含む調節装置１７が検出 手段に接続されている。この調節装置は、熱交換装置、加熱装置および冷却装置 のそれぞれの調節装置１８．１９および２０に制御インパルス１８’、１９゜お よび２０゛　を送るように接続されており、これら調節装置は次にこれら装置の 循環パイプラインシステム内のそれぞれのモータバルブ２１．２２および２３を 調節するようになっている。

このシステムは番号２４（排気ダクト）および２５（給気ダクト）で表示される ブロアと、番号２６（熱交換装置）、２７（加熱装置）および２８（冷却装置） で表示されるポンプを備える。

従来技術の空調設備は次のように作動する。

冬季には熱交換装置４内で排気から第１熱交換機７を通って熱交換液に熱が伝え られ、次にこの熱はポンプ２５により循環パイプラインシステムを通って第２熱 交換機８へ送られ、次にこの熱交換機から供給空気に送られる。熱が不要の場合 は調節装ｆ？？、Ｉ８はそれぞれのインパルス１８°を受け、循環パイプライン システム内の液体の流れが第２熱交換機８をバイパスするようにバルブ２１を調 節する。

零Ｆの低温時では、排気から得られる熱は供給空気を予熱するには十分てはない 。かかる場合、加熱装置５の調節装置Ｉ９は調節装置１７からのそれぞれのパル ス１９’　を受信し、加熱流体がポンプ２７により加熱源から熱交換４ｍ１０に 送られて更に供給空気を加熱するようにバルブ２２を調節する。

夏季には野外の空気の温度は供給空気の必要温度よりも高いので、供給空気は冷 却しなければならない。この目的のため、従来の空調設備は排気ダクトに接続さ れた加湿装置２９を備え、この加湿装置２９は排気を加湿するための加湿器３０ を備える。加湿により水分が蒸発して排気に含まれる。このため、排気の温度は 低下する。こうして得られる冷却エネルギーは、熱交換装置４の熱回収により循 環パイプラインシステムを通して供給空気に伝えられるので、供給空気はこれに 対応して冷却される。この予冷が十分でない場合、冷却装置６の調節装置２０は 、調節装置１７からのパルス２０゛　を受信し、冷却流体がポンプ２８により冷 却源から熱交換機１３に送られ、供給空気を冷却するようにバルブ２３を調節す る。

第２図は、本発明に係わる空調設備の構造図を示す。図面中、実質的に対応する 部品には、図１内の番号と同じ参照番号か使用されている。

空調設備は第１熱交換機７と第２熱交換機８と循環パイプラインシステム９から 成る熱交換装置４と、調節装置１８と、モータバルブ２１と、ポンプ２６を備え る。本発明によれば、加熱源１１はライン３１によりシャットオフバルブ３２を 通って熱交換装置の循環パイプラインシステム９に接続されている。同様に、冷 却源１４は同じラインによりシャットオフバルブ３３を通って循環パイプライン システムに接続されている。ライン３Ｉはモータバルブ３４を通して循環パイプ ラインシステムに接続されている。

供給空気の温度に応答自在な調節装置は、それぞれの調節装置１８．３５．３６ および３７により、モータバルブ３４のみならず熱交換装置のバルブ２１．加熱 源のバルブ３２および冷却源のバルブ３３を制御するように接続されている。

空調設備は次のように作動する。

冬季に排気から熱か回収され、熱交換装置４４により供給空気に伝えられる。

調節装置１７は熱交換装置により実施される供給空気の予熱が、供給空気の温度 を所望レベルまで上昇するのに十分となるまて、バルブ３２．３３および３４を 閉した状態に維持する。

排気からの熱交換による供給空気の予熱が十分てない場合、調節装置はバルブ３ ２および３４の調節装置３５および３７ヘインパルス３５′　および３７°を印 加し、これらバルブを開放する。したがって加熱源１１は循環パイプラインシス テム９および第２熱交換機８により多くの熱を送ることができる。

夏季に供給空気を冷却しなければならない時、調節装置１７は加湿装置２９を始 動し、バルブ３３および３４の調節装置３６および３７がこれらバルブを開放す るようにするパルス３６′　および３７′　を発生する。したがって熱交換装置 ４により排気から伝えられる冷却エネルギーが、供給空気を冷却するのに十分で ない場合、冷却源１４は循環パイプラインシステム９および第２熱交換機８に更 に冷却エネルギーを供給することができる。

本発明を用いる場合、空調設備では一つの熱交換装置しか必要でなく、更に加熱 冷却するのに関連する熱交換機群および循環パイプラインシステム群を備えた別 個の熱交換装置群は不要である。

必要であれば、凝縮液加熱源３９のための図２中の破線により示されるような、 本発明に係わる熱交換装置の循環パイプラインシステムに凝縮液加熱装置３８（ 図１）を接続することも可能である。

図３に示す空調設備の実施例は、熱交換装置４の第２熱交換ａ８が実際の熱交換 機８の他に別の熱交換機８ａを含む２つの部品を有しているという点てのみ、図 ２に示す実施例と異なっている。よって加熱源ＩＩおよび冷却源１４は、ライン ３Ｉにより付加熱交換機を介して循環パイプラインシステム９に接続されている 。

この解決案は空気および液体のマスフローレートが一定に留まっていない気流制 御式プロセスとともに使用され、この解決案により熱回収の点て不利となる、プ ロセスの温度差が方向によって変化するような現象か防止される。

図４に示す空調設備の実施例は集中排気システムと分散給気システムとを含む。

パイブラインシステムは簡単となっているので、給気手段は小さい局部的ユニッ トに分割でき、必要な設備を備えたビルの給気ダクト設備も小さくなっている。

図４は３つの別個の給気ダクｌ−２，２′、２”を示す。追加ダクト２゛および ２″には別個の熱交換機８′および８″、別個の循環パイプラインシステム９゛ および９”および別個のモーターバルブ２１’　および２１Ｎ、および３４゛　 および３４“が設けられている。循環パイプラインシステム９′および９“は、 ライン９ａおよび９ｂにより熱交換装置４の循環パイプラインシステム９と並列 に接続されている。循環パイプラインシステム９′および９″は分岐ライン３１ ａにより加熱源１１および冷却源１４に接続されている。このように、異なる給 気ダクトに送るへき加熱エネルギーまたは冷却エネルギーの量は、バルブ３４． ３４′　および３４”により互いに独立して調節できる。

この逆も可能である。すなわち、給気システムを集中化し、排気システムを分散 すなわち２つ以上の給気排気ダクト３から構成することも可能である。

図５は、図４と同じように給気システムが分散されている空調設備の一実施例を 示す。図４において、加熱源および冷却源は共通ライン３１により給気ダクトの 熱交換機８．８′および８”に接続されており、したがって加熱流体または冷却 流体のみをすべての熱交換機に同時に供給することが可能である。図５の解決案 では、加熱源および冷却源は別個のライン４０および４１により分散バルブ４２ および４２′　を介して熱交換機８．８゛および８”に接続されているので、他 方の熱交換機に送られる流体の種類とは無関係に各熱交換機にいずれかの流体を 送ることができる。

本発明の上記実施例は、いかなる意味においても本発明を限定するものでなく、 本発明は所望する請求範囲内で変更ができる。例えば本発明に係わる設備は図１ に示される操作のすべてを常に実行しなければならないものではない。例えば加 湿操作は必要でなければ省略してもよい。図１は、すべての可能な操作を含む従 来の解決案の単なる例とみなすべきてあり、本発明に係わる設備は、必要と考え られる場合、これらすべての操作を含むことができる。当然ながら本発明では、 公知のパイプ接続手段、例えば２方向バルブ等のすべてを使用することもできる 。

本発明とともに公知の調節方法のすへてを用いることもできる。例えばアジャス タ１７の出力メツセージをモータバルブ２１および３４等に直接供給することも てきる。

Ｆ旧　３ ＦＩ３．５ 補正書の写しく翻訳文）提出書（曲部１８４＆）７ｇ１組平成８竿５月２０８留 ］

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．室内空間から除かれた排気（Ｂ）からの熱を、室内空間に供給すべき供給空 気（Ａ）に伝えるための熱交換装置（４）と、供給空気を更に加熱するよう加熱 源（１１）に接続された加熱手段と、供給空気を冷却するよう冷却源（１４）に 接続された冷却手段と、供給空気の温度を検出し、この検出温度に基づいて熱交 換装置および加熱手段および冷却手段を制御するための調節手段（１６、１７、 １８、２１、３２、３３、３４）とを備えた、室内空間（１）用の空調設備にお いて、加熱源および冷却源（１１、１４）が、共通熱交換装置（４）により供給 空気（Ａ）の予熱、更なる加熱および冷却を行うように、熱交換装置（４）に接 続したことを特徴とする空調設備。
2. ２．熱交換装置（４）は排気（Ｂ）用の排気ダクト（３）に接続された少なくと も一つの第１熱交換機（７）と、供給空気（Ａ）用の給気ダクト（２）に接続さ れた少なくとも一つの第２熱交換機（８）と、熱交換流体（Ｃ）用の相互接続用 循環パイプラインシステム（９）とを備えた、請求項１記載の設備において、加 熱源（１１）および冷却源（１４）は、加熱流体（Ｄ）および冷却う流体（Ｅ） をそれぞれ循環パイプラインシステム内、更に第２熱交換機（８）に供給するた めのライン（３１）により、熱交換装置（４）の循環パイプラインシステム（９ ）に接続されていることを特徴とする設備。
3. ３．加熱源（１１）および冷却源（１４）は、熱交換流体（Ｃ）のみ、または調 節自在な比の熱交換流体（Ｃ）と加熱流体（Ｃ、Ｄ）、または冷却流体（Ｅ）の みを第２熱交換機（８）に選択的に進入させることができるバルブ（３４）を介 して、熱交換装置（４）の循環パイプラインシステム（９）に接続されているこ とを特徴とする請求項２記載の設備。
4. ４．バルブ（３４）は、供給空気（Ａ）の濃度を検出する検出手段（１６）によ り制御される調節手段（３７）により作動されることを特徴とする請求項３記載 の設備。
5. ５．熱交換装置（４）の第２熱交換機（８）は２つの部品を有し、その一方（８ ）は熱交換装置の循環パイプラインシステム（９）に接続されており、他方の部 品（８ａ）は加熱源（１１）および冷却源（１４）を循環パイプラインシステム に接続するライン（３１）に接続されており、よって熱交換機の双方の部品（８ 、８ａ）は加熱流体（Ｄ）および冷却流体（Ｅ）の通路に対して直列に配置され ていることを特徴とする請求項３または４記載の設備。
6. ６．排気（Ｂ）用の第１熱交換機（７）を有する排気ダクト（３）と、少なくと も２つの別個の給気ダクト（２、２′、２′′）を備え、各給気ダクトは供給空 気（Ａ）用の熱交換機（８、８′、８′′）を有し、熱交換機は熱交換流体（Ｃ ）のための共通パイプラインシステム（９、９′、９′′、９ａ、９ｂ）に接続 されている前記請求項のいずれかに記載の設備において、加熱源（１１）および 冷却源（１４）は、共通ライン（３１、３１ａ）により量調節バルブ（３４、３ ４′、３４′′）を介して第２熱交換機（８、８′、８′′）の各々の一つに接 続されていることを特徴とする設備。
7. ７．排気（Ｂ）用の第１熱交換機（７）を有する排気ダクト（３）と、少なくと も２つの別個の給気ダクト（２、２′、２′′）を備え、各給気ダクトは供給空 気（Ａ）用の熱交換機（８、８′、８′′）を有し、熱交換機は熱交換流体（Ｃ ）のための共通パイプラインシステム（９、９′、９′′、９ａ、９ｂ）に接続 されている前記請求項のいずれかに記載の設備において、加熱源（１１）および 冷却源（１４）は、別個のライン（４０、４１）により切り替えバルブ（４２、 ４２′）および量調節バルブ（３４、３４′）を通して第２熱交換機（８、８′ ）の各々の一つに接続されていることを特徴とする設備。