JP2006258407A - Air conditioning system for agriculture industry - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は農産業用空調システムに関するものである。 The present invention relates to an agricultural air conditioning system.
地中は、所定深度より深くなると年間を通してほぼ一定の温度であるので、その地中熱を利用し空調を行うシステムがある。このシステムは、熱媒を地中熱にて温度調節する地中熱交換器と、地中熱交換器の熱媒を熱源として被空調空間の空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機と、を備えている。 Since the underground temperature is almost constant throughout the year when it becomes deeper than a predetermined depth, there is a system that uses the underground heat to perform air conditioning. This system includes a ground heat exchanger that adjusts the temperature of the heat medium with underground heat, and a water-cooled heat pump air conditioner that air-conditions the air-conditioned space using the heat medium of the ground heat exchanger as a heat source. Yes.
この地中熱交換器の伝熱管は耐蝕性、耐久性などの点から樹脂にて製作されているため伝熱が悪く、上記システムで大きな空調負荷をまかなおうとすれば、非常に長い伝熱管が必要で設備費用や運転費用などが高くなる問題がある。また、促成栽培などでは、一日の気候変化に関係なく、栽培室内の温度を一日に何回も人工的に変化させるため、ヒートポンプを動かさずに換気のみによる外気冷房または外気暖房の機能が必要となる。このような換気のみによる外気冷房または外気暖房、循環空調、換気しながらの循環空調、の各種パターンの運転に、水冷ヒートポンプ式空調機のみで対応しようとすれば、ダンパなどの多くの部品が必要で、非常に大型化する問題もある。また、地中の熱流量は少ないため、地中熱交換器で長時間連続して熱交換を続けると、周辺の地中温度が変化したまま元に戻りにくくなり、熱交換能力が大幅に低下する。 The heat transfer tubes of this underground heat exchanger are made of resin in terms of corrosion resistance, durability, etc., so heat transfer is bad, so if you try to cover a large air conditioning load with the above system, a very long heat transfer tube Is necessary, and there is a problem that equipment costs and operating costs are high. Also, in forced cultivation, the temperature in the cultivation room is artificially changed several times a day regardless of the daily climate change, so the function of outside air cooling or outside air heating only by ventilation without moving the heat pump is provided. Necessary. If you want to handle various patterns of operation such as outdoor air cooling or heating only with ventilation, circulation air conditioning, and circulation air conditioning while ventilating with only a water-cooled heat pump air conditioner, many parts such as dampers are required. In addition, there is a problem that it becomes very large. In addition, since the heat flow in the ground is small, if heat exchange is continued continuously for a long time with a ground heat exchanger, it will be difficult to return to the original state while the surrounding underground temperature has changed, greatly reducing the heat exchange capacity. To do.
本発明は、上記課題を解決するため、地中熱交換器の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機と、空気を熱源として前記被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機と、を備え、すくなくとも前記被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて前記水冷ヒートポンプ式空調機と前記空冷ヒートポンプ式空調機のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成したことを最も主要な特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a water-cooled heat pump type air conditioner that circulates and air-conditions the air-conditioned space using the heat medium of the underground heat exchanger as a heat source, and the circulating air-conditioning and ventilation of the air-conditioned space using air as the heat source. An air-cooled heat pump air conditioner that can freely switch between circulating air-conditioning while ventilating, and at least using the fluctuation of the air-conditioning load of the air-conditioned space as a parameter, the water-cooled heat pump air-conditioner and the air-cooled heat pump air-conditioner The most important feature is that it is configured to switch to either one of these alone operation or combined operation.
請求項1の発明によれば、農産業用の被空調空間に対して循環空調、換気循環空調、換気(外気冷房、外気暖房)などの各種パターンの運転を行える。空冷ヒートポンプ式空調機により水冷ヒートポンプ式空調機の空調負荷が減るので、水冷ヒートポンプ式空調機と地中熱交換器を小型化でき設備費用や運転費用などを節減できる。空冷ヒートポンプ式空調機が循環空調と換気と換気しながらの循環空調の機能を備えているので、水冷ヒートポンプ式空調機の構造が簡略化され、小型化を図れる。農作物の栽培用として空気温度を強制的に大幅に変化させる場合、実温度と設定温度の差が大きな空調開始時やピーク時など被空調空間の空調負荷が大きなときは、水冷ヒートポンプ式空調機と空冷ヒートポンプ式空調機を併用運転し、設定温度に達して実温度と設定温度の差が小さくなり被空調空間の空調負荷が小さなときは、水冷ヒートポンプ式空調機と空冷ヒートポンプ式空調機のいずれか一方のみの単独運転を行うことにより運転費用を削減でき、個々の運転時間が減るので長寿命となり、その分農作物などを作るコスト低減を図れる。その場合、水冷ヒートポンプ式空調機の運転を止めれば、地中熱交換器周辺の地中温度を元に戻すことができ、熱交換能力の低下を防止し得る。
請求項2の発明によれば、圧力損失が減少して熱交換効率が向上するので小型の送風機を用いることができ騒音低減を図れる。空気熱交換器も小型化でき空調機をコンパクト化できる。
According to the first aspect of the present invention, various patterns of operation such as circulation air conditioning, ventilation circulation air conditioning, ventilation (outside air cooling, outside air heating) can be performed on the air-conditioned space for the agricultural industry. The air-cooled heat pump air conditioner reduces the air-conditioning load of the water-cooled heat pump air conditioner, so the water-cooled heat pump air conditioner and the underground heat exchanger can be reduced in size, and facility costs and operating costs can be reduced. Since the air-cooled heat pump air conditioner has the functions of circulation air conditioning and circulation air conditioning while ventilating, the structure of the water-cooled heat pump air conditioner is simplified and the size can be reduced. When the air temperature is forcibly and drastically changed for crop cultivation, when the air conditioning load in the air-conditioned space is large, such as when the difference between the actual temperature and the set temperature is large or at the peak time, the water-cooled heat pump air conditioner When the air-cooled heat pump air conditioner is operated in combination and the set temperature is reached and the difference between the actual temperature and the set temperature is small and the air conditioning load in the air-conditioned space is small, either the water-cooled heat pump air conditioner or the air-cooled heat pump air conditioner By operating only one of them, the operating cost can be reduced, and the individual operating time can be reduced, resulting in a longer life and the cost for producing crops can be reduced accordingly. In that case, if the operation of the water-cooled heat pump type air conditioner is stopped, the underground temperature around the underground heat exchanger can be returned to the original, and the decrease in the heat exchange capacity can be prevented.
According to the invention of claim 2, since the pressure loss is reduced and the heat exchange efficiency is improved, a small blower can be used and noise can be reduced. The air heat exchanger can also be downsized and the air conditioner can be downsized.
図1〜図3は、本発明の農産業用空調システムの一実施例を示しており、このシステムは、圧縮式ヒートポンプを有し地中熱交換器3の熱媒を熱源として被空調空間の循環空調を行う水冷ヒートポンプ式空調機1と、圧縮式ヒートポンプを有し空気を熱源として前記被空調空間の循環空調と換気と換気しながらの循環空調を切換え自在に行う空冷ヒートポンプ式空調機2と、を備え、すくなくとも前記被空調空間の空調負荷の変動をパラメータとして用いて水冷ヒートポンプ式空調機1と空冷ヒートポンプ式空調機2のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換えるように構成したものである。
1 to 3 show an embodiment of an air conditioning system for agricultural industry according to the present invention. This system has a compression heat pump and uses the heat medium of the
水冷ヒートポンプ式空調機1のヒートポンプは、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気や熱媒などに対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う給気側空気熱交換器4及び熱源側水熱交換器5と、循環冷媒を圧縮する圧縮機6と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、給気側空気熱交換器4及び熱源側水熱交換器5の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。給気側空気熱交換器4では循環冷媒で給気用空気を冷却又は加熱し、熱源側水熱交換器5では熱源水などの熱媒で循環冷媒を凝縮又は蒸発させる。熱源側水熱交換器5はプレート式熱交換器とする。プレート式熱交換器は、たとえば幾枚もの伝熱板(プレート)を重ねその伝熱板と伝熱板の間を熱媒と冷媒が交互に流れて互いに熱交換するように構成する。給気側の空気熱交換器4の伝熱管は圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
The heat pump of the water-cooled heat pump
水冷ヒートポンプ式空調機1には、給気口と還気取入口と給気側空気熱交換器4と風量制御自在な給気側送風機と、を設け、還気取入口から取入れた被空調空間の還気を給気側空気熱交換器4で温度調整して給気口から被空調空間へ給気する。この水冷ヒートポンプ式空調機1の熱源側水熱交換器5と、地中に埋設されて内部を流れる熱媒を地中熱で熱交換する地中熱交換器3と、を熱媒が循環するように配管したもので、熱媒は送水ポンプにより送られて水冷ヒートポンプ式空調機1の熱源側水熱交換器5にて熱交換された後、地中熱交換器3にて温度調節され、これらを循環する。図例では、地中熱交換器は、U字管式を示しているが他のものでもよい。
The water-cooled heat pump
空冷ヒートポンプ式空調機2のヒートポンプは、循環冷媒に対して蒸発・圧縮・凝縮・膨張の工程順を繰返し、この循環冷媒と熱交換する空気に対して冷媒蒸発工程で吸熱を冷媒凝縮工程で放熱を各々行うもので、循環冷媒の蒸発工程と凝縮工程であって互いに異なる工程を行う給気側空気熱交換器7及び熱源側空気熱交換器8と、循環冷媒を圧縮する圧縮機9と、循環冷媒を膨張させる膨張弁等の減圧機構と、給気側空気熱交換器及び熱源側空気熱交換器の蒸発工程と凝縮工程を切換えるバルブ等の切換機構と、を少なくとも備え、これらを冷媒が循環するように配管接続して成る。給気側空気熱交換器7では循環冷媒で給気用空気を冷却又は加熱し、熱源側空気熱交換器8では熱源用空気で循環冷媒を凝縮又は蒸発させる。給気側と熱源側の空気熱交換器7、8の伝熱管は圧損の少ない楕円管にするのが好ましいが円形管でもよい。
The heat pump of the air-cooled heat pump type air conditioner 2 repeats the order of evaporation, compression, condensation, and expansion for the circulating refrigerant, and dissipates heat in the refrigerant condensation process for the air that exchanges heat with the circulating refrigerant. The air supply side
空冷ヒートポンプ式空調機2は、給気口と第1還気取入口と第1外気取入口に各々連通する給気側送風路Aと、排気口と第2還気取入口と第2外気取入口とに各々連通する熱源側送風路Bと、を備え、給気側送風路Aには、第1外気取入口からの外気と第1還気取入口からの還気とがダンパ機構により選択的に通風される給気側空気熱交換器7と、風量制御自在な給気側送風機と、を設け、熱源側送風路Bには、第2外気取入口からの外気と第2還気取入口からの還気とが前記ダンパ機構により選択的に通風される熱源側水熱交換器8と、風量制御自在な熱源側送風機と、を設ける。前記ダンパ機構は、第1還気取入口から給気側空気熱交換器7への還気風量を制御する第1還気ダンパ10と、第1外気取入口から給気側空気熱交換器7への外気風量を制御する第1外気ダンパ11と、第2還気取入口から熱源側空気熱交換器8への還気風量を制御する第2還気ダンパ12と、第2外気取入口から熱源側空気熱交換器8への外気風量を制御する第2外気ダンパ13と、を設けて構成し、風量制御を行う。この風量制御や、水冷ヒートポンプ式空調機1と空冷ヒートポンプ式空調機2のいずれか一方のみの単独運転または併用運転に切換える制御、ヒートポンプと送風機の各々の容量制御、給気側の空気熱交換器4、7の冷媒蒸発・冷媒凝縮の切換制御、は図示省略の制御手段にて行う。なお、水冷ヒートポンプ式空調機1と空冷ヒートポンプ式空調機2の台数の増減は自由である。
The air-cooled heat pump air conditioner 2 includes an air supply side air passage A that communicates with the air supply port, the first return air intake port, and the first outside air intake port, an exhaust port, a second return air intake port, and a second outside air intake. A heat source side air passage B communicating with each of the inlets, and the air supply side air passage A selects outside air from the first outside air inlet and return air from the first return air inlet by a damper mechanism. The air supply side
この空冷ヒートポンプ式空調機2で循環空調運転するには、第1外気ダンパ11と第2還気ダンパ12を閉、第2外気ダンパ13と第1還気ダンパ10を開にし、第1還気ダンパ10から取入れた被空調空間の還気を給気側空気熱交換器7で温度調整して給気口から被空調空間へ給気し、第2外気取入口13から取入れた外気を熱源側空気熱交換器8で吸熱又は放熱し排気口から屋外へ排気する。換気循環空調運転では、第1・第2外気ダンパ11、13と第1・第2還気ダンパ10、12を開にし、第1還気ダンパ10から取入れた還気と第1外気ダンパ11から取入れた外気を所定割合で混合して給気側空気熱交換器7で温度調整して給気口から被空調空間へ給気し、第2外気ダンパ13から取入れた外気と第2還気ダンパ12から取入れた還気を所定割合で混合して熱源側空気熱交換器8で還気から熱回収しながら吸熱又は放熱し排気口から屋外へ排気する。換気(外気冷房、外気暖房)運転では、空冷ヒートポンプ式空調機2のヒートポンプを止めて、第1還気ダンパ10と第2外気ダンパ13を閉、第1外気ダンパ11と第2還気ダンパ12を開にして、第1外気ダンパ11から外気を取入れて被空調空間に給気し、第2還気ダンパ12から取入れた還気を排気口から屋外へ排気する。
In order to perform the circulating air-conditioning operation with the air-cooled heat pump air conditioner 2, the first
例えば、被空調空間の空調負荷が大きなときは、水冷ヒートポンプ式空調機1と空冷ヒートポンプ式空調機2を併用運転し、被空調空間の空調負荷が小さなときは、水冷ヒートポンプ式空調機1と空冷ヒートポンプ式空調機2のいずれか一方のみの単独運転を行う。このとき、地中熱交換器3の熱媒温度をパラメータとして併用し、地中熱交換器3の能力が低下した場合に空冷ヒートポンプ式空調機2のみの単独運転を行って、地中熱交換器3の周辺温度を回復させるようにしてもよく、あるいは、外気温度をパラメータとして併用して単独運転と併用運転を切換え制御するも自由である。
For example, when the air-conditioning load in the air-conditioned space is large, the water-cooled heat
1 水冷ヒートポンプ式空調機
2 空冷ヒートポンプ式空調機
3 地中熱交換器
1 Water-cooled heat pump type air conditioner 2 Air-cooled heat pump
Claims (2)
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2005
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A02 | Decision of refusal |
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