JPH11316038A - 空気調和システム - Google Patents

空気調和システム

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JPH11316038A
JPH11316038A JP10121289A JP12128998A JPH11316038A JP H11316038 A JPH11316038 A JP H11316038A JP 10121289 A JP10121289 A JP 10121289A JP 12128998 A JP12128998 A JP 12128998A JP H11316038 A JPH11316038 A JP H11316038A
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JP
Japan
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cooling
cooling water
temperature
air conditioning
heat storage
Prior art date
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Application number
JP10121289A
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English (en)
Inventor
Toru Kogure
徹 小暮
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Sankosha Corp
Sankosha Co Ltd
Original Assignee
Sankosha Corp
Sankosha Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】外気温が変動しても常に高い冷却能力が得ら
れ、しかも設備費の増加や運転コストの増加を抑制でき
るクーリングタワー付きの空気調和システムを提供す
る。 【解決手段】クーリングタワー10を経由しながら循環
する冷却水17で冷凍サイクル1の冷媒凝縮ラインを冷
却する冷却水循環系統11を備えた空気調和システムに
おいて、深夜電力で動作して氷蓄熱する氷蓄熱装置20
と、クーリングタワー10から送り出される冷却水17
の温度を検出する温度検出器26と、この温度検出器2
6で検出された冷却水温度が所定値以上の時に氷蓄熱装
置20に蓄えられている冷熱とクーリングタワー10か
ら送り出される冷却水17とを熱交換させる熱交換系2
2,23,24,25,29とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和システム
に係り、特にクーリングタワーを経由しながら循環する
冷却水で冷凍サイクルの冷媒凝縮ラインを冷却する冷却
水循環系統を備えた空気調和システムに関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、ビルや工場等のように比
較的広い場所を冷房する空気調和システムでは、クーリ
ングタワーを経由しながら循環する冷却水で冷凍サイク
ルの冷媒凝縮ラインを冷却する冷却水循環系統を備えた
ものが多い。
【0003】クーリングタワーは、暖まった冷却水を雨
だれ状あるいは散水状に流下させ、その間に送風機から
送られた風に接触させて一部を気化させ、これによって
冷却水の温度を下げる構成となっている。例えば、夏期
におけるピーク時を例にとると、クーリングタワーに流
れ込む冷却水の温度は例えば37〜42℃にもなる。こ
れをクーリングタワーは例えば32〜37℃に冷却して
送り出すように設計されている。
【0004】ところで、このようにクーリングタワーを
用いる空気調和システムにおいて、夏期におけるピーク
時には一般的に送風機がフル稼働状態となるが、近年の
ように外気温の異常な上昇などに遭遇すると、冷却水を
定格温度(例えば32〜37℃)まで冷却できない場合
がある。冷却水の温度が定格温度以上であると、必然的
に冷凍サイクルにおける冷却能力の低下を招き、空気調
和に要するエネルギの増大、例えば圧縮機駆動式のもの
では電力消費量の増加を招き、また吸収式のものではガ
スや油などの燃料消費量の増加を招くことになる。
【0005】そこで、このような不具合を解消するため
に、冷却能力に十分余裕のあるクーリングタワーを使用
することが考えられるが、このようにすると必然的に設
備費の増加を招くばかりか、運転コストの増加を招くこ
とになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、クーリン
グタワーを備えた従来の空気調和システムにあっては、
外気温の変動に伴って冷却能力が大きく変動するという
問題があり、この変動を抑制しようとすると、設備費の
増加や運転コストの増加を招く問題があった。
【0007】そこで本発明は、外気温が変動しても常に
高い冷却能力が得られ、しかも設備費の増加や運転コス
トの増加を抑制できるクーリングタワー付きの空気調和
システムを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、クーリングタワーを経由しながら循環す
る冷却水で冷凍サイクルの冷媒凝縮ラインを冷却する冷
却水循環系統を備えた空気調和システムにおいて、深夜
電力で動作して氷蓄熱する氷蓄熱装置と、前記クーリン
グタワーから送り出される前記冷却水の温度を検出する
温度検出器と、この温度検出器で検出された冷却水温度
を所定値以下に維持すべく前記氷蓄熱装置に蓄えられて
いる冷熱と前記クーリングタワーから送り出される前記
冷却水とを熱交換させる熱交換系とを備えていることを
特徴としている。
【0009】なお、前記熱交換系は、前記クーリングタ
ワーの水槽内で下流域に区画室を設け、この区画室を通
流する前記冷却水と熱交換させる構成を採用してもよい
し、前記クーリングタワーと前記冷凍サイクルとの間に
位置する冷却水循環路に水槽を直列に介在させ、この水
槽内を通流する前記冷却水と熱交換させる構成を採用し
ていてもよい。
【0010】周知のように、深夜だけ電力を使用する条
件で契約を結べば、電力料金は非常に安くなる。本発明
に係る空気調和システムでは、電力料金の安い深夜電力
で動作する氷蓄熱装置を設け、この氷蓄熱装置に蓄えら
れた冷熱とクーリングタワーから送り出される冷却水と
を熱交換させ、冷却水の温度を外気温とは無関係に常に
例えば25℃以下に保持するようにしている。
【0011】氷蓄熱装置はそれ程高価な装置ではない。
また、深夜電力の使用によって運転コストを抑えること
ができるので、僅かなコストで冷却水の温度を例えば2
5℃以下に保持することが可能となる。
【0012】一方、冷却水の温度が例えば25℃である
と、冷却水の温度が例えば37℃の場合に比べて冷凍サ
イクルにおける冷却能力が飛躍的に向上する。また、条
件によってはクーリングタワーにおける送風機の運転も
不要となる。したがって、氷蓄熱装置や熱交換系を設け
ているにも拘わらず、全体的にみると、設備費や運転コ
ストの上昇を抑えた状態で常に安定した運転を行えるこ
とになる。また、既存の設備に氷蓄熱装置および熱交換
系を付加するだけで実現できる利点もある。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。図1には本発明の一実施形態に係
る空気調和システムの概略的な系統図が示されている。
【0014】同図において、1は冷凍機を示している。
この冷凍機1は、通常の冷凍機と同様に、冷媒を圧縮す
る圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝
縮した冷媒を絞る絞り弁と、絞り弁を通過した冷媒を蒸
発させて再び圧縮機に導入する蒸発器とからなる冷凍サ
イクルを備えている。
【0015】蒸発器は冷水路内に配置されており、この
冷水路の両端には冷水管2及びポンプ3を介して例えば
各部屋に設けられている熱交換器4a,4b,…4nが
並列に接続されている。なお、各熱交換器4a,4b,
…4nにはファン5が付設されている。
【0016】一方、凝縮器は冷却水路内に配置されてい
る。そして、この冷却水路の両端は冷却水管6,7,8
及びポンプ9を介してクーリングタワー10に接続され
ている。クーリングタワー10は、上述した各要素とで
冷却水循環系統11を構成するもので、具体的には次の
ように構成されている。
【0017】すなわち、タワー12の側壁には空気取入
れ口13が形成されており、タワー12の上壁には空気
取入れ口13を介して取入れた空気を図中上方に向けて
送り出す送風機14が複数取り付けられている。送風機
14の下方位置には冷却水管6を介して導かれた冷却水
を下方に向けて散布させる散水ノズル15が複数設けら
れている。タワー12内の下部は水槽16になってお
り、この水槽16の底部が冷却水管8に通じている。ま
た、水槽16内の冷却水17の水位はフロート弁18に
よって一定に保たれている。水槽16内には水槽を上下
方向に大凡に区画する形に隔壁19が設けられている。
【0018】タワー12の近くには、氷蓄熱装置20が
設けられている。この氷蓄熱装置20は、入力制御装置
21の制御下で、電力料金の安い深夜電力で動作し、蓄
熱槽内に一定量の氷を作るように構成されている。勿
論、蓄熱槽内に潜熱蓄熱材を封入したカプセルを収容し
た構造も採用できる。氷蓄熱装置20内には蓄熱槽内の
いわゆる蓄熱冷媒との熱交換に供される熱交換器22が
設けてあり、この熱交換器22の一端側は配管23を介
してクーリングタワー10の水槽16内で、隔壁19に
よって区画された下方の部屋、つまり水槽16内の下流
域に設けられた区画室の上部に通じ、熱交換器22の他
端側はポンプ24、配管25を介して上記区画室の下部
に通じている。
【0019】一方、水槽16内の下部には冷却水管8へ
流れ込む冷却水17の温度を検出するための温度センサ
26が設けられており、また冷凍機1の凝縮器を収容し
ている冷却水路の出口および蒸発器を収容している冷水
路の出口にも温度センサ27、28が設けられている。
【0020】温度センサ26,27,28の出力は制御
装置29に導入され、冷凍機1の圧縮機、ポンプ3,
9,24及び送風機14は制御装置29によって後述す
る関係に制御される。
【0021】次に、上記のように構成された空気調和シ
ステムの運転例を説明する。まず、制御装置29に動作
開始指令を与えると、制御装置29は冷凍機1の圧縮
機、ポンプ3、ポンプ9を動作開始させる。このとき、
氷蓄熱装置20は、制御装置29とは無関係に、入力制
御装置21の制御下で深夜電力を使って氷蓄熱を完了し
ている。
【0022】圧縮機を動作開始させると、圧縮された冷
媒が凝縮器内で凝縮され、この凝縮された冷媒が絞り弁
を通過した後に蒸発器で蒸発し、再び圧縮機に導入され
て圧縮される動作が繰り返される。
【0023】このとき、ポンプ3が動作しているので、
冷水管2内を水が循環する。この水は、蒸発器に接触し
ながら流れるとき、冷媒の蒸発熱によって冷却される。
したがって、各熱交換器4a,4b…4nには、例えば
7℃の冷水が流れることになり、各部屋の冷房が行われ
る。
【0024】制御装置29は温度センサ28の出力から
冷水の送出し口の温度を監視し、この温度が指定された
温度範囲、例えば7℃になるように圧縮機をオン・オフ
制御する。
【0025】一方、ポンプ9が動作すると、クーリング
タワー10の水槽16内の冷却水17が水槽16→冷却
水管8→ポンプ9→凝縮器を収容した冷却水路→冷却水
管6→散水ノズル15→水槽16の経路で循環する。
【0026】ここで、制御装置29は、温度センサ27
の出力から凝縮器を収容した冷却水路の出口温度を監視
し、この出口温度が例えば32℃を越えている期間は送
風機14を駆動する。また、水槽16の下部に設けられ
ている温度センサ26の出力から下部を流れる冷却水1
7の温度を監視し、この冷却水温度が25℃以下、例え
ば25℃となるように氷蓄熱装置20に内蔵された熱交
換器22に通じるポンプ24をオン・オフ制御する。
【0027】このような構成であると、クーリングタワ
ー10から送り出される冷却水17は、常に25℃に保
たれることになる。そして、冷却水温度を25℃に保つ
ためのエネルギは、料金の安い深夜電力で動作する氷蓄
熱装置20から得ている。氷蓄熱装置20はそれ程高価
な装置ではない。また、深夜電力の使用によって運転コ
ストを抑えることができので、僅かなコストで冷却水1
7の温度を25℃に保持することが可能となる。
【0028】一方、冷却水の温度が25℃であると、図
2に示すように、冷水の出口温度を7℃として比較する
と、冷却水17の温度が37℃の場合に比べて冷凍サイ
クルにおける冷却能力が20%以上も向上する。このよ
うに冷却能力が向上すると、7℃を維持するのに必要な
エネルギ、具体的には圧縮機での電力消費量が減少する
ことになる。
【0029】したがって、氷蓄熱装置20や熱交換系を
設けているにも拘わらず、全体的にみると、設備費や運
転コストの上昇を抑えた状態で常に効率のよい運転を行
えることになる。また、既存の設備に氷蓄熱装置20お
よび熱交換系を付加するだけで実現できるので、その応
用性も大きいといえる。また、この例のように、水槽1
6内で下流域に区画室を設け、この区画室を通流する冷
却水17と氷蓄熱装置20に蓄えられている冷熱とを熱
交換させる構成であると、熱交換の応答性を高めること
ができ、温度変動に対して十分に対応できる。
【0030】なお、上述した例では圧縮機を内蔵した冷
凍機を用いているが吸収式の冷凍機を用いることもでき
る。また、各部屋に熱交換器を備えたシステムに適用し
ているが、ダクト式のシステムにも適用できる。また、
既存の設備に適用する場合には、図1中に2点鎖線で示
すように、クーリングタワー10と冷凍機1との間に位
置する冷却水循環路に水槽31を直列に介在させ、この
水槽31内を通流する冷却水17と氷蓄熱装置20に蓄
えられた冷熱とを熱交換させればよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、設備費
や運転コストの上昇を抑えた状態で常に効率のよい運転
を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る空調システムの概略
系統図
【図2】クーリングタワーから送り出される冷却水の温
度をパラメータとして冷凍サイクルから送られる冷水の
温度と冷却能力との関係の一例を示す図
【符号の説明】
1…冷凍機 2…冷水管 3,9,24…ポンプ 4a,4b,…4n…熱交換器 6,7,9…冷却水管 10…クーリングタワー 11…冷却水循環系統 12…タワー 13…空気取入れ口 14…送風機 15…散水ノズル 16,31…水槽 17…冷却水 20…氷蓄熱装置 21…入力制御装置 22…熱交換器 26,27,28…温度センサ 29…制御装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クーリングタワーを経由しながら循環する
    冷却水で冷凍サイクルの冷媒凝縮ラインを冷却する冷却
    水循環系統を備えた空気調和システムにおいて、深夜電
    力で動作して氷蓄熱する氷蓄熱装置と、前記クーリング
    タワーから送り出される前記冷却水の温度を検出する温
    度検出器と、この温度検出器で検出された冷却水温度を
    所定値以下に維持すべく前記氷蓄熱装置に蓄えられてい
    る冷熱と前記クーリングタワーから送り出される前記冷
    却水とを熱交換させる熱交換系とを具備してなることを
    特徴とする空気調和システム。
  2. 【請求項2】前記熱交換系は、前記クーリングタワーの
    水槽内で下流域に区画室を設け、この区画室を通流する
    前記冷却水と熱交換させていることを特徴とする請求項
    1に記載の空気調和システム。
  3. 【請求項3】前記熱交換系は、前記クーリングタワーと
    前記冷凍サイクルとの間に位置する冷却水循環路に水槽
    を直列に介在させ、この水槽内を通流する前記冷却水と
    熱交換させていることを特徴とする請求項1に記載の空
    気調和システム。
JP10121289A 1998-04-30 1998-04-30 空気調和システム Pending JPH11316038A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100607204B1 (ko) 2004-06-18 2006-08-01 (주) 위젠글로벌 냉각유체의 증발 냉각방법 및 그 장치
JP2006284083A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Takasago Thermal Eng Co Ltd 空調システム
CN101922770A (zh) * 2009-06-09 2010-12-22 上海凌御电气有限公司 相变蓄能空调
CN106123447A (zh) * 2016-08-15 2016-11-16 上海瀛利环境科技有限公司 一种冰蓄冷能量转换设备
CN106247724A (zh) * 2016-08-31 2016-12-21 无锡金鑫集团股份有限公司 一种高效散热器

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