JP2012233641A - Air conditioning system, outdoor air-cooled heat exchanging unit therefor, and control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調システムに係わり、特にその室外機に関する。 The present invention relates to an air conditioning system, and more particularly to an outdoor unit thereof.
従来より、外気を利用する空調システム（以下、外気利用空調システム）が存在する。
この様な外気利用空調システムは、例えばサーバルーム／データセンタ等に対して設置されている。ここでは、一例として、空調対象空間が、多数のサーバ装置が設置されているサーバルームであるものとして説明するが、この例に限らない。
Conventionally, there is an air conditioning system that uses outside air (hereinafter, an outside air-using air conditioning system).
Such an outside air-use air conditioning system is installed in a server room / data center, for example. Here, as an example, the air-conditioning target space will be described as a server room in which a large number of server devices are installed, but the present invention is not limited to this example.
上記サーバルームの例の場合、稼動中のサーバ装置（コンピュータ；そのＣＰＵ等）が主な発熱源となり、たとえ冬季のように外気温度が低い時期であっても、冷房が必要となる。逆にこれを利用して、主に夏季以外の時期（外気温度が比較的低い時期）において、外気を利用することで補助的な冷却作用により空調装置の省エネ化を図ることが行われている。 In the case of the server room, the server device (computer; its CPU, etc.) in operation is a main heat source, and cooling is required even when the outside air temperature is low as in winter. On the other hand, by using this outside, mainly in the time other than summer (a time when the outside air temperature is relatively low), the use of outside air makes it possible to save energy in the air conditioner by an auxiliary cooling action. .
すなわち、まず、サーバルームに対して、一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムが設置されている。よく知られているように、この様な冷凍サイクルによる空調システムでは、配管を介して各機器（圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器）に冷媒を循環させるものであり、冷媒を、圧縮機で圧縮し、凝縮器で冷却して圧力が高い液体をつくり、膨張弁で圧力を下げ、蒸発器で低温で気化させて気化熱で周囲の熱を奪い取るものである。サーバルームからのリターン空気（暖気）を、蒸発器を通過させることで冷却して冷気を生成する。生成した冷気は、サーバルームに供給して上記サーバ装置等を冷却することで暖気となり、この暖気を再び上記のように蒸発器に通過させて冷却することになる。 That is, first, an air conditioning system using a general refrigeration cycle such as a vapor compression type is installed in the server room. As is well known, in such an air conditioning system using a refrigeration cycle, refrigerant is circulated to each device (compressor, condenser, expansion valve, evaporator) via piping, and the refrigerant is compressed. It is compressed by a machine, cooled by a condenser to produce a high-pressure liquid, the pressure is reduced by an expansion valve, vaporized at a low temperature by an evaporator, and the surrounding heat is taken away by the heat of vaporization. Return air (warm air) from the server room is cooled by passing through an evaporator to generate cool air. The generated cool air is supplied to the server room to cool the server device and the like, and becomes warm air. The warm air is again passed through the evaporator as described above to be cooled.
また、通常、屋内には、上記蒸発器等の熱交換器や、リターン空気の吸気や冷気の排気の為のファン等を有するユニット（エアハンドリングユニット）が設けられる。
尚、上述した一般的な蒸気圧縮式などの冷凍サイクルによる空調システムのことを、簡略化して「冷凍サイクルによる空調システム」や「一般的な空調システム」等と記す場合もある。
Usually, a unit (air handling unit) having a heat exchanger such as the evaporator, a fan for intake of return air, exhaust of cold air, and the like is provided indoors.
Note that the above-described general air compression system such as a vapor compression type refrigeration cycle may be simplified and referred to as an “air conditioning system using a refrigeration cycle”, a “general air conditioning system”, or the like.
ここで、上記外気利用空調システムでは、上記一般的な空調システムに加えて、更に外気熱交換システムを設けている。この外気熱交換システムは、上述したエアハンドリングユニットの前段で、上記サーバルームからのリターン空気（暖気）を冷却してその温度を下げるものである。これより、エアハンドリングユニットに流入する暖気の温度が低くなるので、一般的な空調システムにおける冷却負荷が軽減でき、その消費電力を減少させることができる。尚、外気熱交換システムにおいて多少の電力消費が生じるが、これは一般的な空調システムの消費電力の減少量に比べれば、非常に小さなものとなる。よって、全体としての消費電力も、一般的な空調システムのみの場合と比べて、小さくなり、省エネ効果が得られる。 Here, in the said outside air utilization air conditioning system, in addition to the said general air conditioning system, the outside air heat exchange system is further provided. This outdoor air heat exchange system cools return air (warm air) from the server room and lowers its temperature in the front stage of the air handling unit described above. Thereby, since the temperature of the warm air flowing into the air handling unit is lowered, the cooling load in a general air conditioning system can be reduced, and the power consumption can be reduced. In addition, although some electric power consumption arises in an external air heat exchange system, this is a very small thing compared with the reduction amount of the electric power consumption of a general air conditioning system. Therefore, the power consumption as a whole is smaller than that of a general air conditioning system alone, and an energy saving effect is obtained.
上記外気熱交換システムの構成は、例えば屋外と屋内とにそれぞれ熱交換器を設け、この２つの熱交換器間に配管を接続して、配管内に冷却液（例えば水など）を循環させるものである。これは、例えばポンプ等の動力によって冷却液を循環させるものである。尚、ここでは、屋外に設置する熱交換器を「空冷熱交換器」と呼ぶものとし、屋内に設置する熱交換器はそのまま「熱交換器」と呼ぶものとする。 The configuration of the outdoor air heat exchange system is, for example, a system in which heat exchangers are provided outdoors and indoors, a pipe is connected between the two heat exchangers, and a coolant (for example, water) is circulated in the pipe. It is. For example, the coolant is circulated by power such as a pump. Here, a heat exchanger installed outdoors is referred to as an “air-cooled heat exchanger”, and a heat exchanger installed indoors is referred to as a “heat exchanger” as it is.
「空冷熱交換器」には外気を通過させる。これはファン等を用いて外気の吸気・排気を行うものである。「空冷熱交換器」内には上記の通り冷却液（例えば水など）も通過し、外気と冷却液との間で熱交換が行われることになる。 The outside air is passed through the “air-cooled heat exchanger”. In this method, outside air is sucked and exhausted using a fan or the like. As described above, the coolant (for example, water) also passes through the “air-cooled heat exchanger”, and heat exchange is performed between the outside air and the coolant.
同様に、「熱交換器」には上記リターン空気（暖気）を通過させる。これはファン等を用いてリターン空気の吸気・排気を行うものである。「熱交換器」内には上記の通り冷却液（例えば水など）も通過し、リターン空気と冷却液との間で熱交換が行われることになる。 Similarly, the return air (warm air) is passed through the “heat exchanger”. This uses a fan or the like to intake and exhaust return air. As described above, the coolant (for example, water) also passes through the “heat exchanger”, and heat exchange is performed between the return air and the coolant.
ここで、「空冷熱交換器」、「熱交換器」の何れにおいても、当然のことながら、上記熱交換は、温度が高い方から温度が低い方へと熱が移動することになる。よって、例えば冬季であれば「空冷熱交換器」に流入する冷却液の温度より外気温度が低いので、冷却液は外気によって冷却されることになる。そして、「熱交換器」においては、この様に外気によって冷却された冷却液によって、リターン空気（暖気）が冷却されることになる。 Here, in any of the “air-cooled heat exchanger” and the “heat exchanger”, as a matter of course, in the heat exchange, heat is transferred from a higher temperature to a lower temperature. Therefore, for example, in winter, the outside air temperature is lower than the temperature of the coolant flowing into the “air-cooled heat exchanger”, so the coolant is cooled by the outside air. In the “heat exchanger”, the return air (warm air) is cooled by the coolant thus cooled by the outside air.
しかしながら、「空冷熱交換器」において外気温度が冷却液の温度より高い場合には、冷却液が冷却されず、逆に温度上昇する可能性もある。これは極端な例であるが、「空冷熱交換器」において得られる熱交換能力は、外気温度によって変動するものであり、基本的に、外気温度が高くなるほど（換言すれば外気と冷却液との温度差が小さくなるほど）、熱交換能力は小さくなる。 However, in the “air-cooled heat exchanger”, when the outside air temperature is higher than the temperature of the coolant, the coolant is not cooled, and the temperature may rise. Although this is an extreme example, the heat exchange capacity obtained in the “air-cooled heat exchanger” varies depending on the outside air temperature. Basically, the higher the outside air temperature (in other words, the outside air and the coolant). The smaller the temperature difference is, the smaller the heat exchange capacity becomes.
上記のように外気を用いて空冷熱交換器（屋外熱交換器）で冷却液媒体を冷却するシステムの場合、外気温度が高くなるに従って冷却液の冷却効果が低減し、外気温度が室内より高い場合には冷却液の冷却効果が得られなくなる。何れにしても、空冷熱交換器（屋外熱交換器）に供給する外気の温度は、出来るだけ低い方が望ましい（但し、後述するように、氷結するような気温（氷点下）では、別の問題が生じる）。 As described above, in the case of a system that cools a coolant medium with an air-cooled heat exchanger (outdoor heat exchanger) using outside air, the cooling effect of the cooling liquid decreases as the outside air temperature increases, and the outside air temperature is higher than the room temperature. In this case, the cooling effect of the coolant cannot be obtained. In any case, it is desirable that the temperature of the outside air supplied to the air-cooled heat exchanger (outdoor heat exchanger) be as low as possible (however, as described later, at temperatures that freeze (below freezing point), there is another problem. Occurs).
そこで、外気を屋外熱交換器を通過させる前に、霧化した水の気化熱を利用することによって外気を冷却することで、外気による冷却液の冷却性能を向上させることができ、以って冷却液によるリターン空気（暖気）の冷却性能を向上させることができ、以ってエアハンドリングユニットの冷却負荷を軽減させ冷凍サイクルによる空調システムの省エネ効果が得られるようになる（通常は、外気利用空調システム全体としての省エネ効果も得られる）。 Therefore, by cooling the outside air by using the heat of vaporization of the atomized water before passing the outside air through the outdoor heat exchanger, the cooling performance of the coolant by the outside air can be improved. The cooling performance of the return air (warm air) by the coolant can be improved, thereby reducing the cooling load of the air handling unit and obtaining the energy saving effect of the air conditioning system by the refrigeration cycle (usually using outside air) The energy saving effect of the entire air conditioning system can also be obtained).
また、外気温度が室内温度（冷却液温度）より高い場合においても、上記外気に対する霧化水供給によって外気温度を低下させることによって、冷却液媒体の冷却が可能となり、外気熱交換システムによるリターン空気（暖気）の冷却性能を維持できる。よって、外気温度が室内温度（冷却液温度）より高い場合においても、外気熱交換システムによる上述した省エネ効果が得られることになる。 Further, even when the outside air temperature is higher than the room temperature (coolant temperature), the coolant medium can be cooled by reducing the outside air temperature by supplying the atomized water to the outside air, and the return air from the outside heat exchange system can be cooled. (Warm air) cooling performance can be maintained. Therefore, even when the outside air temperature is higher than the room temperature (coolant temperature), the above-described energy saving effect by the outside air heat exchange system can be obtained.
霧状となった水は、その粒子が極めて小さいために素早く蒸発するので、霧化水を含む外気が屋外熱交換器を通過しても、屋外熱交換器が濡れるようなことは殆どない。
しかしながら、霧化量が多過ぎる為に外気が飽和状態になると、屋外熱交換器表面が濡れる。この様に水滴が熱交換器に付着すると、伝熱性能が低下する問題が生じ、それだけでなく熱交換器が腐食してしまう可能性があった。
Since the water in the form of mist evaporates quickly because its particles are very small, the outdoor heat exchanger hardly gets wet even when outside air containing atomized water passes through the outdoor heat exchanger.
However, when the outside air becomes saturated due to the excessive amount of atomization, the outdoor heat exchanger surface gets wet. When water droplets adhere to the heat exchanger in this way, there arises a problem that the heat transfer performance is lowered, and there is a possibility that the heat exchanger is corroded as well.
ここで、従来より、外気による屋外熱交換器の冷却効率を向上させるために、水を利用する技術が知られている。例えば、特許文献１，２，３等に開示されている従来技術が知られている。 Here, conventionally, a technique using water is known in order to improve the cooling efficiency of an outdoor heat exchanger by outside air. For example, conventional techniques disclosed in Patent Documents 1, 2, 3 and the like are known.
尚、上記霧化水による外気冷却方式は、上記外気熱交換システムの空冷熱交換器に限らず、例えば上記蒸気圧縮式冷凍サイクルによる一般的な空調システムにおける室外機（凝縮器等と呼ばれる、外気による空冷の熱交換器）等にも適用可能である。そして、この場合でも、上述した水滴が熱交換器に付着することによって生じる問題が起こり得る。 The outside air cooling method using the atomized water is not limited to the air-cooling heat exchanger of the outside air heat exchange system. For example, an outdoor unit (referred to as a condenser or the like called an outdoor unit) in a general air conditioning system using the vapor compression refrigeration cycle is used. It can also be applied to an air-cooled heat exchanger). Even in this case, a problem caused by the above-described water droplets adhering to the heat exchanger may occur.
特許文献１の発明は、冷媒を圧縮する圧縮器と、圧縮された冷媒を大気と熱交換する熱交換器を有する室外機と、絞り器と熱交換器（蒸発器）を有する室内機と、循環配管を有する空気熱源式冷房装置において、上記室外機の熱交換器の伝熱管表面に水を噴霧する手段と、この熱交換器の伝熱管表面における水の蒸発量を推定し、推定した蒸発量に基づいて噴霧水量を制御する手段を設けたものである。 The invention of Patent Document 1 includes a compressor that compresses a refrigerant, an outdoor unit that includes a heat exchanger that exchanges heat between the compressed refrigerant and the atmosphere, an indoor unit that includes a throttle and a heat exchanger (evaporator), In the air heat source type cooling device having a circulation pipe, the means for spraying water on the surface of the heat exchanger tube of the heat exchanger of the outdoor unit, and the evaporation amount of water on the surface of the heat exchanger tube of the heat exchanger are estimated, and the estimated evaporation Means for controlling the amount of spray water based on the amount is provided.
また、特許文献２の発明では、圧縮機、第１熱交換器、膨張機構、第２熱交換器（蒸発器）、循環配管を有する空気調和装置に関して、上記第１熱交換器（圧縮機で圧縮された冷媒を熱交換により放熱して冷却する、室外熱交換器）の表面に、霧状水分を含む空気を供給して、霧状水分の蒸発潜熱により冷媒を冷却する。一部の霧状水分の蒸発による蒸発潜熱により空気（外気）の温度が低下されると共に、更に温度低下された空気が含む霧状水分が上記第１熱交換器の表面に供給されて、霧状水分の蒸発潜熱により第１熱交換器が冷却されて、冷却効果が更に向上するものである。 Moreover, in invention of patent document 2, regarding the air conditioner which has a compressor, a 1st heat exchanger, an expansion mechanism, a 2nd heat exchanger (evaporator), and circulation piping, the said 1st heat exchanger (in compressor) Air containing mist-like moisture is supplied to the surface of an outdoor heat exchanger) that dissipates and cools the compressed refrigerant by heat exchange, and the refrigerant is cooled by the latent heat of vaporization of the mist-like moisture. The temperature of the air (outside air) is reduced by the latent heat of evaporation due to evaporation of some of the mist-like moisture, and the mist-like moisture contained in the air whose temperature has been further lowered is supplied to the surface of the first heat exchanger, The first heat exchanger is cooled by the latent heat of vaporization of the moisture, and the cooling effect is further improved.
また、特許文献３の発明では、室外熱交換器に、冷却水ポンプとスプレーノズルとからなる冷却水散水手段を設け、冷房時に室外熱交換器の外側フィン表面に散水するようにしたものである。 Further, in the invention of Patent Document 3, the outdoor heat exchanger is provided with cooling water sprinkling means including a cooling water pump and a spray nozzle, and water is sprayed on the outer fin surface of the outdoor heat exchanger during cooling. .
ここで、上述した屋外熱交換器の表面が濡れて水膜ができると、膜厚の大きさによっては外気と熱交換器との熱伝達率が低下する。さらに屋外熱交換器の表面に付着する水の温度は、散布水の影響を受けやすく、水の温度によっては伝熱性能に影響する。また、熱交換器は一般的に熱伝導のよい銅やアルミ等の金属で作成されているので、その表面に水分が付着すると塵埃や水内の不純物などとの相互作用により局部電池を形成し、腐食しやすくなる。 Here, when the surface of the outdoor heat exchanger described above is wet and a water film is formed, the heat transfer coefficient between the outside air and the heat exchanger decreases depending on the size of the film thickness. Furthermore, the temperature of the water adhering to the surface of the outdoor heat exchanger is easily affected by the spray water, and the heat transfer performance is affected depending on the temperature of the water. In addition, heat exchangers are generally made of metal such as copper or aluminum, which has good thermal conductivity, so if moisture adheres to the surface, local batteries are formed by interaction with dust and impurities in the water. , Easy to corrode.
しかしながら、上記引用文献１，２，３の従来技術は、何れも、この様な問題を考慮していないし、当然、このような問題を解決できるものではない。特に引用文献１，３の場合、そもそも、屋外熱交換器の表面が濡れても構わない発想である。また、特許文献２の場合には、霧状水分を含む空気を供給しているので、少なくとも屋外熱交換器表面が濡れても構わないという発想ではないにしても、何らかの理由により結露が生じた場合または結露が生じそうな場合に、結露防止するように制御することは、何等考えられていない。 However, none of the prior arts of the above cited documents 1, 2 and 3 considers such a problem, and naturally, such a problem cannot be solved. In particular, in the case of cited documents 1 and 3, the idea is that the surface of the outdoor heat exchanger may be wet in the first place. In addition, in the case of Patent Document 2, since air containing mist-like moisture is supplied, dew condensation occurs for some reason, even though it is not an idea that at least the outdoor heat exchanger surface may be wet. It is not considered at all to control to prevent condensation in the case or in the case where condensation is likely to occur.
また、霧状水分供給によって外気が実際には十分に冷却されているにも係らず（あるいは結露しそうな状態であるにも係らず）、センサ故障等の為に外気冷却が不十分である（あるいは未だ結露しない）と誤判定されてしまう可能性がある。この様な状況では、霧化量をどれだけ増やしても上記のように誤判定等されるために、霧化量が過剰になる可能性があった。あるいは、強風等によって霧化水分を含む空気が流されてしまい、熱交換器に十分に供給されない事態となることも起こり得る。この様な状況では霧化量をどれだけ増やしても上記外気冷却が不十分である等の誤判定が行われる可能性があり、霧化量が過剰になる可能性があった。このように、何らかの不測の事態により霧化量が過剰になる場合があった。 Further, although the outside air is actually sufficiently cooled by the supply of mist-like moisture (or even though it is likely to be condensed), the outside air is not sufficiently cooled due to a sensor failure or the like ( Or, there is a possibility that it will be erroneously determined that no condensation has occurred yet. In such a situation, no matter how much the atomization amount is increased, an erroneous determination or the like is made as described above, so that the atomization amount may be excessive. Or the air containing atomized water | moisture content may be flowed by a strong wind etc., and it may happen that it may not fully supply to a heat exchanger. In such a situation, no matter how much the amount of atomization is increased, there is a possibility that a misjudgment such as insufficient cooling of the outside air may be performed, and the amount of atomization may be excessive. Thus, the amount of atomization may be excessive due to some unforeseen circumstances.
また、外気温度が氷点下以下の状況では、霧化水が氷結する為、霧状水分の蒸発による外気の冷却効果が得られないだけでなく、屋外熱交換器表面に氷が付着し更に溶解し、熱交換器が濡れてしまう可能性があった。熱交換器が濡れた場合、上述した伝熱効果が低下するなどの問題が生じることになる。 In addition, when the outside air temperature is below the freezing point, the atomized water freezes, so that not only the outside air cooling effect due to evaporation of the mist water is not obtained, but also ice adheres to the outdoor heat exchanger surface and further melts. The heat exchanger could get wet. When the heat exchanger gets wet, problems such as a decrease in the heat transfer effect described above occur.
本発明の課題は、霧化水を供給された外気によって屋外熱交換器における熱交換を行う空調システムに関して、霧化水による外気の冷却効果を維持しつつ屋外熱交換器表面が結露しないように霧化量を制御することで、外気の冷却効果を維持しつつ伝熱性能維持と腐食防止を図ることができる空調システム、その屋外空冷熱交換ユニット、制御装置等を提供することである。 An object of the present invention relates to an air conditioning system that performs heat exchange in an outdoor heat exchanger with outside air supplied with atomized water so that the surface of the outdoor heat exchanger does not condense while maintaining the cooling effect of the outside air with atomized water. An object of the present invention is to provide an air conditioning system capable of maintaining heat transfer performance and preventing corrosion while maintaining the cooling effect of outside air by controlling the amount of atomization, its outdoor air-cooling heat exchange unit, control device, and the like.
本発明の空調システムは、屋外に設けられ外気の吸気と排気を行うファンと外気と冷媒または冷却液との熱交換を行わせる熱交換器とを有する空冷熱交換ユニットを有する空調システムであって、吸気された外気に対して霧化水を供給する霧化器と、該霧化器による霧化水量を制御する制御装置とを有し、該制御装置は、前記霧化器によって霧化水を供給する前の前記外気の湿球温度を求める湿球温度取得手段と、前記霧化器によって霧化水が供給された後の前記外気の乾球温度を測定する乾球温度測定手段と、前記乾球温度と前記湿球温度とに基づいて、前記霧化水が供給された前記外気によって結露が生じないようにしつつ前記乾球温度を前記湿球温度に近づけるように、前記霧化器による前記霧化水量を調整制御する霧化水量制御手段とを有する。 An air conditioning system of the present invention is an air conditioning system having an air-cooling heat exchange unit that is provided outdoors and has a fan that performs intake and exhaust of outside air, and a heat exchanger that performs heat exchange between outside air and refrigerant or coolant. An atomizer for supplying atomized water to the intake air, and a control device for controlling the amount of atomized water by the atomizer, the control device using the atomizer A wet bulb temperature acquisition means for obtaining a wet bulb temperature of the outside air before supplying water, a dry bulb temperature measuring means for measuring the dry bulb temperature of the outside air after the atomized water is supplied by the atomizer, Based on the dry bulb temperature and the wet bulb temperature, the atomizer is configured to bring the dry bulb temperature closer to the wet bulb temperature while preventing condensation from being generated by the outside air supplied with the atomized water. Atomizing water amount control means for adjusting and controlling the amount of atomized water by Having.
霧化水量を増やしていけば、外気温度を低下させていくことができるが、何れは外気が飽和状態となり、熱交換器表面に結露が生じることになる。上記制御装置では、霧化水供給前の外気の湿球温度と供給後の外気の乾球温度とに基づいて、霧化水供給後の外気が、飽和状態にならないようにしつつ出来るだけ温度低下するように、霧化水量を調整制御することができる。 If the amount of atomized water is increased, the outside air temperature can be lowered, but eventually the outside air becomes saturated and condensation occurs on the surface of the heat exchanger. In the above control device, the temperature of the outside air after the supply of the atomized water is lowered as much as possible without being saturated based on the wet bulb temperature of the outside air before the supply of the atomized water and the dry bulb temperature of the outside air after the supply. Thus, the amount of atomized water can be adjusted and controlled.
これは、例えば、前記霧化水量制御手段は、前記乾球温度が前記湿球温度以下である場合には前記霧化器による前記霧化水量を減少させ、前記乾球温度が前記湿球温度より高い場合には前記霧化器による前記霧化水量を増加させる制御を行うものである。 This is because, for example, the atomized water amount control means decreases the amount of atomized water by the atomizer when the dry bulb temperature is equal to or lower than the wet bulb temperature, and the dry bulb temperature becomes the wet bulb temperature. If it is higher, control is performed to increase the amount of atomized water by the atomizer.
また、例えば、上述した不測の事態等によって霧化量が過剰になる等の問題に対応する為に、上限値／下限値を予め設定しておくようにしてもよい。
すなわち、例えば、前記霧化水量制御手段は、前記霧化水量を減少させる場合には、現在の霧化水量に対して予め設定される所定値を減算することで新たな霧化水量の計算値を求め、該計算値が予め設定される下限値未満の場合には該下限値を新たな霧化水量として適用し、該計算値が前記下限値以上の場合には該計算値を新たな霧化水量として適用する。
Further, for example, in order to cope with a problem such as an excessive amount of atomization due to the unexpected situation described above, an upper limit value / lower limit value may be set in advance.
That is, for example, when the atomized water amount control means decreases the atomized water amount, a new calculated value of the atomized water amount is obtained by subtracting a preset predetermined value from the current atomized water amount. When the calculated value is less than a preset lower limit value, the lower limit value is applied as a new amount of atomized water, and when the calculated value is greater than or equal to the lower limit value, the calculated value is Applicable as the amount of water.
あるいは、例えば、前記霧化水量制御手段は、前記霧化水量を増加させる場合には、現在の霧化水量に対して予め設定される所定値を加算することで新たな霧化水量の計算値を求め、該計算値が予め設定される上限値以下の場合には該計算値を新たな霧化水量として適用し、該計算値が前記上限値を越える場合には該上限値を新たな霧化水量として適用する。 Alternatively, for example, when the atomized water amount control means increases the atomized water amount, a new calculated value of the atomized water amount is obtained by adding a predetermined value to the current atomized water amount. When the calculated value is less than or equal to a preset upper limit value, the calculated value is applied as a new amount of atomized water, and when the calculated value exceeds the upper limit value, the upper limit value is applied as a new mist amount. Applicable as the amount of water.
また、例えば、前記霧化器によって霧化水を供給する前の外気の乾球温度と、予め設定される、前記霧化水が氷結する温度に対応する所定の閾値とを比較して、該乾球温度が該所定の閾値未満となった場合には、前記霧化器による霧化を停止する。 Further, for example, the dry bulb temperature of the outside air before supplying the atomized water by the atomizer is compared with a predetermined threshold corresponding to a preset temperature at which the atomized water freezes, When the dry bulb temperature becomes less than the predetermined threshold, the atomization by the atomizer is stopped.
これによって、例えば霧化水が氷結するような状況では、霧化器を停止させることで、問題が生じないようにできる。 Accordingly, for example, in a situation where the atomized water freezes, the problem can be prevented by stopping the atomizer.
本発明の空調システム、その屋外空冷熱交換ユニット、制御装置等によれば、霧化水を供給された外気によって屋外熱交換器における熱交換を行う空調システムに関して、霧化水による外気の冷却効果を維持しつつ屋外熱交換器表面が結露しないように霧化量を制御することで、外気の冷却効果を維持しつつ伝熱性能維持と腐食防止を図ることができる。更に不測の事態により霧化量が過剰になる事態を防止できる。また、霧化水による外気の冷却効果を維持できず熱交換器表面に霧化水の氷が付着する事態を防止できる。 According to the air conditioning system of the present invention, the outdoor air-cooling heat exchange unit, the control device, and the like, with respect to the air conditioning system that performs heat exchange in the outdoor heat exchanger by the outside air supplied with the atomized water, the effect of cooling the outside air by the atomized water By controlling the amount of atomization so that the outdoor heat exchanger surface does not condense while maintaining the heat, it is possible to maintain the heat transfer performance and prevent corrosion while maintaining the cooling effect of the outside air. Furthermore, it is possible to prevent a situation where the amount of atomization becomes excessive due to an unexpected situation. Moreover, the situation where the cooling effect of the outside air by atomized water cannot be maintained and the ice of atomized water adheres to the heat exchanger surface can be prevented.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本手法の適用対象である外気利用空調システムの概略構成図である。
図示の概略構成自体は、既存の構成と見做してよく、ここでは簡単に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an outside air-use air conditioning system to which the present technique is applied.
The schematic configuration shown in the drawing may be regarded as an existing configuration, and will be briefly described here.
図１において、空調対象であるサーバルームには複数の（多数の）サーバ装置等が設置されている。上記の通り、稼動中のサーバ装置は、発熱体と見做してよく、冷房を行わないとサーバルーム内は高温となってしまい、サーバ装置の故障を招くことになる。 In FIG. 1, a plurality of (multiple) server devices and the like are installed in a server room that is an air conditioning target. As described above, the operating server device may be regarded as a heating element, and if the cooling is not performed, the temperature in the server room becomes high, resulting in a failure of the server device.
図示の例では、エアハンドリングユニット１が冷気を生成すると共に、この冷気を床下空間に送出し、床下空間を介して冷気をサーバルームに供給する（図示のサーバ室給気）。サーバルームに供給された冷気は、サーバ装置を冷却することで温度上昇して暖気となり、上昇してサーバルームから流出する。 In the example shown in the figure, the air handling unit 1 generates cold air, sends the cold air to the underfloor space, and supplies the cold air to the server room via the underfloor space (illustrated server room air supply). The cool air supplied to the server room rises in temperature by being cooled by the server device, becomes warm air, rises, and flows out of the server room.
ここで、図示の例では、建屋（建物）内に空調室が設けられ、空調室内にはエアハンドリングユニット１等とサーバルームが設けられているが、ここでは特に空調室内においてサーバルームの空間以外の空間を空調室と呼ぶものとする。よって、上記サーバルームから流出する暖気は、空調室内に流入するものと言える。 Here, in the illustrated example, an air-conditioning room is provided in the building (building), and the air handling unit 1 and the server room are provided in the air-conditioning room. This space is called an air conditioning room. Therefore, it can be said that the warm air flowing out from the server room flows into the air-conditioned room.
そして、空調室内には図示の通りエアハンドリングユニット１と熱交換器１２が設けられている。尚、一般的な空調システムのみの場合には、この空調室内に流入する暖気（図示のサーバ室還気；リターン空気）が、エアハンドリングユニット１内に流入してその内部で冷却されて冷気となって排出されることになる。 In the air conditioning room, an air handling unit 1 and a heat exchanger 12 are provided as shown. In the case of only a general air conditioning system, warm air (server room return air; return air) flowing into the air conditioning chamber flows into the air handling unit 1 and is cooled inside the air handling unit 1. Will be discharged.
また、図示の例では、上記蒸気圧縮式冷凍サイクル等による一般的な空調システムの構成については、その一部であるエアハンドリングユニット１と冷媒管２のみを示し、他の構成（圧縮機、凝縮器、膨張弁等）については省略している。エアハンドリングユニット１は、上記従来で説明した通り、蒸発器１ａや、リターン空気の吸気や冷気の排気の為のファン１ｂ等を有している。また、冷媒管２は、蒸発器１ａや上記不図示の圧縮機、凝縮器、膨張弁等に接続しており、これら各種機器に冷媒を循環させる。 Further, in the illustrated example, with respect to the configuration of a general air conditioning system such as the above-described vapor compression refrigeration cycle, only the air handling unit 1 and the refrigerant pipe 2 which are a part thereof are shown, and the other configurations (compressor, condensing) Etc. are omitted. The air handling unit 1 includes an evaporator 1a, a fan 1b for intake of return air and exhaust of cold air, and the like as described above. The refrigerant pipe 2 is connected to the evaporator 1a, the compressor (not shown), the condenser, the expansion valve, and the like, and circulates the refrigerant through these various devices.
尚、上記冷凍サイクルによる空調システムの構成は、上記の例に限らない。例えば、冷媒として冷水を用いるものとし、上記符号１ａの構成は、蒸発器に限らず、冷水と空気との熱交換を行う熱交換器であってもよい。この例の場合、屋外熱交換器としてクーリングタワーが設けられるケースが少なくないが、屋外熱交換器として外気を利用した空冷熱交換器を用いるようにしてもよい。このような空冷熱交換器や上記凝縮器等も本手法の適用対象とする。すなわち、本説明では本手法（霧化水によって外気を冷却する構成と霧化量制御）の適用対象を後述する外気熱交換システムの空冷熱交換器１１として説明するが、この例に限らず、上記冷凍サイクルによる空調システムの空冷熱交換器（凝縮器も含まれる）等も適用対象としてよい。 In addition, the structure of the air-conditioning system by the said refrigerating cycle is not restricted to said example. For example, cold water is used as the refrigerant, and the configuration of the reference numeral 1a is not limited to the evaporator, but may be a heat exchanger that performs heat exchange between cold water and air. In this example, there are many cases in which a cooling tower is provided as an outdoor heat exchanger, but an air-cooled heat exchanger using outside air may be used as an outdoor heat exchanger. Such an air-cooled heat exchanger, the condenser, and the like are also applicable to this method. That is, in this description, the application target of this method (configuration for cooling outside air with atomized water and atomization amount control) will be described as an air-cooling heat exchanger 11 of an outside air heat exchange system to be described later, but is not limited to this example. An air-cooled heat exchanger (including a condenser) of an air conditioning system using the refrigeration cycle may be applied.
ここで、外気利用空調システムの場合、既に説明した通り、上記一般的な空調システムに加えて更に外気熱交換システムが設けられている。外気熱交換システムは、図示の空冷熱交換器１１、熱交換器１２、ポンプ１３、配管１４等から成る。尚、外気熱交換システムの詳細については、後に図２を参照して説明するものとし、ここでは簡単な説明のみとする。 Here, in the case of an outside air-use air conditioning system, as already described, an outside air heat exchange system is further provided in addition to the general air conditioning system. The outside air heat exchange system includes an air-cooled heat exchanger 11, a heat exchanger 12, a pump 13, a pipe 14, and the like illustrated. The details of the outdoor air heat exchange system will be described later with reference to FIG. 2, and only a brief description will be given here.
空冷熱交換器１１と熱交換器１２とは配管１４に接続しており、配管を介して冷却液（水など）が循環している。冷却液循環の動力源は、配管１４上の任意の位置に設けられるポンプ１３である。 The air-cooled heat exchanger 11 and the heat exchanger 12 are connected to a pipe 14, and a coolant (water or the like) is circulated through the pipe. A power source for circulating the coolant is a pump 13 provided at an arbitrary position on the pipe 14.
空冷熱交換器１１は、屋外に設けられており、外気を通過させることで、外気と冷却液との熱交換を行わせる。空冷熱交換器１１内には、外気を吸気・排気する為のファン１１ｂが設けられている。 The air-cooling heat exchanger 11 is provided outdoors, and allows the outside air to pass through to exchange heat between the outside air and the coolant. In the air-cooled heat exchanger 11, a fan 11b for taking in and exhausting outside air is provided.
一方、熱交換器１２は、屋内（空調室内）に設けられており（よって、屋内熱交換器１２と呼んでも良い）、リターン空気（暖気）を通過させることで、リターン空気と冷却液との熱交換を行わせる。熱交換器１２は、上記暖気の流れに関してエアハンドリングユニット１の上流側（前段）に設けられている。これより、上記サーバルームから空調室内に流入した暖気（リターン空気）は、まず熱交換器１２を通過した後に、エアハンドリングユニット１内に流入することになる。熱交換器１２には、上記空冷熱交換器１１において外気と熱交換して（基本的には）冷却された冷却液が流入し、この冷却液と上記リターン空気との熱交換が行われることになり、（基本的には）リターン空気は冷却液によって冷却されて温度低下することになる。どの程度温度低下するのかは、上述したように外気温度や風量によって左右されることになる。 On the other hand, the heat exchanger 12 is provided indoors (and thus may be referred to as the indoor heat exchanger 12), and the return air (warm air) is allowed to pass between the return air and the coolant. Let the heat exchange occur. The heat exchanger 12 is provided on the upstream side (front stage) of the air handling unit 1 with respect to the warm air flow. Thus, warm air (return air) that has flowed into the air-conditioned room from the server room first passes through the heat exchanger 12 and then flows into the air handling unit 1. The heat exchanger 12 is supplied with the cooling liquid cooled (basically) by heat exchange with the outside air in the air-cooling heat exchanger 11, and heat exchange between the cooling liquid and the return air is performed. And (basically) the return air is cooled by the coolant and the temperature drops. How much the temperature decreases depends on the outside air temperature and the air volume as described above.
尚、熱交換器１２におけるリターン空気との熱交換によって（基本的には）温度上昇した冷却液は、再び空冷熱交換器１１において外気との熱交換によって（基本的には）冷却されることになる。 The coolant whose temperature has risen (basically) by heat exchange with the return air in the heat exchanger 12 is cooled (basically) by heat exchange with the outside air again in the air-cooling heat exchanger 11. become.
そして、本例では、上記空冷熱交換器１１に係わり、冷却液と外気とを熱交換させる前に、その前段（外気の流れの上流側）において外気に霧化水を供給することでその蒸発による気化熱によって外気を冷却する構成が備えられている。これについては後に図２を参照して説明する。 In this example, before the heat exchange between the cooling liquid and the outside air, the atomization water is supplied to the outside air in the previous stage (upstream side of the outside air flow) to evaporate the air. The structure which cools external air with the heat of vaporization by is provided. This will be described later with reference to FIG.
また、尚、熱交換器１２は、図示のように熱交換器本体１２ａ、ファン１２ｂ等を有する。上記配管１４は熱交換器本体１２ａに接続されており、上記冷却液とリターン空気が熱交換器本体１２ａを通過することで両者の間で熱交換が行われる。また、ファン１２ｂによって、上記リターン空気を熱交換器１２に流入させると共にエアハンドリングユニット１に向けて排出するという空気の流れを形成する。 In addition, the heat exchanger 12 includes a heat exchanger body 12a, a fan 12b, and the like as illustrated. The pipe 14 is connected to a heat exchanger body 12a, and heat exchange is performed between the coolant and the return air through the heat exchanger body 12a. Further, the fan 12b forms an air flow in which the return air flows into the heat exchanger 12 and is discharged toward the air handling unit 1.
上記外気熱交換システムにおける消費電力は、上記熱交換器１２のファン１２ａと、ポンプ１３と、上記空冷熱交換器１１の後述するファン１１ｂの各消費電力の合計であると見做してよい。 The power consumption in the outside air heat exchange system may be considered as the total power consumption of the fan 12a of the heat exchanger 12, the pump 13, and the fan 11b described later of the air-cooled heat exchanger 11.
上記のように、上記リターン空気は、まず熱交換器１２を通過することで上記冷却液との熱交換によって（基本的には）冷却されて温度低下する。よって、エアハンドリングユニット１には、温度低下されたリターン空気が、流入することになる。よって、エアハンドリングユニット１における所定温度(設定温度)の冷気生成の為の負担が軽減されることになり、省エネ化が図れる。 As described above, the return air first passes through the heat exchanger 12 and is cooled (basically) by heat exchange with the cooling liquid, so that the temperature decreases. Therefore, the return air whose temperature has been lowered flows into the air handling unit 1. Therefore, the burden for generating cold air at a predetermined temperature (set temperature) in the air handling unit 1 is reduced, and energy saving can be achieved.
しかしながら、外気熱交換システムによるリターン空気の冷却性能は、外気温度によって左右され、基本的には外気温度が高くなるほど冷却性能が低下する。そして、外気温度がある程度以上高くなると、外気熱交換システムが実質的に機能しなくなる。これに対して従来より、上記空冷熱交換器１１のような屋外熱交換器に対して、外気に霧化水を供給することで外気を温度低下させることが行われている。図２には、この様な空冷熱交換器１１の構成の一例を示すと共に、本手法による制御に係る構成を示している。そして、この制御の一例を、図３のフローチャート図に示している。 However, the cooling performance of the return air by the outside air heat exchange system depends on the outside air temperature, and basically the cooling performance decreases as the outside air temperature increases. When the outside air temperature becomes higher than a certain level, the outside air heat exchange system substantially does not function. On the other hand, conventionally, the temperature of the outside air is lowered by supplying atomized water to the outside air with respect to the outdoor heat exchanger such as the air-cooled heat exchanger 11. In FIG. 2, while showing an example of a structure of such an air-cooling heat exchanger 11, the structure concerning the control by this method is shown. An example of this control is shown in the flowchart of FIG.
まず、図２を参照して外気熱交換システムの詳細構成について説明する。
図２において、まず、上記空冷熱交換器１１は、熱交換器本体１１ａ、ファン１１ｂ等を有しており、更に霧化器２７等を備えている。尚、空冷熱交換器１１を空冷熱交換ユニットと呼び、熱交換器本体１１ａを熱交換器と呼ぶものとしてもよい。また、上記空冷熱交換器１１は、更に、図示の制御装置３０も有するものと見做すこともできる。これは、例えば、制御装置３０が、外気熱交換システム全体ではなく、空冷熱交換器１１のみを制御する構成である場合に、制御装置３０も空冷熱交換器１１の一部と見做すことができるものであるが、この例に限らない。
First, the detailed configuration of the outdoor air heat exchange system will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, first, the air-cooled heat exchanger 11 includes a heat exchanger body 11a, a fan 11b, and the like, and further includes an atomizer 27 and the like. The air-cooled heat exchanger 11 may be referred to as an air-cooled heat exchange unit, and the heat exchanger body 11a may be referred to as a heat exchanger. The air-cooled heat exchanger 11 can also be regarded as having the illustrated control device 30. For example, when the control device 30 is configured to control only the air cooling heat exchanger 11 and not the entire outside air heat exchange system, the control device 30 is also regarded as a part of the air cooling heat exchanger 11. However, the present invention is not limited to this example.
まず、ファン１１ｂによって、外気が空冷熱交換器１１の筐体内を図示の太線矢印で示すように通過する空気の流れが形成される。すなわち、外気は、筐体内に吸気されて、まず霧化器２７を通過し、続いて熱交換器本体１１ａを通過し、その後、排気される。尚、外気は、図示のように、筐体内に吸気する直前では“給気”、霧化器２７を通過後では“冷風”、筐体から流出させる段階（熱交換器本体１１ａを通過後）では“排気”と呼ぶものとする。外気の温度は、基本的には、“給気＞冷風”となる。尚、「給気」は例えば「吸気」または「吸気された外気」等に置き換えても良い。 First, the fan 11b forms an air flow through which the outside air passes through the inside of the casing of the air-cooled heat exchanger 11 as indicated by the bold arrows in the figure. That is, outside air is sucked into the housing, first passes through the atomizer 27, then passes through the heat exchanger body 11a, and then exhausted. As shown in the figure, the outside air is “air supply” immediately before being sucked into the housing, “cold air” after passing through the atomizer 27, and a stage of flowing out from the housing (after passing through the heat exchanger main body 11 a). Let's call it “exhaust”. The temperature of the outside air is basically “supply air> cold air”. “Supply air” may be replaced with, for example, “intake air” or “intaken outside air”.
霧化器２７に対しては、水管２９を介して水が供給されており、霧化器２７においてこの水が霧状になって周囲に散布される。その際、上記“給気”（吸気される外気）が通過することで、“給気”に対して霧化水が供給される。これは、既に従来技術で説明した通り、霧化した水の気化熱を利用することによって外気を冷却するものであり、上記“給気”の温度が低下して（湿度は上がる）“冷風”となって、この“冷風”が後段（外気の流れの下流側）の熱交換器本体１１ａに供給されることになる。 Water is supplied to the atomizer 27 via a water pipe 29, and this water is atomized in the atomizer 27 and is sprayed around. At that time, atomization water is supplied to the “supply air” by passing the “supply air” (outside air to be sucked in). As already described in the prior art, this is to cool the outside air by using the heat of vaporization of atomized water, and the temperature of the “supply air” decreases (humidity increases) “cold air” Thus, the “cold air” is supplied to the heat exchanger main body 11a in the subsequent stage (downstream of the flow of outside air).
尚、水管２９上にはコントロール弁２８が設けられおり、コントロール弁２８の弁開度を調整することで霧化器２７に対する水の供給量を調整でき、以って外気（給気）に対する霧化水の供給量を調整することができる。また、コントロール弁２８の弁を閉じれば、霧化を停止することになる。この様な、コントロール弁２８の制御は、後述する制御装置３０が実行する。 A control valve 28 is provided on the water pipe 29, and the amount of water supplied to the atomizer 27 can be adjusted by adjusting the valve opening of the control valve 28, so that the mist against the outside air (supply air) can be adjusted. The amount of chemical water supplied can be adjusted. Further, when the valve of the control valve 28 is closed, the atomization is stopped. Such control of the control valve 28 is executed by the control device 30 described later.
ここで、上記熱交換器本体１１ａは上記配管１４に接続しており、これより熱交換器本体１１ａ内には上記冷却液が通過する。また、熱交換器本体１１ａには上記“冷風”が供給されて当該“冷風”も通過する。これによって、熱交換器本体１１ａにおいて“冷風”と冷却液との間で熱交換が行われ、基本的には“冷風”によって冷却液が冷却される。これより、“冷風”は温度上昇して“排気”となって排出される。 Here, the heat exchanger body 11a is connected to the pipe 14, and the coolant passes through the heat exchanger body 11a. Further, the “cold air” is supplied to the heat exchanger main body 11a and also passes through the “cold air”. As a result, heat exchange is performed between the “cold air” and the coolant in the heat exchanger body 11a, and the coolant is basically cooled by the “cold air”. Thus, “cold air” rises in temperature and is discharged as “exhaust”.
この様に、たとえ外気（給気）温度が高い状況（例えば夏季等）であっても（例えば外気温度が、熱交換器本体１１ａに流入する冷却液の温度よりも高い状況であっても）、霧化器２７によって流入外気（給気）を実質的に冷却することができ、熱交換器本体１１ａにおいて当該冷却後の外気（上記“冷風”）によって冷却液を冷却することが可能となる。 Thus, even if the outside air (supply air) temperature is high (for example, in summer) (for example, even if the outside air temperature is higher than the temperature of the coolant flowing into the heat exchanger body 11a). The inflowing outside air (supply air) can be substantially cooled by the atomizer 27, and the cooling liquid can be cooled by the outside air after cooling (the “cold air”) in the heat exchanger body 11a. .
基本的には、霧化器２７による霧化水供給量が多くなるほど外気（給気）の冷却効果が大きくなり上記“冷風”の温度が下がることになる。しかし、当然、霧化水供給量が多くなるほど冷風の湿度が高くなることになり、霧化水供給量を増やしていけば何れは飽和状態となる。既に述べたように、外気（冷風）が飽和状態になると、熱交換器本体１１ａ表面等に結露が生じることになり、上述した問題が生じることになる。従って、霧化水による外気の冷却効果を維持しつつ（特に外気（冷風）温度を出来るだけ低くしつつ）飽和状態とならないように、霧化器２７による霧化水の供給量（霧化量）をコントロールすることが望まれる。 Basically, as the amount of atomized water supplied by the atomizer 27 increases, the cooling effect of the outside air (supply air) increases and the temperature of the “cold air” decreases. However, as a matter of course, as the amount of atomized water supplied increases, the humidity of the cold wind increases. As the amount of atomized water supplied increases, it eventually becomes saturated. As already described, when the outside air (cold air) is saturated, condensation occurs on the surface of the heat exchanger main body 11a and the like, resulting in the above-described problem. Therefore, the amount of atomized water supplied by the atomizer 27 (the amount of atomization) is maintained so as not to become saturated while maintaining the cooling effect of the outside air by the atomized water (particularly while keeping the temperature of the outside air (cold air) as low as possible). ) Is desired.
本例では、この様なコントロールを図示の制御装置３０が行う。制御装置３０は、図示の各種センサ（温度計、湿度計、電力計等）の計測データを入力して、これに基づいて後述する図３のフローチャートの処理によって霧化器２７による霧化量をコントロールする。 In the present example, such control is performed by the control device 30 shown in the figure. The control device 30 inputs measurement data of various illustrated sensors (thermometer, hygrometer, wattmeter, etc.), and based on this, the amount of atomization by the atomizer 27 is performed by the processing of the flowchart of FIG. To control.
ここで、まず、上記各種センサについて、図２を参照して説明する。
図２に示すように、上記空冷熱交換器１１に対して、温度計２１、湿度計２２、温度計２３、温度計２４、電力計２５、電力計２６が設けられている。尚、本手法の制御に関しては、温度計２４、電力計２５、及び電力計２６は、必ずしも必要ないものである。但し、これらは特に説明しない他の制御で必要であるので、図示している。
First, the various sensors will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, a thermometer 21, a hygrometer 22, a thermometer 23, a thermometer 24, a wattmeter 25, and a wattmeter 26 are provided for the air-cooled heat exchanger 11. For the control of this method, the thermometer 24, the wattmeter 25, and the wattmeter 26 are not necessarily required. However, these are shown because they are necessary for other control not specifically described.
温度計２１は、外気の吸気時の温度（上記“給気”の温度））を計測する温度計である。湿度計２２は、外気の吸気時の湿度（上記“給気”の湿度））を計測する湿度計である。温度計２３は、上記“冷風”の温度、すなわち霧化器２７を通過後（霧化水を供給後）の外気の温度を計測する温度計である。温度計２４は、上記“排気”の温度を計測する温度計である。 The thermometer 21 is a thermometer that measures the temperature during intake of outside air (the temperature of the “supply air”). The hygrometer 22 is a hygrometer that measures humidity during intake of outside air (humidity of the “supply air”). The thermometer 23 is a thermometer that measures the temperature of the “cold air”, that is, the temperature of the outside air after passing through the atomizer 27 (after supplying the atomized water). The thermometer 24 is a thermometer that measures the temperature of the “exhaust”.
また、上記電力計２５は、ファン１１ｂの消費電力を計測する電力計である。上記電力計２６は、上記配管１４上に設けられるポンプ１３の消費電力を計測する電力計である。
そして、更に、ファン１１ｂの回転数を制御する回転数制御装置４０と、外気熱交換システム全体を制御する制御装置３０とが設けられている。
The wattmeter 25 is a wattmeter that measures the power consumption of the fan 11b. The wattmeter 26 is a wattmeter that measures the power consumption of the pump 13 provided on the pipe 14.
Further, a rotation speed control device 40 that controls the rotation speed of the fan 11b and a control device 30 that controls the entire outside air heat exchange system are provided.
制御装置３０は、演算器３１、入力インタフェース３２、出力インタフェース３３等を有する。
演算器３１は、ＣＰＵ、メモリ等を有する演算処理ユニットである。メモリ（不揮発性メモリ）には、予め所定のアプリケーションプログラム等が記憶されており、ＣＰＵは、メモリからアプリケーションプログラムを読出し・実行することで、外気熱交換システム全体を制御する。ここでは、特に後述する図３に示すフローチャート図の処理を実行するものである。
The control device 30 includes a computing unit 31, an input interface 32, an output interface 33, and the like.
The computing unit 31 is an arithmetic processing unit having a CPU, a memory, and the like. A predetermined application program and the like are stored in advance in the memory (nonvolatile memory), and the CPU controls the entire outside air heat exchange system by reading and executing the application program from the memory. Here, in particular, the processing of the flowchart shown in FIG. 3 to be described later is executed.
演算器３１は、入力インタフェース３２を介して、上記温度計２１、温度計２３、温度計２４で計測した各段階における外気温度（上記“給気”温度、“冷風”温度、“排気”温度）や、上記湿度計２２で計測した上記“給気”の湿度や、上記電力計２５、２６で計測したポンプ１３、ファン１１ｂの消費電力等を入力する。但し、本手法に関しては、“給気”の温度・湿度と“冷風”の温度を入力すればよい。尚、これらの温度は乾球温度を意味する。尚、湿度計２２の代わりに、湿球温度を計測する湿球温度計を設けるようにしてもよい。 The arithmetic unit 31 is connected to the outside air temperature (the “supply air” temperature, the “cold air” temperature, and the “exhaust” temperature) at each stage measured by the thermometer 21, the thermometer 23, and the thermometer 24 via the input interface 32. Further, the humidity of the “supply air” measured by the hygrometer 22, the power consumption of the pump 13 and the fan 11b measured by the power meters 25 and 26, and the like are input. However, regarding this method, the temperature / humidity of “supply air” and the temperature of “cold air” may be input. These temperatures mean dry bulb temperatures. In place of the hygrometer 22, a wet bulb thermometer for measuring the wet bulb temperature may be provided.
また、演算器３１は、出力インタフェース３３を介して、上記コントロール弁２８の制御（その弁の開閉や弁開度の調整制御）を行う。また、演算器３１は、出力インタフェース３３を介して、上記回転数制御装置２５に対して制御信号を送信することで、回転数制御装置２５にファン１１ｂの回転数を制御させる。 Further, the arithmetic unit 31 performs control of the control valve 28 (opening / closing of the valve and adjustment of the valve opening degree) via the output interface 33. Further, the computing unit 31 transmits a control signal to the rotational speed control device 25 via the output interface 33, thereby causing the rotational speed control device 25 to control the rotational speed of the fan 11b.
以下、図３のフローチャート図を参照して、上記制御装置３０（その演算器３１）によって実行される処理例について説明する。
図３において、演算器３１は、まず、上記温度計２１、湿度計２２によって計測される外気（給気）の温度（乾球温度）、湿度を、入力インタフェース３２を介して入力・取得する(ステップＳ１)。そして、取得した外気温度、湿度に基づいて、外気（給気）の湿球温度を求める（ステップＳ２）。この湿球温度の求め方は、既存のものであり、ここでは特に詳細には説明しないが、後に簡単に説明する。
Hereinafter, an example of processing executed by the control device 30 (the arithmetic unit 31) will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 3, the computing unit 31 first inputs and acquires the temperature (dry bulb temperature) and humidity of the outside air (supply air) measured by the thermometer 21 and the hygrometer 22 via the input interface 32 ( Step S1). Then, the wet bulb temperature of the outside air (supply air) is obtained based on the acquired outside air temperature and humidity (step S2). The method for obtaining the wet bulb temperature is an existing method, and will not be described in detail here, but will be described briefly later.
尚、湿球温度を計測する温度計（一般的には、乾球温度も測定できる、所謂“乾球湿球温度計”が用いられる）が存在するので、これを上記温度計２１及び湿度計２２の代わりに設ける場合には、ステップＳ１で外気の乾球温度・湿度を測定する代わりに外気の乾球温度・湿球温度を測定すれば済むので、ステップＳ２の処理は必要なくなる。 There is a thermometer that measures the wet bulb temperature (generally, a so-called “dry bulb wet bulb thermometer” that can also measure the dry bulb temperature is used). In the case where it is provided in place of 22, it is only necessary to measure the dry bulb temperature / wet bulb temperature of the outside air instead of measuring the dry bulb temperature / humidity of the outside air in step S 1, so that the processing of step S 2 is not necessary.
次に、上記温度計２３の計測値を取得する（ステップＳ３）。これは、上記の通り、“冷風”温度、すなわち霧化器２７を通過後（霧化水を供給後）の外気の温度（乾球温度）（換言すれば、熱交換器本体１２ａに流入する手前の外気の温度（乾球温度））を、測定するものである。 Next, the measured value of the thermometer 23 is acquired (step S3). As described above, this is the “cold air” temperature, that is, the temperature (dry bulb temperature) of the outside air after passing through the atomizer 27 (after supplying the atomized water) (in other words, flowing into the heat exchanger main body 12a. The temperature of the outside air in front (dry bulb temperature) is measured.
そして、まず、ステップＳ１で測定した外気（給気）の乾球温度が、予め設定されている所定値（霧化停止温度設定値と呼ぶ）未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、外気温度（給気の乾球温度）が霧化停止温度設定値未満である場合には（ステップＳ４，ＹＥＳ）、霧化水供給を停止する（ステップＳ５）。すなわち、コントロール弁２８の弁を閉じることで、霧化器２７への水の供給を停止する。そして、例えばステップＳ１の処理に戻る。 First, it is determined whether or not the dry bulb temperature of the outside air (supply air) measured in step S1 is less than a predetermined value (referred to as an atomization stop temperature setting value) that is set in advance (step S4). . If the outside air temperature (the dry bulb temperature of the supply air) is less than the atomization stop temperature set value (step S4, YES), the atomized water supply is stopped (step S5). That is, the supply of water to the atomizer 27 is stopped by closing the valve of the control valve 28. Then, for example, the process returns to step S1.
ここで、課題で説明したように、外気温度が氷点下以下の状況では、霧化水が氷結する為、様々な問題が生じる。これを防ぐ為に、例えば霧化停止温度設定値を０℃とすることで、外気温度が氷点下となった場合には、霧化水供給を停止する。これによって上述した問題、すなわち霧化水による外気の冷却効果を維持できないばかりか熱交換器表面に霧化水の氷が付着する事態を防止できる。すなわち、上述したように、外気温度が氷点下以下の状況では、霧化水が氷結する為、霧状水分の蒸発による外気の冷却効果が得られないだけでなく、熱交換器表面に氷が付着し更に溶解し、熱交換器が濡れてしまう可能性があった。熱交換器が濡れた場合、上述した伝熱効果が低下するなどの問題が生じることになる。本手法では、上記ステップＳ４，Ｓ５の処理によって、この様な問題が生じないようにできる。 Here, as explained in the problem, in the situation where the outside air temperature is below the freezing point, the atomized water freezes, and various problems occur. In order to prevent this, for example, by setting the atomization stop temperature setting value to 0 ° C., when the outside air temperature becomes below freezing point, the supply of atomized water is stopped. As a result, the above-described problem, that is, not only the effect of cooling the outside air by the atomized water but also the situation where the atomized water ice adheres to the heat exchanger surface can be prevented. That is, as described above, when the outside air temperature is below the freezing point, the atomized water freezes, so that not only the outside air cooling effect due to evaporation of the mist-like water is not obtained, but also ice adheres to the surface of the heat exchanger. Further, it may be dissolved and the heat exchanger may get wet. When the heat exchanger gets wet, problems such as a decrease in the heat transfer effect described above occur. In this method, such a problem can be prevented by the processing in steps S4 and S5.
一方、外気温度（給気の乾球温度）が霧化停止温度設定値以上である場合には（ステップＳ４，ＮＯ）、続いて、冷風温度（上記“冷風”の乾球温度）が、上記ステップＳ２で求めた外気（給気）の湿球温度以下（冷風温度−外気湿球温度≦０）であるか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定結果がＹＥＳの場合、すなわち「冷風温度−外気湿球温度≦０」である場合には、霧化水量を減少させるものとし、ステップＳ７〜Ｓ１０の処理を実行する。一方、ステップＳ６の判定結果がＮＯの場合、すなわち「冷風温度−外気湿球温度＞０」である場合には、霧化水量を増加させるものとし、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を実行する。 On the other hand, when the outside air temperature (the dry bulb temperature of the supply air) is equal to or higher than the atomization stop temperature set value (step S4, NO), the cold air temperature (the dry bulb temperature of the “cold air”) is It is determined whether or not it is equal to or lower than the wet bulb temperature of the outside air (supply air) obtained in step S2 (cold air temperature−outside air wet bulb temperature ≦ 0) (step S6). When the determination result is YES, that is, when “cold air temperature−outside air wet bulb temperature ≦ 0”, the amount of atomized water is decreased, and the processes of steps S7 to S10 are executed. On the other hand, if the determination result in step S6 is NO, that is, if “cold air temperature−outside air wet bulb temperature> 0”, the amount of atomized water is increased, and the processes in steps S11 to S14 are executed.
尚、ステップＳ６の処理は、例えば「冷風温度−外気湿球温度＝０」（つまり飽和状態）であるか否かを判定する処理としてもよい。現実には「冷風温度−外気湿球温度＜０」の状態になることは考えられないからである（但し、計算上は計測誤差等がある為に起こり得る）。 In addition, the process of step S6 is good also as a process which determines whether it is "cold wind temperature-external air wet bulb temperature = 0" (namely, saturated state), for example. This is because, in reality, it is impossible to assume a state of “cold air temperature−outside air wet bulb temperature <0” (however, this may occur due to a measurement error in the calculation).
ここで、上記ステップＳ６の判定結果に応じて霧化水量の増減を決定することについて、図４を参照して説明する。
図４は、湿り空気線図である。
Here, determination of increase / decrease in the amount of atomized water according to the determination result of step S6 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a moist air diagram.
湿り空気線図自体は、よく知られたものであり、ここでは特に説明しないが、図示の通り、縦軸は絶対湿度、横軸は乾球温度となっている。
そして、ステップＳ１で測定した外気（給気）の温度（乾球温度）・湿度に応じて図示の外気温度・湿度測定点が決まるが、この測定点に基づいて飽和状態を求めると、例えば図示の飽和線上の丸の位置が求まる。この丸の位置に対応する乾球温度が、「外気の湿球温度」となる。
The wet air diagram itself is well known and not particularly described here, but as shown, the vertical axis represents absolute humidity and the horizontal axis represents dry bulb temperature.
The illustrated outside air temperature / humidity measurement point is determined according to the temperature (dry bulb temperature) / humidity of the outside air (supply air) measured in step S1, and when the saturation state is determined based on this measurement point, for example, illustrated The position of the circle on the saturation line is obtained. The dry bulb temperature corresponding to the position of this circle is the “outside air wet bulb temperature”.
従って、図示の例の外気（給気）に対して霧化水を供給して上記“冷風”を飽和状態とした場合、上記温度計２３によって計測される上記“冷風”の乾球温度を計測すると、この計測値は図４に示す「外気の湿球温度」の値となるはずである。このとき「冷風温度−外気湿球温度＝０」となるはずであり、上記ステップＳ６の判定はＹＥＳとなり、霧化水量を減少させることで、飽和状態を解消することになる。この様に一時的に飽和状態になったとしても直ちにそれを解消することで、熱交換器本体１１ａ表面に結露が生じる可能性は、非常に低いものとなることが期待できる。 Therefore, when the atomizing water is supplied to the outside air (supply air) in the example shown in the drawing to saturate the “cold air”, the dry bulb temperature of the “cold air” measured by the thermometer 23 is measured. Then, this measured value should be a value of “wet bulb temperature of outside air” shown in FIG. At this time, “cold air temperature−outside air wet bulb temperature = 0” should be obtained, and the determination in step S6 is YES, and the saturated state is eliminated by reducing the amount of atomized water. Thus, even if it becomes temporarily saturated, it can be expected that the possibility of condensation on the surface of the heat exchanger body 11a is very low by eliminating it immediately.
一方で、上記温度計２３によって計測される上記“冷風”の乾球温度は、図示の外気温度・湿度測定点に対応する乾球温度（つまり温度計２１で計測した外気（給気）の乾球温度）と上記「外気の湿球温度」との間における任意の値となる。基本的には、霧化水の供給量が多くなるほど、“冷風”の乾球温度は低下していくことになる（勿論、湿度は上昇していく）。そして、既に述べた通り、“冷風”の乾球温度は出来るだけ低いことが望ましい。但し、勿論、結露が生じないことが条件となる。 On the other hand, the dry-bulb temperature of the “cold air” measured by the thermometer 23 corresponds to the dry-bulb temperature corresponding to the illustrated outside air temperature / humidity measurement point (that is, the dry air (supply air) measured by the thermometer 21). Sphere temperature) and an arbitrary value between the “wet bulb temperature of the outside air”. Basically, as the amount of atomized water supplied increases, the dry-bulb temperature of “cold air” decreases (of course, the humidity increases). And as already stated, it is desirable that the “cold air” dry bulb temperature is as low as possible. However, of course, the condition is that no condensation occurs.
これより、上記図３の処理のように、“冷風”が飽和状態になっていると見做せるときには霧化水の供給量を減少させるが、“冷風”が未だ飽和状態になっていないならば霧化水の供給量を増加させることで、霧化水による外気の冷却効果を維持しつつ（特に外気（冷風）温度を出来るだけ低くしつつ）飽和状態とならないように、霧化器２７による霧化水の供給量（霧化量）をコントロールすることができる。 Thus, as in the process of FIG. 3 described above, when the “cold air” can be regarded as being saturated, the amount of atomized water supplied is reduced. However, if the “cold air” is not yet saturated. If the amount of atomized water supplied is increased, the atomizer 27 maintains the cooling effect of the outside air by the atomized water (particularly while keeping the temperature of the outside air (cold air) as low as possible) so as not to become saturated. It is possible to control the supply amount (atomization amount) of atomized water.
換言すれば、制御装置３０は、霧化水が供給された外気（冷風）によって（熱交換器本体１１ａ表面に）結露が生じないようにしつつ、冷風の乾球温度を給気の湿球温度に（出来るだけ）近づけるように（外気の温度を出来るだけ低下させるように）、霧化器２７による霧化水の供給量を調整制御する。 In other words, the control device 30 sets the dry bulb temperature of the cold air to the wet bulb temperature of the supply air while preventing condensation from occurring on the outside air (cold air) supplied with the atomized water (on the surface of the heat exchanger main body 11a). The amount of atomized water supplied by the atomizer 27 is adjusted and controlled so as to be as close as possible (to reduce the temperature of the outside air as much as possible).
図３に示す処理を定周期で繰り返し実行すること等によって、“冷風”の乾球温度が、図示の「外気の湿球温度」よりも大きい状態では、霧化水量を徐々に増加させていくことで、“冷風”の乾球温度は図示の「外気の湿球温度」に徐々に近づいていくことになる。 By repeatedly executing the process shown in FIG. 3 at regular intervals, the amount of atomized water is gradually increased in a state where the dry-bulb temperature of “cold air” is larger than the “wet-bulb temperature of outside air” shown in the figure. Thus, the dry bulb temperature of “cold air” gradually approaches the “outside air wet bulb temperature” shown in the figure.
そして、“冷風”の乾球温度が、図示の「外気の湿球温度」と同じ値となった場合若しくは「外気の湿球温度」未満となった場合には（「冷風温度−外気湿球温度≦０」となった場合）、霧化水量を減少させることで、結露発生（熱交換器本体１２ａの表面に結露が発生する等）を防止する。 When the dry-bulb temperature of the “cold air” becomes the same value as the “outside air wet bulb temperature” shown in the figure or less than the “outside air wet bulb temperature” (“cold wind temperature−outside air wet bulb temperature”). When temperature ≦ 0 ”, the amount of atomized water is reduced to prevent the occurrence of condensation (such as the formation of condensation on the surface of the heat exchanger body 12a).
但し、図３に示す処理では、上述した何らかの不測の事態による問題にも対応できるようにしている。すなわち、上述したように、外気が実際には十分に冷却されているにも係らず（あるいは結露しそうな状態であるにも係らず）、センサ故障等（特に温度計２３の故障）の為に外気冷却が不十分である（あるいは未だ結露しない）と誤判定され、その結果、霧化量が過剰になる場合があった。あるいは、その逆に、霧化量が少なくなり過ぎる（極端な話‘０’になってしまう。つまり、霧化器が停止してしまう）可能性もあった。 However, in the process shown in FIG. 3, it is possible to cope with a problem caused by some unexpected situation described above. That is, as described above, although the outside air is actually sufficiently cooled (or is in a state where condensation is likely to occur), a sensor failure or the like (especially a failure of the thermometer 23). It was erroneously determined that the outside air cooling was insufficient (or still not condensed), and as a result, the amount of atomization sometimes became excessive. Or, conversely, there is a possibility that the amount of atomization becomes too small (extreme talk “0”, that is, the atomizer stops).
後述する霧化水が氷結してしまうような状況や結露が発生する状況は除くが、基本的には如何なる状況であっても霧化器は停止せずに、最低限の霧化水の供給は行うようにすることが望まれる。 Except for the situation where the atomized water freezes and the situation where condensation occurs, which will be described later, the atomizer does not stop under any circumstances, and the minimum amount of atomized water is supplied. It is desirable to do so.
この様な問題に対応する為に、図３の処理では、霧化水量に関して予め任意の上限値、下限値（開発者等が適宜決定しておく）を設定しておき、霧化水量がこれら上限値／下限値を越えないように制御している。 In order to deal with such a problem, in the process of FIG. 3, an arbitrary upper limit value and lower limit value (determined appropriately by the developer, etc.) are set in advance for the amount of atomized water, and the amount of atomized water Control is performed so as not to exceed the upper limit / lower limit.
尚、ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１２、Ｓ１３の処理は、必ずしも必要ないものである。ステップＳ４，Ｓ５，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ１２、Ｓ１３の処理が全て無くてもよいし、一部が無くてもよい。例えばステップＳ４，Ｓ５のみが無くてもよいし、あるいはステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１２、Ｓ１３のみが無くても良い。 Note that the processing of steps S4, S5, S8, S9, S12, and S13 is not necessarily required. Steps S4, S5, S8, S9, S12, and S13 may all be omitted or may not be all. For example, only steps S4 and S5 may be omitted, or only steps S8, S9, S12, and S13 may be omitted.
以上、図３におけるステップＳ６以降の処理の意味について説明した。
再び図３の説明に戻る。
ここで、霧化水量の増減に関しては所定の増減量Ｊが予め決められており、霧化水量を増加する場合も減少する場合も、この所定量Ｊの分だけ増加または減少させる。
In the above, the meaning of the process after step S6 in FIG. 3 was demonstrated.
Returning to the description of FIG.
Here, regarding the increase / decrease in the amount of atomized water, a predetermined increase / decrease amount J is determined in advance, and when the amount of atomized water is increased or decreased, the amount is increased or decreased by the predetermined amount J.
そして、まず、ステップＳ６の判定がＹＥＳの場合、すなわち霧化水量を減少させる場合について説明する。この場合は、まず減少後の霧化水量を算出する。これは、上記所定量Ｊを用いて以下の式により算出する（ステップＳ７）。 First, a case where the determination in step S6 is YES, that is, a case where the amount of atomized water is reduced will be described. In this case, the amount of atomized water after reduction is first calculated. This is calculated by the following equation using the predetermined amount J (step S7).
新たな霧化水量＝現在の霧化水量−Ｊ
そして、上記新たな霧化水量の計算値が、上記予め設定されている下限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。計算値が下限値未満であるならば（ステップＳ８，ＮＯ）、下限値を新たな霧化水量に設定して、これを用いてコントロール弁２８の弁開度制御を行う（ステップＳ９）。一方、計算値が下限値以上であるならば（ステップＳ８，ＹＥＳ）、計算値を新たな霧化水量に設定して、これを用いてコントロール弁２８の弁開度制御を行う（ステップＳ１０）。
New amount of atomized water = Current amount of atomized water-J
Then, it is determined whether or not the calculated value of the new atomized water amount is equal to or greater than the preset lower limit value (step S8). If the calculated value is less than the lower limit value (step S8, NO), the lower limit value is set to a new atomized water amount, and the valve opening degree control of the control valve 28 is performed using this (step S9). On the other hand, if the calculated value is equal to or greater than the lower limit value (step S8, YES), the calculated value is set to a new atomized water amount, and the valve opening degree control of the control valve 28 is performed using this (step S10). .
次に、ステップＳ６の判定がＮＯの場合、すなわち霧化水量を増加させる場合について説明する。この場合は、まず増加後の霧化水量を算出する。これは、上記所定量Ｊを用いて以下の式により算出する（ステップＳ１１）。 Next, a case where the determination in step S6 is NO, that is, a case where the amount of atomized water is increased will be described. In this case, the amount of atomized water after the increase is first calculated. This is calculated by the following equation using the predetermined amount J (step S11).
新たな霧化水量＝現在の霧化水量＋Ｊ
そして、上記新たな霧化水量の計算値が、上記予め設定されている上限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。計算値が上限値以下ではないならば（ステップＳ１２，ＮＯ）、上限値を新たな霧化水量に設定して、これを用いてコントロール弁２８の弁開度制御を行う（ステップＳ１３）。一方、計算値が上限値以下であるならば（ステップＳ１２，ＹＥＳ）、計算値を新たな霧化水量に設定して、これを用いてコントロール弁２８の弁開度制御を行う（ステップＳ１４）。
New amount of atomized water = Current amount of atomized water + J
Then, it is determined whether or not the calculated value of the new amount of atomized water is equal to or less than the preset upper limit value (step S12). If the calculated value is not less than or equal to the upper limit value (step S12, NO), the upper limit value is set to a new atomized water amount, and the valve opening degree control of the control valve 28 is performed using this (step S13). On the other hand, if the calculated value is less than or equal to the upper limit value (step S12, YES), the calculated value is set to a new atomized water amount, and the valve opening degree control of the control valve 28 is performed using this (step S14). .
尚、上記実施例の説明では、上記冷凍サイクル等による一般的な空調システムと外気熱交換システムとから成る外気利用空調システムを一例にして、外気熱交換システムにおける屋外熱交換器（空冷熱交換器）を例にして説明したが、本発明の適用対象はこの例に限らない（既に説明済みである）。上記特許文献２等の従来技術にも記載の通り、外気に霧化水を供給するのは、上記一般的な空調システムの屋外熱交換器であっても構わない(勿論、空冷熱交換器であることが条件となる)。 In the description of the above embodiment, an outdoor air-use air conditioning system including an ordinary air-conditioning system using the refrigeration cycle or the like and an outside air heat exchange system is taken as an example, and an outdoor heat exchanger (air-cooled heat exchanger) in the outside air heat exchange system However, the application target of the present invention is not limited to this example (already described). As described in the prior art such as Patent Document 2 above, the atomized water may be supplied to the outside air by an outdoor heat exchanger of the above general air conditioning system (of course, by an air-cooled heat exchanger). It must be there).
この様に、本発明の適用対象は、外気によって冷却水や冷媒等を冷却する屋外熱交換器を有する空調システムであればなんでもよい。この空調システムは、例えば、上記外気利用空調システムや冷凍サイクルによる空調システムや外気熱交換システム等であり、冷凍サイクルによる空調システム単独の構成や外気熱交換システム単独の構成であってもよい。尚、外気熱交換システムは、通常は冷凍サイクルによる空調システムに対して追加されて補助的な役割を果たすものであるが、外気熱交換システム単独の構成とすることも有り得る。また、例えば外気利用空調システムにおいて、冷凍サイクルによる空調システムと外気熱交換システムの両方に「外気によって冷却水や冷媒等を冷却する屋外熱交換器」が存在する場合には、両方に本手法を適用してもよいし、どちらか一方のみに本手法を適用してもよい。 As described above, the application target of the present invention may be anything as long as it is an air conditioning system having an outdoor heat exchanger that cools cooling water, refrigerant, or the like with outside air. This air conditioning system is, for example, the above-described outdoor air-conditioning air conditioning system, an air conditioning system using an refrigeration cycle, an outdoor air heat exchange system, or the like, and may be a configuration of an air conditioning system alone or an external air heat exchange system alone. Note that the outside air heat exchange system is normally added to the air conditioning system using the refrigeration cycle and plays an auxiliary role. However, the outside air heat exchange system may be configured alone. Also, for example, in an air-conditioning system using outside air, if there is an “outdoor heat exchanger that cools cooling water, refrigerant, etc. by outside air” in both the air-conditioning system using the refrigeration cycle and the outside-air heat exchanging system, It may be applied, or the present method may be applied to only one of them.
以上説明したように、本手法によれば、霧化水を含んだ外気によって屋外熱交換器における冷却を行う空調システムに関して、屋外熱交換器表面が結露しない範囲で水を霧化してその気化熱で外気を予め冷却することで、外気の冷却効果を維持しつつ（特に霧化水による冷却後の外気の温度（冷風の温度）を出来るだけ低くしつつ）伝熱性能維持と腐食防止を図ることができる。あるいは不測の事態による霧化量が過剰になる事態を防止できる。または、熱交換器表面に霧化水の氷が付着する事態を防止できる
尚、最後に、上記ステップＳ２の湿球温度計算について簡単に説明しておく。
As described above, according to the present method, with respect to an air conditioning system that cools an outdoor heat exchanger with outside air containing atomized water, the heat of vaporization is obtained by atomizing water within a range where the surface of the outdoor heat exchanger does not condense. In order to maintain the heat transfer performance and prevent corrosion while maintaining the cooling effect of the outside air (especially while keeping the temperature of the outside air after cooling with atomized water (cool air temperature) as low as possible) be able to. Or the situation where the amount of atomization by unexpected situation becomes excessive can be prevented. Or the situation where the atomized water ice adheres to the surface of the heat exchanger can be prevented. Finally, the wet bulb temperature calculation in step S2 will be briefly described.
ここでは、まず、乾球温度と湿球温度が分かっている場合における湿度（相対湿度）の算出方法について説明する。すなわち、この場合、湿度Ｈは、ｔ’＝湿球温度、ｔ＝乾球温度として、以下の算出式により算出される。 Here, first, a method of calculating humidity (relative humidity) when the dry bulb temperature and the wet bulb temperature are known will be described. That is, in this case, the humidity H is calculated by the following calculation formula where t ′ = wet bulb temperature and t = dry bulb temperature.
湿度Ｈ（Humidity ％）＝（ｅ／Ｅ（ｔ））×１００
ｅ＝Ｅ’（ｔ’）−０．０００８×Ｐ×（ｔ−ｔ’）
但し、
Ｅ（ｔ）；気温ｔ（乾球温度；例えば３０℃）における飽和水蒸気圧。
Humidity H (Humidity%) = (e / E (t)) × 100
e = E ′ (t ′) − 0.0008 × P × (t−t ′)
However,
E (t); saturated water vapor pressure at temperature t (dry bulb temperature; for example, 30 ° C.).
ｅ；実際の大気中の水分量（実際の水蒸気圧）。
Ｐ；大気圧。
Ｅ’（ｔ’）；湿球温度ｔ’における飽和水蒸気圧。
e: Actual amount of water in the atmosphere (actual water vapor pressure).
P: Atmospheric pressure.
E ′ (t ′); saturated water vapor pressure at wet bulb temperature t ′.
尚、上記飽和水蒸気圧Ｅ（ｔ）、Ｅ’（ｔ’）は、よく知られている飽和水蒸気圧の算出式（例えばSonntagの式；ここでは特に示さない）によって算出できる。
ここで、単純な計算例を示す。仮に、大気圧Ｐ＝１気圧、気温（乾球温度）ｔ＝３０℃、湿球温度ｔ’＝２５℃とする。
The saturated water vapor pressures E (t) and E ′ (t ′) can be calculated by a well-known saturated water vapor pressure calculation formula (for example, Sonntag's formula; not shown here).
Here, a simple calculation example is shown. Assuming that the atmospheric pressure P = 1 atm, the air temperature (dry bulb temperature) t = 30 ° C., and the wet bulb temperature t ′ = 25 ° C.
この例では、上記「０．０００８×Ｐ×（ｔ−ｔ’）」は０．００４となる。また、上記飽和水蒸気圧の算出式によって、Ｅ’（ｔ’）＝0.031222、Ｅ（ｔ）＝0.04183が得られる。従って、Ｈ＝｛（0.031222−0.0008）／0.04183｝×１００≒６５（％）が得られる。 In this example, “0.0008 × P × (t−t ′)” is 0.004. Further, E ′ (t ′) = 0.031222 and E (t) = 0.04183 are obtained by the calculation formula of the saturated water vapor pressure. Therefore, H = {(0.031222−0.0008) /0.04183} × 100≈65 (%) is obtained.
ここで、ステップＳ２の計算に関しては、湿度Ｈと乾球温度ｔが分かっているので、上記の計算式を利用することで、湿球温度ｔ’が算出できる。すなわち上記湿度Ｈの算出式を変形すると、以下の式が得られる（尚、Ｐ＝１とする）。 Here, since the humidity H and the dry bulb temperature t are known for the calculation in step S2, the wet bulb temperature t 'can be calculated by using the above formula. That is, when the calculation formula for the humidity H is modified, the following formula is obtained (P = 1).
｛（Ｅ（ｔ）・Ｈ）／１００｝＋０．００８ｔ＝Ｅ’（ｔ’）＋０．００８ｔ’
そして、Ｈとｔは分かっているので、Ｅ（ｔ）も求めることができ、仮にＨ＝６５、ｔ＝３０とするならばＥ（ｔ）＝0.04183であるので、上記の式の左辺の値が、以下のように求まる。
{(E (t) · H) / 100} + 0.008t = E ′ (t ′) + 0.008t ′
Since H and t are known, E (t) can also be obtained. If H = 65 and t = 30, E (t) = 0.04183, so the value of the left side of the above equation Is obtained as follows.
｛（Ｅ（ｔ）・Ｈ）／１００｝＋０．００８ｔ
＝｛（0.04183×６５）／１００｝＋０．２４≒０．２６７
従って、以下の式が得られることになる。
{(E (t) · H) / 100} + 0.008t
= {(0.04183 × 65) / 100} + 0.24≈0.267
Therefore, the following formula is obtained.
Ｅ’（ｔ’）＋０．００８ｔ’＝０．２６７
そして、ｔ’の値を順次変えながら（例えば、ｔ’＝１８,１９，２０、・・・３２，３３，３４等）、上記式の左辺（Ｅ’（ｔ’）＋０．００８ｔ’）を計算して、計算結果を一時的に記憶し、最も右辺（＝０．２６７）に近い計算結果の計算に用いたｔ’の値を、解として出力する。
E ′ (t ′) + 0.008t ′ = 0.267
Then, while changing the value of t ′ sequentially (for example, t ′ = 18, 19, 20,... 32, 33, 34, etc.), the left side (E ′ (t ′) + 0.008t ′) of the above formula is changed. The calculation result is temporarily stored, and the value of t ′ used for calculating the calculation result closest to the right side (= 0.267) is output as a solution.
但し、この様に逐一計算する必要は無く、開発者等が予め乾球温度・絶対湿度と湿球温度との対応関係を示すテーブルを作成して、これを記憶しておくようにしてもよい。よく知られているように、当業者等は通常は、空気線図を参照して、乾球温度・絶対湿度とから湿球温度を判断している。よって、当業者が、任意の乾球温度と絶対湿度との組み合わせ毎に、空気線図を参照して対応する湿球温度を判断して、この湿球温度を上記テーブルに設定していく作業を予め行うことで、上記テーブルを予め作成して、例えば上記演算器３１の不図示のメモリ等に当該テーブルを記憶しておく。 However, it is not necessary to calculate each one in this way, and a developer or the like may create a table showing the correspondence relationship between the dry bulb temperature / absolute humidity and the wet bulb temperature in advance and store it. . As is well known, those skilled in the art usually determine the wet bulb temperature from the dry bulb temperature and the absolute humidity with reference to the air diagram. Therefore, a person skilled in the art determines the corresponding wet bulb temperature with reference to the air diagram for each combination of arbitrary dry bulb temperature and absolute humidity, and sets the wet bulb temperature in the table. The above table is created in advance, and the table is stored in, for example, a memory (not shown) of the computing unit 31.
そして、上記ステップＳ２の処理では、計算する代わりに、この様な記憶してある不図示の対応関係表（テーブル）を参照することで、測定した乾球温度・絶対湿度に対応する湿球温度を求めることができる。尚、この場合、湿球温度は正確な値ではなく近似値となると考えられるが、特に問題はない。 In the process of step S2, the wet bulb temperature corresponding to the measured dry bulb temperature / absolute humidity is obtained by referring to a stored correspondence relationship table (not shown) instead of calculation. Can be requested. In this case, it is considered that the wet bulb temperature is not an accurate value but an approximate value, but there is no particular problem.
１ エアハンドリングユニット
１ａ 蒸発器
１ｂ ファン
２ 冷媒管
１１ 空冷熱交換器
１１ａ 熱交換器本体
１１ｂ ファン
１２ 熱交換器
１２ａ 熱交換器本体
１２ｂ ファン
１３ ポンプ
１４ 配管
２１ 温度計
２２ 湿度計
２３ 温度計
２４ 温度計
２５ 電力計
２６ 電力計
２７ 霧化器
２８ コントロール弁
２９ 水管
３０ 制御装置
３１ 演算器
３２ 入力インタフェース
３３ 出力インタフェース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air handling unit 1a Evaporator 1b Fan 2 Refrigerant pipe 11 Air cooling heat exchanger 11a Heat exchanger main body 11b Fan 12 Heat exchanger 12a Heat exchanger main body 12b Fan 13 Pump 14 Piping 21 Thermometer 22 Hygrometer 23 Thermometer 24 Temperature Total 25 Power meter 26 Power meter 27 Atomizer 28 Control valve 29 Water pipe 30 Control device 31 Calculator 32 Input interface 33 Output interface
Claims (7)
吸気された外気に対して霧化水を供給する霧化器と、
該霧化器による霧化水量を制御する制御装置とを有し、
該制御装置は、
前記霧化器によって霧化水を供給する前の前記外気の湿球温度を求める湿球温度取得手段と、
前記霧化器によって霧化水が供給された後の前記外気の乾球温度を測定する乾球温度測定手段と、
前記乾球温度と前記湿球温度とに基づいて、前記霧化水が供給された前記外気によって結露が生じないようにしつつ前記乾球温度を前記湿球温度に近づけるように、前記霧化器による前記霧化水量を調整制御する霧化水量制御手段と、
を有することを特徴とする空調システム。 An air-conditioning system having an air-cooling heat exchange unit, which is provided outdoors and has a fan that performs intake and exhaust of outside air, and a heat exchanger that performs heat exchange between outside air and refrigerant or coolant,
An atomizer for supplying atomized water to the intake air;
A control device for controlling the amount of atomized water by the atomizer,
The control device
Wet bulb temperature acquisition means for obtaining the wet bulb temperature of the outside air before supplying the atomized water by the atomizer;
Dry bulb temperature measuring means for measuring the dry bulb temperature of the outside air after atomized water is supplied by the atomizer;
Based on the dry bulb temperature and the wet bulb temperature, the atomizer is configured to bring the dry bulb temperature closer to the wet bulb temperature while preventing condensation from being generated by the outside air supplied with the atomized water. Atomizing water amount control means for adjusting and controlling the amount of atomized water by
An air conditioning system characterized by comprising:
吸気された外気に対して霧化水を供給する霧化器と、
該霧化器による霧化水量を制御する制御装置とを有し、
該制御装置は、
前記霧化器によって霧化水を供給する前の前記外気の湿球温度を求める湿球温度取得手段と、
前記霧化器によって霧化水が供給された後の前記外気の乾球温度を測定する乾球温度測定手段と、
前記乾球温度と前記湿球温度とに基づいて、前記霧化水が供給された前記外気によって結露が生じないようにしつつ前記乾球温度を前記湿球温度に近づけるように、前記霧化器による前記霧化水量を調整制御する霧化水量制御手段と、
を有することを特徴とする空調システムの屋外空冷熱交換ユニット。 An air-cooling heat exchange unit that is provided outdoors and has a fan that performs intake and exhaust of outside air and a heat exchanger that performs heat exchange between outside air and refrigerant or coolant,
An atomizer for supplying atomized water to the intake air;
A control device for controlling the amount of atomized water by the atomizer,
The control device
Wet bulb temperature acquisition means for obtaining the wet bulb temperature of the outside air before supplying the atomized water by the atomizer;
Dry bulb temperature measuring means for measuring the dry bulb temperature of the outside air after atomized water is supplied by the atomizer;
Based on the dry bulb temperature and the wet bulb temperature, the atomizer is configured to bring the dry bulb temperature closer to the wet bulb temperature while preventing condensation from being generated by the outside air supplied with the atomized water. Atomizing water amount control means for adjusting and controlling the amount of atomized water by
An outdoor air-cooling heat exchange unit for an air-conditioning system, comprising:
前記霧化器によって霧化水を供給する前の前記外気の湿球温度を求める湿球温度取得手段と、
前記霧化器によって霧化水が供給された後の前記外気の乾球温度を測定する乾球温度測定手段と、
前記乾球温度と前記湿球温度とに基づいて、前記霧化水が供給された前記外気によって結露が生じないようにしつつ前記乾球温度を前記湿球温度に近づけるように、前記霧化器による前記霧化水量を調整制御する霧化水量制御手段と、
を有することを特徴とする空調システムの制御装置。
A fan that is provided outdoors and performs intake and exhaust of outside air, an atomizer that supplies atomized water to the intake outside air, and outside air and refrigerant after the atomized water is supplied by the atomizer A control device for an air conditioning system having an air-cooling heat exchange unit having a heat exchanger for performing heat exchange with a coolant,
Wet bulb temperature acquisition means for obtaining the wet bulb temperature of the outside air before supplying the atomized water by the atomizer;
Dry bulb temperature measuring means for measuring the dry bulb temperature of the outside air after atomized water is supplied by the atomizer;
Based on the dry bulb temperature and the wet bulb temperature, the atomizer is configured to bring the dry bulb temperature closer to the wet bulb temperature while preventing condensation from being generated by the outside air supplied with the atomized water. Atomizing water amount control means for adjusting and controlling the amount of atomized water by
The control apparatus of the air conditioning system characterized by having.
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| JP2011103174A JP2012233641A (en) | 2011-05-02 | 2011-05-02 | Air conditioning system, outdoor air-cooled heat exchanging unit therefor, and control device |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2011
- 2011-05-02 JP JP2011103174A patent/JP2012233641A/en not_active Withdrawn
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