JP2014194301A - Air conditioning system and air conditioning system operation method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an air conditioning system technique suited for a data center or the like for performing a free cooling operation.SOLUTION: A piping system B2 is a system for free cooling and configured by a circulation path including a part of an outward water pipe 5a connecting a heat source machine group 2 to a heat exchanger 5d (downstream side of a three-way valve V1), a part of a return water pipe 5e (between the heat exchanger 5d and a three-way valve 6), a pipe 5f from the three-way valve V6 to a vertical pipe group 7, a pipe 5g from the vertical pipe group 7 to a three-way valve V2, a part of the return pipe 5e (between three-way valves V2 and V3), and a pipe 5h from the three-way valve V3 to the three-way valve V1. The vertical pipe group 7 is installed on an outer wall 7b of a building facade. A plurality of vertical pipes 7a constituting the vertical pipe group 7 are non-temperature insulating pipes and configured to be able to cool return water flowing in the pipes by heat exchange between the return water and outdoor air.

Description

本発明は、空調システム及びその運転方法に係り、特にフリークーリング運転を行うデータセンター等に好適な空調システム技術に関する。   The present invention relates to an air conditioning system and an operation method thereof, and more particularly to an air conditioning system technique suitable for a data center or the like that performs free cooling operation.

従来、データセンター等においては、熱源機についてはＮ＋１又はＮ＋２（予備機の設置）、冷媒配管系統、室内機については２Ｎ（ダブル配管、ダブルコイル）のように、冗長性を持たせる構成とし、空調システムの信頼性を担保することが行われている。しかしながら、その分設置コスト増となり、特に配管系統について屋内配管、かつ、保温が必要であるためコストパフォーマンス面で問題がある。
なお、データセンターにおける熱源機と配管系統の冗長性整合を図るシステムとして、例えば特許文献１の技術が提案されている。 Conventionally, in data centers, etc., it is configured to provide redundancy such as N + 1 or N + 2 (installation of spare units) for heat source equipment, refrigerant piping system, 2N (double piping, double coil) for indoor units, Ensuring the reliability of air conditioning systems is being carried out. However, the installation cost increases accordingly, and there is a problem in terms of cost performance, especially because the piping system requires indoor piping and heat insulation.
For example, a technique disclosed in Patent Document 1 has been proposed as a system for achieving redundancy matching between a heat source device and a piping system in a data center.

一方、中間期、冬期に外気を利用した冷房を可能とするフリークーリングが省エネ性優れたシステムとして実用化されているが、外気と熱交換するための専用冷却塔や、熱源機内に予熱用熱交換器を必要とするため、設置コスト増が問題となる。
この問題を解消する技術として、専用冷却塔や予熱用熱交換器を不要とするシステムが提案されているが（例えば特許文献２）、冷却塔自体を不要とするものではなく冷却塔運転のためのエネルギーコストの問題は解消されない、 On the other hand, free cooling, which enables cooling using outside air in the intermediate and winter seasons, has been put into practical use as an energy-saving system. However, a dedicated cooling tower for exchanging heat with the outside air or heat for preheating in the heat source machine Since an exchange is required, an increase in installation cost becomes a problem.
As a technique for solving this problem, a system that eliminates the need for a dedicated cooling tower or a preheating heat exchanger has been proposed (for example, Patent Document 2). The problem of energy cost is not solved,

特開２０１２−６８００８号公報JP 2012-68008 A 特開２００９−６３２３７号公報JP 2009-63237 A

上記課題に鑑み、本発明は、データセンター等の空調システムにおける配管冗長性を利用して、コストパフォーマンスに優れ、かつ、省エネ性向上を可能とする空調システム及びその制御技術を提供するものである。   In view of the above-described problems, the present invention provides an air conditioning system that is superior in cost performance and can improve energy savings and its control technology by utilizing piping redundancy in an air conditioning system such as a data center. .

本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係る空調システムは、
（１）熱源機で製造した冷水を、循環水配管系統を介して室内機（ＡＨＵ）に循環供給する空調システムであって、
該室内機は、循環冷水と室内吸込み空気とを熱交換する第一の熱交換器（４）と、第一の熱交換器（４）の上流側に第二の熱交換器（５）と、を備え、
該循環水配管系統は、熱源機と第一の熱交換器との間を循環する第一の配管系統（Ａ）と、
熱源機と第二の熱交換器との間を循環する第二の配管系統（Ｂ１）と、
熱源機を介することなく、第二の熱交換器と屋外を通過し、外気と熱交換可能な無保温配管群との間を循環する第三の配管系統（Ｂ２）と、を備えて成ることを特徴とする。 The gist of the present invention is as follows. That is, the air conditioning system according to the present invention is
(1) An air conditioning system that circulates and supplies cold water produced by a heat source unit to an indoor unit (AHU) through a circulating water piping system,
The indoor unit includes a first heat exchanger (4) for exchanging heat between the circulating cold water and indoor intake air, and a second heat exchanger (5) on the upstream side of the first heat exchanger (4). With
The circulating water piping system includes a first piping system (A) that circulates between the heat source machine and the first heat exchanger;
A second piping system (B1) circulating between the heat source machine and the second heat exchanger;
A third piping system (B2) that passes between the second heat exchanger and the outside without passing through the heat source unit and circulates between the outside air and the heat-insulating piping group that can exchange heat. It is characterized by.

（２）上記発明において、第一の配管系統（Ａ）を用いた冷房運転と、
第二の配管系統（Ｂ１）を用いた冷房運転と、
第一の配管系統（Ａ）と第二の配管系統（Ｂ１）とを同時に用いた冷房運転と、
第三の配管系統（Ｂ２）を用いた外気冷房運転と、
第一の配管系統（Ａ）を用いた冷房運転と、第三の配管系統（Ｂ２）を用いた外気冷房運転と、を同時に行う予冷運転と、
を適宜、切り替えて運転可能に構成したことを特徴とする。 (2) In the above invention, cooling operation using the first piping system (A),
Cooling operation using the second piping system (B1);
Cooling operation using the first piping system (A) and the second piping system (B1) at the same time;
Outside air cooling operation using the third piping system (B2),
A precooling operation in which a cooling operation using the first piping system (A) and an outside air cooling operation using the third piping system (B2) are performed simultaneously;
It is characterized in that it can be switched and operated as appropriate.

本発明において、「外気冷房運転」とは、いわゆるフリークーリング運転をいう。以下の説明において、「外気冷房運転」又は「フリークーリング運転」を併せて用いる。   In the present invention, the “outside air cooling operation” refers to a so-called free cooling operation. In the following description, “outside air cooling operation” or “free cooling operation” is also used.

（３）上記各発明において、前記無保温配管群は、建物ファサード外壁に配置した縦管群であることを特徴とする。 (3) In each of the above inventions, the non-thermal insulation pipe group is a vertical pipe group arranged on the outer wall of the building facade.

また、本発明に係る空調システムの室温制御方法は、上記各空調システムにおいて、
（４）第一の配管系統（Ａ）、又は、第二の配管系統（Ｂ１）を用いる冷房運転時において、
前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定室温（Ｔｓ）となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、ことを特徴とする。 Moreover, the room temperature control method of the air conditioning system according to the present invention is the above air conditioning system,
(4) During cooling operation using the first piping system (A) or the second piping system (B1),
The flow rate of chilled water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger is controlled so that the blow-out temperature (Tb) from the indoor unit becomes a set room temperature (Ts). .

（５）第一の配管系統（Ａ）、又は、第二の配管系統（Ｂ１）を用いる冷房運転時において、
前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定室温（Ｔｓ）となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、ことを特徴とする。 (5) During cooling operation using the first piping system (A) or the second piping system (B1),
The flow rate of cold water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger is controlled so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes a set room temperature (Ts).

（６）第一の配管系統（Ａ）と、第二の配管系統（Ｂ１）又は第三の配管系統（Ｂ２）のいずれか一方と、を同時に用いる冷房運転時において、
（ａ）室内温度（Ｔｉ）と外気温（Ｔｏ）との差が所定値（α）以下の場合には、第一の配管系統（Ａ）及び第二の配管系統（Ｂ１）による冷房運転を同時に行い、
（ｂ）室内温度（Ｔｉ）と外気温（Ｔｏ）との差が所定値（α）を超える場合には、第一の配管系統（Ａ）による冷房運転と、第三の配管系統（Ｂ２）によるフリークーリング運転と、を同時に行う、ことを特徴とする。 (6) During cooling operation using the first piping system (A) and the second piping system (B1) or the third piping system (B2) at the same time,
(A) When the difference between the room temperature (Ti) and the outside air temperature (To) is equal to or less than the predetermined value (α), the cooling operation by the first piping system (A) and the second piping system (B1) is performed. Done at the same time,
(B) When the difference between the room temperature (Ti) and the outside air temperature (To) exceeds a predetermined value (α), the cooling operation by the first piping system (A) and the third piping system (B2) The free cooling operation is performed at the same time.

（７）上記（６）の発明において、さらに、
前記（ａ）の場合には、第一の配管系統（Ａ）および第二の配管系統（Ｂ１）については、前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定温度（Ｔｓ）となり、かつ、第一の熱交換器および第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、
前記（ｂ）の場合には、第一の配管系統（Ａ）については、前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定温度（Ｔｓ）となり、第三の配管系統（Ｂ２）については、第二の熱交換器出の冷気温度が設定温度（Ｔs)となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、ことを特徴とする。 (7) In the invention of (6),
In the case of (a), for the first piping system (A) and the second piping system (B1), the temperature (Tb) blown from the indoor unit becomes the set temperature (Ts), and Control the chilled water flow rate through one heat exchanger and the second heat exchanger,
In the case of (b), for the first piping system (A), the blowout temperature (Tb) from the indoor unit becomes the set temperature (Ts), and for the third piping system (B2) The flow rate of the chilled water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger is controlled so that the cold air temperature from the second heat exchanger becomes a set temperature (Ts).

（８）上記（６）の発明において、さらに、
前記（ａ）の場合には、前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第一の熱交換器又は第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、
前記（ｂ）の場合には、第二の熱交換器を通過する冷水流量を最大とし、前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第一の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、第一の熱交換器を通過する冷水流量が最小の場合は、前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、ことを特徴とする。
なお、冷水流量「最小」には、流量０の場合をふくむ。 (8) In the invention of (6) above,
In the case of (a), the flow rate of cold water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger is controlled so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes the set temperature (Ts),
In the case of (b), the first heat exchanger is set so that the flow rate of the cold water passing through the second heat exchanger is maximized and the indoor unit suction temperature (Ti) becomes the set temperature (Ts). When the flow rate of chilled water passing through is controlled and the flow rate of chilled water passing through the first heat exchanger is minimum, the second heat exchanger is set so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes the set temperature (Ts). The flow rate of the cold water passing through is controlled.
The cold water flow rate “minimum” includes the case where the flow rate is 0.

上記各発明によれば、空調システムにおいて外気温が低いときにフリークーリング運転を実現することができる。
また、データセンター等の空調システムにおける配管冗長性を利用して、コストパフォーマンスに優れ、かつ、温度制御性、省エネ性向上を可能とする空調システム及びその制御技術を提供できる。さらに、冷却塔等を必要としないためランニングコストを削減できる。 According to each of the above inventions, free cooling operation can be realized when the outside air temperature is low in the air conditioning system.
Moreover, it is possible to provide an air conditioning system and its control technology that are excellent in cost performance and that can improve temperature controllability and energy saving by utilizing piping redundancy in an air conditioning system such as a data center. Furthermore, since a cooling tower or the like is not required, the running cost can be reduced.

本発明の一実施形態に係る空調システム１の構成を示す図である。It is a figure showing composition of air-conditioning system 1 concerning one embodiment of the present invention. 空調システム１の配管系統Ａを示す図である。It is a figure which shows the piping system A of the air conditioning system. 配管系統Ｂ1を示す図である。It is a figure which shows piping system B1. 配管系統Ｂ２を示す図である。It is a figure which shows piping system B2. 配管系統Ａ、Ｂ１を用いた負荷分散運転の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the load distribution driving | operation using the piping systems A and B1. 配管系統Ａ、Ｂ２を用いた予冷運転の態様を示す図である。It is a figure which shows the aspect of the pre-cooling driving | operation using the piping systems A and B2. 運転態様１による室温制御例（吹き出し温度制御の場合）を示す図である。It is a figure which shows the room temperature control example (in the case of blowing temperature control) by the driving | running aspect 1. FIG. 同上（吸込み温度制御の場合）を示す図である。It is a figure which shows the same (in the case of suction temperature control). 運転態様２，４の組み合わせによる室温制御例（吹き出し温度制御の場合）を示す図である。It is a figure which shows the room temperature control example (in the case of blowing temperature control) by the combination of the operation modes 2 and 4. FIG. 同上（吸込み温度制御の場合）を示す図である。It is a figure which shows the same (in the case of suction temperature control).

以下、本発明に係る空調システムの各実施形態について、図１乃至７を参照してさらに詳細に説明する。重複説明回避のため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。   Hereinafter, each embodiment of the air-conditioning system according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. In order to avoid redundant explanation, the same components are denoted by the same reference numerals in the respective drawings. Needless to say, the scope of the present invention is described in the claims and is not limited to the following embodiments.

＜システム構成＞
図１を参照して、本実施形態に係る空調システム１はデータセンター内のサーバー室８を熱源機から循環供給される冷水により冷房するシステムである。空調システム１は、信頼性確保のため熱源機については（Ｎ＋１）、配管系統、熱交換器（コイル）については２Ｎ（但し、Ｎは必要数）備え、冗長性を持たせたシステムとして構築されている。具体的には、冷水発生源として複数の熱源機２ａを有する熱源機群２を備えている。各熱源機２ａはそれぞれ冷却塔２ｂを備えており、サーバー室８から回収する排熱を外気との熱交換より放散可能としている。 <System configuration>
Referring to FIG. 1, an air conditioning system 1 according to the present embodiment is a system that cools a server room 8 in a data center with cold water circulated and supplied from a heat source device. In order to ensure reliability, the air conditioning system 1 is constructed as a system with redundancy (N + 1) for heat source equipment, 2N for piping systems and heat exchangers (coils) (where N is the required number), and with redundancy. ing. Specifically, a heat source machine group 2 having a plurality of heat source machines 2a as a cold water generation source is provided. Each heat source unit 2a is provided with a cooling tower 2b, and the exhaust heat recovered from the server room 8 can be dissipated by heat exchange with the outside air.

冷水を循環供給する配管系統については、メイン配管系統Ａと、配管系統Ａ補完のための配管系統Ｂと、により構成されている。また、サーバー室８内に設置される室内機３（ＡＨＵ）については、ダブルコイルとして熱交換器４ｄ、５ｄを備えている。なお、同図では単一のサーバー室８にのみ冷水供給するように示されているが、実際には多層階、複数室に設置される複数の室内機群に供給しており、簡明化のため図示を省略している。   About the piping system which circulates and supplies cold water, it is comprised by the main piping system A and the piping system B for the piping system A supplement. Moreover, about the indoor unit 3 (AHU) installed in the server room 8, the heat exchangers 4d and 5d are provided as a double coil. In the figure, cold water is supplied only to a single server room 8, but in reality, it is supplied to a plurality of indoor units installed in multiple rooms on multiple floors. Therefore, illustration is abbreviate | omitted.

図２を参照して、メイン配管系統Ａ（同図太線）は熱源機群２と熱交換器４ｄ間を結ぶ往水配管４ａ、熱源機群２と熱交換器４ｄ間を結ぶ還水配管４ｅ、及び、往水配管４ａ経路中に配設される循環ポンプ４ｂ、二方弁Ｖ４により構成されている。   Referring to FIG. 2, main piping system A (thick line in FIG. 2) has an outgoing water pipe 4a connecting between heat source machine group 2 and heat exchanger 4d, and a return water pipe 4e connecting between heat source machine group 2 and heat exchanger 4d. , And a circulation pump 4b and a two-way valve V4 arranged in the route of the outgoing water pipe 4a.

また配管系統Ｂは２つの配管系統Ｂ１，Ｂ２を備えている。図３を参照して、配管系統Ｂ１（同図太線）は、熱源機群２と熱交換器５ｄ間を結ぶ往水配管５ａ、熱源機群２と熱交換器５ｄ間を結ぶ還水配管５ｅ、往水配管５ａ経路中に配設される循環ポンプ５ｂ、二方弁Ｖ５、及び還水配管５ｅ経路中に配設される三方弁Ｖ６，Ｖ３，Ｖ２により構成されている。   The piping system B includes two piping systems B1 and B2. Referring to FIG. 3, a piping system B1 (thick line in the figure) includes an outgoing water pipe 5a connecting the heat source machine group 2 and the heat exchanger 5d, and a return water pipe 5e connecting the heat source machine group 2 and the heat exchanger 5d. The circulation pump 5b is disposed in the route of the outgoing water pipe 5a, the two-way valve V5, and the three-way valves V6, V3, and V2 are disposed in the route of the return water pipe 5e.

図４を参照して、配管系統Ｂ２（同図太線）はフリークーリングのための系統であり、熱源機群２と熱交換器５ｄ間を結ぶ往水配管５ａの一部（三方弁Ｖ１の下流側）、還水配管５ｅの一部（熱交換器５ｄと三方弁Ｖ６間）、三方弁Ｖ６から縦管群７に至る配管５ｆ、縦管群７から三方弁Ｖ２に至る配管５ｇ、還水配管５ｅの一部（三方弁Ｖ２、Ｖ３の間）、三方弁Ｖ３から三方弁Ｖ１に至る配管５ｈ、という循環経路により構成されている。
縦管群７は建物ファサードとして外壁７ｂに設置されている。縦管群７を構成する複数の縦管７ａは無保温配管であり、配管内を流れる還水を外気との熱交換により冷却可能に構成されている。なお、縦管群７及び配管５ｆ、５ｇを除く上記各系統の配管表面には保温材が巻かれている。
なお、縦管群は日射の影響の少ない北側に設置されることが望ましい。縦管群は建物ファサードとして建物内への視界を遮る役割も兼ねることができる。また、室外機スペースの防音ルーバーや目隠しルーバーとしての機能も兼ねることができる。 Referring to FIG. 4, piping system B2 (thick line in the figure) is a system for free cooling, and a part of outgoing water piping 5a (downstream of three-way valve V1) connecting between heat source machine group 2 and heat exchanger 5d. Side), a part of the return water pipe 5e (between the heat exchanger 5d and the three-way valve V6), a pipe 5f from the three-way valve V6 to the vertical pipe group 7, a pipe 5g from the vertical pipe group 7 to the three-way valve V2, return water A part of the pipe 5e (between the three-way valves V2 and V3) and a pipe 5h extending from the three-way valve V3 to the three-way valve V1 are configured.
The vertical tube group 7 is installed on the outer wall 7b as a building facade. The plurality of vertical pipes 7a constituting the vertical pipe group 7 are non-insulating pipes, and are configured so that the return water flowing in the pipes can be cooled by heat exchange with the outside air. A heat insulating material is wound around the pipe surface of each of the above systems except the vertical pipe group 7 and the pipes 5f and 5g.
It is desirable to install the vertical tube group on the north side where the influence of solar radiation is small. The vertical tube group can also serve as a building facade to block the view into the building. It can also serve as a soundproof louver or blindfold louver in the outdoor unit space.

空調システム１の制御系統は配管系統Ａ、Ｂ１、Ｂ２にそれぞれ配設される循環ポンプ４ｂ、５ｂ、制御弁Ｖ１〜Ｖ６、吹き出し温度Ｔｓ，室内温度（吸込み温度）Ｔｉ、熱交換器４温度Ｔｍ、外気温度Ｔｏをそれぞれ計測する温度センサＳ１乃至Ｓ４，及び、各温度センサの計測値に基づいて循環ポンプ４ｂ、５ｂ、制御弁Ｖ１〜Ｖ６に対して制御指令を行う制御部（図示せず）により構成されており、後述のサーバー室８の室温制御を可能としている。   The control system of the air conditioning system 1 is the circulation pumps 4b and 5b, control valves V1 to V6, the blowing temperature Ts, the room temperature (suction temperature) Ti, and the heat exchanger 4 temperature Tm, which are arranged in the piping systems A, B1 and B2, respectively. , Temperature sensors S1 to S4 for measuring the outdoor air temperature To, respectively, and a control unit (not shown) for giving control commands to the circulation pumps 4b and 5b and the control valves V1 to V6 based on the measured values of the respective temperature sensors. It is possible to control the room temperature of the server room 8 to be described later.

空調システム１は以上のように構成されており、次に空調システム１の冷房運転の態様について説明する。冷房運転態様は表１の５態様に分類され、季節、外気温度、冷房負荷等に対応して、この中から最適の運転態様を選択することができる   The air conditioning system 1 is configured as described above. Next, an aspect of the cooling operation of the air conditioning system 1 will be described. The cooling operation mode is classified into five modes in Table 1, and an optimal operation mode can be selected from among these in accordance with the season, the outside air temperature, the cooling load, and the like.

＜運転態様１＞
本態様は、夏季等において外気温が比較的高く、かつ、冷房負荷がそれほど高くない条件のときに適用される。熱源機群２からの冷水は配管系統Ａを介して循環供給され（図２参照）、サーバー室８の冷却が行われる。サーバー室８で回収した排熱は、冷却塔２ｂに運ばれて外気との熱交換により大気中に捨てられる。配管系統Ｂは停止状態にある。 <Operation mode 1>
This aspect is applied when the outside air temperature is relatively high and the cooling load is not so high in summer or the like. The cold water from the heat source machine group 2 is circulated and supplied through the piping system A (see FIG. 2), and the server room 8 is cooled. The exhaust heat recovered in the server room 8 is carried to the cooling tower 2b and discarded into the atmosphere by heat exchange with the outside air. The piping system B is in a stopped state.

＜運転態様２＞
本態様は、夏季等において外気温が比較的高く、かつ、冷房負荷が高い場合に適した運転態様である。図５に示すように、本形態では系統Ａ，系統Ｂ１に冷水が循環供給される。両系統に循環水が分散されるため、１系統のみを用いた場合と比較して配管抵抗が小さくなり、循環ポンプ等の搬送動力の低減が可能となる。 <Driving mode 2>
This mode is an operation mode suitable for a case where the outside air temperature is relatively high and the cooling load is high in summer or the like. As shown in FIG. 5, in this embodiment, cold water is circulated and supplied to the system A and the system B1. Since the circulating water is dispersed in both systems, the piping resistance is reduced as compared with the case where only one system is used, and the conveyance power such as the circulation pump can be reduced.

＜運転態様３＞
本態様は、運転態様１又は２において、配管系統Ａに不具合が生じて作動不良となった等の場合に、配管系統Ｂ１のみを用いて冷房運転する態様である。熱源機群２からの冷水は配管系統Ｂ１を介して循環供給され（図３参照）、サーバー室８の冷却が行われる。配管系統Ａ系統は停止状態にある。 <Driving mode 3>
This mode is a mode in which the cooling operation is performed by using only the piping system B1 in the case of the operation mode 1 or 2 in which a malfunction occurs in the piping system A to cause malfunction. Cold water from the heat source machine group 2 is circulated and supplied via the piping system B1 (see FIG. 3), and the server room 8 is cooled. The piping system A system is in a stopped state.

＜運転態様４＞
本態様は、フリークーリング、すなわち中間期、冬季等において外気冷熱を利用する運転態様であり、例えば室温Ｔｉと外気温Ｔｏとの温度差が所定値以上（又は外気温が所定温度以下）の場合が対象となる。
本態様においては、循環ポンプ５ｂ稼働、循環ポンプ４ｂ停止、熱源機群２停止であり、冷水は図４太線に示すように配管系統Ｂ２を用いて行われる。配管系統Ａは停止状態にある。
循環水は熱交換器５ｄにおいて排熱回収し、還水配管５ｆを経由して縦管群７に戻され、ここで外気との熱交換により冷却される。冷却された循環水は、還水配管５ｇ→配管５ｅ→配管５ｈ→配管５ａの流路を経て熱交換器５ｄに戻される。
室内機３に還流する室内空気は、熱交換器５ｄにおいて循環水と熱交換して冷風となり、送風ファン３ａにより再度、室内に供給される。
本態様では、熱源機２ａ、冷却塔２ｂの電力消費がない分、省エネ性が向上する。 <Driving mode 4>
This mode is a free cooling, that is, an operation mode using outside air cooling in the intermediate period, winter season, etc., for example, when the temperature difference between the room temperature Ti and the outside air temperature To is a predetermined value or more (or the outside air temperature is a predetermined temperature or less) Is the target.
In this embodiment, the circulation pump 5b is operated, the circulation pump 4b is stopped, and the heat source machine group 2 is stopped, and the cold water is performed using the piping system B2 as shown by a thick line in FIG. The piping system A is in a stopped state.
The circulating water recovers exhaust heat in the heat exchanger 5d and returns to the vertical tube group 7 via the return water pipe 5f, where it is cooled by heat exchange with the outside air. The cooled circulating water is returned to the heat exchanger 5d through the return water pipe 5g → pipe 5e → pipe 5h → pipe 5a.
The indoor air returning to the indoor unit 3 exchanges heat with the circulating water in the heat exchanger 5d to become cold air, and is supplied again indoors by the blower fan 3a.
In this aspect, the energy saving performance is improved by the amount of power consumption of the heat source device 2a and the cooling tower 2b.

＜運転態様５＞
本態様は、配管系統Ｂ２を配管系統Ａの予冷のために用いる態様である。冷水循環は、図６太線に示すように配管系統Ａ、Ｂ２を用いて行われる。
熱交換器においてサーバー室８内の室内空気は熱交換器において冷風となり室内に戻される。配管系統Ｂ１により，排熱回収した還水は、還水配管を経由して縦管群７に戻され、ここで外気との熱交換により冷却される。冷水は還水配管→バイパス配管→往水配管の流路により、熱交換器に再度供給される。
予冷によりある程度冷却された戻り空気は、熱交換器においてさらに冷却される。
還水の熱回収、サーバー室８からの回収排熱は、冷却塔において大気との熱交換により捨てられる。大気への放散は正常冷房運転時と同様である。
本態様では、熱交換器の上流側で予冷されるため、熱源機系統による負荷軽減を図ることができるため、省エネルギー性が向上する。 <Operation mode 5>
In this embodiment, the piping system B2 is used for pre-cooling the piping system A. Cold water circulation is performed using piping systems A and B2 as shown in FIG.
In the heat exchanger, the room air in the server room 8 is returned to the room as cold air in the heat exchanger. The return water recovered by the exhaust heat by the piping system B1 is returned to the vertical pipe group 7 via the return water pipe, and is cooled by heat exchange with the outside air. The cold water is supplied again to the heat exchanger through the flow path of return water piping → bypass piping → outward piping.
The return air that has been cooled to some extent by the pre-cooling is further cooled in the heat exchanger.
The heat recovery of the return water and the recovered exhaust heat from the server room 8 are discarded by heat exchange with the atmosphere in the cooling tower. Emission to the atmosphere is the same as in normal cooling operation.
In this aspect, since pre-cooling is performed on the upstream side of the heat exchanger, it is possible to reduce the load by the heat source system, and thus energy saving is improved.

以下、上記各態様又はその組み合わせによる室温制御例について説明する。制御方式として、吹き出し温度制御、吸込み温度制御の２方式がある。
＜運転態様１〜３による室温制御＞
以下、系統Ａを制御する場合（運転態様１）を例に説明する。系統Ｂ１のみ制御、系統Ａ、Ｂ１をそれぞれ独立に制御する場合も同様に行うことができる。 Hereinafter, room temperature control examples according to the above embodiments or combinations thereof will be described. There are two control methods: blowout temperature control and suction temperature control.
<Room temperature control by operation modes 1-3>
Hereinafter, the case where the system A is controlled (operation mode 1) will be described as an example. The same can be done when only the system B1 is controlled and the systems A and B1 are controlled independently.

（ａ）吹き出し温度制御の場合
図７を参照して、送風ファン３ａからの吹き出し温度Ｔｂに基づき制御する場合、制御開始とともに温度センサＳ１の計測値Ｔｂがサーバー室設定温度Ｔｓを超えているか否かが判定される（Ｓ１０１）。
Ｔｂ＞Ｔｓの場合には冷水循環量を増加して吹き出し温度を低下させるべく、二方弁Ｖ４の開度を１段階増加させる（Ｓ１０２）。Ｔｂ＜Ｔｓの場合には冷水循環量を減少させて吹き出し温度を低下させるべく、二方弁Ｖ４の開度を１段階減少させる（Ｓ１０４）。Ｔｂ＝Ｔｓの場合には、現状二方弁Ｖ４開度を維持する（Ｓ１０３）。 (A) In the case of blowout temperature control Referring to FIG. 7, in the case of controlling based on the blowout temperature Tb from the blower fan 3a, whether or not the measured value Tb of the temperature sensor S1 exceeds the server room set temperature Ts at the start of the control. Is determined (S101).
In the case of Tb> Ts, the opening degree of the two-way valve V4 is increased by one step in order to increase the circulating amount of cold water and lower the blowing temperature (S102). In the case of Tb <Ts, the opening degree of the two-way valve V4 is decreased by one step in order to decrease the circulating amount of cold water and lower the blowing temperature (S104). When Tb = Ts, the current two-way valve V4 opening degree is maintained (S103).

（ｂ）吸込み温度制御の場合
次に、図８を参照して、室内温度（吸込み温度）に基づく制御の場合には、制御開始とともに温度センサＳ２の計測値Ｔｉと設定温度Ｔｓとの比較が行われる（Ｓ２０１）。
Ｔｉ＞Ｔｓの場合には冷水循環量を増加させるため、二方弁Ｖ４開度を１段階増加させる（Ｓ２０２）。Ｔｉ＜Ｔｓの場合には冷水循環量を減少させるべく、二方弁Ｖ４の開度を１段階減少させる（Ｓ２０４）。Ｔｂ＝Ｔｓの場合には、現状の開度を維持する（Ｓ２０３）。 (B) Case of Suction Temperature Control Next, referring to FIG. 8, in the case of control based on the room temperature (suction temperature), the measured value Ti of the temperature sensor S2 and the set temperature Ts are compared with the start of control. Performed (S201).
When Ti> Ts, the two-way valve V4 opening degree is increased by one step in order to increase the chilled water circulation amount (S202). When Ti <Ts, the opening degree of the two-way valve V4 is decreased by one step in order to reduce the amount of chilled water circulation (S204). If Tb = Ts, the current opening is maintained (S203).

＜運転態様２，５の組み合わせ制御＞
（ａ）吹き出し温度制御方式
図９を参照して、制御開始とともに室内温度Ｔｉと外気温度Ｔｏとの温度差が所定値α以上か否かが判定される（Ｓ３０１）。
Ｔi−Ｔｏ＞αの場合には（Ｓ３０１においてＹ）、外気冷房が有効であるため配管系統Ｂについては外気冷房運転（系統Ｂ２）となる（Ｓ３０２）。なお、配管系統Ａは常に通常冷房運転が行われる。具体的には、配管系統Ａについては温度センサＳ１により吹き出し温度Ｔｂが設定室温Ｔｓとなるよう制御する。一方、配管系統Ｂ２については温度センサＳ３の温度が目標温度Ｔsとなるよう制御する（Ｓ３０５）。
Ｓ１０２においてＮ、すなわちＴi−Ｔｏ≦αの場合には外気冷房の効果が望めないため、両系統はそれそれ通常冷房運転による制御が行われる（Ｓ３０４）。具体的には、配管系統Ａ、Ｂ１はそれぞれ独立に二方弁Ｖ４，Ｖ５の開度制御を行い、熱交換器４ｄ、５ｄへの冷水循環量を調整して設定室温Ｔｓとなるよう制御する（Ｓ３０５）。このとき二方弁を同一開度で制御することで、それぞれの配管系統の流量を均一化でき、冷水の搬送動力を低減できる。 <Combination control of operation modes 2 and 5>
(A) Blowout Temperature Control Method With reference to FIG. 9, it is determined whether the temperature difference between the room temperature Ti and the outside air temperature To is equal to or greater than a predetermined value α as the control starts (S301).
When Ti-To> α (Y in S301), since the outside air cooling is effective, the outside air cooling operation (system B2) is performed for the piping system B (S302). In addition, the piping system A always performs normal cooling operation. Specifically, the piping system A is controlled by the temperature sensor S1 so that the blowing temperature Tb becomes the set room temperature Ts. On the other hand, the piping system B2 is controlled so that the temperature of the temperature sensor S3 becomes the target temperature Ts (S305).
In the case of N in S102, that is, when Ti−To ≦ α, the effect of the outside air cooling cannot be expected, so that both systems are each controlled by the normal cooling operation (S304). Specifically, the piping systems A and B1 independently control the opening degree of the two-way valves V4 and V5, and adjust the amount of chilled water circulation to the heat exchangers 4d and 5d to control the set room temperature Ts. (S305). At this time, by controlling the two-way valve at the same opening degree, the flow rate of each piping system can be made uniform, and the conveyance power of cold water can be reduced.

（ａ）吸込み温度制御方式
図１０を参照して、制御開始とともに室内温度Ｔｉと外気温度Ｔｏとの温度差が所定値α以上か否かが判定される（Ｓ４０１）。
Ｔｉ−Ｔｏ＞αの場合には（Ｓ４０１においてＹ）、外気冷房が有効であるため配管系統Ｂについては外気冷房運転（系統Ｂ２）となる（Ｓ４０２）。なお、配管系統Ａは常に通常冷房運転が行われる（Ｓ４０２ａ）。 (A) Suction Temperature Control Method With reference to FIG. 10, it is determined whether or not the temperature difference between the room temperature Ti and the outside air temperature To is greater than or equal to a predetermined value α as the control starts (S401).
When Ti-To> α (Y in S401), since the outside air cooling is effective, the piping system B is in the outside air cooling operation (system B2) (S402). Note that the piping system A always performs normal cooling operation (S402a).

次いで、系統Ａの二方弁Ｖ４開度が最小であるか否かが判定される（Ｓ４０３）。二方弁Ｖ４開度最小の場合には（Ｓ４０３においてＹ）、系統Ｂ２の二方弁Ｖ５開度を最大に制御する（Ｓ４０４）。
Ｓ４０３においてＮ、すなわち二方弁Ｖ４開度が最小に至っていない場合には、系統Ｂを通常冷房運転（系統Ｂ１）に切り替える（Ｓ４０５）。 Next, it is determined whether the two-way valve V4 opening degree of the system A is the minimum (S403). When the two-way valve V4 opening is minimum (Y in S403), the two-way valve V5 opening of the system B2 is controlled to the maximum (S404).
If N in S403, that is, if the opening of the two-way valve V4 has not reached the minimum, the system B is switched to the normal cooling operation (system B1) (S405).

Ｓ４０２においてＮ、すなわちＴｒ−Ｔｏ≦αの場合には外気冷房の効果が望めないため、系統Ａ、Ｂともに通常冷房運転による制御が行われる（Ｓ４０６）。具体的には、配管系統Ａ、Ｂはともに温度センサＳ４の計測値Ｔｉが目標温度Ｔｓとなるよう二方弁Ｖ４，Ｖ５の開度制御を行う（Ｓ４０７）。   In S402, when N, that is, Tr-To ≦ α, the effect of the outside air cooling cannot be expected. Therefore, both the systems A and B are controlled by the normal cooling operation (S406). Specifically, both the piping systems A and B perform opening control of the two-way valves V4 and V5 so that the measured value Ti of the temperature sensor S4 becomes the target temperature Ts (S407).

本発明は、データーセンターの冷房制御のみならず、また、熱源、冷凍方式等を問わず、冗長配管系統を有する空調システムに広く適用可能である。   The present invention can be widely applied not only to cooling control of a data center but also to an air conditioning system having a redundant piping system regardless of a heat source, a refrigeration system, and the like.

１・・・・空調システム
２・・・・熱源機群
３・・・・室内機
４ｂ、５ｂ・・・・循環ポンプ
４ｄ、５ｄ・・・・熱交換器
７ａ・・・・縦管群
８・・・・サーバー室
Ａ、Ｂ１、Ｂ２・・・・配管系統
Ｓ１-Ｓ４・・・・温度センサ
Ｖ４，Ｖ５・・・・二方弁
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ６・・・・三方弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Air conditioning system 2 ... Heat source machine group 3 ... Indoor unit 4b, 5b ... Circulation pump 4d, 5d ... Heat exchanger 7a ... Vertical pipe group 8 ··· Server rooms A, B1 and B2 ··· Piping systems S1 to S4 ··· Temperature sensors V4 and V5 ··· Two-way valves V1, V2, V3 and V6 ··· Three-way valves

Claims (8)

熱源機で製造した冷水を、循環水配管系統を介して室内機（ＡＨＵ）に循環供給する空調システムであって、
該室内機は、循環冷水と室内吸込み空気とを熱交換する第一の熱交換器（４）と、第一の熱交換器（４）の上流側に第二の熱交換器（５）と、を備え、
該循環水配管系統は、熱源機と第一の熱交換器との間を循環する第一の配管系統（Ａ）と、
熱源機と第二の熱交換器との間を循環する第二の配管系統（Ｂ１）と、
熱源機を介することなく、第二の熱交換器と屋外を通過し、外気と熱交換可能な無保温配管群との間を循環する第三の配管系統（Ｂ２）と、を備えて成ることを特徴とする空調システム。 An air conditioning system that circulates and supplies cold water produced by a heat source machine to an indoor unit (AHU) through a circulating water piping system,
The indoor unit includes a first heat exchanger (4) for exchanging heat between the circulating cold water and indoor intake air, and a second heat exchanger (5) on the upstream side of the first heat exchanger (4). With
The circulating water piping system includes a first piping system (A) that circulates between the heat source machine and the first heat exchanger;
A second piping system (B1) circulating between the heat source machine and the second heat exchanger;
A third piping system (B2) that passes between the second heat exchanger and the outside without passing through the heat source unit and circulates between the outside air and the heat-insulating piping group that can exchange heat. An air conditioning system characterized by 第一の配管系統（Ａ）を用いた冷房運転と、
第二の配管系統（Ｂ１）を用いた冷房運転と、
第一の配管系統（Ａ）と第二の配管系統（Ｂ１）とを同時に用いた冷房運転と、
第三の配管系統（Ｂ２）を用いた外気冷房運転と、
第一の配管系統（Ａ）を用いた冷房運転と、第三の配管系統（Ｂ２）を用いた外気冷房運転と、を同時に行う予冷運転と、
を適宜、切り替えて運転可能に構成したことを特徴とする請求項1に記載の空調システム。 Cooling operation using the first piping system (A);
Cooling operation using the second piping system (B1);
Cooling operation using the first piping system (A) and the second piping system (B1) at the same time;
Outside air cooling operation using the third piping system (B2),
A precooling operation in which a cooling operation using the first piping system (A) and an outside air cooling operation using the third piping system (B2) are performed simultaneously;
2. The air conditioning system according to claim 1, wherein the air conditioning system is configured so as to be switched and operated as appropriate. 前記無保温配管群は、建物ファサード外壁に配置した縦管群であることを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の空調システム。   The air-conditioning system according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-thermal insulation pipe group is a vertical pipe group arranged on an outer wall of a building facade. 請求項1乃至３のいずれかに記載の空調システムの室温制御方法であって、
第一の配管系統（Ａ）、又は、第二の配管系統（Ｂ１）を用いる冷房運転時において、
前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、
ことを特徴とする空調システムの室温制御方法。 A room temperature control method for an air conditioning system according to any one of claims 1 to 3,
During cooling operation using the first piping system (A) or the second piping system (B1),
Controlling the flow rate of chilled water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger so that the blowout temperature (Tb) from the indoor unit becomes a set temperature (Ts);
A room temperature control method for an air conditioning system. 請求項1乃至３のいずれかに記載の空調システムの室温制御方法であって、
第一の配管系統（Ａ）、又は、第二の配管系統（Ｂ１）を用いる冷房運転時において、
前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、
ことを特徴とする空調システムの室温制御方法。 A room temperature control method for an air conditioning system according to any one of claims 1 to 3,
During cooling operation using the first piping system (A) or the second piping system (B1),
The flow rate of cold water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger is controlled so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes a set temperature (Ts).
A room temperature control method for an air conditioning system. 請求項1乃至３のいずれかに記載の空調システムの室温制御方法であって、
第一の配管系統（Ａ）と、第二の配管系統（Ｂ１）又は第三の配管系統（Ｂ２）のいずれか一方と、を同時に用いる冷房運転時において、
（ａ）室内温度（Ｔｉ）と外気温（Ｔｏ）との差が所定値（α）以下の場合には、第一の配管系統（Ａ）及び第二の配管系統（Ｂ１）による冷房運転を同時に行い、
（ｂ）室内温度（Ｔｉ）と外気温（Ｔｏ）との差が所定値（α）を超える場合には、第一の配管系統（Ａ）による冷房運転と、第三の配管系統（Ｂ２）によるフリークーリング運転と、を同時に行う、
ことを特徴とする空調システムの室温制御方法。 A room temperature control method for an air conditioning system according to any one of claims 1 to 3,
During cooling operation using the first piping system (A) and either the second piping system (B1) or the third piping system (B2) at the same time,
(A) When the difference between the room temperature (Ti) and the outside air temperature (To) is equal to or less than the predetermined value (α), the cooling operation by the first piping system (A) and the second piping system (B1) is performed. Done at the same time,
(B) When the difference between the room temperature (Ti) and the outside air temperature (To) exceeds a predetermined value (α), the cooling operation by the first piping system (A) and the third piping system (B2) Free cooling operation by
A room temperature control method for an air conditioning system. 請求項６において、さらに、
前記（ａ）の場合には、
第一の配管系統（Ａ）および第二の配管系統（Ｂ１）については、前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定温度（Ｔｓ）となり、かつ、第一の熱交換器および第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、
前記（ｂ）の場合には、
第一の配管系統（Ａ）については、前記室内機からの吹き出し温度（Ｔｂ）が設定温度（Ｔｓ）となり、
第三の配管系統（Ｂ２）については、第二の熱交換器出の冷気温度が設定温度（Ｔs)となるように、前記第一の熱交換器又は前記第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、
ことを特徴とする空調システムの室温制御方法。 In claim 6, further:
In the case of (a) above,
About the 1st piping system (A) and the 2nd piping system (B1), the blowing temperature (Tb) from the indoor unit becomes a set temperature (Ts), and the first heat exchanger and the second piping system Control the flow rate of cold water passing through the heat exchanger,
In the case of (b) above,
For the first piping system (A), the blowing temperature (Tb) from the indoor unit becomes the set temperature (Ts),
About 3rd piping system (B2), it passes through said 1st heat exchanger or said 2nd heat exchanger so that the cold air temperature of a 2nd heat exchanger output may become preset temperature (Ts). Control the cold water flow rate,
A room temperature control method for an air conditioning system. 請求項６において、さらに、
前記（ａ）の場合には、
前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第一の熱交換器又は第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、
前記（ｂ）の場合には、
第二の熱交換器を通過する冷水流量を最大とし、前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第一の熱交換器を通過する冷水流量を制御し、
第一の熱交換器を通過する冷水流量が最小の場合は、前記室内機吸込み温度（Ｔｉ）が設定温度（Ｔｓ）となるように、第二の熱交換器を通過する冷水流量を制御する、
ことを特徴とする空調システムの室温制御方法。 In claim 6, further:
In the case of (a) above,
Control the flow rate of cold water passing through the first heat exchanger or the second heat exchanger so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes a set temperature (Ts),
In the case of (b) above,
The flow rate of chilled water passing through the first heat exchanger is controlled so that the flow rate of chilled water passing through the second heat exchanger is maximized and the indoor unit suction temperature (Ti) becomes a set temperature (Ts).
When the flow rate of chilled water passing through the first heat exchanger is minimum, the flow rate of chilled water passing through the second heat exchanger is controlled so that the indoor unit suction temperature (Ti) becomes the set temperature (Ts). ,
A room temperature control method for an air conditioning system.

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